基于电机振动的动车组牵引逆变器故障诊断研究

牵引逆变器的安全性和可靠性对高速动车组车辆的稳定运行至关重要，为了对逆变器工作状态进行识别，文章结合车辆系统动力学，提出了一种基于电机振动信号分析的故障诊断方法。将电机振动信号作为监测对象，通过检测逆变器故障时电流畸变引起电机异常振动的特征信号来进行判断。以CRH2型动车组牵引传动系统为例，建立了基于空间矢量脉宽调制策略下的三电平牵引逆变器电路仿真模型，对逆变器结构故障模式进行仿真。仿真结果表明，逆变器故障会显著影响交流侧输出电流谐波含量，尤其是5倍频、7倍频、11倍频、13倍频电流谐波；而这些谐波电流输入到牵引电机后转化为6P(1-s)倍频、12P(1-s)倍频的脉动转矩，并作用于电机，使得其输出振动中含有相应频率的谐波成分。通过对高速动车组实际运行过程中的牵引电机振动信号进行分析可发现，在正常情况下振动信号不明显含有此类谐波频率成分，而当逆变器存在故障时，则会导致在振动信号中该频率信号含量非常明显。因此，文章所提出的基于振动信号分析法能够有效地监测并诊断牵引逆变器工作状态，并具有一定的工程应用价值。