基于故障树的HX_D3型电力机车牵引变流器可靠性设计_史秀娈VIP免费

HXD3型电力机车的牵引系统核心部件之一的牵引变流器采用了当今世界上先进的大功率IGBT元件技术、水冷技术、单轴控制技术等，再加上采用了优良的可靠性设计，确保了牵引变流器的运行可靠性，最大限度地发挥了机车牵引功率。机车具有启动平稳、加速性能好、抑制空转和滑行能力强、牵引电机故障隔离便捷等特点，深受广大用户的好评和赞赏。1牵引变流器的基本组成1.1牵引变流器简介每台机车装有两台变流装置，每台变流装置内含有3组牵引变流器。牵引变流器为牵引电动机提供三相变压变频电源。每组牵引变流器主要由四象限整流单元、中间直流电路和PWM逆变单元等主电路部分和无接点控制单元等的控制电路部分构成。根据机车运行状态和司机控制命令，通过矢量控制，精确快速地控制牵引电动机的转矩和转速。机车I端转向架的牵引电动机1～3分别由牵引变流器1的3个独立的交直交功率单元供电，II端转向架的牵引电动机4～6分别由牵引变流器2的3个独立的交直交功率单元供电，实现牵引电动机的独立控制。由于机车6根动轴的轮径差、轴重转移及空转等可能引起的负载分配不均匀，都可以通过牵引变流器的控制进行适当的补偿，以实现最大限度地发挥牵引电动机的牵引力。牵引变流器主要技术参数如下：容量/kVA4200额定输入电压/V1450额定输入电流/A965基于故障树的HXD3型电力机车牵引变流器可靠性设计史秀娈1，2，孙丽1，王立民2，高洪光2（1.大连交通大学，辽宁大连116022；2.中国北车集团大连机车车辆有限公司，辽宁大连116022）摘要：文章介绍了HXD3型电力机车牵引变流器的基本组成、主要部件的技术参数，按照故障树的结构对引起牵引变流器故障的原因进行了分析，将故障进行了分级，说明基础设计、例行试验和维护检查几方面进行全方位的可靠性设计方法。关键词：HXD3型电力机车；牵引变流器；基本结构；故障树；可靠性中图分类号：U268.3文献标识码：A文章编号：1672-1187（2010）03-0015-05ReliabilitydesignbasedonfaulttreeapproachfortypeHXD3electriclocomotivetractionconverterSHIXiu-luan1，2,SUNLi1,WANGLi-min2,GAOHong-guang2（1.DalianJiaotongUniversity，Dalian116022，China；2.DalianLocomotiveandRollingStockCo.，Ltd.，CNRGroup，Dalian116022，China）Abstract：ThisessaypresentsthebasicstructureandmainpartsparametersoftypeHXD3electriclocomotivetractionconverter.Basedonfaulttreeapproach,itanalysesthefailingcausesofthetractionconverterandclassifiesthepossiblefailingofproductthereforedemonstratesthemethodofreliabilitydesignofstructuredesign,routinetestandmaintenance.Keywords：typeHXD3electriclocomotive；tractionconverter；basicstructure；faulttree；reliability研究开发收稿日期：2009-12-25作者简介：史秀娈，高级工程师，1989年毕业于华东交通大学电力牵引与传动控制专业，现从事电力机车电气系统设计工作。◆◆Vol.33No.3May20th，2010电力机车与城轨车辆ElectricLocomotives＆MassTransitVehicles第33卷第3期2010年5月20日-15-电力机车与城轨车辆·2010年第3期中间电压/V2800额定输出电压/V2150额定输出电流/A390牵引变流器电气原理图见图1。图1牵引变流器电气原理图1.2牵引变流器主要部件作为牵引变流器来说，功率模块是核心部件，由上下桥臂的两组IGBT元件和反并联二极管构成，还包括冷却元件的水冷散热片和控制IGBT的驱动电路板。四象限整流单元由U相、V相两个功率模块构成，逆变器单元由U相、V相、W相三个功率模块构成。由于四象限整流单元和逆变单元的电流值要求不同，因此四象限整流单元是由两个IGBT元件并联后组成功率模块，逆变单元则是由单个IGBT元件构成功率模块，因此，四象限整流单元和逆变单元的功率模块不能互换。1.2.1四象限整流单元通过对四象限整流单元中IGBT的脉宽调制PWM控制，将由牵引变压器二次侧绕组输出的1450V/50Hz的交流电压整流为稳定的2800V直流电压。主要技术参数如下：额定输入电压/V1450额定输入频率/Hz50元件类型两个IGBT（4500V/900A）并联每个单元模块质量/kg301.2.2中间直流电路中间直流电路由支撑滤波电...