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充电电阻故障分析及改进措施

班建明，魏武忠，宁小辉
深圳地铁有限公司运营分公司车辆部，广东深圳（518000）
E-mail：[e-mail]
摘要：本文简述了深圳地铁1号线列车牵引逆变器充电电路的工作原理，充分分析充电电
阻故障的原因，指出充电电阻设计上的问题和缺陷，并提出改进措施。
关键词：充电电路，工作原理，改进措施

1.引言

在城市轨道交通的列车设备上，牵引逆变器是牵引和控制的核心设备和动力源泉。牵
引设备发生故障轻者造成列车失去部分牵引动力，严重情况造成全列车完全散失牵引力。轻
者影响了列车运行的牵引制动控制性能，造成列车控制不平稳、停车不准确、列车晚点、下
线等，严重情况造成列车救援，对地铁运营产生严重的影响。因此，在列车牵引系统的设计
上，电路设计要精确，设备质量要可靠，以提高设备运行的可靠性，减少故障。本文以深圳
地铁1号线一期工程列车牵引逆变器充电电路为研究对象，介绍深圳地铁列车牵引逆变器充
电电路的工作原理，充分分析充电电阻烧损的原因，指出充电电路设计上存在的问题和缺陷，
提出设计的新思路和改进措施。

2.充电电路的工作原理
2.1牵引系统的介绍

深圳地铁1号线列车是由4动2拖车组成的6列编组的列车，每列车由两个相间的三车单元
（A-B-C-C-B-A）构成。B车和C车为动车，具有相同的、独立的列车牵引设备。牵引系统
其主要功能是把DC1500V电压逆变成带有可变振幅和频率的三相电压，用于的牵引和制动
牵引电机，产生牵引力或制动力，将电能转换成机械能或将机械制动能量转换成电能，实现
牵引或再生制动[1]。一节车的牵引系统电路图如图1所示，其主要由高速断路器、电抗器、
充电电路、电机逆变器、牵引电机（4个）、制动电阻器、接地碳刷等组成。红色框的为牵
引逆变器的充电电路。

图1单个牵引系统电路图[2]

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2.2充电电路的工作原理

为了使电机逆变器与外部供电线路DC1500V进行连接或断开，每个电机逆变器使用
一个线路高速断路器和一个充电电路，充电电路带有一个线路接触器，一个充电接触器及充
电电阻器。充电电路的充电顺序如图2所示，按压高速断路器的“合”按钮，高速断路器闭合，
电机逆变器的牵引控制单元（DCU/M）控制充电接触器闭合，外部供电通过充电接触器和
充电电阻器对电机逆变器的电容器进行充电，闭合2S后，DCLINK电压充电升至1000V以
上，线路接触器闭合，线路接触器投入工作，延时1S后，断开充电接触器，再延时1S后，
电机逆变器启动投入正常工作。电机逆变器正常工作期间，线路接触器常闭合，充电接触器
处于断开状态。

图2充电顺序图[2]
3.充电电路故障分析
从上面充电电路的工作原理可以看到，充电电路只是在电机逆变器启动开始阶段进行一
次逻辑关系的闭合。电机逆变器工作期间，线路接触器处于常闭合的状态,充电接触器处于
断开的状态。充电电路的充电接触器和充电电阻器，工作的时间和频率相当少，一天只是2
至3次的启动，按理故障率应该相当小。但在深圳地铁1号线一期工程的列车中，电机逆变
器的充电电路故障共发生35件，其中充电电阻器烧损32件，充电接触器故障3件，充电电
阻器烧损故障为充电电路故障的主要故障。下面重点分析充电电路的充电电阻烧损故障。

4.充电电阻烧损故障分析
4.1充电电阻故障与列车无关

深圳地铁1号线一期工程共有列车22列，列车按列车号顺序先后交货，相隔2年时间，
充电电阻烧损故障在22列车中共有11列车发生故障，故障列车分布散开，同一列车发生

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1-3个充电电阻故障（1列车共有6个充电电阻器），没有集中列车现象，所以，充电电阻烧
损故障与列车无关。

4.2充电电阻故障多发生于使用一定时间后

根据故障情况统计，充电电阻烧损多发生于使用8个月至18个月之间，在时间分布上
说明充电电阻是在使用一段时间后产生的故障，但也不能说明充电电阻使用一定时间后，一
定会发生烧损故障，因为102车和105车目前已使用超过2年半的时间，但从未发生过同类
故障。22列车中有11列车未发生充电电阻故障，所以与列车无关。

4.3充电电阻故障与操作无关。
我们对充电电阻发生烧损故障时的作业操作进行调查，故障多发生于电机逆变器启动闭
合充电接触器时，充电电阻就烧损，多数为一次性操作就发生故障，与操作手法和次数无关。
我们曾试验连续多次分断高速断路器，来多次启动电机逆变器，并未出现充电电路烧损现象。
并且电机逆变器控制对充电电阻过热有保护功能。我们多次试验证明多次充电后，充电电阻
过热保护功能起保护作用后，充电电