WK―35电铲DC母线过压、欠压故障原因分析及解决办法.docx

WK35电铲DC母线过压、欠压故障原因分析及解决办法 摘 要：文章从主从AFE的外围电路出现某些问题，主从AFE电源接触器在运行中断开，AFE的电源的电压超出了规定的运行范围，主从AFE的某些参数不正确这几个方面原因出发，阐述了WK-35电铲DC母线过压、欠压故障具体解决办法。 关键词：WK-35电铲；主从AFE；DC母线；逆变器 1 前言 WK-35电铲由太原重型机械厂制造，单斗容量35m?，驱动部分采用西门子masterdrives 6SE70变频器。其电源部分采用主从两个AFE输出并联，逆变部分采用IGBT作为开关元件组成PWM脉宽调制逆变器。通过总线PROFIBUS-DP与电铲辅助部分西门子STEP7-300PLC的通讯，完成对电铲各部驱动电机的驱动。WK-35电铲在运行过程中，有时会频繁的出现恼人的DC母线过压或欠压故障。 2 故障原因及解决办法 2.1 主从AFE的外围电路出现某些问题 高压启动后，真空接触器一闭合的常开辅助触点通过PLC输送给主、从AFE一个信号，在与PLC通讯等正常情况下，主从AFE会由开机封锁转为开机准备就绪状态。系统运行过程中，若真空接触器该触点接触不良或相关电路出现问题，主从AFE与PLC通讯出现不良时，AFE将故障关机停止工作。此时系统若处于电动状态，AFE及逆变器会报DC母线欠压故障；系统若处于发电状态，若制动单元没有投入运行，AFE及逆变器会报DC母线过压故障。 解决办法： 将主从两AFE的参数P555、P556、P557的数值改为1后，两AFE的运行不再受真空接触器辅助触点的控制，这时AFE控制部分通电后就会直接进入系统准备好009状态。让电铲运行工作，观察这个故障是否还在继续出现。如果故障不再出现，说明故障是AFE的外围电路出现问题引起的。检查真空接触器相关的辅助触点及该触点到PLC输入的线路连接，由该点所控制的PLC输出到相应AFE的线路连接，必要时考虑更换PLC相应的输入输出模块。 检查AFE自身及其相连的上一级站的DP插头的线路接线，必要时考虑更换DP头及CBP板。 2.2 主从AFE的电源接触器在运行中断开 启动AFE后，继电器K4吸合，母线电容开始预充电。当母线电压达到规定的预充电电平，CUSA发送给电压探测板VSB一个信号，使VSB上控制AFE的电源接触器线圈的小继电器吸合，VSB上与该继电器常开触点相连的接线头X2的1号和3号连通，使继电器K10闭合，继电器K7闭合，AFE的电源接触器闭合。若AFE的电源接触器线圈这控制回路中的某一器件出现问题，都将导致运行中的AFE的电源接触器线圈断电，出现主从AFE或DC母线欠压、过压故障。 解决办法： 运行中AFE的电源接触器线圈频繁出现断电现象，一般来说，在AFE启动时也应时常出现该接触器不吸合或吸合后又断开的情况。可先检查主从两AFE之间的通讯是否正常，它们之间的通讯不正常，也会导致主从AFE的电源接触器断开。此种情况呈现的故障现象一种为主或从AFE的PMU上报出F079，而在其他的逆变器上报出DC母线欠压或过压故障，另一种为主或从AFE及其它逆变器同时报出DC母线欠压或过压故障。在不启动高压真空接触器的情况下，在主AFE的操作盘PMU上，将参数P554的值由1001改为1010，将主从两AFE的参数P555、P556、P557的数值都改为1，以保证主从AFE都处于开机准备就绪009状态，按动主AFE的操作盘PMU上的启动键，若主从两AFE之间的通讯正常，主从AFE的操作盘PMU上应同时显示010，此时由于高压没有启动，尽管继电器K4吸合，但没有预充电，最后在主从AFE的操作盘PMU上会报F002故障，此属于正常现象。若通讯不正常，或尽管上面检测证明主从AFE之间的通讯没有问题，但对其是可能造成原因的怀疑仍无法排除时，可先用酒精清洗主从AFE的SCB板的光电转换器的插座及光缆头，必要时要考虑更换主从AFE的SCB板。 接下来分别单独启动主从AFE，以检查主从AFE的电源接触器线圈的控制回路是否正常。对于主AFE，将主AFE的参数P554的值由1001改为1010，为避免从AFE启动，将从AFE的参数P554的值由4501改为1010，P587的参数值由1改为0，或将P554的值与P587的值只改变一个，在启动高压后，按动主AFE的操作盘PMU上的启动键，主AFE的操作盘PMU上，应显示900多伏的电压。对于从AFE的单独启动，使从AFE的参数P554的值由4501改为1010，P587的参数值由1改为0，在启动高压后，按动从AFE的操作盘PMU上的启动键，从AFE的操作盘PMU上，应显示900多伏的电压。反复启动几次，看是否有异常的情况出现。如果在单独启动主从AFE的过程中，存在AFE的电源接触器不吸合或偶尔不吸合的情况，为了进一步的分清是继电器K10、K7的问题还是相关控制板块的问题，可在高压不启动的情况下，人为的将VSB上的接线头X2的1号和3号端子连通，若继电器K10、K7正常，此时AFE的电源接触器会闭合，反复测试几次。继电器K10、K7没问题，导致的原因很可能就是相关的板块、板块间的线路连接出现了问题。首先应检查板块间线路的连接是否正常，必要时考虑更换相关的板块。若试验过程中没有出现上面所述的异常现象，但又不能排除故障产生的原因与这些器件绝对无关的怀疑，可直接尝试将继电器K10、K7更换或将相关触点短接，尝试逐个更换相关的板块，直至相关连的部件被彻底排查。这里要说的是，电源板PSU出现故障以及主从AFE的24伏电源的开关接触不良也是导致该故障的常见原因之一。 此外，主从AFE的电源接触器长期运行过程中，也会出现主触点接触不良的现象，导致运行中的主从AFE或DC母线出现过压、欠压故障。 2.3 AFE的电源的电压超出了规定的运行范围 AFE的电源电压的波动上限为+10%，下限波动为-35%，但持续的时间不能超过1分钟，超过了这个限制，AFE的PMU操作屏上就可能报AFE电源电压过压（F003）、AFE电源电压欠压（F004或F009）或者DC母线过压（F006）、欠压（F008）故障。 解决办法： 利用万用表检查主变二次电压，根据检测的结果若怀疑是因为AFE的电源的电压超出了规定的运行范围而导致时，可改变主变一次电压分接头来使AFE的电源的电压满足要求。如果怀疑是因主变一次或二次某处线路虚接导致AFE电源出现欠压（F004或F009）或DC母线欠压（F008）故障时，可用带有电流探头的双踪示波器，在电铲工作时分别观察主从两AFE的电源电流波形，正常的情况下，两AFE三相电流的波形应当是对称的三相正玄波。如果两AFE的电流波形不是对称三相正玄波，且两AFE对应相的电流波形相同，说明主变压器的一次线路某处有问题，应对主变压器一次线圈及其所连的高压线路的连接进行检查。如果两AFE的电流波形只是其中的一个不正常，则表明问题应当是其AFE本身及相连的主变压器的二次绕组线路有问题，首先应对该AFE的电源线路进行检查。若主变二次绕组及线路正常，可应用测试盒对该AFE各IGBT等进行检测，若IGBT检测结果正常，问题应是IGBT的控制电路出问题所导致，更换相关的控制板块，直至三相电流波形对称。 2.4 主从AFE的某些参数不正确 主从AFE内的某些参数设置不正确，可能造成电铲工作过程中，出现DC母线报出欠压或过压故障。 解决办法 重输主从AFE参数。 3 结束语 母线过压或