首页 资讯 应用 高压 设计 行业 低压 电路图 关于

轨道交通

旗下栏目: 轨道交通 新能源 智能装备 汽车电子

HXD3B型机车门极驱动单元GDU故障分析及检测方法研

轨道交通 | 发布时间:2017-09-07 | 人气: | #评论# | 本文关键字:HXD3B,GDU,门极驱动单元,工作原理,故障分析,检测方
摘要:摘要: 介绍了 HXD3B型电力机车门极 驱动 单元 GDU的功能及工作原理, 并对日常检修中的常见故障进行了分析 , 根据分析结果,研究如何检测门极驱动单元 GDU性能的方法,确保机车正

摘要: 介绍了 HXD3B型电力机车门极 驱动 单元 GDU的功能及工作原理, 并对日常检修中的常见故障进行了分析 根据分析结果,研究如何检测门极驱动单元 GDU性能的方法,确保机车正常运用

关键词: 门极驱动 单元 ;工作原理;故障 分析 ;检测 方法

The fault analysis and detection method study of Gate Drive Unit GDU

for type HXD3B locomotive

Abstract The paper presents the function and principle of the Gate Drive Unit GDU , analyzes the common faults in daily maintenance and studies how to detect the Gate Drive Unit GDU ,make sure the locomotive runs normally.

Key words Gate Drive Unit operating principle fault analysis detection method

HXD3B 型机车门极驱动单元 GDU 是变流器模块内部绝缘栅双极型晶体管 IGBT 的驱动部件,根据驱动控制单元 DCU PWM 控制指令,驱动 IGBT 的导通和关断,实现变流器的网侧整流、牵引逆变和辅助逆变,为机车提供动力。同时, GDU 还具有 IGBT 过电压保护等一系列的保护功能。因此, GDU IGBT 的正常工作及其保护起着非常重要的作用。

1 门极驱动单元 GDU的工作 原理

HXD3B 型机车采用庞巴迪生产的 DYTP 150 型门极驱动单元,如图 1 所示,共有 5 个接口,其中 X 1 接口用于连接集电极辅助端子 AC X2 接口用于连接 IGBT 的门极 G 、发射极 E 和发射极辅助端子 AE X 3 接口为 GDU 的电源接口,为 GDU 提供 DC24V 电源;在 GDU 左下方有两个光纤接口,其中左侧的为光电耦合器,右侧的为发光二极管,用以实现光信号和电信号的相互转换。


GDU

1 DYTP 150型门极驱动单元

驱动控制单元 DCU PWM 控制指令通过光纤传送给门极驱动单元 GDU GDU 通过光电耦合器将光信号转换成电信号,实现了对控制信号的隔离,再经过内部驱动电路对控制信号进行放大后,将门极正、反偏压电压 V GE 施加在 IGBT 的门极 G 和发射极辅助端子 AE 间,控制 IGBT 的导通和关断。同时, GDU 将工作状态信息通过发光二极管转换成光信号通过光纤反馈给 DCU ,使 DCU 时刻掌握 IGBT 的导通和关断状态。

由于 IGBT 在关断时,集电极电流下降率较高,将引起集电极过电压,并且由于整个电路中的杂散电感与负载电感的作用,将在 IGBT 的集电极 C 和发射极 E 之间形成较高的浪涌尖峰电压,易导致 IGBT 击穿,因此 GDU 通过内部缓冲吸收电路与 IGBT 的集电极 C 和发射极 E 相连接,吸收电感中释放的能量,降低 IGBT 关断过电压。

DYTP 150 型门极驱动单元为可编程驱动单元,根据变流器实现网侧整流、牵引逆变和辅助逆变三种功能,对应三个版本的软件,分别是 THA941A0 THA942A0 THA943A0 GDU 在上电自检过程中,通过 X2 接口的接线定义判断软件版本与变流器功能是否匹配,若不匹配,则会封锁输出。

门极驱动单元 GDU 还具有驱动欠压保护功能,即 GDU 的供电电压低于阈值后,将会封锁输出。

2 门极驱动单元 GDU常见故障分析

为了研究门极驱动单元 GDU 故障原因,对 HXD3B 型机车自投入运用以来的变流器故障进行了统计分析,分析结果表明, GDU 故障原因主要有以下几种:

1. 硬件破损。该类故障主要在更换变流器模块的过程中造成,比如工具磕碰,或者在插拔光纤连接器时造成锁闭器卡板断裂导致光纤连接不良。

2. 光电耦合器或发光二极管故障。由于驱动控制单元 DCU 控制 IGBT 导通时的信号为高电平,当 IGBT 正常导通后, GDU 反馈低电平信号,反之亦然。因此,当光电耦合器故障后,由于一直处于低电平, IGBT 保持关断, GDU 反馈为高电平,所以 DCU 判断 IGBT 未开启;当发光二极管故障后, GDU 反馈始终为低电平,因此 DCU 判断为 IGBT 未关闭。

3. 驱动电压不稳或异常。门极正偏压电压过大或过小,或者当 IGBT 导通后电压不稳,均会造成 IGBT 损坏,如正偏电压过大时,会在负载短路时导致短路电流随正偏电压增大而增大,可能使 IGBT 出现擎住效应,导致门控失效,从而造成 IGBT 损坏;若正偏电压过小,则会使 IGBT 退出饱和区而进入线性放大区域,使 IGBT 过热损坏;另外, IGBT 开通后, DCU 提供的正偏电压不稳定,将会导致 IGBT 在正常工作或过载情况下退出饱和导通区而损坏。

4. 门极驱动单元性能不良。一种情况是 GDU 输出的驱动脉冲上升沿或下降沿时间过长,导致 IGBT 开关损耗增大,当 IGBT 高频率开关时,容易造成芯片温升过高,不仅限制了 IGBT 的开关频率和输出能力,还对 IGBT 的安全工作造成威胁;另一种情况是 GDU 输出的驱动脉冲与输入的控制脉冲存在较大的延时,一方面增加了系统响应滞后,另一方面影响保护的快速性。

责任编辑:电气自动化网

热门文章

首页 | 资讯 | 应用 | 高压 | 设计 | 行业 | 低压 | 电路图 | 关于

Copyright 2017-2018 电气自动化网 版权所有 辽ICP备17010593号-1

电脑版 | 移动版

Ctrl+D 将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。