NO332035B1 - Fremgangsmate for testing av en mellomliggende kobling - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for testing av integriteten til elektriske komponenter i den mellomliggende spermingskoblingen mellom en elektrisk forsyningskrets og drivkretsen til et elektrisk befordringsmiddel blir beskrevet. I henhold til fremgangsmåten eksiteres den mellomliggende koblingen med et første testsignal, og systemresponsen på testsignal måles og blir sammenliknet med en forventet respons. I tilfelle av et avvik mellom systemresponsen og den forventede responsen genereres et feilsignal. En mellomliggende spenningsforbindelse som inkorporerer en testinnretning for å utføre fremgangsmåten blir også beskrevet.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for testing av elektriske komponenter, og mer bestemt en fremgangsmåte for å bestemme den dynamiske atferden til en mellomliggende spenningskobling og dens elektriske komponenters verdier. Den angår også en innretning for å utføre en slik test, mer bestemt en styrings- og deteksjonsenhet for å påvise avvik fra nominell atferd eller nominelle verdier. Slike fremgangsmåter og innretninger er spesielt anvendbare på mellomliggende kretser som blir anvendt i skinnegående kjøretøyers elektriske tilførselsnett.

Publikasjonen US6134128 beskriver en fremgangsmåte og anordning for vern av en høyytelseseffektomformer. Høyytelseseffektomformeren omfatter en lysnetteffektomformer som omformer en vekselspenning fra en lysnettkraftforsyning til en likespenning og som leverer Iikespenningen til en mellomliggende likespenningskrets. Den mellomliggende likespenningskretsen er forsynt med en kondensator i den mellomliggende kretsen, og inkluderer en andre effektomformer som omformer Iikespenningen fra den mellomliggende likespenningskretsen til en vekselspenning, slik at hver av lysnetteffektomformeren og den andre effektomformeren er satt opp som en brokrets og hver inneholder et antall IGBT'er (Insulated Gate Bipolar Transistor) arrangert i par i broarmer. Vern mot ødeleggelse er oppnådd ved at når en ødeleggende utladning av den mellomliggende kretskondensatoren skjer via en av broarmene som utilsiktet er blitt kontinuerlig ledende, blir andre broarmer i effektomformerne spesifikt svitsjet gjennom ved hjelp av et avlastningsgjennombrudd for å begrense ødeleggelse. Et system beskrives, som verner den mellomliggende forbindelsens høyytelseseffektomformer i tilfelle av en tilfeldig destruktiv utladning av en av broarmene ved å gjennomsvitsje minst en av de andre broarmene for å fordele utladningens belastning over flere broarmer. Den mellomliggende kretsens spenning på den mellomliggende likespenningskretsen måles kontinuerlig, og de andre broarmene blir spesifikt svitsjet gjennom hvis den mellomliggende kretsens spenning faller under en forutdefinert terskelspenning under normal drift av høyytelseseffektomformeren. Følgelig er en spenningsmålingskrets for måling av den mellomliggende kretsens spenning arrangert høyytelseseffektomformer ens mellomliggende likespenningskrets, mens en sammenlikningsinnretning for å sammenlikne den målte spenningen på den mellomliggende kratsen med en forutdefinert terskelspenning er forbundet med spennmgsmåhngsenheten. SammenUkningsinnretningen er i en funksjonell relasjon med en styrer for effektomformerne.

En felles form for mellomliggende speimingskobling er den elektriske likestrøms-forbindelsen mellom en AC/DC-omformer og en DC/AC-omformer. Et slikt arrange- ment kan bli anvendt i tilførselen av elektrisk effekt til et elektrisk skmnegående kjøre-tøy. I slike tilfeller kan den første omformeren være forbundet med en enkeltfase transformator, slik at den mottar elektrisk effekt fra f.eks. en overhengende tilførsels-linje. Denne omformeren omtales som linjeomformeren. En hyppig anvendt form av linjeomformer er fnekvadrantsomformeren. Den andre omformeren er koblet til motoren eller motorene til det elektriske befordringsmiddelet og omtales som motoromformeren eller drivomformeren. Drivomformeren kan være en flerfaseinnretning.

Mellomliggende DC-spenningsforbindelser for skinnefarkostanvendelser består generelt av en hovedkondensator og et filter. Hovedkondensatorens oppgave er å lage energi og derved glatte ut den mellomliggende forbindelsens spenning. Hovedkondensatoren blir vanligvis valgt slik at den er så stor som mulig innenfor enhetens vektbegrensninger. Filterets oppgave er å undertrykke energipulseringer som forårsakes av enkeltfasematingen av linjeomformeren. Den kan bestå av en andre kondensator i serie med en vikling. Andre komponenter kan også være inkludert i henhold til de tiltenkte funksjoner og restriksjoner som legges på driften av den mellomliggende forbindelsen. Slike komponenter kan inkludere en bremsemotstand og en bremsehakker eller andre former for spenmngsbegrensere.

Det er viktig for den riktige funksjonen hos de fleste systemer at alle elementer og komponenter arbeider så nær som mulig til sine nominelle verdier. I tilfelle ved skinnegående transport, pålegger skinnenettene strenge krav hva angår linjeharmoniske som blir generert av de enkelte farkoster, og som forplantes på forsyningsnettet. Slike harmoniske kan interferere med signalering på nettet, eller kan i verste tilfelle forårsake stans for skinnegående farkoster på den seksjonen av nettet. Det er svært vanskelig å oppfylle slike stringente krav hvis elementene til den mellomliggende forbindelsen arbeider utenfor sine nominelle områder. Av denne årsak er det nyttig å være i stand til å påvise feil så hurtig som mulig for å iverksette mottiltakene.

For tiden anvendes forskjellige løsninger for å overvåke linjeharmoniske, men det foreligger ingen spesiell test som er tilgjengelig der integriteten og funksjonen til den mellomliggende forbindelsen kan bestemmes under dennes drift. Selv om det er mulig å overvåke linjeharmoniske er det spesielt vanskelig å identifisere kilden til en slik for-styrrelse. Det er derfor blitt ønskelig å tilveiebringe en fremgangsmåte for å teste integriteten til elektriske komponenter i en mellomliggende spenningsforbindelse mellom en primærkrets og en sekundærkrets.

I foreliggende oppfinnelses kontekst har man funnet at ved å analysere en overførings-funksjon G(jco) mellom inngangsstrømmen Id (eller til og med utgangsstrømmen Ia) til en mellomliggende DC-forbindelse og dens spenning U<j

Hvor det kan vises at et fasesprang forekommer ved en frekvens som er omtrent 2,5 ganger nettfrekvensen. Dette betyr at fasen mellom inngangen (strøm) og utgangen (spenning) endrer seg hurtig mellom +90 grader og -H?0 grader.

Hvis verdiene til noen av de komponenter som danner den mellomliggende kretsen, dvs. hovedkondensatoren, filterkondensatoren eller filterspolen, har endret seg, kan fasespranget forekomme ved eller over en annen frekvens. Man har spesielt funnet at i tilfelle av en reduksjon i verdien til en av disse komponenter, øker frekvensen ved hvilken fasespranget finner sted, og omvendt. Videre påvirker hovedkondensatorens kapasitans kun den fallende del av fasekurven. I andre tilfeller påvirker endringer i filterelementene, både de fallende og stigende deler av fasekurven.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for testing av integriteten til elektriske komponenter i en mellomliggende spenningsforbindelse (1) mellom en elektrisk forsyningskrets (10) og drivkretsen (20) til et elektrisk befordringsmiddel, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i det vedfølgende patentkrav 1.

Ytterligere trekk ved en fremgangsmåte i henhold til fremgangsmåten tilveiebrakt ved foreliggende oppfinnelse, er angitt i et av de vedfølgende patentkravene 2 til 11.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en deteksjonsenhet (30) for detektering av svikt i elektriske komponenter i en mellomliggende spenningsforbindelse (1) mellom en første omformer (10) og en andre omformer (20), hvilken deteksjonsenhet (30) er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i det vedfølgende patentkrav 12.

Ytterligere trekk ved en deteksjonsenhet i henhold til deteksjonsenheten tilveiebrakt ved foreliggende oppfinnelse, er angitt i et av de vedfølgende patentkravene 13 og 14.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en mellomliggende

spenningsforbmdelsesammensn^ling som omfatter foreliggende oppfinnelses deteksjonsenhet, kjennetegnet ved de trekk som er angitt i et av de vedfølgende patentkravene 15,16 og 18.

Ytterligere trekk ved en mellomliggende spermmgsforbmdelsesammenstilling tilveiebrakt ved foreliggende oppfinnelse, er angitt i et av de vedfølgende patentkravene 17 og 19.

I henhold til foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for testing av integriteten til elektriske komponenter i den mellomliggende spenningsforbindelsen mellom en elektrisk forsyningskrets og drivkretsen ril et elektrisk befordringsmiddel, hvilken fremgangsmåte innbefatter å eksitere den mellomliggende forbindelsen med et første testsignal, å måle en systemrespons på testsignalet, å sammenlikne systemresponsen med en forventet respons og, i tilfelle av et avvik mellom systemresponsen og den forventede responsen, å fremstille et feilsignal.

I en spesiell legemliggjøring av fremgangsmåten har den mellomliggende kretsen en nominell overførmgsfunksjon som oppviser et fasesprang ved en frekvens co. Fremgangsmåten innbefatter å utføre en test ved å eksitere den mellomliggende kretsen med et første testsignal med en frekvens som er nær ro, å måle overføringsfAmksjonens faseforskyvning, å sammenlikne fasefoi^yvningen med en forventet faseforskyvning og, i tilfelle et avvik mellom faseforskyvningen og den forventede faseforskyvning, å fremstille et feilsignal.

For å utføre testen kan den mellomliggende forbindelsen bli eksitert (belastet eller ubelastet) over en kort tid, som for eksempel 10 sekunder, med en harmonisk eksitasjon. Eksitasjonsfrekvens er nær det punkt der fasespranget forekommer og kan bli forhåndsberegnet med den grunnleggende kunnskap til en elektroingeniør. Faseforskyvningen mellom laststrømmen og forbindelsesspenningen måles. Resultatet vil bli sammenliknet med den forventede (forhåndsberegnede) verdien. Avviket kan kontrolleres og, i slike tilfelle hvor den overskrider en definert grense, vil en angitt handling bli utløst, f.eks. en varsling til operatøren eller et avslag av omformeren (omformerne). Belastimigen/avbelastningen av den mellomliggende forbindelsen kan tilveiebringes ved hjelp av en av omformerne eller ved hjelp av bremsehakkeren/spennings-begrenseren. For å unngå interferens med linjeomformerens styring foretrekkes at testen utføres i den såkalte "forhåndsladede" tilstand for den mellomliggende forbindelsen. Dette betyr at linjeomformeren ikke arbeider. I slike tilfeller kan hele testen fortrinnsvis bli integrert i oppstartsprosedyren. I slike tilfeller kan fortrinnsvis testen bli utført ved bruk av bremsehakkeren som kilden for det periodiske signal ved å svitsje den periodisk for å omsette energi i bremsemotstanden.

Alternativt kan fremgangsmåten bli utført på periodisk vis under drift av befordringsmiddel. I slike tilfeller kan signalene tilveiebringes via drivomformeren som et margi-nalt signal over det eksisterende driftssignalet. Fordi testsignalets frekvens er vesentlig høyere enn det eksisterende signalet (f. eks. 2,5 ganger høyere), men har en størrelse som er mindre enn 10% av maksimalmomentet, har det Uten virkning på drivinn-retningens egen dynamikk. Det vis på hvilket signalet genereres kan tilsvare det vis på hvilket adhesjonsstyringssignalet genereres og leveres til drivomformeren for å detektere adhesjonstilstander mellom skinne og hjul.

Hyppigheten av testing kan bestemmes i samsvar med operatørens erfaring eller drifts-tilstandene, for eksempel en gang per måned, per uke eller per dag, eller som reaksjon på bestemte indikatorer som f.eks. påvisningen av overdrevne linjeharmoniske på forsyningsnettet.

Vurderingen av resultatene kan oppnås på en rekke forskjellige måter som er velkjente i teknikken. For tilsvarende anvendelser har den såkalte fremgangsmåten med "ortogonal korrelasjon" vist seg vellykket og er høyt anbefalelsesverdig.

Fremgangsmåten kan forbedres ved å anvende en trinnvis prosedyre. I en første test blir den mellomliggende forbindelse undersøkt generelt. For dette formålet kan eksitasjons-frekvensen bh valgt til å ligge nær den fallende del av faserelasjonen ved en frekvens som ligger noe over fasespranget. Hvis resultatet viser et avvik fra den forventede faseforskyvning kan en andre test bh utført med en frekvens i området rundt den fallende del av fasen. Hvis den andre testen også viser feil er filterets komponenter utenfor sitt område, eller hovedkondensatoren kan være utenfor sitt område. Ytterligere tester ved andre frekvenser som svarer til andre karakteristika ved faseforholdene kan også bli utført.

I henhold til et ytterligere aspekt ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en detek-sjonskrets for å påvise svikt i komponenter i en mellomforbindelse mellom de to omformere som innbefatter en signalgenerator med en første utgang for å generere et eksitasjonssignal med en forutbestemt størrelse og frekvens, og å påtrykke dette på mellomforbindelsen, en evalueringsenhet for å bestemme en faseforskyvning i systemresponsen på eksitasjonssignalet, og en komparator som sammenlikner faseforskyvningen som er bestemt av evalueringsenheten med en forventet verdi og som fremstiller et varslingssignal hvis resultatet ligger utenfor et tillatt område.

Signalgeneratorer er fortrinnsvis i stand til å fremstille en rekke forskjellige signaler. Den vil i særdeleshet være i stand til å fremstille et korrelasj onssignal som er ortogonalt med eksitasj onssignalet for det formål å utføre ortogonal korrelasjon i evalueringsenheten. Det er dessuten ønskelig at signalgeneratoren kan fremstille signaler på forskjellige frekvenser. Dette setter deteksjonsenheten i stand til å utføre en mer komplett analyse av den mellomliggende forbindelsen ved å evaluere systemresponser på eksitasjonssignaler ved forskjellige frekvenser. Signalgeneratoren kan også være i stand til å fremstille signaler med forskjellige bølgeformer. Det signal som for mange formål er mest beleilig er den sinusformede bølgeform, men det er også ønskelig at signalgeneratoren er i stand til å fremstille andre bølgeformer, slik som kvadrate firkantbølger, trapesbølger eller sagtannbølger.

En legemliggjøring av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, her kun ved hjelp av et eksempel, og med hjelp og henvisning til de vedfølgende figurer hvor: Figur 1 er et representativt kretsskjema for den mellomliggende DC-spenningsforbindelsen mellom linjeomformeren og motoromformeren til et skinnegående befordringsmiddel, Figur 2 er et Bode-diagram for faseforskyvning og størrelsen til overføringsfunksjonen for inngangsstrømmen og imgangsspenningen for den mellomliggende spenningsforbindelsen som er vist i figur 1, Figur 3 er et blokkskjema for en mellomliggende forbindelse som inkluderer en deteksjonsenhet i samsvar med foreliggende oppfinnelse, Figur 4 er et Bode-diagram som tilsvarer diagrammet i figur 2 som illustrerer en feil i hovedkondensatoren, Figur 5 er et tilsvarende Bode-diagram som vist i figur 2 som illustrerer en feil i filterkondensatoren, og Figur 6 er et Bode-diagram som tilsvarer det som er vist i figur 4 som her illustrerer en typisk mellomforbindelsesoverfønngsfunksjon med spenningskontroll. I henhold til den legemliggj øring som er vist i figur 1 vises der et representativt kretsskjema for en mellomliggende DC-spenningsforbindelse mellom linjeomformeren og motoromformeren til et skmnegående befordringsmiddel. De mellomliggende spenningsforbindelser består av en hovedkondensator CZkiog et filter. Kondensatorens oppgave er å lagre energi og derved å glatte ut den mellomliggende forbindelsens spenning Ud. Filterets oppgave er å undertrykke energipulser som er forårsaket av enkeltfasematingen av lmjeomformere. Tilstedeværelsen av slike pulser er ødeleggende for driften av omformerne og kan føre til forplantning av uønskede harmoniske signaler tilbake på forsyningsnettet. Filteret består av en andre kondensator Csit og en spole Lgk-For det formål å levere energi til et skinnegående kjøretøy for et forsyningsnett velges disse komponentenes verdier generelt slik at de oppfyller de følgende likninger:

hvor:

fw... linjefrekvensen (forsyningsnettets frekvens),

Lgic... spolens induktans, og

CSk... kondensatorens kapasitans.

I tillegg kan en bremsemotstand Rmubiog en bremsehakker X ("break chopper X") være tilstede i form av en såkalt spenningsbegrenser. I en slik spenningsbegrenser muliggjør resistiv bremsing ved effektomserning gjennom motstanden Rmubiunder styring av bremsehakkeren X når overregenerering gjennom drivomformeren forårsaker overspen-ning i den mellomliggende forbindelsen For andre anvendelser kan andre konfigura-sjoner av den mellomliggende forbindelsen som gjør bruk av komponenter med forskjellige verdier være nødvendig.

Den mellomliggende spenningsforbindelsen kan være representert av en overførings-funksjon som knytter inngangsstrømmen Id (eller utgangsstrømmen Ia) til den mellomliggende forbindelsens spenning Ud for forskjellige frekvenser jco.

Figur 2 viser et Bode-diagram for overfø]±igsfunksjonen G(jco) til inngangsspenningen Id og utgangsspenningen Ud for den mellomliggende spenningsforbindelsen som er vist i figur 1. Bode-diagrammet representerer i den nedre delen faseforskyvningen til inn-gangsstrømmen Id med hensyn til spenningen Ud over et frekvensområde og i den øvre delen størrelsen til overføringsfunksjonen uttrykt på en desibelskala. Ved analyse av overføringsfunksjonen G(jco) kan det vises at fasesprang forekommer med en frekvens som er omtrent 2,5 ganger nettfrekvensen for hvilken komponentene er merket (som i det illustrerte eksempelet er 16,7 Hz). Ved frekvenser som Ugger under fasespranget i det normale driftsområdet til forbindelsen Ugger iimgangsstrømmen Id foran spenningen Ud med 90 grader. Det samme gjelder for frekvenser over fasespranget. I fasesprangets område endrer imidlertid faseforholdet meUom inngangen (strømmen) og utgangen (spenningen) seg hurtig mellom +90 grader og *H)0 grader, og over dette smale frekvensområdet ligger inngangsstrømmen etter spenningen Ud med 90 grader. I tillegg skal man merke seg at i fasesprangets område endrer størrelsen til overføringsfunk-sjonen seg betydeUg.

Hvis merkeverdien til hovedkondensatoren, filterkondensatoren eller filterspolen skulle endre seg av en eller annen årsak vil fasespranget forekomme ved en annen frekvens. Dette vil bli demonstrert ved hjelp av de eksempler som er gitt under. Det kan vises at i tilfelle med en reduksjon i verdien av enhver av de ovennevnte komponenter øker den frekvens ved hvilken fasespranget opptrer, og omvendt. Dessuten påvirker hovedkondensatorens Czkikapasitans kun den fallende del av faserelasjonen. Endringer av filter-komponentenes verdier påvirker både de stigende og fallende deler av faserelasjonen.

Figur 3 viser et skjematisk blokkskjema for en mellomliggende speriningsforbindelse 1 mellom en linjeomformer 10 og en drivomformer 20. Linjeomformeren 10 forsynes med en enkeltfasekraftforsyning via en strømkollektor (pantograf) 8 fra et forsynings nett 6. Drivomformeren 20 leverer strøm via en 3-faseforsyning 26 til en motor 28. Drivomformeren 20 styres av en drivomformerstyringsenhet 22 som inkluderer en aktiveringsenhet 24. En deteksjonsenhet 30 i henhold til en legemliggjøring av foreliggende oppfinnelse er illustrert på skjematisk måte som å danne en del av drivomformer-styringsenheten 22. Deteksjonsenheten innbefatter en signalgenerator 32, en evalueringsenhet 34 og en komparator 36.

Driften av deteksjonsenheten 30 for å teste integriteten av den mellomliggende forbindelsen i henhold til foreliggende oppfinnelse vil nå bli forklart ved hjelp av eksempler, og med henvisning til figurene 3 og 5. Aktiveringsenheten 24 avgir et aktiveringssignal 91 for å angi starten av en deteksjonsprosedyre for å utføre test av den mellomliggende forbindelsen 1. Signalgeneratoren fremstiller et testsignal 92 i form av en harmonisk eksitering, som leveres (belastet eller ubelastet) til den mellomliggende kretsen 1 via drivomformeren over et kort tidsrom, som for eksempel 10 sekunder. Frekvensen til eksitasj onstestsignalet 92 velges til å være nær det punkt der et fasesprang forventes å forekomme. Dette kan være forhåndsberegnet med den grunnleggende kunnskap til en elektroingeniør på grunnlag av de elektriske komponentenes merkeverdier. Et respons-signal 94 leveres til evdueringsenheten 34 som representerer spenningsresponsen til den mellomliggende forbindelsen 1 på den påtrykte eksitasjon. Samtidig med frem-stilling av testsignalet 92 fremstiller signalgeneratoren 32 også et korrelasjonssignal 93. Korrelasjonssignal 93 fremstilles slik at det har nøyaktig den samme frekvens og størrelse som testsignalet 92, men er ortogonalt til dette, dvs. forskjøvet med 90 grader. Både korrelasjonssignal 93 og testsignal 92 leveres direkte til evdueringsenheten 34 for det formål å utføre ortogonal korrelasjon som vil bli beskrevet under. Evalueringsenheten 34 evaluerer faseforsyningen mellom laststrømmen som påtrykt til den mellomliggende forbindelsen av testsignal 92 og forbindelsens spenningsresponssignal 94. Evalueringsenheten 34 fremstiller som en utgang et faseforsyningssignal 96. Faseforsyningssignal 96 leveres til komparatoren 36 der det sammenliknes med den forventede verdi som er blitt beregnet. Den forventede verdien kan være lagret i komparatoren eller leveres til denne fra en annen minneinnretning (ikke vist). Faseforsyningssignalets 96 avvik fra den forventede verdien undersøkes, og i det tilfelle at den overskrider en definert grense utløses et alarmsignal 98, som f.eks. et varsel til operatøren eller som et signal for å slå av omformeren (omformerne).

Evalueringen av signalene 92,94 kan gjøres på en rekke forskjellige velkjente måter. En særlig fordelaktig fremgangsmåte er den såkalte fremgangsmåte med "ortogonal korrelasjon", som har vist seg vellykket for tilsvarende evalueringer. Denne fremgangs måten er beskrevet i godt omfang i EP 0 826 549 Al, og innebærer å tilveiebringe første T og andre Ta harmoniske signaler for hvilke det er ønskelig å beregne faseforskj ellen. Et ytterligere korrelasjonssignal Tpj, genereres med 90 grader faseforskyvning med hensyn til T. Faseforskyvningen til T med hensyn til Ta bestemmes ved først å forme produktet av begge signaler med korrelasjonssignalet og å finne det tidsavhengige middel av disse produkter. Arkus tangens til kvotienten av produktenes middel representerer faseforskyvningen.

Testsignalet 92 kan være en Uten prosentandel av det signal som er tilstede på den mellomliggende forbindelsen 1. For en mellomliggende DC-forbindelse som arbeider ved 2800 V kan et signal med en amplitude hk 100 V være tilstrekkelig.

I det følgende eksempel 1 beskrives en feil i hovedkondensatoren.

For en mellomliggende spenningsforbindelse med en hovedkapasitans Qdd som er 12 mF er linjefrekvensen 16,7 Hz. I henhold til disse verdier skal futerinduktansen være 2,02 mH og filterkapasitansen CSk11,25 mF. OverføringsfUnksjoner under antagelse av de nominelle verdier for alle disse komponenter er vist ved den heltrukne linje i figur 4.

I dette første eksempelet vil det bli antatt at hovedkapasitansen har falt til 20% lavere enn dens nominelle verdi. Den virkelige overføringsfunksjonen er vist ved den stiplede linjen i figur 4. Ved å velge et eksitasjonstestsignal 92 med frekvens lik 48 Hz er den forventede (nominelle) faseforskyvning 74 grader (punkt A). I tilfelle av den nevnte feilen vil faseforskyvning i realiteten være > 60 grader, som vist i figuren ved punkt B.

I det følgende eksempel 2 behandles en filterkondensatorfeil.

Ved bruk av den samme meUomforbindelsesspenning vil det bli antatt i stedet at fUter-kondensatorverdien CSkhar falt til 20% mindre enn dens nominelle verdi. En første test vil bli utført med et harmonisk eksitasj onstestsignal 92, igjen med frekvens 48 Hz. Som resultat vil feilen bli påvist ved å oppnå en tilsvarende faseforskyvning som i det første eksempel. For mer detaljert informasjon kan en andre test bli utført med et andre eksitasjonstestsignal 92 med frekvens 35 Hz. I tilfelle en feilfri mellomforbindelse, eller selv i tilfelle av en feil i hovedkondensatoren Czki, er faseforskyvningen > 70 grader som vist ved punkt C. I tilfelle av feil i filterkondensatoren Cster faseforskyvningen < +75 grader som vist ved punkt D i figur 5. Bruken av en tofrinnsprosedyre tillater således bestemmelsen av ytterligere detaljer hva angår feilen.

Mange andre variasjoner av foreliggende oppfinnelse er også mulig. Mer bestemt, som henvisning er blitt gjort til sinusformede eksitasjonstestsignaler, er enhver annen type harmonisk eksitasjon også mulig, som inkluderer men ikke er begrenset til rektangu-lære, triangulære og trapesformede funksjoner. Belastnmgen/avlastningen av mellomforbindelsen kan tilveiebringes med en av omformerne eller ved bremsehakkeren/- spenningsbegrenseren. For å unngå interferens med lmjeomfonnerstyringen foretrekkes det å utføre testen i den såkalte "forhåndsladede" tilstand av mellomforbindelsen når linjeforbindelsen ikke arbeider. I slike situasjoner kan det være ønskelig å integrere hele testen i oppstartsprosedyren for driftsinnretningen.

De overførmgsfunksjoner som er registrert i figurene 2,4 og 5 er til dels idealiserte versjoner av de virkelige funksjoner. Figur 6 illustrerer hvordan den virkelige overfør-mgsfunksjonen kan fremstå. Mer bestemt, for en spenningsstyrt mellomliggende forbindelse, er fasespranget mindre market enn i de tilfeller som er vist i de tidligere figurer, hvilket gjør påvisningen vanskeligere. Under slike omstendigheter kan det være ønskelig å foreta handling for å deaktivere spenningsregulering av den mellomliggende kretsen under testfasen.

De ovennevnte eksempler er blitt beskrevet med hensyn til en 16,7 Hz linjefrekvens og med testing ved frekvens 48 Hz. For skinnesystemer som arbeider med høyere frekvenser, som f.eks. 60 Hz, må testsignalenes frekvenser også økes. For høyere frekvenser hvor det kan være uønsket å gjøre bruk av drivomformere av IGBT-typen for å fremstille testsignaler kan et alternativ være å bruke bremsehakkeren X for periodisk å svitsje bremsemotstanden Rmubipå og av. Slike bremsehakkere kan for tiden arbeide ved 250 Hz og høyere.

Andre alternative metoder for tilveiebringelse av testsignalet for den mellomliggende forbindelsen kan også tas i betraktning. Disse kan inkludere bruken av separate testkretser for kobling til forbindelsen mens den ikke er satt under spenning, eller til andre dedikerte kretser. Slike alternativer betraktes imidlertid ikke som like praktiske som den integrerte oppkoblede test som er beskrevet over. Dessuten, selv om man her har omtalt harmoniske testsignaler, er det også innenfor foreliggende oppfinnelses omfang at systemresponsen på en enkeltpuls også kan bli analysert for å bestemme systemkomponentenes integritet.

Selv om beskrivelsen over er blitt gjort med hensyn til en test for en mellomliggende krets fra en AC-linjespenning kan foreliggende oppfinnelses prinsipper også bli gjort gjeldende for DC-spenningsforsyninger direkte til den mellomliggende kretsen. I slike tilfeller må avstanden mellom det skmnegående kjøretøyet og den nærmeste elektrisi-tetsstasjonen bh inkludert i kretsanalysen for å kompensere for den varierende impedans av den kombinerte krets som blir dannet av den mellomliggende forbindelsen og DC-forsyningskretsen.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for testing av integriteten til elektriske komponenter i en mellomliggende spenningsforbindelse (1) mellom en elektrisk forsyningskrets (10) og drivkretsen (20) til et elektrisk befordringsmiddel, hvor den mellomliggende spenningsforbindelsen har en nominell overførmgsfunksjon som oppviser et fasesprang ved en frekvens co, hvilken fremgangsmåte innbefatter å generere et første testsignal (92) med en forutbestemt størrelse og frekvens, hvilken frekvens er nær©, og å tilføre testsignalet til den mellomliggende spenningsofrbindelsen (1), å måle en systemrespons (94) til testsignalet og å bestemme en faseforskyving (96) i systemets respons til testsignalet, å sammenlikne faseforskyvingen (96) med en forventet faseforskyvning, og å fremstille et feilsignal (98) i tilfelle av et avvik mellom faseforskyvingen (96) og den forventede faseforskyvningen.

2. Fremgangsmåte ifølge kravl, hvor overføringsfunksjonen er et forhold mellom irjngangsspenning og inngangsstrøm, og hvor trinnene med å måle innbefatter å måle faseforskyvningen til inngangsstrømmen med hensyn til inngangsspenningen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor faseforskyvningen bestemmes ved ortogonal korrelasjon med et ytterligere signal fremstilt med 90 grader faseforskyvning med hensyn til det først testsignalet.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, videre innbefattende å repetere fremgangsmåtens trinn ved bruk av et andre testsignal med en frekvens nær co men forskjellig fra det første testsignal.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor fremgangsmåtens trinn repeteres ved bruk av det andre testsignalet kun hvis den første testen forårsaker generering av et feilsignal.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, hvor det første testsignalet har en frekvens som er høyere enn co som svarer til en bakkant av fasespranget.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 4 til 6, hvor det andre testsignalet har en frekvens som er lavere enn © som svarer til en forkant av fasespranget.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor det første testsignalet er et sinusformet signal.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor den mellomliggende spenningsforbindelsen innbefatter en bremsehakker og det første testsignalet forsynes til den mellomliggende spenningsforbindelsen ved hjelp av bremsehakkeren.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor fremgangsmåtens trinn utføres under en forhåndsladet tilstand av den mellomliggende spenningsforbindelsen under en oppstartsprosedyre.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor fremgangsmåtens trinn utføres periodisk under operasjon av den mellomliggende spenningsforbindelsen.

12. Deteksjonsenhet (30) for detektering av svikt i elektriske komponenter i en meUomliggende spenningsforbindelse (1) mellom en første omformer (10) og en andre omformer (20), hvilken mellomliggende spenningsforbindelse (1) har en nominell overføringsfunksjon som oppviser et fasesprang ved en frekvens co, hvilken deteksjonsenhet (30) innbefatter en signalgenerator (32) med en første utgang for å generere et første testsignal (92) med en forutbestemt størrelse og en frekvens nær co og å påtrykke det første testsignalet (92) på den mellomliggende spenningsforbindelsen, en evalueringsenhet (34) for å bestemme en faseforskyvning i systemets respons til det første testsignalet (92), og en komparator (36) anpasset til å sammenlikne faseforskyvningen bestemt av evalueringsenheten (34) med en forventet verdi og anpasset til å fremstille et varslingssignal (98) hvis resultatet er utenfor et tillatt område.

13. Deteksjonsenhet ifølge krav 12, hvor signalgeneratoren har en andre utgang for å generere et andre signal med en fasevinkel som er 90° i forhold til det første testsignalet.

14. Deteksjonsenhet ifølge krav 13, hvor evalueringsenheten utfører ortogonal korrelasjon på systemresponsen ved bruk av det andre signalet.

15. Mellomliggende spenningsforbindelsesammenstilling omfattende en første omformer (10), en andre omformer (20) og en mellomhggende spenningsforbindelse (1) mellom den første omformeren (10) og den andre omformeren (20), hvilken mellomliggende spermingsforbindelse (1) har en nominell overføringsfunksjon som oppviser et fasesprang ved en frekvens co, omfattende en deteksjonsenhet (30) i henhold til et hvilket som helst av kravene 12 til 14, hvor minst en av de første og andre omformerne (10,20) innbefatter en omfonners<y>tringsenhet (22) og deteksjonsenheten (30) utgjør en del av omformerstyringsenheten (22).

16. Mellomliggende spenningsforbindelsesammenstilling omfattende en første omformer (10), en andre omformer (20) og en mellomhggende spenningsforbindelse mellom den første omformeren (10) og den andre omformeren (20), innbefattende en deteksjonsenhet (30) ifølge et hvilket som helst av kravene 12 til 14, og særlig en sarnmenstilling ifølge krav 15, hvor den mellomhggende spenningsforbindelsen innbefatter en bremsehakkerenhet og deteksjonsenheten utgjør en del av en bremsehakker-styringsenhet.

17. Mellomliggende spenningsforbindelsesammenstilling omfattende en første omformer (10), en andre omformer (20) og en mellomliggende spenningsforbindelse (1) mellom den første omformeren (10) og den andre omformeren (20), innbefattende en deteksjonsenhet i henhold til et hvilket som helst av kravene 12 til 14, og særlig en sammenstiUing i henhold til krav 15 eller 16, hvor den første omformeren (10) er en firekvadrantomformer.