一種電驅動系統試驗設備的制作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種電驅動系統試驗設備，包括：電驅動系統，其中所述電驅動系統包括軌道交通車輛的牽引電機組和用于同時拖動所述牽引電機組中的各臺牽引電機的牽引變頻器；加載系統，其中所述加載系統包括加載電機和用于拖動所述加載電機的加載變頻器；與所述牽引變頻器的電源接口相連的整流電源；連接所述牽引電機組和所述加載電機的同步齒輪箱；與所述電驅動系統相連接的運行數據測量裝置；以及分別與所述牽引變頻器、所述加載變頻器、所述整流電源和所述運行數據測量裝置相連的上位機，以實現對所述電驅動系統的整車試驗，從而提高所述電驅動系統試驗設備的性能測試精度。
【專利說明】一種電驅動系統試驗設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及軌道交通電驅動【技術領域】，更具體地說，涉及一種電驅動系統試驗設備。
【背景技術】
[0002]以750V/1500V直流電網供電的軌道交通車輛的電驅動系統包括:牽引電機組和牽引變頻器，其中所述牽引變頻器用于同時拖動所述牽引電機組中的各臺牽引電機。
[0003]用于對所述電驅動系統進行性能測試的電驅動系統試驗設備包括:所述牽引變頻器、從所述牽引電機組中分離出的一臺牽引電機、用于模擬存在電壓波動的所述直流電網的可調電源以及用于模擬行車阻力的直流測功機等；在試驗過程中，通過獲取得到不同模擬工況下的所述牽引變頻器和所述牽引電機的運行數據，即可為測試所述電驅動系統的性能提供參考依據。
[0004]但是，限于上述試驗設備一次只能完成單臺牽引變頻器配置單臺牽引電機的測試工作，而無法實現對所述電驅動系統的整車試驗，即不能高度還原所述電驅動系統的實際結構，因此存在性能測試精度較低的問題。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種電驅動系統試驗設備，以實現對所述電驅動系統的整車試驗，從而提高所述電驅動系統試驗設備的性能測試精度。
[0006]—種電驅動系統試驗設備,包括:
[0007]電驅動系統，包括軌道交通車輛的牽引電機組和用于同時拖動所述牽引電機組中的各臺牽引電機的牽引變頻器；
[0008]加載系統，包括加載電機和用于拖動所述加載電機的加載變頻器；
[0009]與所述牽引變頻器的電源接口相連的整流電源；
[0010]連接所述牽引電機組和所述加載電機的同步齒輪箱；
[0011]與所述電驅動系統相連接的運行數據測量裝置；
[0012]以及分別與所述牽引變頻器、所述加載變頻器、所述整流電源和所述運行數據測量裝置相連的上位機。
[0013]其中，所述整流電源包括多個整流電源單元，各個所述整流電源單元均具有預設的直流輸出電壓。
[0014]其中，所述加載電機為交流測功機。
[0015]可選地，所述整流電源的電源接口與所述加載變頻器的電源接口相連接。
[0016]可選地，所述電驅動系統試驗設備還包括:輸出端分別與所述整流電源的電源接口以及所述加載變頻器的電源接口相連接的交流電源輸入柜；所述交流電源輸入柜的輸入端接交流電網。
[0017]可選地，所述電驅動系統試驗設備還包括與所述牽引變頻器相連接的變頻器選件；其中所述變頻器選件包括制動斬波器和制動電阻。
[0018]其中，所述加載變頻器為直接轉矩控制通用變頻器。
[0019]其中，所述運行數據測量裝置包括:與所述牽引電機組中的牽引電機等數量的轉矩轉速傳感器；其中，每一個所述轉矩轉速傳感器裝設于一個所述牽引電機的輸出軸上。
[0020]其中，所述運行數據測量裝置包括:分別與各臺所述牽引電機和所述牽引變頻器相連接的變頻功率分析儀。
[0021]其中，所述運行數據測量裝置包括:分別與各臺所述牽引電機和所述牽引變頻器相連接的溫度傳感器。
[0022]從上述的技術方案可以看出，本發明實施例利用整流電源和加載系統來模擬軌道交通車輛的實際運行工況；同時利用單臺牽引變頻器配置牽引電機組中的全部牽引電機進行試驗，并利用連接于所述牽引電機組和加載電機之間的同步齒輪箱來同步所述牽引電機組中的各臺牽引電機的輸出轉速，從而高度還原了軌道交通車輛的電驅動系統的實際結構；由此，通過測量得到不同模擬工況下的所述牽引變頻器和所述牽引電機組的運行數據，即可實現不同模擬工況下的所述電驅動系統的整車測試，提高了所述電驅動系統試驗設備的性能測試精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發明實施例一公開的一種電驅動系統試驗設備結構不意圖；
[0025]圖2為本發明實施例一公開的某一軌道交通車輛的車輛運行速度曲線示意圖；
[0026]圖3為本發明實施例二公開的又一種電驅動系統試驗設備結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0028]參見圖1，本發明實施例一公開了一種電驅動系統試驗設備，以實現對所述電驅動系統的整車試驗，從而提高所述電驅動系統試驗設備的性能測試精度，包括:
[0029]電驅動系統，包括軌道交通車輛的牽引電機組102和用于同時拖動牽引電機組102中的各臺牽引電機的牽引變頻器101 ；
[0030]加載系統，包括加載電機202和用于拖動加載電機202的加載變頻器201 ；
[0031]與牽引變頻器101的電源接口相連的整流電源300 ；
[0032]連接牽引電機組102和加載電機202的同步齒輪箱400 ；
[0033]與所述電驅動系統相連接的運行數據測量裝置(圖中未示出)，用于測量所述電驅動系統的運行數據；[0034]以及分別與牽引變頻器101、加載變頻器201、整流電源300和所述運行數據測量裝置相連的上位機(圖中未示出)。
[0035]本實施例一以整流電源300來模擬為所述軌道交通車輛供電的直流電網，在試驗過程中，利用所述上位機輸出的相關控制信號來調控整流電源300的輸出電壓值，即可模擬得到波動的直流電網，從而真實還原所述交流電網存在的電壓不穩定現象；
[0036]同時，利用加載變頻器201拖動加載電機202，以模擬所述軌道交通車輛運行過程中遇到的行車阻力，其中所述行車阻力包括基本阻力、線路阻力、起動阻力和運行阻力等；在試驗過程中，利用所述上位機輸出的相關控制信號來控制加載變頻器201內部的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)的開斷，即可調控加載變頻器201的輸出電源的電壓和頻率，并拖動加載電機202達到需要的運行狀態、為所述電驅動系統進行動態加載，從而真實還原了行車過程中遇到的動態的行車阻力；
[0037]由此，本實施例一所述的上位機通過對整流電源300輸出用于調控整流電源300的輸出電壓的控制信號、對加載變頻器201輸出用于調控加載變頻器202內部的IGBT開斷的控制信號，即可實現對所述軌道交通車輛運行過程中遇到的電網不穩定和/或行車阻力波動等不同工況的模擬，為所述電驅動系統的性能測試工作提供必備的軌道交通車輛模擬運行工況。
[0038]考慮到軌道交通車輛的電驅動系統的實際結構包括:牽引電機組102和牽引變頻器101，且牽引電機組102中的各臺牽引電機始終保持同步運行；牽引變頻器101用于同時拖動牽引電機組102中的各臺牽引電機；因此為真實且高度還原軌道交通車輛的電驅動系統的實際結構，本實施例一以單臺牽引變頻器101配置牽引電機組102中的全部牽引電機進行試驗，并利用連接于牽引電機組102和加載電機202之間的同步齒輪箱400來同步牽引電機組102中的各臺牽引電機的輸出轉速，使之始終保持同步運行狀態；從而有效解決了現有的電驅動系統試驗設備因無法完整還原所述電驅動系統的實際結構而造成的性能測試精度較低的問題；
[0039]本實施例一所述的上位機可通過對加載變頻器201輸出用于調控加載變頻器201內部的IGBT開斷的控制信號，來驅動所述電驅動系統進入不同的運行模式，之后針對所述運行數據測量裝置上傳的運行數據進行分析處理，即可確定得到不同軌道交通車輛模擬運行工況下的所述電驅動系統的運行狀態，為測量所述電驅動系統的性能提供參考依據。
[0040]此外，由于現有電驅動系統試驗設備一次僅能針對單臺牽引變頻器配置單臺牽引電機進行試驗，因此需要多次試驗才能得到牽引電機組102中的全部牽引電機的運行數據，試驗周期較長，而本實施例一僅需一次實驗過程即可得到全部的所述牽引電機的運行數據，因此大大縮短了試驗周期，提高了試驗效率。
[0041]具體的，在試驗過程中，本實施例一主要用于實時獲取依次工作于牽引模式、惰行模式和電制動模式下的所述電驅動系統的運行數據，其中；
[0042]在所述牽引模式下，所述電驅動系統的輸出功率經同步齒輪箱400傳遞給處于發電狀態的所述加載系統，且在該模式下，所述上位機控制牽引電機組102分別進行恒力矩輸出、恒功率輸出和自然特性輸出；在所述惰行模式下，所述電驅動系統不做功，所述加載系統繼續處于發電狀態(即加載狀態)、牽引電機組102處于自由減速狀態；在所述電制動模式下，所述加載系統模擬動態的行車阻力并電動運行，所述電驅動系統處于發電狀態、以模擬所述電驅動系統對再生能量的反饋，且在該模式下，所述上位機控制牽引電機組102分別進行自然特性輸出、恒功率輸出和恒力矩輸出；
[0043]之后，所述上位機根據所述運行數據測量裝置獲取并上傳的所述電驅動系統的各項運行數據作為評估依據，與廠商提供的各項運行參數的理論數據進行逐一比對，即可分析得到所述電驅動的性能水平；例如，圖2即為廠商提供的某一軌道交通車輛的車輛運行速度曲線圖，所述上位機根據獲取的牽引電機組102的轉速數據，計算得到對應的車輛運行速度，再與圖2示出的車速數據進行比對，即可得到所述電驅動系統的一項性能評估結果。
[0044]由上述描述可以看出，本實施例一利用整流電源300和加載系統來模擬軌道交通車輛的實際運行工況；同時利用單臺牽引變頻器101配置牽引電機組102中的全部牽引電機進行試驗，并利用連接于牽引電機組102和加載電機202之間的同步齒輪箱400來同步牽引電機組102中的各臺牽引電機的輸出轉速，從而高度還原了軌道交通車輛的電驅動系統的實際結構；由此，通過測量得到不同模擬工況下的牽引變頻器101和牽引電機組102的運行數據，即可實現不同模擬工況下的所述電驅動系統的整車測試，提高所述電驅動系統試驗設備的性能測試精度。
[0045]基于實施例一，本發明實施例二公開了又一種電驅動系統試驗設備，以實現對所述電驅動系統的整車試驗，從而提高所述電驅動系統試驗設備的性能測試精度，參見圖2，包括:
[0046]包括牽引變頻器101和牽引電機組102的電驅動系統；包括加載電機202和加載變頻器201的加載系統；整流電源300 ;同步齒輪箱400 ;運行數據測量裝置和上位機(圖中未示出)；
[0047]其中，整流電源300包括多個整流電源單元，且各個所述整流電源單元均具有預設的直流輸出電壓；
[0048]考慮到限于現有電驅動系統試驗設備采用的可調電源只能緩慢改變自身的輸出電壓，因而無法對直流電網的電壓突變或中斷等大幅度電網波動工況進行模擬；由此本實施例二采用組合形式的整流電源作為整流電源300，各個所述整流電源單元的直流輸出電壓可依次設定為600V、750V、900V、1200V、1500V以及1800V等，以實現對電壓輸出值為750V/1500V的直流電網在電網波動、突變、中斷等工況下的模擬。
[0049]其中，加載電機202可采用交流測功機；
[0050]考慮到直流測功機的力矩變化是根據調控其勵磁電流得以實現，而過快調節所述勵磁電流則會給所述直流測功機帶來浪涌電流以至于電機過載甚至燒毀，因此現有電驅動系統試驗設備采用的直流測功機僅能實現緩慢加載，而無法對所述行車阻力的大幅度波動工況進行模擬，由此本實施例二采用交流測功機作為加載電機202，通過改變加載變頻器201的輸出電源的電壓和頻率來改變加載狀態，以安全可靠地模擬得到大幅度波動的行車阻力；
[0051]所述交流測功機的控制方式可采用直接轉矩控制，對應的，加載變頻器201采用直接轉矩控制通用變頻器，以提高加載電機202的響應速度和控制精度，但并不局限。
[0052]其中，整流電源300和加載變頻器201的前端供電電源可采用50HZ/400V的工頻交流電網，但并不局限。此外，為實現對整流電源300和加載變頻器201的供電保護，所述電驅動系統試驗設備還可包括交流電源輸入柜500，具體的，交流電源輸入柜500的輸入端接所述工頻交流電網、輸出端分別接整流電源300的電源接口以及加載變頻器201的電源接口 ；交流電源輸入柜500內部設置有線路保護斷路器和分斷接觸器等電氣元件，可及時切斷故障線路、對所述電驅動系統試驗設備的總進線電源進行保護。
[0053]此外，作為優選，整流電源300的電源接口還與加載變頻器201的電源接口相連接。
[0054]由此，當所述加載系統處于發電狀態時，其生成的交流電能可回饋到加載變頻器201的電源接口，并進入到整流電源300的電源接口為所述電驅動系統進行供電；例如，當所述電驅動系統工作于牽引模式時，所述電驅動系統試驗設備形成了一個閉環主電路循環系統，所述電驅動系統和所述加載系統分別處于電動和發電狀態，能量互為消耗，對所述工頻交流電網提供的電能消耗量極小，節約了電能。
[0055]此外，作為優選，所述電驅動系統試驗設備還可包括:與牽引變頻器101相連接的變頻器選件600，其中變頻器選件600包括制動斬波器和制動電阻。
[0056]具體的，當所述電驅動系統工作于電制動模式時，所述電驅動系統處于發電狀態，會將發出的電能反饋回牽引變頻器101的電源接口，此時需要利用所述制動斬波器以及制動電阻進行能量的消耗，以抑制牽引變頻器101的輸入電壓過高、保證牽引變頻器101在允許的電壓范圍內可靠運行。
[0057]其中，所述運行數據測量裝置具體可包括:與牽引電機組102中的牽引電機等數量的轉矩轉速傳感器700、分別與各臺所述牽引電機和牽引變頻器101相連接的變頻功率分析儀(圖中未示出)以及分別與各臺所述牽引電機和牽引變頻器101相連接的溫度傳感器(圖中未示出)；其中:
[0058]每一個所述轉矩轉速傳感器裝設于一個所述牽引電機的輸出軸上，用于測量對應的所述牽引電機的輸出轉速和輸出轉矩；
[0059]所述變頻功率分析儀通過采集對應設備的電壓電流采樣值，處理得到所述對應設備的電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等多項參數。
[0060]所述溫度傳感器用于測量對應設備的運行溫度。
[0061]由上述陳述可知，本實施例二采用組合形式的整流電源作為整流電源、采用交流測功機作為加載電機，提高了軌道交通車輛的工況模擬水平，從而進一步提高了電驅動系統試驗設備的性能測試精度；此外，本實施例二還具有利用整流電源的電源接口與加載變頻器的電源接口相連接，從而實現能量的循環利用等其他多項優點。
[0062]綜上所述，本發明實施例以單臺牽引變頻器配置牽引電機組中的全部牽引電機進行試驗，并利用連接于所述牽引電機組和加載電機之間的同步齒輪箱來同步所述牽引電機組中的各臺牽引電機的輸出轉速，從而高度還原了軌道交通車輛的電驅動系統的實際結構；同時利用整流電源和加載系統來模擬所述軌道交通車輛的運行工況；由此通過測量得到不同模擬工況下的所述牽引變頻器和所述牽引電機組的運行數據，即可實現不同模擬工況下的所述電驅動系統的整車測試，提高了所述電驅動系統試驗設備的性能測試精度。
[0063]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。[0064]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種電驅動系統試驗設備，其特征在于，包括: 電驅動系統，包括軌道交通車輛的牽引電機組和用于同時拖動所述牽引電機組中的各臺牽引電機的牽引變頻器； 加載系統，包括加載電機和用于拖動所述加載電機的加載變頻器； 與所述牽引變頻器的電源接口相連的整流電源； 連接所述牽引電機組和所述加載電機的同步齒輪箱； 與所述電驅動系統相連接的運行數據測量裝置； 以及分別與所述牽引變頻器、所述加載變頻器、所述整流電源和所述運行數據測量裝置相連的上位機。
2.根據權利要求1所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述整流電源包括:多個整流電源單元，其中: 各個所述整流電源單元均具有預設的直流輸出電壓。
3.根據權利要求1所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述加載電機為交流測功機。
4.根據權利要求3所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述整流電源的電源接口與所述加載變頻器的電源接口相連接。
5.根據權利要求3或4所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述電驅動系統試驗設備還包括:輸出端分別與所述整流電源的電源接口以及所述加載變頻器的電源接口相連接的交流電源輸入柜； 所述交流電源輸入柜的輸入端接交流電網。
6.根據權利要求1所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述電驅動系統試驗設備還包括:與所述牽引變頻器相連接的變頻器選件； 其中，所述變頻器選件包括制動斬波器和制動電阻。
7.根據權利要求1所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述加載變頻器為直接轉矩控制通用變頻器。
8.根據權利要求1所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述運行數據測量裝置包括:與所述牽引電機組中的牽引電機等數量的轉矩轉速傳感器； 其中，每一個所述轉矩轉速傳感器裝設于一個所述牽引電機的輸出軸上。
9.根據權利要求1所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述運行數據測量裝置包括:分別與各臺所述牽引電機和所述牽引變頻器相連接的變頻功率分析儀。
10.根據權利要求1所述的電驅動系統試驗設備，其特征在于，所述運行數據測量裝置包括:分別與各臺所述牽引電機和所述牽引變頻器相連接的溫度傳感器。
【文檔編號】G01M17/08GK103616186SQ201310642265
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】李立中, 黎俊, 夏宇輝, 龍永紅, 劉明超 申請人:株洲中達特科電子科技有限公司
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