CN112255530B - 一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，包括：用于在进行第k项测试时输出第k频率的交流电的低功率变流器；具有至少N种状态的滤波器；可控输出开关；用于测量输出电压和电流的检测电路；用于测量馈电电缆和各定子段的温度的第一温度测量装置；自检控制器，用于依次进行N项测试，且在进行第k项测试时控制滤波器为对应于第k项测试时的状态，通过对定子开关站的控制依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试，且在测试任一定子段时，基于检测电路和第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算。应用本申请的方案，有利于得出全面精确的自检结果。本申请还提供了一种高速磁浮牵引***的电气设备自检方法，具有相应效果。

Description

一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置和方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置和方法。

背景技术

高速磁浮列车采用直线电机驱动技术，抛弃了传统轮轨列车的车轮、传动机构以及与轨道接触的交通方式，使得磁悬浮列车的速度可以大大提升。牵引***为列车提供动力，较为复杂，主要包括牵引控制***、牵引变流器、输入和输出开关、定子开关站、馈电电缆、长定子直线同步电机等。

高速磁浮的电机定子段绕组采用分段式供电，例如上海实验线1200米作为一个定子段，每个定子段就近设置有对应的定子段开关。由于电气设备工作在高电压、大电流的工作环境中，并且馈电电缆、定子段开关、电机定子段位于室外，因此需要进行设备的定期检查，从而增强安全性。

目前的方案是利用牵引控制***进行自检，具体的，通过检测牵引变流器的输出电压、电流，确认牵引控制***中的相关开关以及回路是否正常。这样的检测方式较为简单方便，但是，由于开关频率较低，输出电压电流的谐波较大，使得电机电阻和电感的测量精度很低。并且馈电电缆和定子电阻长期处于高压大电流的室外的工作状态，随着工作时间加长，特性会发生变化，当需要测量准确数据从而为检修和更换器件提供参考时，传统的通过牵引变流器进行自检的方案就难以提供高精度的数据参考。

综上所述，如何有效地提高高速磁浮牵引***的电气设备的自检精度，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置和方法，以有效地提高高速磁浮牵引***的电气设备的自检精度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，包括：

用于在进行第k项测试时输出第k频率的交流电的低功率变流器；1≤k≤N，k和N均为正整数；

与所述低功率变流器连接，具有至少N种状态的滤波器；其中，所述滤波器在不同状态下的滤波范围不同；

与所述滤波器连接的可控输出开关，并且在进行N项中的任意一项测试时，所述可控输出开关与馈电电缆连接；

用于测量高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压和电流，并发送至自检控制器的检测电路；

用于测量所述馈电电缆和各个定子段的温度并发送至所述自检控制器的第一温度测量装置；

所述自检控制器，用于依次进行N项测试，且在进行第k项测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断，并控制所述滤波器为对应于第k项测试时的状态，通过对定子开关站的控制依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试，并且，在测试任一定子段时，基于所述检测电路的输出以及所述第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算。

优选的，还包括：

设置在所述滤波器与所述可控输出开关之间，用于进行升压的自检变压器；

与所述自检变压器并联的旁路开关；

所述自检控制器还用于：在接收到第一升压指令时，控制所述旁路开关关断，在未接收到所述第一升压指令时，控制所述旁路开关闭合。

优选的，所述自检变压器为包括多个升压档位的自检变压器。

优选的，所述自检控制器还用于：

在进行N项测试中的第1项测试之前，判断牵引控制***是否自检成功；

如果是，则依次进行N项测试；

如果否，则输出第一提示信息。

优选的，所述滤波器包括：

A相滤波电路，B相滤波电路以及C相滤波电路；

其中，每相滤波电路中均包括P个依次串联的电感单元，每个电感单元中均包括一个可控开关以及与该可控开关并联的电感，该可控开关的第一端作为该电感单元的输入端，该可控开关的第二端作为该电感单元的输出端，且每相滤波电路中的第1个电感单元的输入端用于与低功率变流器连接；

每相滤波电路中均包括Q个电容单元，每相滤波电路中的Q个电容单元的第一端均与该相滤波电路的第P个电感单元的输出端连接，三相滤波电路中的各个电容单元的第二端均相互连接；每个电容单元中均包括一个可控开关以及一个电容，该可控开关的第一端作为该电容单元的第一端，该可控开关的第二端与该电容的第一端连接，该电容的第二端作为该电容单元的第二端；P和Q均为不小于2的正整数。

优选的，P，Q以及N均等于2，在进行第1项测试时所述低功率变流器输出第1频率，所述自检控制器控制各个电感单元中的可控开关均关断，并控制各个电容单元中的可控开关均导通；

在进行第2项测试时所述低功率变流器输出第2频率，所述自检控制器控制三相滤波电路中的第1个电感单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电感单元中的可控开关均关断，并控制三相滤波电路中的第1个电容单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电容单元中的可控开关均关断；

所述第1频率低于所述第2频率。

优选的，所述第1频率为100Hz，所述第2频率为200Hz。

优选的，所述低功率变流器为由二极管不控整流电路以及三相桥逆变电路连接而成的低功率变流器。

优选的，所述低功率变流器为380V低功率变流器。

优选的，还包括：

用于测量牵引变压器的温度并发送至所述自检控制器的第二温度测量装置；

在进行牵引变压器空载测试时，所述可控输出开关与所述牵引变压器的输入端连接；

所述低功率变流器还用于：在进行牵引变压器空载测试时输出目标频率的交流电；

所述自检控制器还用于：在进行牵引变压器空载测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断，并控制所述旁路开关关断，并控制所述滤波器为对应于牵引变压器空载测试时的状态，控制高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压达到预设的额定电压之后，基于所述检测电路的输出以及所述第二温度测量装置的输出，进行电路特性的计算，以完成牵引变压器空载测试。

优选的，所述自检控制器还用于：

在进行N项测试中的任意一项测试时，将计算得到的电路特性结果进行存储，并基于通讯装置进行输出。

一种高速磁浮牵引***的电气设备自检方法，应用于上述任一项所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中，包括：

自检控制器依次进行N项测试，且在进行第k项测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断；

所述自检控制器在进行第k项测试时，控制所述滤波器为对应于第k项测试时的状态，通过对定子开关站的控制依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试；

所述自检控制器在进行第k项测试时，低功率变流器输出第k频率的交流电；

检测电路测量高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压和电流，并发送至自检控制器；

第一温度测量装置测量所述馈电电缆和各个定子段的温度并发送至所述自检控制器；

所述自检控制器在测试任一定子段时，基于所述检测电路的输出以及所述第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算。

优选的，还包括：

所述自检控制器在接收到第一升压指令时，控制旁路开关关断，在未接收到所述第一升压指令时，控制旁路开关闭合；

高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中还包括：

设置在所述滤波器与所述可控输出开关之间，用于进行升压的自检变压器；

与所述自检变压器并联的旁路开关。

优选的，还包括：

所述自检控制器在进行N项测试中的第1项测试之前，判断牵引控制***是否自检成功；

如果是，则依次进行N项测试；

如果否，则输出第一提示信息。

优选的，所述滤波器包括：

A相滤波电路，B相滤波电路以及C相滤波电路；

其中，每相滤波电路中均包括P个依次串联的电感单元，每个电感单元中均包括一个可控开关以及与该可控开关并联的电感，该可控开关的第一端作为该电感单元的输入端，该可控开关的第二端作为该电感单元的输出端，且每相滤波电路中的第1个电感单元的输入端用于与低功率变流器连接；

每相滤波电路中均包括Q个电容单元，每相滤波电路中的Q个电容单元的第一端均与该相滤波电路的第P个电感单元的输出端连接，三相滤波电路中的各个电容单元的第二端均相互连接；每个电容单元中均包括一个可控开关以及一个电容，该可控开关的第一端作为该电容单元的第一端，该可控开关的第二端与该电容的第一端连接，该电容的第二端作为该电容单元的第二端；P和Q均为不小于2的正整数。

应用本发明实施例所提供的技术方案，并不是基于传统的牵引变流器实现自检，而是专门设置了一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置。该高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中采用的是低功率变流器，有利于降低谐波。并且，本申请考虑到不同频率下的电路特性不同，因此，进行了N项测试，低功率变流器在进行第k项测试时输出第k频率的交流电，自检控制器会依次进行N项测试。并且，为了提高滤波效果，与所述低功率变流器连接的滤波器具有至少N种状态，在进行第k项测试时，自检控制器会控制所述滤波器为对应于第k项测试时的状态，从而有利于提高各项测试时的滤波效果，也就有利于提高本申请的方案的自检精度。并且，由于是进行了N项测试，相较于仅在单一频率下进行电路特性的分析，可以提供更全面的数据参考。此外，本申请考虑到不同温度下的电路特性不同，因此，是基于检测电路的输出以及所述第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算，使得本申请的方案有利于得出更为准确、全面的自检结果。综上所述，本申请的方案有利于得出高速磁浮牵引***的电气设备的全面，精确的自检结果。

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为本发明中一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的结构示意图；

图2a为常见的两步法供电的示意图；

图2b牵引***中的牵引变电所牵引供电部分的内部结构示意图；

图3为本发明一种具体实施方式中的滤波器的结构示意图；

图4为本发明一种具体实施方式中的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的结构示意图；

图5为本发明另一种具体实施方式中的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的结构示意图；

图6为本发明中一种高速磁浮牵引***的电气设备自检方法的实施流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，有利于得出高速磁浮牵引***的电气设备的全面，精确的自检结果。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

请参考图1，图1为本发明中一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的结构示意图，该高速磁浮牵引***的电气设备自检装置可以包括：

用于在进行第k项测试时输出第k频率的交流电的低功率变流器10；1≤k≤N，k和N均为正整数；

与低功率变流器10连接，具有至少N种状态的滤波器20；其中，滤波器20在不同状态下的滤波范围不同；

与滤波器20连接的可控输出开关30，并且在进行N项中的任意一项测试时，可控输出开关30与馈电电缆连接；

用于测量高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压和电流，并发送至自检控制器60的检测电路40；

用于测量馈电电缆和各个定子段的温度并发送至自检控制器60的第一温度测量装置50；

自检控制器60，用于依次进行N项测试，且在进行第k项测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断，并控制滤波器20为对应于第k项测试时的状态，通过对定子开关站的控制依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试，并且，在测试任一定子段时，基于检测电路40的输出以及第一温度测量装置50的输出，进行电路特性的计算。

具体的，本申请的该种实施方式中，描述了通过本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置实现针对定子段以及馈电电缆的检测，而在实际应用中，进行自检时，也可以结合传统的对牵引控制***进行自检的方案。例如在本发明的一种具体实施方式中，自检控制器60还可以用于：

在进行N项测试中的第1项测试之前，判断牵引控制***是否自检成功；

如果是，则依次进行N项测试；

如果否，则输出第一提示信息。

牵引控制***自检的具体内容可以根据实际需要进行设定和调整，通常是确定牵引控制***的相关开关是否正常以及相关回路是否正常导通。例如图2a为常见的两步法供电的示意图。高速磁浮***中，牵引***的任务是根据运行控制***的要求，对大功率电力电子变流***的输出电压和电流的幅值、频率以及相位进行实时控制，分段地对磁浮列车所在的长定子直线电动机定子段供电，从而实现针对列车的牵引和制动。图2a中的A1，A2，B1，B2，C1，C2都是代表牵引变电所的牵引供电部分，内部结构图可见图2b。

例如针对图2的场合，在进行牵引控制***自检时，可以先进行各个开关的关断和导通的测试，例如可以先进行图2b中的转换开关的关断和导通的测试，再进行图2b中的牵引输出开关的关断和导通测试，再进行图2a中的定子开关站中的各个定子开关的关断和导通测试。

这些开关的导通和关断均测试通过之后，可以控制转换开关关断，牵引输出开关关断，控制牵引变流器发送一定频率的交流电，例如50Hz，检测牵引变流器的输出端的电流是否在正常范围。测试通过了之后，可以控制牵引输出开关导通，分段地进行定子段测试。例如先控制定子开关站中的第1段定子开关导通，牵引变流器输出交流电，检测牵引变流器的输出端的电流是否在正常范围，如果是，控制牵引变流器停止输出电压，第1段定子开关关断。再控制第2段定子开关导通，牵引变流器输出交流电，检测牵引变流器的输出端的电流是否在正常范围，如果是，控制牵引变流器停止输出电压，第2段定子开关关断。以此类推，检测到最后一段，牵引控制***的自检结束。

牵引控制***自检成功之后，便可以利用本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，依次进行N项测试，而如果自检不成功，可以输出第一提示信息，以便及时进行故障的排查。

此外还需要说明的是，由于牵引控制***的自检过程较为简单，在实际应用中，可以设定一个短周期进行牵引控制***的自检，例如每天都自检一次。而本申请的方案虽然精度较高，检测地较为全面，但是由于较为复杂，因此可以按照较长的周期实施本申请的方案，例如周检测或者月检测等。

本申请的方案中，在高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中设置的是低功率变流器10，有利于降低自检时产生的谐波电压和电流。

在本发明的一种具体实施方式中，低功率变流器10为由二极管不控整流电路以及三相桥逆变电路连接而成的低功率变流器10，成本较低，便于实施，可靠性也较高。此外，电压等级可以为常用的380V，便于实施，即低功率变流器10可以为380V低功率变流器10，当然，在其他实施方式中，也可以根据实际需要选取其他电压等级以及具体结构的低功率变流器10，能够实现本申请的目的即可。

低功率变流器10在进行第k项测试时输出第k频率的交流电，使得本申请的方案可以得到更加全面、精确的检测结果。N的具体取值可以根据实际需要进行设定和调整。

本申请还考虑到，由于本申请的方案进行了N项测试，不同项测试的电流频率不同，如果设置一个固定的滤波器20，可能在进行某一项或者某几项测试时滤波效果较好，在某些项测试时滤波效果就较差，因此，本申请的滤波器20具有至少N种状态，滤波器20在不同状态下的滤波范围不同，而在进行第k项测试时，自检控制器60会控制滤波器20为对应于第k项测试时的状态，即，使得滤波器20的滤波范围为适合当前的电压频率的滤波范围。

滤波器20的具体结构可以根据实际需要进行设定和调整，例如在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图3，滤波器20可以包括：

A相滤波电路，B相滤波电路以及C相滤波电路；

其中，每相滤波电路中均包括P个依次串联的电感单元，每个电感单元中均包括一个可控开关以及与该可控开关并联的电感，该可控开关的第一端作为该电感单元的输入端，该可控开关的第二端作为该电感单元的输出端，且每相滤波电路中的第1个电感单元的输入端用于与低功率变流器10连接；

每相滤波电路中均包括Q个电容单元，每相滤波电路中的Q个电容单元的第一端均与该相滤波电路的第P个电感单元的输出端连接，三相滤波电路中的各个电容单元的第二端均相互连接；每个电容单元中均包括一个可控开关以及一个电容，该可控开关的第一端作为该电容单元的第一端，该可控开关的第二端与该电容的第一端连接，该电容的第二端作为该电容单元的第二端；P和Q均为不小于2的正整数。

在实际应用中，考虑到N的取值通常也不会设定地太高，通常是设置为2，因此，P和Q的取值通常也可以设置为2，图3的方案中便是每相滤波电路中均包括2个依次串联的电感单元，每相滤波电路中均包括2个电容单元。

可以理解的是，自检控制器60通过控制每相滤波电路中的各个电感单元中的可控开关，以及控制每相滤波电路中各个电容单元中的可控开关，便可以调整滤波器20的状态，即调整滤波范围。并且可以理解的是，电压频率较低时，可以通过对各个可控开关的控制，将电路的等效电感和等效电容设置地较高，而电压频率较高时，可以通过对各个可控开关的控制，将等效电感和等效电容设置地较低。

在本发明的一种具体实施方式中，P，Q以及N均等于2，在进行第1项测试时低功率变流器10输出第1频率，自检控制器60控制各个电感单元中的可控开关均关断，并控制各个电容单元中的可控开关均导通；

在进行第2项测试时低功率变流器10输出第2频率，自检控制器60控制三相滤波电路中的第1个电感单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电感单元中的可控开关均关断，并控制三相滤波电路中的第1个电容单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电容单元中的可控开关均关断；

第1频率低于第2频率。

如前文的描述，在实际应用中，N，P以及Q的取值通常均可以设置为2，进行了2种电压频率下的测试，在一定程度上起到了提高自检的全面性和准确性的效果，且方案也较为简单，滤波器20所需要的器件数量较少，成本较低，可靠性高。当然，在其他实施方式中，可以根据需要将N，P，Q设置为更高的数值。

第1频率和第2频率的具体取值均可以根据实际需要进行设定和调整，例如可以将第1频率设置为100Hz，第2频率设置为200Hz。

此外还需要说明的是，由于滤波器20是应用在三相电路中，因此，可以选用单个的器件来实现滤波器20中的各个可控开关，也可以选用三相器件来实现，能够实现本申请的调整滤波范围的目的即可，均不影响本发明的实施。

例如图3的实施方式中，用一个继电器KL1便可以实现A相滤波电路中的第1个电感单元的可控开关，B相滤波电路中的第1个电感单元的可控开关以及C相滤波电路中的第1个电感单元的可控开关。用一个继电器KL2便可以实现A相滤波电路中的第2个电感单元的可控开关，B相滤波电路中的第2个电感单元的可控开关以及C相滤波电路中的第2个电感单元的可控开关。

在进行馈电电缆以及定子段的检测时，需要将高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出与馈电电缆连接，即，在进行N项中的任意一项测试时，可控开关与馈电电缆连接。

检测电路40用于测量高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压和电流，并发送至自检控制器60，检测电路40的具体电路构成以及位置可以根据实际需要进行设定和调整，能够实现本申请的目的即可，本申请图1和图4的实施方式中，检测电路40位于可控输出开关30的输入端。

第一温度测量装置50用于测量馈电电缆和各个定子段的温度并发送至自检控制器60，在实际应用中，第一温度测量装置50通常是无线传输，实现高低压的隔离，保障了产品的安全。第一温度测量装置50通常可以包括多个分布式布置的温度传感器，实现对于馈电电缆和各个定子段的温度的有效检测。

自检控制器60可以依次进行N项测试。

以进行第k项测试为例，自检控制器60可以通过与牵引***中的牵引控制器的通讯连接，控制牵引***中的牵引输出开关关断。然后再控制滤波器20为对应于第k项测试时的状态，例如在图3的例子中，当进行第k项测试时电压频率为100Hz，则控制KL1和KL2均关断，6个电容单元中的可控开关均闭合，即KAC1，KBC1，KCC1，KAC2，KBC2以及KCC2均闭合。之后，便可以依次进行电压频率为100Hz下的第1至第M定子段的测试，即，先控制第1定子开关闭合，由低功率变流器10输出100Hz的交流电，自检控制器60此时基于检测电路40的输出以及第一温度测量装置50的输出，进行电路特性的计算，便可以关断第1定子开关。然后，控制第2定子开关闭合，由低功率变流器10输出100Hz的交流电，自检控制器60此时基于检测电路40的输出以及第一温度测量装置50的输出，进行电路特性的计算，之后便可以关断第2定子开关。以此类推，直到检测完最后一个定子段，即依次进行了电压频率为100Hz下的第1至第M定子段的测试。在前述实施方式中N＝2，在依次进行了电压频率为100Hz下的第1至第M定子段的测试之后，可以依次进行电压频率为200Hz下的第1至第M定子段的测试，与上文同理，不再重复说明。当然，由于电压频率不同，滤波器20的状态不同。

本申请的电路特性，指的是在当前温度下的阻抗特性，可以通过有功功率和无功功率进行计算，并且需要说明的是，本申请的方案中通过第一温度测量装置50测量馈电电缆和各个定子段的温度并发送至自检控制器60，使得自检控制器60基于检测电路40的输出以及第一温度测量装置50的输出，进行电路特性的计算，这是考虑到不同温度下的电路特性不同，将温度考虑在内，有利于得出的结果更为准确。

在实际应用中，自检控制器60可以对各种情况下的电路特性进行存储，并可以将这些数据进行输出。

例如，在本发明的一种具体实施方式中，自检控制器60还可以用于：

在进行N项测试中的任意一项测试时，将计算得到的电路特性结果进行存储，并基于通讯装置进行输出。

当然，在实际应用中，除了该例子中将N项测试中的任意一项测试结果进行存储以及输出之外，对于其他的测试结果，也可以进行存储以及输出，例如对于牵引变压器空载测试的结果，也会进行存储以及输出。自检控制器60可以通过存储器进行测试结果的存储，并且自检控制器60可以通过内置或者外置的通讯装置进行数据的输出。例如，可以发送到数据的中央处理***中，进行综合的分析以及处理，并且可以将分析结果发送到牵引***以及运行控制***中以供参考，也就可以列车的运行，器件的检修和更换提供更为准确、全面的数据参考。又如本申请图4的实施方式中，可以直接将测试结果向牵引***以及运行控制***进行发送。

在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图4，还可以包括：

设置在滤波器20与可控输出开关30之间，用于进行升压的自检变压器70；

与自检变压器70并联的旁路开关80；

自检控制器60还用于：在接收到第一升压指令时，控制旁路开关80关断，在未接收到第一升压指令时，控制旁路开关80闭合。

该种实施方式，考虑到在部分场合中，本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压等级不够高，因此设置了用于进行升压的自检变压器70，自检控制器60可以通过对旁路开关80的导通和关断的控制，来控制自检变压器70是否发挥作用。在实际应用中，当设置了自检变压器70的方案中，进行馈电电缆和定子段的测试时，可以根据需要来决定是否需要升压，即进行第1项至第N项的测试时，当不需要升压时，可以控制旁路开关80闭合，当需要升压时，可以控制旁路开关80关断。此外，在进行牵引变压器空载测试时，通常需要控制旁路开关80关断使得自检变压器70发挥作用。

在实际应用中，自检变压器70可以设置为包括多个升压档位的自检变压器70，从而提高本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的灵活性。

前文中介绍了将本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置用来检测馈电电缆和定子段的电路特性，该种实施方式中，可以用来进行牵引变压器的空载测试。但是需要说明的是，在进行牵引变压器的空载测试时，需要将本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置连接到牵引变压器的输入端。

具体的，该种实施方式中，可参阅图5，需要设置用于测量牵引变压器的温度并发送至自检控制器60的第二温度测量装置90，与第一温度测量装置50一样，第二温度测量装置90也可以是无线传输，可以包括多个分布式布置的温度传感器，实现对于牵引变压器的温度的准确测量。

在进行牵引变压器空载测试时，可控输出开关30与牵引变压器的输入端连接，即，将牵引***的牵引变流器与牵引变压器的接线断开，并且将本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置连接到牵引变压器的输入端。

在进行牵引变压器空载测试时，低功率变流器10输出目标频率的交流电，例如通常可以为50Hz，自检控制器60则通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断，并控制旁路开关80关断，使得自检变压器70进行升压。自检控制器60还会控制滤波器20为对应于牵引变压器空载测试时的状态，具体的状态可以根据实际需要进行设定。自检控制器60控制高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压达到预设的额定电压之后，基于检测电路40的输出以及第二温度测量装置的输出，可以进行电路特性的计算，从而完成牵引变压器空载测试。

此外，在其他实施方式中，本申请的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置还可以用于进行牵引变压器的耐压实验、定子电缆耐压实验、定子段耐压实验、定自断脉冲实验等。

应用本发明实施例所提供的技术方案，并不是基于传统的牵引变流器实现自检，而是专门设置了一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置。该高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中采用的是低功率变流器10，有利于降低谐波。并且，本申请考虑到不同频率下的电路特性不同，因此，进行了N项测试，低功率变流器10在进行第k项测试时输出第k频率的交流电，自检控制器60会依次进行N项测试。并且，为了提高滤波效果，与所述低功率变流器10连接的滤波器20具有至少N种状态，在进行第k项测试时，自检控制器60会控制所述滤波器20为对应于第k项测试时的状态，从而有利于提高各项测试时的滤波效果，也就有利于提高本申请的方案的自检精度。并且，由于是进行了N项测试，相较于仅在单一频率下进行电路特性的分析，可以提供更全面的数据参考。此外，本申请考虑到不同温度下的电路特性不同，因此，是基于检测电路40的输出以及所述第一温度测量装置50的输出，进行电路特性的计算，使得本申请的方案有利于得出更为准确、全面的自检结果。综上所述，本申请的方案有利于得出高速磁浮牵引***的电气设备的全面，精确的自检结果。

相应于上面的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的实施例，本发明实施例还提供了一种高速磁浮牵引***的电气设备自检方法，可与上文相互对应参照。

参见图6所示，为本发明中一种高速磁浮牵引***的电气设备自检方法的实施流程图，应用于上述任一实施例中的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中，包括：

步骤S601：自检控制器依次进行N项测试，且在进行第k项测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断；

步骤S602：自检控制器在进行第k项测试时，控制滤波器为对应于第k项测试时的状态，通过对定子开关站的控制依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试；

步骤S603：自检控制器在进行第k项测试时，低功率变流器输出第k频率的交流电；

步骤S604：检测电路测量高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压和电流，并发送至自检控制器；

步骤S605：第一温度测量装置测量馈电电缆和各个定子段的温度并发送至自检控制器；

步骤S606：自检控制器在测试任一定子段时，基于检测电路的输出以及第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

自检控制器在接收到第一升压指令时，控制旁路开关关断，在未接收到第一升压指令时，控制旁路开关闭合；

高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中还包括：

设置在滤波器与可控输出开关之间，用于进行升压的自检变压器；

与自检变压器并联的旁路开关。

在本发明的一种具体实施方式中，自检变压器为包括多个升压档位的自检变压器。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

自检控制器在进行N项测试中的第1项测试之前，判断牵引控制***是否自检成功；

如果是，则依次进行N项测试；

如果否，则输出第一提示信息。

在本发明的一种具体实施方式中，滤波器包括：

A相滤波电路，B相滤波电路以及C相滤波电路；

其中，每相滤波电路中均包括P个依次串联的电感单元，每个电感单元中均包括一个可控开关以及与该可控开关并联的电感，该可控开关的第一端作为该电感单元的输入端，该可控开关的第二端作为该电感单元的输出端，且每相滤波电路中的第1个电感单元的输入端用于与低功率变流器连接；

每相滤波电路中均包括Q个电容单元，每相滤波电路中的Q个电容单元的第一端均与该相滤波电路的第P个电感单元的输出端连接，三相滤波电路中的各个电容单元的第二端均相互连接；每个电容单元中均包括一个可控开关以及一个电容，该可控开关的第一端作为该电容单元的第一端，该可控开关的第二端与该电容的第一端连接，该电容的第二端作为该电容单元的第二端；P和Q均为不小于2的正整数。

在本发明的一种具体实施方式中，P，Q以及N均等于2，在进行第1项测试时低功率变流器输出第1频率，自检控制器控制各个电感单元中的可控开关均关断，并控制各个电容单元中的可控开关均导通；

在进行第2项测试时低功率变流器输出第2频率，自检控制器控制三相滤波电路中的第1个电感单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电感单元中的可控开关均关断，并控制三相滤波电路中的第1个电容单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电容单元中的可控开关均关断；

第1频率低于第2频率。

在本发明的一种具体实施方式中，第1频率为100Hz，第2频率为200Hz。

在本发明的一种具体实施方式中，低功率变流器为由二极管不控整流电路以及三相桥逆变电路连接而成的低功率变流器。

在本发明的一种具体实施方式中，低功率变流器为380V低功率变流器。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

第二温度测量装置测量牵引变压器的温度并发送至自检控制器；

低功率变流器在进行牵引变压器空载测试时输出目标频率的交流电；

自检控制器在进行牵引变压器空载测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断，并控制旁路开关关断，并控制滤波器为对应于牵引变压器空载测试时的状态，控制高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压达到预设的额定电压之后，基于检测电路的输出以及第二温度测量装置的输出，进行电路特性的计算，以完成牵引变压器空载测试。

其中，在进行牵引变压器空载测试时，可控输出开关与牵引变压器的输入端连接；

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，包括：

用于在进行第k项测试时输出第k频率的交流电的低功率变流器；1≤k≤N，k和N均为正整数；

与所述低功率变流器连接，具有至少N种状态的滤波器；其中，所述滤波器在不同状态下的滤波范围不同；

与所述滤波器连接的可控输出开关，并且在进行N项中的任意一项测试时，所述可控输出开关与馈电电缆连接；

用于测量高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压和电流，并发送至自检控制器的检测电路；

用于测量所述馈电电缆和各个定子段的温度并发送至所述自检控制器的第一温度测量装置；

所述自检控制器，用于依次进行N项测试，且在进行第k项测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断，并控制所述滤波器为对应于第k项测试时的状态，通过对定子开关站的控制依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试，并且，在测试任一定子段时，基于所述检测电路的输出以及所述第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算；

其中，所述自检控制器依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试时，先控制第1定子开关闭合，由所述低功率变流器输出第k频率的交流电，所述自检控制器此时基于所述检测电路的输出以及所述第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算，之后关断第1定子开关，控制第2定子开关闭合，由所述低功率变流器输出第k频率的交流电，所述自检控制器此时基于所述检测电路的输出以及所述第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算，之后关断第2定子开关，以此类推直到检测完最后一个定子段；

所述电路特性，指的是在当前温度下的阻抗特性，通过有功功率和无功功率进行计算。

2.根据权利要求1所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，还包括：

设置在所述滤波器与所述可控输出开关之间，用于进行升压的自检变压器；

与所述自检变压器并联的旁路开关；

所述自检控制器还用于：在接收到第一升压指令时，控制所述旁路开关关断，在未接收到所述第一升压指令时，控制所述旁路开关闭合。

3.根据权利要求2所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，所述自检变压器为包括多个升压档位的自检变压器。

4.根据权利要求1所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，所述自检控制器还用于：

在进行N项测试中的第1项测试之前，判断牵引控制***是否自检成功；

如果是，则依次进行N项测试；

如果否，则输出第一提示信息。

5.根据权利要求1所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，所述滤波器包括：

A相滤波电路，B相滤波电路以及C相滤波电路；

其中，每相滤波电路中均包括P个依次串联的电感单元，每个电感单元中均包括一个可控开关以及与该可控开关并联的电感，该可控开关的第一端作为该电感单元的输入端，该可控开关的第二端作为该电感单元的输出端，且每相滤波电路中的第1个电感单元的输入端用于与低功率变流器连接；

每相滤波电路中均包括Q个电容单元，每相滤波电路中的Q个电容单元的第一端均与该相滤波电路的第P个电感单元的输出端连接，三相滤波电路中的各个电容单元的第二端均相互连接；每个电容单元中均包括一个可控开关以及一个电容，该可控开关的第一端作为该电容单元的第一端，该可控开关的第二端与该电容的第一端连接，该电容的第二端作为该电容单元的第二端；P和Q均为不小于2的正整数。

6.根据权利要求5所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，P，Q以及N均等于2，在进行第1项测试时所述低功率变流器输出第1频率，所述自检控制器控制各个电感单元中的可控开关均关断，并控制各个电容单元中的可控开关均导通；

在进行第2项测试时所述低功率变流器输出第2频率，所述自检控制器控制三相滤波电路中的第1个电感单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电感单元中的可控开关均关断，并控制三相滤波电路中的第1个电容单元中的可控开关均导通，并控制三相滤波电路中的第2个电容单元中的可控开关均关断；

所述第1频率低于所述第2频率。

7.根据权利要求6所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，所述第1频率为100Hz，所述第2频率为200Hz。

8.根据权利要求1所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，所述低功率变流器为由二极管不控整流电路以及三相桥逆变电路连接而成的低功率变流器。

9.根据权利要求8所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，所述低功率变流器为380V低功率变流器。

10.根据权利要求2所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，还包括：

用于测量牵引变压器的温度并发送至所述自检控制器的第二温度测量装置；

在进行牵引变压器空载测试时，所述可控输出开关与所述牵引变压器的输入端连接；

所述低功率变流器还用于：在进行牵引变压器空载测试时输出目标频率的交流电；

所述自检控制器还用于：在进行牵引变压器空载测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断，并控制所述旁路开关关断，并控制所述滤波器为对应于牵引变压器空载测试时的状态，控制高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压达到预设的额定电压之后，基于所述检测电路的输出以及所述第二温度测量装置的输出，进行电路特性的计算，以完成牵引变压器空载测试。

11.根据权利要求1所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置，其特征在于，所述自检控制器还用于：

在进行N项测试中的任意一项测试时，将计算得到的电路特性结果进行存储，并基于通讯装置进行输出。

12.一种高速磁浮牵引***的电气设备自检方法，其特征在于，应用于如权利要求1至11任一项所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中，包括：

自检控制器依次进行N项测试，且在进行第k项测试时，通过与牵引控制器的通讯连接控制牵引输出开关关断；

所述自检控制器在进行第k项测试时，控制所述滤波器为对应于第k项测试时的状态，通过对定子开关站的控制依次进行第k项测试下的第1至第M定子段的测试；

所述自检控制器在进行第k项测试时，低功率变流器输出第k频率的交流电；

检测电路测量高速磁浮牵引***的电气设备自检装置的输出电压和电流，并发送至自检控制器；

第一温度测量装置测量所述馈电电缆和各个定子段的温度并发送至所述自检控制器；

所述自检控制器在测试任一定子段时，基于所述检测电路的输出以及所述第一温度测量装置的输出，进行电路特性的计算。

13.根据权利要求12所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检方法，其特征在于，还包括：

所述自检控制器在接收到第一升压指令时，控制旁路开关关断，在未接收到所述第一升压指令时，控制旁路开关闭合；

高速磁浮牵引***的电气设备自检装置中还包括：

设置在所述滤波器与所述可控输出开关之间，用于进行升压的自检变压器；

与所述自检变压器并联的旁路开关。

14.根据权利要求12所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检方法，其特征在于，还包括：

所述自检控制器在进行N项测试中的第1项测试之前，判断牵引控制***是否自检成功；

如果是，则依次进行N项测试；

如果否，则输出第一提示信息。

15.根据权利要求12所述的高速磁浮牵引***的电气设备自检方法，其特征在于，所述滤波器包括：

A相滤波电路，B相滤波电路以及C相滤波电路；

其中，每相滤波电路中均包括P个依次串联的电感单元，每个电感单元中均包括一个可控开关以及与该可控开关并联的电感，该可控开关的第一端作为该电感单元的输入端，该可控开关的第二端作为该电感单元的输出端，且每相滤波电路中的第1个电感单元的输入端用于与低功率变流器连接；

每相滤波电路中均包括Q个电容单元，每相滤波电路中的Q个电容单元的第一端均与该相滤波电路的第P个电感单元的输出端连接，三相滤波电路中的各个电容单元的第二端均相互连接；每个电容单元中均包括一个可控开关以及一个电容，该可控开关的第一端作为该电容单元的第一端，该可控开关的第二端与该电容的第一端连接，该电容的第二端作为该电容单元的第二端；P和Q均为不小于2的正整数。