CN101241167A

CN101241167A - 一种直流开关试验系统及其工作方法

Info

Publication number: CN101241167A
Application number: CNA2007103002812A
Authority: CN
Inventors: 王伟; 何榆林; 张忠杰; 蔡登明; 张刚
Original assignee: TIANJIN NEW TECHNOLOGY INDUSTRY PARK KAIFA ELECTRIC COMPLETE EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: TIANJIN NEW TECHNOLOGY INDUSTRY PARK KAIFA ELECTRIC COMPLETE EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2008-08-13

Abstract

一种直流开关试验系统，其特征在于它是由控制单元和输出单元两部分组成；其中，所说的控制单元包括控制器模块和高压整流及逆变模块，所说的输出单元包括整流电路模块和电流检测及控制保护模块；其工作方法为：①数据采集、处理、发出I/O控制信号；②整流、滤波、输出；③高频高电降压升流处理；④单向全波电流整流，多路信号并联输出；⑤对输出电流进行检测、比较、处理，反馈给控制保护电路，进行相应的保护动作；其优越性为：①操作智能化、可视化；②提高了效率，减小了体积和重量；③测量及计时精度高；④保护电路完善；模块化设计，方便维护和使用。

Description

一种直流开关试验系统及其工作方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种试验系统及其工作方法，特别是一种直流开关试验系统及其工作方法。

(二)背景技术：

根据国家发改委与轻轨研究中心提供的规划资料，2020年中国将有超过550公里的地铁线，2050年包括轻轨和地铁线路将达到2000公里。直流开关是城市轨道交通中直流牵引网短路保护的主要设备，需定期测试以保证轻轨牵引供电系统的安全。目前国内地铁和轻轨牵引供电系统选用的进口直流开关缺少相关大电流测试设备，无法进行检测。引进的国外大电流发生系统投资大，体积庞大，机械式结构，为手动操作模式，设备维护难，国内没有相关产品。直流开关检测系统是直流开关的性能测试系统，其难点在于产生可控大电流，精确测试短路保护直流开关动态工作特性参数以判断直流开关是否动作准确可靠。

(三)发明内容：

本发明的目的在于设计一种直流开关试验系统及其工作方法，它可以克服现有技术的不足，是一种操作方便、结构简单、设备维护简单的直流开关试验系统。

本发明的技术方案：一种直流开关试验系统，其特征在于它是由控制单元和输出单元两部分组成；其中，所说的控制单元包括控制器模块和高压整流及逆变模块，且控制器模块和高压整流及逆变模块之间为双向连接；所说的控制器模块和高压整流及逆变模块的输入端与外部电源连接；所说的输出单元包括整流电路模块和电流检测及控制保护模块，且整流电路的输入端与控制单元中的高压整流及逆变模块的输出端连接，其输出端与电流检测及控制保护模块的输入端连接；所说的电流检测及控制保护模块的输入端与整流电路模块的输出端连接，其输出端分别与高压整流及逆变模块和整流电路的输入端连接。

上述所说的控制器模块由嵌入式工业计算机、DSP控制器和I/O控制器组成；所说的嵌入式工业计算机、DSP控制器和I/O控制器相互之间为双向连接，且DSP控制器和I/O控制器与高压整流及逆变模块之间也为双向连接。

上述所说的高压整流及逆变模块由三相桥式整流滤波及PWM控制电路和至少三相单向桥式逆变电路组成；所说的三相桥式整流滤波及PWM控制电路的输入端与电流检测及控制保护模块的输出端连接，其输出端与每一路单向桥式逆变电路连接，同时与DSP控制器和I/O控制器之间呈双向连接。

上述所说的整流电路模块是由高频高电降压回路和低压整流输出回路组成；所说的高频高电降压回路的输入端与单相桥式逆变电路的输出端连接，其输出端与低压整流输出回路的输入端连接；所说的低压整流输出回路与电流检测及控制保护模块呈双向连接。

上述所说的高频高电降压回路中含有至少一个高频降压变压器，所说的低压整流输出回路含有至少一个单相全波整流电路；其中，所说的高频降压变压器的输入端与单相逆变组输出电路的输出端连接，其输出端与单相全波整流电路的输入端连接；所说的单相全波整流电路的输出端输出直流大电流；且所说的高频降压变压器的数量与单相全波整流电路的数量相同。

上述所说的电流检测及控制保护模块是由输出电流检测回路和电流保护回路构成；所说的输出电流检测回路的输入端连接输出单元的输出端检测输出的电流大小，其输出端与电流保护回路的输入端连接；所说的电流保护的输出端与桥式整流滤波及PWM控制电路的输入端连接。

上述所说的电流检测及控制保护模块中的输出电流检测回路由模拟信号隔离及滤波电路、开关控制信号隔离处理电路、至少一个电流检测及处理电路、至少三个单相桥式逆变电路驱动控制电路和至少一个电流调节控制电路组成；所说的电流检测及控制保护模块中的电流保护回路由输出过流保护电路、过时保护电路电路和高压直流过流保护电路电路组成；其中，所说的模拟信号隔离及滤波电路和开关控制信号隔离处理电路和I/O控制器之间呈双向连接；所说的电流调节控制电路的输入端分别与电流检测及处理电路和单相桥式逆变电路驱动控制电路的输出端连接，其输出端与单相桥式逆变电路驱动控制电路的输入端连接；所说的单相桥式逆变电路驱动控制电路的输入端与输出过流保护电路和过时保护电路的输出端连接，其输出端与输出过流保护电路、过时保护电路的输入端连接；所说的输出过流保护电路、过时保护电路的输入、输出端分别与高压直流过流保护电路单元的输出、输入端连接。

一种直流开关试验系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

①控制单元中的控制器模块将电信号及控制信号量传递至DSP处理单元，通过DSP对接受到的数据进行比较、计算，并通过I/O控制单元发出I/O控制信号；

②三相桥式整流滤波及PWM控制电路接受到控制信号后对三相电压进行整流、滤波，使得接触器接通电路，逆变电路将对其进行高频逆变，并有PWM电路控制其信号的输出；

③输出后的电压在高频高电降压回路进行高频高电降压升流处理；

④升流后的信号进行单向全波电流整流，多路信号并联输出；

⑤电流检测装置对输出电流进行检测、比较，并将结果告知电流保护回路，保护电路将电流检测结果进行处理后反馈给控制保护电路，进行相应的保护动作。

本发明的优越性在于：1、操作智能化、输出电流在显示器上以图形方式显示，可方便计算、显示直流开关的动作时间，并能存储、打印测量结果；2、采用高速大功率电力电子器件，提高了效率，减小了体积和重量；3、具备多种输出波形选择；4、输出信号精度高，按预先设定的波形参数输出，综合误差只有2％；5、测量及计时精度高，输出电流、开关接点动作状态通过测量回路测量并以图形方式在显示器上显示，准确计算有关参数，电流测量精度为2％，时间测量精度为1mS；6、保护电路完善；模块化设计，方便维护和使用，可根据用户的需求增加功能。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种直流开关试验系统的总体结构框图。

图2为本发明所涉一种直流开关试验系统中高频高电降压回路的结构框图。

图3为本发明所涉一种直流开关试验系统中电流检测及控制保护模块的结构框图。

(五)具体实施方式：

实施例：一种直流开关试验系统(见图1)，其特征在于它是由控制单元和输出单元两部分组成；其中，所说的控制单元包括控制器模块和高压整流及逆变模块，且控制器模块和高压整流及逆变模块之间为双向连接；所说的控制器模块和高压整流及逆变模块的输入端与外部电源连接；所说的输出单元包括整流电路模块和电流检测及控制保护模块，且整流电路的输入端与控制单元中的高压整流及逆变模块的输出端连接，其输出端与电流检测及控制保护模块的输入端连接；所说的电流检测及控制保护模块的输入端与整流电路模块的输出端连接，其输出端分别与高压整流及逆变模块和整流电路的输入端连接。

上述所说的控制器模块(见图1)由嵌入式工业计算机、DSP控制器和I/O控制器组成；所说的嵌入式工业计算机、DSP控制器和I/O控制器相互之间为双向连接，且DSP控制器和I/O控制器与高压整流及逆变模块之间也为双向连接。

上述所说的高压整流及逆变模块(见图1)由三相桥式整流滤波及PWM控制电路和至少三相单向桥式逆变电路组成；所说的三相桥式整流滤波及PWM控制电路的输入端与电流检测及控制保护模块的输出端连接，其输出端与每一路单向桥式逆变电路连接，同时与DSP控制器和I/O控制器之间呈双向连接。

上述所说的整流电路模块(见图1)是由高频高电降压回路和低压整流输出回路组成；所说的高频高电降压回路的输入端与单相桥式逆变电路的输出端连接，其输出端与低压整流输出回路的输入端连接；所说的低压整流输出回路与电流检测及控制保护模块呈双向连接。

上述所说的高频高电降压回路中含有至少一个高频降压变压器，所说的低压整流输出回路含有至少一个单相全波整流电路；其中，所说的高频降压变压器的输入端与单相逆变组输出电路的输出端连接，其输出端与单相全波整流电路的输入端连接；所说的单相全波整流电路的输出端输出直流大电流；且所说的高频降压变压器的数量与单相全波整流电路的数量相同。(见图2)

上述所说的电流检测及控制保护模块(见图1)是由输出电流检测回路和电流保护回路构成；所说的输出电流检测回路的输入端连接输出单元的输出端检测输出的电流大小，其输出端与电流保护回路的输入端连接；所说的电流保护的输出端与桥式整流滤波及PWM控制电路的输入端连接。

上述所说的电流检测及控制保护模块(见图3)中的输出电流检测回路由模拟信号隔离及滤波电路、开关控制信号隔离处理电路、至少一个电流检测及处理电路、至少三个单相桥式逆变电路驱动控制电路和至少一个电流调节控制电路组成；所说的电流检测及控制保护模块中的电流保护回路由输出过流保护电路、过时保护电路电路和高压直流过流保护电路电路组成；其中，所说的模拟信号隔离及滤波电路和开关控制信号隔离处理电路和I/O控制器之间呈双向连接；所说的电流调节控制电路的输入端分别与电流检测及处理电路和单相桥式逆变电路驱动控制电路的输出端连接，其输出端与单相桥式逆变电路驱动控制电路的输入端连接；所说的单相桥式逆变电路驱动控制电路的输入端与输出过流保护电路和过时保护电路的输出端连接，其输出端与输出过流保护电路、过时保护电路的输入端连接；所说的输出过流保护电路、过时保护电路的输入、输出端分别与高压直流过流保护电路单元的输出、输入端连接。

Claims

1、一种直流开关试验系统，其特征在于它是由控制单元和输出单元两部分组成；其中，所说的控制单元包括控制器模块和高压整流及逆变模块，且控制器模块和高压整流及逆变模块之间为双向连接；所说的控制器模块和高压整流及逆变模块的输入端与外部电源连接；所说的输出单元包括整流电路模块和电流检测及控制保护模块，且整流电路的输入端与控制单元中的高压整流及逆变模块的输出端连接，其输出端与电流检测及控制保护模块的输入端连接；所说的电流检测及控制保护模块的输入端与整流电路模块的输出端连接，其输出端分别与高压整流及逆变模块和整流电路的输入端连接。

2、根据权利要求1所述的一种直流开关试验系统，其特征在于所说的控制器模块由嵌入式工业计算机、DSP控制器和I/O控制器组成；所说的嵌入式工业计算机、DSP控制器和I/O控制器相互之间为双向连接，且DSP控制器和I/O控制器与高压整流及逆变模块之间也为双向连接。

3、根据权利要求1所述的一种直流开关试验系统，其特征在于所说的高压整流及逆变模块由三相桥式整流滤波及PWM控制电路和至少三相单向桥式逆变电路组成；所说的三相桥式整流滤波及PWM控制电路的输入端与电流检测及控制保护模块的输出端连接，其输出端与每一路单向桥式逆变电路连接，同时与DSP控制器和I/O控制器之间呈双向连接。

4、根据权利要求1所述的一种直流开关试验系统，其特征在于所说的整流电路模块是由高频高电降压回路和低压整流输出回路组成；所说的高频高电降压回路的输入端与单相桥式逆变电路的输出端连接，其输出端与低压整流输出回路的输入端连接；所说的低压整流输出回路与电流检测及控制保护模块呈双向连接。

5、根据权利要求4所述的一种直流开关试验系统，其特征在于所说的高频高电降压回路中含有至少一个高频降压变压器，所说的低压整流输出回路含有至少一个单相全波整流电路；其中，所说的高频降压变压器的输入端与单相逆变组输出电路的输出端连接，其输出端与单相全波整流电路的输入端连接；所说的单相全波整流电路的输出端输出直流大电流；且所说的高频降压变压器的数量与单相全波整流电路的数量相同。

6、根据权利要求1所述的一种直流开关试验系统，其特征在于所说的电流检测及控制保护模块是由输出电流检测回路和电流保护回路构成；所说的输出电流检测回路的输入端连接输出单元的输出端检测输出的电流大小，其输出端与电流保护回路的输入端连接；所说的电流保护的输出端与桥式整流滤波及PWM控制电路的输入端连接。

7、根据权利要求6所述的一种直流开关试验系统，其特征在于所说的电流检测及控制保护模块中的输出电流检测回路由模拟信号隔离及滤波电路、开关控制信号隔离处理电路、至少一个电流检测及处理电路、至少三个单相桥式逆变电路驱动控制电路和至少一个电流调节控制电路组成；所说的电流检测及控制保护模块中的电流保护回路由输出过流保护电路、过时保护电路电路和高压直流过流保护电路电路组成；其中，所说的模拟信号隔离及滤波电路和开关控制信号隔离处理电路和I/O控制器之间呈双向连接；所说的电流调节控制电路的输入端分别与电流检测及处理电路和单相桥式逆变电路驱动控制电路的输出端连接，其输出端与单相桥式逆变电路驱动控制电路的输入端连接；所说的单相桥式逆变电路驱动控制电路的输入端与输出过流保护电路和过时保护电路的输出端连接，其输出端与输出过流保护电路、过时保护电路的输入端连接；所说的输出过流保护电路、过时保护电路的输入、输出端分别与高压直流过流保护电路单元的输出、输入端连接。

8、一种直流开关试验系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：