电力机车牵引变流器功率模块的减振优化

作     者：丁杰 DING Jie

作者机构：湖南文理学院机械工程学院湖南常德415000 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2022年第43卷第6期

页      面：140-151页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ4448) 湖南省教育厅科学研究重点项目(21A0416)。 

主　　题：电力机车 牵引变流器 功率模块 IGBT器件 振动 

摘      要：通过对标准IEC 61373在电力机车牵引变流器功能性随机振动试验中的适用性分析,发现该项标准仅考虑了5~150 Hz低频段振动,而忽略了中高频振动的影响。为此,开展不同型号电力机车线路振动测试,从时域和频域角度进行数据统计,并利用统计容差法编制实测载荷谱,发现HX_(D)1和HX_(D)1C型电力机车牵引变流器功率模块的振动超出其他型号电力机车,且超过IEC 61373标准值。基于实测数据,分析牵引变流器功率模块振动来源,研究振动对功率模块驱动板及其安装板和IGBT器件等主要部件的影响,提出减振优化方案,并进行仿真分析和试验验证。结果表明:HX_(D)1型电力机车牵引变流器功率模块30~80 Hz低频振动的主要来源为轮轨作用,700~1600 Hz高频振动的主要来源是电容振动;驱动板及其安装板的固有频率处于实测载荷谱峰值频率区间,存在共振风险,而高频振动通过长母排的传递会对IGBT器件可靠性造成影响;对驱动板及其安装板和长母排增加约束、功率模块采用减振器和电缆连接的减振优化方案具有可行性。