01维修手册第四分册牵引系统维护手册第一章牵引变流器_修正版

1、修正版长春轻轨3号线一期工程延伸线项目车辆维修手册第四分册牵引系统维护手册版本日期编制审核批准V1.0初始版本吕宏修订记录版本版本日期变化说明1系统概述1.1本手册用户范围.2定义与缩写3弓I用标注4牵引变流器介绍.4.1牵引逆变器总对外接口4.2柜外区域定义5牵引逆变器对外接口5.1牵引逆变器总对外接口5.2控制信号接口 5.3主电路接口 6牵引变流器功能描述.6.16.26.36.46.5参数主电路图及工作原理 保护功能DCU其它附加功能DCU网络通讯.7日常维护7.17.27.37.4注意事项 维护说明 维护计划 维护工作.1.1.2.3 4.5.91010102123232425272

2、82929292930修正版4图1牵引变流器外型图图2牵引变流器柜内分布图3 功率模块图4 驱动板分布.图5输出接线图6输入接线图7接触器组成图8风机组成图9柜外结构分布图10 牵引逆变器总对外接口图表目录10图11 牵引逆变器X1控制接口图11图12-牵引逆变器X3控制接口图16图13 牵引逆变器X4控制接口图18图14牵引逆变器X5控制接口图20图15输入供电接口图21图16交流输出接口22图17 牵引逆变器电气原理图24图表18 牵引箱体通风口示意图31修正版1 系统概述本教材是长春北湖线项目的牵引变流器维护使用手册，牵引逆变器将输入DC750V电压转换成三相变压变频的交流 AC380V

3、为牵引电机供电。1.1本手册用户范围1）本手册供如下用户使用:技术人员 调试人员 司乘人员2）维护人员要求:维护人员必须具备电子设备操作经验，必须具有扎实的安全生产规范知识和适当的工作经验。只有经过适当培训和指导的人员才能允许对牵引变流器进行维护工作。初学者必须在有经验人员监督下，方可对牵引变流器进行维护工作。2 定义与缩写缩写中文名称英文名称ACU辅助控制单元Auxiliary Control UnitBCU制动控制单元Brake Control UnitCAN控制局域网Con troller Area NetworkDCU牵引控制单元Drive Control UnitPTU便携式测试单元

4、Portable Test UnitTCMS列车控制与监视 系统Train Con trol and Mon itori ng System3 引用标注GB/T 1402-2010轨道交通 牵引供电系统电压GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）GB 5095.2-1997 电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法2部分：一般检查、电连续性和接触电阻测试、绝缘试验和电压应力试验GB 5095.3-1997 电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法3部分：载流容量试验GB 5095.5-1997 电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法5部分：撞击试验（自由元件）、静负荷试验（固定元件）、

5、寿命试验和过负荷试验TB/T1507-1993机车电气设备布线规则TB/T1333- 1996机车电器基本技术条件TB/T1508-2010机车电气屏柜技术条件TB/T1759-2003铁道客车配线布线规则TB/T 2557-2006铁道客车电气综合控制柜TB/T3021-2001铁道机车车辆电子装置4牵引变流器介绍盖板搭扣柜体图1牵引变流器外型图I柜体：牵引逆变器的外壳，保护内部器件不受外部环境影响。盖板：可供人踩踏（允许100kg维护人员在变流器顶盖上行走）。搭扣：上盖板的紧固器件。4.1牵引逆变器总对外接口功率模块2风机功率模块1输入接线出风口接触器组成输出接线图2 牵引变流器柜内分布1

6、%功率模块1、2:牵引变流器的主要组成部分，用于驱动1、2位电机。风机：牵引变流器的散热器件，为轴流风机。出风口：变流器的风机出风口。接触器组成：该区域为主接触器和充电接触器区域。输入接线：电网DC 750V输入线。输出接线：至y电机的输出线。4.1.1功率模块支撑电容J)散热器组成控制电路板图3功率模块fl支撑电容：防止电网电压突然变化的大容量电容。散热器组成：为功率模块散热区域。控制电路板：信号控制、功率模块控制和相关保护功能的控制电路 板。驱动板1驱动板3t0H U mw凸I创 I 因 IH-r*驱动板21««鼻Ioo y驱动板4VLt图4 驱动板分布4.1.2输出接

7、线驱动板：功率模块开通关断的控制板。X7-11U S忍逾圏屈忍富畠魚送虑 kafiX65gX8nil1W2U2V2WX7-2图5输出接线4.1.3输入接线4.1.4接触器组成a/Z电阻电抗器L1网关盒GW电抗器L200主接触器KM3主接触器KM1充电接触器KM2充电接触器KM4I图7接触器组成4.1.5风机组成5M99风机盖板nO *风机图8风机组成4.1.6柜外区域定义出线电缆端头出风口 x2L产品铭牌警示标牌进电缆端头图9柜外结构分布5牵引逆变器对外接口5.1牵引逆变器总对外接口牵引逆变器总的对外接口图见图1。AXI X3 U XtW 2U W xex8W 1W M X7-1 XI-?图1

8、0 牵引逆变器总对外接口图5.2控制信号接口控制接口 X1为牵引变流器与车辆控制指令的输入输出I/O接口。输入信号主要为司控器手柄、牵引允许、紧急制动等指令；输出信号主要为 撒沙、本机工作状态等指令。控制接口 X3为牵引变流器与牵引电机的信号接口，主要为电机速度信号、拖车速度信号、电机温度等。控制接口 X4接口包括如下信号:通信信号,牵引变流器与车辆CANOPE通信信号；牵引变流器调试 485信号。牵引变流器供电电源、牵引变流器接触器用供电电源、接触器触点反馈信号。控制接口 X5接口为牵引变流器风机提供电源。521控制接口 X1逆变器箱侧视图1OOQ© 01 © G M&#

9、169; %©创© ®OQ0O04图11 牵引逆变器X1控制接口图控制接口 X1接口图见图11, X1插针信号定义如下:插针号线号名插针简述插针意义详述备注数字输入信号(DI)定义1DI1OO牵引0-没有牵引信 号1车辆为牵引状态信号来自司控器2DI1O1制动0车辆为制动 状态1 没有制动信号信号来自司控器3DI102紧急制动0车辆为紧急 制动状态1 没有紧急制 动信号信号来自司控器14DI103DI备用215DI10003GND地24DI104向前0车辆无向前 信号1 车辆为向前状态信号来自司控器25DI105向后0车辆无向后 信号1 车辆为向后状态信号来自司控

10、器34DI106牵引安全0请求车辆强 制制动1 无强迫制动信号在车辆正常运行 情况下，如车门 开了、超速 deadman按钮没 按、超速等，强 迫制动有效，逆 变器发制动命令（采用最大常用 制动执行）35DI107制动全部缓解0 至少1个制 动没有缓解1 所有制动都 已缓解36DI10407GND地4DI108DI备用15DI109超速状态0 TCU未发现超速1 TCU发现超速6DI110EncodelEncoded master con troller p ositi on16DI111Encode2Encoded master con troller p ositi on17DI112En

11、code3Encoded master con troller p ositi on26DI113En code_ZeroEncoded master con troller p ositi on27DI114NOT USED37DI115NOT USED38DI10815GNDGND输入信号类型：数字信号输入高电平（1） ： 12V额定输入电压：24 VDC输入低电平（0） : 7 V最大输入电压： 34 VDC电流脉冲上升沿斜率：20mA额定电压下输入电流：2mA（ 10mS线缆：1mm2终端类型：针式数字输出信号（DO定义7DO100DO备用118DO100VCC28DO101牵引就绪0

12、 牵引故障1牵引OK39DO101VCCVCC8DO102电制动1正常0 逆变器1电制动关或者故障1逆变器1电 制动正常信号来自TCU9DO103电制动2正常0逆变2电制 动关或者故障1逆变器2电 制动正常信号来自TCU19D010203VCCVCC29DO104制动缓解请求0请求机械制动1 请求缓解40DO105撒沙请求0不用撒沙1 请求撒沙41DO10405VCCVCC20DO106强迫制动0不输出强制 制动命令1输出强制制 动命令超最大速度后，使用30DO107超速指令0 TCU没有检测到超速信号1 TCU检测到超速信号42DO10607VCCVCC输出类型：数字信号输出频率：<

13、500 Hz额定供电电源：24VDC （外部供反应时间（0到1）: < 100卩s电）反应时间（1到0） : < 100卩s最大供电电压：< 34VDC线缆：1mm2输出电流：1mA1.2A522控制接口 X3逆变器箱侧视图oID+4少© ) ©oa£o6 ® ®© Iooo04图12牵引逆变器X3控制接口图控制接口 X3接口图见图12, X3插针信号定义如下:插针号线号名插针简述插针意义详述备注速度传感器11SS1AH转速信号A相咼电平差分信号2SS1AL转速信号A相低电平差分信号3SS1BH转速信号B相高电平差分

14、信号14SS1BL转速信号B相低电平差分信号15SS1GND1转速传感器 地16SS1VCC1转速传感器 正15V注：屏蔽层从电机到牵引柜，中间节点贯通，并在牵引柜连接器单端接地。速度传感器227SS2AH转速信号A相高电平差分信号28SS2AL转速信号A相低电平差分信号37SS2BH转速信号B相高电平差分信号38SS2BL转速信号B相低电平差分信号39SS2GND2转速传感器 地40SS2VCC2转速传感器 正15V注：屏蔽层从电机到牵引柜，中间节点贯通，并在牵引柜连接器单端接地。速度传感器34SS5AHWSAH17SS5GND1WSGND18SS5VCC1WSVCC注：屏蔽层从电机到牵引柜

15、，中间节点贯通，并在牵引柜连接器单端接地。输出电压类型：15 VDC ± 10%输入低电平（0） : < 3,5 V输出电流：每个传感器W 100 mA输入最大电流10 mA 输入信号类型：数字信号输入频率：050 kHz输入高电平（1） : > 10 V 线缆：屏蔽线（线径1mm2）PT100 111T1A+PT100电机121T1B-PT10031T2A+PT10032T2B-PT100注：屏蔽层从电机到牵引柜，中间节点贯通，并在牵引柜连接器单端接地。PT100212T3A+PT100电机213T3B-PT10033T4A+PT10045T4B-PT100注：屏蔽层从

16、电机到牵引柜，中间节点贯通，并在牵引柜连接器单端接地。523控制接口 X4逆变器箱侧视图：oro.of o 1OOO>O04图13 牵引逆变器X4控制接口图控制接口 X4接口图见图13, X4插针信号定义如下:插针号线号名插针简述插针意义详述备注调试通信接口a:1485B本信号修改为研 发中心变流部内 部调试烧写通信 接口a:2485Aa:6232Ga:3232ENa:4232R1a:5232T1a:8232R2a:9232T2线缆：4*1mm2屏蔽线，注：屏蔽线接连 接器壳CAN OPES 信接口c:1CAN1HCAN OP EN-Bus-INCAN OPE通信，此c:2CAN1LCA

17、N OP EN-Bus-INc:6CAN1GNDCAN OP EN-GND端口为 CAN OPEN输入信号线缆：网络专用屏蔽线，注：屏蔽线接连接壳c:4CAN2HCAN OP EN-Bus-OUTc:5CAN2LCAN OP EN-Bus-OUTc:9CAN2GNDCAN OP EN-GNDCAN OPE通信，此 端口为 CAN OPEN 输出信号，如结 点为起始端，则 不用线缆：网络专用屏蔽线，注：屏蔽线 接连接壳牵引使能信号e:1TE1牵引使能1e:5TE1GNDe:2TE2牵引使能2e:6TE2GND输入信号类型：数字信号输入高电平（1）:> 12V额定输入电压：24 VDC输入低

18、电平（0）: < 7 V最大输入电压：< 34 VDC电流脉冲上升沿斜率：20mA （10ms）额定电压下输入电流：2mA终端类型：针式主、充接触器供电电源e:3MCSMai n supplycon tacte:4MCSMai n supplycon tacte:7MCSGND100m1此电源能被外部 开关控制，在外 部得电情况下， CPU板才能对主、 充接触器控制。e:8MCSGND100m1最大输入电流：5.0A （ 32.2V, -25 C,电压越高，最大输入电流越小）电缆：4X 1.5mm5.2.4控制接口 X5逆变器箱侧视图：图14牵引逆变器X5控制接口图控制接口 X5接

19、口图见图14, X5插针信号定义如下:插针号线号名插针简述插针意义详述备注风机电源接口1L1Power supply fan380VAC供电最大电流：2A额定频率：50Hz2L2Power supply fan3L3Power supply线缆：3x 1.5mmfan5.3 主电路接口53 1 750VDC直流供电接口+ + 图15输入供电接口图直流输入供电接口图见图15,直流输入供电接口定义如下:插针 号线号名插针简述插针意义详述备注输入供电接口L+502/504750V+直流供电正L+502/504750V+L500750V-直流供电负L500750V-532交流输出（电机输入）接口3盲二

20、OZ-'IWHH、八.VU>.< 9OO0OO 0' O O Gi :、z7 一 7一2图16交流输出接口交流输出接口图见图16,交流输出接口定义如下:插针号线号名插针简述插针意义详述备注输入供电接口1UU51A电机1供电1VV51A1WW51A2UU51B电机2供电2VV51B2WW51BX6540A制动电阻1X7-1541AX7-2540B制动电阻2X8541B6 牵引变流器功能描述长春北湖项目牵引变流器采用交流传动牵引系统，用于提供轻轨车辆牵引电机变频变压电源，本章包含对牵引变流器箱的参数、功能、硬件、原理等说明。6.1参数DC 750V牵引逆变器的主要电气参

21、数: 主电路输入额定电压允许额定输出的主电路输入电压范围DC 750950V允许正常工作的主电路输入电压范围DC 525950V额定输出线电压/频率AC 530V /66Hz强迫风冷冷却方式控制电路输入额定电压DC 24V控制电路输入电压范围DC 16.832V额定牵引功率2X 120kW一个牵引逆变器驱动2台牵引电动机运行技术指标:(1)速度最高运行速度70km/h构造速度80km/h车辆经过清洗机的速度3 4km/h反向行驶最大速度3km/h车库最大速度10km/h旅行速度25 30km/h最大曲线速度(2)平均加速度车辆在超员负载和半磨损车轮条件下,平直道牵引性能如下:启动平均加速度(0

22、-32 km/h)0.96 m/s2运行平均加速度(0-70 km/h)0.5m/s2(3)平均减速度在超员负载和半磨损车轮条件下，平直道制动性能如下:平均减速度(50-5 km/h)1.1m/s2在额定负载和半磨损车轮条件下，平直道制动性能如下:平均减速度(70-5 km/h)1.0m/s2其中，制动过程采用混合制动，优先采用电制动，电制动中优先采用再生制动，再生不足时采用电阻制动补足，当电制动力不足时施加机械制 动。6.2主电路图及工作原理图17 牵引逆变器电气原理图牵引逆变器安装在M车、Me车车顶。每台牵引逆变器包含两个独立的牵引逆变单元，每个变流器单元额定输出功率为130kVV整机额定

23、输出功率为2X 130 kW,每个逆变单元驱动单台电机。变流器主电路简图见图17,图中包括了 2个牵引逆变器单元主电路;主电路输入电压来自轻轨车输入主电网，额定电压DC750V变流器中2个牵引逆变器工作完全独立，任一个牵引逆变器出现故障停机，都不影响另一个逆变器工作，此2个逆变器采用了轴控方式驱动电机。每个牵引变流器单元包含：输入直流环节、逆变器环节、直流斩波环节。621输入直流环节输入直流环节由主接触器、充电接触器和充电电阻构成。牵引逆变器处于牵引状态时，检测到网压后，闭合预充电接触器，通过充电电阻给支撑电容充电，母线电压传感器检测母线电压的上升状态，满足条件时，闭合主接触器，断开预充电接触

24、器。622逆变器环节主接触器闭合后，每个逆变单元前三个IGBT桥臂根据列车运行要求接通或关断，产生变压变频的交流电压驱动电机。6.2.3直流斩波环节牵引逆变器处于制动状态时，电机的能量通过前三个桥臂反馈到母线，也可以提供给同一供电段运行的其他车辆使用，如果母线电压超过规定值（DC1000V，第四个IGBT桥臂会通过斩波，将多余的能量消耗在制动电阻上。当不需要牵引制动时，主接触器会断开，慢放电电阻会消耗掉支撑电容的能量，15分钟之内会把支撑电容的电压降到 36V以下。6.3 保护功能变流器具有完善的保护功能，保证了变流器的安全运行。变流器应有一定的承受输入电压的突变能力及输入过压、输入欠压、输出

25、过压、过热故障保护，输出负载过流、缺相、短路等故障保护功能。631输入过压保护750V电源电压大于输入过压保护设定值（输入过压保护设定值DC980V，进行输入过压保护，逆变器停止输出，输入接触器断开。将司机手柄回零，当输入电压正常，逆变器重新工作。632输入欠压保护（包含过无电区保护）750V电源电压低于输入欠压保护设定值（输入欠压保护设定值WDC500V 30S以上，逆变器欠压保护，逆变器停止输出，输入接触器断开。将司机方向手柄回零，当输入电压正常，逆变器应正常输出。6.3.3电机过温保护逆变器所控制的电机温度180oC1- 2秒钟，逆变器停止输出，出入接触器断开。将司机方向手柄回零，当电机

26、温度正常，逆变器应正常输出。6.3.4过热故障保护逆变器模块温度80oC1 2秒或电抗器温度120oC1 2秒，逆变器应能保护停机，将司机方向手柄回零，当逆变器和电抗器温度恢复正常，逆 变器应正常输出6.3.5输出负载过流保护逆变器输出电流高于额定输出电流的 2倍7.5ms,逆变器保护停机。1分钟内保护10次逆变器不再重启输出，否则逆变器恢复正常输出。6.3.6缺相保护逆变器任两相间的电压或者电流差值 三相平均值的5%,逆变器输出缺相保护停机，1分钟内保护10次逆变器不再重启输出，否则逆变器恢 复正常输出。6.3.7短路故障保护逆变器输出短路，逆变器保护停机，1分钟内保护10次，逆变器不再 重

27、启输出，否则逆变器恢复正常输出。紧急情况处理模式当VCU与 DCU网络信号传输出现故障，车辆控制可以通过硬线进行控 制，此时，车辆仍能运行，但将车辆运行模式改为紧急情况运行模式，紧 急情况运行模式具有如下限制：车辆最高速度：30km/h逆变器不能单独运行（一般只在测试过程中有单独运行逆变器功能）6.4 DCU其它附加功能限流功能 能量消耗计算 车辆载重计算 轮径补偿 故障诊断功能641故障检测在司机室的IDU屏幕首页上有牵引变流器的运行状态信息，当有故障发生时，对应牵引变流器的标识会变红，以提醒司乘人员；此时，司乘 人员应进入牵引第五页，观察是否有故障代码出现。牵引变流器内包括两个牵引模块，模

28、块1、2分别牵引每节动车的1、2位电机，只有牵引变流器内的两个牵引模块都发生故障时，IDU屏幕首页的变流器正常工作指示标识才会变红。6.4.2运行中的简单故障恢复牵引变流器发生故障保护后的恢复途径:1）自恢复功能（针对敏感参数的快速保护）2）方向手柄回零（非严重故障，多为外部因素引发的故障）3）方向手柄回零后，断开牵引逆变器控制电源并重启6.5 DCU网络通讯车辆控制单元（VCU与牵引控制单元（DCU之间通过 CAN Op er网络进行通信。VCU与DCU通过安装在变流器内部的网关进行连接，网关与 VCU为CANOPES信协议，网关与 DCU为CAN®信协议。VCU传给本网络通信中，DCU主要给VCU传递如网压、网流、及本变流器的工 作状态信息，如本变流器输出电压、输出电流、输出频率等。DCU包括生命信号、限速指令以及使能测试指令等信息。7 日常维护7.1 注意事项 操作人员必须熟悉本牵引变流器箱的基本工作原理、功能特 点，具有电工操作基本知识。在对本箱体检查及保