CN107632589A - 用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置及方法。其中，测试装置包括测试信号生成和检测系统，包括：PLC测试控制器用于模拟所述辅逆控制器运行时所处的半实物仿真环境；测试信号生成模块用于产生用于所述辅逆控制器运行的仿真信号；测试数据回传模块用于采集所述辅逆控制器的运行状态和执行结果，并将所述运行状态和所述执行结果回传至上位测试服务器；上位测试服务器用于根据所述运行状态和所述执行结果产生测试结果。本发明弥补了检测辅助逆变器控制器的传统方式需要将辅助逆变器安装到地铁车辆上，在地铁车辆的实际运行中进行检测的不足，能够在辅助逆变器离线的情况下实现辅助逆变器控制器快速检测和故障快速识别。

Description

用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置及方法。

背景技术

随着我国城市轨道交通的快速发展，辅助逆变器在城市地铁车辆系统的牵引控制中得到广泛应用。地铁车辆的辅助逆变器主要给车辆提供三相380V交流电源和110V直流电源，用于车辆的控制和暖通照明。辅助控制器Agate Aux是辅助逆变器系统工作的核心，该控制器通过解码器产生正弦脉宽调制(SPWM)信号，驱动绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及后续电路完成三相交流逆变工作。在长期使用过程中，辅助逆变器控制箱的运行故障不断发生，同时，根据定期维保的要求，城市轨道交通车辆系统都将进入大修周期。其中的车辆系统辅助逆变器系统面临功能测试复杂、故障诊断难度大、设备器件更换成本高等特点，尤其是辅助控制器Agate Aux功能模块更是存在故障判断难，缺乏故障检测手段等难题。目前，辅助控制器的检测主要依赖国外厂商提供的专用检测仪器，且存在故障检测不完备、响应不及时等缺陷。同时，传统的检测方式需要将辅助逆变器安装到地铁车辆上，在地铁车辆的实际运行中进行检测，这就占用了大量线路试验时间，这就为城市轨道交通车辆系统的正常运行和大修保障带来了很大难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中检测辅助逆变器控制器的传统方式需要将辅助逆变器安装到地铁车辆上，在地铁车辆的实际运行中进行检测，占用了大量线路试验时间，为城市轨道交通车辆系统的正常运行和大修保障带来了很大难度的缺陷，提供一种能够在辅助逆变器离线的情况下实现辅助逆变器控制器快速检测和故障快速识别的用于地铁车辆系统的辅逆控制器(辅助逆变器控制器的简称)的测试装置及方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置，所述测试装置包括测试信号生成和检测系统，所述测试信号生成和检测系统包括：

PLC测试控制器，用于模拟所述辅逆控制器运行时所处的半实物仿真环境；

测试信号生成模块，用于产生用于所述辅逆控制器运行的仿真信号；

测试数据回传模块，用于采集所述辅逆控制器的运行状态和执行结果，并将所述运行状态和所述执行结果回传至上位测试服务器；

上位测试服务器，用于根据所述运行状态和所述执行结果产生测试结果。

较佳地，所述测试装置还包括测试监控人机交互系统，所述测试监控人机交互系统包括：

操作控制输入模块，用于输入操作控制指令；

测试结果显示模块，用于显示测试过程及所述测试结果。

较佳地，所述测试装置还包括电源系统，所述电源系统包括不同电压的电源模块，该些电源模块分别用于为所述辅逆控制器及所述测试信号生成和检测系统供电。

较佳地，所述测试装置还包括测试波形显示设备，所述测试波形显示设备用于显示所述辅逆控制器中一个或多个功率器件运行时的测试波形。

较佳地，所述PLC测试控制器用于通过输出逻辑量信号和模拟量信号至所述辅逆控制器来模拟所述辅逆控制器运行时所处的半实物仿真环境。

较佳地，所述测试信号生成模块包括：模拟量信号放大模块、输出信号一级隔离模块和输出信号二级隔离模块；

所述模拟量信号放大模块，用于放大模拟量信号，将放大后的模拟量信号记为第一信号；

所述输出信号一级隔离模块，包括第一放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述输出信号二级隔离模块，包括第二放大器和第四电阻；

所述第一信号通过所述第一电阻输入至所述第一放大器的第一输入端，所述第一放大器的第二输入端通过所述第二电阻接地，所述第一放大器的输出端通过所述第三电阻与所述第一放大器的第二输入端连接；

所述第一放大器的输出端还与所述第二放大器的第一输入端连接，所述第二放大器的输出端与所述第二放大器的第二输入端连接，所述第二放大器的输出端还通过所述第四电阻输出第二信号作为仿真信号。

较佳地，所述仿真信号为输入激励信号。

较佳地，所述辅逆控制器为Agate-AUX型辅逆控制器。

一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试方法，所述测试方法采用上述各优选条件任意组合的一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置实现，所述测试方法包括：初始化流程和测试流程；

所述初始化流程包括以下步骤：

在所述测试装置上电后，由所述测试装置生成用于所述辅逆控制器运行的仿真信号，对所述测试装置进行初始化设置和功能自检，对所述辅逆控制器进行初始化自检，检测所述辅逆控制器与所述测试装置建立通信连接是否成功；

所述测试流程包括以下步骤：

所述测试装置产生用于所述辅逆控制器运行的仿真信号，采集所述辅逆控制器的运行状态和执行结果，并根据所述运行状态和所述执行结果产生测试结果。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明充分考虑了辅助逆变器控制器的工作条件和控制流程，模拟辅逆控制器实际工作状况和运行状态，实现了辅逆控制器的快速功能测试和故障诊断。同时，通过这种离线检测，在节约大量的线路占用时间同时，也简化了安装操作难度等，从而节约成本和提高效率，大大提高了城市轨道交通的系统运行能力和维修保障能力，可推广应用于城市轨道交通辅助逆变器的设备检测和维修保障中，方便维护技术人员快速掌握辅逆控制器的功能状态和故障情况，实现辅逆控制器的快速维修。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置的示意框图。

图2为本发明较佳实施例的用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置的测试信号生成模块的示意框图。

图3为本发明较佳实施例的用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置的测试信号生成模块的输出信号一级隔离模块和输出信号二级隔离模块的电路图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例提供了一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置，其中的辅逆控制器为Agate-AUX型辅逆控制器。如图1所示，所述测试装置包括电源系统10、测试信号生成和检测系统20、测试监控人机交互系统30和测试波形显示设备40。

其中，所述电源系统10包括不同电压的电源模块，该些电源模块分别用于为所述辅逆控制器50及所述测试信号生成和检测系统供电。该些电源模块可以根据辅逆控制器的功能测试和故障检测需要提供相应的电源供电方案，包括：直流(DC)110V电源模块11、直流(DC)24V电源模块12和±15V电源模块13。其中，直流110V电源模块11用于模拟列车蓄电池向辅助逆变器控制器供电和电逻辑用电的110V环境；直流24V电源模块12用于提供下文所述的半实物仿真环境下的系统控制器外供电及控制用电；±15V电源模块13用于模拟辅助逆变器系统中传感器本身的正负15V供电环境。

所述测试信号生成和检测系统20包括：

PLC测试控制器21，用于模拟所述辅逆控制器运行时所处的半实物仿真环境。具体地，所述PLC测试控制器21可以用于通过输出逻辑量信号和模拟量信号至所述辅逆控制器来模拟所述辅逆控制器运行时所处的半实物仿真环境。所述逻辑量信号(即TRUE(真)orFAULSE(假))可以采用光耦隔离的方式来保证信号无干扰，所述模拟量信号包括传感器信号量、电压信号、电流信号等。

测试信号生成模块22，用于产生用于所述辅逆控制器50运行的仿真信号。具体地，如图2所示，所述测试信号生成模块22可以包括：模拟量信号放大模块221、输出信号一级隔离模块222和输出信号二级隔离模块223。所述模拟量信号放大模块221，用于放大模拟量信号，将放大后的模拟量信号记为第一信号Uin。如图3所示，所述输出信号一级隔离模块222包括第一放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述输出信号二级隔离模块223包括第二放大器U2和第四电阻R4；所述第一信号Uin通过所述第一电阻R1输入至所述第一放大器U1的第一输入端1，所述第一放大器U1的第二输入端2通过所述第二电阻R2接地，所述第一放大器U1的输出端3通过所述第三电阻R3与所述第一放大器U1的第二输入端2连接；所述第一放大器U1的输出端3还与所述第二放大器U2的第一输入端4连接，所述第二放大器U2的输出端6与所述第二放大器U2的第二输入端5连接，所述第二放大器U2的输出端6还通过所述第四电阻R4输出第二信号Uout作为仿真信号。其中，所述仿真信号具体可以为输入激励信号。所述输出一级隔离模块不仅能对模拟量信号进行放大还能保证所述PLC测试控制器与所述辅逆控制器的ADC(模数转换电路)相互之间无信号干扰，所述输出二级隔离模块能够起到稳压与滤波的作用。

测试数据回传模块23，用于采集所述辅逆控制器50的运行状态和执行结果，并将所述运行状态和所述执行结果回传至上位测试服务器24。

上位测试服务器24，用于根据所述运行状态和所述执行结果产生测试结果。

所述测试监控人机交互系统30包括：

操作控制输入模块31，用于输入操作控制指令。操作人员可以根据需要输入相应的操作控制指令。

测试结果显示模块32，用于显示测试过程及所述测试结果。

所述测试波形显示设备40，用于显示所述辅逆控制器中一个或多个功率器件运行时的测试波形。所述测试波形为所述辅逆控制器在被测试时三相逆变输出的脉宽调试波形(PWM)，通过波形的显示，操作人员可以方便地观察测试过程和结果并进行控制。

采用本实施例的测试装置实现的用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试方法包括初始化流程和测试流程。

其中初始化流程包括以下步骤：

在所述测试装置上电后，由所述测试装置生成用于所述辅逆控制器运行的仿真信号。

对所述测试装置进行初始化设置和功能自检。具体包括电源系统、PLC测试控制器、测试信号生成模块、测试数据回传模块、操作控制输入模块和测试结果显示模块及上位测试服务器等各组成部分的初始化，使测试装置各组成部分在低压状态下进行自检以确认测试装置工作状态正常；对测试装置各组成设备进行功能自检测：如接地状态检测(通过漏电保护开关予以保护及反馈读取)、电源开关检测(通过读取具体电压数值判断电源是否正常)、光电耦合电路输出检测(通过给定输出信号及反馈读取是否正常)、继电器动作检测(通过发送相应指令并读取反馈判断是否正常)等。

对所述辅逆控制器进行初始化自检，具体通过测试数据回传模块读取辅逆控制器的状态和诊断数据，判断是否初始化正常。若初始化自检成功则所述辅逆控制器与所述测试装置建立通信连接，若初始化自检失败则结束测试。

检测所述辅逆控制器与所述测试装置建立通信连接是否成功，若通信连接成功则进入测试流程，若通信连接失败则结束测试。

所述测试流程包括以下步骤：

所述测试装置产生用于所述辅逆控制器运行的仿真信号，采集所述辅逆控制器的运行状态和执行结果，并根据所述运行状态和所述执行结果产生测试结果。

具体地，操作人员可以通过操作控制输入模块输入操作控制指令进行不同的测试，如：

1)测试装置的上电检测：测试装置与辅逆控制器上电，通过操作控制输入模块操作检测辅逆控制器的电源是否正常，观察上电状态、通信状态、以及指示灯等是否正常；

2)单通道信号检测：通过操作控制输入模块输入操作控制指令，控制操作检测辅逆控制器的每块输入输出板卡的单个通道的状态；由PLC控制器校验接收到的开关量信号以及输出继电器动作是否正确、模拟量输入值是否精准；

3)模拟车载运行检测：通过操作控制输入模块输入操作控制指令，模拟车辆上辅逆控制器的正常工作状态，输出连续的三相正弦脉宽调制(SPWM)波形以及撬棒电阻驱动波形，检测在外部条件异常状态下(如逻辑量异常或模拟量异常)辅逆控制器的相应是否正常。

本实施例的测试装置及方法通过生成辅逆控制器运行所需要的电源输入、仿真信号输入以及相应的控制逻辑，能够实现对车辆系统辅逆控制器的功能进行测试，从而实现辅逆控制器的控制逻辑和控制效果进行离线测试，以判断其功能是否正常以及相应的故障情况，从而为该辅逆控制器的维修和维护带来便利。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括测试信号生成和检测系统，所述测试信号生成和检测系统包括：

PLC测试控制器，用于模拟所述辅逆控制器运行时所处的半实物仿真环境；

测试信号生成模块，用于产生用于所述辅逆控制器运行的仿真信号；

测试数据回传模块，用于采集所述辅逆控制器的运行状态和执行结果，并将所述运行状态和所述执行结果回传至上位测试服务器；

上位测试服务器，用于根据所述运行状态和所述执行结果产生测试结果。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括测试监控人机交互系统，所述测试监控人机交互系统包括：

操作控制输入模块，用于输入操作控制指令；

测试结果显示模块，用于显示测试过程及所述测试结果。

3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括电源系统，所述电源系统包括不同电压的电源模块，该些电源模块分别用于为所述辅逆控制器及所述测试信号生成和检测系统供电。

4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括测试波形显示设备，所述测试波形显示设备用于显示所述辅逆控制器中一个或多个功率器件运行时的测试波形。

5.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述PLC测试控制器用于通过输出逻辑量信号和模拟量信号至所述辅逆控制器来模拟所述辅逆控制器运行时所处的半实物仿真环境。

6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试信号生成模块包括：模拟量信号放大模块、输出信号一级隔离模块和输出信号二级隔离模块；

所述模拟量信号放大模块，用于放大模拟量信号，将放大后的模拟量信号记为第一信号；

所述输出信号一级隔离模块，包括第一放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述输出信号二级隔离模块，包括第二放大器和第四电阻；

所述第一信号通过所述第一电阻输入至所述第一放大器的第一输入端，所述第一放大器的第二输入端通过所述第二电阻接地，所述第一放大器的输出端通过所述第三电阻与所述第一放大器的第二输入端连接；

所述第一放大器的输出端还与所述第二放大器的第一输入端连接，所述第二放大器的输出端与所述第二放大器的第二输入端连接，所述第二放大器的输出端还通过所述第四电阻输出第二信号作为仿真信号。

7.如权利要求1或6所述的测试装置，其特征在于，所述仿真信号为输入激励信号。

8.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述辅逆控制器为Agate-AUX型辅逆控制器。

9.一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试方法，其特征在于，所述测试方法采用权利要求1-8中任意一种用于地铁车辆系统的辅逆控制器的测试装置实现，所述测试方法包括：初始化流程和测试流程；

所述初始化流程包括以下步骤：

在所述测试装置上电后，由所述测试装置生成用于所述辅逆控制器运行的仿真信号，对所述测试装置进行初始化设置和功能自检，对所述辅逆控制器进行初始化自检，检测所述辅逆控制器与所述测试装置建立通信连接是否成功；

所述测试流程包括以下步骤：

所述测试装置产生用于所述辅逆控制器运行的仿真信号，采集所述辅逆控制器的运行状态和执行结果，并根据所述运行状态和所述执行结果产生测试结果。