CN107300643A - 一种车辆牵引系统供电电压突变试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆牵引系统供电电压突变试验装置及方法，属于电子信息技术领域，解决了传统的供电电压突变试验装置及方法效率低、准确度低且存在安全隐患的技术问题。该试验装置包括：可变电阻单元，其连接在测试电源和牵引系统输入端之间，与母线开关并联；数据采集单元，其用于采集牵引系统输入端和输出端的电压和电流；控制单元，其用于在试验准备时根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值将可变电阻单元的阻值调整为所述电压突变模式所需的突变阻值，并在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制；显示记录单元，其用于实时显示并记录牵引系统输入端和输出端的电压和电流。

Description

一种车辆牵引系统供电电压突变试验装置及方法

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，具体的说，涉及一种车辆牵引系统供电电压突变试验装置及方法。

背景技术

由于车辆牵引系统在实际运行过程中不可避免的会遇到电网电压波动的情况，因此车辆牵引系统必须通过供电电压突变试验考核，从而保证车辆牵引系统在实际运行过程中的可靠性。

目前，在供电电压突变试验的准备过程中，需要根据测试设备的数据人工计算所需的跳变电阻值，然后再到现场电阻负载柜进行电阻的手工配置，将其接入测试设备网侧，并手动开启柜内散热风机。在试验开始后，还需携带示波器在试验现场人工接入获取试验的波形和数据。

在整个试验的准备和进行过程中，需要大量的人工现场操作环节，这样耗时耗力，存在安全隐患，并且由于试验电路阻抗影响以及试验人员配合不密切等原因，造成试验准确度不高，往往需要反复调整电阻、反复试验，试验成功率较低，难以保证试验的高效完成。

因此，亟需一种具有准确性、安全性和高效性的车辆牵引系统供电电压突变试验装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆牵引系统供电电压突变试验装置及方法，以解决传统的供电电压突变试验装置及方法效率低、准确度低且存在安全隐患的技术问题。

本发明提供一种车辆牵引系统供电电压突变试验装置，该装置包括：

可变电阻单元，其连接在测试电源和牵引系统输入端之间，与母线开关并联；

数据采集单元，其用于采集牵引系统输入端和输出端的电压和电流；

控制单元，其用于在试验准备时根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值将可变电阻单元的阻值调整为所述电压突变模式所需的突变阻值，并在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制；

显示记录单元，其用于实时显示并记录牵引系统输入端和输出端的电压和电流。

所述控制单元包括：

逻辑生成模块，其用于根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值计算突变阻值并获得对应的电阻控制逻辑；

逻辑执行模块，其用于在试验准备时根据电阻控制逻辑将可变电阻单元的阻值调整为所述突变阻值，并在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制。

本发明提供的车辆牵引系统供电电压突变试验装置，还包括：

输入单元，其用于在试验开始时接收用户的试验准备输入、开始试验输入、电压突变模式输入、突变电压值输入、延时输入和跳变时间输入。

所述电压突变模式包括：基准网压突变至低网压模式和基准网压突变至高网压模式；

进行由基准网压突变至低网压模式试验时，所述控制单元用于控制母线开关闭合，在延时结束后控制母线开关断开，在跳变时间结束后控制母线开关闭合；

进行由基准网压突变至高网压模式试验时，所述控制单元用于控制母线开关断开，在延时结束后控制母线开关闭合，在跳变时间结束后控制母线开关断开。

所述逻辑生成模块包括：

阻值计算子模块，其用于根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值计算当前电压突变模式所需的突变阻值；

逻辑匹配子模块，其用于根据所述突变阻值从预先建立的电阻逻辑控制表中查询获得电阻控制逻辑。

所述可变电阻单元包括：相互串联和/或并联的多个连接有独立开关的电阻，所述控制单元根据电阻控制逻辑对所述多个电阻的开关的闭合和断开进行控制，使其中导通的电阻的总阻值为突变阻值。

本发明还提供一种车辆牵引系统供电电压突变试验方法，该方法包括：

通过数据采集单元采集牵引系统输入端和输出端的电压和电流；

通过控制单元在试验准备时根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值将可变电阻单元的阻值调整为所述电压突变模式所需的突变阻值，可变电阻单元连接在测试电源和牵引系统输入端之间，与母线开关并联；

通过控制单元在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制；

通过显示记录单元实时显示并记录牵引系统输入端和输出端的电压和电流。

本发明提供的车辆牵引系统供电电压突变试验方法，还包括：

通过输入单元在试验开始时接收用户的试验准备输入、开始试验输入、电压突变模式输入、突变电压值输入、延时输入和跳变时间输入。

所述电压突变模式包括：基准网压突变至低网压模式和基准网压突变至高网压模式；

进行由基准网压突变至低网压模式试验时，通过所述控制单元控制母线开关闭合，在延时结束后控制母线开关断开，在跳变时间结束后控制母线开关闭合；

进行由基准网压突变至高网压模式试验时，通过所述控制单元控制母线开关断开，在延时结束后控制母线开关闭合，在跳变时间结束后控制母线开关断开。

所述控制单元包括：逻辑生成模块和逻辑执行模块，在所述通过控制单元调整可变电阻单元的阻值的步骤中包括：

通过逻辑生成模块根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值计算当前电压突变模式所需的突变阻值；

通过逻辑生成模块根据所述突变阻值从预先建立的电阻逻辑控制表中查询获得电阻控制逻辑；

通过逻辑执行模块在试验准备时根据电阻控制逻辑将可变电阻单元的阻值调整为所述突变阻值。

本发明实施例提供的车辆牵引系统供电电压突变试验装置和方法，通过控制单元在试验准备时根据实时的工况和突变模式自动配置可变电阻单元的阻值，并在试验开始后根据突变模式自动控制突变进程，并在试验过程中通过数据采集单元实时进行数据的采集并通过显示记录单元进行实时的记录和显示，整个试验无需人工配置电阻和采集数据，试验人员只需通过输入单元进行突变模式、突变电压值和跳变时间的输入，然后通过试验准备输入和开始试验输入对试验流程进行控制，就可完成整个试验流程，大大减轻了试验人员的工作负荷，相对于现有技术极大的提高了试验的效率、准确性和安全性，并且可以实现远程试验。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的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

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例提供的电压突变试验装置的示意图；

图2是本发明实施例提供的电压突变试验装置试验准备的具体实施示意图；

图3是本发明实施例提供的电压突变试验装置开始试验的具体实施示意图；

图4是本发明实施例提供的电压突变试验装置远程实施示意图；

图5是本发明实施例提供的电压突变试验方法的流程示意图。

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。

本发明实施例提供的车辆牵引系统供电电压突变试验装置，如图1所示，包括：可变电阻单元1、数据采集单元2、控制单元3以及显示记录单元4。其中，可变电阻单元1连接在测试电源5和牵引系统6输入端(即网侧)之间，与母线开关K并联。数据采集单元2用于采集牵引系统6输入端和输出端(即电机侧)的电压和电流。控制单元3用于在试验准备时根据输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值将可变电阻单元1的阻值调整为电压突变模式所需的突变阻值，并在试验开始后根据电压突变模式对母线开关K的闭合和断开进行控制。在试验准备时控制单元3通过当前的被测牵引系统6网侧的电流和电压数值以及所要进行的突变模式将可变电阻单元1的阻值调整为突变阻值，具有突变阻值的可变电阻单元接入母线后可使被测牵引系统6网侧的电压达到该电压突变模式所需的跳变电压。试验开始后，控制单元3通过控制母线开关K来对可变电阻单元1在母线上的接入和短接进行控制，进而实现被测牵引系统6输入端电压的跳变，显示记录单元4用于实时显示并记录牵引系统输入端和输出端的电压和电流，试验人员观测电压跳变前后的被测牵引系统6的输出端电压和电流从而完成试验。

本发明提供的突变试验装置通过控制单元3在试验准备时根据实时的工况和突变模式自动配置可变电阻单元1的阻值，并在试验开始后根据突变模式自动控制突变进程，在试验过程中数据采集单元2实时进行数据的采集并通过显示记录单元4进行实时的记录和显示，整个试验无需人工配置电阻和采集数据，相对于现有技术极大的提高了试验的效率、准确性和安全性。

本发明实施例提供的电压突变试验装置还包括：输入单元。输入单元用于在试验开始时接收用户的试验准备输入、开始试验输入、电压突变模式输入、突变电压值输入、延时输入和跳变时间输入。基于试验准备输入，控制单元进行相应的阻值配置操作，基于开始试验输入，控制单元进行相应的母线开关的闭合和断开的控制。延时用于控制单元控制电压突变前的持续时间，跳变时间用于控制单元控制电压突变后的持续时间。在进行试验时，试验人员只需通过输入单元进行突变模式、突变电压值、延时以及跳变时间的输入，然后通过试验准备输入和开始试验输入对试验流程进行控制，就可完成整个试验流程，大大减轻了试验人员的工作负荷，提高了试验效率。

在本发明的一种实施方式中，电压突变模式包括：基准网压突变至低网压模式和基准网压突变至高网压模式。在进行由基准网压突变至低网压模式试验时，控制单元用于控制母线开关闭合，短接可变电阻单元，在延时结束后控制母线开关断开，使可变电阻单元接入母线，实现由基准网压突变至低网压，在跳变时间结束后控制母线开关闭合。在进行由基准网压突变至低网压模式试验时，控制单元用于控制母线开关断开，使可变电阻单元接入母线，在延时结束后控制母线开关闭合，短接可变电阻单元，实现由基准网压跳变至高网压，在跳变时间结束后控制母线开关断开。

进一步的，控制单元3包括：逻辑生成模块7和逻辑执行模块8。逻辑生成模7块用于根据输入端电压和电流、设定的电压突变模式和突变电压值计算突变阻值并获得对应的电阻控制逻辑。逻辑执行模块8用于在试验准备时根据电阻控制逻辑将可变电阻单元1的阻值调整为突变阻值，并在试验开始后根据电压突变模式对母线开关K的闭合和断开进行控制。其中，逻辑生成模块包括：阻值计算子模块和逻辑匹配子模块。阻值计算子模块用于根据输入端电压和电流、设定的电压突变模式和突变电压值计算当前电压突变模式所需的突变阻值。逻辑匹配子模块用于根据突变阻值从预先建立的电阻逻辑控制表中查询获得电阻控制逻辑。

在发明的一种具体实施方式中，如图2所示，逻辑生成模块、显示记录单元以及输入单元的功能由上位机实现，逻辑执行模块和数据采集单元的功能由可编程逻辑控制器PLC实现。

用户在上位机进行试验准备输入，系统进入试验准备阶段，在给定网压条件下，PLC实时采集被测牵引系统输入端电压和电流，将电压和电流数据送至上位机，上位机根据用户的突变模式输入和突变电压值输入自动计算突变阻值(目标R)，上位机采用自动索引方式根据目标R查询预先建立好的电阻逻辑控制表获得对应目标R的电阻控制逻辑，电阻逻辑控制表中包括多组不同的阻值R1、R2、…、Rn与电阻控制逻辑1、逻辑2、…、逻辑n的对应关系。然后，由PLC对可变电阻单元执行相应的电阻控制逻辑。

在本发明的一种实施方式中，可变电阻单元包括：相互串联和/或并联的多个连接有独立开关的电阻，PLC根据电阻控制逻辑对多个电阻的开关K₁、K₂、…、K_n的闭合和断开进行控制，使其中导通的电阻的总阻值为突变阻值。可变电阻单元的功能可以由智能电阻柜实现，PLC同时还可以在整个试验过程中采集智能电阻柜的各个电阻开关的开闭状态、柜门状态以及风机状态，将各个电阻开关的开闭状态、柜门状态以及风机状态反馈给上位机进行实时显示监视。

在试验准备阶段完成后，用户可输入试验开始的输入指示，系统进入试验进行阶段。如图3所示，在开始试验后，PLC实时采集网测与变流器输出的电压和电流数据，并上传给上位机进行实时的数据采集、波形分析、显示以及存储。

与此同时，基于用户突变模式类型的输入，PLC对母线开关K进行控制。在基准网压突变至低网压模式下，PLC控制开关K闭合，牵引系统输入在基准网压工况下。延时结束后，PLC控制开关K断开，此时突变电阻(即智能电阻柜)以跳变阻值接入主电路，牵引系统进入低网压工况，此时的网压达到输入的跳变网压。待跳变时间到达，PLC控制开关K闭合，网压回到基准值。

在基准网压突变至高网压模式下，PLC控制开关K断开，此时突变电阻以跳变阻值接入主电路，牵引系统输入在基准网压工况下。延时结束后，PLC控制开关K闭合，此时突变电阻被短接，牵引系统进入高网压工况，此时的网压为输入的跳变网压。待跳变时间到达，PLC控制开关K断开，网压回到基准值。

在整个试验过程中，上位机实时显示PLC采集到的电压、电流数据和波形，并由开始试验输入触发，在试验开始后对PLC采集到的电压、电流数据和波形进行记录，在试验完成后停机、关闭辅助设备，结束试验。

在上述实施方式中，如图4所示，PLC可配置在智能电阻柜中，布置在试验现场，用户通过远程操作上位机的远程控制系统和远程测试系统完成试验，远程控制系统实现输入单元以及控制单元控制试验进程的功能，与智能电阻柜远程通信并通过系统界面实时显示试验中各设备的状态、试验模式相关数据和试验进程。通过操作远程控制系统界面，可以输入试验所需的数据和控制试验的进程。远程测试系统实现显示记录单元的功能，由控制系统启动，基于与控制系统的信息交互将整个试验过程中采集的数据通过系统界面实时显示出来，并在控制系统的控制下，在试验开始后对采集的试验数据进行记录，从而实现远程试验。整个试验过程只需一名试验人员在远程通过上位机远程控制系统界面输入突变模式(突变降或突变升)、突变电压，点击“试验准备”，然后在准备完成后，点击“试验开始”便可自动完成试验，且在过程中，试验人员可通过上位机远程测试系统界面观测试验数据，整个试验过程简单、高效、更具人性化。

本发明实施例还提供一种车辆牵引系统供电电压突变试验方法，如图5所示，该方法包括：步骤101至步骤104。在步骤101中，通过数据采集单元采集牵引系统输入端和输出端的电压和电流。在步骤102中，通过控制单元在试验准备时根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值将可变电阻单元的阻值调整为所述电压突变模式所需的突变阻值，可变电阻单元连接在测试电源和牵引系统输入端之间，与母线开关并联。在步骤103中，通过控制单元在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制。在步骤104中，通过显示记录单元实时显示并记录牵引系统输入端和输出端的电压和电流。

进一步的，本发明实施例还提供的电压突变试验方法还包括：

通过输入单元在试验开始时接收用户的试验准备输入、开始试验输入、电压突变模式输入、突变电压值输入和跳变时间输入。

在本发明的一种实施方式中，所述电压突变模式包括：基准网压突变至低网压模式和基准网压突变至高网压模式。在进行由基准网压突变至低网压模式试验时，通过所述控制单元控制母线开关闭合，在延时结束后控制母线开关断开，在跳变时间结束后控制母线开关闭合。在进行由基准网压突变至高网压模式试验时，通过所述控制单元控制母线开关断开，在延时结束后控制母线开关闭合，在跳变时间结束后控制母线开关断开。

进一步的，所述控制单元包括：逻辑生成模块和逻辑执行模块，所述通过控制单元调整可变电阻单元的阻值的步骤具体为：首先，通过逻辑生成模块根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值计算当前电压突变模式所需的突变阻值。然后，通过逻辑生成模块根据所述突变阻值从预先建立的电阻逻辑控制表中查询获得电阻控制逻辑。最终，通过逻辑执行模块在试验准备时根据电阻控制逻辑将可变电阻单元的阻值调整为所述突变阻值。

本发明实施例提供的车辆牵引系统供电电压突变试验装置和方法，通过控制单元在试验准备时根据实时的工况和突变模式自动配置可变电阻单元的阻值，并在试验开始后根据突变模式自动控制突变进程，并在试验过程中通过数据采集单元实时进行数据的采集并通过显示记录单元进行实时的记录和显示，整个试验无需人工配置电阻和采集数据，试验人员只需通过输入单元进行突变模式、突变电压值和跳变时间的输入，然后通过试验准备输入和开始试验输入对试验流程进行控制，就可完成整个试验流程，大大减轻了试验人员的工作负荷，相对于现有技术极大的提高了试验的效率、准确性和安全性，并且可以实现远程试验。

虽然本发明所公开的实施方式如上，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，在不脱离本发明所公开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)

1.一种车辆牵引系统供电电压突变试验装置，其特征在于，包括：

可变电阻单元，其连接在测试电源和牵引系统输入端之间，与母线开关并联；

数据采集单元，其用于采集牵引系统输入端和输出端的电压和电流；

控制单元，其用于在试验准备时根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值将可变电阻单元的阻值调整为所述电压突变模式所需的突变阻值，并在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制；

显示记录单元，其用于实时显示并记录牵引系统输入端和输出端的电压和电流。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述控制单元包括：

逻辑生成模块，其用于根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值计算突变阻值并获得对应的电阻控制逻辑；

逻辑执行模块，其用于在试验准备时根据电阻控制逻辑将可变电阻单元的阻值调整为所述突变阻值，并在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括：

输入单元，其用于在试验开始时接收用户的试验准备输入、开始试验输入、电压突变模式输入、突变电压值输入、延时输入和跳变时间输入。

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述电压突变模式包括：基准网压突变至低网压模式和基准网压突变至高网压模式；

进行由基准网压突变至低网压模式试验时，所述控制单元用于控制母线开关闭合，在延时结束后控制母线开关断开，在跳变时间结束后控制母线开关闭合；

进行由基准网压突变至高网压模式试验时，所述控制单元用于控制母线开关断开，在延时结束后控制母线开关闭合，在跳变时间结束后控制母线开关断开。

5.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述逻辑生成模块包括：

阻值计算子模块，其用于根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值计算当前电压突变模式所需的突变阻值；

逻辑匹配子模块，其用于根据所述突变阻值从预先建立的电阻逻辑控制表中查询获得电阻控制逻辑。

6.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述可变电阻单元包括：相互串联和/或并联的多个连接有独立开关的电阻，所述控制单元根据电阻控制逻辑对所述多个电阻的开关的闭合和断开进行控制，使其中导通的电阻的总阻值为突变阻值。

7.一种车辆牵引系统供电电压突变试验方法，其特征在于，包括：

通过数据采集单元采集牵引系统输入端和输出端的电压和电流；

通过控制单元在试验准备时根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值将可变电阻单元的阻值调整为所述电压突变模式所需的突变阻值，可变电阻单元连接在测试电源和牵引系统输入端之间，与母线开关并联；

通过控制单元在试验开始后根据所述电压突变模式对母线开关的闭合和断开进行控制；

通过显示记录单元实时显示并记录牵引系统输入端和输出端的电压和电流。

8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，还包括：

通过输入单元在试验开始时接收用户的试验准备输入、开始试验输入、电压突变模式输入、突变电压值输入、延时输入和跳变时间输入。

9.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，所述电压突变模式包括：基准网压突变至低网压模式和基准网压突变至高网压模式；

进行由基准网压突变至低网压模式试验时，通过所述控制单元控制母线开关闭合，在延时结束后控制母线开关断开，在跳变时间结束后控制母线开关闭合；

进行由基准网压突变至高网压模式试验时，通过所述控制单元控制母线开关断开，在延时结束后控制母线开关闭合，在跳变时间结束后控制母线开关断开。

10.根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于，所述控制单元包括：逻辑生成模块和逻辑执行模块，在所述通过控制单元调整可变电阻单元的阻值的步骤中包括：

通过逻辑生成模块根据所述输入端电压和电流、电压突变模式和突变电压值计算当前电压突变模式所需的突变阻值；

通过逻辑生成模块根据所述突变阻值从预先建立的电阻逻辑控制表中查询获得电阻控制逻辑；

通过逻辑执行模块在试验准备时根据电阻控制逻辑将可变电阻单元的阻值调整为所述突变阻值。