科技创新与应用ｌ ２０１７年第９期 工业技术 城轨车辆逆变器控制单元故障维修分析 毛洪波 （深圳市地铁集团有限公司运营总部，广东深圳５１８０００） 摘要：在牵引控制系统中，城轨车辆逆变器控制单元（Ｄｃｕ）充＇３着整个系统逆变器模块的控制中心，－其的运作状况不仅直接 关系着城市轨道车辆的使用寿命，还会影响着现代化交通系统的运行。文章将对城轨车辆逆变器控制单元进行简要的了解，并 对城轨车辆逆变器控制单元在实际应用中出现的故障进行探讨和分析，提出相应的整体维修措施，完善城轨车辆逆变器控制单 元的运作系统，促进城市轨道交通线路的正常运行。 关键词：城轨车辆逆变器控制单元；故障；维修 轨道车辆失去牵引动力，影响城轨车辆的正常运行。ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ故 随着社会城市经济的发展，人们对于城市轨道交通的需求量逐 障的检测：针对ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ继电器线圈阻值的检测，采用电阻法，即 渐增大，则作为城市轨道车辆系统核心部分的逆变器控制单元，面 检测在继电器吸合后常开触头的阻值，若是大于等于０．５，则立即更 前言 临着更加严格和高水准的要求。在这种情况下，如何防御和改善城 轨车辆逆变器控制单元在实际应用中出现的问题和缺陷，已然成为 城市轨道部门进一步现代化建设的重要关卡。故本文将以城轨车辆 逆变器控制单元的故障问题进行重要解析，以此维护城市车辆的正 常运行，为城市轨道现代化运行系统提供基础。 １城轨车辆逆变器控制单元概述 １．１车辆逆变器控制单元原理简介 逆变器控制单元（ＤＣＵ）在城市轨道系统中，发挥着输人出信号 处理、牵引制动运作的控制调节、诊断和测量速度等功能，直接影响 城市轨道车辆的正常运行。城市轨道逆变器控制单元（ＤＣＵ）不是一 个设备名称，而是一个复杂的连锁系统，包括着信息数据处理 器、数字信号处理、可编辑逻辑器（ＦＰＧＡ和ＣＰＥＤ）及控制芯片，则 在进行逆变器控制单元（ＤＣＵ）构建设计时，不仅要考虑到其每一路 模拟和数字信号都符合科学逻辑，还注意在逆变器控制单元（ＤＣＵ） 发生故障后的故障处理，智能地根据故障类型不同选择不同报警信 息，为对逆变器控制单元（ＤＣＵ）及时维护提供时间，减少由于故障 因素造成的损失。 １．２逆变器控制单元平台搭建 简易测试平台的建立，是为逆变器控制单元（ＤＣＵ）故障的分 析、测量和故障类型提供强大的运作后台。简易测试平台有四部分 组成：测试装置辅助插头（三个）、逆变器控制单元（ＤＣＵ）、计算机和 电源，三个测试装置辅助插头支持整个逆变器简易测试品台的运 作，为ＤＣＵ提供各种电压的工作电流，并通过可调电阻接连ＤＣＵ 边温度传感器的个接入点，确保信息数据在逆变器控制单元（ＤＣＵ） 是否正常运行下被正常处理。 ２城轨车辆逆变器控制单元故障问题及维修策略 ２．１电源类故障问题 由于城轨车辆逆变器控制单元（ＤＣＵ）本身功能，就是将直流电 流转化成适合城市轨道车辆使用的交流电，则总电源的工作状态就 直接影响着逆变器控制单元（ＤＣＵ）内部板件的运作情况。通常逆变 器控制单元（ＤＣＵ）电源类故障问题的缘由分为两种，第一种原因是 因为总电源在被输入设备时，自动对控制单元中的Ｉｃ芯片进行调 整，而第二种故障原因是由于城市轨道车辆自身逆变器控制单元 （ＤＣＵ）质量问题，造成总电源被输入时发生电流电容击穿ＤＣＵ板 件短路的现象。一旦在城轨车辆逆变器控制单元（ＤＣＵ）运行中出现 电源类故障，ＤＣＵ便会自动进入停止运作状态并封锁逆变器中的， 逆变脉冲，系统中高速断路器被迫停止，造成逆变器设备彻底失灵， 城市轨道车辆没有电流支持，失去车辆牵引系统动力，陷入瘫痪状 态，阻碍城市轨道交通的正常运行。为快速发现电源类故障问题，城 市轨道车辆管理部门一般采用直观法和无电电阻法两种方法。直观 法的步骤是较为简单的，就是由检修人员直接对车辆逆变器控制单 元（ＤＣＵ）的板件进行检查，观察板件元器件是否有异常现象，若并 未发现任何异常，则进行下一步无电电阻法，即利用一般的万能电 表中的某些电阻值被电容击穿后有的特性，进行对城轨车辆逆变器 控制单元（ＤＣＵ）的检定和判断。 ２．２ ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ故障问题 两个ＣＰＵ控制信号分别控制ＮＰＮ和ＭＯＳＦＥＴＰ形成两条单独 线路，再与ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ继电器连接共同组成ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ控制电路， 而其中的ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ继电器和继电器驱动的损坏是ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ故 障的主要原因。若是ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ故障会造成城轨车辆系统中逆变 器和高速断路器无法连接，并且高速断路器本身的开关失效，城市 一１ｌ６一 换ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ继电器；而对于驱动部分电路的检测，ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ故 障检测应采用电压法，若是继电器线圈两端并未存在电联，则对 ＬＩＮＥ ＴＲＩＰ控制电路的两条单独电路进行检测，例：ＣＰＵ控制信号 是否能够发出。 ２．３通信类问题 通信类问题，顾名思义即为逆变器控制单元（ＤＣＵ）内部信息数 据无法进行分析和处理，城市轨道系统无法及时对ＤＣＵ系统和应 用软件进行操控，进而引起城市轨道交通运行的阻碍现象。通信电 路（由通信收发芯片和隔离保护电路共同组成）中收发芯片是最容 易发生故障的元器件，原本带有隔离元件的收发芯片自身在实际应 用中的故障是很低的，但现代城轨部门中为方便ＤＣＵ系统之间的 设计和建设，大多数的收发芯片都是与外界设备直接连接，则在这 种情况下，总电压的静电和瞬变电压都容易对ＤＣＵ造成影响和损 坏。下面以一般城市轨道系统中对通信类问题检测为例子进行叙 述，当逆变器控制单元（ＤＣＵ）无法进行更新ＤＣＵ操作系统和故障 问题分析时，采用波形法检测ＤＣＵ转化芯片信息数据的输入出和 光电隔离部分输入出是否正常，进而判断出逆变器控制单元（ＤＣＵ） 通信板件中那些器件发生故障；对ＤＣＵ芯片进行故障的判断可以 利用电压法，再结合相关数据判断是否进行替换芯片测试。 ２．４电压偏差过大问题 电压偏差过大分为电压正偏过大和电压负偏过大两种情况。逆 变器控制单元（ＤＣＵ）中斩波器的设置，是为了防止电压偏大的第一 种情况：电压正偏过大现象的产生但由于斩波器被频繁开启，制动 电阻产热增加进而发生故障问题，ＤＣＵ自动切除电制动，不仅造成 城市轨道系统紊乱，还严重影响车辆的性能和寿命；而当电压负偏 过大时，系统中的网压和中间电压差值过大，触动ＤＣＵ系统硬件保 护系统，封锁牵引逆变脉冲，车辆牵引动力系统关闭，造成交通事故 发生，综上所述ＤＣＵ板模拟数据采样和模数转换电路的损坏是电 压偏差过大故障的原因。则针对电压偏差故障的产生因素，可以采 用无电电阻法和信号注入法进行故障检测：利用芯片与电源供电引 脚和地之间的电阻值来判断是否替换芯片，电压表检测输出电压和 频率计出频率，同时连接计算器查看恒电流电压变化。 ３结束语 逆变器控制单元（ＤＣＵ）的核心电子板件被垄断，给城市轨道部 门增加了巨大的经济压力，则在这种情况下，总结逆变器控制单元 （ＤＣＵ）故障类型，完善城市车辆逆变器控制单元故障整体维修措 施，不仅能够为其他城市轨道车辆逆变器控制单元的故障维修，提 供可参考案例和措施，还能加强城市轨道系统的稳定运行，促进城 市轨道经济的快速发展。 参考文献 『１１程永谊．城轨车辆辅助电源系统供电方式与电路拓扑结构分析『Ｊ１． 机车电传动，２０１３（０２）：４９—５２． ［２】姜悦礼，史秀娈，董明．城轨车辆牵引系统的安全性设计与评估『Ｊ］． 机车电传动，２ｏ１３（Ｏ１）：５５—５９． ［３］姜悦礼，史秀娈．城轨车辆牵引系统集成技术研究『Ｊ］．内燃机车， ２０１１（１１）：５—１０＋４３＋４９．
