东莞市轨道交通有限公司
摘要：东莞2号线电客车正线多次出现正常照明丢失的故障，经调查确认为辅助逆变器IGBT击穿故障，该故障导致客室正常照明熄灭，仅剩紧急照明，本文提出了正常照明丢失的解决方案。
关键词：地铁列车辅助逆变器IGBT正常照明
1故障情况概况
1.1客室照明介绍
东莞2号线地铁列车客室照明由两条主照明回路和一条紧急照明回路组成且分别由相互独立的电源供电，所以这意味着虽然紧急照明和正常照明相间排列，但它们的驱动电源是相互独立的。
紧急照明为通道以及乘客重要出入处提供照明，这部分回路占灯管总数的1/3，并且主照明回路与紧急照明回路是交错布置的，即当一条回路故障时，贯穿全车厢的其它回路的照明应该是均匀分布的。
正常照明和紧急照明分别受CREC柜上的正常照明开关和紧急照明开关控制。紧急照明由单独的100V直流母线控制供电，在列车未激活时，可通过CREC上的紧急照明开关控制紧急照明的通断。
1.1正常照明丢失故障情况
2号线自试运营以来，正线多次发生辅助逆变器IGBT故障，故障导致客室正常照明熄灭，仅剩紧急照明，造成乘客投诉2次。经统计，东莞2号线电客车共出现辅助逆变器故障10次，其中7次为IGBT击穿故障，每次故障均出现同样的故障现象。该类故障已严重影响运营的服务质量。本文选取了2017年8月份的一起故障进行分析。故障情况如下：2017年8月31日18：23，行调报：029030车（驾驶端为02A029车）运行至上行珊美站时，客室照明仅剩紧急照明。驻站人员上车确认为02A030车ACM故障，正常照明熄灭。
图1事件记录仪数据
2故障调查
2.1事件记录仪数据
分析事件记录仪的记录数据，DDU报“状态过电流相1”、“状态过电流相2”、“状态过电流相3”、“IGBT1的GDU反馈故障”、“IGBT3的GDU反馈故障”、“IGBT5的GDU反馈故障”、“辅助逆变器外部短路”、“GDU反馈故障保护，性封锁请求”等。
图2VCU-DR数据
2.2VCU-DR数据
查看VCU-DR数据，18：20：52时刻02A030车辅助逆变器为故障状态，受其影响其所有车辅助逆变器瞬时无380VAC输出，两A车蓄电池充电机瞬时停止工作，低压供电由蓄电池充电机正常输出的121VDC降低至蓄电池输出的110VDC。
2.3硬件故障排查
列车回库后检查故障持续存在，下载数据显示为状态过电流、GDU反馈故障、辅助逆变器内部短路故障等。随后进行了以下的处理。AB箱内设备及接线未发现异常。上电检查发现A21GDU故障灯亮。将A21GDU与A22GDU互换，故障未转移，判断为IGBT故障。更换02A030车辅助逆变器模块后，故障消除。
图3正常照明控制电路
图4软件修改接口电路
3原因分析
02A030车辅助逆变器无法正常工作，判断为IGBT故障，更换辅助逆变器模块后故障消除。关于正常照明丢失的问题，从正常照明电路图来看，正常照明激活的前提条件为蓄电池充电机工作、高压存在接触器得电，而蓄电池充电机工作受辅助逆变器输出电源的影响，即列车无380VAC输出时充电机停止工作，正常照明丢失。
02A030车辅助逆变器内IGBT击穿导致辅助逆变器报红，另由于4个辅助逆变器为并网供电，在IGBT击穿瞬间，其他3个辅助逆变器出于自身保护功能瞬时软封锁，引起两A车蓄电池充电机无380VAC输入并短时停止工作，导致列车正常照明丢失，紧急照明正常；约30秒后，其他3个辅助逆变器重新投入工作，蓄电池充电机正常工作，此时正常照明条件再次具备，手动打开正常照明即可正常工作；之后02A030车辅助逆变器一直处于故障隔离状态，不会再影响其他辅助逆变器工作，正常照明不会再丢失。
4措施及建议
4.1TCMS软件修改照明延时
为解决辅助逆变器内IGBT瞬间击穿造成380V辅助母线短时波动造成充电机短时停止工作，导致正常照明丢失问题。可在控制逻辑上进行优化，以满足充电机不工作后，正常照明继续保持1分钟后再关闭，若1分钟内充电机重新启动，则正常照明持续保持。根据目前资料判断该方案可通过修改TCMS软件来实现。
全列车正常照明共计（14+16+16）*2=92个，LCD显示屏48个，按单个照明设备30W及单个LCD显示屏30W计算，则蓄电池需要多提供1分钟约4.2kW的电量，折算约合0.07kWh；蓄电池根据蓄电池电压110V，容量160Ah参数，折算为17.6kWh。则正常照明多启用一分钟电量消耗约占蓄电池的0.07/（2*17.6）=0.2%，即对列车紧急负载启用时间的影响可以忽略不计。
根据低压计算，全车低压正常负载功率总和（包含正常照明和LCD功率）为23.86kw，紧急负载功率总和为22.08kw，电池容量为17.6*2=35.2kwh。1分钟全车低压正常负载消耗蓄电池容量为23.86*1/60=0.4kwh，蓄电池剩余34.8kwh，可满足全车紧急负载供电34.8/23.86=1.45小时。充电机不工作，正常照明和LCD延时1分钟对蓄电池紧急负载启动无影响。
4.2增加正常照明延时继电器
将所有列车照明系统电源从列车激活线取电改变为从永久列车线取电，并增加2个得电延时继电器限制列车激活（还未升弓）及断电时照明系统从永久列车线取电的有效时间，从而实现列车断电时在1分钟内照明系统能正常工作。
5结语
综上所述，修改软件控制逻辑和增加延时继电器均可行，考虑整改的难度，建议通过修改软件逻辑来解决充电机瞬时不工作（辅助逆变器故障引起）导致正常照明丢失问题。
参考文献
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