专利名称：用于轨道交通车辆的充电器测试试验台和试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于轨道车辆或列车的充电器特性测试技术领域，尤其涉及一种充电器测试试验台和一种充电器测试试验系统。
背景技术：
铁路25T和25G新型DC600V客车电源包括逆变器箱和充电器箱，每年需要较多的这样的产品。然而，现有对充电器箱进行出厂测试时，采用手动方式，需要示波器、万用表、 电源、负载等仪器和设备。在进行测试时需要手动进入电源电压的调节，并由人来对万用表进行读数和记录，用多通道示波器和万用表进行输出性能测量，手工记录相应数值，而且需要手动进行负载的投切操作。原有测试方法存在测试效率低，人员需求多，测试实时性差等缺点，不利于大批量进行充电器箱产品的生产。为了解决这些问题，实有必要采用自动测量和检测技术来完成对充电器箱进行出厂测试和/或日常的维护与检修。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种测试用于轨道交通车辆的充电器测试试验台和试验系统，使得能够对充电器采用自动测量和检测技术进行出厂测试，也可以用于充电器箱的日常的维护与检修。为解决上述技术问题，本发明提供了一种充电器测试试验台，其中被测试的充电器设备包括相互独立的充电机和单相逆变器，该试验台包括电源侧，用于为所述充电机提供所需的直流电压；负载侧，包括与所述充电机的输出端电连接的第一负载电路；测量单元，用于检测所述充电器设备的所述输入/输出电参数并将所述输入/输出参数传送给工控设备以便所述工控设备计算出对应的电参数的数值从而完成对充电器箱的电参数的测量，该测量单元包括与所述充电器设备的输入端电连接、用于检测所述充电器设备的输入电参数信号的第一测量电路；和/或，与所述充电器设备中的充电机的输出端电连接、用于检测所述充电机的输出电参数信号的第二测量电路；控制单元，其包括与所述负载侧电连接的电路部分，用于所述工控设备通过其对所述负载侧中的电阻的增大或减小控制。根据本发明一实施方式的充电器测试试验台，其中所述电源侧，还用于为所述单相逆变器提供所需的直流电压；所述负载侧，还包括与所述单相逆变器的输出端电连接的第二负载电路；所述测量单元，还包括与所述单相逆变器的输出端电连接、用于检测所述单相逆变器的输出电参数信号的第三测量电路。根据本发明一实施方式的充电器设备测试试验台，其中所述第一测量电路检测的输入电参数包括所述充电器设备的输入电压和输入电流；所述第二测量电路检测的输出电参数包括所述充电机的输出电压和输出电流；和所述第三测量电路检测的输出电参数包括所述单相逆变器的输出电压和输出电流。
4
根据本发明一实施方式的充电器测试试验台，其中所述电源侧包括为所述充电机提供电压的输出电压为DC0-1000V的电源和为所述单相逆变器提供电压的输出电压为DC0-150V的电源，每个电源包括一个可调变压器、一个与所述可调变压器电连接的隔离变压器和一个与所述隔离变压器电连接的可控整流装置；所述控制单元还包括与所述电源侧电连接的电路部分，用于接收所述工控设备发送的电压调节信号，然后根据所述电压调节信号将电源侧的两个输出电压调节为DC600V 和 DClIOV。根据本发明一实施方式的充电器测试试验台，其中所述第一负载电路和第二负载电路分别包括至少一个电阻；与所述负载侧电连接的控制单元的电路部分包括与所述电阻连接的接触器，一个接触器用于控制一个电阻；串行通信接口 ；至少一个开关量输出�？椋凰龃型ㄐ沤涌谟胨隹亓渴涑瞿？榈缌樱凰隹亓渴涑瞿？榻邮账龉た厣璞竿ü龃型ㄐ沤涌诖偷母涸乜刂菩畔ⅲ缓笏隹亓渴涑瞿？楦菟龈涸乜刂菩畔⒖刂扑鼋哟テ鞯谋蘸洗佣鹘诟涸刈柚档拇笮�。根据本发明一实施方式的充电器测试试验台，所述第一测量电路设置有用于检测充电器设备的输入电压的电压传感器(LV1、LV3)和用于检测充电器设备的输入电流的电流传感器(LT1、LT3)。根据本发明一实施方式的充电器测试试验台，所述第二测量电路设置有用于检测所述充电机的输出电压的电压传感器(LM)和检测所述充电机的输出电流的电流传感器(LT2)；所述第三测量电路设置有用于检测所述单相逆变器的输出电压的电压传感器 (LV4)和检测所述单相逆变器的输出电流的电流传感器(LT4)。根据本发明一实施方式的充电器测试的试验台，所述第三测量电路还设置有用于对所述单相逆变器输出的交流电进行频率检测的频率测定仪(Fl)，所述频率检测仪检测得到的信号通过所述控制单元的串行通信接口传送给所述工控设备；和/或，根据本发明一实施方式的充电器测试的试验台，所述测量单元还设置有用于测量充电器设备的输入电压并显示的电压表和用于测量充电器设备的输入电流并显示的电流表，以及用于测量充电机和单相逆变器箱的输出电压并显示的电压表(V2、V4)和测量它们的输出电流并显示的电流表(A2、A4)。根据本发明一实施方式的充电器测试的试验台，所述控制单元还包括采集卡，充电机或单相逆变器的一部分工作状态的信号通过所述采集卡的数字量输入通道传送给所述工控设备；所述充电机或单相逆变器的另一部分工作状态的信号通过所述串行通信接口传送给所述工控设备。本发明还提供了一种充电器测试试验系统，其包括工控设备和前述各种实施方式的充电器测试试验台。本发明实施例的测试用于轨道车辆或列车的充电器设备的试验台或试验系统可使得对充电器设备的测试效率大大提高，实时性好、操作简单、自动化程度高。进一步地，由于充电器设备中包含充电机和单相逆变器两个完全独立的设备，本发明实施例的试验台或试验系统可对前述两个设备同时进行测试来完成测试要求。
图1是本发明一实施方式的充电器测试试验台的结构示意框图；图2是本发明一实施方式的充电器测试试验台的电路原理图；图3是图2所述的充电器测试试验台与工控设备交互的控制系统原理图；图4是图2的充电器测试试验台中可对负载侧进行控制的控制单元的电路部分的原理图。
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式
进行具体说明。图1是本发明一实施方式的充电器测试试验台的结构示意框图。如图1所示，该充电器测试试验台包括电源侧12、测量单元14、负载侧16和控制单元18。被测试的充电器设备(如充电器箱)可包括充电机和单相逆变器两个完全独立的设备，也可以是仅包括充电机。电源侧12用于为被测试的充电器箱2提供需要的直流电源，例如现有技术常用的提供给充电器箱的DC600V和DCllOV电源。负载侧16包括与充电机的输出端电连接的第一负载电路。第一负载电路可以是由多个直流电阻并联组成，为被测试的充电器箱2提供负载。控制单元18包括与所述负载侧16电连接的电路部分，工控设备通过控制单元18实现对负载侧16的电阻增大/减小的控制。测量单元14包括与充电器箱2的输入端电连接的第一测量电路，用于检测充电器箱2的输入电参数(如电压和电流)并将检测到的输入电参数传送给工控设备。可选地， 测量单元14还包括与充电器箱2的充电机的输出端电连接的第二测量电路，用于检测所述充电机的输出电参数并将该检测到的输出电参数传送给工控设备。这样，工控设备可根据检测到的充电器箱2的电参数实现对充电器箱的性能评判。可选地，本发明实施例的测试试验台不仅可以测试充电器箱2的充电机的性能， 而且同时还可以测试充电器箱2中的单相逆变器的性能。此情形下，所述电源侧12，还用于为单相逆变器提供所需的直流电压；所述负载侧16还包括与单相逆变器的输出端电连接的第二负载电路。第二负载电路可以是由多个交流电阻并联组成，为被测试的充电器箱 2提供负载。所述测量单元14，还包括与单相逆变器的输出端电连接的第三测量电路，用于检测单相逆变器的输出电参数并将该检测到的电参数传送给工控设备以便所述工控设备计算出单相逆变器的电参数值从而评判充电器箱的另一方面的性能。可选地，控制单元18还包括与电源侧12电连接的部分，测量单元14的第一测量电路设置在电源侧12的输出端与被测充电器箱2的输入端之间，其将检测到的电源侧12 输出的电压参数传送给工控设备，工控设备基于接收的电压参数通过控制单元18对电源侧12输出的电压进行调节到期望值。图2是本发明一实施方式的充电器测试试验台的电路原理图。图3是图2所述的充电器测试试验台的控制系统原理图。参考图2，电源侧部分用于为被测充电器箱提供 DC600V和DCllOV的电源，其包括由可调变压器Tl、隔离变压器T2和可控整流装置Dl组成的可输出DC0-1000V的电源；和由可调变压器T3、隔离变压器T4和可控整流装置D2组成的可输出DC0-150V的电源。图2中，U、V、W为外部供电三相电源。第一测量电路设置成与电源侧的输出端电连接和充电器箱的输入端电连接，其能够对DCO-1000V电源和DCO-150V电源输出的电压和电流进行检测，并将检测到的电压和电流信号传送给工控设备。第一测量电路包括对DC0-1000V电源输出的电压和电流进行检测的第一电压传感器LVl和第一电流传感器LTl，以及对DC0-1000V电源输出的电流和电压进行测量并显示的第一电流表Al和第一电压表Vl。第一测量电路还包括对DC0-150V电源输出的电压和电流进行检测的第三电压传感器LV 3和第三电流传感器LT3，以及对DC0-150V 电源输出的电流和电压进行测量并显示的第三电流表A3和第三电压表V3。参考图3，控制单元包括采集卡，采集卡的数字模拟信号通道(DA通道)与电源侧电连接，采集卡的模拟数字信号通道(AD通道)与第一测量电路电连接。第一测量电路中的第一电压传感器LVl和第三电压传感器LV3会将检测到的电压信号传送给工控设备，然后工控设备根据检测到的电压信号和期望的电压值生成电压调节信号，然后通过采集卡的 DA通道发送给电源侧从而实现对电源侧的输出电压的调节，电源侧在工控设备的控制下可将DC0-1000V的电源和DC0-150V的电源的输出分别控制在DC600V和DCl 10V，并提供给被测充电器箱。充电机Sl和单相逆变器S2正常工作后，充电机Sl输出直流DC110V，单相逆变器输出交流AC220V。与充电机Sl的输出端连接的第二测量电路包括第二电压传感器LV2，用于对充电机Sl输出DCl IOV的电压进行检测；以及第二电流传感器LT2，用于对充电机Sl输出DCl IOV的电流进行检测。与单相逆变器S2的输出端连接的第三测量电路包括第四电压传感器LV4，用于对被试单相逆变器S2输出AC220V的电压进行检测；以及第四电流传感器 LT4，用于对被试单相逆变器S2输出AC220V的电流进行检测。在一种可选实施方式中，用于测试充电器箱的试验台可借助计算机采集系统(如工控设备)来显示测量参数。试验台中的电压传感器和电流传感器将检测到的被测充电器箱的电压信号和电流信号传送给计算机采集系统，然后计算机采集系统对检测信号进行计算后将电压和电流数值显示在计算机图形界面上。在另一种可选实施方式中，充电器试验台还可以采用测量仪表来测量充电器箱的电参数并进行显示。此情形下，第二测量电路包括第二电流表A2，用于对充电机Sl输出 DCllOV的电流进行测量并显示；和第二电压表V2，用于对充电机Sl输出DCllOV的电压进行测量并显示。第三测量电路包括第四电流表A4，用于对单相逆变器箱S2输出AC220V的电流进行测量并显示；和第四电压表V4，用于对单相逆变器箱S2输出AC220V的电压进行测量并显示。当然，充电器试验台中可设置以上两种显示测量参数的实施方式。可选地，第三测量电路还包括第一频率仪Fl，用于对单相逆变器输出的AC220V进行频率检测。充电机输出的DCllOV电压提供给负载侧的第一负载电路。如图2所示，第一负载电路包括7个并联连接的电阻R1、R2. . . R7。单相逆变器箱输出的AC220V电压提供给负载侧的第二负载电路，第二负载电路包括R8、R9. . . R14。
控制单元的电路部分包括分别与第一负载电路中的7个电阻连接的7个直流接触器KM1、KM2. . . KM7，以及分别与第二负载电路中的7个电阻连接的7个交流接触器KM8、 KM9. · · KM14。控制电路还包括二个开关量输出�？椋渲校谝豢亓渴涑瞿？橛肟刂平哟テ� KMU KM2. . . KM7连接；第二开关量输出�？橛虢哟テ鱇M8、KM9. . . KM14连接。参考图2、图 3和图4，工控设备通过RS-485接口与二个开关量输出模块连接，用于通过第一开关量输出模块输出开关量Bi、通过第二开关量输出�？槭涑隹亓緽2，然后开关量Bl对接触器 KM1-KM7进行控制，开关量B2对接触器KM8-KM14进行控制，从而通过接触器的闭合或断开状态来投入或切除电阻负载R1-R7和负载R8-R14以完成对被测试充电器箱的加载测试。图 4中，U为电源，N为零线。可选地，控制电路可以设置在被测试的充电器箱与负载侧之间， 也可以设置在负载侧之后，不与被测试的充电器箱的输出单元直接连接。本发明实施例的充电机输出负载和单相逆变器输出负载，充电机输出负载可以为50kW电阻负载，单相逆变器输出负载也可以为50kW电阻负载。电阻负载采用分级式电阻组成，充电机输出电阻负载额定输入电压为DCl 10V，可按充电机额定容量的25 %、50 %、 75 %、100 %和110 %投入负载，单相逆变器输出电阻负载额定输入电压为AC220V，可按单相逆变器额定容量的25^^50%,75^^100%和110%投入负载。实现时，充电器测试试验台可按照试验要求在工控设备的负载控制指令下对被测试充电器箱进行25^^50^^75% 和100%负载加载。工作时，电压传感器LV1-LV4和电流传感器LT1-LT4将电压和电流的检测信号通过AD通道传送给采集卡，采集卡再将电压和电流的检测信号传送给工控设备。工控设备可根据检测信号对电压和电流值进行计算并显示。第一频率仪Fl对单相逆变器输出的 AC220V电压进行频率检测，并且通过RS-485接口传送给工控设备显示。这样，即完成了对被测充电器箱电参数的测量功能。在本发明实施例中，充电器设备的工作状态可通过采集卡的数字量通道DI和/或串行通信接口传送给工控设备，其中，充电机的一部分工作状态和/或单相逆变器的工作状态可通过采集卡的数字量通道DI传送给工控设备；充电机的又一部分工作状态可通过 RS-485接口传送给工控设备。例如，通过数字量通道传送充电器箱的正常或故障信号，通过RS-485接口传送充电机的输出电流、充电电流及故障信息。工控设备对接收到的充电机和/或单相逆变器的工作状态信号或信息分析处理并可通过显示器显示，这样可完成对充电器箱的工作状态的监视功能。本发明还提出了充电器测试试验系统的实施例，其包括工控设备和前述各种实施方式的充电器测试试验台，该试验系统采用数据采集和智能控制技术对被试充电器实现自动测试。试验台将电压传感器采集到的电压和/或电流传感器采集到的电流参数传送给采集卡，工控设备通过对试验台的采集卡中各个通道的信号采集、滤波和计算，最后将计算出的数据通过显示界面显示在显示器上。本发明实施例的充电器测试试验系统有对电压电流波形进行实时显示的功能，工控设备从采集卡获得的数据用曲线的形式直观地将电压和电源的波形在图形界面上画出来。为了能够使用户对充电器启动时的波形进行观测，试验台还有对启动电压波形进行记录的功能，这样有利于用户对充电器启动性能的监测。
8
可选地，充电器测试试验系统还有对试验数据的保存功能，能够将监测到的数据保存到数据库中，实现对所有试验数据的记录和数据库的管理。通过输入试验编号可以很方便地将测量到的电量参数保存到相应的数据库中，并且利用数据库管理功能实现对所保存数据的查找、修改、删除等操作。可选地，用于测试充电器箱的试验系统具有打印试验报告的功能，试验完成并保存好数据后，利用报表打印功能进行充电器试验报告的打印。本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式
中所公开的具体实施例，而是只要满足本发明权利要求中技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于轨道交通车辆的充电器测试试验台，其中被测试的充电器设备包括相互独立的充电机和单相逆变器，该试验台包括电源侧，用于为所述充电机提供所需的直流电压； 负载侧，包括与所述充电机的输出端电连接的第一负载电路； 测量单元，用于检测所述充电器设备的输入/输出电参数并将所述输入/输出参数传送给工控设备以便所述工控设备计算出对应的电参数的数值从而完成对充电器设备的电参数的测量，该测量单元包括与所述充电器设备的输入端电连接、用于检测所述充电器设备的输入电参数信号的第一测量电路；和/或，与所述充电器设备中的充电机的输出端电连接、用于检测所述充电机的输出电参数信号的第二测量电路；控制单元，其包括与所述负载侧电连接的电路部分，用于所述工控设备通过其对所述负载侧中的电阻的增大或减小控制。
2.根据权利要求1所述的测试试验台，其特征在于所述电源侧，还用于为所述单相逆变器提供所需的直流电压； 所述负载侧，还包括与所述单相逆变器的输出端电连接的第二负载电路； 所述测量单元，还包括与所述单相逆变器的输出端电连接、用于检测所述单相逆变器的输出电参数信号的第三测量电路。
3.根据权利要求2所述的测试试验台，其特征在于，所述第一测量电路检测的输入电参数包括所述充电器设备的输入电压和输入电流；所述第二测量电路检测的输出电参数包括所述充电机的输出电压和输出电流；和所述第三测量电路检测的输出电参数包括所述单相逆变器的输出电压和输出电流。
4.根据权利要求2所述的测试试验台，其特征在于，所述电源侧包括为充电机提供电压的输出电压为DC0-1000V的电源和为单相逆变器提供电压的输出电压为DC0-150V的电源，每个电源包括一个可调变压器、一个与所述可调变压器电连接的隔离变压器和一个与所述隔离变压器电连接的可控整流装置；所述控制单元还包括与所述电源侧电连接的电路部分，用于接收所述工控设备发送的电压调节信号，然后根据所述电压调节信号将电源侧的两个输出电压调节为DC600V和 DCIIOVo
5.根据权利要求2所述的测试试验台，其特征在于 所述第一负载电路和第二负载电路分别包括并联连接的电阻；所述与所述负载侧电连接的控制单元的电路部分包括与所述电阻连接的接触器，一个接触器用于控制一个电阻；串行通信接口 ；至少一个开关量输出�？椋凰龃型ㄐ沤涌谟胨隹亓渴涑瞿？榈缌樱凰隹亓渴涑瞿？榻邮账龉た厣璞竿ü龃型ㄐ沤涌诖偷母涸乜刂菩畔ⅲ� 然后所述开关量输出�？楦菟龈涸乜刂菩畔⒖刂扑鼋哟テ鞯谋蘸洗佣鹘诟涸刈柚档拇笮�。
6.根据权利要求4或5所述的测试试验台，其特征在于，所述第一测量电路设置有用于检测充电器设备的输入电压的电压传感器(LV1、LV3)和用于检测充电器设备的输入电流的电流传感器(LT1、LT3)；和/或所述第二测量电路设置有用于检测所述充电机的输出电压的电压传感器(LM)和检测所述充电机的输出电流的电流传感器(LT2)；所述第三测量电路设置有用于检测所述单相逆变器的输出电压的电压传感器(LV4) 和检测所述单相逆变器的输出电流的电流传感器(LT4)。
7.根据权利要求6所述的测试试验台，其特征在于，所述第三测量电路还设置有用于对所述单相逆变器输出的交流电进行频率检测的频率测定仪(Fl)，所述频率检测仪检测得到的信号通过所述控制单元的串行通信接口传送给所述工控设备；和/或，所述测量单元还设置有用于测量充电器设备的输入电压并显示的电压表和用于测量充电器设备的输入电流并显示的电流表，以及用于测量充电机和单相逆变器箱的输出电压并显示的电压表(V2、V4)和测量它们的输出电流并显示的电流表(A2、A4)。
8.根据权利要求7所述的测试试验台，其特征在于，所述控制单元还包括采集卡，充电机或单相逆变器的一部分工作状态的信号通过所述采集卡的数字量输入通道传送给所述工控设备；所述充电机的另一部分工作状态的信号通过所述串行通信接口传送给所述工控设备。
9.一种用于轨道交通车辆的充电器测试试验系统，包括工控设备和权利要求1至8 任一项所述的充电器设备测试试验台。
全文摘要
本发明涉及充电器测试试验台，其中被测充电器设备包括充电机和单相逆变器，试验台包括电源侧，用于为充电机提供所需的直流电压；负载侧，包括与充电机的输出端电连接的第一负载电路；测量单元，包括与充电器设备的输入端电连接、用于检测充电器设备的输入电参数信号的第一测量电路；和/或与充电机的输出端电连接、用于检测充电机的输出电参数信号的第二测量电路；第一和/或第二测量电路将检测到的电参数传送给工控设备以便其计算出对应的电参数数值从而完成对充电器设备的电参数的测量；控制单元，其包括与负载侧电连接的电路部分，用于工控设备通过其对负载侧中的电阻的增大或减小控制。采用本发明，可使对充电器设备的测试效率大大提高。
文档编号G01R31/00GK102508057SQ20111030306
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者刘东辉, 左鹏, 李红, 程建华, 陶元之 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 北京纵横机电技术开发公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
