機(jī)車車輛變流器模塊斬波試驗(yàn)方法分析

中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司 遼寧 大連 116000

最近幾年，在我國科技水平的不斷提高下，機(jī)車車輛工作性能得以有效提高，極大地改變了人們的生活方式和工作方式，而IGBT器件作為一種機(jī)車車輛內(nèi)部重要器件，被廣泛地應(yīng)用于電力電子電路中，該器件的測試方式主要用到了變流器模塊斬波試驗(yàn)方法，因此，為了保證機(jī)車車輛的工作性能，如何科學(xué)應(yīng)用變流器模塊斬波試驗(yàn)方法是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1 電容充電斬波試驗(yàn)方法

電容充電斬波試驗(yàn)方法作為變流器模塊斬波試驗(yàn)中常用的方法之一，在具體的運(yùn)用中，主要采用了電感負(fù)載的方式，通過借助電容電量使用優(yōu)勢，提高斬波試驗(yàn)操作的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性。該試驗(yàn)方法在具體的運(yùn)用中主要利用了以下兩種電平模式。

1.1 兩電平模式

兩電平變流器斬波試驗(yàn)電路圖如圖1所示，從圖中可以看出，各個(gè)橋臂在具體的運(yùn)用中，均用到了二極管，能夠提高能量雙向流動(dòng)的效率和效果。兩電平模式具有操作簡單、資源逆變高效等特征，因此，被廣泛地應(yīng)用于PWM交流電路中，并取得了良好的應(yīng)用效果。從圖中可以看出，該模式在具體的運(yùn)用中，在（A）、（B）兩個(gè)位置，均用到了兩種不同的負(fù)載接線模式，最終電平試驗(yàn)情況一如表1所示。OC兩端電壓大小用UCE表示，二極管恢復(fù)電壓大小用UCD表示，采用關(guān)閉或啟動(dòng)過流的方式，可以最大限度地降低負(fù)載電感值。

圖1 兩電平變流器斬波試驗(yàn)電路圖

表1 電平試驗(yàn)情況一覽表

1.2 三電平模式

三電平模式在具體的運(yùn)用中，主要利用PWM變流裝置，使得各個(gè)模塊之間能夠建立起有效連接，以滿足驅(qū)動(dòng)電路供電需求，同時(shí)，還要借助脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上，采用三電平模式，對(duì)負(fù)載電流值進(jìn)行科學(xué)控制和調(diào)整，以提高穩(wěn)態(tài)電壓測量的準(zhǔn)確性，只有這樣，才能充分發(fā)揮和利用三電平模式的應(yīng)用優(yōu)勢，為確保提高機(jī)車車輛能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件[1]。

2 兩種試驗(yàn)方法優(yōu)劣對(duì)比

2.1 持續(xù)斬波試驗(yàn)方法優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。持續(xù)斬波試驗(yàn)方法在具體的運(yùn)用中，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①能夠采用截止電壓的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊器件的自動(dòng)化控制，以達(dá)到疏通電流的目的，同時(shí)，還能提高儲(chǔ)能元件相關(guān)參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確性和合理性，為進(jìn)一步提高儲(chǔ)能元件的應(yīng)用價(jià)值發(fā)揮出重要作用。②該實(shí)驗(yàn)方法在具體的運(yùn)用中，可以采用真實(shí)化模擬方式，對(duì)變流系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)相關(guān)參數(shù)信息進(jìn)行全方位地模擬，從而準(zhǔn)確檢測和解決驅(qū)動(dòng)電路的異常問題，以保證變流系統(tǒng)運(yùn)行性能。

（2）缺點(diǎn)。該試驗(yàn)方法具有一定的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①無法采用統(tǒng)一考核標(biāo)準(zhǔn)對(duì)開關(guān)元器件相關(guān)功能進(jìn)行全面檢測；②無法全面、有效地考核開關(guān)器件的相關(guān)功能，無法真正地發(fā)揮和利用開關(guān)器件的應(yīng)用優(yōu)勢。③電源負(fù)載在具體的測試中，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，嚴(yán)重影響了試驗(yàn)操作的效率和效果[2]。

2.2 電容充電斬波試驗(yàn)方法優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。該試驗(yàn)方法在具體的運(yùn)用中，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①可以在考核儲(chǔ)能元件相關(guān)性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)二極管相關(guān)運(yùn)行性能的全面檢測。②可以有針對(duì)性地對(duì)開關(guān)器件相關(guān)功能進(jìn)行全面化、規(guī)范化考核。③提高電源資源的利用率，同時(shí)，還能不斷修改、優(yōu)化和完善試驗(yàn)操作流程，以達(dá)到提高試驗(yàn)操作效率和效果的目的。

（2）缺點(diǎn)。該試驗(yàn)方法具有一定的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①無法科學(xué)、有效地考核儲(chǔ)能元器件的運(yùn)行性能。②無法有效檢測和診斷機(jī)車車輛內(nèi)部出現(xiàn)的故障問題。

3 結(jié)束語

綜上所述，為了進(jìn)一步提高機(jī)車車輛的工作性能，技術(shù)人員在對(duì)功率模塊進(jìn)行正式生產(chǎn)之前，需要采用電容充電斬波試驗(yàn)方法與老化功率試驗(yàn)相結(jié)合的方式，對(duì)試制產(chǎn)品進(jìn)行全面檢測，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)電路的規(guī)范性和合理性，為實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品制造工藝的優(yōu)化和完善提供有力的保障。同時(shí)，在正式生產(chǎn)功率模塊的過程中，需要采用電容充電斬波試驗(yàn)方法與功率試驗(yàn)相結(jié)合的方式，對(duì)試制產(chǎn)品進(jìn)行全面檢測，以達(dá)到提高試制產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的目的。