CJY14-9GP型變頻調速電機車的故障判斷與處理

摘 要:CJY14-9GP型變頻調速電機車采用了目前比較先進的交流調速DTC直接轉矩控制技術，在使用中各種性能良好，但是，也出現了一些欠壓、過流、負載不平衡等故障。在本文中，重點對該類型機車在使用過程中出現的一些常見故障的判斷以及處理方法進行分析。

關鍵詞:變頻調速電機車 故障 ACS800鍵盤 變頻器 下主板

中圖分類號:TD44文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0078-02

CJY14-9GP型變頻調速電機車是我公司目前井下使用的主要運輸工具，采用的是交流調速DTC直接轉矩控制技術，ABB公司的控制電路和三菱公司的智能型IGBT模塊組件。將直流電源變成頻率可調的三相交流電直接驅動兩臺45kW的三相交流異步電機，這種DTC的控制技術完全能夠使三相鼠籠異步電動機達到和超過直流電機的技術性能，可滿足機車在低速時的最大牽引力。

CJY14-9GP型變頻調速電機車使用的變頻調速器型號為BPT-2×45/550Z，其內部主要元器件有電抗、可控硅、軟啟動電阻、電解電容、霍爾傳感器、上主板、下主板、電源板、制動板、IGBT模塊等，其中霍爾傳感器主要作用是檢測從IGBT輸出的三項電的電流有無異常反映，當輸出的電流有異常時，霍爾傳感器會檢測到異常的磁場;上主板具有ABB公司生產的ACS800標準控制程序7.X;下主板具有驅動、信號觸發、放大的程序;電源板分別為下主板、可控硅、制動板、散熱風機，提供24V、6V、15V、24V電源;制動板主要作用是當調節機車電制動的程序，制動板與制動IGBT連接，如機車減速，主電路電壓升到制動電壓設置的值后制動板發出信號，使制動IGBT開通，將制動電阻并入主電路，進行耗能，使主電路電壓降低。當主電路電壓降到制動電壓設置的值后，制動板又發出停止制動的信息，使主電路恢復正常。由于CJY14-9GP型變頻調速電機車與原電阻調速電機車機械部分基本相同，下面主要對其電氣方面常見故障的判斷與處理方法進行分析。

1 欠壓

CJY14-9GP型變頻調速電機車輸入變頻器的額定電壓是直流550V，當下主板檢測到的電壓低于460V時，機車就會停止運行，并報警。此時，用與ABB公司ACS800標準控制程序ASXR7360版本兼容的控制程序ACS800鍵盤檢測，會發現故障記錄為3220，查閱《ACS800標準控制程序7.X固件手冊》故障跟蹤部分，提示故障原因為中間直流回路電壓不足。

在排除此故障時，可用萬用表測量下主板的輸入電壓或其他中間主回路部分電壓，正常應該為550V。此時可分兩種情況:

(1)如果測得其輸入電壓正常，則可判斷下主板檢測電壓的程序出現了問題，更換下主板即可排除故障。

(2)如果測得下主板或其他中間回路部分的輸入電壓過低，與供電架線電壓相差懸殊，則查找直流輸入端或主回路內是否有問題。

由于550V的直流電經過電抗、可控硅，給直流主回路以及電源板、下主板等供電，而該類型機車使用的KKG-5型可控硅的開通需要為其提供6V的直流電源，為可控硅提供6V直流電源的是電源板。

所以用萬用表測量電源板上為可控硅提供6V左右直流電源的插頭電壓是否正常。如果電壓低于6V，會導致可控硅開通不完全，造成直流電壓過低，此時更換電源板即可排除故障。如果電源板上為可控硅提供的6V直流電源正常，可判斷可控硅不能正常開通，說明可控硅本身出現問題，此時需要更換同樣型號的可控硅，一般情況下故障都會消除。

2 過流

BPT-2×45/550Z型變頻器輸出額定電壓為380V、額定電流為169.0A的三相交流電，用來驅動兩臺45KW的三相交流異步電機。該型變頻器程序內設置的最大電流為196.8A，當變頻器輸出的電流大于196.8A時，機車就會報警，故障代碼為2310，同時顯示OVERCURRENT，《ACS800標準控制程序7.X固件手冊》內解釋為輸出電流過大即過流保護。

造成過流保護的原因有機械部分和電氣部分兩種。

2.1 機械部分

對其機械負載進行檢查，看是否有卡死等現象，如有排除即可。

2.2 電氣部分

2.2．1 檢查電機電纜、電機等有無破損、連接處有無松動

如果給電機輸送電源的電纜有破損，可導致與機車車體及電機外殼連接，造成輸出電流過大。此時，將破損處用絕緣膠帶包裹或更換上新的電纜，故障即會排除。

2.2.2 檢查霍爾傳感器

如果檢查后發現電機電纜沒有問題，那么就應該考慮電流的檢測元件—— 霍爾傳感器。BPT-2×45/550Z型變頻器使用的是HE-3型的霍爾傳感器，當變頻器正常工作時，霍爾傳感器插頭上三根信號線從上到下對地的電壓分別為+15V、-15V以及10mV。用萬用表測量，如果不是這個數值，說明該霍爾傳感器出現故障，更換即可。

如果變頻器內三個霍爾都完好，故障點可判斷在下主板上，一般是下主板檢測霍爾輸出信號的程序出現問題，此時，更換下主板即可。

3 故障代碼2330(EARTH FAUL)、2340(SHORT CIRC)

在維修過程中，經常遇到故障代碼為2340、2330的故障記錄，《ACS800標準控制程序7.X固件手冊》對2330解釋為:傳動檢測到負載不平衡，一般是由于電機或電機電纜的接地故障造成的;2340解釋為:并行連接的逆變模塊單元短路、電機電纜或電機短路。

3.1 檢查電機電纜和電機

由《ACS800標準控制程序7.X固件手冊》給出的解釋可以知道，2330、2340兩類故障代碼都反映了電機電纜或電機短路的故障，所以在檢測時應該先測量電機電纜或者電機是否有短路的情況。其方法是把電機電纜與電機斷開，然后用搖表(此處用萬用表亦可，但是根據維修經驗，使用搖表效果更好)測量電機的三相接頭是否對地短路，這樣能夠保證檢測的準確性。如果是電機電纜或電機短路，更換電纜或電機即可排出故障。

3.2 檢查霍爾傳感器

如果電機或者電機電纜沒有短路，那么考慮2330的故障代碼解釋:負載不平衡。根據這個解釋可以聯想到霍爾傳感器，因為霍爾傳感器是檢測變頻器輸出的三相交流電的元器件，電機電纜或者電機出現短路時，會導致三相電中其中某一相或者兩相電流變大，這個故障信息是通過霍爾檢測到的，再由霍爾傳感器反饋到下主板，檢測出負載不平衡。

在電機或者電機電纜正常情況下，如果三個霍爾傳感器中有一個或者兩個出了問題，那么霍爾傳感器給下主板輸出的三個信號就會有差別，也可導致下主板檢測到負載不平。此時，通過測量可以判斷出霍爾傳感器的完好情況，及時更換即可。那么，根據故障代碼2340的解釋，也有可能是霍爾傳感器出現故障造成的。

3.3 檢查逆變IGBT

故障代碼2340還提到了并行連接的逆變模塊單元短路，也就是逆變IGBT。由于550V直流電變成380V交流電是通過三組逆變IGBT在不同時間高速的開斷形成的。假如其中一個或者兩個逆變IGBT損壞，一直處于開通或者關斷的狀態，就會造成形成的三相交流電不符合規律，此時霍爾傳感器會輸出異常的信號，并將信號傳輸給下主板。同樣，故障代碼2330也有可能是逆變IGBT損壞造成的。所以，當出現2340和2330故障代碼時，如果經檢測電機電纜、電機、霍爾傳感器均無異常，就需要用萬用表檢測逆變IGBT的通斷是否正常，及時更換即可。

3.4 檢查下主板

下主板具有驅動、信號觸發、放大的程序。如果以上各處均無問題，那么就需要更換下主板了，有可能是下主板檢測的程序出現了問題。

4 機車送電即燒變頻器內的保險

BPT-2*45/550Z型變頻器內主電路上與可控硅并聯了一個RR-7型阻值為70Ω的電阻和一個2A的保險，用來保護機車啟動過程中變頻器內部的電子元件。當變頻器剛剛啟動時，可控硅未開通，550V直流電先經過RR-7型電阻及2A保險形成電流較小的直流回路，緩慢啟動變頻器內部各個電子元件。當可控硅開通后，并聯的電阻及保險即被甩掉，變頻器開始正常工作。

在工作過程中出現過機車一啟動馬上就燒保險的故障。保險被燒斷，是因為回路中有較大電流。

4.1 制動IGBT損壞

CJY14-9GP型變頻調速電機車在減速制動過程中，電動機處于發電狀態，經IGBT續流二極管反送回變頻器內部，使變頻器主回路電壓增高，過高的直流電會造成變頻器不能正常工作以及穩定性。根據以上情況機車采用了能耗制動，即在直流主回路上并聯一電阻值為6.5Ω左右的制動電阻，與制動IGBT下管串聯。當機車制動時，直流回路電壓高到一定值(一般為680～690V)時，制動板控制制動IGBT開通，使多余的電能消耗在制動電阻上，當直流回路電壓電壓降到合理的數值后，制動板又控制制動IGBT關斷。

如果制動IGBT損壞，一直處于開通的狀態，那么機車啟動時直流回路中只有6.5Ω左右的制動電阻為負載，所以會導致直流回路中電流過大，燒斷保險。此時，可用萬用表測量制動IGBT是否損壞，如果損壞，更換即可。

4.2 控制制動IGBT的制動板損壞

如果制動IGBT完好，就需要考慮控制制動IGBT開通、關斷的控制程序—— 制動板。如果制動板程序出現問題，使制動IGBT一直處于開通狀態，也會出現直流回路中只有6.5歐姆左右的制動電阻為負載，導致直流回路中電流過大，燒斷保險。此時，跟換制動板即可。

5 結語

變頻調速電機車具有粘著性好、牽引力大、調速范圍廣、可靠性高、維護簡單等優點，在工礦領域的使用正在逐步擴大，在提高礦井運輸能力。

參考文獻

[1]ACS800標準控制程序7.X固件手冊.北京ABB電氣傳動系統有限公司，2010.