CN103823460A - 一种辅助变流器控制机箱的测试设备和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助变流器控制机箱的测试设备和测试方法，其中测试设备包括：信号转换模块，其电连接辅助变流器控制机箱，用于对第一测试信号和第二状态信号进行信号转换与传输；数据通信模块，其电连接辅助变流器控制机箱，用于传输第二测试信号和第一状态信号；测试控制模块，其电连接于信号转换模块与数据通信模块之间，用于发送第一测试信号和第二测试信号，并相应地接收第一状态信号和第二状态信号，根据测试信号与相应的状态信号是否匹配判断辅助变流器控制机箱的输入通道是否正常。本发明能够对控制机箱进行高效、可靠、安全地测试，具有故障查找、生成测试报表功能，有助于用户及时了解控制机箱的各项参数和进行故障排除。

Description

一种辅助变流器控制机箱的测试设备和测试方法

技术领域

本发明涉及自动测试技术领域，具体地说，涉及一种辅助变流器控制机箱的测试设备和测试方法。

背景技术

辅助变流器是机车辅助系统的重要组成部分，其作用是为机车提供稳定的380V或220V交流电源，以供空调机组及通风装置、空压机、电加热器、客室照明等交流负载使用。

其中，控制机箱被称为辅助变流器的大脑，它的运行状态直接影响到机车的行车安全和运行效率。控制机箱一般由电源板、CPU板、数字信号入出板、模拟信号入出板、充电机板等单板组成，各单板以一定的方式插在机箱中，通过背板进行各个单板之间的数据交换以及控制命令的发送和接收等。

如何对辅助变流器控制机箱进行高效、便捷地测试，并根据测试结果进行故障的查找和排除，同时及时获取控制机箱的各项参数，生成书面测试报告，为后续的产品升级提供详实的数据资料，是辅助变流器生产厂家面临的一个问题。

由于控制机箱是辅助变流器的一部分，目前一般的做法是不直接针对控制机箱做全面的测试，而是在控制机箱各个单板完成初步的验证后，将控制机箱放在辅助变流器系统中，按照辅助变流器的实际工作状况，构建1：1测试环境，即由外部提供直流1500V或直流750V（根据需求而定）电源和一定的负载。然后对辅助变流器各项参数以及下载到控制机箱中的程序进行联合调试，最后将测试结果手动填写到相应的报告中。

因为辅助变流器属于大功率产品，其运行功率一般在数百千瓦，生产单位在构建1：1的测试环境来对其进行功能或性能测量时，需要涉及到高电压、大电流，测试环境比较复杂，对测试人员的操作水平要求较高。同时，如果控制机箱内的逻辑控制程序存在错误，可能导致控制机箱在某种工况下发出错误的指令，使得该测试环境存在安全隐患。

基于上述情况，亟需一种能够自动对辅助变流器控制机箱安全、可靠、便捷地进行测试的测试设备。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种辅助变流器控制机箱的测试设备，其特征在于，包括：

信号转换模块，其电连接辅助变流器控制机箱，用于对第一测试信号和所述辅助变流器控制机箱基于第二测试信号所产生的第二状态信号进行信号转换与传输，其中，所述第一测试信号和所述第二测试信号分别为测试所述辅助变流器控制机箱的输入通道正常性和输出通道正常性的测试信号；

数据通信模块，其电连接所述辅助变流器控制机箱，用于传输所述第二测试信号和所述辅助变流器控制机箱基于所述第一测试信号所产生的第一状态信号；

测试控制模块，其电连接于所述信号转换模块与所述数据通信模块之间，用于分别向所述信号转换模块和数据通信模块发送所述第一测试信号和第二测试信号，并相应地接收所述数据通信模块和信号转换模块传输的第一状态信号和第二状态信号，且通过判断所述第一测试信号和第一状态信号是否匹配以判断所述辅助变流器控制机箱的输入通道是否正常，以及通过判断所述第二测试信号和第二状态信号是否匹配以判断所述辅助变流器控制机箱的输出通道是否正常。

根据本发明的一个实施例，所述信号转换模块包括：电连接所述辅助变流器控制机箱的电信号量转换单元、电连接于所述电信号量转换单元与所述测试控制模块之间的模数转换单元、电连接于所述电信号量转换单元与所述测试控制模块之间的数模转换单元、电连接于所述电信号量转换单元与所述测试控制模块之间的数字-数字转换单元，其中，

当所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输入通道的正常性时，

所述数模转换单元和/或数字-数字转换单元将接收到的所述第一测试信号进行数模转换和/或数字-数字转换，所述电信号量转换单元接收转换后的所述第一测试信号并进行电信号量转换，以使所述辅助变流器控制机箱根据接收到的电信号量转换后的所述第一测试信号产生相应的第一状态信号；

当所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输出通道的正常性时，

所述电信号量转换单元接收所述第二状态信号并进行电信号量转换，所述模数转换单元和/或数字-数字转换单元接收所述电信号量转换后的第二状态信号并进行模数转换和/或数字-数字转换，并将转换后的第二状态信号发送到所述测试控制模块。

根据本发明的一个实施例，当所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的电源的正常性时，

所述电信号量转换单元接收所述辅助变流器控制机箱上电后输出的电源信号，并进行电信号量转换，所述模数转换单元接收所述电信号量转换后的电源信号并进行模数转换，并将模数转换后的电源信号发送到所述测试控制模块。

根据本发明的一个实施例，所述测试设备还包括远程控制单元，其电连接于所述信号转换模块和测试控制模块之间，用于实现所述测试控制模块对所述信号转换模块的远程控制。

根据本发明的一个实施例，所述数据通信模块包括交换机。

根据本发明的一个实施例，所述数据通信模块还包括多功能车辆总线插件和/或串口通信插件。

根据本发明的一个实施例，所述测试控制模块根据所述第一测试信号和第一状态信号的匹配结果，以及所述第二测试信号与第二状态信号的匹配结果，生成相应的结果报表。

根据本发明的一个实施例，如果所述辅助变流器控制机箱的输入通道和/或输出通道存在异常，所述测试控制模块还根据所述第一测试信号和第一状态信号，和/或，所述第二测试信号和第二状态信号，分析出异常部件的位置。

本发明还提供给了一种采用如上所述的测试设备对辅助变流器控制机箱进行测试的方法，其特征在于，

当利用所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输入通道的正常性时，所述方法包括以下步骤：

根据测试项目产生第一测试信号，并将所述第一测试信号进行转换后发送到所述辅助变流器控制机箱；

接收所述辅助变流器控制机箱基于转换后的所述第一测试信号产生的第一状态信号；

判断所述第一测试信号与所述第一状态信号是否匹配，如果匹配，则判断测试项目对应的输入通道正常，否则判断测试项目对应的输入通道存在异常；

当利用所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输出通道的正常性时，所述方法包括以下步骤：

根据测试项目产生第二测试信号，并将所述第二测试信号发送到所述辅助变流器控制机箱；

接收所述辅助变流器控制机箱基于所述第二测试信号产生的第二状态信号，并对所述第二状态信号进行转换；

判断所述第二测试信号与转换后的所述第二状态信号是否匹配，如果匹配，则判断测试项目对应的的输出通道正常，否则判断测试项目对应的输出通道存在异常。

根据本发明的一个实施例，当对所述辅助变流器控制机箱中的电源进行测试时，所述方法还包括以下步骤：

接收所述辅助变流器控制机箱上电后输出的电源信号，并对所述电源信号进行转换；

判断转换后的所述电源信号与预设电源参数值是否匹配，如果匹配，则判断所述电源信号对应的电源正常，否则判断所述的电源信号对应的电源存在异常。

本发明提供的辅助变流器控制机箱的测试设备能够对控制机箱进行高效、便捷、可靠地测试，因为在测试的过程中不再需要构建1:1的高电压、大电流的测试环境，从而有效保证测试人员和测试设备的安全。该测试设备能够根据测试结果进行故障的查找，同时还能生成测试报表，以便用户及时了解控制机箱的各项参数和进行故障排除，为后续的产品升级提供详实的数据资料。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是现有的辅助变流器控制机箱测试平台系统的结构图；

图2是根据本发明一个实施例的辅助变流器控制机箱测试设备的结构框图；

图3是根据本发明一个实施例的辅助变流器控制机箱测试设备的电路结构图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

目前存在一种辅助变流器控制机箱测试平台系统，图1示出了该测试平台系统的结构框图。

如图1所示，该辅助变流器控制机箱测试平台系统包括数据采集卡101、工控机102和监测模块103。利用该测试平台系统对辅助变流器控制机箱进行测试时，数据采集卡101从辅助变流器控制机箱100获取数字开关量信号，并将该数字开关量信号传输给工控机102。工控机102根据接收到的数字开关量信号产生控制信号，数据采集卡101接收该控制信号，并将其传送给辅助变流器控制机箱100，使得辅助变流器控制机箱100在该控制信号的控制下运行。监控模块103通过多功能车辆总线（The Multifunction Vehicle Bus，简称为MVB）对辅助变流器控制机箱100的运行状态进行监控。

由以上描述可以看出，图1所示的辅助变流器控制机箱测试平台系统中工控机102和监控模块103之间无连接关系，该系统没有体现自动测试的功能，也没有体现测试结果报表功能和故障处理指引功能。此外，上述测试平台系统中监控模块103与辅助变流器控制机箱100之间时通过MVB连接，而MVB在测试领域的应用范围较小，不利于测试平台系统的升级扩展。

针对现有的辅助变流器控制机箱测试平台系统的不足，本发明提供了一种新的辅助变流器控制机箱的测试设备，图2示出了该测试设备的结构框图。

如图2所示，本发明提供的辅助变流器控制机箱测试设备201包括测试控制模块202、信号转换模块203和数据通信模块204。其中，信号转换模块203电连接辅助变流器控制机箱100，数据通信模块204电连接辅助变流器控制机箱100，测试控制模块202电连接于信号转换模块203与数据通信模块204之间。

当测试设备201对辅助变流器控制机箱100的输入通道进行测试时，测试控制模块202根据测试项目产生相应的第一测试信号，并将第一测试信号发送到信号转换模块203。信号转换模块203接收该第一测试信号，并将其进行转换后传输到待测试的辅助变流器控制机箱100。辅助变流器100在经信号转换模块203转换后的第一测试信号的作用下运行，产生并输出相应的第一状态信号。数据通信模块204将接收到的第一状态信号传输到测试控制模块202，测试控制模块202通过判断第一测试信号和第一状态信号是否匹配来判断辅助变流器控制机箱100的输入通道是否正常。如果匹配，则表示该测试项目的对应的输入通道正常；如果不匹配，则表示该测试项目对应的输入通道存在异常，此时测试控制模块202根据第一测试信号和第一状态信号进行故障查找，以方便用户进行故障的定位和排除。

当测试设备201对辅助变流器控制机箱100的输出通道进行测试时，测试控制模块202根据测试项目产生相应的第二测试信号，并将第二测试信号发送到数据通信模块204。数据通信模块204将接收到的第二测试信号传输到待测试的辅助变流器控制机箱100。辅助变流器100在第二测试信号的控制下运行，产生相应的第二状态信号，并将该第二状态信号发送到信号转换模块203。信号转换模块203将接收到的第二状态信号进行转换后传输到测试控制模块202，测试控制模块202通过判断第二测试信号和接收到的转换后的第二状态信号是否匹配来判断辅助变流器控制机箱100的输出通道是否正常。如果匹配，则表示该测试项目对应的输出通道正常；如果不匹配，则表示该测试项目对应的输出通道存在异常，此时测试控制模块202根据第二测试信号和第二状态信号进行故障查找，以方便用户进行故障的定位和排除。

图3示出了本实施例中辅助变流器控制机箱测试设备的电路结构图。

如图3所示，本实施例中，信号转换模块203包括模数转换单元305、数模转换单元306、数字-数字转换单元307和电信号量转换单元308。其中，电信号量转换单元308包括模拟输入电信号量转换插件308a、模拟输出电信号量转换插件308b、数字输入电信号量转换插件308c、数字输出电信号量转换插件308d。

为了实现测试控制模块202对信号转换模块的远程控制，本实施例中，辅助变流器控制机箱测试设备201还包括远程控制模块310，其电连接于测试控制模块202和信号转换模块203之间，通过PCI接口与测试控制模块202连接，以使得测试控制模块202能够控制模数转换单元305、数模转换单元306、数字-数字转换单元307按照相应的指令进行模拟量数据采集、模拟量数据输出、数字量数据采集、数字量数据输出等操作。

本实施例中，模数转换模块305电连接于远程控制模块310和模拟输入电信号量转换插件308a之间，模拟输入电信号量转换插件308a与辅助变流器控制机箱100的模拟量输出接口连接；数模转换单元306电连接于远程控制模块310和模拟输出电信号量转换插件308b之间，模拟输出电信号量转换插件308b与辅助变流器控制机箱100的模拟量输入接口连接；数字-数字转换单元307与远程控制模块310连接，数字输入电信号量转换插件308c电连接于数字-数字转换单元307和辅助变流器控制机箱100的数字量输出接口之间，数字输出电信号量转换插件308c电连接于数字-数字转换单元307和辅助变流器控制机箱100的数字量输入接口之间。

当进行辅助变流器控制机箱100的输出通道的测试时，测试控制模块202通过数据通信模块204向辅助变流器控制机箱100发出第二测试信号。辅助变流器控制机箱100根据接收到的第二测试信号进行响应，并产生相应的第二状态信号，其中，第二状态信号包括模拟状态信号的数字状态信号。

模拟状态信号通过模拟量输出接口进行输出，其为±30V以内的电压信号或±200mA以内的电流信号。模拟输入电信号量转换插件308a将接收到的±30V以内的电压信号或±200mA以内的电流信号，按照3V：1V或20mA：1V的比例，转换为±10V以内的电压信号发送到模数转换单元305。模数转换单元305对接收到的±10V以内的电压信号进行采集，并将采集得到的经转换后的表征模拟量输出通道状态的第二状态信号通过远程控制模块301发送到测试控制模块202。测试控制模块通过判断第二测试信号与转换后的第二状态信号中表征模拟量输出通道状态的相应数据是否匹配来判断模拟量输出通道是否正常。如果匹配，则表明模拟量输出通道正常，否则为异常。

数字状态信号通过数字量输出接口进行输出，其为110V或24V的TTL电平信号。数字输入电信号量转换插件308c将接收到的110V或24V的TTL电平信号转换为5V的TTL电平信号，并将该TTL电平信号发送到数字-数字转换模块307以进行数据数字量采集。数字-数字转换模块307将采集得到的经转换后的表征辅助变流器控制机箱100数字量输出通道的第二状态信号发送到测试控制模块202。测试控制模块202通过判断第二测试信号与转换后的第二状态信号中表征数字量输出通道状态的相应数据是否匹配来判断数字量输出通道是否正常。如果匹配，则表明相应的数字量输出通道正常，否则为异常。

当进行辅助变流器控制机箱100的输入通道的测试时，测试控制模块202通过远程控制模块310向信号转换模块203发出第一测试信号。

数模转换单元306将第一测试信号中的相应数据信号转换为±10V以内的模拟电压信号。模拟输出电信号量转换插件308b将接收到的±10V以内的电压信号按照1V：3V或1V：20mA的比例，转换为±30V以内的电压信号或±200mA以内的电流信号，并发送到辅助变流器控制机箱100的模拟量输入接口。辅助变流器控制机箱100根据接收到的±30V以内的电压信号或±200mA以内的电流信号进行相应地动作，并产生含有表征模拟量输入通道状态的有关信息的第一状态信号。测试控制模块202通过数据通信模块204接收该第一状态信号，并判断其与第一测试信号中的相应数据是否匹配。如果匹配，则表明相应的模拟量输入通道正常，否则为异常。

数字-数字转换单元306将第一测试信号中的相应数据信号转换为5V的TTL电平信号，数字输出电信号量转换插件308d将接收到的5V的TTL电平信号转换为110V或24V的TTL电平信号后发送到辅助变流器控制机箱100的数字量输入接口。辅助变流器控制机箱100根据接收到的10V或24V的TTL电平信号进行相应地动作，并产生含有表征数字量输入通道状态的有关信息的第一状态信号。测试控制模块202通过数据通信模块204接收含有表征数字量输入通道状态有关信息的第一状态信号，并判断其与第一测试信号中的相应数据是否匹配。如果匹配，则表明相应的数字量输入通道正常，否则为异常。

当测试设备201对辅助变流器控制机箱100的电源进行测试时，辅助变流器控制机箱100上电后会通过相应的模拟量输出端口输出电源信号，电信号量转换单元308中的模拟输出电信号量转换插件308b接收上述电源信号并进行电信号量转换，模数转换单元305接收电信号量转换后的电源信号并进行模数转换，并将模数转换后的电源信号发送到测试控制模块202。测试控制模块202判断接收到的模数转换后的电源信号与存储的预设电源参数值是否匹配，如果匹配，则判断该电源正常，否则判断该电源存在异常。

如图3所示，本实施例中，数据通信模块204包括交换机311、串口通信插件312和MVB插件313。交换机311连接在测试控制模块202和辅助变流器控制机箱100的以太网接口之间，用于实现测试控制模块202和辅助变流器控制机箱100之间的以太网通信。MVB插件313连接在交换机311和辅助变流器控制机箱100的MVB信号接口之间，其用于将测试控制模块202发出的以太网信号转换为MVB信号后传输到辅助变流器控制机箱100，还用于将辅助变流器控制机箱100发出的MVB信号转换为以太网信号后传输到测试控制模块202。串口通信插件312连接在测试控制模块202和辅助变流器控制机箱100的相应串口之间，本实施例中，串口通信插件312包括RS232/485转换器，其用于实现测试控制模块202的RS232串口与辅助变流器控制机箱100的RS485串口之间的数据通信。需要说明的是，测试控制模块可以通过上述三种通信方式中的任一一种发送第二测试信号或接收第一状态信号，本发明不限于此。

如图3所示，本实施例中，辅助变流器控制机箱测试设备还包括用于引入外部220V交流电源的连接器X1、为待测试的辅助变流器控制机箱提供电源的电源U1、通过电源插板309为电信号量转换模块308提供电源的电源U2。

本发明提供的辅助变流器控制机箱的测试设备在对辅助变流器控制机箱进行测试时不需要构建1:1的测试环境，在进行测试的过程中不会涉及高电压和大电流信号，简化了测试流程，提高了辅助变流器控制机箱测试的效率与安全性。同时该测试设备还能够根据测试结果进行故障的查找，以便用户及时了解控制机箱的各项参数和工作状态，方便用户进行故障的排除。此外，本发明提供的测试设备还能够根据测试结果生成书面测试报告，为后续的产品升级提供详实的数据资料。

本发明还提供了一种采用上述辅助变流器控制机箱测试设备对辅助变流器控制机箱进行测试的方法。

当采用上述测试设备测试辅助变流器控制机箱的输入通道是否正常时，首先根据测试项目产生相应的第一测试信号，并将第一测试信号进行转换后发送到辅助变流器控制机箱。辅助变流器控制机箱根据接收到的第一测试信号进行相应地响应，产生并输出第一状态信号。测试设备接收该第一状态信号，并判断第一测试信号与第一状态信号是否匹配。如果匹配，则判断该测试项目对应的的输入通道正常，否则判断该测试项目对应的输入通道存在异常。

当采用上述测试设备测试辅助变流器控制机箱的输出通道是否正常时，首先根据测试项目产生相应的第二测试信号，并将该第二测试信号发送到被测辅助变流器控制机箱。辅助变流器控制机箱根据接收到的转换后的鹅第二测试信号进行相应地响应，产生并输出第二状态信号。测试设备接收该第二状态信号，并对该第二状态进行转换，随后判断第二测试信号与转换后的第二状态信号是否匹配。如果匹配，则判断该测试项目对应的输出通道正常，否则判断该测试项目对应的输出通道存在异常。

此外，当对辅助变流器控制机箱的电源（包括控制机箱电源和传感器电源）进行测试时，不需要由测试设备发送测试信号以产生相应的电源信号，因为当辅助变流器控制机箱上电后便会产生相应的电源信号。所以对辅助变流器控制机箱电源进行测试时，首先将待测的辅助变流器控制机机箱上电。随后接收辅助变流器控制机箱输出的电源信号，并对该电源信号进行转换。最后判断转换后的电源信号与存储的预设电源参数值是否匹配，如果匹配，则判断该电源信号对应的辅助变流器控制机箱的电源正常，否则判断该电源信号对应的电源存在异常。

本实施例中，辅助变流器控制机箱的测试项目主要分为3大部分，其中第1部分为控制机箱的硬件功能测试，包括控制机箱电源测试、模拟输入通道测试、模拟输出通道测试、数字输入通道测试、数字输出通道测试、传感器电源测试；第2部分为控制机箱的软件功能测试，包括故障反馈测试、脉宽调制（Pulse WidthModulation，简称为PWM）波输出功能测试、保护值功能测试；第3部分为控制机箱的通讯功能测试，包括以太网通讯测试、RS485串口通讯测试、MVB通讯测试。需要说明的是，辅助变流器控制机箱的测试项目不限于此，本发明提供的辅助变流器控制机箱测试设备还可以完成其它功能测试。

在对辅助变流器控制机箱进行测试前，首先利用测试线束将测试设备与辅助变流器控制机箱的相应的各个接口连接起来，控制机箱上电启动并处于工作状态，然后在测试控制模块的测试软件界面上，依次点击控制机箱电源测试、模拟输入通道测试、模拟输出通道测试、数字输入通道测试、数字输出通道测试、传感器电源测试、故障反馈测试、PWM波输出功能测试、保护值功能测试、以太网通讯测试、RS485串口通讯测试、MVB通讯测试等测试项，即可完成测试，并获得相应的测试报表。

当进行控制机箱电源测试时，辅助变流器控制机箱上电并处于工作状态，其通过相应的模拟量输出接口分别输出±24V、±15V、+5V的控制机箱电源电压。电信号量转换单元将接收到的控制机箱电源电压进行转换后传输到模数转换单元。测试控制模块控制模数转换单元对转换后的控制机箱电源电压进行采集，并将采集得到的控制机箱电源电压与存储的预设控制机箱电源电压参数值进行比较。如果误差在允许的范围内，则提示控制机箱的电源合格；否则提示不合格，并给出相应的可能的故障提示（例如如果接收到的控制机箱电源电压为0V，则提示可能为控制机箱电源断路）。

当进行传感器电源测试时，辅助变流器控制上电并处于工作状态，其通过相应的模拟量输出接口分别输出10路+15V和10路-15V传感器电源电压。测试控制模块控制模数转换单元采集由电信号量转换单元处理后的传感器电源电压，并将采集得到的传感器电源电压与存储的预设传感器电源电压参数值进行比较。如果误差在允许的范围内，则提示传感器电源合格；否则提示不合格，并给出相应的可能的故障提示（例如如果接收到的传感器电源电压为0V，则提示可能为传感器电源断路）。

对于被测控制机箱而言，模拟输入量一般为外部传感器传输来的电流信号。当进行模拟输入通道测试时，测试控制模块发出测试信号控制数模转换单元输出±10V以内的电压信号，并将该电压信号传输到电信号量转换单元。电信号量转换单元将接收到的电压信号按照1V：20mA的比例转换为±200mA以内的电流信号，并将转换得到的电流信号传输到测试控制模块。辅助变流器控制机箱根据接收到的电流信号进行相应的响应，产生并输出相应的状态信号。测试控制模块将发出的测试信号与接收到的状态信号进行比较，如果误差在允许的范围内，则提示模拟输入通道正常；否则则存在异常，并根据测试信号和状态信号分析给出相应的可能的故障提示（例如某一通道测量值偏差较大，则提示可能是控制机箱的模数转换芯片存在故障）。

进行模拟输出通道测试时，测试控制模块通过数据通信模块向辅助变流器控制机箱发出相应的测试信号，以控制辅助变流器控制机箱的模拟输出通道输出相应的状态信号，该状态信号为电流信号，其电流范围在±200mA以内。电信号量转换单元接收该电流信号后按照20mA：1V的比例将其转换为±10V以内的电压信号，并将该电压信号发送到模数转换模块。模数转换模块对接收到的±10V以内的电压信号进行采集，并将采集得到的状态信号传输到测试控制模块。测试控制模块比较接收到的状态信号与发出的测试信号进行比较，如果误差在允许的范围内，则提示模拟输出通道正常；否则则存在异常，并根据测试信号和状态信号分析给出相应的可能的故障提示（例如某一通道测量值偏差较大，则提示可能是控制机箱的数模转换芯片存在故障）。

辅助变流器控制机箱的数字输入量一般是铁路专用的高电平为+110V的TTL数字信号。进行数字输入通道测试时，测试控制模块首先发出测试信号控制数字-数字转换模块输出16路0V低电平（此0V低电平是相对于+5V的高电平而言）信号。电信号量转换模块接收到上述16路0V低电平信号后进行相应的电平转换，将其转换为16路0V低电平（此0V低电平是相对于+110V的高电平而言）信号，并将转换后的低电平信号传输到辅助变流器控制机箱的数字输入端口。辅助变流器控制机箱根据接收到的低电平信号产生表征辅助变流器控制机箱的数字输入端口状态的状态信号，本实施例中，该状态信号正常情况下应为低电平信号。测试控制模块通过数据通信模块获取表征辅助变流器控制机箱的数字输入端口状态的状态信号。

随后测试控制模块发出测试信号控制数字-数字转换模块输出16路+5V高电平信号，电信号量转换模块接收到上述16路0V低电平信号后进行相应的电平转换，将其转换为16路+110V高电平信号。辅助变流器控制机箱根据接收到的高电平信号产生表征辅助变流器控制机箱的数字输入端口状态的状态信号，本实施例中，该状态信号正常情况下应为高电平信号。测试控制模块通过数据通信模块获取表征辅助变流器控制机箱的数字输入端口状态的状态信号。

测试控制模块将两次获取的状态信号分别与测试信号进行比较，如果误差在允许的范围内，则提示数字输入通道正常；否则则存在异常，并根据两次测试信号和状态信号分析给出相应的可能的故障（例如某一通道测量值均为低电平，则提示可能是控制机箱的数字输入通道发生断路故障）。

辅助变流器数字输出通道测试方法是数字输入通道测试方法的反过程，其原理与上述数字输入通道测试方法相同，在此不再赘述。

对于被测的辅助变流器控制机箱而言，故障反馈信号是高电平为+24V的TTL数字输入信号。此时测试控制模块发出测试信号控制数字-数字转换模块分两次分别输出7路+24V高电平信号和7路0V低电平信号，故障反馈测试方法与上述数字输入通道测试方法原理相同，在此不再赘述。

控制机箱的PWM波是一组的幅值为+15V且占空比变化的方波信号，共有6个通道。进行PWM波输出功能测试时，测试控制模块首先通过数据通信模块将产生的PWM波测试信号发送给辅助变流器控制机箱。辅助变流器控制机箱根据接收到的测试信号在相应的输出通道输出PWM波。随后测试控制模块控制模数转换单元采集由电信号量转换单元转换后的PWM波，并根据采集的PWM波数据分析计算PWM波的幅值、基频、载波频率、最大占空比、最小占空比、谐波电平等，并分别与PWM波测试信号中的标准数据进行比较。如果误差在允许的范围内，则提示PWM波输出功能正常；否则则存在异常，并根据PWM波测试信号和采集得到的PWM波数据分析给出相应的可能的故障（例如某一PWM通道的幅值误差较大，则提示可能是控制机箱的PWM电路存在干扰）。

辅助变流器在正常行车工况下运行时，其会通过传感器接收外部的大电压（例如1500V）、大电流（例如200A）等信号，并利用传感器转换为小电流信号（如按照1500V对应37.5mA关系进行转换），然后再将得到的小电流信号输送到辅助变流器控制机箱，以进行后续采集处理和分析计算。如果外部电压超过2000V，通过传感器送到控制机箱的电流信号则会超过50mA，则会触发控制机箱的保护功能，控制机箱会释放保护标志位信号，并进行一系列的保护动作等。

因此，本发明进行保护功能测试的基本原理就是利用测试设备模拟传感器电流，并将产生的电流信号发送到控制机箱的相应接口。保护功能测试是在完成模拟输入通道测试的基础上进行的，其测试方法与模拟输入通道测试方法大致相同。

对于过压保护功能进行测试时，测试控制模块产生并输出过压保护测试信号，以控制数模转换单元和电信号量转换单元输出一定值的信号到辅助变流器控制机箱的相应通道。此时，辅助变流器相应通道的输入值小于控制机箱的过压保护值。随后，测试控制模块以一定步长逐渐增加该通道的输入值，以使控制机箱触发过压保护功能。控制机箱在触发过压保护功能的同时会发送输出保护标志位信号，测试控制模块通过数据通信模块捕捉辅助变流器控制机箱发送的保护标志位信号，并记录此时该通道的输入值。

测试控制模块根据记录的输入值与预设的辅助变流器控制机箱的过压保护值进行比较。如果误差在允许范围内，则表示控制机箱的过压保护功能正常；如果误差超过允许范围，则分析给出相应的可能的故障提示（例如如果测得过压保护值超过规定的保护值范围，则提示可能为辅助变流器控制机箱过压保护功能的参数设置不正常）。

需要说明的是，通过上述过压保护功能测试方法，还可以对辅助变流器控制机箱的过流保护功能、过载保护功能、欠压保护后恢复功能进行测试，本发明不限于此。

辅助变流器控制机箱欠压保护功能的测试与过压保护功能的测试是一个相反的过程。在进行欠压保护功能测试时，测试控制模块产生并输出欠压保护测试信号，以控制数模转换单元和电信号量转换单元输出一定值的信号到辅助变流器控制机箱的相应通道。此时，辅助变流器相应通道的输入值为正常状态，该值大于控制机箱的欠压保护值。随后，测试控制模块以一定步长逐渐减小该通道的输入值，以使控制机箱触发欠压保护功能。控制机箱在触发欠压保护功能的同时会发送输出保护标志位信号，测试控制模块通过数据通信模块捕捉辅助变流器控制机箱发送的保护标志位信号，并记录此时该通道的输入值。

测试控制模块根据记录的输入值与预设的辅助变流器控制机箱的欠压保护值进行比较。如果误差在允许范围内，则表示控制机箱的欠压保护功能正常；如果误差超过允许范围，则分析给出相应的可能的故障提示。

利用上述辅助变流器控制机箱欠压保护功能的测试方法，还可以对控制机箱的过压恢复功能进行测试，本发明不限于此。

利用上述过压保护功能测试方法和欠压保护功能测试方法，本实施例中，对辅助变流器控制机箱进行的保护功能测试包括：网压Ud过压保护值测试、网压Ud过压保护后恢复值测试、网压Ud欠压保护值测试、网压Ud欠压保护后恢复值测试、中间电压Uc过压保护值测试、中间电压Uc过压保护后恢复值测试、中间电压Uc欠压保护值测试、中间电压Uc欠压保护后恢复值测试、逆变器输入电流Id输入过流保护值、逆变器模块输出R相Ir输出过流值、逆变器模块输出T相It输出过流值、逆变电路U相输出电流Iu输出120%过载、逆变电路U相输出电流Iu输出150%过载、逆变电路U相输出电流Iu输出200%过载、逆变电路V相输出电流Iv输出120%过载、逆变电路V相输出电流Iv输出150%过载、逆变电路V相输出电流Iv输出200%过载、逆变电路W相输出电流Iw输出120%过载、逆变电路W相输出电流Iw输出150%过载、逆变电路W相输出电流Iw输出200%过载、逆变器电路U相输出电压Uu一般过压、逆变器电路U相输出电压Uu严重过压、逆变器电路U相输出电压Uu一般欠压、逆变器电路U相输出电压Uu严重欠压、逆变器电路V相输出电压Uv一般过压、逆变器电路V相输出电压Uv严重过压、逆变器电路V相输出电压Uv一般欠压、逆变器电路V相输出电压Uv严重欠压、逆变器电路W相输出电压Uw一般过压、逆变器电路W相输出电压Uw严重过压、逆变器电路W相输出电压Uw一般欠压、逆变器电路W相输出电压Uw严重欠压等，共计31小项，本发明不限于此。

本发明提供的辅助变流器控制机箱测试设备还可以对被测控制机箱的通讯功能进行测试，本实施例中，被测控制机箱的通讯功能测试包括以太网通讯测试、RS485串口通讯测试、MVB通讯测试。

辅助变流器控制机箱的以太网通讯测试是前述测试项目的基础，在进行前述测试项目过程中，已包含了以太网通讯的测试。而利用本发明提供的测试设备，也可以对以太网通讯进行单独测试。

在对控制机箱的以太网通讯进行单独测试时，测试控制模块通过交换机向辅助变流器控制机箱的以太网接口发送120个字节的以太网数据。辅助变流器控制机箱根据指令返回若干字节的数据，测试控制模块判断返回的数据与发出的数据是否匹配。如果匹配，则表明控制机箱的以太网通讯正常，否则判断为异常。本实施例中，辅助变流器控制机箱根据指令返回的数据为120个字节，但本发明不限于此。

进行RS485串口通讯测试时，测试控制模块通过串口通讯单元中的RS232/485转换器向辅助变流器控制机箱的串口信号接口发送120个字节的串口数据。辅助变流器控制机箱根据指令返回若干字节串口数据，测试控制模块判断返回的串口数据和发出的串口数据是否匹配，以判断控制机箱的串口通讯是否正常。如果匹配，则表明辅助变流器控制机箱的串口通讯正常；如果不匹配，则为异常。本实施例中，当串口通讯正常情况时，辅助变流器控制机箱返回的串口数据应为120字节，但本发明不限于此。

进行辅助变流器控制机箱的MVB通讯测试时，测试控制模块通过交换机向MVB插件发送32个字节的以太网数据，MVB插件将以太网数据转换为MVB数据后发送到辅助变流器控制机箱的MVB信号接口。控制机箱接收到MVB数据后，按照一定的格式，从MVB端口返回若干字节的MVB格式的数据给MVB插件。MVB插件再将辅助变流器控制机箱返回的MVB数据转换为以太网数据，然后通过交换机传输到测试控制模块，测试控制模块判断发出的以太网数据与接收到的以太网数据是否匹配。如果匹配，则表明辅助变流器控制机箱的MVB通讯正常；如果不匹配，则表明MVB通讯存在异常。本实施例中，当MVB通讯正常时，辅助变流器控制机箱返回的MVB格式的数据应为32字节，如果测试控制模块接收到的数据不足32字节，则提示可能为辅助变流器控制机箱内MVB芯片工作不正常。

由此可以看出，本发明提供的辅助变流器控制机箱测试方法能够快速实现对辅助变流器控制机箱各相功能的测试，方便用户根据测试结果对辅助变流器控制机箱的性能和故障进行分析，有利于提高用户的工作效率。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种辅助变流器控制机箱的测试设备，其特征在于，包括：

信号转换模块，其电连接辅助变流器控制机箱，用于对第一测试信号和所述辅助变流器控制机箱基于第二测试信号所产生的第二状态信号进行信号转换与传输，其中，所述第一测试信号和所述第二测试信号分别为测试所述辅助变流器控制机箱的输入通道正常性和输出通道正常性的测试信号；

数据通信模块，其电连接所述辅助变流器控制机箱，用于传输所述第二测试信号和所述辅助变流器控制机箱基于所述第一测试信号所产生的第一状态信号；

测试控制模块，其电连接于所述信号转换模块与所述数据通信模块之间，用于分别向所述信号转换模块和数据通信模块发送所述第一测试信号和第二测试信号，并相应地接收所述数据通信模块和信号转换模块传输的第一状态信号和第二状态信号，且通过判断所述第一测试信号和第一状态信号是否匹配以判断所述辅助变流器控制机箱的输入通道是否正常，以及通过判断所述第二测试信号和第二状态信号是否匹配以判断所述辅助变流器控制机箱的输出通道是否正常。

2.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述信号转换模块包括：电连接所述辅助变流器控制机箱的电信号量转换单元、电连接于所述电信号量转换单元与所述测试控制模块之间的模数转换单元、电连接于所述电信号量转换单元与所述测试控制模块之间的数模转换单元、电连接于所述电信号量转换单元与所述测试控制模块之间的数字-数字转换单元，其中，

当所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输入通道的正常性时，

所述数模转换单元和/或数字-数字转换单元将接收到的所述第一测试信号进行数模转换和/或数字-数字转换，所述电信号量转换单元接收转换后的所述第一测试信号并进行电信号量转换，以使所述辅助变流器控制机箱根据接收到的电信号量转换后的所述第一测试信号产生相应的第一状态信号；

当所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输出通道的正常性时，

所述电信号量转换单元接收所述第二状态信号并进行电信号量转换，所述模数转换单元和/或数字-数字转换单元接收所述电信号量转换后的第二状态信号并进行模数转换和/或数字-数字转换，并将转换后的第二状态信号发送到所述测试控制模块。

3.如权利要求2所述的测试设备，其特征在于，

当所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的电源的正常性时，

所述电信号量转换单元接收所述辅助变流器控制机箱上电后输出的电源信号，并进行电信号量转换，所述模数转换单元接收所述电信号量转换后的电源信号并进行模数转换，并将模数转换后的电源信号发送到所述测试控制模块。

4.如权利要求2或3所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括远程控制单元，其电连接于所述信号转换模块和测试控制模块之间，用于实现所述测试控制模块对所述信号转换模块的远程控制。

5.如权利要求1～4中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述数据通信模块包括交换机。

6.如权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述数据通信模块还包括多功能车辆总线插件和/或串口通信插件。

7.如权利要求1～6中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述测试控制模块根据所述第一测试信号和第一状态信号的匹配结果，以及所述第二测试信号与第二状态信号的匹配结果，生成相应的结果报表。

8.如权利要求1～7中任一项所述的测试设备，其特征在于，如果所述辅助变流器控制机箱的输入通道和/或输出通道存在异常，所述测试控制模块还根据所述第一测试信号和第一状态信号，和/或，所述第二测试信号和第二状态信号，分析出异常部件的位置。

9.一种采用如权利要求1～8中任一项所述的测试设备对辅助变流器控制机箱进行测试的方法，其特征在于，

当利用所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输入通道的正常性时，所述方法包括以下步骤：

根据测试项目产生第一测试信号，并将所述第一测试信号进行转换后发送到所述辅助变流器控制机箱；

接收所述辅助变流器控制机箱基于转换后的所述第一测试信号产生的第一状态信号；

判断所述第一测试信号与所述第一状态信号是否匹配，如果匹配，则判断测试项目对应的输入通道正常，否则判断测试项目对应的输入通道存在异常；

当利用所述测试设备测试所述辅助变流器控制机箱的输出通道的正常性时，所述方法包括以下步骤：

根据测试项目产生第二测试信号，并将所述第二测试信号发送到所述辅助变流器控制机箱；

接收所述辅助变流器控制机箱基于所述第二测试信号产生的第二状态信号，并对所述第二状态信号进行转换；

判断所述第二测试信号与转换后的所述第二状态信号是否匹配，如果匹配，则判断测试项目对应的的输出通道正常，否则判断测试项目对应的输出通道存在异常。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当对所述辅助变流器控制机箱中的电源进行测试时，所述方法还包括以下步骤：

接收所述辅助变流器控制机箱上电后输出的电源信号，并对所述电源信号进行转换；

判断转换后的所述电源信号与预设电源参数值是否匹配，如果匹配，则判断所述电源信号对应的电源正常，否则判断所述电源信号对应的电源存在异常。

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