CN110794327A

CN110794327A - Hxd2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法

Info

Publication number: CN110794327A
Application number: CN201911038651.9A
Authority: CN
Inventors: 王龙刚; 苏鹏程; 张吉斌; 夏梁志; 邹会杰; 牛剑博; 宋志鹏
Original assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-02-14

Abstract

本发明涉及电力机车牵引变流器接地点的判断方法，具体为HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法。现有变流器接地点的判断方法不适用于HXD2型电力机车的问题。该判断方法当整流器单相交流输入的任一端或者逆变器三相输出的任一相出现单点接地后，第二电阻R2两端电压Ug都在Udc和0间跳变；逆变器工作在15分频或12分频调制范围时，当一周内Ug的脉冲个数大于等于10时，判断逆变器接地，当一周内Ug的脉冲个数小于10时，判断整流器接地；逆变器工作在其他调制范围时，当Ug频率大于等于400Hz，判定整流器接地，当Ug频率小于400Hz，判定为逆变器接地。

Description

HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法

技术领域

本发明涉及电力机车牵引变流器接地点的判断方法，具体为HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法。

背景技术

电力机车在上线运行一段时间后，牵引变流器内部线路老化、部件振动摩擦导致的绝缘破损都有可能引起变流器回路接地，导致机车变流器接地故障频发。在机车实际运行中，变流器的整流器输入，中间直流母线、逆变器输出三个部分出现单点接地后，虽然不会影响变流器的正常运行，但是如果不及时进行故障排查处理，当出现两点或多点接接地时会形成主回路短路，严重时导致变流器器件的损坏，造成更大的故障。因此，当牵引变流器出现单点接地时，在不影响机车正常运行的前提下，及时准确判断出变流器的接地点就很有必要。

发明内容

本发明解决现有变流器接地点的判断方法不适用于HXD2型电力机车的问题，提供一种HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法，整流器由T1、T2、T3、T4开关管组成，逆变器由T5、T6、T7、T8、T9、T10开关管组成，中间直流母线正负之间串联第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的连接中点与地相连，第一电压传感器TV1实时采集中间直流母线电压Udc；第二电压传感器TV2实时采集第二电阻R2两端电压Ug；

记录Ug的波形，当Ug在Udc和0间跳变，判断发生接地；

计算Ug波形的每个脉冲宽度，并根据脉冲宽度周期性变化的趋势，确定Ug的变化周期和频率；

当前逆变器的调制方式是否为15分频或12分频，如果是，当一周内Ug的脉冲个数大于等于10时，判断逆变器接地，当一周内Ug的脉冲个数小于10时，判断整流器接地；如果不是（工作在15分频或12分频），当Ug频率大于等于400Hz，判定整流器接地，当Ug频率小于400Hz，判定为逆变器接地。

进一步地，整流器接地时，Ug的变化与T1开关管的门极脉冲的变化相一致（即有门极脉冲，Ug为Udc，无门极脉冲，Ug为零），判断整流器的输入1端（火线端）接地；Ug的变化与T3开关管的门极脉冲的变化相一致，判断整流器的输入2端（零线端）接地；逆变器接地时，Ug的变化与T5开关管的门极脉冲的变化相一致，判断逆变器的输出3端（A相）接地；Ug的变化与T7开关管的门极脉冲的变化相一致，判断逆变器的输出4端（B相）接地；Ug的变化与T9开关管的门极脉冲的变化相一致，判断逆变器的输出5端（C相）接地。

当牵引变流器出现单点接地时，本发明所述的HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法能及时准确判断区分出变流器的接地点。

附图说明

图1为牵引变流器拓扑结构图；

图2为逆变器开关频率的变化图；

图3为逆变器接地15分频时的Ug波形图；

图4为逆变器接地12分频时的Ug波形图；

图5为整流器接地时的Ug波形图。

具体实施方式

如图1所示，电力机车一种典型的牵引变流器拓扑结构，整流器由T1、T2、T3、T4开关管组成，逆变器由T5、T6、T7、T8、T9、T10开关管组成。其中Cd为中间支撑电容、TV1为采集中间直流母线电压的第一电压传感器、TV2为第二电压传感器、Gnd为接地点，M表示逆变器驱动的电机。变流器的接地检测电路采用中间回路的浮点接地方式。图1中，整流器输入可能接地点有1、2，逆变器可能接地点3、4、5。

接地检测电路在中间直流母线正负之间串联第一电阻R1、第二电阻R2，两个电阻的连接中点与地相连。其中TV1采集中间直流母线电压Udc；TV2采集第二电阻R2两端电压Ug（也称接地电压）。Ug电压为：

逆变控制器实时采集Ug的电压值，根据接地电压值区分整流器和逆变器接地。

当整流器输入端接地，对应图1中1、2点位置。以1点接地分析，当整流器内T1开通，T2关断时，R1的两端都接地，R1电压为0，R2两端电压Ug=Udc；当T1关断，T2开通时，R2两端都接地，所以Ug=0。因此1点接地后，接地电压Ug的变化与T1门极脉冲的变化趋势一致，电压值在Udc和0间跳变。同样当2点接地后，接地电压的变化与T3门极脉冲的变化一致。

当逆变器输出端接地，对应图1中3、4、5点位置。当3点接地时，当逆变器内T5开通，T6关断时，R1的两端都接地，R1两端电压为0，R2两端电压Ug=Udc；当T5关断，T6开通时，R2两端都接地，所以Ug=0。因此3点接地后，接地电压Ug的变化与T5脉冲的变化一致，电压值也在Udc和0间跳变。同样当4点接地后，接地电压的变化与T7门极脉冲的变化一致；当5点接地后，接地电压的变化与T9门极脉冲的变化一致。

根据以上所述，当整流器输入或者逆变器输出出现单点接地后，接地电压值都在Udc和0间跳变。对于整流器控制，输入电源频率为固定频率50Hz，整流器控制的载波比为常数，这里以HXD2型电力机车为例，载波比为9，整流器控制的开关频率为450Hz。逆变器控制为变压变频，全速度范围内分异步调制、同步调制（15分频、12分频、7分频、3分频）和方波调制三个部分，逆变器控制全范围内开关频率的变化如图2。图中N表示分频数。

从图2中看出，逆变器开关频率范围为60-480Hz。当逆变器工作在同步15分频和同步12分频时，开关频率为360-480Hz；当逆变器工作在异步调制、同步调制7分频、同步调制3分频、方波调制时，开关频率范围为60-385Hz。因此，分两部分来区分整流器接地和逆变器接地。

当逆变器接地并工作于15分频范围时，接地电压的波形15分频脉冲见图3，一个周期内脉冲个数为15；当逆变器接地并工作12分频范围时，接地电压的波形见图4，一个周期内脉冲个数为12；当整流器接地时，由于整流器载波比固定为9，一个周期内脉冲个数为9，整流器接地电压的波形见图5。因此当逆变器工作在15和12分频时，可以根据接地电压Ug在一个周期内的脉冲个数区分整流器和逆变器接地。当一周内脉冲个数为大于等于10时，判断逆变器接地，当脉冲个数小于10时，判断为整流器接地。

在逆变器工作在其他调制范围时，计算接地电压Ug的波形变化频率。以400Hz为准，当接地电压频率大于等于400Hz时，判断为整流器接地；否则为逆变器接地。

Claims

1.一种HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法，整流器由T1、T2、T3、T4开关管组成，逆变器由T5、T6、T7、T8、T9、T10开关管组成，中间直流母线正负之间串联第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的连接中点与地相连，第一电压传感器TV1实时采集中间直流母线电压Udc；第二电压传感器TV2实时采集第二电阻R2两端电压Ug；其特征在于：

记录Ug的波形，当Ug在Udc和0间跳变，判断发生接地；

当前逆变器的调制方式是否为15分频或12分频，如果是，当一周内Ug的脉冲个数大于等于10时，判断逆变器接地，当一周内Ug的脉冲个数小于10时，判断整流器接地；如果不是，当Ug频率大于等于400Hz，判定整流器接地，当Ug频率小于400Hz，判定为逆变器接地。

2.根据权利要求1所述的HXD2型电力机车整流器和逆变器接地点的判断方法，其特征在于：整流器接地时，Ug的变化与T1开关管的门极脉冲的变化相一致，判断整流器的输入1端接地；Ug的变化与T3开关管的门极脉冲的变化相一致，判断整流器的输入2端接地；逆变器接地时，Ug的变化与T5开关管的门极脉冲的变化相一致，判断逆变器的输出3端接地；Ug的变化与T7开关管的门极脉冲的变化相一致，判断逆变器的输出4端接地；Ug的变化与T9开关管的门极脉冲的变化相一致，判断逆变器的输出5端接地。