CN103217602A - 一种列车供电系统的测试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种列车供电系统的测试装置和方法，其中，装置包括：逆变模块的输入接口与列车供电系统的输出接口相连接，在逆变模块交流侧回路上设置有交流电压传感器和交流电流传感器，逆变模块的驱动控制单元通过控制线路分别与逆变模块、交流电压传感器、交流电流传感器连接；驱动控制单元，向逆变模块发送控制信号，控制逆变模块将列车供电系统输出的直流电逆变为具有指定的电压和频率的交流电；采集交流侧回路上交流电压传感器的交流电压信号和交流电流传感器的交流电流信号，由交流电压信号和交流电流信号获得逆变模块的输出功率。由于逆变模块连接的负载可以包括感性阻抗、容性阻抗和电阻，逆变模块模拟列车供电系统的真实负载，测试结果可信度较高。
Description
技术领域
本发明涉及列车供电系统技术领域，特别涉及一种列车供电系统的测试装置和方法。
背景技术
目前，我国铁道部为促进铁路节能降耗、提高运输效益，大规模取消发电车，推广电力机车的DC600V列车供电系统。电力机车列车供电系统已在包括交直电力机车(SS7C/SS7D/SS7E/SS8/SS9/SS9G等)和交流传动电力机车(HXD3C/HXD3D)等电力机车上大规模使用。
列车供电系统作为客运电力机车上的一种变流装置，将额定单相交流860V整流成直流DC600V输出，为旅客列车的空调、通风机、照明等设备提供工作电源。其系统的稳定性，直接影响着旅客乘坐的舒适度。因此在对列车进行日常维护时，通常需要对列车的供电系统进行测试以确定其是否能够正常工作，满足列车设备对电力的需求。
下面针对该供电系统介绍一种目前使用最普遍的测试列车供电系统的方法。
参考图1，该图为现有技术中的测试列车供电系统的示意图。
现有技术中将被测试的电力机车放置于指定铁路股道，如图1所示，机车上的列车供电系统103输出接口与地面负载试验系统连接。负载试验系统中包括若干个大功率电阻102，控制模块101通过控制接触器或电子开关的通断进而控制大功率电阻102的投入或切除，从而实现不同阻值转换。如完成25％(100kW)、50％(200kW)、75％(300kW)、100％(400kW)功率下的负荷试验，检查列车供电系统输出电压是否满足DC600V±30V。
但该方法存在若干问题：列车供电系统的实际负载为客车车厢DC600V逆变器，而现有方法采用直接接电阻进行测试，不能真实地反映列车供电系统的性能；所使用的功率电阻不能连续调节阻值大小，只能通过电阻切换提供几种固定阻值、模拟几种特定负载工况，不能实现任意负载大小和负载连续变化两种情况下的测试；电阻测试法中需要若干具有分断大电流能力的直流接触器，成本非常高，且接触器带载分断时容易拉弧造成损坏。
综上所述，现有技术不能反映实际列车真实的性能，不能实现负载任意变化情况下的测试，且成本高，不稳定安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种列车供电系统的测试装置和方法。
本发明实施例提供一种列车供电系统的测试装置，包括：驱动控制单元、逆变模块、交流电压传感器和交流电流传感器；
所述逆变模块的输入接口与列车供电系统的输出接口相连接，在逆变模块的交流侧回路上设置有交流电压传感器和交流电流传感器，所述逆变模块的驱动控制单元通过控制线路分别与逆变模块、交流电压传感器、交流电流传感器相连接；
所述驱动控制单元，用于向逆变模块发送控制信号，以控制所述逆变模块将所述列车供电系统输出的直流电逆变为具有指定的电压和频率的交流电；还用于采集所述交流侧回路上交流电压传感器的交流电压信号和所述交流电流传感器的交流电流信号，由所述交流电压信号和交流电流信号获得逆变模块的输出功率，以测试所述列车供电系统的供电性能。
优选地，在所述逆变模块的直流侧回路上还设置有直流电压传感器和直流电流传感器，
所述驱动控制单元，还用于采集所述直流电压传感器的直流电压信号和所述直流电流传感器的直流电流信号；由所述直流电压信号判断所述直流侧回路是否过压，以及由所述直流电流信号判断所述直流侧回路是否过流；当过压或者过流时，对直流侧回路进行保护。
优选地，在所述直流侧回路上还设置有接触器，所述驱动控制单元判断所述直流侧回路过压或者过流时，向所述接触器发出断开接触器的指令，所述接触器断开所述逆变模块与列车供电系统的电源连接。
优选地，所述逆变模块的逆变功率大于或等于列车供电系统的最大输出功率。
优选地，所述逆变模块将列车供电系统输出的直流电源逆变为单相交流电源。
优选地，所述逆变模块将列车供电系统输出的直流电源逆变为三相交流电源。
优选地，所述驱动控制单元为工控机、PC机、嵌入式操作系统控制模块或嵌入式操作系统控制机箱。
优选地，还包括功率负载设备，所述逆变模块的输出端连接所述功率负载设备；
所述功率负载设备为电阻、感性阻抗、容性阻抗或电动机。
优选地，所述逆变模块将逆变后的交流电直接反馈给交流电网。
本发明实施例还提供一种基于上述装置的测试列车供电系统的方法，
所述驱动控制单元向所述逆变模块发送控制指令，所述控制指令中携带所述逆变模块需要输出的功率参数；
所述逆变模块按照所述控制指令中的功率参数将所述列车供电系统提供的直流电逆变为交流电并输出；
所述驱动控制单元采集所述交流侧回路上的交流电压传感器的交流电压信号和交流电流传感器的交流电流信号；由所述交流电压信号和交流电流信号计算逆变器的输出功率，完成对列车供电系统的测试。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的列车供电系统测试装置包括：驱动控制单元、逆变模块、交流电压传感器和交流电流传感器；所述逆变模块的输入接口与列车供电系统的输出接口相连接，在逆变模块的交流侧回路上设置有交流电压传感器和交流电流传感器，所述逆变模块的驱动控制单元通过控制线路分别与逆变模块、交流电压传感器、交流电流传感器相连接。本发明由于逆变模块连接的负载可以包括感性阻抗、容性阻抗和电阻，所以使用逆变模块可以模拟列车供电系统的真实负载，所得出的测试结果可信度较高；使用驱动控制单元控制逆变模块可以实现0-100％功率负载的任意控制，可以实现多种工况下的测试；相对于现有技术，本发明不再使用若干个具有分断大电流能力的直流接触器，在减少成本的同时可以提供安全稳定的测试环境。
附图说明
图1是现有技术中的测试列车供电系统的示意图；
图2是本发明提供的列车供电系统的实施例一的原理框图；
图3是本发明提供的列车供电系统的实施例二的原理框图；
图4是本发明提供的列车供电系统的实施例四的原理框图
图5是本发明提供的列车供电系统的测试方法实施例一的原理框图。
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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图2，该图为本发明提供的列车供电系统的测试装置实施例一的原理框图。
本实施例提供的一种列车供电系统的测试装置，包括：驱动控制单元201、逆变模块202、交流电压传感器203和交流电流传感器204；
本发明实施例中以列车供电系统205的输出电压为DC600V为例进行说明。所述逆变模块202直流侧的输入接口与列车供电系统205的输出接口相连接；
所述驱动控制单元201，用于向逆变模块202发送控制信号，以控制所述逆变模块202将所述列车供电系统205输出的直流电逆变为具有指定的电压和频率的交流电；
所述驱动控制单元201发出的控制信号中携带所述逆变模块需要输出的功率参数，所述功率参数包括逆变模块202的输出电压、输出电流；
所述驱动控制单元201可以通过控制信号的内容改变来使逆变模块202的输出功率变化，以完成对列车供电系统205的供电性能的测试，例如，控制逆变模块202分别完成25％(100kW)、50％(200kW)、75％(300kW)、100％(400kW)功率下的负荷试验。
如果要求输出100％的功率，则逆变模块202将DC600V逆变成三相AC380V/50Hz后进行输出；
如果要求输出的功率小于100％，则逆变模块202进行降频降压工作，按照指定的功率输出；
所述驱动控制单元201通过控制线路分别与逆变模块202、交流电压传感器203、交流电流传感器204相连接；
所述驱动控制单元201采集所述交流侧回路上交流电压传感器203的交流电压信号和所述交流电流传感器204的交流电流信号，由所述交流电压信号和交流电流信号获得逆变模块的输出功率，以测试所述列车供电系统205的供电性能。
根据上述提供的列车供电系统测试装置的实施例一，具有以下优点：本发明由于逆变模块连接的负载可以包括感性阻抗、容性阻抗和电阻，所以使用逆变模块可以模拟列车供电系统的真实负载，所得出的测试结果可信度较高；使用驱动控制器控制逆变模块可以实现0-100％功率负载的任意控制，可以实现多种工况下的测试；相对于现有技术，本发明不再使用若干大功率直流接触器和电阻，在减少成本的同时可以提供安全稳定的测试环境。
参见图3，该图为本发明提供的列车供电系统测试装置实施例二的原理框图。
在实施例一的基础之上，在逆变模块302之前的直流侧还设置有直流电压传感器305、直流电流传感器306和接触器307；
所述直流电压传感器305并联在列车供电系统308输出到逆变模块302线路的回路上；
所述直流电流传感器306和接触器307串联在列车供电系统308输出接口与逆变模块301输入接口之间的线路上；
所述驱动控制单元301，采集所述直流电压传感器305的直流电压信号和所述直流电流传感器306的直流电流信号；
所述驱动控制单元301由所述直流电压信号判断所述直流侧回路是否过压，以及由所述直流电流信号判断所述直流侧回路是否过流；当判断过压或者过流时，向所述接触器发307出断开接触器的指令，所述接触器307断开所述逆变模块302与列车供电系统的电源连接，保护供电系统测试装置的安全。
根据上述提供的列车供电系统测试装置的实施例二，具有以下优点：在实现列车供电系统测试装置实施例一的优点的同时，实了对供电系统测试装置的过载保护。当测试的列车供电系统输出的电压或电流超过了逆变模块的额定电压或电流时，驱动控制单元可以通过直流电压传感器和直流电流传感器检测到供电系统输出的异常，并及时通过在逆变模块直流侧的接触器断开与列车供电系统的连接，保证了测试装置的安全。
在本发明的一个实施例三中，所述驱动控制单元为工控机、PC机、嵌入式操作系统控制模块或嵌入式操作系统控制机箱，还可以由其它类似控制模块所替代。驱动控制单元在向逆变模块发送控制信号的同时，还可以获取逆变模块的运行状态信息、故障错误信息等。驱动控制单元通过工控机、PC机、嵌入式操作系统控制模块或嵌入式操作系统控制机箱的人机界面，将获得的信息反馈给操作人员，作为测试系统所提供的辅助信息。
根据上述提供的列车供电系统测试装置的实施例三，具有以下优点：在实现实施例一和实施例二的优点的基础上，还可以通过获取逆变模块的信息，为操作人员提供更多的测试系统参数，便于操作人员对测试系统状态的了解和实时监控。
参见图4，该图为本发明提供的列车供电系统测试装置实施例四的原理框图。
本发明的一个实施例四中，在逆变模块402的交流侧输出端还包括功率负载设备405。所述逆变模块402的输出端连接所述功率负载设备405。
所述功率负载设备405可以选择为例如电阻、感性阻抗、容性阻抗或电动机，逆变模块402输出的交流电为电阻、感性阻抗、容性阻抗或电动机供电。另外，功率负载设备405也可以为交流电网。逆变模块402将逆变后输出的交流电直接反馈给交流电网。
根据上述提供的列车供电系统测试装置的实施例四，具有以下优点：在实现以上列车供电系统测试装置实施例的优点的同时，在测试过程中，可以将测试系统产生的逆变后的交流电进行利用，如与电动机相连接，或直接将输出的交流电反馈到交流电网中，实现能源的节约利用。
基于上述一种列车供电系统的测试装置，本发明还提供了一种使用该测试装置进行测试的方法，下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。
参见图5，该图为本发明提供的列车供电系统的测试方法实施例一的流程图。
本实施例提供的测试方法包括：
S401：所述驱动控制单元向所述逆变模块发送控制指令，
所述控制指令中携带所述逆变模块需要输出的功率参数，
所述控制指令中还可以携带如逆变模块运行时间参数。
S402：所述逆变模块按照所述控制指令中的功率参数将所述列车供电系统提供的直流电逆变为交流电并输出。
S403：所述驱动控制单元采集所述交流侧回路上的交流电压传感器的交流电压信号和交流电流传感器的交流电流信号。
S404：由所述交流电压信号和交流电流信号计算逆变器的输出功率，完成对列车供电系统的测试。
根据上述提供的列车供电系统的测试方法实施例一，可以通过使用逆变模块替代现有的电阻测试方法，实现0-100％功率负载的任意控制，可以实现多种工况下的测试。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种列车供电系统的测试装置，其特征在于，包括：驱动控制单元、逆变模块、交流电压传感器和交流电流传感器；
所述逆变模块的输入接口与列车供电系统的输出接口相连接，在逆变模块的交流侧回路上设置有交流电压传感器和交流电流传感器，所述逆变模块的驱动控制单元通过控制线路分别与逆变模块、交流电压传感器、交流电流传感器相连接；
所述驱动控制单元，用于向逆变模块发送控制信号，以控制所述逆变模块将所述列车供电系统输出的直流电逆变为具有指定的电压和频率的交流电；还用于采集所述交流侧回路上交流电压传感器的交流电压信号和所述交流电流传感器的交流电流信号，由所述交流电压信号和交流电流信号获得逆变模块的输出功率，以测试所述列车供电系统的供电性能。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，在所述逆变模块的直流侧回路上还设置有直流电压传感器和直流电流传感器，
所述驱动控制单元，还用于采集所述直流电压传感器的直流电压信号和所述直流电流传感器的直流电流信号；由所述直流电压信号判断所述直流侧回路是否过压，以及由所述直流电流信号判断所述直流侧回路是否过流；当过压或者过流时，对直流侧回路进行保护。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，在所述直流侧回路上还设置有接触器，所述驱动控制单元判断所述直流侧回路过压或者过流时，向所述接触器发出断开接触器的指令，所述接触器断开所述逆变模块与列车供电系统的电源连接。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述逆变模块的逆变功率大于或等于列车供电系统的最大输出功率。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述逆变模块将列车供电系统输出的直流电源逆变为单相交流电源。
6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述逆变模块将列车供电系统输出的直流电源逆变为三相交流电源。
7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述驱动控制单元为工控机、PC机、嵌入式操作系统控制模块或嵌入式操作系统控制机箱。
8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括功率负载设备，所述逆变模块的输出端连接所述功率负载设备；
所述功率负载设备为电阻、感性阻抗、容性阻抗或电动机。
9.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述逆变模块将逆变后的交流电直接反馈给交流电网。
10.一种利用权利要求1-9任一项所述的装置测试列车供电系统的方法，其特征在于，包括：
所述驱动控制单元向所述逆变模块发送控制指令，所述控制指令中携带所述逆变模块需要输出的功率参数；
所述逆变模块按照所述控制指令中的功率参数将所述列车供电系统提供的直流电逆变为交流电并输出；
所述驱动控制单元采集所述交流侧回路上的交流电压传感器的交流电压信号和交流电流传感器的交流电流信号；
由所述交流电压信号和交流电流信号计算逆变器的输出功率，完成对列车供电系统的测试。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: The age of 412001 in Hunan Province, Zhuzhou Shifeng District Road No. 169 Patentee after: ZHUZHOU CRRC TIMES ELECTRIC Co.,Ltd. Address before: The age of 412001 in Hunan Province, Zhuzhou Shifeng District Road No. 169 Patentee before: ZHUZH CSR TIMES ELECTRIC Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |