CN206114800U - 内燃机车牵引变流柜调试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内燃机车牵引变流柜调试系统。其中，该系统包括：调试设备子系统，所述调试设备子系统包括:第一变频器、主发电机、牵引变流柜、牵引电机、第二陪试电机和至少一个负载；其中，所述牵引变流柜包括：整流和逆变单元、牵引控制单元和辅助控制单元；所述第一变频器用于将电网的三相交流电进行变频处理后发送给第一陪试电机，拖动主发电机旋转，所述主发电机运行产生的三相交流电经过牵引变流柜内相应部件的转化后，用于进行内燃机车牵引变流柜调试试验。本实用新型通过运用第一变频器代替柴油机运用在内燃机车牵引变流柜调试系统中，使得试验系统由机电混合系统变成电气系统，从而降低了系统的复杂程度。

Description

内燃机车牵引变流柜调试系统

技术领域

本实用新型涉及内燃机车控制领域，尤其涉及内燃机车牵引变流柜调试系统。

背景技术

为了保证内燃机车的正常运行，将牵引变流柜在内燃机车使用之前，需要对内燃机车的牵引变流柜进行调试。

现有技术中，通过搭建地面平台来对内燃机车的牵引变流柜进行调试，该地面平台类似于一个地面运行的车辆，只是将内燃机车上各部件按次序摆放在地面上来进行试验。包括：柴油机、发电机、牵引变流柜、牵引电机、发电机冷却风机、牵引电机冷却风机、牵引变流柜冷却水泵、充电机和控制系统供电等。其中，牵引变流柜中包括牵引控制单元和辅助控制单元；柴油机带动发电机运行，发电机发出的三相交流电输入到牵引变流柜中，三相交流电通过牵引变流柜内的整流和逆变单元后，一部分能量通过牵引控制单元控制牵引电机，进行电机特性试验，另一部分能量通过辅助控制单元控制外被设备的电阻或风机(如发电机冷却风机、牵引电机冷却风机、牵引变流柜冷却水泵、充电机或控制系统供电等)的运行，进行负载试验。

然而，现有的内燃机车牵引变流柜的调试系统复杂。

实用新型内容

本实用新型提供了一种内燃机车牵引变流柜调试系统，用以解决现有技术中内燃机车牵引变流柜的调试系统复杂的问题。

本实用新型提供了一种内燃机车牵引变流柜调试系统，包括调试设备子系统；

所述调试设备子系统包括:

第一变频器、第一陪试电机、主发电机、励磁控制系统、牵引变流柜、牵引电机、第二陪试电机和至少一个负载；其中，所述牵引变流柜包括：整流和逆变单元、牵引控制单元和辅助控制单元；

所述第一变频器用于将电网的三相交流电进行变频处理后发送给第一陪试电机，拖动主发电机旋转，所述主发电机运行，所述主发电机通过所述励磁控制系统的作用向所述牵引变流柜供电，所述牵引变流柜的整流和逆变单元用于对所述主发电机提供的三相交流电进行整流和逆变处理，并将一部分整流和逆变处理后的电能提供给所述牵引控制单元控制所述牵引电机或第二陪试电机的运行，将另一部分整流和逆变处理后的电能提供给所述辅助控制单元控制所述至少一个负载的运行。

调试设备子系统还包括：第二变频器；

内燃机车牵引变流柜调试系统，还包括：控制台；

控制台与上述调试设备子系统通信连接；控制台用于通过通信连接控制调试设备子系统。

控制台还设置有调试检测设备接口，试检测设备接口用于连接调试检测设备。

控制台还包括调试设备子系统的停止或启动按钮。

控制台与调试设备子系统通过硬线方式通信连接。

控制台与调试设备子系统通过网络方式通信连接。

第一变频器为直交不控整流变频器。

第二变频器为含四象限逆变的交直交型变频器。

本实用新型提供的一种内燃机车牵引变流柜调试系统，通过第一变频器将电网的三相交流电进行变频处理后发送给第一陪试电机，拖动主发电机旋转，所述主发电机运行，进而主发电机通过励磁控制系统的作用向牵引变流柜供电，三相交流电经过牵引变流柜的整流和逆变单元整流和逆变处理后，一部分电能提供给牵引控制单元控制牵引电机或第二陪试电机的运行，另一部分电能提供给辅助控制单元控制至少一个负载的运行。

由于第一变频器把电网中的三相交流电变频后经过第一陪试电机可以拖动主发电机旋转，替代了柴油机作为能量来源。使得内燃机车牵引变流柜的调试系统由机电混合系统变成电气系统，从而降低了系统的复杂程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型内燃机车牵引变流柜调试系统实施例一牵引电机牵引特性调试试验和对应的电阻、风机负载试验的试验流程以及试验过程中的能量流向；

图2为本实用新型内燃机车牵引变流柜调试系统实施例一牵引电机制动特性调试试验和对应的电阻、风机负载试验的试验流程以及试验过程中的能量流向；

图3为本实用新型内燃机车牵引变流柜调试系统实施例二调试试验的另外一种实施方式以及试验过程中能量流动示意图；

图4为本实用新型在内燃机车牵引变流柜调试系统实施例三调试试验过程中控制台对调试设备子系统的控制实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

利用变频器将电网的三相交流电进行变频处理后经过第一陪试电机拖动主发电机旋转，主发电机在励磁控制系统的作用下可作为内燃机车牵引变流柜调试试验的能量来源，使得内燃机车牵引变流柜调试系统由机电混合系统变成电气系统，不仅对整个内燃机车牵引变流柜调试系统起到简化作用，而且全电气的内燃机车牵引变流柜调试系统有利于操作台实现控制，从而提高了整个内燃机车牵引变流柜调试系统的可操控性。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例一

图1、图2为本实用新型内燃机车牵引变流柜调试系统实施例一的示意图。

如图1所示：本实用新型提供的一种内燃机车牵引变流柜调试系统，该系统包括：

调试设备子系统，调试设备子系统包括:

第一变频器、第一陪试电机、主发电机、励磁控制系统、牵引变流柜、牵引电机、第二陪试电机和至少一个负载；其中，牵引变流柜包括：整流和逆变单元、牵引控制单元和辅助控制单元；

具体的，本实施例本实施例以及以下实施例中：负载可以为制动电阻柜和/或风机系统；风机系统包括：发电机冷却风机、牵引电机冷却风机和陪试电机冷却风机；第一变频器可以为直交不控整流变频器。

具体的，第一陪试电机用于拖动主发电机的旋转；第二陪试电机用于配合牵引电机完成内燃机牵引变流柜调试试验。并且，第一陪试电机与主发电机同轴连接；第二陪试电机与牵引电机同轴连接。

可选的，牵引变流柜调试试验可以为牵引控制单元的牵引电机牵引特性调试试验和对应的辅助控制单元的负载试验。试验流程以及试验过程中的能量流向，具体如图1所示：

电网的三相交流电通过第一变频器变频后进入第一陪试电机并由第一陪试电机拖动主发电机运行，其中，第一变频器和第一陪试电机分别起到变频作用和拖动主发电机旋转的作用。在励磁控制系统的作用下，主发电机将带有输出特性的电能送入牵引变流柜系统，先经过整流和逆变单元整流逆变作用后，一部分电能进入牵引变流柜的牵引控制单元拖动牵引电机运行。此时，牵引电机处于牵引状态，第二陪试电机处于制动状态。与此同时，另一部分能量进入牵引变流柜的辅助控制单元，控制上述负载进行负载试验。

可选的，内燃机车牵引变流柜调试试验还可以为牵引控制单元的牵引电机制动特性调试试验和对应的辅助控制单元的负载试验。如图2所示：

经过牵引变流柜的整流和逆变单元后的电能一部分进入牵引控制单元拖动第二陪试电机运行，此时牵引电机处于制动状态。与此同时，另一部分能量进入牵引变流柜的辅助控制单元，控制上述负载进行负载试验。

可选的，励磁控制系统用于控制主发电机的正常输出。

可选的，蓄电池可用于给内燃机车牵引变流柜调试系统供电。

可选的，充电机用于将高压电转换为蓄电池可利用的电能形式。

本实施例中，由于第一变频器代替柴油机运用在内燃机车牵引变流柜调试系统中，使得试验系统由机电混合系统变成电气系统，从而降低了系统的复杂程度。

实施例二

图3为本实用新型内燃机车牵引变流柜调试系统实施例二的示意图。

实施例二是在实施例一的基础上，进一步地，调试设备子系统还包括：第二变频器；第二变频器为含四象限逆变的交直交型变频器，带四象限功能的变频器可以使能量双向流动。

其中，在图3中，实线箭头代表牵引电机牵引特性试验时能量流动，虚线箭头代表牵引电机制动特性试验时能量流动。

具体的，本实施例以及以下实施例中：母线电压是指在牵引变流柜中，进入牵引控制单元以及辅助控制单元之前的线路上的电压。

如图3所示，第二变频器连接于电网与第二陪试电机之间。第二变频器在内燃机车牵引变流柜调试试验中所起的作用，如下：

可选的，当牵引电机牵引特性试验时，此时，第二陪试电机处于制动状态，会产生能量，第二变频器用于将第二陪试电机产生的电能回馈电网；从而起到了节约能源，提高能量利用率的作用；

可选的，当牵引电机制动特性试验时，第二变频器用于将电网的三相交流电进行变频处理后拖动第二陪试电机旋转，使得第二陪试电机处于牵引状态；从而避免了牵引电机制动特性试验时需要将第二陪试电机与牵引电机调换位置的步骤，起到了简化试验步骤的作用；另外，待母线电压稳定在制动控制设定值时，图3虚线框中的第一变频器、主发电机和励磁控制系统可以停止工作，进一步起到节省量的作用。

可选的，当牵引电机制动特性试验时，制动电阻柜可用于牵引控制单元剩余能量泄放提供回路。

可选的，当牵引电机制动特性试验时，充电机可以对牵引控制单元剩余能量转换为蓄电池可存储的能量。

本实施例提供了把第二变频器介入电网与第二陪试电机之间的试验方案，不仅可以用于将电网的三相交流电进行变频处理后拖动第二陪试电机旋转，使第二陪试电机运行在牵引工况，避免了牵引电机制动特性试验时需要将第二陪试电机与牵引电机调换位置的步骤；还可以用于将第二陪试电机制动状态时产生的电能回馈电网，而且还提高整体系统的设备利用率，环保节能。另外，用于负载试验的制动变阻器和在牵引电机制动特性试验时，可用作牵引控制单元剩余能量泄放提供回路，体现了充分利用试验设备的优点。在进行牵引电机制动特性试验时，待母线电压稳定在制动控制设定值时，图3虚线框中的第一变频器、主发电机和励磁控制系统可以停止工作，进一步起到节省量的作用。

实施例三

图4为本实用新型内燃机车牵引变流柜调试系统实施例三的示意图。图4中控制单元包括：牵引控制单元和辅助控制单元。

实施例三是在实施例一或实施例二所示实施例的基础上，进一步地，还包括：控制台。如图4所示：

可选的，控制台包括上位机；

可选的，上位机设置有整个系统的设备停止或启动控制的按钮，能够随时切断各设备输入输出，以防意外危险情况发生的时候，可通过此控制整个系统停止工作，起到安全保护的作用。可选的，上位机可以实现接触器通断操作；可选的，上位机可以给定列车控制和管理系统(Train Control and Management System；简称TCMS)运行指令，通过控制TCMS控制调试设备子系统中相关设备的运行；可选的，上位机可以接收TCMS传来的数据并对其进行监控。

可选的，控制台还包括检测设备监控区；

可选的，检测设备监控区设置有场地摄像头的监控接口，同时在试验区场地关键部位安装监控摄像头，便于试验人员调试和远程监控设备的运行状态，以便于实时了解试验场地情况；可选的，检测设备监控区调设置有调试检测设备接口，示波器、转矩仪，功率分析仪、温度巡检仪等这些检测设备的数据信号传输到操控台，以方便调试人员对这些数据信号实现其记录、分析等功能。可选的，检测设备监控区还设置有牵引变流柜调试程序下载和监控接口。

可选的，控制台与调试设备子系统通信连接；控制台用于通过通信连接控制调试设备子系统。

可选的，通信连接包括：硬线连接方式。通过硬线连接方式连接的设备可以如图4所示，硬线连接方式在图中用线箭头表示。硬线连接针主要是针对高速断路器、交直流接触器的操作，负责高压电气输入输出控制以及负载投放；

可选的，通信连接还包括：网络连接方式。通过硬线连接方式连接的设备可以如图4所示，硬线连接方式在图中用空心箭头表示。主要通过多功能车辆总线(MultifunctionVehicle Bus；简称MVB)网络、以太网、CAN通讯网络和串口通讯连接，负责控制命令的实施、数据监控和记录运行过程中的各个试验参数以及数据。

可选的，操作台通过TCMS系统(列车控制和管理系统)实现对电网供电系统、第一变频器、第二变频器、风机系统、牵引变流柜系统、充电机和励磁控制系统等设备进行硬线连接的控制：通过操作控制接触器实现切断或投放设备到系统，对接触器进行互锁逻辑处理以及操作失误报警提示。

可选的，操作台通过网络通信连接对调试设备子系统的设备进行调节；可选的，通过串口网络对第一变频器、第二变频器进行转速调节；可选的，通过以太网对牵引变流柜、充电机和励磁控制单元运行提供指示信号；可选的，通过网络通信连接将上述子系统的设备运行的关键试验数据，如母线电压、牵引电机转矩、电流、转速和控制电源电压等，并把上述试验数据传输至操控台，用于分析和监控设备及试验数据是否正常。

本实施例提供的控制台对内燃机车牵引变流柜调试试验的运行进行控制、监控以及试验中获得数据及图表的显示与下载，从本实施例中可以看出，通过利用变频器替代柴油机，内燃机车牵引变流柜的调试系统变为全电气系统，针对该电气系统通过硬线和网络传输来搭建远程操控台，根据不同试验要求来控制不同设备的切换运行，提高了整个系统的灵活性和安全性和整个系统的可操纵性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种内燃机车牵引变流柜调试系统，其特征在于，包括：

调试设备子系统，所述调试设备子系统包括:

第一变频器、第一陪试电机、主发电机、励磁控制系统、牵引变流柜、牵引电机、第二陪试电机和至少一个负载；其中，所述牵引变流柜包括：整流和逆变单元、牵引控制单元和辅助控制单元；

所述第一变频器用于将电网的三相交流电进行变频处理后发送给第一陪试电机，拖动主发电机旋转，所述主发电机运行，所述主发电机通过所述励磁控制系统的作用向所述牵引变流柜供电，所述牵引变流柜的整流和逆变单元用于对所述主发电机提供的三相交流电进行整流和逆变处理，并将一部分整流和逆变处理后的电能提供给所述牵引控制单元控制所述牵引电机或所述第二陪试电机运行，将另一部分整流和逆变处理后的电能提供给所述辅助控制单元控制所述至少一个负载的运行。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调试设备子系统还包括：第二变频器；

所述牵引电机处于牵引工况时，所述第二变频器用于将所述第二陪试电机产生的电能回馈电网。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述牵引电机处于制动工况时，所述第二变频器用于将所述电网的三相交流电进行变频处理后拖动所述第二陪试电机旋转。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，还包括：控制台；

所述控制台与所述调试设备子系统通信连接；

所述控制台用于通过所述通信连接控制所述调试设备子系统。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制台还设置有调试检测设备接口，所述试检测设备接口用于连接调试检测设备。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制台还包括调试设备子系统的停止或启动按钮。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制台与所述调试设备子系统通过硬线方式通信连接。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制台与所述调试设备子系统通过网络方式通信连接。

9.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述第一变频器为直交不控整流变频器。

10.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述第二变频器为含四象限逆变的交直交型变频器。