CN117388748A - 一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统，包括温湿度试验舱系统、振动系统、供水供电系统和综合控制监测系统；温湿度试验舱系统内，设置有振动系统；振动系统，其上设置有试验件，用于向试验件施加振动载荷；供水供电系统，与试验件相连接，用于对试验件进行供电，以及向试验件输送用于降温的冷却水；综合控制监测系统，分别与温湿度试验舱系统、振动系统和供水供电系统相连接。本发明公开的一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其设计科学，能够可靠地向体积和质量大的船用逆变电源装置，施加电应力、温度应力、湿度应力与振动应力，满足综合环境试验的需求，具有重大的实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及综合环境试验技术领域，特别是涉及一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统。
背景技术
综合环境试验是型号产品研制过程中的一项重要试验，对型号产品设计、工艺改进和提高可靠性具有重要意义。
船用逆变电源装置的单机重量7吨，如果4台单机并联进行综合环境试验，包络尺寸长度超过12米，宽度超过4米，并联重量超过28吨。船用逆变电源装置的综合环境试验，需要同时向船用逆变电源装置施加电应力、温度应力、湿度应力与振动应力。
但是，目前还没有一种试验系统，能够可靠地向体积和质量大的船用逆变电源装置，施加电应力、温度应力、湿度应力与振动应力，满足综合环境试验的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统。
为此，本发明提供了一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统，包括包括温湿度试验舱系统、振动系统、供水供电系统和综合控制监测系统；
温湿度试验舱系统内，设置有振动系统；
振动系统，其上设置有试验件，用于向试验件施加振动载荷；
供水供电系统，与试验件相连接，用于对试验件进行供电，以及向试验件输送用于降温的冷却水；
综合控制监测系统，分别与温湿度试验舱系统、振动系统和供水供电系统相连接，用于对温湿度试验舱系统的温度和湿度进行控制、对振动系统和供水供电系统进行运行控制，以及用于对试验件的试验过程进行监测。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其设计科学，能够可靠地向体积和质量大的船用逆变电源装置，施加电应力、温度应力、湿度应力与振动应力，满足综合环境试验的需求，具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统的整体结构示意图一；
图2为本发明提供的一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统的整体结构示意图二；
图3为气体处理单元的结构示意图；
图4为制冷系统的原理示意图；
图5为试验舱主箱体的剖视示意图；
图6为振动系统的布置示意图；
图7为振动系统与试验件的安装示意图；
图8为振动台保温舱的结构示意图；
图9为操作平台的结构示意图；
图10为试验舱主箱体内结构布置的三维示意图；
图11为供水供电系统高压空载工况连接示意图；
图12为供水供电系统低压带载工况连接示意图；
图13为本发明具有的综合控制监测系统的结构示意图；
图14为振动系统中辅助支撑装置部分的空气弹簧的结构示意图；
图15为振动系统中辅助支撑装置部分的导向轴承的结构示意图；
图16为振动系统中辅助支撑装置部分的转接横梁的结构示意图；
图17为试验件的结构示意图；
图18为用于安装试验件的振动试验架的结构示意图；
图中：1，试验舱主箱体；2，侧大门；3，前大门；4，观察窗；5，测试孔；6，小门；
7-1，第一吹风口；7-2，第一回风口；
8，气体处理单元；
8-0，气体处理单元壳体；8-1，挡板；8-2，第二吹风口；8-3，第二回风口；8-4，风扇电机；8-5，风扇；8-6，电子加热器；8-7，蒸发除湿器；8-8，蒸汽扩散器；
9，风道；10，制冷机组；
10-1，高温级制冷压缩机；10-2，低温级制冷压缩机；10-3，冷凝器；
10-41，第一节流阀；10-42，第二节流阀；
10-5，蒸发冷凝器；
11，蒸汽发生器；12，水箱；13，温度传感器；14，湿度传感器；
15，振动台；15-1，动圈；15-2，扩展台；15-3，台架；
16，振动试验架；17，试验件；18-1，转接横梁；18-2，空气弹簧；18-3，导向轴承；
19，振动台保温舱；19-1，维修窗口；19-2，进风通风孔；19-3，出风通风孔；19-4，出线孔；19-5，第一台面孔；
20，操作平台；20-1，支腿；20-2，平台框架；20-3，护栏；20-4，第二台面孔；
21，悬吊系统；22，监控摄像头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1至图18，本发明提供了一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统，包括温湿度试验舱系统、振动系统、供水供电系统和综合控制监测系统。
温湿度试验舱系统内，设置有振动系统；
振动系统，其上设置有试验件17（即船用逆变电源装置），用于向试验件17施加振动载荷，即施加振动环境；
供水供电系统，与试验件17相连接，用于对试验件17进行供电，以及向试验件17输送用于降温的冷却水；
综合控制监测系统，分别与温湿度试验舱系统、振动系统和供水供电系统相连接，用于对温湿度试验舱系统的温度和湿度进行控制、对振动系统和供水供电系统进行运行控制，以及用于对试验件17的试验过程进行监测。
在本发明中，参见图1与图2，温湿度试验舱系统，包括试验舱主箱体1；
试验舱主箱体1的左侧和前侧，分别设置有侧大门2和前大门3；
试验舱主箱体1的后侧，设置有多组风口；
每组风口，包括第一吹风口7-1和第一回风口7-2；
第一吹风口7-1和第一回风口7-2之间，设置有气体处理单元8；
气体处理单元8的两端，分别通过一个风道9与第一吹风口7-1和第一回风口7-2相连通；
进一步地，侧大门2和前大门3上，均设置有测试孔5、小门6和观察窗4；
进一步地，试验舱主箱体1的前侧，设置有观察窗4；
进一步地，试验舱主箱体1采用150mm厚的气密性预制板拼接，预制板内部为防锈蚀不锈钢，外部为彩钢板，外部通过钢框架结构支撑。试验舱主箱体1的内部工作空间尺寸为；24000mm（长）、6000mm（宽）、7000mm（高），内部有效容积为1008m3。
需要说明的是，侧大门2和前大门3均为对开，侧大门2、前大门3和试验舱主箱体1各留有两个观察窗4，总计六个观察窗。侧大门2和前大门3上各嵌套一个方便人员进出的小门6。试验舱主箱体1的前侧留有十二个测试孔5，侧大门2留有四个测试孔5，测试孔5的直径均为200mm，可用于引导测试线或者控制线。试验舱主箱体1的后侧，均匀布置有五组风口，上端为第一吹风口7-1，下端为第一回风口7-2，吹风口中布置百叶窗散流器。每组风口处，布置有气体处理单元8，共五组风口。
具体实现上，参见图3，气体处理单元8，包括气体处理单元壳体8-0、挡板8-1、第二吹风口8-2、第二回风口8-3、风扇电机8-4、风扇8-5、电子加热器8-6、蒸发除湿器8-7（兼做蒸发器和除湿器）和蒸汽扩散器8-8。
中空的气体处理单元壳体8-0的上端侧壁，设置有第二吹风口8-2；
气体处理单元壳体8-0的底部，设置有第二回风口8-3；
第二吹风口8-2和第二回风口8-3，分别通过一个风道9与试验舱主箱体1上的第一吹风口7-1和第一回风口7-2相连接；
气体处理单元壳体8-0的内腔，在第二吹风口8-2和第二回风口8-3之间的位置，设置有风扇8-5；
风扇8-5，与风扇电机8-4的输出轴相连接；
风扇电机8-4，设置于气体处理单元壳体8-0的顶部；
风扇8-5的正下方，从上往下依次间隔设置有电子加热器8-6、蒸发除湿器8-7和蒸汽扩散器8-8；
蒸发除湿器8-7与制冷机组10连接；
蒸汽扩散器8-8与蒸汽发生器11相连接。
具体实现上，蒸汽发生器11，通过中空的连接管道与一个水箱12相连接。
需要说明的是，蒸发除湿器8-7是现有技术成熟的设备。蒸发除湿器具体可以是一种翅片管式换热器，用于将制冷机组中的热量转化为蒸汽，从而产生制冷效果，同时制冷机组中的水蒸气在蒸发除湿器的铜管上遇冷凝结，可达到除湿功能。
需要说明的是，蒸汽发生器11，具体可以采用48kW的小型低压电磁蒸汽发生器，其上带有保护性电子加热器，并配有安全阀、水位控制器、水位下限报警、防干烧保护等保护措施。蒸汽发生器的作用是：用于将水箱12输送过的水汽化为水蒸气，然后经过气体处理单元壳体8-0输送至试验舱主箱体内，使得试验舱主箱体内的空间可以加湿至设定湿度。
具体实现上，水箱12为储水箱，当蒸汽发生器11缺水时，通过水箱向蒸汽发生器11补水；水箱12，通过设置有水泵的输水管路与蒸汽发生器11相连通。
进一步地，气体处理单元壳体8-0的内腔顶部，设置弧形的挡板8-1；
挡板8-1朝向第二吹风口8-2的一端，位于第二吹风口8-2的上方；
挡板8-1的分布高度，随着与第二吹风口8-2的间距增大则逐渐降低。
进一步地，气体处理单元壳体采用150mm厚气密性预制板拼接。
需要说明的是，挡板8-1位于气体处理单元8的内侧上方，为钢制薄板结构，主要用于控制循环气流的方向，保证气流从第二吹风口8-2均匀吹出。风扇电机8-4与风扇8-5，主要用于将空气引入气体处理单元壳体8-0，实现气体循环。气体处理单元8中的蒸发除湿器8-7与制冷机组10连接，蒸汽扩散器8-8与蒸汽发生器11连接。
对于本发明，气体处理单元8与试验舱主箱体1构成一个空气循环系统。试验舱主箱体内的空气经气体处理单元处理后，通过其顶部的风道均匀吹出，从而达到均匀控制试验舱主箱体舱内温湿度的目的。
具体实现上，所述气体处理单元8为模块化结构，通过调节气体处理单元8的数量，可实现对不同容积、不同温度范围、不同温变率要求试验箱体的温湿度控制。
需要说明的是，每个气体处理单元壳体8-0内设置的电子加热器8-6，用于作为箱体的加热系统，实现对空气的加热功能；
蒸汽发生器11，用于作为箱体的加湿系统，其通过直径20mm的管路与蒸汽扩散器8-8的进气口相连接，用于实现加湿功能；
蒸发除湿器8-7，用于作为箱体的除湿系统，当制冷机组10控制蒸发除湿器8-7的表面温度低于空气露点温度时，在其表面将水汽冷凝成液态水排出箱体，从而达到除湿效果。
具体实现上，参见图4，制冷机组10，包括多套（例如五套）制冷机组单元；
每套制冷机组单元，包括高温级制冷压缩机10-1、低温级制冷压缩机10-2、冷凝器10-3、第一节流阀10-41、第二节流阀10-42、蒸发冷凝器10-5和蒸发除湿器8-7（置于气体处理单元8内，兼做蒸发器和除湿器）；
高温级制冷压缩机10-1的制冷剂出口，与冷凝器10-3的制冷剂进口相连通；
冷凝器10-3的制冷剂出口，与第一节流阀10-41的一端相连通；
第一节流阀10-41的另一端，与蒸发冷凝器10-5的第一制冷剂进口相连通；
蒸发冷凝器10-5的第一制冷剂出口，与高温级制冷压缩机10-1的制冷剂进口相连通；
低温级制冷压缩机10-2的制冷剂出口，与蒸发冷凝器10-5的第二制冷剂进口相连通；
蒸发冷凝器10-5的第二制冷剂出口，与第二节流阀10-42的一端相连通；
第二节流阀10-42的另一端，与蒸发除湿器8-7的制冷剂进口相连通；
蒸发除湿器8-7的制冷剂出口，与低温级制冷压缩机10-2的制冷剂进口相连通。
需要说明的是，制冷机组10采用机械压缩双级制冷方式。高温级制冷剂由高温级制冷压缩机10-1压缩，排出的高温高压蒸汽在高温级冷凝器10-3中冷却、冷凝，之后进入第一节流阀10-41降压，然后在蒸发冷凝器10-5中与低温级制冷压缩机10-2排出的蒸汽进行热交换后进入高温级制冷压缩机10-1；此外，低温级制冷压缩机10-2排出的蒸汽进入蒸发冷凝器10-5进行热交换后，经第二节流阀10-42进入气体处理单元8内的蒸发除湿器8-7汽化吸热，然后进入低温级制冷压缩机10-2继续循环，从而实现制冷功能。
在本发明中，具体实现上，参见图6，振动系统，包括两台振动台15；
两台振动台15，设置于试验舱主箱体1内；
每台振动台15的顶部，分别设置有一个振动试验架16；
振动试验架16上，设置有试验件17（即船用逆变电源装置）。
需要说明的是，具体实现上，振动台15在试验舱主箱体1内的固定位置，铺设100mm厚的钢制压板以及10mm厚的地胶。在固定位置的四周配打φ100mm深度不小于300mm的圆孔，在圆孔内安装M32的化学锚栓，使用钢制压板将振动台15压接固定在试验舱主箱体1内。
具体实现上，参见图7，振动台15顶部具有的动圈15-1，通过螺栓连接扩展台15-2；
扩展台15-2，通过螺栓与振动试验架16刚性连接。
进一步地，每个振动试验架16上，可以同时安装两个试验件17。
进一步地，试验件17通过底部的十组减振器以及侧边的五组减振器，与振动试验架16相连接。
具体实现上，振动台15侧边的振动台台架15-3与扩展台15-2之间，通过辅助支撑装置相连接。
进一步地，辅助支撑装置，包括转接横梁18-1、空气弹簧18-2（具体是高承载空气弹簧）和导向轴承18-3（具体是高精度导向轴承）。
其中，转接横梁18-1为钢板焊接框架结构，设置于振动台台架15-3上方；
转接横梁18-1底部通过螺栓与振动台台架15-3固定连接；
空气弹簧18-2上表面配有螺纹孔，通过螺栓与扩展台15-2底部固定连接；
空气弹簧18-2的下部支架，通过螺栓与转接横梁18-1上部固定连接；
需要说明的是，共计8个空气弹簧18-2均匀布置在转接横梁18-1上。
导向轴承18-3的底部配有通孔，通过螺栓与转接横梁18-1上部固定连接；
导向轴承18-3的顶部配有螺纹孔，通过螺栓与扩展台15-2底部固定连接；
需要说明的是，共计8个导向轴承18-3均匀布置在转接横梁18-1上。
基于以上设计，本发明提供的辅助支撑装置可以大幅提升振动台的实际承载能力，保证振动台承重超过20吨，解决现有的振动台承载能力不足问题，确保振动状态满足要求。
具体实现上，参见图8，为保证振动系统正常工作，本发明设计专门的振动台保温舱19，用于将振动台15与试验舱主箱体1内的温湿度环境隔离开。
需要说明的是，对于本发明，温湿度试验舱系统坐落在地面，振动系统置于试验舱内部，振动台保温舱将振动台包络在内部，主要用于将振动系统与试验舱温湿度环境隔离开，保证振动系统的工作环境，同时便于振动系统安装操作。
进一步地，试验舱主箱体1内部，设置有振动台保温舱19；
振动台15，设置于振动台保温舱19内。
进一步地，振动台保温舱19的壳体采用100mm厚的气密性预制板拼接。
进一步地，振动台保温舱19的前后两侧以及左右两侧，分别设置有维修窗口19-1；
需要说明的是，振动台保温舱19的左右两侧及前后端共布置有八个维修窗口19-1，便于进入舱内对振动系统进行维修等。
振动台保温舱19的后侧下部，设置有两个进风通风孔19-2，用于外接干燥新风；
振动台保温舱19的前侧下部，设置有四个出风通风孔19-3，用于保温舱内换气及备用；
振动台保温舱19的左右两端，分别设置有一个矩形出线孔19-4，用于设备水电走线；
振动台保温舱19的舱顶，设置有两个方形的第一台面孔19-5。
进一步地，第一台面孔19-5的四周设置有一圈螺纹孔，与振动台15的扩展台15-2台面使用硅胶布进行软连接，实现振动台台面能够在垂直方向动作。
具体实现上，参见图9，为方便人员操作，振动台保温舱19的上方，搭建有一个操作平台20；
操作平台20，包括支腿20-1、平台框架20-2和护栏20-3；
平台框架20-2，位于多个垂向分布的支腿20-1顶部；
多个护栏20-3，环绕地设置于平台框架20-2的顶部四周；
平台框架20-2上，设置有两个方形的第二台面孔20-4。
需要说明的是，平台框架上铺设2mm厚的波纹防滑钢板，操作平台上开有两个方形的第二台面孔20-4。支腿20-1和平台框架20-2为定制铝型材，可根据强度布置，支腿20-1与平台框架20-2通过角铝固定件实现快速连接。护栏20-3由竖向与横向方管连接，竖向方管上开有方形孔，横向方管可与竖向方管快速拼插，实现护栏的快速拆卸。
进一步地，为满足试验舱主箱体1内的悬吊要求，舱内布置悬吊系统21，悬吊系统主要包括主梁、支腿、下横梁、吊具和走行机构。试验舱主箱体1底板两侧铺设钢轨，悬吊系统通过走行机构行走在钢轨上。需要说明的是，悬吊系统为现有技术成熟的、公知的吊装系统，在此不再赘述。
需要说明的是，悬吊系统用于试验舱内试验件的安装悬吊。
在本发明中，采用的悬吊系统21，要求起吊重量10t，起升高度5.2m，轨距4.7m，用于满足试验舱主箱体1内的试验件悬吊要求。
在本发明中，参见图11、图12，供水供电系统，用于对试验件17（即船用逆变电源装置）施加规定的电应力，保证试验件17在试验过程中通电工作，以及向试验件17输送用于降温的冷却水。
具体实现上，供水供电系统，包括直流电源（包括220V直流电源和4kV直流电源）、电阻负载和水冷装置；
试验件17，分别与直流电源和电阻负载相电连接；
试验件17的箱体上预留的进水口和出水口，分别通过冷却水进水管和冷却水出水管，与水冷装置的出水口和进水口相对应连接；
供水供电系统，可实现试验件的高压空载工况与低压带载工况。
需要说明的是，水冷装置，具体采用二次冷却的冷却方式来冷却试验件17。水冷装置主要包括内部水箱、热交换器和水泵。水冷装置利用外部自来水作为外循环水，用内部水箱的蒸馏水作为内循环水。
其中，内部水箱的内水出水口（即前面所述的水冷装置的出水口），与试验件17的冷却水进水管相连接；
水泵，设置在试验件17的冷却水进水管上；
试验件17的冷却水出水管，通过热交换器与内部水箱的内水进水口（即前面所述的水冷装置的进水口）相连接；
外部自来水的输水管道，与热交换器上的外水进水口相连接；
热交换器上的外水出水口，与外部环境相连通（例如可以直接排放到外部）。
对于本发明，在水冷装置启动时，内部水箱储存的蒸馏水经其上的内水出水口，流入试验件17的冷却水进水管中，通过回水管（即冷却水出水管）经热交换器回到内部水箱。外部自来水通过外水进水口流入热交换器中，再经外水出水口流出，其中，外部自来水流经热交换器时可吸收内部蒸馏水的热量。水冷装置通过闭环水循环，保证试验件17工作时处于合适的工作温度。需要说明的是，水冷装置以及其中热交换器的工作原理，为现有技术成熟的公知技术，在此不再赘述。
在本发明中，在高压空载工况时，试验件17（即船用逆变电源装置）分别连接220V直流电源和4kV直流电源；试验件17（即船用逆变电源装置）外接水冷装置，用于实现试验件17在供电工作过程中能够及时散热。
其中，在低压带载工况时，试验件17（即船用逆变电源装置），用于连接两套220V直流电源，以及外接电阻负载（具体是与试验件17相串联）。水冷装置的冷却水出水和进水各有1路，冷却水的流量不小于12m3/h，水冷装置的接口类型为快速连接卡盘，与试验件17之间通过软管连接。
进一步地，水冷装置的进水口上，安装压力表和温度计，用于对冷却水温及水压实时监测。
需要说明的是，试验件17（即船用逆变电源装置）的供水供电系统，主要作用是对试验件施加规定的电应力，保证试验件在试验过程中通电工作。
在本发明中，参见图13，综合控制监测系统，包括温度控制、湿度控制、振动控制、供水供电系统控制以及安全监测等功能。
具体实现上，综合控制监测系统，包括温度控制子系统；
温度控制子系统，包括温度控制器、温度传感器13、制冷机组10和电子加热器8-6；
参见图5，试验舱主箱体1的内壁上部，在靠近第一吹风口7-1的位置，均匀布置多个（例如五个）温度传感器13；
多个温度传感器13，用于实时测量试验舱主箱体1内工作空间的温度，然后发送至温度控制器；
温度控制器，分别与温度传感器13、制冷机组10和电子加热器8-6相通信连接，用于计算多个温度传感器13所测量获得的温度值的平均值，然后将该平均值与预设试验温度值进行比较，当该平均值小于预设试验温度值范围的最小值时，发送控制信号至电子加热器8-6（即加热系统），控制电子加热器8-6发挥加热功能，而当该平均值大于预设试验温度值范围的最大值时，发送控制信号至制冷机组10（即制冷系统），控制制冷机组10发挥制冷降温功能。
需要说明的是，温度控制器，通过控制制冷机组10（即制冷系统）、电子加热器8-6（即加热系统），从而实现对试验舱主箱体1内工作空间的温度控制功能；
具体实现上，综合控制监测系统，包括湿度控制子系统；
湿度控制子系统，包括湿度控制器、湿度传感器14、蒸汽发生器11和蒸发除湿器8-7；
参见图5，试验舱主箱体1的内壁下部，在靠近第一回风口7-2的位置，均匀布置多个（例如五个）湿度传感器14；
多个湿度传感器14，用于实时测量试验舱主箱体1内工作空间的湿度，然后发送至湿度控制器；
湿度控制器，分别与湿度控制器、蒸汽发生器11和蒸发除湿器8-7相通信连接，用于计算多个湿度传感器14所测量获得的湿度值的平均值，然后将该平均值与预设试验湿度值范围进行比较，当该平均值小于预设试验湿度值范围的最小值时，发送控制信号至蒸汽发生器11，控制蒸汽发生器11发挥加湿功能；当该平均值大于预设试验湿度值范围的最大值时，发送控制信号至蒸发除湿器8-7，控制蒸发除湿器8-7发挥除湿功能。
需要说明的是，湿度控制器，通过控制蒸汽发生器11和蒸发除湿器8-7，从而实现对试验舱主箱体1内工作空间的加湿和除湿功能。
具体实现上，为了实现振动控制功能，综合控制监测系统，包括振动控制仪；
振动控制仪，通过功率放大器与振动台15相连接，用于发出驱动信号，通过功率放大器来对振动台15进行振动控制。
需要说明的是，振动控制仪用于发出驱动信号，通过功率放大器推动振动台15，采集振动台15的台面振动传感器的信号，根据控制谱对振动控制仪发出的驱动信号进行修正，以期得到控制点规定的响应量级，实现振动控制功能。其中需要说明的是，关于振动控制的相关内容，是现有技术成熟的、公知的振动台控制相关知识，在此不再赘述。
具体实现上，综合控制监测系统，包括供水供电控制子系统；
供水供电控制子系统，包括第一电源控制器及第二电源控制器；
试验件17外接的直流电源（包括220V直流电源和4kV直流电源）与试验件17的供电端之间，设置有第一电源控制器；
水冷装置的供电端，通过第二电源控制器与水冷装置配套的外部供电电源（例如220V的交流电源）相连接。
需要说明的是，关于供水供电系统的控制功能，主要通过第一电源控制器及第二电源控制器的通断，分别实现试验件17外接的直流电源供电通断以及水冷装置的供电通断，从而达到试验件的供电控制以及冷却水的循环控制功能。
具体实现上，关于安全监测的功能，鉴于大型试验件在振动过程中存在试验件的零部件掉落、紧固件掉落风险，在试验过程中可能出现水冷装置与试验件连接冷却水进回水管路破损，出现漏水情况，存在安全隐患。
具体实现上，为保障试验的质量与安全，综合控制监测系统，还包括基于机器视觉的安全监测子系统；
安全监测子系统，包括两个监控摄像头22，数据采集器、第一数据处理器、第二数据处理器以及第三数据处理器；
进一步地，两个监控摄像头22，分别布置于试验舱主箱体1的侧大门2与前大门3上方，用于实时监测试验舱主箱体1内工作空间中的试验件17的状态，并实时传输所采集的图像数据至数据采集器。
数据采集器，与两个监控摄像头22相通信连接，用于实时采集两个监控摄像头22的图像数据，并获得的两路图像数据汇总成一路信号，然后传送至第一数据处理器、第二数据处理器和第三数据处理器；
需要说明的是，两个监控摄像头22的图像数据，是覆盖试验件17的冷却水进水管和冷却水出水管的图像数据，以及涵盖试验件17所连接的电阻负载的图像数据；
其中，第一数据处理器，用于采用卡尔曼滤波对试验件17的全局运动轨迹预测；
当试验件17的运动轨迹为振动力学环境（即是振动台15所施加的力学环境，例如由振动台15施加的垂直方向上下反复振动的振动环境）引起时，试验件关键点的运动轨迹不符合卡尔曼滤波预测的运动轨迹；
当试验件关键点的运动轨迹符合卡尔曼滤波预测的运动轨迹时，则认为试验件上关键点（例如指定位置的紧固件和零部件）发生安全问题（包括脱落、松动或变形等），第一数据处理器实时将异常信息发送至振动台15上原有的振动控制系统（具体是振动控制仪，用于控制振动台的工作状态），控制振动台15停止工作。
需要说明的是，卡尔曼滤波（Kalman filtering）是一种利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法。卡尔曼滤波是目前应用最为广泛的滤波方法，在通信，导航，制导与控制等多领域得到了较好的应用。鉴于卡尔曼滤波，是现有技术成熟的、公知的数据处理技术，在此不再赘述。其中，第二数据处理器，用于采用抽帧图像匹配法，每间隔预设时长（例如10s）抽取一帧图像进行图像匹配，通过机器视觉识别判断，当任意一帧图像中显示试验件17的冷却水进水管和冷却水出水管出现漏水情况（即基于机器视觉识别认为关键区域发生变化），实时发送反馈报警信号至第二电源控制器，控制第二电源控制器断开对水冷装置的供电，控制水冷装置停止工作。
需要说明的是，通过机器视觉识别判断图像中存在试验件17的冷却水进水管和冷却水出水管出现漏水情况的技术，为现有技术成熟的图像机器视觉识别技术，在此不再赘述。
其中，第三数据处理器，用于采用卡尔曼滤波，对试验件17所连接的电阻负载上自带的风扇全局运动轨迹预测；
当电阻负载上自带的风扇停止转动，则认为试验件17无法正常工作，与试验件17相电连接（具体是串联）的电阻负载上自带的风扇（也是一个关键点）的运动轨迹不符合卡尔曼滤波预测的运动轨迹，第三数据处理器实时将异常信息发送至第一电源控制器，控制第一电源控制器断开对试验件17的供电，即通过第一电源控制器控制直流电源停止对试验件17供电。
因此，通过安全监测系统，可实时监测试验舱内的试验情况，并将异常信息发送给试验控制人员，有效保证试验的安全与质量。
需要说明的是，对于本发明，综合控制监测系统可实时控制试验系统的温湿度、振动、电应力，同时实时监测振动台上试验件的情况、监测试验件冷却水进回水管路的漏水情况、监测试验件正常工作情况，将报警信号发送至相应的控制系统，有效保证试验的安全与质量。
在本发明中，具体实现上，温湿度试验舱系统，可以是具有1000立方米试验空间的温湿度试验舱系统；
振动系统，可以是施加70吨推力的振动系统。
经过检验，通过应用本发明，解决了现有试验设备能力不足问题，可以为超大型船用型号装备逆变电源装置提供温度、湿度、振动及电应力的考核环境应力，满足型号鉴定试验需求。该系统主要包括1000立方米的温湿度试验舱系统、70吨推力振动系统、振动台保温舱、悬吊系统、供水供电系统、综合控制及监测系统。本发明的综合环境试验系统设计有独立的气体处理单元，可搭配不同规格的箱体使用，并且还安装有基于机器视觉的安全监测系统，保障了船用逆变电源装置综合环境试验的安全实施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，包括包括温湿度试验舱系统、振动系统、供水供电系统和综合控制监测系统；
温湿度试验舱系统内，设置有振动系统；
振动系统，其上设置有试验件（17），用于向试验件（17）施加振动载荷；
供水供电系统，与试验件（17）相连接，用于对试验件（17）进行供电，以及向试验件（17）输送用于降温的冷却水；
综合控制监测系统，分别与温湿度试验舱系统、振动系统和供水供电系统相连接，用于对温湿度试验舱系统的温度和湿度进行控制、对振动系统和供水供电系统进行运行控制，以及用于对试验件（17）的试验过程进行监测。
2.如权利要求1所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，温湿度试验舱系统，包括试验舱主箱体（1）；
试验舱主箱体（1）的后侧，设置有多组风口；
每组风口，包括第一吹风口（7-1）和第一回风口（7-2）；
第一吹风口（7-1）和第一回风口（7-2）之间，设置有气体处理单元（8）；
气体处理单元（8）的两端，分别通过一个风道（9）与第一吹风口（7-1）和第一回风口（7-2）相连通。
3.如权利要求2所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，气体处理单元（8），包括气体处理单元壳体（8-0）、挡板（8-1）、第二吹风口（8-2）、第二回风口（8-3）、风扇电机（8-4）、风扇（8-5）、电子加热器（8-6）、蒸发除湿器（8-7）和蒸汽扩散器（8-8）；
中空的气体处理单元壳体（8-0）的上端侧壁，设置有第二吹风口（8-2）；
气体处理单元壳体（8-0）的底部，设置有第二回风口（8-3）；
第二吹风口（8-2）和第二回风口（8-3），分别通过一个风道（9）与试验舱主箱体（1）上的第一吹风口（7-1）和第一回风口（7-2）相连接；
气体处理单元壳体（8-0）的内腔，在第二吹风口（8-2）和第二回风口（8-3）之间的位置，设置有风扇（8-5）；
风扇（8-5），与风扇电机（8-4）的输出轴相连接；
风扇电机（8-4），设置于气体处理单元壳体（8-0）的顶部；
风扇（8-5）的正下方，从上往下依次间隔设置有电子加热器（8-6）、蒸发除湿器（8-7）和蒸汽扩散器（8-8）；
蒸发除湿器（8-7）与制冷机组（10）连接；
蒸汽扩散器（8-8）与蒸汽发生器（11）相连接。
4.如权利要求3所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，气体处理单元壳体（8-0）的内腔顶部，设置弧形的挡板（8-1）；
挡板（8-1）朝向第二吹风口（8-2）的一端，位于第二吹风口（8-2）的上方；
挡板（8-1）的分布高度，随着与第二吹风口（8-2）的间距增大则逐渐降低。
5.如权利要求3所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，制冷机组（10），包括多套制冷机组单元；
每套制冷机组单元，包括高温级制冷压缩机（10-1）、低温级制冷压缩机（10-2）、冷凝器（10-3）、第一节流阀（10-41）、第二节流阀（10-42）、蒸发冷凝器（10-5）和蒸发除湿器（8-7）；
高温级制冷压缩机（10-1）的制冷剂出口，与冷凝器（10-3）的制冷剂进口相连通；
冷凝器（10-3）的制冷剂出口，与第一节流阀（10-41）的一端相连通；
第一节流阀（10-41）的另一端，与蒸发冷凝器（10-5）的第一制冷剂进口相连通；
蒸发冷凝器（10-5）的第一制冷剂出口，与高温级制冷压缩机（10-1）的制冷剂进口相连通；
低温级制冷压缩机（10-2）的制冷剂出口，与蒸发冷凝器（10-5）的第二制冷剂进口相连通；
蒸发冷凝器（10-5）的第二制冷剂出口，与第二节流阀（10-42）的一端相连通；
第二节流阀（10-42）的另一端，与蒸发除湿器（8-7）的制冷剂进口相连通；
蒸发除湿器（8-7）的制冷剂出口，与低温级制冷压缩机（10-2）的制冷剂进口相连通。
6.如权利要求2所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，振动系统，包括两台振动台（15）；
两台振动台（15），设置于试验舱主箱体（1）内；
每台振动台（15）的顶部，分别设置有一个振动试验架（16）；
振动试验架（16）上，设置有试验件（17）；
振动台（15）顶部具有的动圈（15-1），通过螺栓连接扩展台（15-2）；
扩展台（15-2），通过螺栓与振动试验架（16）刚性连接；
振动台（15）侧边的振动台台架（15-3）与扩展台（15-2）之间，通过辅助支撑装置相连接；
辅助支撑装置，包括转接横梁（18-1）、空气弹簧（18-2）和导向轴承（18-3）；
其中，转接横梁（18-1）设置于振动台台架（15-3）上方；
转接横梁（18-1）底部通过螺栓与振动台台架（15-3）固定连接；
空气弹簧（18-2）上表面配有螺纹孔，通过螺栓与扩展台（15-2）底部固定连接；
空气弹簧（18-2）的下部支架，通过螺栓与转接横梁（18-1）上部固定连接；
导向轴承（18-3）的底部配有通孔，通过螺栓与转接横梁（18-1）上部固定连接；
导向轴承（18-3）的顶部配有螺纹孔，通过螺栓与扩展台（15-2）底部固定连接。
7.如权利要求6所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，试验舱主箱体（1）内部，设置有振动台保温舱（19）；
振动台（15），设置于振动台保温舱（19）内；
振动台保温舱（19）的上方，搭建有一个操作平台（20）；
操作平台（20），包括支腿（20-1）、平台框架（20-2）和护栏（20-3）；
平台框架（20-2），位于多个垂向分布的支腿（20-1）顶部；
多个护栏（20-3），环绕地设置于平台框架（20-2）的顶部四周；
平台框架（20-2）上，设置有两个方形的第二台面孔（20-4）。
8.如权利要求1所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，供水供电系统，包括直流电源、电阻负载和水冷装置；
试验件（17），分别与直流电源和电阻负载相电连接；
试验件（17）的箱体上预留的进水口和出水口，分别通过冷却水进水管和冷却水出水管，与水冷装置的出水口和进水口相对应连接。
9.如权利要求1所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，综合控制监测系统，包括温度控制子系统；
温度控制子系统，包括温度控制器、温度传感器（13）、制冷机组（10）和电子加热器（8-6）；
试验舱主箱体（1）的内壁上部，在靠近第一吹风口（7-1）的位置，均匀布置多个温度传感器（13）；
多个温度传感器（13），用于实时测量试验舱主箱体（1）内工作空间的温度，然后发送至温度控制器；
温度控制器，分别与温度传感器（13）、制冷机组（10）和电子加热器（8-6）相通信连接，用于计算多个温度传感器（13）所测量获得的温度值的平均值，然后将该平均值与预设试验温度值进行比较，当该平均值小于预设试验温度值范围的最小值时，发送控制信号至电子加热器（8-6），控制电子加热器（8-6）发挥加热功能，而当该平均值大于预设试验温度值范围的最大值时，发送控制信号至制冷机组（10），控制制冷机组（10）发挥制冷降温功能；
和/或，
综合控制监测系统，包括湿度控制子系统；
湿度控制子系统，包括湿度控制器、湿度传感器（14）、蒸汽发生器（11）和蒸发除湿器（8-7）；
试验舱主箱体（1）的内壁下部，在靠近第一回风口（7-2）的位置，均匀布置多个湿度传感器（14）；
多个湿度传感器（14），用于实时测量试验舱主箱体（1）内工作空间的湿度，然后发送至湿度控制器；
湿度控制器，分别与湿度控制器、蒸汽发生器（11）和蒸发除湿器（8-7）相通信连接，用于计算多个湿度传感器（14）所测量获得的湿度值的平均值，然后将该平均值与预设试验湿度值范围进行比较，当该平均值小于预设试验湿度值范围的最小值时，发送控制信号至蒸汽发生器（11），控制蒸汽发生器（11）发挥加湿功能；当该平均值大于预设试验湿度值范围的最大值时，发送控制信号至蒸发除湿器（8-7），控制蒸发除湿器（8-7）发挥除湿功能；
和/或，
综合控制监测系统，包括振动控制仪；
振动控制仪，通过功率放大器与振动台（15）相连接，用于发出驱动信号，通过功率放大器来对振动台（15）进行振动控制；
综合控制监测系统，包括供水供电控制子系统；
供水供电控制子系统，包括第一电源控制器及第二电源控制器；
试验件（17）外接的直流电源与试验件（17）的供电端之间，设置有第一电源控制器；
水冷装置的供电端，通过第二电源控制器与水冷装置配套的外部供电电源相连接。
10.如权利要求1至9中任一项所述的船用逆变电源装置的综合环境试验系统，其特征在于，综合控制监测系统，包括安全监测子系统；
安全监测子系统，包括两个监控摄像头（22），数据采集器、第一数据处理器、第二数据处理器以及第三数据处理器；
两个监控摄像头（22），用于实时监测试验舱主箱体（1）内工作空间中的试验件（17）的状态，并实时传输所采集的图像数据至数据采集器；
数据采集器，与两个监控摄像头（22）相通信连接，用于实时采集两个监控摄像头（22）的图像数据，并获得的两路图像数据汇总成一路信号，然后传送至第一数据处理器、第二数据处理器和第三数据处理器；
第一数据处理器，用于采用卡尔曼滤波对试验件（17）的全局运动轨迹预测；
当试验件（17）的运动轨迹为振动环境引起时，试验件关键点的运动轨迹不符合卡尔曼滤波预测的运动轨迹；
当试验件关键点的运动轨迹符合卡尔曼滤波预测的运动轨迹时，则认为试验件关键点发生安全问题，第一数据处理器实时将异常信息发送至振动台（15）上原有的振动控制仪，控制振动台（15）停止工作；
第二数据处理器，用于采用抽帧图像匹配法，每间隔预设时长抽取一帧图像进行图像匹配，通过机器视觉识别判断，当任意一帧图像中试验件（17）的冷却水进水管和冷却水出水管出现漏水情况，实时发送反馈报警信号至第二电源控制器，控制第二电源控制器断开对水冷装置的供电，控制水冷装置停止工作；
第三数据处理器，用于采用卡尔曼滤波，对试验件（17）所连接的电阻负载上自带的风扇全局运动轨迹预测；
当电阻负载上自带的风扇停止转动，则认为试验件（17）无法正常工作，与试验件（17）相电连接的电阻负载上自带的风扇的运动轨迹不符合卡尔曼滤波预测的运动轨迹，第三数据处理器实时将异常信息发送至第一电源控制器，控制第一电源控制器断开对试验件（17）的供电。
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