CN102279103B - 一种交流传动电力机车的传动系统测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种交流传动电力机车的传动系统的测试装置，包括：负载给定模块为第一牵引电机提供给定的负载转矩；第一测量模块和第二测量模块分别测量得到第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标；比例调节器将测量得到的第一牵引电机的角速度乘以一定的比例后，输出至第二牵引电机的负载端；逆变控制模块根据第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标，输出相应的控制脉冲至第一牵引电机和第二牵引电机分别对应的逆变器。本发明还公开了一种交流传动电力机车的传动系统的测试方法。采用本发明实施例，在测试过程中引入了机车轮对的轮径偏差，测试结果能够体现轮径偏差对异步牵引电机的输出电流和转矩造成的影响。

Description

一种交流传动电力机车的传动系统测试方法及装置

技术领域

本发明涉及异步电机技术领域，特别是涉及一种交流传动电力机车的传动系统测试方法及装置。

背景技术

在交流传动电力机车以及地铁系统中，其传动系统采用的驱动控制方法主要分为两种：一种是单轴控制方式，一台逆变器专供一根轴上的牵引电机，即轴控方式；另一种是一台逆变器向两台或若干台并联的牵引电机供电，最常见的是一台逆变器向同一转向架上两台牵引电机供电，即架控方式。

在轴控方式下，每台牵引电机的频率、电压都能独立调节，所以可以任意调节转速和转矩，轮径偏差的影响较小。

而架控方式的控制模式相对简单，但由于异步牵引电机力矩的硬特性，轮径的细小差别对于由同一台逆变器供电的并联电机的负荷分配影响极大。负载分配不均会使个别电机严重过载，轻则温升过高，重则超过粘着极限发生空转或滑行，会使一个轮对超载空转或另一个轮对严重轻载，从而降低整台电力机车的牵引力，因此对机车的轮径偏差必须有严格要求。

在实际应用中，由于两台异步牵引电机的特性参数是很难完全一致的，机车各轮对的轮径总是存在着一定的偏差的，因此，轮径偏差对电机运行的影响是不容忽视的。

但是，现有技术对交流传动电力机车的传动系统进行性能测试时，并不考虑机车轮对的轮径偏差，因此其测试结果无法体现出轮径偏差对异步牵引电机的输出电流和转矩造成的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种交流传动电力机车的传动系统测试方法及装置，在测试过程中引入了机车轮对的轮径偏差，其测试结果能够体现轮径偏差对异步牵引电机的输出电流和转矩造成的影响。

本发明实施例提供一种交流传动电力机车的传动系统的测试装置，所述传动系统包括装设在同一转向架上的第一牵引电机和第二牵引电机；

所述测试装置包括：负载给定模块、第一测量模块、第二测量模块、比例调节器、逆变控制模块；

所述负载给定模块的输出端接所述第一牵引电机的负载端，用于为所述第一牵引电机提供给定的负载转矩；

所述第一测量模块接所述第一牵引电机的输出端，用于测量得到所述第一牵引电机的各项性能指标，并发送至所述逆变控制模块；

所述第二测量模块接所述第二牵引电机的输出端，用于测量得到所述第二牵引电机的各项性能指标，并发送至所述逆变控制模块；

所述比例调节器的输入端接所述第一测量模块的角速度输出端，所述比例调节器的输出端接所述第二牵引电机的负载端，用于将所述第一测量模块测量得到的第一牵引电机的角速度乘以一定的比例后，输出至所述第二牵引电机的负载端；

所述逆变控制模块，用于根据接收到的所述第一牵引电机的各项性能指标和所述第二牵引电机的各项性能指标，进行空间电压矢量调制，输出相应的控制脉冲至所述第一牵引电机和第二牵引电机分别对应的逆变器，调节各逆变器分别提供给所述第一牵引电机和第二牵引电机的驱动电压。

优选地，所述一定的比例为：第一牵引电机驱动的轮对的直径与所述第二牵引电机驱动的轮对的直径的比值。

优选地，所述传动系统采用架控方式；

所述传动系统包括：直流电源、逆变器、第一牵引电机和第二牵引电机；

所述直流电源用于为所述传动系统提供直流输入电压；

所述逆变器接收所述直流电源输出的直流输入电压和测试装置输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，分别输出至所述第一牵引电机和第二牵引电机。

优选地，所述传动系统采用轴控方式；

所述传动系统包括：直流电源、第一逆变器、第二逆变器、第一牵引电机和第二牵引电机；

所述直流电源用于为所述传动系统提供直流输入电压；

所述第一逆变器接收所述直流电源输出的直流输入电压和测试装置输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，输出至所述第一牵引电机；

所述第二逆变器接收所述直流电源输出的直流输入电压和测试装置输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，输出至所述第二牵引电机。

优选地，所述性能指标包括：电机的转子磁链、定子磁链、三相电机电流、角速度、电磁转矩。

本发明还提供一种交流传动电力机车的传动系统的测试方法，所述传动系统包括装设在同一转向架上的第一牵引电机和第二牵引电机；

所述测试方法包括以下步骤：

为所述第一牵引电机提供给定的负载转矩；

分别测量得到所述第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标；

将测量得到的所述第一牵引电机的角速度乘以一定的比例后，调节提供给所述第二牵引电机的负载转矩；

根据所述第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标，进行空间电压矢量调制，输出相应的控制脉冲至所述第一牵引电机和第二牵引电机分别对应的逆变器，调节各逆变器分别提供给所述第一牵引电机和第二牵引电机的驱动电压。

优选地，所述一定的比例为：第一牵引电机驱动的轮对的直径与所述第二牵引电机驱动的轮对的直径的比值。

优选地，所述性能指标包括：电机的转子磁链、定子磁链、三相电机电流、角速度、电磁转矩。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明实施例所述装置及方法，将两台牵引电机分别驱动的轮对的轮径偏差等效为两台牵引电机的负载的偏差，通过比例调节器，在传动系统的测试过程中引入了两台牵引电机分别驱动的轮对之间的轮径偏差，使得由此得到的测试结果能够体现出轮径偏差对异步牵引电机的输出电流和转矩造成的影响。

附图说明

图1为异步牵引电机的机械特性曲线；

图2为本发明实施例一的交流传动电力机车的传动系统的测试装置结构图；

图3为本发明实施例二的交流传动电力机车的传动系统的测试装置结构图；

图4为本发明实施例的交流传动电力机车的传动系统的测试方法流程图；

图5a为架控方式下轮径偏差为3mm时小轮径轮对对应的驱动电机的输出波形图；

图5b为架控方式下轮径偏差为3mm时大轮径轮对对应的驱动电机的输出波形图；

图6为图5a和图5b所示两台牵引电机在牵引工况时的放大比对波形；

图7为图5a和图5b所示两台牵引电机在制动工况时的放大比对波形；

图8a为图5a和图5b所示两台牵引电机在牵引工况下的转矩不平衡度与电机转速的对应关系曲线图；

图8b为图5a和图5b所示两台牵引电机在制动工况下的转矩不平衡度与电机转速的对应关系曲线图；

图9a为架控方式下轮径偏差为6mm时小轮径轮对对应的驱动电机的输出波形图；

图9b为架控方式下轮径偏差为6mm时大轮径轮对对应的驱动电机的输出波形图；

图10为图9a和图9b所示两台牵引电机在牵引工况时的放大比对波形；

图11为图9a和图9b所示两台牵引电机在制动工况时的放大比对波形；

图12a为图9a和图9b所示两台牵引电机在牵引工况下的转矩不平衡度与电机转速的对应关系曲线图；

图12b为图9a和图9b所示两台牵引电机在制动工况下的转矩不平衡度与电机转速的对应关系曲线图；

图13为轴控方式下轮径偏差为6mm时牵引工况下两个牵引电机的输出波形图；

图14为轴控方式下轮径偏差为6mm时制动工况下两个牵引电机的输出波形图；

图15为轴控方式下轮径偏差为16mm时牵引工况下两个牵引电机的输出波形图；

图16为轴控方式下轮径偏差为16mm时制动工况下两个牵引电机的输出波形图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

异步牵引电机的机械特性曲线是指在输入电压与频率一定的情况下电磁转矩M与转差率s(或转速n)之间的关系曲线，如图1所示，为异步牵引电机的机械特性曲线。

假设一个转向架上装有两台牵引电机，不妨设为第一牵引电机(如图中电机1所示)和第二牵引电机(如图中电机2所示)，且两台电机的容量和规格是相同的，但两台电机所驱动的轮对直径有所偏差。设定，第一牵引电机用于驱动第一轮对，第二牵引电机用于驱动第二轮对，将第一轮对和第二轮对的直径分别记作：D₁和D₂，且D₁＜D₂。列车运行时，各轮对的线速度相同，设定第一轮对和第二轮对分别对应的角速度为ω₁和ω₂，则：

ω₁×D₁＝ω₂×D₂           (1)

由于D₁＜D₂，故有ω₁＞ω₂。

可见，第一轮对的轮径偏小，但第一轮对的角速度较大，对应的，第一牵引电机的转子频率f₁较高；第二轮对的轮径偏大，当第二轮对的角速度较小，对应的，第二轮对的转子频率f₂较低。

当采用架控方式时，同一转向架上的两台牵引电机由同一台逆变器供电，该逆变器输出频率为f₀，则第一牵引电机的转差频率f_s1为：

f_s1＝f₀-f₁            (2)

第二牵引电机的转差频率f_s2为：

f_s2＝f₀-f₂            (3)

对应的，第一牵引电机和第二牵引电机的转差率S₁和S₂分别为：

S₁＝f_s1/f₀            (4)

S₂＝f_s2/f₀            (5)

当机车处于牵引工况时，即处于图1所示第一象限时，S₁＜S₂。由图1可知，第一牵引电机的输出转矩小于第二牵引电机的输出转矩，即小轮径轮对对应的驱动电机的输出转矩大，大轮径轮对对应的驱动电机的输出转矩小。

当机车处于制动工况时，即处于图1所示第三象限时，转子频率大于逆变器输出频率f₀，转差率为负值，由图可知，和牵引工况时相反，第一牵引电机的输出转矩大于第二牵引电机的输出转矩，即小轮径轮对对应的驱动电机的输出转矩大，大轮径轮对对应的驱动电机的输出转矩小。

由常识可知，电机转矩的大小和电机电流及磁通有关，在相同的电压和频率下，磁通相同，因此，电机电流不平衡的程度和电机转矩不平衡的程度相当。

当在平直道路或是略有下坡的线路上，机车轻载运行时，其转子频率接近于定子频率，即转差频率接近0，电机的稳定工作点处于图1中与横轴交点0点的附近。此时，由于两台牵引电机的轮径存在偏差，就可能出现转速高的电机已进入制动工况，而转速低的电机仍处于牵引工况，这样就出现了两台牵引电机的功率为一正一负的现象。

当采用轴控方式时，同一转向架上的每台牵引电机分别由一台逆变器独立供电。当存在轮径偏差时，虽然两台牵引电机的转子频率不一样，但由于每台逆变器独立控制，其输出频率和电压可以任意调节。由此，可以分别调节每台牵引电机的定子频率以保证两台牵引电机的转差频率基本保持一致，从而避免出现输出转矩和电机电流的不平衡。

由此可见，在架控方式下，轮径偏差对电机运行的影响是不容忽视的；在轴控方式下，轮径偏差对电机运行的影响确实可以避免的。

由于交流传动电力机车的传动系统体积都比较大，运行环境也比较复杂。因此，对传动系统的实物进行测试一般比较困难。因此，通常情况下，都是采用半实物仿真的方式对传动系统的运行状态进行测试与分析。

半实物仿真是指在仿真系统中接入部分实物，是所有仿真中置信度最高的一种仿真方法。半实物仿真技术分为两种，一种是控制器是实物，被控对象是虚拟的，这种也称为硬件在回路；另一种控制器是虚拟的，被控对象是实物。

硬件在回路利用实物控制器控制虚拟的被控对象，主要用于对实物控制器的设计与测试。在电力电子系统的设计过程中利用这种半实物仿真不但有利于设计综合性能较优的控制器，而且可以有效地减少费时费力的试验研究，从而节约开发成本，缩短开发周期。

对交流传动电力机车的传动系统的半实物仿真，采用的是第一种仿真方式，控制器是实物，被控对象是虚拟的。即为，需要进行测试的传动系统是虚拟的，测试装置是实物。

但是，现有技术对交流传动电力机车的传动系统测试中，无论是采用架控方式还是轴控方式时，均不考虑机车轮对的轮径偏差，因此其测试结果也无法体现出轮径偏差对异步牵引电机的电流和转矩造成的影响。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种交流传动电力机车的传动系统的测试装置及方法，在虚拟传动系统中，对装设在同一转向架上的两台牵引电机进行运行测试时，引入两台牵引电机分别驱动的轮对之间的轮径偏差，使得由此得到的测试结果能够体现出轮径偏差对异步牵引电机造成的影响。

参照图2，为本发明实施例一的交流传动电力机车的传动系统的测试装置结构图。如图2所示，所述检测装置1用于交流传动电力机车的传动系统2。

需要说明的是，所述传动系统2为模拟传动系统，即为该传动系统2是虚拟的。

图2所示传动系统2采用架控方式。具体的，一转向架上安装一个逆变器，由该一台逆变器向并联的两台牵引电机供电。

所述传动系统2包括：直流电源21、逆变器22、第一牵引电机23和第二牵引电机24。

其中，所述直流电源21用于为所述传动系统2提供直流输入电压。

所述逆变器22的输入端接所述直流电源21的输出端，所述逆变器22的输出端接所述第一牵引电机23的三相电压输入端和所述第二牵引电机24的三相电压输入端。

所述逆变器22接收所述直流电源21输出的直流输入电压和测试装置1输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，分别输出至所述第一牵引电机23和第二牵引电机24，为所述第一牵引电机23和第二牵引电机24提供驱动电压，调节所述第一牵引电机23和第二牵引电机24的运行速度。

需要说明的是，本发明实施例所述传动系统2中，所述直流电源21为理想直流电源，该理想直流电源为逆变器22供电，通过所述逆变器22控制所述第一牵引电机23和第二牵引电机24可以在全速度范围内运行。

所述第一牵引电机23和第二牵引电机24的容量和规格均相同，但两台牵引电机分别驱动的轮对的直径是存在一定偏差的。

可以设定，所述第一牵引电机23驱动的轮对的直径为D1，所述第二牵引电机24驱动的轮对的直径为D2；且不妨假设，D₁＜D₂。

由于机车运行时，各轮对的线速度相同，由公式(1)可知：ω₁＞ω₂。其中，ω₁为第一牵引电机23驱动的轮对的角速度；ω₂为第二牵引电机23驱动的轮对的角速度。

所述检测装置1包括：负载给定模块11、第一测量模块12、第二测量模块13、逆变控制模块14、比例调节器15。

所述负载给定模块11的输出端接所述第一牵引电机23的负载端，用于为所述第一牵引电机23提供给定的负载转矩。

所述第一测量模块12接所述第一牵引电机23的输出端，用于测量得到所述第一牵引电机23的各项性能指标，并发送至所述逆变控制模块14。

所述第二测量模块13接所述第二牵引电机24的输出端，用于测量得到所述第二牵引电机24的各项性能指标，并发送至所述逆变控制模块14。

需要说明的是，所述第一测量模块12和第二测量模块13分别测量得到的所述第一牵引电机23和第二牵引电机24的性能指标可以但不限于包括：电机的转子磁链、定子磁链、三相电机电流、角速度、电磁转矩等。

所述逆变控制模块14用于根据接收到的所述第一牵引电机23的各项性能指标和所述第二牵引电机24的各项性能指标，进行空间电压矢量调制，输出相应的控制脉冲至所述传动系统2的逆变器22，控制所述逆变器22对所述直流输入电压进行逆变，调节所述逆变器22提供给所述第一牵引电机23和第二牵引电机24的驱动电压，进而调节所述第一牵引电机23和第二牵引电机24的运转速度。

需要说明的是，关于异步电机的逆变控制(包括空间电压矢量调制)是本领域比较成熟的技术，且该技术不是本发明的发明点所在，所以不再进行详细描述。

所述比例调节器15输入端接所述第一测量模块12的角速度输出端，输出端接所述第二牵引电机24的负载端，用于将所述第一测量模块12测量得到的第一牵引电机23的角速度乘以一定的比例K后，输出至所述第二牵引电机24的负载端，作为给定的角速度，以调节提供给所述第二牵引电机24的负载转矩。

本发明实施例中，通过所述比例调节器15，能够使得提供给所述第二牵引电机24的角速度与所述第一牵引电机23的角速度成一定的比例K。具体的，所述比例K即为所述第一牵引电机23驱动的轮对的直径D1和所述第二牵引电机24驱动的轮对的直径D2的比值。

对于牵引电机而言，其负载转矩与角速度呈正比例关系，通过给定提供给牵引电机的负载转矩，可以使得该牵引电机的角速度为对应的给定值。

结合图2所示进行说明，本发明实施例中，所述第一牵引电机23的角速度为ω₁，所述比例调节器15的比例K为D₁/D₂，因而，通过所述比例调节器15，可以使得提供给所述第二牵引电机24给定角速度ω_2ref为：

ω_2ref＝ω₁×(D₁/D₂)        (6)

所述第二牵引电机24的负载端接收到该给定角速度ω_2ref后，能够直接换算得到与该给定角速度ω_2ref对应的负载转矩，作为自身的负载转矩。

基于本实物仿真模型的原理，可知，该第二牵引电机24的实际角速度ω₂就等于给定的角速度ω_2ref。因此，本发明实施例中，通过所述比例调节器15，实现了ω₁×D₁＝ω₂×D₂。

本发明实施例所述装置，将两台牵引电机分别驱动的轮对的轮径偏差等效为两台牵引电机的负载的偏差，通过比例调节器15，在传动系统的测试过程中引入了两台牵引电机分别驱动的轮对之间的轮径偏差，使得由此得到的测试结果能够体现出轮径偏差对异步牵引电机造成的影响。

参照图3，为本发明实施例二的交流传动电力机车的传动系统的测试装置结构图。图3所示实施例二与图2所示实施例一的区别在于：所述传动系统2采用轴控方式。具体的，为转向架上的每台牵引电机分别装设一台逆变器，各牵引电机由对应的逆变器独立供电。

所述传动系统2包括：直流电源21、第一逆变器25、第二逆变器26、第一牵引电机23和第二牵引电机24。

其中，所述直流电源21用于为所述传动系统2提供直流输入电压。

所述第一逆变器25的输入端接所述直流电源21的输出端，所述第一逆变器25的输出端接所述第一牵引电机23的三相电压输入端。

所述第一逆变器25接收所述直流电源21输出的直流输入电压和测试装置1输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，输出至所述第一牵引电机23，为所述第一牵引电机23提供驱动电压，调节所述第一牵引电机23的运行速度。

所述第二逆变器26的输入端接所述直流电源21的输出端，所述第二逆变器26的输出端接所述第二牵引电机24的三相电压输入端。

所述第二逆变器26接收所述直流电源21输出的直流输入电压和测试装置1输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，输出至所述第二牵引电机24，为所述第二牵引电机24提供驱动电压，调节所述第二牵引电机24的运行速度。

本发明实施例二所述测试装置的结构和工作原理与实施例一相同，二者的区别仅在于：所述逆变控制模块14输出相应的控制脉冲至所述传动系统2的第一逆变器25和第二逆变器26，分别控制所述第一逆变器25和第二逆变器26对所述直流输入电压进行逆变。

关于实施例二所述装置，在此不再赘述。

对应于本发明实施例提供的交流传动电力机车的传动系统的测试装置，本发明实施例还提供一种交流传动电力机车的传动系统的测试方法。具体的，所述方法用于交流传动电力机车的传动系统的运行状态进行测试，所述传动系统包括装设在同一转向架上的第一牵引电机和第二牵引电机。

参照图4，为本发明实施例的交流传动电力机车的传动系统的测试方法流程图。所述测试方法可以包括以下步骤：

步骤S401：为所述第一牵引电机提供给定的负载转矩。

步骤S402：分别测量得到所述第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标。

需要说明的是，所述性能指标可以包括：电机的转子磁链、定子磁链、三相电机电流、角速度、电磁转矩等。

步骤S403：将测量得到的所述第一牵引电机的角速度乘以一定的比例后，调节提供给所述第二牵引电机的负载转矩。

具体的，将测量得到的所述第一牵引电机的角速度乘以一定的比例后，作为给定角速度提供给第二牵引电机，所述第二牵引电机根据该给定角速度直接换算得到与该给定角速度对应的负载转矩，作为自身的负载转矩。

需要说明的是，所述一定的比例为：第一牵引电机驱动的轮对的直径与所述第二牵引电机驱动的轮对的直径的比值。

步骤S404：根据所述第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标，进行空间电压矢量调制，输出相应的控制脉冲至所述第一牵引电机和第二牵引电机分别对应的逆变器，调节各逆变器分别提供给所述第一牵引电机和第二牵引电机的驱动电压。

本发明实施例所述测试方法适用于架控方式下的传动系统，也适用于轴控方式下的传动系统，其工作原理与装置实施例相同，在此不再赘述。

应用本发明提供的测试装置和方法，对电力机车的传动系统进行半实物仿真，通过改变电力系统中同一转向架上两台牵引电机分别驱动的轮对的轮径偏差，测试得到不同轮径偏差下传动系统的输出情况，根据测试结果，对轮径偏差对传动系统的影响进行直观分析。

参照图5至图12，为轴控方式下对传动系统的测试结果。其中，图5至图8，为架控方式下、同一转向架上的两台牵引电机分别驱动的轮对的轮径偏差为3mm时的测试结果。

参照图5a和图5b，分别为架控方式下轮径偏差为3mm时两台牵引电机的输出波形图；包括输出转矩、转速、电机A相电流的波形图。其中，图5a为小轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形；图5b为大轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形。

结合图5a和图5b所示，该测试过程为：在1秒时，启动两台牵引电机并进行恒转矩控制；在5.5秒时，进入恒功率控制；在9秒时，开始由牵引工况逐步转换到制动工况。

参照图6和图7，分别为图5a和图5b所示两台牵引电机在牵引工况和制动工况时的放大比对波形。其中，虚线为小轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形，实线为大轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形。

由以上的测试结果可以看出，由于轮径偏差导致两个牵引电机的转矩和电流不平衡。在牵引工况下，大轮径轮对对应的驱动电机的转矩大、电流大，小轮径轮对对应的驱动电机的转矩小、电流小；制动工况下正好相反，大轮径轮对对应的驱动电机的转矩小、电流小，小轮径轮对对应的驱动电机的转矩大、电流大。

同时，由以上的测试结果可以看出，机车在运行时由于轮径偏差造成的电机负荷不平衡是随速度的变化而变化的。这一方面是由于电机的特性导致的，另一方面是由于控制方法中对电机转差频率的控制造成的。另外，在同样的工作条件下，电机在发电状态下的颠覆转矩比电动状态下的高，所以在制动工况下的转矩不平衡比牵引工况下严重，定义转矩不平衡度为：

${\mathrm{\μ}}_M=\frac{M_1-M_2}{(M_1+M_2)/2}\×100\%---\left(7\right)$

将所述转矩不平衡度μ_M作为评价输出转矩不平衡的指标。其中，M₁为大轮径轮对对应的驱动电机的输出转矩，M₂为小轮径轮对对应的驱动电机的输出转矩。参照图8a和图8b，分别为图5a和图5b所示两台牵引电机在牵引工况下和制动工况下的转矩不平衡度与电机转速的对应关系曲线图。

参照图9至图12，为架控方式下、同一转向架上的两台牵引电机分别驱动的轮对的轮径偏差为6mm时的测试结果。

参照图9a和图9b，分别为架控方式下轮径偏差为6mm时两台牵引电机的输出波形图；包括输出转矩、转速、电机A相电流的波形图。其中，图9a为小轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形；图9b为大轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形。

参照图10和图11，分别为图9a和图9b所示两台牵引电机在牵引工况和制动工况时的放大比对波形。其中，虚线为小轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形，实线为大轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形。

而图9a和图9b所示两台牵引电机在牵引工况下和制动工况下的转矩不平衡度与电机转速的对应关系曲线分别如图12a和图12b所示。

由以上测试结果可知，当轮径偏差为6mm时转矩和电流的不平衡度比轮径偏差为3mm时转矩和电流的不平衡度要大很多，即在架控方式下，轮径偏差越大，两台牵引电机负荷的不平衡状态越严重。

参照图13至图16，为轴控方式下对传动系统的测试结果。

图13为轴控方式下轮径偏差为6mm时牵引工况下两个牵引电机的输出波形图；包括输出转矩、转速、电机A相电流波形图。图14为轴控方式下轮径偏差为6mm时制动工况下两个牵引电机的输出波形图；包括输出转矩、转速、电机A相电流的波形图。其中，虚线为小轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形；实线为大轮径的轮对对应的驱动电机的输出波形。其测试过程与架控方式时一致，在此不再赘述。

图15和图16分别为轴控方式下轮径偏差为16mm时牵引工况和制动工况下两个牵引电机的输出波形图。

由以上测试结果可以看出，采用轴控方式时，虽然两台牵引电机因为轮径偏差导致转速不一致，但两台牵引电机的输出转矩和电流幅值大小是一致的。由于每台牵引电机的频率、电压都能独立的任意调节，没有出现不平衡的现象。

本发明实施例所述测试装置和方法，再对电力机车的传动系统进行测试时，对同一转向架上并联的两台牵引电机，引入与轮径偏差相应的负载转矩，保证两台牵引电机的角速度能够与轮径偏差成反比，由此实现了在传动系统的测试过程中引入轮径偏差，使得由此得到的测试结果能够体现出轮径偏差对异步牵引电机造成的影响。

以上对本发明所提供的一种交流传动电力机车的传动系统的测试装置及方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种交流传动电力机车的传动系统的测试装置，其特征在于，所述传动系统包括装设在同一转向架上的第一牵引电机和第二牵引电机；

所述测试装置包括：负载给定模块、第一测量模块、第二测量模块、比例调节器、逆变控制模块；

所述负载给定模块的输出端接所述第一牵引电机的负载端，用于为所述第一牵引电机提供给定的负载转矩；

所述第一测量模块接所述第一牵引电机的输出端，用于测量得到所述第一牵引电机的各项性能指标，并发送至所述逆变控制模块；

所述第二测量模块接所述第二牵引电机的输出端，用于测量得到所述第二牵引电机的各项性能指标，并发送至所述逆变控制模块；

所述比例调节器的输入端接所述第一测量模块的角速度输出端，所述比例调节器的输出端接所述第二牵引电机的负载端，用于将所述第一测量模块测量得到的第一牵引电机的角速度乘以一定的比例后，输出至所述第二牵引电机的负载端，所述一定的比例为：第一牵引电机驱动的轮对的直径与所述第二牵引电机驱动的轮对的直径的比值；

所述逆变控制模块，用于根据接收到的所述第一牵引电机的各项性能指标和所述第二牵引电机的各项性能指标，进行空间电压矢量调制，输出相应的控制脉冲至所述第一牵引电机和第二牵引电机分别对应的逆变器，调节各逆变器分别提供给所述第一牵引电机和第二牵引电机的驱动电压。

2.根据权利要求1所述的交流传动电力机车的传动系统的测试装置，其特征在于，所述传动系统采用架控方式；

所述传动系统包括：直流电源、逆变器、第一牵引电机和第二牵引电机；

所述直流电源用于为所述传动系统提供直流输入电压；

所述逆变器接收所述直流电源输出的直流输入电压和测试装置输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，分别输出至所述第一牵引电机和第二牵引电机。

3.根据权利要求1所述的交流传动电力机车的传动系统的测试装置，其特征在于，所述传动系统采用轴控方式；

所述传动系统包括：直流电源、第一逆变器、第二逆变器、第一牵引电机和第二牵引电机；

所述直流电源用于为所述传动系统提供直流输入电压；

所述第一逆变器接收所述直流电源输出的直流输入电压和测试装置输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，输出至所述第一牵引电机；

所述第二逆变器接收所述直流电源输出的直流输入电压和测试装置输出的控制脉冲，将所述直流输入电压逆变为三相交流电压，输出至所述第二牵引电机。

4.根据权利要求1所述的交流传动电力机车的传动系统的测试装置，其特征在于，所述性能指标包括：电机的转子磁链、定子磁链、三相电机电流、角速度、电磁转矩。

5.一种交流传动电力机车的传动系统的测试方法，其特征在于，所述传动系统包括装设在同一转向架上的第一牵引电机和第二牵引电机；

所述测试方法包括以下步骤：

为所述第一牵引电机提供给定的负载转矩；

分别测量得到所述第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标；

将测量得到的所述第一牵引电机的角速度乘以一定的比例后，调节提供给所述第二牵引电机的负载转矩，所述一定的比例为：第一牵引电机驱动的轮对的直径与所述第二牵引电机驱动的轮对的直径的比值；

根据所述第一牵引电机和第二牵引电机的各项性能指标，进行空间电压矢量调制，输出相应的控制脉冲至所述第一牵引电机和第二牵引电机分别对应的逆变器，调节各逆变器分别提供给所述第一牵引电机和第二牵引电机的驱动电压。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述性能指标包括：电机的转子磁链、定子磁链、三相电机电流、角速度、电磁转矩。

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