本發明涉及電子信息技術領域，具體的說，涉及一種車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置及方法。

背景技術：

由于車輛牽引系統在實際運行過程中不可避免的會遇到電網電壓波動的情況，因此車輛牽引系統必須通過供電電壓突變試驗考核，從而保證車輛牽引系統在實際運行過程中的可靠性。

目前，在供電電壓突變試驗的準備過程中，需要根據測試設備的數據人工計算所需的跳變電阻值，然后再到現場電阻負載柜進行電阻的手工配置，將其接入測試設備網側，并手動開啟柜內散熱風機。在試驗開始后，還需攜帶示波器在試驗現場人工接入獲取試驗的波形和數據。

在整個試驗的準備和進行過程中，需要大量的人工現場操作環節，這樣耗時耗力，存在安全隱患，并且由于試驗電路阻抗影響以及試驗人員配合不密切等原因，造成試驗準確度不高，往往需要反復調整電阻、反復試驗，試驗成功率較低，難以保證試驗的高效完成。

因此，亟需一種具有準確性、安全性和高效性的車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置及方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置及方法，以解決傳統的供電電壓突變試驗裝置及方法效率低、準確度低且存在安全隱患的技術問題。

本發明提供一種車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置，該裝置包括：

可變電阻單元，其連接在測試電源和牽引系統輸入端之間，與母線開關并聯；

數據采集單元，其用于采集牽引系統輸入端和輸出端的電壓和電流；

控制單元，其用于在試驗準備時根據所述輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值將可變電阻單元的阻值調整為所述電壓突變模式所需的突變阻值，并在試驗開始后根據所述電壓突變模式對母線開關的閉合和斷開進行控制；

顯示記錄單元，其用于實時顯示并記錄牽引系統輸入端和輸出端的電壓和電流。

所述控制單元包括：

邏輯生成模塊，其用于根據所述輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值計算突變阻值并獲得對應的電阻控制邏輯；

邏輯執行模塊，其用于在試驗準備時根據電阻控制邏輯將可變電阻單元的阻值調整為所述突變阻值，并在試驗開始后根據所述電壓突變模式對母線開關的閉合和斷開進行控制。

本發明提供的車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置，還包括：

輸入單元，其用于在試驗開始時接收用戶的試驗準備輸入、開始試驗輸入、電壓突變模式輸入、突變電壓值輸入、延時輸入和跳變時間輸入。

所述電壓突變模式包括：基準網壓突變至低網壓模式和基準網壓突變至高網壓模式；

進行由基準網壓突變至低網壓模式試驗時，所述控制單元用于控制母線開關閉合，在延時結束后控制母線開關斷開，在跳變時間結束后控制母線開關閉合；

進行由基準網壓突變至高網壓模式試驗時，所述控制單元用于控制母線開關斷開，在延時結束后控制母線開關閉合，在跳變時間結束后控制母線開關斷開。

所述邏輯生成模塊包括：

阻值計算子模塊，其用于根據所述輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值計算當前電壓突變模式所需的突變阻值；

邏輯匹配子模塊，其用于根據所述突變阻值從預先建立的電阻邏輯控制表中查詢獲得電阻控制邏輯。

所述可變電阻單元包括：相互串聯和/或并聯的多個連接有獨立開關的電阻，所述控制單元根據電阻控制邏輯對所述多個電阻的開關的閉合和斷開進行控制，使其中導通的電阻的總阻值為突變阻值。

本發明還提供一種車輛牽引系統供電電壓突變試驗方法，該方法包括：

通過數據采集單元采集牽引系統輸入端和輸出端的電壓和電流；

通過控制單元在試驗準備時根據所述輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值將可變電阻單元的阻值調整為所述電壓突變模式所需的突變阻值，可變電阻單元連接在測試電源和牽引系統輸入端之間，與母線開關并聯；

通過控制單元在試驗開始后根據所述電壓突變模式對母線開關的閉合和斷開進行控制；

通過顯示記錄單元實時顯示并記錄牽引系統輸入端和輸出端的電壓和電流。

本發明提供的車輛牽引系統供電電壓突變試驗方法，還包括：

通過輸入單元在試驗開始時接收用戶的試驗準備輸入、開始試驗輸入、電壓突變模式輸入、突變電壓值輸入、延時輸入和跳變時間輸入。

所述電壓突變模式包括：基準網壓突變至低網壓模式和基準網壓突變至高網壓模式；

進行由基準網壓突變至低網壓模式試驗時，通過所述控制單元控制母線開關閉合，在延時結束后控制母線開關斷開，在跳變時間結束后控制母線開關閉合；

進行由基準網壓突變至高網壓模式試驗時，通過所述控制單元控制母線開關斷開，在延時結束后控制母線開關閉合，在跳變時間結束后控制母線開關斷開。

所述控制單元包括：邏輯生成模塊和邏輯執行模塊，在所述通過控制單元調整可變電阻單元的阻值的步驟中包括：

通過邏輯生成模塊根據所述輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值計算當前電壓突變模式所需的突變阻值；

通過邏輯生成模塊根據所述突變阻值從預先建立的電阻邏輯控制表中查詢獲得電阻控制邏輯；

通過邏輯執行模塊在試驗準備時根據電阻控制邏輯將可變電阻單元的阻值調整為所述突變阻值。

本發明實施例提供的車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置和方法，通過控制單元在試驗準備時根據實時的工況和突變模式自動配置可變電阻單元的阻值，并在試驗開始后根據突變模式自動控制突變進程，并在試驗過程中通過數據采集單元實時進行數據的采集并通過顯示記錄單元進行實時的記錄和顯示，整個試驗無需人工配置電阻和采集數據，試驗人員只需通過輸入單元進行突變模式、突變電壓值和跳變時間的輸入，然后通過試驗準備輸入和開始試驗輸入對試驗流程進行控制，就可完成整個試驗流程，大大減輕了試驗人員的工作負荷，相對于現有技 術極大的提高了試驗的效率、準確性和安全性，并且可以實現遠程試驗。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

為了更清楚的說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是本發明實施例提供的電壓突變試驗裝置的示意圖；

圖2是本發明實施例提供的電壓突變試驗裝置試驗準備的具體實施示意圖；

圖3是本發明實施例提供的電壓突變試驗裝置開始試驗的具體實施示意圖；

圖4是本發明實施例提供的電壓突變試驗裝置遠程實施示意圖；

圖5是本發明實施例提供的電壓突變試驗方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，借此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。需要說明的是，只要不構成沖突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護范圍之內。

本發明實施例提供的車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置，如圖1所示，包括：可變電阻單元1、數據采集單元2、控制單元3以及顯示記錄單元4。其中，可變電阻單元1連接在測試電源5和牽引系統6輸入端(即網側)之間，與母線開關k并聯。數據采集單元2用于采集牽引系統6輸入端和輸出端(即電機側)的電壓和電流。控制單元3用于在試驗準備時根據輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值將可變電阻單元1的阻值調整為電壓突變模式所需的突變阻值，并在試驗開始后根據電壓突變模式對母線開關k的閉合和斷開進行控制。在試驗準備時控制單元3通過當前的被測牽引系統6網側的電流和電壓數值以及所要進行的突變模式將可變電阻單元1的阻值調整為突變阻值，具有突變阻值的可變電阻單元接入母線后可使被測牽引系統6網側的電壓達到該電壓突變模式所需的跳變電壓。試驗開始后，控制單元3通過控制母線開關k來對可變電阻單元1 在母線上的接入和短接進行控制，進而實現被測牽引系統6輸入端電壓的跳變，顯示記錄單元4用于實時顯示并記錄牽引系統輸入端和輸出端的電壓和電流，試驗人員觀測電壓跳變前后的被測牽引系統6的輸出端電壓和電流從而完成試驗。

本發明提供的突變試驗裝置通過控制單元3在試驗準備時根據實時的工況和突變模式自動配置可變電阻單元1的阻值，并在試驗開始后根據突變模式自動控制突變進程，在試驗過程中數據采集單元2實時進行數據的采集并通過顯示記錄單元4進行實時的記錄和顯示，整個試驗無需人工配置電阻和采集數據，相對于現有技術極大的提高了試驗的效率、準確性和安全性。

本發明實施例提供的電壓突變試驗裝置還包括：輸入單元。輸入單元用于在試驗開始時接收用戶的試驗準備輸入、開始試驗輸入、電壓突變模式輸入、突變電壓值輸入、延時輸入和跳變時間輸入。基于試驗準備輸入，控制單元進行相應的阻值配置操作，基于開始試驗輸入，控制單元進行相應的母線開關的閉合和斷開的控制。延時用于控制單元控制電壓突變前的持續時間，跳變時間用于控制單元控制電壓突變后的持續時間。在進行試驗時，試驗人員只需通過輸入單元進行突變模式、突變電壓值、延時以及跳變時間的輸入，然后通過試驗準備輸入和開始試驗輸入對試驗流程進行控制，就可完成整個試驗流程，大大減輕了試驗人員的工作負荷，提高了試驗效率。

在本發明的一種實施方式中，電壓突變模式包括：基準網壓突變至低網壓模式和基準網壓突變至高網壓模式。在進行由基準網壓突變至低網壓模式試驗時，控制單元用于控制母線開關閉合，短接可變電阻單元，在延時結束后控制母線開關斷開，使可變電阻單元接入母線，實現由基準網壓突變至低網壓，在跳變時間結束后控制母線開關閉合。在進行由基準網壓突變至低網壓模式試驗時，控制單元用于控制母線開關斷開，使可變電阻單元接入母線，在延時結束后控制母線開關閉合，短接可變電阻單元，實現由基準網壓跳變至高網壓，在跳變時間結束后控制母線開關斷開。

進一步的，控制單元3包括：邏輯生成模塊7和邏輯執行模塊8。邏輯生成模7塊用于根據輸入端電壓和電流、設定的電壓突變模式和突變電壓值計算突變阻值并獲得對應的電阻控制邏輯。邏輯執行模塊8用于在試驗準備時根據電阻控制邏輯將可變電阻單元1的阻值調整為突變阻值，并在試驗開始后根據電壓突變模式對母線開關k的閉合和斷開進行控制。其中，邏輯生成模塊包括：阻值計算 子模塊和邏輯匹配子模塊。阻值計算子模塊用于根據輸入端電壓和電流、設定的電壓突變模式和突變電壓值計算當前電壓突變模式所需的突變阻值。邏輯匹配子模塊用于根據突變阻值從預先建立的電阻邏輯控制表中查詢獲得電阻控制邏輯。

在發明的一種具體實施方式中，如圖2所示，邏輯生成模塊、顯示記錄單元以及輸入單元的功能由上位機實現，邏輯執行模塊和數據采集單元的功能由可編程邏輯控制器plc實現。

用戶在上位機進行試驗準備輸入，系統進入試驗準備階段，在給定網壓條件下，plc實時采集被測牽引系統輸入端電壓和電流，將電壓和電流數據送至上位機，上位機根據用戶的突變模式輸入和突變電壓值輸入自動計算突變阻值(目標r)，上位機采用自動索引方式根據目標r查詢預先建立好的電阻邏輯控制表獲得對應目標r的電阻控制邏輯，電阻邏輯控制表中包括多組不同的阻值r1、r2、…、rn與電阻控制邏輯1、邏輯2、…、邏輯n的對應關系。然后，由plc對可變電阻單元執行相應的電阻控制邏輯。

在本發明的一種實施方式中，可變電阻單元包括：相互串聯和/或并聯的多個連接有獨立開關的電阻，plc根據電阻控制邏輯對多個電阻的開關k1、k2、…、kn的閉合和斷開進行控制，使其中導通的電阻的總阻值為突變阻值。可變電阻單元的功能可以由智能電阻柜實現，plc同時還可以在整個試驗過程中采集智能電阻柜的各個電阻開關的開閉狀態、柜門狀態以及風機狀態，將各個電阻開關的開閉狀態、柜門狀態以及風機狀態反饋給上位機進行實時顯示監視。

在試驗準備階段完成后，用戶可輸入試驗開始的輸入指示，系統進入試驗進行階段。如圖3所示，在開始試驗后，plc實時采集網測與變流器輸出的電壓和電流數據，并上傳給上位機進行實時的數據采集、波形分析、顯示以及存儲。

與此同時，基于用戶突變模式類型的輸入，plc對母線開關k進行控制。在基準網壓突變至低網壓模式下，plc控制開關k閉合，牽引系統輸入在基準網壓工況下。延時結束后，plc控制開關k斷開，此時突變電阻(即智能電阻柜)以跳變阻值接入主電路，牽引系統進入低網壓工況，此時的網壓達到輸入的跳變網壓。待跳變時間到達，plc控制開關k閉合，網壓回到基準值。

在基準網壓突變至高網壓模式下，plc控制開關k斷開，此時突變電阻以跳變阻值接入主電路，牽引系統輸入在基準網壓工況下。延時結束后，plc控制開關k閉合，此時突變電阻被短接，牽引系統進入高網壓工況，此時的網壓為輸入 的跳變網壓。待跳變時間到達，plc控制開關k斷開，網壓回到基準值。

在整個試驗過程中，上位機實時顯示plc采集到的電壓、電流數據和波形，并由開始試驗輸入觸發，在試驗開始后對plc采集到的電壓、電流數據和波形進行記錄，在試驗完成后停機、關閉輔助設備，結束試驗。

在上述實施方式中，如圖4所示，plc可配置在智能電阻柜中，布置在試驗現場，用戶通過遠程操作上位機的遠程控制系統和遠程測試系統完成試驗，遠程控制系統實現輸入單元以及控制單元控制試驗進程的功能，與智能電阻柜遠程通信并通過系統界面實時顯示試驗中各設備的狀態、試驗模式相關數據和試驗進程。通過操作遠程控制系統界面，可以輸入試驗所需的數據和控制試驗的進程。遠程測試系統實現顯示記錄單元的功能，由控制系統啟動，基于與控制系統的信息交互將整個試驗過程中采集的數據通過系統界面實時顯示出來，并在控制系統的控制下，在試驗開始后對采集的試驗數據進行記錄，從而實現遠程試驗。整個試驗過程只需一名試驗人員在遠程通過上位機遠程控制系統界面輸入突變模式(突變降或突變升)、突變電壓，點擊“試驗準備”，然后在準備完成后，點擊“試驗開始”便可自動完成試驗，且在過程中，試驗人員可通過上位機遠程測試系統界面觀測試驗數據，整個試驗過程簡單、高效、更具人性化。

本發明實施例還提供一種車輛牽引系統供電電壓突變試驗方法，如圖5所示，該方法包括：步驟101至步驟104。在步驟101中，通過數據采集單元采集牽引系統輸入端和輸出端的電壓和電流。在步驟102中，通過控制單元在試驗準備時根據所述輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值將可變電阻單元的阻值調整為所述電壓突變模式所需的突變阻值，可變電阻單元連接在測試電源和牽引系統輸入端之間，與母線開關并聯。在步驟103中，通過控制單元在試驗開始后根據所述電壓突變模式對母線開關的閉合和斷開進行控制。在步驟104中，通過顯示記錄單元實時顯示并記錄牽引系統輸入端和輸出端的電壓和電流。

進一步的，本發明實施例還提供的電壓突變試驗方法還包括：

通過輸入單元在試驗開始時接收用戶的試驗準備輸入、開始試驗輸入、電壓突變模式輸入、突變電壓值輸入和跳變時間輸入。

在本發明的一種實施方式中，所述電壓突變模式包括：基準網壓突變至低網壓模式和基準網壓突變至高網壓模式。在進行由基準網壓突變至低網壓模式試驗時，通過所述控制單元控制母線開關閉合，在延時結束后控制母線開關斷開，在 跳變時間結束后控制母線開關閉合。在進行由基準網壓突變至高網壓模式試驗時，通過所述控制單元控制母線開關斷開，在延時結束后控制母線開關閉合，在跳變時間結束后控制母線開關斷開。

進一步的，所述控制單元包括：邏輯生成模塊和邏輯執行模塊，所述通過控制單元調整可變電阻單元的阻值的步驟具體為：首先，通過邏輯生成模塊根據所述輸入端電壓和電流、電壓突變模式和突變電壓值計算當前電壓突變模式所需的突變阻值。然后，通過邏輯生成模塊根據所述突變阻值從預先建立的電阻邏輯控制表中查詢獲得電阻控制邏輯。最終，通過邏輯執行模塊在試驗準備時根據電阻控制邏輯將可變電阻單元的阻值調整為所述突變阻值。

本發明實施例提供的車輛牽引系統供電電壓突變試驗裝置和方法，通過控制單元在試驗準備時根據實時的工況和突變模式自動配置可變電阻單元的阻值，并在試驗開始后根據突變模式自動控制突變進程，并在試驗過程中通過數據采集單元實時進行數據的采集并通過顯示記錄單元進行實時的記錄和顯示，整個試驗無需人工配置電阻和采集數據，試驗人員只需通過輸入單元進行突變模式、突變電壓值和跳變時間的輸入，然后通過試驗準備輸入和開始試驗輸入對試驗流程進行控制，就可完成整個試驗流程，大大減輕了試驗人員的工作負荷，相對于現有技術極大的提高了試驗的效率、準確性和安全性，并且可以實現遠程試驗。

雖然本發明所公開的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式，并非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。