CN112083329A - 一种判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统及调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统及调试方法，其中调试系统包括相序检测装置，相序检测装置包括感应式钳夹、信号放大整理比较模块、MCU模块、电源模块和显示模块；三个感应式钳夹分别与被测牵引电机的三相火线夹紧，感应式钳夹将采集的三相火线电压信号输入至对应的信号放大整理比较模块，经信号放大整理比较模块处理后的电压信号分别输入至MCU模块；MCU模块判断三相电压的相序关系是否正确，并控制显示模块对相序关系判断结果进行显示。本发明所提出的调试系统及调试方法无需对牵引电机原有接线结构进行任何拆装，大大提高了现场测试的安全性，切实保护了操作人员的人身安全，具有调试效率高、安全可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及动车调试技术领域，特别是涉及一种判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统及调试方法。
背景技术
中国高速铁路的发展突飞猛进，复兴号动车组的正式投入运营，代表着中国高铁技术标准达到世界先进水平，复兴号动车组在生产制造环节中，车辆调试工序尤为重要。对于高速动车组整列车试验中分为整列静态试验和整列动态试验，整列静态试验是整列车在动态调试前需要完成的测试试验。在整列静态试验中由于牵引电机的输入电压很高，并且没有可以使用相应相序表直接测量的地方，因此造成列车牵引电机旋转方向无法利用相序表直接进行验证。一节带牵引力的动车上设有4个牵引电机，如图1所示，牵引电机1和牵引电机3的三相电U、W、V接线相同，两个牵引电机的旋转方向一致；牵引电机2和牵引电机4的三相电U、V、W接线相同，两个牵引电机的旋转方向一致并且与牵引电机1、牵引电机3的旋转方向相反。由于牵引电机1和牵引电机3与牵引电机2和牵引电机4反向安装在列车上，当列车向前行驶时牵引电机的旋转方向应与列车向前方向一致，如果有对应牵引电机的三相电U、V、W线缆任意接反两相都会导致牵引电机旋转方向与列车运行方向相反，进而将导致接错线的牵引电机损坏。现有的判断列车牵引电机旋转方向的调试方法是调试人员在整列车动态试验的牵引与电制动试验中，将列车只留有一个牵引动力的车供电前行，一次只能检测一节带牵引动力车的牵引电机旋转方向，调试效率较低。用这一动力车行驶约300米的距离，在此期间，对单个牵引电机的速度予以检验。当行程完成300米的距离时，通过列车司机室监控屏查看牵引电机温度，比较牵引电机的温度。如果牵引电机旋转方向正确，则牵引电机之间的最大温度差应为小于等于8摄氏度。如果列车不行驶或者行驶困难，那么至少一个牵引电机的旋转方向可能有错误。如果牵引电机旋转方向判断失败，将会对有问题的牵引电机造成损坏，给动车组的生产带来经济损失。现有的这种牵引电机旋转方向调试方式是间接的验证牵引电机转向功能，验证过程存在不可确定因素过多，容易造成判定失败，进而造成牵引电机损坏。
发明内容
基于此，本发明针对现有技术中对牵引电机旋转方向的调试方式存在的调试效率低，容易造成牵引电机旋转方向判断失败，造成牵引电机损坏的问题，提供一种判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统及调试方法，该调试系统及调试方法是一种用于在高速动车组整列静态试验阶段，准确、安全检验牵引电机旋转方向功能正确性的方法及系统。
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
一种判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，该调试系统包括相序检测装置，所述相序检测装置包括感应式钳夹、信号放大整理比较模块、MCU模块、电源模块和显示模块，所述电源模块为所述信号放大整理比较模块、所述MCU模块和所述显示模块供电；
三个所述感应式钳夹分别与被测牵引电机的三相火线夹紧，所述感应式钳夹将采集的三相火线电压信号输入至对应的所述信号放大整理比较模块，经所述信号放大整理比较模块处理后的电压信号分别输入至所述MCU模块；
所述MCU模块对处理后的电压信号进行采样并量化转换为数字信号，根据所述数字信号计算电参量数据，再根据所述电参量数据判断三相电压的相序关系是否正确，并控制所述显示模块对相序关系判断结果进行显示。
相应地，本发明还提出一种利用上述判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统的调试方法，该方法包括以下步骤：
将相序检测装置中的三个感应式钳夹分别与被测牵引电机的三相火线夹紧；
列车中央控制单元接收输入的牵引力测试指令，并根据所述牵引力测试指令通过多功能车辆数据总线传输控制命令至牵引变流器；
所述牵引变流器根据所述控制命令输出三相交流电压至所述被测牵引电机；
所述相序检测装置对所述被测牵引电机的三相电压的相序关系判断结果进行显示，完成对所述被测牵引电机旋转方向的调试验证。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统及调试方法，能够在整列静态试验中进行牵引电机转向功能正确性的调试验证，无需对牵引电机原有接线结构进行任何拆装，大大提高了现场测试的安全性，切实保护了操作人员的人身安全，具有调试效率高、安全可靠的优点，而且本发明利用感应式钳夹实现电压信号的直接测量，解决了牵引电机由于没有测试接线点而无法直接测试其旋转方向的问题，实现了牵引电机转向功能的快速测试，提高了整列车调试的便利性和调试结果的准确性。
附图说明
图1为现有技术中列车牵引电机与牵引变流器的接线示意图；
图2为本发明的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统在一个实施例中的原理框图；
图3为相序检测装置与被测牵引电机的三相火线的连接示意图；
图4为本发明的判断动车组牵引电机旋转方向的调试方法在一个实施例中的流程图；
图5为列车中央控制单元、牵引变流器、被测牵引电机和相序检测装置的连接关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
在一个实施例中，本发明提供一种判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，调试系统包括相序检测装置，该相序检测装置包括感应式钳夹1、信号放大整理比较模块2、MCU模块3、电源模块4和显示模块5，如图2所示，其中感应式钳夹1、信号放大整理比较模块2和MCU模块3依次连接，电源模块4和显示模块5分别与MCU模块3连接，电源模块4用于为信号放大整理比较模块2、MCU模块3和显示模块5供电。
列车上的牵引变流器(牵引变流器是给牵引电机提供三相交流电源的设备)输出三相交流电给被测牵引电机供电，相序检测装置通过检测被测牵引电机三相电压的相序来判断被测牵引电机的旋转方向。具体地，在本实施例中，三个感应式钳夹1分别与被测牵引电机6的三相火线夹紧，如图3所示，感应式钳夹1又称为超感应高压绝缘夹钳或者超感应高绝缘夹钳。为提高列车的牵引电机旋转方向的调试效率，可以为每一个被测牵引电机6配备一个相序检测装置，四个相序检测装置可分别对列车的四个牵引电机旋转方向同时进行调试验证。
可选地，本实施例中的感应式钳夹1采用坡莫合金材料制作而成，坡莫合金具有很高的弱磁场导磁率，大大提高了检测感应的灵敏性和可靠性。传统的利用相序表进行相序测量的方法必须将三相电线的接线柱拨开，将相序表的三个裸露鳄鱼夹或测试针连接到裸露的三条火线上，而本实施例中的相序检测装置采用感应式钳夹非接触测量，不用拨开电线，无需接触高压裸露火线，直接将三个感应式钳夹分别夹住三相火线的绝缘外皮即可检测，从护套线上检测，大大提高了现场测试的安全性，解决了牵引电机由于没有测试接线点而无法直接测试其旋转方向的问题，切实保护了操作人员的人身安全，同时提高了生产力。
三个感应式钳夹1分别采集被测牵引电机6的U相电压输入、V相电压输入和W相电压输入，并将采集的三相火线电压信号输入至对应的信号放大整理比较模块2，经信号放大整理比较模块2处理后的电压信号分别输入至MCU模块3。本实施例中的信号放大整理比较模块2可以采用现有的信号调理电路实现，信号放大整理比较模块2将感应式钳夹1采集的三相火线电压信号进行信号放大、信号整理比较等处理后，输出符合MCU模块3要求且能够被MCU模块3处理的电压信号。
MCU模块3对处理后的电压信号进行采样并量化转换为数字信号，根据数字信号计算电参量数据，再根据电参量数据判断三相电压的相序关系是否正确，并控制显示模块5对相序关系判断结果进行显示。本实施例中的MCU模块3可以采用MSP430F6779芯片，MSP430F6779芯片具有3个高精度△-∑型ADC模块，分别对三相电压信号进行高精度采样，以提高检测精度。
进一步地，MCU模块3对处理后的电压信号进行采样并量化转换为数字信号后，MCU模块3利用相应计量算法即现有的计算电压频率公式及MCU内置硬件乘法器对量化后的电压信号进行实时处理，再根据相关应计量算法和处理后的数字信号计算电参量数据，计算得到的电参量数据包括电压有效值、电网频率等。
MCU模块3通过检测三相电压的正向过零点，并以U相电压过零点为参考，计算各个过零点的时间间隔，根据采样率和电参量数据将该时间间隔转换成角度即可得到三相电压的相序关系。
得到三相电压的相序关系后，MCU模块3判断三相电压的相序关系是否正确，并控制显示模块5对相序关系判断结果进行显示，供操作人员查看。本实施例中的显示模块5可以采用显示屏或者指示灯等设备实现。
可选地，显示模块5包括绿色指示灯和红色指示灯，当MCU模块3判断三相电压的相序关系正确时，MCU模块3控制绿色指示灯点亮，表示被测牵引电机6的旋转方向正确；当MCU模块3判断三相电压的相序关系错误时，MCU模块3控制红色指示灯点亮，表示被测牵引电机6的旋转方向错误。
本实施例所提供的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，能够在整列静态试验中进行牵引电机转向功能正确性的调试验证，无需对牵引电机原有接线结构进行任何拆装，大大提高了现场测试的安全性，切实保护了操作人员的人身安全，具有调试效率高、安全可靠的优点，而且本实施例利用感应式钳夹实现电压信号的直接测量，解决了牵引电机由于没有测试接线点而无法直接测试其旋转方向的问题，实现了牵引电机转向功能的快速测试，提高了整列车调试的便利性和调试结果的准确性。
在另一个实施例中，本发明提供一种利用上述判断动车组牵引电机旋转方向的调试方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤一(S100)：将相序检测装置中的三个感应式钳夹1分别与被测牵引电机6的三相火线夹紧；
步骤二(S200)：列车中央控制单元7接收输入的牵引力测试指令，并根据牵引力测试指令通过多功能车辆数据总线8传输控制命令至牵引变流器9；
步骤三(S300)：牵引变流器9根据控制命令输出三相交流电压至被测牵引电机6；
步骤四(S400)：相序检测装置对被测牵引电机6的三相电压的相序关系判断结果进行显示，完成对被测牵引电机6旋转方向的调试验证。
具体地，在本实施例所提出的判断动车组牵引电机旋转方向的调试方法中，涉及列车中央控制单元7(相当于列车控制的大脑)、牵引变流器9、被测牵引电机6和相序检测装置，列车中央控制单元7、牵引变流器9、被测牵引电机6和相序检测装置之间的连接关系如图5所示，其中相序检测装置中各个模块其具体功能的实现方法，可以参照上述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统实施例中描述的实现方法，此处不再赘述。
在进行判断被测牵引电机旋转方向测试前，按照图3所示将相序检测装置中的三个感应式钳夹1直接夹在对应牵引变流器9的U、V、W三相电接到被测牵引电机6的U、V、W三相线缆的外皮上；操作人员在司机室监控屏上操作按下牵引力测试功能按钮，输入牵引力测试指令，列车中央控制单元接收到操作人员输入的牵引力测试指令，并根据牵引力测试指令通过列车多功能车辆数据总线(Multifunction Vehicle Bus，MVB)传输控制命令至牵引变流器9；牵引变流器9通过根据控制命令输出三相交流电压至被测牵引电机6，给被测牵引电机6供电；相序检测装置通过感应式钳夹1检测被测牵引电机6的三相火线电压信号，并对三相电压的相序关系判断结果进行显示，实现对被测牵引电机6旋转方向的调试验证。
本实施例所提出的判断动车组牵引电机旋转方向的调试方法能够在整列静态试验中进行牵引电机转向功能正确性的调试验证，无需对牵引电机原有接线结构进行任何拆装，大大提高了现场测试的安全性，切实保护了操作人员的人身安全，具有调试效率高、安全可靠的优点，而且本实施例利用感应式钳夹实现电压信号的直接测量，解决了牵引电机由于没有测试接线点而无法直接测试其旋转方向的问题，实现了牵引电机转向功能的快速测试，提高了整列车调试的便利性和调试结果的准确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，其特征在于，包括相序检测装置，所述相序检测装置包括感应式钳夹(1)、信号放大整理比较模块(2)、MCU模块(3)、电源模块(4)和显示模块(5)，所述电源模块(4)为所述信号放大整理比较模块(2)、所述MCU模块(3)和所述显示模块(5)供电；
三个所述感应式钳夹(1)分别与被测牵引电机(6)的三相火线夹紧，所述感应式钳夹(1)将采集的三相火线电压信号输入至对应的所述信号放大整理比较模块(2)，经所述信号放大整理比较模块(2)处理后的电压信号分别输入至所述MCU模块(3)；
所述MCU模块(3)对处理后的电压信号进行采样并量化转换为数字信号，根据所述数字信号计算电参量数据，再根据所述电参量数据判断三相电压的相序关系是否正确，并控制所述显示模块(5)对相序关系判断结果进行显示。
2.根据权利要求1所述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，其特征在于，
所述显示模块(5)包括绿色指示灯和红色指示灯，当所述MCU模块(3)判断三相电压的相序关系正确时，所述MCU模块(3)控制所述绿色指示灯点亮；当所述MCU模块(3)判断三相电压的相序关系错误时，所述MCU模块(3)控制所述红色指示灯点亮。
3.根据权利要求1或2所述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，其特征在于，
所述MCU模块(3)利用计算电压频率公式及MCU内置硬件乘法器对所述数字信号进行实时处理。
4.根据权利要求1或2所述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，其特征在于，
所述MCU模块(3)通过检测三相电压的正向过零点，并以U相电压过零点为参考，计算各个过零点的时间间隔，根据采样率和所述电参量数据将该时间间隔转换成角度，得到三相电压的相序关系。
5.根据权利要求1或2所述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，其特征在于，
所述电参量数据包括电压有效值和电网频率。
6.根据权利要求1或2所述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，其特征在于，
所述感应式钳夹(1)采用坡莫合金材料制作而成。
7.根据权利要求1或2所述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统，其特征在于，
所述MCU模块(3)采用MSP430F6779芯片。
8.一种利用如权利要求1至7任意一项所述的判断动车组牵引电机旋转方向的调试系统的调试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将相序检测装置中的三个感应式钳夹(1)分别与被测牵引电机(6)的三相火线夹紧；
列车中央控制单元(7)接收输入的牵引力测试指令，并根据所述牵引力测试指令通过多功能车辆数据总线(8)传输控制命令至牵引变流器(9)；
所述牵引变流器(9)根据所述控制命令输出三相交流电压至所述被测牵引电机(6)；
所述相序检测装置对所述被测牵引电机(6)的三相电压的相序关系判断结果进行显示，完成对所述被测牵引电机(6)旋转方向的调试验证。
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