CN110942692A - 一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，包括两个主控单元和一个执行单元，主控单元包括触摸显示器、中央处理单元、蓄电池控制电路、蓄电池箱、辅助供电单元、低压直流电源分配电路、中压交流电源分配电路，其中的辅助供电单元包括：辅助逆变器、辅助逆变器外部信号接口电路、中压交流供电电源、充电机；执行单元包括4个配电盘，配电盘中有高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路、中压扩展电路，通过上述硬件有机地融合在一起，体现了城铁车辆的辅助供电系统控制模式，仿真程度高，培训者根据调试内容，编写调试方法，省时省力，减少培训对真实车辆的功能及性能的影响，避免车辆出现意外的质量问题，降低损失。

Description

一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统及方法

技术领域

本发明属于城市轨道交通车辆调试和维护操作技能培训技术领域，尤其是涉及一种满足城市轨道车辆辅助供电系统智能调试培训系统，满足调试员工对于车辆中压交流供电及低压直流供电方面调试技能的培训。

背景技术

随着中国城市轨道交通的快速发展，地铁、轻轨车辆的装备水平、技术含量已经达到了世界领先水平。在地铁、轻轨车辆生产制造环节中，车辆调试是其中关键一环，它关系到地铁、轻轨车辆的各项功能能否正常实现以及地铁、轻轨车辆的安全可靠运行。因此，对地铁、轻轨车辆调试岗位员工的技能水平要求很高。

对于地铁、轻轨车辆调试岗位的员工技能培训，一直是困扰培训工作的难题。一般来讲，对于该岗位的传统培训仅限于图纸原理的培训，基本没有实做培训。因为一组地铁、轻轨车辆单组造价约为500-3000万元，利用原车培训风险大、成本高，生产周期不允许，不可控因素多，而且由于质量管理工艺制度的限制不能更深入了解地铁、轻轨车辆控制原理。上述情况严重制约了调试员工操作技能水平的提高，导致成为地铁、轻轨车辆生产的制约因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高仿真程度，对场地和环境要求不高，利用较少的能源和材料消耗，方便调试员工在脱离城铁车辆现车的情况下，实现对城铁车辆辅助供电系统的调试技能培训。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述调试培训系统对调试人员进行培训的方法。

为实现上述目的，本发明提供一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，其特征在于：包括两个主控单元和一个执行单元，其中：

主控单元包括触摸显示器、中央处理单元、蓄电池控制电路、蓄电池箱、辅助供电单元、低压直流电源分配电路、中压交流电源分配电路，其中的辅助供电单元包括：辅助逆变器、辅助逆变器外部信号接口电路、中压交流供电电源、充电机；

执行单元包括配电盘1的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路；配电盘3的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路、中压扩展电路；配电盘2的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路；配电盘4的中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路；

主控单元各部分之间的连接关系是：触摸显示器与中央处理单元连接，显示辅助供电单元的状态；辅助逆变器外部信号接口电路与中央处理单元连接，传输辅助供电单元的状态给中央处理单元；蓄电池控制电路与辅助逆变器外部信号接口电路连接，发送蓄电池控制状态给辅助逆变器外部信号接口电路；蓄电池控制电路与蓄电池箱连接，控制蓄电池输出电能的状态；蓄电池箱与充电机连接，输出蓄电池箱的电能至充电机及充电机向蓄电池充电；蓄电池箱及充电机与低压直流电源分配电路连接，实现蓄电池箱及充电机输出的电能向低压直流电源分配电路进行供电；中压交流供电电源与中压交流电源分配电路连接，实现中压交流供电电源向中压交流电源分配电路进行供电；

执行单元各部分之间的连接关系是：配电盘1的高压供电电路与配电盘3的高压供电电路相互连接，配电盘3的高压供电电路与配电盘2的高压供电电路相互连接，形成三个高压供电电路的互通连接关系；配电盘3中压扩展电路分别连接配电盘1、配电盘3、配电盘4、配电盘2的中压交流电源分配电路；直流母线分别连接配电盘1、配电盘3、配电盘4、配电盘2的中压交流电源分配电路；

主控单元各部分和执行单元各部分之间的连接关系是：配电盘1高压供电电路与辅助逆变器连接，传输高压有效信号；配电盘3的中压扩展电路与中压交流供电电源连接，输送三相交流电供给中压扩展电路；配电盘3的直流母线与充电机连接，两个充电机通过直流母线并联在一起，为系统的低压直流电源分配电路供电。

所述的蓄电池箱包括：模拟电池、蓄电池输出断路器、蓄电池欠压继电器、非永久母线控制接触器、蓄电池输出隔离二极管，其中模拟电池与蓄电池输出断路器连接，用于手动控制模拟电池电能的输出；电池输出断路器与蓄电池输出隔离二极管连接，蓄电池输出隔离二极管与非永久母线接口连接，用于非永久供电电能的输出；蓄电池欠压继电器与控制信号接口连接，用于检测蓄电池电压；非永久母线控制接触器与蓄电池欠压继电器常开触点连接，用于控制电路闭合非永久母线控制接触器；电池输出断路器与非永久母线控制接触器的常开触点连接，用于蓄电池非永久母线电能的输出。

所述的蓄电池控制电路包括：蓄电池控制断路器、隔离二极管、列车上电按钮、列车断电按钮、司机室激活继电器常开触点、列车上电继电器、列车激活继电器、列车断电继电器，其中，蓄电池控制断路器与隔离二极管连接，隔离二极管与列车上电按钮连接，列车上电按钮与列车激活继电器常闭触点连接，列车激活继电器常闭触点与列车上电继电器连接，形成列车上电继电器激活电路；隔离二极管与列车断电继电器常闭触点连接，列车断电继电器常闭触点与列车上电继电器常开触点连接，列车上电继电器常开触点与列车上电继电器连接，形成列车上电继电器自锁电路；隔离二极管与列车上电继电器常开触点连接，列车上电继电器常开触点与经过环路线与列车激活继电器连接，用于形成列车激活环路，使列车激活继电器得电；隔离二极管与司机室激活继电器常开触点连接，司机室激活继电器常开触点与列车断电按钮连接，列车断电按钮与列车断电继电器连接，实现列车断电控制电路。

所述的辅助逆变器外部信号接口电路包括：辅助逆变器供电断路器、备用模式按钮、辅助逆变器停机按钮、隔离二极管、辅助逆变器输出OK继电器、司机室激活继电器常开触点以及辅助逆变器电源及外部信号接口，其中辅助逆变器供电断路器与辅助逆变器电源接口连接，负责向辅助逆变器供电；辅助逆变器供电断路器与司机室激活继电器常开触点连接，司机室激活继电器常开触点与备用模式按钮连接，向备用模式按钮及辅助逆变器停机按钮进行供电；备用模式按钮与辅助逆变器备用模式接口连接，向辅助逆变器提供备用模式指令；辅助逆变器停机按钮与辅助逆变器停机指令接口连接，向辅助逆变器提供停机指令；辅助逆变器工作状态接口与隔离二极管连接，隔离二极管与辅助逆变器输出OK继电器连接，用于在辅助逆变器输出OK时，辅助逆变器输出OK继电器得电，可向外扩展信号。

所述的辅助逆变器包括：辅助逆变器内部控制电路、辅助逆变器内部ACU控制单元、辅助逆变器内部充电机主电路、辅助逆变器单元内部交流供电主电路构成，其中辅助逆变器内部控制电路中设置有：停机继电器、IES连锁状态继电器、工作使能继电器、输出主接触器、逻辑控制器输出常开触点，以及内部控制电路对外信号接口，其中停机继电器与对外信号接口中的辅助停机指令接口连接，停机继电器受外部辅助停机指令控制；IES连锁状态继电器与对外信号接口中的IES连锁指令接口连接，IES连锁状态继电器受外部IES连锁指令控制；工作使能继电器与对外信号接口中的辅助逆变器工作使能指令接口连接，工作使能继电器受辅助逆变器工作使能指令控制；输出主接触器与停机继电器常闭触点连接，停机继电器常闭触点与工作使能继电器常开触点连接，工作使能继电器常开触点与IES连锁状态继电器常开触点连接，IES连锁状态继电器常开触点与逻辑控制器输出常开触点，逻辑控制器输出常开触点与辅助逆变器电源接口连接，上述连接，用于控制输出主接触器的闭合。

所述的辅助逆变器内部充电机主电路包括充电机变压器、整流桥、输出主接触器主触点、充电机输出有效继电器、隔离二极管、输入交流母线、直流电输出母线接口，其中充电机变压器连接输入交流母线，将交流母线的AC380V电，变压为AC127V；充电机变压器连接整流桥，将交流电整流为直流电；整流桥连接输出主接触器主触点，输出主接触器主触点连接直流电输出母线接口，负责控制直流电输出；充电机输出有效继电器与直流电输出母线接口连接，用于检测直流电输出母线接口是否得电，并将得电状态传输给控制辅助逆变器外部信号接口电路。

一种城铁客车辅助供电智能调试培训方法，包括蓄电池供电系统的调试方法和辅助逆变器控制系统的调试方法，蓄电池供电系统包括蓄电池控制电路、蓄电池箱、低压直流电源分配电路，负责系统的低压直流控制系统电源的供给及停止；辅助逆变器控制系统包括辅助逆变器外部信号接口电路、辅助逆变器、中压交流供电电源、中压扩展电路、中压交流电源分配电路，其特征在于：调试时需要在两个主控单元上分别进行调试，其中蓄电池供电系统的调试方法为：

1、送电前线路测量，确保无短路现象；

2、蓄电池控制电路供电控制功能调试；激活蓄电池、列车上电继电器及列车激活继电器，完成控制电路自锁及列车激活控制环路的建立，控制蓄电池箱内的欠压继电器及非永久母线控制接触器动作，使模拟的蓄电池的电能向装置非永久供电母线供电；

3、蓄电池断开要先激活两个主控单元的列车主控，旋转司机钥匙，激活司机室激活继电器，操作列车断电按钮，是蓄电池断电继电器得电，切断列车上电控制电路的自锁电路，破坏列车激活环路，使控制蓄电池箱内的欠压继电器及非永久母线控制接触器失电，断开非永久供电母线的供电；

辅助逆变器控制系统的调试方法为：

1、启动前线路测量，确保无短路现象；

2、激活蓄电池后，测量辅助逆变器外部信号接口电路的辅助逆变器供电断路器上口电压是否符合要求，如符合要求，则闭合辅助逆变器外部信号接口电路的辅助逆变器供电断路器，使辅助逆变器内部ACU控制单元上电，在触摸显示器上查看辅助逆变器状态；

3、在主控机柜1或主控机柜2进行辅助逆变器启动/停止试验，在列车主控端操作升弓按钮，确认受电弓升起，触摸显示器上显示网压正常，确认本单元辅助逆变器工作正常，测量装置三相四线制交流电的电压、相序、频率正常，测量装置低压直流母线正负之间电压正常，如果测量时出现缺相故障或输出电压不正常的故障，需要根据原理图对辅助逆变器控制系统的电路进行检查及测量，查找线路故障位置并处理；

4、按下辅助停机按钮，使本单元辅助逆变器停止工作。

通过上述硬件的逻辑连接和网络连接使后台支持与前台功能硬件有机地融合在一起，三个单元布置，辅助供电系统的部件配合，符合城铁车辆的主控车辆及执行车辆的布局方式安排，体现了城铁车辆的辅助供电系统控制模式，即由每个主控车辆向本单元所在半列车辆进行供电，两个单元之间可以进行远程扩展供电的主要功能，体现城铁车辆调试技能独特特点。仿真程度高，所有部件的接口及接线逻辑，均按照城铁车辆原型进行布置，培训者可以根据城铁车辆的调试内容，编写实训装置的调试方法，使受训人员根据调试方法进行标准化的操作；利用小型紧凑的三个单元模拟仿真一列城铁车辆的辅助供电系统功能，比照使用真实车辆进行培训，具有部件集中，走动范围小，节省人员走动时间，并且可以减少培训对真实车辆的功能及性能的影响，避免车辆出现意外的质量问题，降低损失。

附图说明

图1辅助供电模拟系统功能结构图；

图2a蓄电池箱的输出电路；

图2b低压直流供电系统的蓄电池控制电路；

图2c低压直流供电系统的电源分配电路；

图3a交流中压供电系统中的辅助逆变器外部信号接口电路；

图3b辅助逆变器内部电路；

图3c辅助逆变器内部控制电路；

图3d辅助逆变器内部ACU控制单元；

图3e辅助逆变器内部充电机主电路；

图3f辅助逆变器单元内部交流供电主电路；

图3g中压主电路及电源分配电路；

图3h辅助逆变器单元充电机工作状态输出电路。

具体实施方式

图1，城铁客车智能调试实训系统的辅助供电系统分布在3个机柜，其中主控机柜1及主控机柜2上主要设置有：触摸显示器、中央处理单元、蓄电池控制电路、蓄电池箱、辅助供电单元、低压直流电电源分配电路、中压交流电源分配电路，其中辅助供电单元中包括：辅助逆变器外部信号接口电路、辅助逆变器、中压交流供电电源、充电机；执行单元包括第一配电盘1的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电电源分配电路；第三配电盘3的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电电源分配电路、中压扩展电路；第二配电盘2的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电电源分配电路；第四配电盘4的中压交流电源分配电路、低压直流电电源分配电路。

主控单元各部分之间的连接关系是：触摸显示器与中央处理单元连接，将将辅助供电单元的状态通过中央处理单元在触摸显示器上进行显示；辅助逆变器外部信号接口电路与中央处理单元连接，将辅助供电单元的状态传输给中央处理单元；蓄电池控制电路与辅助逆变器外部信号接口电路连接，将蓄电池控制状态发送给辅助逆变器外部信号接口电路；蓄电池控制电路与蓄电池箱连接，可控制蓄电池的输出电能的状态；蓄电池箱与充电机连接，实现蓄电池箱的电能输出至充电机，及充电机向蓄电池充电；蓄电池箱及充电机与低压直流电源分配电路连接，实现蓄电池箱及充电机输出的电能，向低压直流电源分配电路进行供电；中压交流供电电源与中压交流电源分配电路连接，实现中压交流供电电源向中压交流电源分配电路进行供电。

执行单元组成部分之间的连接关系是：第一配电盘1的高压供电电路与第三配电盘3的高压供电电路相互连接，第三配电盘3的高压供电电路与第二配电盘2的高压供电电路相互连接，形成三个高压供电电路的互通连接关系；第三配电盘3中压扩展电路通过交流母线分别连接第一配电盘1、第三配电盘3、第四配电盘4、第二配电盘2的中压交流电源分配电路；直流母线分别连接第一配电盘1、第三配电盘3、第四配电盘4、第二配电盘2的中压交流电源分配电路。

主控单元各部分和执行单元各部分之间的连接关系是：第一配电盘1高压供电电路与辅助供电单元的辅助逆变器连接，高压供电电路将高压有效信号传输给辅助逆变器；第三配电盘3的中压扩展电路通过交流母线与辅助供电单元的中压交流供电电源连接，将中压交流电供电电源输出的三相交流电池供给第三配电盘3的中压扩展电路；第三配电盘3的直流母线与辅助供电单元的充电机连接，两个充电机通过直流母线并联在一起，为装置的低压直流电源分配电路供电。

辅助供电系统是为实训装置提供交流中压及直流低压电源的系统，辅助逆变器将装置高压供电电路提供的电源，经过车辆高压信号有效、CVS正常等信号的逻辑判断，进行隔离及控制输出，成为装置使用AC380V的三相四线制电源。

蓄电池及充电机构成装置的低压直流供电系统，蓄电池在装置没升弓，未接入模拟高压信号时，为装置提供低压控制电。充电机在装置升弓，装置引入模拟高压信号时，为车辆低压直流电气设备供电。

其中蓄电池箱内有大功率的直流电源做为模拟电池组，经过正极及负极的熔断器，有隔离断路器向装置永久供电母线供电，经过隔离二极管将模拟电池组与永久供电母线进行隔离。设置欠压保护继电器及向非永久供电母线输出电能的非永久母线控制接触器，当接收到外部给进的指令后，欠压保护继电器和非永久母线控制接触器会得电，使非永久供电母线得电。

蓄电池控制电路由装置永久供电母线提供的电能，由列车上电按钮激活列车上电接触器，并形成自锁，并将上电指令信号通过列车线传输到另一端头的机柜中行程控制环路，并激活两机柜中的列车激活继电器，同时激活蓄电池箱中的欠压保护继电器和非永久母线控制接触器会得电，使非永久供电母线得电。激活装置主控，触发列车断电按钮，使列车断电继电器得电，会切断列车上电继电器的自锁电路，使非永久供电母线断电。

辅助供电单元的辅助逆变器及其接口电路，主要是根据接口电路输入的控制指令，完成交流电可控输出、直流充电机的可控输出、辅助逆变器的保护、辅助逆变器工作状态的反馈。辅助供电单元内部主要由：控制电路部分、ACU控制单元部分、充电机主电路部分、交流供电主电路部分构成。

图2a、2b、2c是装置辅助供电系统中的低压直流供电系统。图2a为蓄电池箱的输出电路，由模拟电池组＝32-B01、电池组输出主断路器＝32-Q01、正极输出熔断器＝32-F02、负极输出熔断器＝32-F03、电池组隔离二极管＝32-V02、永久母线输出隔离二极管＝32-V01、非永久母线输出接触器＝32-KM01、蓄电池欠压保护继电器＝32-K01构成。

装置的模拟电池组采用大功率的AC220V转DC110V电源代替电池组，闭合断路器＝32-Q01，模拟电池组通过正负极上的熔断器及正极上的两个隔离二极管(＝32-V02及＝32-V01)向装置的永久带电母线供电。蓄电池箱的对外接口如下表：

蓄电池箱对外接口定义：

图2b是低压直流供电系统的蓄电池控制电路，主要部件有：蓄电池控制电路的断路器列车激活＝32-F01，隔离二极管＝32-V02，绿色的列车上电按钮＝32-S01，红色的列车断电按钮＝32-S02，列车上电继电器＝32-K02、＝32-K05，列车激活继电器＝32-K04，列车断电继电器＝32-K03，蓄电池箱＝32-G01及辅助逆变器＝11-A03中的充电机单元。

电路原理是：在主控机柜1闭合断路器，经过隔离二极管，按下列车上电按钮后，通过列车激活继电器常闭触点使列车上电继电器得电，并形成自锁，列车上电继电器得电后，列车线32106得电，经过主控机柜2的列车上电继电器常闭触点，使列车线32107得电，并激活主控机柜1及主控机柜2的列车激活继电器，同时将列车激活信号传送给蓄电池箱的32107接口，激活蓄电池向内部的蓄电池欠压继电器，蓄电池欠压继电器激活非永久母线控制接触器，使蓄电池箱的32103接口输出DC110V电，32103号线经过辅助逆变器内的隔离二极管，向装置的32101非永久供电母线供电。主控机柜2的电路控制原理与主控机柜1相同。

图2c为低压直流供电系统的电源分配电路，32106号线、32107号线、32114号线、32101号线、32102号线、32100号线为主控机柜1到主控机柜2的贯通线，32101号线是DC110V的非永久供电母线正线，为装置的非永久用电设备供电，包括：TCMS系统、门系统、制动系统、各大功能环路等主要系统供电；32102号线是DC110V的永久供电母线正线，主要用于列车上电激活电路及紧急照明系统提供电源；32100号线是DC110V的供电母线负线。

图3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h是辅助供电系统的交流中压供电系统。图3a是交流中压供电系统中的辅助逆变器外部信号接口电路，各接口定义如下表：

辅助逆变器箱对外接口定义：

DEC+及DEC-接口是辅助逆变器单元的电源接口，辅助逆变器供电断路器是＝33-F02。ALIMK接口是IES连锁信号，所有IES箱的模式开关处于接触网位时，该信号为1。STOP_CVS接口是辅助逆变器停机指令输入接口，辅助逆变器停机指令由＝33-F02断路器供电，司机室激活后，头继电器＝21-K09得电，常开触点闭合，按下辅助逆变器停机按钮＝33-S01，辅助逆变器停机指令信号为1，辅助逆变器停止工作。NORMAL/REV、OUTPUTS_OK(2)接口是辅助逆变器单元的控制电正电源接口。AOIK_STATUS(2)接口是CVS辅助逆变器工作使能信号，当AOIK_STATUS(2)接口输入1时，CVS辅助逆变器允许启动。RESCUE接口是辅助逆变器备用模式指令的输入接口，辅助逆变器备用模式指令由＝33-F02断路器供电，司机室激活后，头继电器＝21-K09得电，常开触点闭合，旋转辅助逆变器备用模式指令开关＝33-S02，RESCUE指令信号为1，辅助逆变器进入到备用状态。OUTPUTS_OK(1)接口是辅助逆变器中充电机的工作状态信号，当OUTPUTS_OK(1)输出1时，辅助逆变器单元的充电机工作正常，经过隔离二极管＝33-D01，使图3a及3h中33207号线带电，各车的充电机状态继电器(＝33-K02)得电。AOIK_STATUS(1)是CVS单元输出的AOIK输出接触器工作状态信号，当辅助逆变器单元工作正常，主接触器AOIK闭合，则AOIK_STATUS(1)输出1。

图3b是辅助逆变器内部电路。辅助逆变器内部主要由：控制电路部分(图3c)、ACU控制单元部分(图3d)、充电机主电路部分(图3e)、交流供电主电路部分(图3f)构成。

图3c是辅助逆变器内部控制电路，DEC+与DEC-为设备提供DC110V电源，Q0.0为图3d中的辅助逆变器控制单元ACU输出的辅助逆变器启动信号，Q0.0＝1，辅助逆变器启动。AOIK_STATUS(2)输入DC110V，辅助逆变器工作使能信号为1，＝K1103_2得电。＝K1103_1是辅助逆变器停机的继电器，受STOP_CVS接口指令控制。

当ALIMK输入DC110V，IES反馈IES连锁有效，＝K1103_4得电。控制电路DEC+与DEC-之间有DC110V电，满足Q0.0闭合，＝K1103_4、＝K1103_2得电，＝K1103_1未得电的条件，辅助逆变器的输出主接触器＝AOIK得电，主触点闭合，图3e充电机主电路中的＝AOIK主触点闭合，图3f交流供电主电路中的＝AOIK主触点闭合，充电机输出DC110V，交流供电主电路将外部提供的AC380V三相电电源经过控制，输出到车辆的主交流母线上。输出主接触器＝AOIK得电，辅助常开触点闭合，辅助逆变器的AOIK_STATUS(1)接口输出DC110V电，输出辅助逆变器主接触器工作正常指令。在辅助逆变器备用模式下，RESCUE输入DC110V,会将＝AOIK主接触器的得电条件：“Q0.0闭合，＝K1103_4、＝K1103_2得电”进行旁路，使＝AOIK主接触器得电。

图3d是辅助逆变器内部ACU控制单元。ACU控制单元采用西门子S7-200可编程序控制器进行逻辑控制，负责CVS内部的逻辑控制及通过DP网络与CCU进行数据交换，将辅助逆变器输出交流电的电压、电流，充电机输出的直流电的电压、电流及各部件状态反馈给CCU，并在触摸显示器上进行显示。

图3e是辅助逆变器内部充电机主电路，充电机是通过AC380V/AC127V单相变压器，将外部提供的AC380V电源降压为AC127V交流电，在经过整流桥整流转换为DC110V±15V的电源，当输出主接触器＝AOIK得电，主触点闭合，32103号线向蓄电池供电，正线通过隔离二极管D1后，向车辆非永久母线32101号线及32100号线供电。当输出主接触器＝AOIK主触点闭合，充电机输出有效继电器＝K1103_3得电，常开触点闭合，OUTPUTS_OK(1)输出1。

图3g是辅助供电模拟系统的中压主电路及电源分配电路。主控机柜1到执行机柜配电盘3的31201号线、31202号线、31203号线、N号线，及配电盘3到主控机柜2的31201号线、31202号线、31203号线、N号线组成了装置的三相四线制中压交流母线，为装置上所有的交流负载进行供电，如模拟照明系统、模拟暖通系统等。在执行机柜的配电盘3中配有中压扩展电路，某一机柜的辅助逆变器系统故障无法工作时，另一机柜的辅助逆变器输出的交流AC380V就回通过中压扩展电路，扩展至故障的机柜上，为机柜内的交流负载供电。

调试方法如下：

辅助供电系统智能调试培训系统的调试方法分为蓄电池供电系统的调试方法和辅助逆变器控制系统的调试方法。

蓄电池供电系统的调试方法：

1、送电前线路测量，是对蓄电池供电主电路及控制电路的主要节点进行测量，测量线路是否有短路现象，及电源电压是否符合标准电压，主要测量下述部位：

1.1、测量主控机柜1/主控机柜2的断路器＝32-Q01上的接线32121与32125之间阻值，蓄电池输出接触器＝32-KM01的接线32103与32100之间、32109与32100之间阻值，模拟蓄电池箱接口的接线32102与32100之间阻值，两点之间的阻值要无穷大，不能短路，如果出现短路故障，需要按照原理图对线路各节点进行排查，查找出短路位置，并处理，方可继续进行后续调试。

1.2、测量主控机柜1/主控机柜2的断路器＝32-Q01的接线32122与32124之间电压在DC110V±20V的范围。

1.3、测量主控机柜1/主控机柜2的＝32-Q01上的接线32121与＝32-KM01上的接线32120之间有隔离二极管，其中32121号线为+，32120号线为–。测量主控机柜1/主控机柜2的＝32-F01上的接线32110与＝32-K02上的接线32111之间有二极管，32110号线为+，32111号线为–。测量时要测量出二极管是否有击穿故障及断路故障，如果有故障，需要对二极管进行更换处理。

2、蓄电池供电控制功能调试，是进行蓄电池供电控制激活及断开，使模拟蓄池的电能可控的向装置非永久供电母线供电。

2.1、在主控机柜1进行调试，调试方法如下：

2.1.1、闭合断路器＝32-Q01，测量模拟电池箱接口的32102与32100之间电压为DC110V±20V。测量断路器＝32-F01接线32102与32100之间电压为DC110V±20V。测量断路器＝32-F01接线32110与32100之间阻值大于350Ω。

2.1.2、闭合断路器＝32-F01，测量断路器＝32-F01接线32110与32100之间的电压为DC110V±20V。

2.1.3、按下列车上电按钮＝32-S01，确认主控机柜1的继电器＝32-K02、＝32-K05得电吸合，主控机柜2的继电器＝32-K02、＝32-K05失电。如果出现故障，主控机柜1的继电器＝32-K02、＝32-K05未得电，则需要根据原理图对继电器32-K02、＝32-K05的供电回路进行测量，测量继电器＝32-K04常开触点上的32113号线是否有电，如果有电，则需要查找32115号线是否出现接错或断路现象；如果没电，则需要查找＝32-S01列车上电按钮接线是否正确。

当主控机柜1的继电器＝32-K02、＝32-K05得电吸合，主控机柜2的继电器＝32-K02、＝32-K05失电时，确认主控机柜1/主控机柜2的继电器＝32-K04得电吸合，接触器＝32-KM01得电吸合，测量辅助逆变器接口的32103与32100之间电压为DC110V±20V，32101与32100之间电压为DC110V±20V，完成蓄电池激活试验。

2.1.4、测量＝21-F01断路器上的接线32101与32100之间电压为DC110V±20V，测量＝21-F01断路器上接线21101与32100之间阻值无穷大。

2.1.5、闭合断路器＝21-F01，激活司机钥匙＝24-A01，司机室激活继电器＝21-K09得电吸合。

2.1.6、按下列车断电按钮＝32-S02，确认继电器＝32-K03得电吸合，激活端的继电器＝32-K02、＝32-K05失电，确认主控机柜1/主控机柜2的继电器＝32-K04失电，接触器＝32-KM01失电；测量辅助逆变器接口的32103与32100之间电压为DC 0V，32101与32100之间电压为DC 0V，完成蓄电池断电试验。

2.2、在主控机柜2进行调试，调试方法如下：

2.2.1、闭合断路器＝32-Q01，测量模拟电池箱接口的32102与32100之间电压为DC110V±20V。测量＝32-F01接线32102与32100之间电压为DC110V±20V。测量＝32-F01接线32110与32100之间阻值大于350Ω。

2.2.2、闭合断路器＝32-F01，测量＝32-F01接线32110与32100之间的电压为DC110V±20V。

2.2.3、按下列车上电按钮＝32-S01，确认主控机柜2的＝32-K02、＝32-K05得电吸合，主控机柜1的＝32-K02、＝32-K05失电。如果出现故障，主控机柜2的＝32-K02、＝32-K05未得电，则需要根据原理图对＝32-K02、＝32-K05的供电回路进行测量，测量＝32-K04常开触点上的32113号线是否有电，如果有电，则需要查找32115号线是否出现接错或断路现象；如果没电，则需要查找＝32-S01列车上电开关接线是否正确。

当主控机柜2的＝32-K02、＝32-K05得电吸合，主控机柜1的＝32-K02、＝32-K05失电时，确认主控机柜2/主控机柜1的＝32-K04得电吸合，＝32-KM01得电吸合，测量辅助逆变器接口的32103与32100之间电压为DC110V±20V，32101与32100之间电压为DC110V±20V，完成蓄电池激活试验。

2.2.4、测量＝21-F01断路器接线32101与32100之间电压为DC110V±20V，测量＝21-F01断路器接线21101与32100之间阻值无穷大。

2.2.5、闭合断路器＝21-F01，激活司机钥匙＝24-A01，继电器＝21-K09得电吸合。

2.2.6、按下列车断电按钮＝32-S02，确认＝32-K03得电吸合，激活端的＝32-K02、＝32-K05失电，确认主控机柜2/主控机柜1的＝32-K04失电，＝32-KM01失电；测量辅助逆变器接口的32103与32100之间电压为DC 0V，32101与32100之间电压为DC 0V，完成蓄电池断电试验。

辅助逆变器控制系统的调试，是辅助逆变器控制电路及功能的调试，实现380V交流供电及110V直流充电机输出控制。

辅助逆变器控制系统的调试方法：

1、启动前线路测量，是对辅助逆变器主电路及充电机主电路的主要节点以及控制进行测量，测量线路是否有短路现象，及电源电压是否符合标准电压，进行此项试验时，禁止升弓。主要测量下述部位：

1.1、在主控机柜1和主控机柜2的辅助箱接口测量AC380V主线31201、31202、31203对地阻值不为0，并且相间阻值不为0Ω。如果出现阻值为0Ω，需要按照原理图对线路各节点进行排查，查找出短路位置，并处理，方可继续进行后续调试。

1.2、在主控机柜1/主控机柜2，测量辅助逆变器供电断路器33-F02下口的33201与32100阻值为无穷大。

1.3、在主控机柜1激活车辆蓄电池，测量辅助逆变器供电断路器＝33-F02上口接线32101与32100之间电压为DC110V±20V。

1.4、在主控机柜1和主控机柜2，闭合辅助逆变器供电断路器＝33-F02，测量主控机柜1和主控机柜2辅助箱接口的33201与32100之间电压为DC110V±20V。

1.5、断开主控机柜1和主控机柜2辅助逆变器供电断路器＝33-F02，测量主控机柜1和主控机柜2辅助箱接口的33201与32100之间电压DC 0V。

2、在主控机柜1进行辅助逆变器系统启动/停止试验，

2.1、在主控机柜1进行列车上电，激活蓄电池，使用司机钥匙激活装置头继电器21-K09。

2.2、闭合主控机柜1的辅助逆变器供电断路器＝33-F02断路器，确认主控机柜1的辅助逆变器的ACU上电，且未报故障。

2.3、按下升弓按钮，升起受电弓，观察触摸显示器上显示输入主点压为DC1500V，这时辅助逆变器启动，AOIK输出接触器得电闭合，触摸显示器显示的辅助逆变器状态正常。测量辅助逆变器接口交流母线输出的相间电压为380VAC，确认三相母线相序正确。。如果测量时出现缺相故障或输出电压不正常的故障，需要根据原理图对线路辅助逆变器内部电路进行检查及测量，查找线路故障位置并处理。处理故障时，需要先对装置进行断电，方可进行故障排查及处理，禁止带电处理故障。

2.4、在主控机柜1按下辅助停机按钮33-S01，使主控机柜1辅助逆变器停止工作。

3、在主控机柜2进行辅助逆变器系统启动/停止试验，

3.1、在主控机柜2进行列车上电，激活蓄电池，使用司机钥匙激活装置头继电器21-K09。

3.2、闭合主控机柜2的辅助逆变器供电断路器＝33-F02断路器，确认主控机柜2的辅助逆变器的ACU上电，且未报故障。

3.3、按下升弓按钮，升起受电弓，观察触摸显示器上显示输入主点压为DC1500V，这时辅助逆变器启动，AOIK输出接触器得电闭合，触摸显示器显示的辅助逆变器状态正常。测量辅助逆变器接口交流母线输出的相间电压为380VAC，确认三相母线相序正确。如果测量时出现缺相故障或输出电压不正常的故障，需要根据原理图对线路辅助逆变器内部电路进行检查及测量，查找线路故障位置并处理。处理故障时，需要先对装置进行断电，方可进行故障排查及处理，禁止带电处理故障。

3.4、在主控机柜2按下辅助停机按钮33-S01，使主控机柜2辅助逆变器停止工作。

本发明通过上述硬件的逻辑连接和网络连接使后台支持与前台功能硬件有机地融合在一起，体现了城铁车辆辅助供电系统的主要功能，体现城铁车辆调试技能独特特点，根据城铁车辆的调试内容，编写实训装置的调试方法，使受训人员根据调试方法进行标准化的操作，仿真程度高，培训效率高、成本低。

培训考核试题采用数据库选题，通过激活故障设置继电器使模拟装置出现故障，导致功能缺失。培训人员在分析、测量后通过答题器输入故障代码，通过与数据库比对判断答题是否正确。

Claims (7)

1.一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，其特征在于：包括两个主控单元和一个执行单元，其中：

主控单元包括触摸显示器、中央处理单元、蓄电池控制电路、蓄电池箱、辅助供电单元、低压直流电源分配电路、中压交流电源分配电路，其中的辅助供电单元包括：辅助逆变器、辅助逆变器外部信号接口电路、中压交流供电电源、充电机；

执行单元包括配电盘1的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路；配电盘3的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路、中压扩展电路；配电盘2的高压供电电路、中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路；配电盘4的中压交流电源分配电路、低压直流电源分配电路；

主控单元各部分之间的连接关系是：触摸显示器与中央处理单元连接，显示辅助供电单元的状态；辅助逆变器外部信号接口电路与中央处理单元连接，传输辅助供电单元的状态给中央处理单元；蓄电池控制电路与辅助逆变器外部信号接口电路连接，发送蓄电池控制状态给辅助逆变器外部信号接口电路；蓄电池控制电路与蓄电池箱连接，控制蓄电池输出电能的状态；蓄电池箱与充电机连接，输出蓄电池箱的电能至充电机及充电机向蓄电池充电；蓄电池箱及充电机与低压直流电源分配电路连接，实现蓄电池箱及充电机输出的电能向低压直流电源分配电路进行供电；中压交流供电电源与中压交流电源分配电路连接，实现中压交流供电电源向中压交流电源分配电路进行供电；

执行单元各部分之间的连接关系是：配电盘1的高压供电电路与配电盘3的高压供电电路相互连接，配电盘3的高压供电电路与配电盘2的高压供电电路相互连接，形成三个高压供电电路的互通连接关系；配电盘3中压扩展电路分别连接配电盘1、配电盘3、配电盘4、配电盘2的中压交流电源分配电路；直流母线分别连接配电盘1、配电盘3、配电盘4、配电盘2的中压交流电源分配电路；

主控单元各部分和执行单元各部分之间的连接关系是：配电盘1高压供电电路与辅助逆变器连接，传输高压有效信号；配电盘3的中压扩展电路与中压交流供电电源连接，输送三相交流电供给中压扩展电路；配电盘3的直流母线与充电机连接，两个充电机通过直流母线并联在一起，为系统的低压直流电源分配电路供电。

2.根据权利要求1所述的一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，其特征在于：所述的蓄电池箱包括：模拟电池、蓄电池输出断路器、蓄电池欠压继电器、非永久母线控制接触器、蓄电池输出隔离二极管，其中模拟电池与蓄电池输出断路器连接，用于手动控制模拟电池电能的输出；电池输出断路器与蓄电池输出隔离二极管连接，蓄电池输出隔离二极管与非永久母线接口连接，用于非永久供电电能的输出；蓄电池欠压继电器与控制信号接口连接，用于检测蓄电池电压；非永久母线控制接触器与蓄电池欠压继电器常开触点连接，用于控制电路闭合非永久母线控制接触器；电池输出断路器与非永久母线控制接触器的常开触点连接，用于蓄电池非永久母线电能的输出。

3.根据权利要求1所述的一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，其特征在于：所述的蓄电池控制电路包括蓄电池控制断路器、隔离二极管、列车上电按钮、列车断电按钮、司机室激活继电器常开触点、列车上电继电器、列车激活继电器、列车断电继电器，其中，蓄电池控制断路器与隔离二极管连接，隔离二极管与列车上电按钮连接，列车上电按钮与列车激活继电器常闭触点连接，列车激活继电器常闭触点与列车上电继电器连接，形成列车上电继电器激活电路；隔离二极管与列车断电继电器常闭触点连接，列车断电继电器常闭触点与列车上电继电器常开触点连接，列车上电继电器常开触点与列车上电继电器连接，形成列车上电继电器自锁电路；隔离二极管与列车上电继电器常开触点连接，列车上电继电器常开触点与经过环路线与列车激活继电器连接，用于形成列车激活环路，使列车激活继电器得电；隔离二极管与司机室激活继电器常开触点连接，司机室激活继电器常开触点与列车断电按钮连接，列车断电按钮与列车断电继电器连接，实现列车断电控制电路。

4.根据权利要求1所述的一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，其特征在于：所述的辅助逆变器外部信号接口电路包括辅助逆变器供电断路器、备用模式按钮、辅助逆变器停机按钮、隔离二极管、辅助逆变器输出OK继电器、司机室激活继电器常开触点以及辅助逆变器电源及外部信号接口，其中辅助逆变器供电断路器与辅助逆变器电源接口连接，负责向辅助逆变器供电；辅助逆变器供电断路器与司机室激活继电器常开触点连接，司机室激活继电器常开触点与备用模式按钮连接，向备用模式按钮及辅助逆变器停机按钮进行供电；备用模式按钮与辅助逆变器备用模式接口连接，向辅助逆变器提供备用模式指令；辅助逆变器停机按钮与辅助逆变器停机指令接口连接，向辅助逆变器提供停机指令；辅助逆变器工作状态接口与隔离二极管连接，隔离二极管与辅助逆变器输出OK继电器连接，用于在辅助逆变器输出OK时，辅助逆变器输出OK继电器得电，可向外扩展信号。

5.根据权利要求1所述的一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，其特征在于：所述的辅助逆变器包括辅助逆变器内部控制电路、辅助逆变器内部ACU控制单元、辅助逆变器内部充电机主电路、辅助逆变器单元内部交流供电主电路构成，其中辅助逆变器内部控制电路中设置有：停机继电器、IES连锁状态继电器、工作使能继电器、输出主接触器、逻辑控制器输出常开触点，以及内部控制电路对外信号接口，其中停机继电器与对外信号接口中的辅助停机指令接口连接，停机继电器受外部辅助停机指令控制；IES连锁状态继电器与对外信号接口中的IES连锁指令接口连接，IES连锁状态继电器受外部IES连锁指令控制；工作使能继电器与对外信号接口中的辅助逆变器工作使能指令接口连接，工作使能继电器受辅助逆变器工作使能指令控制；输出主接触器与停机继电器常闭触点连接，停机继电器常闭触点与工作使能继电器常开触点连接，工作使能继电器常开触点与IES连锁状态继电器常开触点连接，IES连锁状态继电器常开触点与逻辑控制器输出常开触点，逻辑控制器输出常开触点与辅助逆变器电源接口连接，上述连接，用于控制输出主接触器的闭合。

6.根据权利要求5所述的一种城铁客车辅助供电智能调试培训系统，其特征在于：所述的辅助逆变器内部充电机主电路包括充电机变压器、整流桥、输出主接触器主触点、充电机输出有效继电器、隔离二极管、输入交流母线、直流电输出母线接口，其中充电机变压器连接输入交流母线，将交流母线的AC380V电，变压为AC127V；充电机变压器连接整流桥，将交流电整流为直流电；整流桥连接输出主接触器主触点，输出主接触器主触点连接直流电输出母线接口，负责控制直流电输出；充电机输出有效继电器与直流电输出母线接口连接，用于检测直流电输出母线接口是否得电，并将得电状态传输给控制辅助逆变器外部信号接口电路。

7.一种城铁客车辅助供电智能调试培训方法，包括蓄电池供电系统的调试方法和辅助逆变器控制系统的调试方法，蓄电池供电系统包括蓄电池控制电路、蓄电池箱、低压直流电源分配电路，负责系统的低压直流控制系统电源的供给及停止；辅助逆变器控制系统包括辅助逆变器外部信号接口电路、辅助逆变器、中压交流供电电源、中压扩展电路、中压交流电源分配电路，其特征在于：调试时需要在两个主控单元上分别进行调试，其中蓄电池供电系统的调试方法为：

（1）送电前线路测量，确保无短路现象；

(2)蓄电池控制电路供电控制功能调试；激活蓄电池、列车上电继电器及列车激活继电器，完成控制电路自锁及列车激活控制环路的建立，控制蓄电池箱内的欠压继电器及非永久母线控制接触器动作，使模拟的蓄电池的电能向装置非永久供电母线供电；

(3)蓄电池断开要先激活两个主控单元的列车主控，旋转司机钥匙，激活司机室激活继电器，操作列车断电按钮，是蓄电池断电继电器得电，切断列车上电控制电路的自锁电路，破坏列车激活环路，使控制蓄电池箱内的欠压继电器及非永久母线控制接触器失电，断开非永久供电母线的供电；

辅助逆变器控制系统的调试方法为：

（1）启动前线路测量，确保无短路现象；

（2）激活蓄电池后，测量辅助逆变器外部信号接口电路的辅助逆变器供电断路器上口电压是否符合要求，如符合要求，则闭合辅助逆变器外部信号接口电路的辅助逆变器供电断路器，使辅助逆变器内部ACU控制单元上电，在触摸显示器上查看辅助逆变器状态；

（3）在主控机柜1或主控机柜2进行辅助逆变器启动/停止试验，在列车主控端操作升弓按钮，确认受电弓升起，触摸显示器上显示网压正常，确认本单元辅助逆变器工作正常，测量装置三相四线制交流电的电压、相序、频率正常，测量装置低压直流母线正负之间电压正常，如果测量时出现缺相故障或输出电压不正常的故障，需要根据原理图对辅助逆变器控制系统的电路进行检查及测量，查找线路故障位置并处理；

（4）按下辅助停机按钮，使本单元辅助逆变器停止工作。

Images