CN103645645B - 电力机车辅助控制单元半实物仿真平台 - Google Patents
电力机车辅助控制单元半实物仿真平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103645645B CN103645645B CN201310639996.6A CN201310639996A CN103645645B CN 103645645 B CN103645645 B CN 103645645B CN 201310639996 A CN201310639996 A CN 201310639996A CN 103645645 B CN103645645 B CN 103645645B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- auct
- control element
- auxiliary control
- signal
- analogue system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台，包括：辅助控制单元实物***、辅助变流器仿真***和信号调理单元；所述辅助变流器仿真***包括辅助逆变器仿真单元和电池充电机仿真单元；所述信号调理单元分别与辅助控制单元实物***和辅助变流器仿真***相连接，该信号调理单元用于将辅助控制单元实物***输出的信号转换为辅助变流器仿真***识别的信号，以及将辅助变流器仿真***输出的信号转换为辅助控制单元实物***识别的信号；所述辅助变流器仿真***由dSPACE实时仿真器建立；本发明缩短了辅助控制单元的开发周期，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及仿真平台技术，具体为一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台。
背景技术
电力机车辅助控制单元（ACU）用于控制和管理包括辅助逆变器、辅助斩波器、电池充电机和***其它电气设备等的辅助变流***运行工作；半实物仿真技术具有实时性、真实性、研究效果好等优点，而dSPACE实时仿真器能够与MATLAB/simulink进行无缝连接，可作为控制原型和硬件在回路仿真模型，研制一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台不仅便于分析辅助变流器中各部件对***性能的影响，实现***参数的最优配置，利于控制电路调试和开发高性能控制策略，从而为满足实际电力机车辅助变流***的性能要求提供可靠的设计依据。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台。
本发明的技术手段如下：
一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台，包括：
辅助控制单元实物***、辅助变流器仿真***和信号调理单元；
所述辅助控制单元实物***用于产生PWM脉冲信号控制辅助逆变器按照变压变频方式或恒压恒频方式工作，以及用于控制电池充电机对蓄电池进行充电；
所述辅助变流器仿真***包括辅助逆变器仿真单元和电池充电机仿真单元；
所述信号调理单元分别与辅助控制单元实物***和辅助变流器仿真***相连接，该信号调理单元用于将辅助控制单元实物***输出的信号转换为辅助变流器仿真***识别的信号，以及将辅助变流器仿真***输出的信号转换为辅助控制单元实物***识别的信号；
所述辅助变流器仿真***由dSPACE实时仿真器建立；
另外，还包括电力机车控制单元实物***，所述辅助控制单元实物***还用于通过总线与电力机车控制单元实物***进行数据交换。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的电力机车辅助控制单元半实物仿真平台，缩短了辅助控制单元的开发周期，节约了成本，通过半实物仿真平台的输入输出数据分析实际***中各参数对***的控制性能的影响，实现***参数的优化配置，利于控制电路调试和开发高性能控制策略，从而为满足实际电力机车辅助变流***的性能要求提供可靠的设计依据。
附图说明
图1是本发明所述半实物仿真平台的结构框图；
图2是本发明所述辅助逆变器的电路原理图；
图3是本发明所述电池充电机的电路原理图；
图4是本发明所述辅助逆变器的仿真电路图；
图5是本发明所述电池充电机的仿真电路图；
图6是本发明辅助变流器的仿真电路图。
具体实施方式
如图1所示的一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台，包括：辅助控制单元实物***、辅助变流器仿真***和信号调理单元；所述辅助控制单元实物***用于产生PWM脉冲信号控制辅助逆变器按照变压变频方式或恒压恒频方式工作，以及用于控制电池充电机对蓄电池进行充电；所述辅助变流器仿真***包括辅助逆变器仿真单元和电池充电机仿真单元；所述信号调理单元分别与辅助控制单元实物***和辅助变流器仿真***相连接，该信号调理单元用于将辅助控制单元实物***输出的信号转换为辅助变流器仿真***识别的信号，以及将辅助变流器仿真***输出的信号转换为辅助控制单元实物***识别的信号；所述辅助变流器仿真***由dSPACE实时仿真器建立；另外，还包括电力机车控制单元实物***，所述辅助控制单元实物***还用于通过总线与电力机车控制单元实物***进行数据交换；所述信号调理单元通过断路连接器与dSPACE实时仿真器相连接，其作为辅助控制单元实物***和辅助变流器仿真***之间的接口转换电路；所述dSPACE实时仿真器还通过LAN连接有工控机，所述工控机用于完成仿真模型下载、在线调整仿真模型参数和存储实时仿真数据；另外，还包括辅助负载仿真***，其与辅助变流器仿真***相连接，通过负载电机体现在仿真模型中。
辅助逆变器根据辅助控制单元ACU产生的PWM脉冲信号将主变流器输出的中间电压转化为变压变频或恒压恒频的交流电源，用于为机车上的风机、水泵和油泵等辅助负载供电；图2示出了本发明所述辅助逆变器的电路原理图，如图2所示，辅助逆变器采用三相电压型逆变器结构，其由6支IGBT和与其反并联的二极管构成，引入A，B，C桥臂的开关变量Sa、Sb、Sc，Si=1表示该桥臂上管（IGBT或续流二极管）导通，Si=0表示该桥臂下管导通，i=a,b,c。为了防止上下桥臂同时导通造成短路，上下桥臂驱动信号中会设置一定的死区时间，此时IGBT连接的反并联二极管起续流作用。若需要通过实际电流方向来修正开关逻辑变量Sa、Sb、Sc，可计算出数学模型，进而利用MATLAB/Simulink设计出仿真模型。
电池充电机采用单相半桥方波高频逆变电路，将输入的直流电转变为交流电，再通过高频变压器隔离和降压，以及通过全波整流电路和滤波电路变为稳定的直流电，用于向蓄电池充电和DC110V电压等级的负载提供直流电源；图3示出了本发明所述电池充电机的电路原理图，如图3所示，电池充电机的输入电源为三相交流电，输出为直流电压，供给外部电池充电。
本发明所述辅助变流器仿真***由dSPACE实时仿真器建立，所述dSPACE实时仿真器与MATLAB/Simulink完全无缝连接，首先根据图2示出的辅助逆变器的电路原理图和图3示出的电池充电机的电路原理图建立数学模型，其中充电机电路划分为四个部分进行建模：无控整流部分、逆变部分（包含电感）、变压器部分、输出滤波部分，根据数学模型即可搭建出电池充电机的仿真模型。再利用MATLAB/Simulink搭建图4示出的辅助逆变器的仿真电路图和图5示出的电池充电机的仿真电路图，通过给定电机频率，仿真输出电压和电流波形，仿真结果均满足输入输出要求，从而确定选定的辅助变流***电路以及符合设计要求的元器件。
图6示出了本发明辅助变流器的仿真电路图，其为综合了辅助逆变器和电池充电机的仿真模型即仿真电路图而搭建出的整个辅助变流器的仿真模型即仿真电路图，通过给定电机的数据进行仿真，仿真结果接近实际测试结果，模型基本满足设计要求，之后将仿真模型下载到dSPACE实时仿真器中，通过dSPACE实时仿真器提供的产品级代码生成工具TargetLink，将MATLAB/Simulink环境中搭建的模型自动生成产品级代码，如图1所示的半实物仿真平台，辅助控制单元实物***通过信号调理单元连接辅助变流器仿真***，完成***闭环仿真测试
本发明提供的电力机车辅助控制单元半实物仿真平台，缩短了辅助控制单元的开发周期，节约了成本，通过半实物仿真平台的输入输出数据分析实际***中各参数对***的控制性能的影响，实现***参数的优化配置，利于控制电路调试和开发高性能控制策略，从而为满足实际电力机车辅助变流***的性能要求提供可靠的设计依据，可以完成电力机车辅助变流供电***如空载、启动，带载和负载投切等性能试验的实时仿真。
本发明所述半实物仿真平台以dSAPCE实时仿真器为核心，实现对电力机车交流辅助变流供电***的模拟，满足电力机车辅助控制单元ACU硬件在回路实时仿真的基本要求，可以模拟电力机车辅助变流***实际运行工况，实现***参数的最优配置，研究辅助变流器数字控制器的控制特性，便于控制电路调试和开发高性能控制策略。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台，其特征在于包括：
辅助控制单元实物***、辅助变流器仿真***和信号调理单元；
所述辅助控制单元实物***用于产生PWM脉冲信号控制辅助逆变器按照变压变频方式或恒压恒频方式工作，以及用于控制电池充电机对蓄电池进行充电；
所述辅助变流器仿真***包括辅助逆变器仿真单元和电池充电机仿真单元；
所述信号调理单元分别与辅助控制单元实物***和辅助变流器仿真***相连接，该信号调理单元用于将辅助控制单元实物***输出的信号转换为辅助变流器仿真***识别的信号，以及将辅助变流器仿真***输出的信号转换为辅助控制单元实物***识别的信号；
所述辅助变流器仿真***由dSPACE实时仿真器建立；
所述信号调理单元通过断路连接器与dSPACE实时仿真器相连接，其作为辅助控制单元实物***和辅助变流器仿真***之间的接口转换电路；所述dSPACE实时仿真器还通过LAN连接有工控机，所述工控机用于完成仿真模型下载、在线调整仿真模型参数和存储实时仿真数据；所述半实物仿真平台还包括辅助负载仿真***，其与辅助变流器仿真***相连接。
2.根据权利要求1所述的一种电力机车辅助控制单元半实物仿真平台，其特征在于还包括电力机车控制单元实物***，所述辅助控制单元实物***还用于通过总线与电力机车控制单元实物***进行数据交换。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310639996.6A CN103645645B (zh) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | 电力机车辅助控制单元半实物仿真平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310639996.6A CN103645645B (zh) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | 电力机车辅助控制单元半实物仿真平台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103645645A CN103645645A (zh) | 2014-03-19 |
| CN103645645B true CN103645645B (zh) | 2016-05-25 |
Family
ID=50250877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310639996.6A Active CN103645645B (zh) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | 电力机车辅助控制单元半实物仿真平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103645645B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105223832B (zh) * | 2014-06-25 | 2018-11-30 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 机车半实物仿真装置、***及方法 |
| CN104570762B (zh) * | 2014-11-26 | 2017-05-10 | 中国铁路总公司 | 内燃机车电喷控制器运行环境电子仿真*** |
| CN105608950B (zh) * | 2016-03-21 | 2018-04-10 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 一种热像仪半实物仿真训练***及训练方法 |
| CN107632589A (zh) * | 2016-07-18 | 2018-01-26 | 上海申通地铁集团有限公司 | 用于地铁车辆***的辅逆控制器的测试装置及方法 |
| CN106647688A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-05-10 | 中国铁道科学研究院 | 一种用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置 |
| CN108469778A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-08-31 | 北京灵思创奇科技有限公司 | 一种伺服控制mbd开发平台 |
| CN108241302A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-07-03 | 国网北京市电力公司 | 基于充放电设备的配电网仿真***及仿真实验平台 |
| CN109581890A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-05 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 辅助电源仿真*** |
| CN109782628A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-05-21 | 中国科学院力学研究所 | 一种基于实时仿真***的磁悬浮列车实验台控制*** |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135746A (en) * | 1980-03-25 | 1981-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | Auxiliary power-supply device for internal combustion engine |
| CN101609124A (zh) * | 2009-07-03 | 2009-12-23 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种列车供电***的接地检测方法 |
| CN101963805A (zh) * | 2010-10-13 | 2011-02-02 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 冗余的机车WorldFIP网络半实物仿真平台 |
| CN201828829U (zh) * | 2010-10-13 | 2011-05-11 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 交流传动机车WorldFIP网络半实物仿真平台*** |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE519419C2 (sv) * | 2000-02-28 | 2003-02-25 | Bombardier Transp Gmbh | Förfarande och anordning för laddning av ett batteri |
-
2013
- 2013-11-29 CN CN201310639996.6A patent/CN103645645B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135746A (en) * | 1980-03-25 | 1981-10-23 | Mitsubishi Electric Corp | Auxiliary power-supply device for internal combustion engine |
| CN101609124A (zh) * | 2009-07-03 | 2009-12-23 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种列车供电***的接地检测方法 |
| CN101963805A (zh) * | 2010-10-13 | 2011-02-02 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 冗余的机车WorldFIP网络半实物仿真平台 |
| CN201828829U (zh) * | 2010-10-13 | 2011-05-11 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 交流传动机车WorldFIP网络半实物仿真平台*** |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 逆变器并联列车辅助供电***半实物仿真研究;沈坤等;《电力电子技术》;20120930;正文第79、80页，图3、4 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103645645A (zh) | 2014-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103645645B (zh) | 电力机车辅助控制单元半实物仿真平台 | |
| Nikkhajoei et al. | Steady-state model and power flow analysis of electronically-coupled distributed resource units | |
| CN102427245B (zh) | 海上风电经柔性直流输电并网***的动模装置 | |
| CN103020385B (zh) | 基于RTDS电网500kV主网建模仿真*** | |
| CN204012751U (zh) | 一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置 | |
| CN104423373A (zh) | 柔性直流输电***控制保护***的闭环试验*** | |
| CN105844993A (zh) | 一种能量回馈型飞机电气负载模拟方法和装置 | |
| Nikkhajoei et al. | Dynamic model and control of AC–DC–AC voltage-sourced converter system for distributed resources | |
| CN103091587B (zh) | 一种节能的逆变器试验电路与控制方法 | |
| CN106451538A (zh) | 一种适用于多场景的标准功率模块通用控制方法及*** | |
| CN104298127A (zh) | 基于rt-lab的微电网半数字半实物实时仿真*** | |
| CN112799313A (zh) | 一种励磁同步电机的建模方法和硬件在环测试*** | |
| CN202333836U (zh) | 能量回馈型电子负载*** | |
| CN202305607U (zh) | 电子负载装置、直流电子负载和交流电子负载 | |
| CN104635512A (zh) | 基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真*** | |
| Aiello et al. | Real-time emulation of a three-phase Vienna rectifier with DC voltage control and power factor correction | |
| CN204374950U (zh) | 一种储能单元pcs控制板的混合仿真测试接口 | |
| CN103558478A (zh) | 一种微电网变换器硬件在回路***测试平台 | |
| CN104698859A (zh) | 分布式能源发电实验*** | |
| CN109541458B (zh) | 一种共直流母线型飞机起动发电***模拟方法和装置 | |
| Szeidert et al. | Laboratory setup for microgrid study | |
| CN207117488U (zh) | 一种低能耗的减温减压器 | |
| CN211830317U (zh) | 多功能电源供电***及供电设备 | |
| CN211506191U (zh) | 一种中频辅助变流器仿真*** | |
| CN106253341A (zh) | 并网逆变器损耗在线建模仿真方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 116021 Shahekou, Liaoning, China No. 49 The Strip Patentee after: CRRC DALIAN INSTITUTE CO., LTD. Address before: 116021 Shahekou, Liaoning, China No. 49 The Strip Patentee before: CNR Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd. |