CN106771792A - 一种机车变流器测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机车变流器测试系统，包括：与交流母线连接，用于对机车的变流器进行交流试验的变流器交流测试模块；与直流母线连接，用于对机车的变流器进行直流试验的变流器直流测试模块；变流器交流测试模块以及变流器直流测试模块均和电机模块连接；与电机模块连接的交流变频器模块，交流变频器模块和直流母线连接；控制变流器交流测试模块、变流器直流测试模块以及交流变频器模块运行，并对电机模块的运行数据进行采集、存储和分析的电机试验操作台模块，其中，电机试验操作台模块包括可并行运行的至少三台电机试验操作台。既能满足对机车牵引变流器的试验要求，又能提高试验的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机车测试技术领域，特别是涉及一种机车变流器测试系统。
背景技术
随着科学技术的发展，在交通领域高铁以及动车已经成为在速度上仅次于航空的陆地交通工具。和运行速度同样令人关心的是高铁的安全运行，其中，控制高铁快速安全运行的关键是动车控制器。
在高铁等列车中，牵引变流器是极其重要的组成部分，其起着转换直流制和交流制间的电能，并对各种牵引电动机起控制和调节作用，从而控制机车运行的作用。应该说，牵引变流器的正常运行在保障机车安全运行中起着至关重要的作用。为了保证牵引变流器的正常运行需要配套的检测系统对牵引变流器进行试验和检测。传统的试验系统通过控制数字电源进行试验，通过数据采集系统采集试验数据，对测试数据的采集再分析计算，生成试验项目的各种曲线及表格，对操作者要求较高，试验人员工作强度大，工作效率低。
因此，如何既能满足对机车牵引变流器的试验要求，又能提高试验的工作效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种机车变流器测试系统，可以既能满足对机车牵引变流器的试验要求，又能提高试验的工作效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种机车变流器测试系统，包括：与交流母线连接，用于对机车的变流器进行交流试验的变流器交流测试模块；与直流母线连接，用于对机车的变流器进行直流试验的变流器直流测试模块；所述变流器交流测试模块以及所述变流器直流测试模块均和电机模块连接；与所述电机模块连接的交流变频器模块，所述交流变频器模块和所述直流母线连接；控制所述变流器交流测试模块、变流器直流测试模块以及所述交流变频器模块运行，并对所述电机模块的运行数据进行采集、存储和分析的电机试验操作台模块，其中，所述电机试验操作台模块包括可并行运行的至少三台电机试验操作台。
优选地，所述变流器交流测试模块包括：与所述交流母线连接的高压进线柜；与所述高压进线柜连接的三变单变压器；与所述三变单变压器连接的单相调压器，所述单相调压器的二次侧串联电抗器；与所述电抗器连接，用于连接所述变流器一端的第一测量接线柜；用于连接所述变流器的另一端的第二测量接线柜；与所述第二测量接线柜以及所述变流器直流测试模块连接的第一工况转换柜，所述第一工况转换柜还和所述电机模块连接；与所述第一工况柜以及所述变流器直流测试模块连接的电抗负载柜。
优选地，所述高压进线柜为KYN28高压进线柜，所述三变单变压器为300kVA 10kV/2700kV三变单变压器，所述单相调压器为300kVA/0-2700kV单相调压器。
优选地，所述变流器直流测试模块包括：与所述直流母线连接的低压配电柜；与所述低压配电柜连接的第一调压器；与所述第一调压器连接的十二脉波整流变压器；与所述十二脉波整流变压器连接的十二脉波整流器；与所述十二脉波整流器连接，用于连接所述变流器的一端的第三测量接线柜；用于与所述变流器的另一端连接的第四测量接线柜；与所述第四测量接线柜连接的第二工况转换柜，其中，所述第二工况转换柜还用于与所述变流器交流测试模块以及所述电机模块连接。
优选地，所述第一调压器为300kVA 380V/0-380V调压器，所述十二脉波整流变压器为300kVA 380V/2*2700V十二脉波整流变压器。
优选地，所述电机模块包括：与所述变流器交流测试模块以及所述变流器直流测试模块连接的拖动电机；与所述拖动电机连接的1拖2试验同步齿轮箱；与所述同步齿轮箱连接的扭矩转速传感器，所述扭矩转速传感器与所述电机试验操作台模块连接；与所述扭矩转速传感器连接的交流测功机，所述交流测功机与所述交流变频器模块连接。
优选地，所述交流变频器模块包括：ACS800变频电源；与所述ACS800变频电源连接的测功机控制器，所述测功机控制器与所述交流测功机连接。
优选地，所述电机试验操作台模块包括：与所述变流器交流测试模块、变流器直流测试模块、交流变频器模块以及所述电机模块连接的低压电机试验操作台；与所述低压电机试验操作台并行运行的高压电机试验操作台和常规试验操作台。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的一种机车变流器测试系统，包括：与交流母线连接，用于对机车的变流器进行交流试验的变流器交流测试模块；与直流母线连接，用于对机车的变流器进行直流试验的变流器直流测试模块；变流器交流测试模块以及变流器直流测试模块均和电机模块连接；与电机模块连接的交流变频器模块，交流变频器模块和直流母线连接；控制变流器交流测试模块、变流器直流测试模块以及交流变频器模块运行，并对电机模块的运行数据进行采集、存储和分析的电机试验操作台模块，其中，电机试验操作台模块包括可并行运行的至少三台电机试验操作台。该系统分为直流回路和交流回路，可以分别通过变流器交流测试模块和变流器直流测试模块对高铁或动车上的变流器进行交流试验或者直流试验，通过电机模块来模拟机车的实际运行，从而由电机试验操作台模块即可获取准确的试验数据，电机试验操作台模块包括可并行运行的多台电机试验操作台，避免了一对一控制方式喜爱操作台故障影响正常试验的情况，既能满足对机车牵引变流器的试验要求，又能提高试验的工作效率。
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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的机车变流器测试系统结构示意图；
图2为本发明另一种具体实施方式所提供的机车变流器测试系统结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种机车变流器测试系统，可以既能满足对机车牵引变流器的试验要求，又能提高试验的工作效率。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的机车变流器测试系统结构示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种机车变流器测试系统，包括：与交流母线连接，用于对机车的变流器进行交流试验的变流器交流测试模块1；与直流母线连接，用于对机车的变流器进行直流试验的变流器直流测试模块2；变流器交流测试模块1以及变流器直流测试模块2均和电机模块3连接；与电机模块3连接的交流变频器模块4，交流变频器模块4和直流母线连接；控制变流器交流测试模块1、变流器直流测试模块2以及交流变频器模块4运行，并对电机模块3的运行数据进行采集、存储和分析的电机试验操作台模块5，其中，电机试验操作台模块5包括可并行运行的至少三台电机试验操作台。
在本实施方式中，该系统分为直流回路和交流回路，可以分别通过变流器交流测试模块和变流器直流测试模块对高铁或动车上的变流器进行交流试验或者直流试验，通过电机模块来模拟机车的实际运行，从而由电机试验操作台模块即可获取准确的试验数据，电机试验操作台模块包括可并行运行的多台电机试验操作台，避免了一对一控制方式喜爱操作台故障影响正常试验的情况，既能满足对机车牵引变流器的试验要求，又能提高试验的工作效率。
请参考图2，图2为本发明另一种具体实施方式所提供的机车变流器测试系统结构示意图。
在本发明的一种实施方式中，如图2所示，变流器交流测试模块1包括：与交流母线连接的高压进线柜11；与高压进线柜11连接的三变单变压器12；与三变单变压器12连接的单相调压器13，单相调压器13的二次侧串联电抗器14；与电抗器14连接，用于连接待测的变流器一端的第一测量接线柜15；用于连接该待测的变流器的另一端的第二测量接线柜16；与第二测量接线柜16以及变流器直流测试模块2连接的第一工况转换柜17，第一工况转换柜17还和电机模块3连接用于进行静态试验和加载动态试验的切换；与第一工况柜17以及变流器直流测试模块2连接的电抗负载柜18。
变流器直流测试模块2包括：与直流母线连接的低压配电柜21；与低压配电柜21连接的第一调压器22；与第一调压器22连接的十二脉波整流变压器23；与十二脉波整流变压器23连接的十二脉波整流器24，在本实施方式中，采用十二脉波整流变压器和十二脉波整流器可以实现两条整流回路串并联，而若采用普通变压器则需要连接两台变压器；与十二脉波整流器24连接，用于连接待测的变流器的一端的第三测量接线柜25；用于与待测的变流器的另一端连接的第四测量接线柜26；与第四测量接线柜26连接的第二工况转换柜27，其中，第二工况转换柜27还用于与变流器交流测试模块1以及电机模块3连接。
电机模块3包括：与变流器交流测试模块1以及变流器直流测试模块2连接的拖动电机31；与拖动电机31连接的1拖2试验同步齿轮箱32，其中拖动电机31通过拖动电机工装和1拖2同步齿轮箱32连接；与同步齿轮箱32连接的扭矩转速传感器33，扭矩转速传感器33与电机试验操作台模块5连接；与扭矩转速传感器33连接的交流测功机34，其中，扭矩转速传感器33通过联轴器和交流测功机连接，交流测功机34与交流变频器模块4连接，且电机模块安装在一个底座上。其中，1拖2同步齿轮箱用于实现模拟动车工况模式，一台变流器拖动两台电机。电机试验操作台中设有功率分析仪，通过功率分析仪来进行数据采集和计算机械功率。交流测功机的作用是为了给被试变流器进行加载。
进一步地，高压进线柜为KYN28高压进线柜，三变单变压器为300kVA 10kV/2700kV三变单变压器，单相调压器为300kVA/0-2700kV单相调压器。第一调压器为300kVA 380V/0-380V调压器，十二脉波整流变压器为300kVA 380V/2*2700V十二脉波整流变压器。交流变频器模块4包括：ACS800变频电源41，即ACS800变频器；与ACS800变频电源连接的测功机控制器42，测功机控制器42与交流测功机34连接。交流变频器模块采用：ACS800变频电源，即ACS800变频器(300kW/400V)，其主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度。
其中，交流回路试验简述：高压进行柜把10kV高压电从配电房引入到试验系统(对系统进行保护和供电控制)，单相变压器把配电柜提供的三相10kV变成单相2700V，调压器连接在单相变压器后端，调压器电压0-2700V连续可调，可以根据被试变流器种类，调到被试变流器需要的试验电压。被试变流器接在单相调压器后端，变流器前后端配置电压、电流测量单元，通过功率分析仪采集测量参数，分析被试变流器性能。
在本实施方式中，该系统由50Hz/10kV以及50Hz/380V电网进行供电，配电容量≥800kVA。当需要进行高压电机运行试验时，将待测试的变流器接入第一测量接线柜和第二测量接线柜之间；当需要进行低压电机运行试验时，将待测试的变流器接入第三测量接线柜和第四测量接线柜之间。
其中，变流器为单相交流变流器，在变流器直流测试模块中，变流器的输入侧为十二脉波整流器，该十二脉波整流器包括两个并联的四象限整流器，中间电容区部分存储能量，所谓的中间电容区部分指的是被试变流器直流母线的支撑电容，输出平滑的直流电压。变流器的输出端为一个PWM波逆变器，即被试变流器，将直流母线上的电压转换为牵引系统所需要的变压变频三相电源，以驱动异步牵引电机，异步牵引电机即本实施方式中的拖动电机。当电机在牵引状态时ACS800变频器作为逆变器，被试变流器逆变单元IGBT将直流母线电压逆变成交流电，以供牵引电动机；当电机在制动转态时被试变流器控制的电机作为发电机，牵引变流器(即交流回路上的被试变流器)工作在整流转态，将三相交流电逆变整流成直流电，再由四象限变频器回馈电网。在试验中，负载电机发出的电能通过变频器四象限回馈电网，而不是通过负载箱以热能的形式消耗，这样既节能又环保。
交流回路和直流回路均采用变压器与调压机，可以实现系统电压连续可调；直流回路可以满足0-7200V连续可调，交流回路可以满足0-2700V连续可调。在研发性试验时，使用直流回路直接给母线供电，能够单独对逆变回路进行试验，测试逆变各项技术指标。直流回路系统十二脉波整流器采用串并方式，十二脉波整流的两路直流电压进行串联或者并联，串联电压翻倍，并联负载电流翻倍，提高直流回路供电压等级，直流电压到7200V，可以满足研发变流器的要求。
在本发明的一种实施方式中，电机试验操作台模块包括：与变流器交流测试模块、变流器直流测试模块、交流变频器模块以及电机模块连接的低压电机试验操作台；与低压电机试验操作台并行运行的高压电机试验操作台和常规试验操作台。各试验操作台中的内部构造可以相同，在本实施方式中，优选任一试验操作台包括信号调理模块51、功率分析仪52、计算机53和可编程序控制器54，其中，信号调理模块用于响应用户的操作对功率分析仪进行信号调理，功率分析仪用于采集测量参数，以供分析被试变流器性能，计算机用于对各测量参数进行计算分析，可编程序控制器用于控制反馈信号。进一步地，各试验操作台中还可以设置打印机，以便将计算机分析出的性能参数进行打印。
在本实施方式中，按照低压电机、高压电机运行试验和常规试验分开的原则，分别设置一套低压电机试验操作台、一套高压电机试验操作台和一套常规试验操作台。在本文中，常规试验是交流回路试验，当研发要求对逆变回路进行试验时才进行直流回路试验。
其中，采用基于以太网架构和PLC分布式控制技术构建该系统。各试验操作台包括计算机、显示器、功率分析仪等器件，其中，计算机含人机操作接口、控制、数据采集、试验数据存储和后期分析功能等，由PLC完成试验相关子系统的逻辑控制与连锁保护，PLC以以太网通讯方式和计算机相连。
直流回路试验说明：低压配电柜从配电房380V取电，给系统供电和对系统进行保护，第一调压器连接在低压配电柜中的降压变压器后端，第一调压器电压0-380V连续可调，十二脉波整流变压器接在第一调压器后端，十二脉波整流变压器输出两路信号到十二脉波整流器，可以根据被试变流器种类，整流柜(十二脉波整流器所在的柜体)通过串并联和调节第一调压器电压需要的试验电压。被试变流器接在单相调压机后端，变流器前后端配置电压、电流测量单元(电压、电流测量单元接在测量接线柜中)，通过功率分析仪采集测量参数，分析被试变流器逆变部分性能。
任意一个试验操作台位均可控制试验系统的电源设备、负载设备以及开关柜按设计的工艺路线进行试验，避免一对一控制方式下操作台位故障影响正常试验。采用分布式控制方式大大简化了试验系统的控制连接电缆，同时避免了因控制信号受到电磁干扰而影响系统正常工作。试验控制系统冗余性较好，各操作台位在被控制设备没有使用的冲突的时候可以同时进行试验。
以上对本发明所提供一种机车变流器测试系统进行了详细介绍。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及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种机车变流器测试系统，其特征在于，包括：与交流母线连接，用于对机车的变流器进行交流试验的变流器交流测试模块；与直流母线连接，用于对机车的变流器进行直流试验的变流器直流测试模块；所述变流器交流测试模块以及所述变流器直流测试模块均和电机模块连接；与所述电机模块连接的交流变频器模块，所述交流变频器模块和所述直流母线连接；控制所述变流器交流测试模块、变流器直流测试模块以及所述交流变频器模块运行，并对所述电机模块的运行数据进行采集、存储和分析的电机试验操作台模块，其中，所述电机试验操作台模块包括可并行运行的至少三台电机试验操作台。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变流器交流测试模块包括：与所述交流母线连接的高压进线柜；与所述高压进线柜连接的三变单变压器；与所述三变单变压器连接的单相调压器，所述单相调压器的二次侧串联电抗器；与所述电抗器连接，用于连接所述变流器一端的第一测量接线柜；用于连接所述变流器的另一端的第二测量接线柜；与所述第二测量接线柜以及所述变流器直流测试模块连接的第一工况转换柜，所述第一工况转换柜还和所述电机模块连接；与所述第一工况柜以及所述变流器直流测试模块连接的电抗负载柜。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高压进线柜为KYN28高压进线柜，所述三变单变压器为300kVA 10kV/2700kV三变单变压器，所述单相调压器为300kVA/0-2700kV单相调压器。
4.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述变流器直流测试模块包括：与所述直流母线连接的低压配电柜；与所述低压配电柜连接的第一调压器；与所述第一调压器连接的十二脉波整流变压器；与所述十二脉波整流变压器连接的十二脉波整流器；与所述十二脉波整流器连接，用于连接所述变流器的一端的第三测量接线柜；用于与所述变流器的另一端连接的第四测量接线柜；与所述第四测量接线柜连接的第二工况转换柜，其中，所述第二工况转换柜还用于与所述变流器交流测试模块以及所述电机模块连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一调压器为300kVA 380V/0-380V调压器，所述十二脉波整流变压器为300kVA380V/2*2700V十二脉波整流变压器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电机模块包括：与所述变流器交流测试模块以及所述变流器直流测试模块连接的拖动电机；与所述拖动电机连接的1拖2试验同步齿轮箱；与所述同步齿轮箱连接的扭矩转速传感器，所述扭矩转速传感器与所述电机试验操作台模块连接；与所述扭矩转速传感器连接的交流测功机，所述交流测功机与所述交流变频器模块连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述交流变频器模块包括：ACS800变频电源；与所述ACS800变频电源连接的测功机控制器，所述测功机控制器与所述交流测功机连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电机试验操作台模块包括：与所述变流器交流测试模块、变流器直流测试模块、交流变频器模块以及所述电机模块连接的低压电机试验操作台；与所述低压电机试验操作台并行运行的高压电机试验操作台和常规试验操作台。
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