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隨著我國高速鐵路的迅速發(fā)展，動車組的安全穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。一般來說，CRH3型動車組（Electric Multiple Units, EMUs）牽引傳動系統(tǒng)中整流部分均采用雙重化脈沖整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其主電路功率管IGBT（insulated gate bipolar transistor）是電力電子裝置系統(tǒng)中最脆弱的結(jié)構(gòu)。

由于雙重化脈沖整流器中的IGBT長期在電磁干擾、多種惡劣環(huán)境下運(yùn)行，極易發(fā)生故障。而IGBT作為核心部件，其故障主要分為短路故障和開路故障。現(xiàn)有的IGBT模塊驅(qū)動電路針對短路故障已集成了硬件保護(hù)和監(jiān)控裝置，但是開路故障會導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)電流畸變、直流側(cè)電壓幅值降低和波動增大，從而引發(fā)二次故障。為提高系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)對IGBT開路故障的有效診斷十分重要。

在功率管開路故障診斷方法上，目前主要分為電壓檢測法和電流檢測法。電壓檢測法通過考察變頻器故障時的電機(jī)相電壓、線電壓或中性點電壓與正常時的偏差來診斷故障。而電流檢測法則派生出平均電流Park矢量法、電流矢量特征、電流軌跡等?，F(xiàn)有研究中很少對多個IGBT開路故障進(jìn)行關(guān)注，而對于雙重化脈沖整流器來說，其相比單重化兩電平脈沖整流器增加了一個整流單元，故障情況較多，故障定位的難度有所加大，故對于雙管、多管故障的診斷也不可忽視。

為此，西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員嘗試將門極信號與線電壓的變化情況，作為故障特征信號生成的依據(jù)，提出了一種雙重化脈沖整流器多管開路故障快速診斷方法。整體思路如圖1所示。

圖1 整體思路

圖2 HIL+RCP測試平臺

HIL+RCP測試平臺試驗結(jié)果證明了該方法的有效性和魯棒性，并具有以下特點：

• 1）該方法可輕松定位相同、不同整流單元和橋臂的多個功率管故障，在針對多管開路故障診斷方面具有顯著優(yōu)勢。
• 2）診斷動作時間不超過3/4基波周期，即可迅速實現(xiàn)功率管單管、雙管及多管故障的準(zhǔn)確定位。
• 3）該方法不受負(fù)載突變影響，且適應(yīng)于其他多重化結(jié)構(gòu)的脈沖整流器IGBT開路故障診斷。

以上研究成果發(fā)表在2020年第10期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“一種雙重化脈沖整流器多管開路故障快速診斷方法”，作者為陳濤、劉志剛、胡軻珽、張雨婷。