探讨关于HXN3型高原机车辅助逆变器可靠性

 探讨关于HXN3型高原机车辅助逆变器可靠性

李晓磊

中车大连机车车辆有限公司      辽宁大连    116022

摘要：HXN3型高原机车的研制是为了满足西部线路特别是青藏高原的需求。由中车大连机车车辆有限公司生产。其中配备了长沙广义变流技术有限公司研制的辅助逆变器。在运行过程中故障频发，影响到机车的稳定运行。通过对机车可靠性和故障情况的分析研究，进行了相应的改进，并制定出了现场应急故障处理预案，有效的控制了逆变器的故障问题。

关键词：辅助逆变器；干扰；故障

HXN3高原机车，由中车大连机车车辆有限公司生产，适于在高原地区运行的内燃机车。其辅助逆变器为机车空压机和冷却风扇提供电源。在实际的运行过程中，机车在拉萨西宁哈尔盖格尔木的运行，过程一共发生48起辅助逆变器故障，影响了机车的稳定运行。

1. 辅助逆变器的工作原理

辅助逆变器的主要功能和作用是进行电流的转换，是一种电流转换装置。为冷却风扇以及冷气压缩机的电动机提供动力。HXN3型高原机车辅助逆变器将辅助发电机的CA 9主绕组输出的直流电转换为三相交流电，确保空气压缩机及冷却风扇的正常运行。辅助逆变器直流输入侧，距离逆变器三米的位置并联有500F支撑电容，正端串有0.5m的电感。逆变器能够将不稳定DC160V-DC750V的直流电进行转换，转换成AC165V/90HZ的稳定的三相交流电并进行输出。辅助逆变器的控制电源是DC 74V，有机车的蓄电池组提供。你便器的三相交流电通过电缆输送给电机，同时，逆变器还具有输出接地故障，短路保护，缺相保护，过压保护，过流保护，输入过压保护等功能，并通过OCBCI型通信转换器与机车的微机系统接口，进行运行数据的反馈以及控制指令的获取。

2. 逆变器故障分析

由长沙广义变流技术有限公司研制的辅助逆变器，在高原机车上一共安装86台。至目前一共发生了故障48次，其中，通讯故障27次，单片机故障4次，电源模块故障9次，内部故障8次，故障发生频率较高，而通讯故障较多为故障率的56.25%。

2.1.逆变器通讯故障

经过对故障的统计以及分析，HXN3型高原机车的辅助逆变器在运行过程中存在着通讯器故障的问题。其主要表现为：辅助逆变器通信发生故障，微机捕捉辅助逆变器的心跳信号机，当超过五秒时，微机会自动的判定通讯信号的丢失，并在显示屏上进行显示，显示内容为通讯器故障。而心跳信号恢复之后，故障会自动的解除。对于辅助逆变器通讯故障问题，在现场，可以采用以下方式进行判定，Can线的插头分为上下两个，将两个插头互换。然后检查互换的心跳信号，如果上下交换后，心跳信号没有改变，则由于逆变器内部故障所造成的，需要进行整机的更换和现场的维修。

而经过对频繁报警的故障，经过分析，主要是由于can连接器接触出现问题、信号干扰以及其他通讯干扰所引起的。在27次通讯故障中，通讯板故障11次，Can线以及信号干扰9次，其他通讯干扰7次。

现场及后续的解决措施：Can线接触不良及通信干扰问题：经分析辅助逆变器Can线接触不良以及信号干扰是有以下原因引起，现场做了相应的整改。首先现场的通讯线以及动力线在一起并行，因此，动力线对于通讯线造成了一定的干扰。在现场采取了将信号线和动力线分开，各自走线的整改方式，避免了信号干扰问题。同时，为了确保辅助逆变器的有效接地，在现场进行了接地线的增加。后续的辅助逆变器的生产在结构上进行了优化和完善，采用了安装孔周围的镀锌处理，无需要对接地线进行增加，也可以有效的保证了产品的接地良好性。在现场，还对连接器进行了整改，将连接器中间的紧固螺母替换成弹垫装置，同时，在后续的生产中，进行了相应的改进，取消了螺母并进行加垫弹垫的改装，确保了连接器插头与插座的接触性。其次，在现场进行排查时，发现can线的连接器产生松动，Can线走线处于悬空状态，导致机车在运行时的振动对接触器造成很大的影响动，也是故障频发的原因之一。同时，在现场进行了紧急的处理。

通讯板通讯干扰故障问题：经过分析与检测，Hx n3型高原机车辅助逆变器的通讯板，为V05版本。而在CAN I与CANH两线之间，存在着两个TVS管Z7与Z8，Z7与Z8是串联方式，其寄生电容为1.6nF，而正是由于这两个多余的TVS管，会造成通讯波形的异常，终端电阻放电速度慢，从而使通讯板上的芯片对信号无法进行识别，在现场进行了整改，讲两个tvs管去除，很好的解决了通讯板通讯干扰的故障问题。

逆变器软件的优化：通讯程序版本进行了升级，由2898升级为2899。同时，并对软件进行了优化。包括心跳信号的优先等级提升，在确保心跳发送成功验证之后，才可以进行其他数据的发送，确保了心跳数据发送的可靠性。同时，对程序复位的条件进行了优化，容错数累计从128次改为96次。同时，控制程序的版本从2892升级为2893，把输入欠压及过压锁定优化为输入电压恢复正常后逆变器自行恢复工作，从而有效的避免了因输入波动而造成的逆变器自行锁定不启动的问题。

2.2.空压机逆变器-自动复位的故障

微机上显示空压机逆变器故障-自动复位，如果逆变器的法对故障进行清除，那么，该逆变器就会被锁定，因此影响到机车的运行。而自动复位故障问题与故障频发本身有着直接的联系与。IGBT保和故障每两分钟允许一次的制动复位。通过对，Hx n3型高原机车辅助逆变器的维护，我们发现大部分的辅助逆变器通讯故障，都会很快的恢复，通过分析和监测，是由于通讯程序的功能模式参数设置不当而造成的。通过对逆变器软件的优化和通讯程序的升级，从而有效的解决了逆变器-自动复位的故障问题。如果是在现场，可以采取重启微机，的方法，如果逆变器仍然不能复位，则需要进行整机的更换。

2.3.其他的故障及解决方法

过电流故障：如果最大有效桐电流在25秒内持续大于150A，则有可能发生过电流故障，电机有可能会被锁定。需要对负载或者是短路情况进行检查，看是否有卡住的状况。欠电流故障：空压机的最小的有效相电流小于10A，而且持续时间达到20秒，电击有可能会发生开路。在现场，应当对负载进行检查，如果负载没有问题，利用程序代码对故障点进行重点检测，包括Codc、Cnv11、CCnb 、Ccnphsb 、Ccnphsc，查看其是否正常，如果心跳正常，有输入无输出则需要更换整机。

结束语：

通过深入现场进行实地的检验和检测，对故障原因进行仔细的分析，我们逐步的对故障问题进行了排查和解决，使HXN3型高原机车辅助逆变器能够正常的运行，确保了高原机车的安全性和稳定性。

参考文献

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