邹诚 王增辉 冯德平
中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266111
摘要：随着普速铁路160km/h动力集中动车组的批量上线，凭借其经济合理、乘坐舒适、技术先进和运用灵活等特点，动集深受广大旅客的好评。动车组拖车空调采用的是25G型客车的空调机组。该空调机组广泛安装于25G客车上，是普速铁路空调旅客列车的主要设备。本文从铁路客车空调机组原理入手，对客车逆变电源输出特性进行理论研究，重点分析了动集拖车空调过流故障，经过研究对比和现场测试，找到故障的主要原因，并提出解决方案。
关键词：动车组；空调压缩机；故障分析
中图分类号：U59 文献标志码：A
1存在问题
2020年5月现场运用单位反馈CR200J-2008动车组自投入运行以来，拖车频繁报拖车空调压缩机过流故障。该故障与以往同类故障相比，虽然故障现象一样，但采用以往的解决方法均无法有效的彻底解决该问题。经现场进一步分析，发现该故障与以往类似空调压缩机过流故障相比，主要有3个不同点：1）频繁报故障的车组为1、3、5、7（都为奇数）；2）发生故障时刻基本均为动车组过分相断电时；3）过分相后列车供电（简称：列供）DC600V电压二路电压下降趋势快于一路。
2基本原理
2.1空调供电原理
拖车供电装置由车端连接器、列供干线、电气综合控制柜、变流器、空调控制柜等组成。拖车空调供电原理图见图1。拖车空调机组每台空调配置两个独立制冷系统。压缩机将制冷剂压缩成高温高压的蒸气进入风冷冷凝器，经外界空气的强制冷却，冷凝成常温高压的液体，进入毛细管降压，变成低温低压的气液混合冷媒，然后进入蒸发器，吸收流过蒸发器的空气的热量，蒸发成低温低压的蒸气，最后进入气液分离器，被压缩机吸入，完成一个制冷循环。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。
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图1拖车空调供电原理图
2.2压缩机保护原理
1）正常运行时，综合控制柜内的可编程逻辑控制器主机（简称PLC主机）通过电流传感器实时采集、检测压缩机的三相工作电流，当测得压缩机线电流为设定值的1.5倍并持续1min，将对压缩机进行过载保护；当测得压缩机线电流为设定值的2倍并持续2s，将对压缩机进行过流保护。
2）过流原理动力车列供装置检测到无网压后，立即封锁四象限整流器的脉冲，其直流电压随着负载的消耗而缓慢下降。直流电压与输出电压满足：其中abu表示三相输出线电压有效值，aM表示调制度，dU表示直流电压。拖车逆变电源要求电压谐波含量不大于5%，为了降低逆变电源的低通滤波器的尺寸以及重量，拖车逆变器的调制度限制在线性工作区内，即aM的取值范围为0～0.707。
3原因分析
3.1配置情况
经过普查，在现场运行的动车组中，除CR200J-2008动车组频繁报空调过流故障外，其他同一区间的动车组未频繁报警，因此对CR200J-2008动车组拖车进行分析。动集采用的是我国普遍运用的DC600V列供系统，动车组1/3/5/7车厢为列供一路供电，动车组2/4/6/8车厢为列供二路供电。
3.2数据分析
1）空调过流故障报出时，列供二路输出电压小于DC200V，输出电流基本为0A；2）过分相后，一、二路列供电压下降趋势不同，二路电压下降趋势快于一路电压，过分相时列供停止输出的时间段内，电压的下降不一致，是由列供装置输出特性和后端负载的配置共同导致的；3）故障履历列表显示：动力车运行正常，无故障报警。
3.3列供测试
源特性测试和空载列供输出电压测试结果表明动力车列供装置状态并无异常。但在轻载和重载列供输出电压测试（投入拖车负载试验）时，发现列供一、二路输出电压下降趋势不一致。投入1～8车厢，关闭所有用电负载。然后在该工况下进行模拟过分相试验，试验结果如图2。经过分析发现列供过分相时断开列供时间段电压下降的波形不一致与后端用电负载的配置有关，还需对拖车相关负载设备进行深入测试。
3.4逆变器试验
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图2满载试验供一、二路电压下降趋势记录波形
由于拖车逆变器采用了两个供应商（A和B）提供的产品，因此分别选择01、03两个车厢进行过分相后的断电测试对比。从图2可以看出，不同供应商提供的逆变电源过分相后关断时间点存在差异。部件供应商A的逆变电源直流电压在100ms时降低到DC400V以下，并且在停止输出的过程中触发了峰值过流故障；而部件供应商B的逆变电源直流电压在400ms时降低到DC400V以下，其输出电流缓慢下降，停机的过程中未触发输出峰值过流故障。
4解决方案
方案一是在一、二路列供回路中均安装供应商 D 的拖车逆变器，因逆变器断电后电压下降特性基本相同，在拖车过分相后， DC 600 V 一、二路列供回路电压下降时间基本一致，PLC 过分相后的逻辑判断可以避免延时等待，达到过分相后防止空调过流误报警的目的. 方案二是对 PLC 检测过分相的逻辑进行修改，在 PLC 检测到 DC 600 V 一、二路列供回路电压下降时间不一致后，对延时等待的逻辑进行优化，防止 PLC 检测到一路过流后锁定该故障信息，达到消除误报警故障的目的。
5建议与探讨
经过现场试验验证，两种方案都能有效解决CR200J-2008动车组空调过流报警问题。由于25G客车属于成熟定型产品，更改PLC逻辑涉及到很多方面程序，难度较大，因此实施方案主要以方案一为主。此外，建议动车组制造商在动车组出厂前充分考虑拖车逆变器由于供应商不同导致特性的差异，进行选择性的编组，确保动集运行正常。
参考文献
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