CN103616186B - 一种电驱动***试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电驱动***试验设备，包括：电驱动***，其中所述电驱动***包括轨道交通车辆的牵引电机组和用于同时拖动所述牵引电机组中的各台牵引电机的牵引变频器；加载***，其中所述加载***包括加载电机和用于拖动所述加载电机的加载变频器；与所述牵引变频器的电源接口相连的整流电源；连接所述牵引电机组和所述加载电机的同步齿轮箱；与所述电驱动***相连接的运行数据测量装置；以及分别与所述牵引变频器、所述加载变频器、所述整流电源和所述运行数据测量装置相连的上位机，以实现对所述电驱动***的整车试验，从而提高所述电驱动***试验设备的性能测试精度。

Description

一种电驱动***试验设备

技术领域

本发明涉及轨道交通电驱动技术领域，更具体地说，涉及一种电驱动***试验设备。

背景技术

以750V/1500V直流电网供电的轨道交通车辆的电驱动***包括：牵引电机组和牵引变频器，其中所述牵引变频器用于同时拖动所述牵引电机组中的各台牵引电机。

用于对所述电驱动***进行性能测试的电驱动***试验设备包括：所述牵引变频器、从所述牵引电机组中分离出的一台牵引电机、用于模拟存在电压波动的所述直流电网的可调电源以及用于模拟行车阻力的直流测功机等；在试验过程中，通过获取得到不同模拟工况下的所述牵引变频器和所述牵引电机的运行数据，即可为测试所述电驱动***的性能提供参考依据。

但是，限于上述试验设备一次只能完成单台牵引变频器配置单台牵引电机的测试工作，而无法实现对所述电驱动***的整车试验，即不能高度还原所述电驱动***的实际结构，因此存在性能测试精度较低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电驱动***试验设备，以实现对所述电驱动***的整车试验，从而提高所述电驱动***试验设备的性能测试精度。

一种电驱动***试验设备，包括：

电驱动***，包括轨道交通车辆的牵引电机组和用于同时拖动所述牵引电机组中的各台牵引电机的牵引变频器；

加载***，包括加载电机和用于拖动所述加载电机的加载变频器；

与所述牵引变频器的电源接口相连的整流电源；

连接所述牵引电机组和所述加载电机的同步齿轮箱；

与所述电驱动***相连接的运行数据测量装置；

以及分别与所述牵引变频器、所述加载变频器、所述整流电源和所述运行数据测量装置相连的上位机。

其中，所述整流电源包括多个整流电源单元，各个所述整流电源单元均具有预设的直流输出电压。

其中，所述加载电机为交流测功机。

可选地，所述整流电源的电源接口与所述加载变频器的电源接口相连接。

可选地，所述电驱动***试验设备还包括：输出端分别与所述整流电源的电源接口以及所述加载变频器的电源接口相连接的交流电源输入柜；所述交流电源输入柜的输入端接交流电网。

可选地，所述电驱动***试验设备还包括与所述牵引变频器相连接的变频器选件；其中所述变频器选件包括制动斩波器和制动电阻。

其中，所述加载变频器为直接转矩控制通用变频器。

其中，所述运行数据测量装置包括：与所述牵引电机组中的牵引电机等数量的转矩转速传感器；其中，每一个所述转矩转速传感器装设于一个所述牵引电机的输出轴上。

其中，所述运行数据测量装置包括：分别与各台所述牵引电机和所述牵引变频器相连接的变频功率分析仪。

其中，所述运行数据测量装置包括：分别与各台所述牵引电机和所述牵引变频器相连接的温度传感器。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例利用整流电源和加载***来模拟轨道交通车辆的实际运行工况；同时利用单台牵引变频器配置牵引电机组中的全部牵引电机进行试验，并利用连接于所述牵引电机组和加载电机之间的同步齿轮箱来同步所述牵引电机组中的各台牵引电机的输出转速，从而高度还原了轨道交通车辆的电驱动***的实际结构；由此，通过测量得到不同模拟工况下的所述牵引变频器和所述牵引电机组的运行数据，即可实现不同模拟工况下的所述电驱动***的整车测试，提高了所述电驱动***试验设备的性能测试精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种电驱动***试验设备结构示意图；

图2为本发明实施例一公开的某一轨道交通车辆的车辆运行速度曲线示意图；

图3为本发明实施例二公开的又一种电驱动***试验设备结构示意图。

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。

参见图1，本发明实施例一公开了一种电驱动***试验设备，以实现对所述电驱动***的整车试验，从而提高所述电驱动***试验设备的性能测试精度，包括：

电驱动***，包括轨道交通车辆的牵引电机组102和用于同时拖动牵引电机组102中的各台牵引电机的牵引变频器101；

加载***，包括加载电机202和用于拖动加载电机202的加载变频器201；

与牵引变频器101的电源接口相连的整流电源300；

连接牵引电机组102和加载电机202的同步齿轮箱400；

与所述电驱动***相连接的运行数据测量装置（图中未示出），用于测量所述电驱动***的运行数据；

以及分别与牵引变频器101、加载变频器201、整流电源300和所述运行数据测量装置相连的上位机（图中未示出）。

本实施例一以整流电源300来模拟为所述轨道交通车辆供电的直流电网，在试验过程中，利用所述上位机输出的相关控制信号来调控整流电源300的输出电压值，即可模拟得到波动的直流电网，从而真实还原所述交流电网存在的电压不稳定现象；

同时，利用加载变频器201拖动加载电机202，以模拟所述轨道交通车辆运行过程中遇到的行车阻力，其中所述行车阻力包括基本阻力、线路阻力、起动阻力和运行阻力等；在试验过程中，利用所述上位机输出的相关控制信号来控制加载变频器201内部的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）的开断，即可调控加载变频器201的输出电源的电压和频率，并拖动加载电机202达到需要的运行状态、为所述电驱动***进行动态加载，从而真实还原了行车过程中遇到的动态的行车阻力；

由此，本实施例一所述的上位机通过对整流电源300输出用于调控整流电源300的输出电压的控制信号、对加载变频器201输出用于调控加载变频器202内部的IGBT开断的控制信号，即可实现对所述轨道交通车辆运行过程中遇到的电网不稳定和/或行车阻力波动等不同工况的模拟，为所述电驱动***的性能测试工作提供必备的轨道交通车辆模拟运行工况。

考虑到轨道交通车辆的电驱动***的实际结构包括：牵引电机组102和牵引变频器101，且牵引电机组102中的各台牵引电机始终保持同步运行；牵引变频器101用于同时拖动牵引电机组102中的各台牵引电机；因此为真实且高度还原轨道交通车辆的电驱动***的实际结构，本实施例一以单台牵引变频器101配置牵引电机组102中的全部牵引电机进行试验，并利用连接于牵引电机组102和加载电机202之间的同步齿轮箱400来同步牵引电机组102中的各台牵引电机的输出转速，使之始终保持同步运行状态；从而有效解决了现有的电驱动***试验设备因无法完整还原所述电驱动***的实际结构而造成的性能测试精度较低的问题；

本实施例一所述的上位机可通过对加载变频器201输出用于调控加载变频器201内部的IGBT开断的控制信号，来驱动所述电驱动***进入不同的运行模式，之后针对所述运行数据测量装置上传的运行数据进行分析处理，即可确定得到不同轨道交通车辆模拟运行工况下的所述电驱动***的运行状态，为测量所述电驱动***的性能提供参考依据。

此外，由于现有电驱动***试验设备一次仅能针对单台牵引变频器配置单台牵引电机进行试验，因此需要多次试验才能得到牵引电机组102中的全部牵引电机的运行数据，试验周期较长，而本实施例一仅需一次实验过程即可得到全部的所述牵引电机的运行数据，因此大大缩短了试验周期，提高了试验效率。

具体的，在试验过程中，本实施例一主要用于实时获取依次工作于牵引模式、惰行模式和电制动模式下的所述电驱动***的运行数据，其中；

在所述牵引模式下，所述电驱动***的输出功率经同步齿轮箱400传递给处于发电状态的所述加载***，且在该模式下，所述上位机控制牵引电机组102分别进行恒力矩输出、恒功率输出和自然特性输出；在所述惰行模式下，所述电驱动***不做功，所述加载***继续处于发电状态（即加载状态）、牵引电机组102处于自由减速状态；在所述电制动模式下，所述加载***模拟动态的行车阻力并电动运行，所述电驱动***处于发电状态、以模拟所述电驱动***对再生能量的反馈，且在该模式下，所述上位机控制牵引电机组102分别进行自然特性输出、恒功率输出和恒力矩输出；

之后，所述上位机根据所述运行数据测量装置获取并上传的所述电驱动***的各项运行数据作为评估依据，与厂商提供的各项运行参数的理论数据进行逐一比对，即可分析得到所述电驱动的性能水平；例如，图2即为厂商提供的某一轨道交通车辆的车辆运行速度曲线图，所述上位机根据获取的牵引电机组102的转速数据，计算得到对应的车辆运行速度，再与图2示出的车速数据进行比对，即可得到所述电驱动***的一项性能评估结果。

由上述描述可以看出，本实施例一利用整流电源300和加载***来模拟轨道交通车辆的实际运行工况；同时利用单台牵引变频器101配置牵引电机组102中的全部牵引电机进行试验，并利用连接于牵引电机组102和加载电机202之间的同步齿轮箱400来同步牵引电机组102中的各台牵引电机的输出转速，从而高度还原了轨道交通车辆的电驱动***的实际结构；由此，通过测量得到不同模拟工况下的牵引变频器101和牵引电机组102的运行数据，即可实现不同模拟工况下的所述电驱动***的整车测试，提高所述电驱动***试验设备的性能测试精度。

基于实施例一，本发明实施例二公开了又一种电驱动***试验设备，以实现对所述电驱动***的整车试验，从而提高所述电驱动***试验设备的性能测试精度，参见图2，包括：

包括牵引变频器101和牵引电机组102的电驱动***；包括加载电机202和加载变频器201的加载***；整流电源300；同步齿轮箱400；运行数据测量装置和上位机（图中未示出）；

其中，整流电源300包括多个整流电源单元，且各个所述整流电源单元均具有预设的直流输出电压；

考虑到限于现有电驱动***试验设备采用的可调电源只能缓慢改变自身的输出电压，因而无法对直流电网的电压突变或中断等大幅度电网波动工况进行模拟；由此本实施例二采用组合形式的整流电源作为整流电源300，各个所述整流电源单元的直流输出电压可依次设定为600V、750V、900V、1200V、1500V以及1800V等，以实现对电压输出值为750V/1500V的直流电网在电网波动、突变、中断等工况下的模拟。

其中，加载电机202可采用交流测功机；

考虑到直流测功机的力矩变化是根据调控其励磁电流得以实现，而过快调节所述励磁电流则会给所述直流测功机带来浪涌电流以至于电机过载甚至烧毁，因此现有电驱动***试验设备采用的直流测功机仅能实现缓慢加载，而无法对所述行车阻力的大幅度波动工况进行模拟，由此本实施例二采用交流测功机作为加载电机202，通过改变加载变频器201的输出电源的电压和频率来改变加载状态，以安全可靠地模拟得到大幅度波动的行车阻力；

所述交流测功机的控制方式可采用直接转矩控制，对应的，加载变频器201采用直接转矩控制通用变频器，以提高加载电机202的响应速度和控制精度，但并不局限。

其中，整流电源300和加载变频器201的前端供电电源可采用50HZ/400V的工频交流电网，但并不局限。此外，为实现对整流电源300和加载变频器201的供电保护，所述电驱动***试验设备还可包括交流电源输入柜500，具体的，交流电源输入柜500的输入端接所述工频交流电网、输出端分别接整流电源300的电源接口以及加载变频器201的电源接口；交流电源输入柜500内部设置有线路保护断路器和分断接触器等电气元件，可及时切断故障线路、对所述电驱动***试验设备的总进线电源进行保护。

此外，作为优选，整流电源300的电源接口还与加载变频器201的电源接口相连接。

由此，当所述加载***处于发电状态时，其生成的交流电能可回馈到加载变频器201的电源接口，并进入到整流电源300的电源接口为所述电驱动***进行供电；例如，当所述电驱动***工作于牵引模式时，所述电驱动***试验设备形成了一个闭环主电路循环***，所述电驱动***和所述加载***分别处于电动和发电状态，能量互为消耗，对所述工频交流电网提供的电能消耗量极小，节约了电能。

此外，作为优选，所述电驱动***试验设备还可包括：与牵引变频器101相连接的变频器选件600，其中变频器选件600包括制动斩波器和制动电阻。

具体的，当所述电驱动***工作于电制动模式时，所述电驱动***处于发电状态，会将发出的电能反馈回牵引变频器101的电源接口，此时需要利用所述制动斩波器以及制动电阻进行能量的消耗，以抑制牵引变频器101的输入电压过高、保证牵引变频器101在允许的电压范围内可靠运行。

其中，所述运行数据测量装置具体可包括：与牵引电机组102中的牵引电机等数量的转矩转速传感器700、分别与各台所述牵引电机和牵引变频器101相连接的变频功率分析仪（图中未示出）以及分别与各台所述牵引电机和牵引变频器101相连接的温度传感器（图中未示出）；其中：

每一个所述转矩转速传感器装设于一个所述牵引电机的输出轴上，用于测量对应的所述牵引电机的输出转速和输出转矩；

所述变频功率分析仪通过采集对应设备的电压电流采样值，处理得到所述对应设备的电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率、谐波功率等多项参数。

所述温度传感器用于测量对应设备的运行温度。

由上述陈述可知，本实施例二采用组合形式的整流电源作为整流电源、采用交流测功机作为加载电机，提高了轨道交通车辆的工况模拟水平，从而进一步提高了电驱动***试验设备的性能测试精度；此外，本实施例二还具有利用整流电源的电源接口与加载变频器的电源接口相连接，从而实现能量的循环利用等其他多项优点。

综上所述，本发明实施例以单台牵引变频器配置牵引电机组中的全部牵引电机进行试验，并利用连接于所述牵引电机组和加载电机之间的同步齿轮箱来同步所述牵引电机组中的各台牵引电机的输出转速，从而高度还原了轨道交通车辆的电驱动***的实际结构；同时利用整流电源和加载***来模拟所述轨道交通车辆的运行工况；由此通过测量得到不同模拟工况下的所述牵引变频器和所述牵引电机组的运行数据，即可实现不同模拟工况下的所述电驱动***的整车测试，提高了所述电驱动***试验设备的性能测试精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电驱动***试验设备，其特征在于，包括：

电驱动***，包括轨道交通车辆的牵引电机组和用于同时拖动所述牵引电机组中的各台牵引电机的牵引变频器；

加载***，包括加载电机和用于拖动所述加载电机的加载变频器；

与所述牵引变频器的电源接口相连的整流电源；其中，所述整流电源包括：多个整流电源单元，其中：

各个所述整流电源单元均具有预设的直流输出电压；

连接所述牵引电机组和所述加载电机的同步齿轮箱；

与所述电驱动***相连接的运行数据测量装置；

以及分别与所述牵引变频器、所述加载变频器、所述整流电源和所述运行数据测量装置相连的上位机。

2.根据权利要求1所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述加载电机为交流测功机。

3.根据权利要求2所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述整流电源的电源接口与所述加载变频器的电源接口相连接。

4.根据权利要求2或3所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述电驱动***试验设备还包括：输出端分别与所述整流电源的电源接口以及所述加载变频器的电源接口相连接的交流电源输入柜；

所述交流电源输入柜的输入端接交流电网。

5.根据权利要求1所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述电驱动***试验设备还包括：与所述牵引变频器相连接的变频器选件；

其中，所述变频器选件包括制动斩波器和制动电阻。

6.根据权利要求1所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述加载变频器为直接转矩控制通用变频器。

7.根据权利要求1所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述运行数据测量装置包括：与所述牵引电机组中的牵引电机等数量的转矩转速传感器；

其中，每一个所述转矩转速传感器装设于一个所述牵引电机的输出轴上。

8.根据权利要求1所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述运行数据测量装置包括：分别与各台所述牵引电机和所述牵引变频器相连接的变频功率分析仪。

9.根据权利要求1所述的电驱动***试验设备，其特征在于，所述运行数据测量装置包括：分别与各台所述牵引电机和所述牵引变频器相连接的温度传感器。