專利名稱：用于中間鏈路的在線測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)試電氣元件的方法，更具體地，涉及用于確定中間電壓鏈路的動(dòng)態(tài)行為及其電氣元件的數(shù)值的方法。本發(fā)明還涉及用于進(jìn)行這種測(cè)試的設(shè)備，更具體地，涉及用于檢測(cè)偏離標(biāo)稱行為或數(shù)值的控制和檢測(cè)單元。特別地，這些方法和設(shè)備可應(yīng)用于在有軌車輛供電網(wǎng)絡(luò)中所使用的中間電路。
背景技術(shù)：
中間電壓鏈路的一般形式是在交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器和直流/交流(DC/AC)轉(zhuǎn)換器之間的直流(DC)電連接。這種布置可以用于電氣有軌車輛的電力供應(yīng)中。在這種情況下，可以通過(guò)單相變壓器連接第一轉(zhuǎn)換器，以接收來(lái)自諸如架空供電線的電力。該第一轉(zhuǎn)換器被稱為線路轉(zhuǎn)換器。線路轉(zhuǎn)換器的常用形式是四象限轉(zhuǎn)換器。將第二轉(zhuǎn)換器連接到電氣車輛的電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)組，并且將該第二轉(zhuǎn)換器稱為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換器或驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器可以是多相設(shè)備。
用于有軌車輛應(yīng)用的DC中間電壓鏈路通常包括主電容器和濾波器。主電容器的任務(wù)是存儲(chǔ)能量并從而平滑中間鏈路電壓。通常在該單元的重量限制內(nèi)選擇盡可能大的主電容器。濾波器的任務(wù)是抑制由線路轉(zhuǎn)換器的單相饋電引起的能量脈沖。該濾波器可以包括與線圈串聯(lián)的第二電容器。根據(jù)置于中間鏈路運(yùn)行上的預(yù)定功能和約束，該中間鏈路也可以包括其它元件。這些元件可以包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)斷路器或者其它形式的電壓限幅器。
對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行來(lái)說(shuō)，所有的成分和元件以盡可能接近它們的標(biāo)稱值運(yùn)行是很重要的。在有軌運(yùn)輸?shù)那闆r下，軌道網(wǎng)強(qiáng)制實(shí)行關(guān)于線路諧波的嚴(yán)格要求，該線路諧波由單個(gè)車輛產(chǎn)生并且被傳播到供電網(wǎng)絡(luò)上。這種諧波可能干擾網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)傳輸，或者在最差的情況下，這種諧波可能導(dǎo)致在那個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的有軌車輛停留。如果中間鏈路的元件工作在它們的標(biāo)稱范圍之外，那么要滿足這種嚴(yán)格的要求是非常困難的。因此，能夠盡快檢測(cè)故障以便于采取對(duì)策是很有用處的。
目前，使用了不同的解決方案以監(jiān)控線路諧波，但是沒(méi)有在中間鏈路運(yùn)行期間確定其完整性和功能的專用測(cè)試。更具體地，雖然可以監(jiān)控線路諧波，但是很難識(shí)別該破壞源。因此，期望提供測(cè)試初級(jí)電路和次級(jí)電路之間的中間電壓鏈路中的電氣元件完整性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的上下文中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)分析DC中間鏈路的輸入電流Id(或者甚至輸出電流Ia)及其電壓Ud之間的轉(zhuǎn)移函數(shù)G(jω)，G(jω)＝Ud(jω)/Id(jω)或G(jω)＝Ud(jω)/Ia(jω)可以顯示相位跳變出現(xiàn)在大約2.5倍凈頻率(net frequency)處。這意味著輸入(電流)和輸出(電壓)之間的相位在+90°和-90°之間快速地改變。
如果構(gòu)成中間電路的任何元件的數(shù)值發(fā)生改變，那么相位跳變可能出現(xiàn)在不同頻率上，其中構(gòu)成中間電路的元件即主電容器、濾波電容器或?yàn)V波線圈。更具體地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在任何這些元件的數(shù)值減小的情況下，發(fā)生相位跳變處的頻率增大，反之亦然。此外，主電容器的電容僅主要影響相位曲線的下降斜坡。在其它情況下，濾波元件的改變同時(shí)影響相位曲線的下降和上升部分。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種方法，該方法測(cè)試在電氣車輛的供電電路和驅(qū)動(dòng)電路之間的中間電壓鏈路中的電氣元件的完整性，該方法包括以第一測(cè)試信號(hào)激勵(lì)中間鏈路、測(cè)量對(duì)測(cè)試信號(hào)的系統(tǒng)響應(yīng)、將系統(tǒng)響應(yīng)與期望響應(yīng)進(jìn)行比較、以及在系統(tǒng)響應(yīng)和期望響應(yīng)之間出現(xiàn)偏差的情況下生成誤差信號(hào)。
在所述方法的具體實(shí)施例中，中間電路具有在頻率ω處出現(xiàn)相位跳變的標(biāo)稱轉(zhuǎn)移函數(shù)。該方法包括通過(guò)以下步驟進(jìn)行測(cè)試用具有接近ω的頻率的第一測(cè)試信號(hào)激勵(lì)中間電路、測(cè)量轉(zhuǎn)移函數(shù)的相位偏移、將該相位偏移與期望相位偏移進(jìn)行比較、以及在該相位偏移和期望相位偏移之間出現(xiàn)偏差的情況下生成誤差信號(hào)。
為執(zhí)行測(cè)試，可以通過(guò)諧波激勵(lì)將中間鏈路激活(加載或卸載)很短一段時(shí)間，例如10秒。該激勵(lì)的頻率接近相位跳變出現(xiàn)的頻率點(diǎn)，并且可以以電氣工程師的基本知識(shí)進(jìn)行預(yù)計(jì)算。測(cè)量負(fù)載電流和鏈路電壓之間的相位偏移。將其結(jié)果與期望(預(yù)計(jì)算)值進(jìn)行比較?？梢詸z測(cè)到偏差，并且在偏差超出所定義限制的情況下，觸發(fā)特定操作，如警告操作者或關(guān)閉轉(zhuǎn)換器。
可以通過(guò)轉(zhuǎn)換器之一或者通過(guò)制動(dòng)斷路器/電壓限幅器來(lái)提供中間鏈路的加載/卸載。為了避免干擾線路轉(zhuǎn)換器控制，最好在中間鏈路被稱為“預(yù)充電”的狀態(tài)中執(zhí)行測(cè)試。那意味著線路轉(zhuǎn)換器不工作。在這種情況下，最好將整個(gè)測(cè)試集成到啟動(dòng)過(guò)程中。在這種情況下，優(yōu)選地，通過(guò)周期性地開(kāi)關(guān)制動(dòng)斷路器來(lái)通過(guò)制動(dòng)電阻器耗散能量，能夠使用制動(dòng)斷路器作為周期信號(hào)源來(lái)進(jìn)行測(cè)試。
或者，可以在車輛運(yùn)行期間周期性地執(zhí)行所述方法。在這種情況下，可以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器提供信號(hào)作為在現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)之上的定限信號(hào)(marginal signal)。因?yàn)殡m然測(cè)試信號(hào)的頻率充分高于現(xiàn)有信號(hào)(例如2.5倍高)但是其振幅小于最大轉(zhuǎn)矩的10％，所以測(cè)試信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)自身的動(dòng)力具有很小的影響。該信號(hào)的生成方式可以與附著控制信號(hào)的生成方式相類似，并且可以將該方式應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器以便于檢測(cè)鐵軌和車輪之間的附著情況。
可以根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)或者運(yùn)行情況來(lái)確定測(cè)試頻率，例如，可以每月/每周/每天測(cè)試一次，或者可以響應(yīng)某些指標(biāo)來(lái)進(jìn)行測(cè)試，例如檢測(cè)到供電網(wǎng)上過(guò)多的線路諧波。
對(duì)結(jié)果的估計(jì)可以通過(guò)在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的多種方式中的任何一種來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于類似的應(yīng)用，被稱為“正交相關(guān)(orthogonalcorrelation)”的方法已經(jīng)是成功的并且被強(qiáng)烈推薦。
可以通過(guò)使用分步過(guò)程來(lái)改進(jìn)所述方法。在第一測(cè)試中，對(duì)中間鏈路進(jìn)行一般檢查。為了實(shí)現(xiàn)該目的，可以將激勵(lì)的頻率選擇在接近稍高于相位跳變頻率處的相位關(guān)系的下降部分。如果結(jié)果顯示偏離期望相位偏移，那么就以在相位上升部分區(qū)域內(nèi)的頻率執(zhí)行第二測(cè)試。如果第二測(cè)試也失敗了，那么就是濾波器的元件超出了范圍，否則就是主電容器超出了范圍。還可以實(shí)現(xiàn)在其它頻率處相應(yīng)于相位關(guān)系的其它特性的更多測(cè)試。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于檢測(cè)兩個(gè)轉(zhuǎn)換器之間的中間鏈路中的元件故障的檢測(cè)單元，該檢測(cè)單元包括信號(hào)發(fā)生器、估計(jì)單元和比較器，其中，信號(hào)發(fā)生器具有第一輸出，用于以預(yù)定幅度和頻率生成激勵(lì)信號(hào)并且將該激勵(lì)信號(hào)施加于中間鏈路，估計(jì)單元用于確定對(duì)于激勵(lì)信號(hào)的系統(tǒng)響應(yīng)的相位偏移，并且比較器對(duì)由估計(jì)單元確定的相位偏移與期望值進(jìn)行比較，并且如果比較結(jié)果在所允許的范圍之外就生成報(bào)警信號(hào)。
信號(hào)發(fā)生器優(yōu)選能夠生成多個(gè)信號(hào)。具體地說(shuō)，為了在估計(jì)單元中進(jìn)行正交相關(guān)，應(yīng)該能夠生成正交于激勵(lì)信號(hào)的相關(guān)信號(hào)。此外，期望信號(hào)發(fā)生器可以生成不同頻率的信號(hào)。這允許檢測(cè)單元通過(guò)估計(jì)對(duì)應(yīng)于不同頻率激勵(lì)信號(hào)的系統(tǒng)響應(yīng)來(lái)對(duì)中間鏈路進(jìn)行更加完整的分析。信號(hào)發(fā)生器還可以生成具有不同波形的信號(hào)。用于諸多目的的最方便的信號(hào)是正弦波形，但是還期望信號(hào)發(fā)生器可以生成諸如方波、梯形波或三角波的其它波形。


現(xiàn)在，參考附圖，將僅通過(guò)舉例的方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，在附圖中圖1是用于有軌車輛的線路轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換器之間的DC中間電壓鏈路的典型電路圖；圖2是圖1所示的中間電壓鏈路的輸入電流和輸入電壓的轉(zhuǎn)移函數(shù)的相位偏移和幅度波特圖；圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)單元的中間鏈路的方框圖；圖4是類似于圖2的波特圖，其說(shuō)明了主電容器的故障；
圖5是類似于圖2的波特圖，其說(shuō)明了濾波電容器的故障；以及圖6是類似于圖4的波特圖，其說(shuō)明了具有電壓控制的典型中間鏈路轉(zhuǎn)移函數(shù)。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)如圖1所公開(kāi)的實(shí)施例，示出了有軌車輛的線路轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換器之間的DC中間電壓鏈路的典型電路圖。中間電壓鏈路包括主電容器Czk1和濾波器。電容器的任務(wù)是存儲(chǔ)能量并從而平滑中間鏈路電壓Ud。濾波器的任務(wù)是抑制由線路轉(zhuǎn)換器的單相饋電引起的能量脈沖。存在這種脈沖對(duì)于轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行是有害的，并且可能導(dǎo)致不需要的諧波信號(hào)傳播回供電網(wǎng)。濾波器包括第二電容器Csk和線圈Lsk。為了從供電網(wǎng)對(duì)有軌車輛進(jìn)行供電，通常對(duì)這些元件的值進(jìn)行選擇以滿足下式fN=1/4π*1/(Lsk*Csk)]]>其中，fN是線路(供電網(wǎng))頻率，Lsk是線圈的電感，Csk是電容器的電容。
另外，制動(dòng)電阻器Rmub1和制動(dòng)斷路器X可以以被稱為電壓限幅器的形式存在。當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器生成的過(guò)多再生(regeneration)導(dǎo)致中間鏈路中的過(guò)電壓時(shí)，這種電壓限幅器允許通過(guò)在制動(dòng)斷路器X控制下的制動(dòng)電阻器Rmub1中的耗散進(jìn)行電阻制動(dòng)。對(duì)于其它應(yīng)用，可能需要使用具有不同數(shù)值的元件的其它中間鏈路結(jié)構(gòu)。
對(duì)于不同頻率jω，可以通過(guò)關(guān)于輸入電流Id(或者輸出電流Ia)到中間鏈路電壓Ud的轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)表示中間電壓鏈路，其中G(jω)＝Ud(jω)/Id(jω)或G(jω)＝Ud(jω)/Ia(jω)。
圖2示出了如圖1所示的中間電壓鏈路的輸入電流Id和電壓Ud的轉(zhuǎn)移函數(shù)G(jω)的波特圖。該波特圖的下部代表頻率范圍內(nèi)輸入電流Id關(guān)于電壓Ud的相位偏移，并且該波特圖的上部代表以分貝標(biāo)度表示的轉(zhuǎn)移函數(shù)的幅度。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)移函數(shù)G(jω)的分析，可以顯示相位跳變出現(xiàn)在大約2.5倍凈頻率處，元件被額定在該凈頻率處(在圖例中是16.7Hz)。在低于鏈路正常工作范圍內(nèi)相位跳變的頻率處，輸入電流Id超前電壓Ud90°。這同樣也適用于高于相位跳變的頻率處。然而，在相位跳變區(qū)域內(nèi)，輸入(電流)和輸出(電壓)之間的相位關(guān)系在該狹窄的頻率范圍內(nèi)在+90°和-90°之間快速地變化，輸入電流滯后電壓Ud90°。另外，在相位跳變區(qū)域內(nèi)，可以注意到轉(zhuǎn)移函數(shù)的幅度明顯地變化。
如果出于任何原因?qū)⒏淖冎麟娙萜鳌V波電容器或?yàn)V波線圈的額定值，那么相位跳變將出現(xiàn)在不同頻率處。將通過(guò)下文給出的例子對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明?？梢燥@示，在上文提到的多個(gè)元件中的任何一個(gè)的值減小的情況下，出現(xiàn)相位跳變的頻率增大，反之亦然。此外，主電容器Czk1的電容僅影響相位關(guān)系的下降部分。改變?yōu)V波元件的額定值同時(shí)影響相位關(guān)系的下降和上升部分。
圖3示出了線路轉(zhuǎn)換器10和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器20之間的中間電壓鏈路1的原理方框圖。通過(guò)集電器(集電弓)8從供電網(wǎng)6為線路轉(zhuǎn)換器10提供單相電源。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器20通過(guò)3相電源26將電流提供給電動(dòng)機(jī)28。通過(guò)包括激活單元24的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器控制單元22對(duì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器20進(jìn)行控制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，將檢測(cè)單元30作為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器控制單元22的組成部分進(jìn)行了原理性說(shuō)明。檢測(cè)單元包括信號(hào)發(fā)生器32、估計(jì)單元34和比較器36。
現(xiàn)在參考圖3至圖5，將通過(guò)舉例的方式對(duì)用于測(cè)試本發(fā)明中間鏈路完整性的檢測(cè)單元30的操作進(jìn)行說(shuō)明。激活單元24發(fā)出激活信號(hào)91，指示檢測(cè)進(jìn)程的開(kāi)始，以便于執(zhí)行中間鏈路1的測(cè)試。信號(hào)發(fā)生器以諧波激勵(lì)的形式生成測(cè)試信號(hào)92，通過(guò)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器將該測(cè)試信號(hào)92提供給(加載或卸載)中間電路1很短一段時(shí)間，例如10秒。將激勵(lì)測(cè)試信號(hào)92的頻率選擇在接近期望出現(xiàn)相位跳變的點(diǎn)處?？梢曰陔姎庠念~定值、以電氣工程師的基本知識(shí)對(duì)此進(jìn)行預(yù)計(jì)算。將響應(yīng)信號(hào)94提供給估計(jì)單元34，該響應(yīng)信號(hào)94代表中間鏈路1對(duì)所施加激勵(lì)的電壓響應(yīng)。生成測(cè)試信號(hào)92的同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器32還生成相關(guān)信號(hào)93。生成的相關(guān)信號(hào)93具有與測(cè)試信號(hào)92完全相同的頻率和幅度，但是該相關(guān)信號(hào)93與測(cè)試信號(hào)92正交，即關(guān)于測(cè)試信號(hào)92進(jìn)行了90°相移。為了進(jìn)行下文將要描述的正交相關(guān)，將相關(guān)信號(hào)93和測(cè)試信號(hào)92都直接提供給估計(jì)單元34。估計(jì)單元34對(duì)通過(guò)測(cè)試信號(hào)92施加到中間鏈路的加載電流與鏈路電壓響應(yīng)信號(hào)94之間的相位偏移進(jìn)行估計(jì)。估計(jì)單元34產(chǎn)生相位偏移信號(hào)96作為輸出。將相位偏移信號(hào)96提供給比較器36，在該比較器36處將相位偏移信號(hào)96與所計(jì)算出的期望值進(jìn)行比較?？梢詫⑵谕荡鎯?chǔ)在比較器中，或者可以從另一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備(未示出)對(duì)提供到比較器中。對(duì)相位偏移信號(hào)96與期望值的偏離進(jìn)行檢測(cè)，并且在偏離超過(guò)所定義限制的情況下，觸發(fā)報(bào)警信號(hào)98作為諸如對(duì)操作者的警告或者關(guān)閉轉(zhuǎn)換器的信號(hào)。
可以以許多眾所周知的方式中的任意一種來(lái)進(jìn)行對(duì)信號(hào)92、94的估計(jì)。一種特別有利的方法是被稱為“正交相關(guān)”的方法，已證明該方法對(duì)于類似估計(jì)是成功的。在EP 0 826 549 A1中對(duì)該方法進(jìn)行了詳盡的描述，并且該方法包括提供第一T和第二TA諧波信號(hào)，期望計(jì)算這兩個(gè)諧波信號(hào)的相位差。以關(guān)于T進(jìn)行90°相位偏移生成另一個(gè)相關(guān)信號(hào)TPh。通過(guò)首先形成兩個(gè)信號(hào)T和TA與相關(guān)信號(hào)的乘積、并且對(duì)這些乘積取時(shí)間平均來(lái)確定T關(guān)于TA的相位偏移。這些乘積的平均的商的反正切代表了相位偏移。
＝arctan|T.TPh|/|TA.TPh|測(cè)試信號(hào)92可以是出現(xiàn)在中間鏈路1上的信號(hào)的一小部分。對(duì)于工作在2800V的DC中間鏈路，具有100V幅度的信號(hào)可以是足夠的。
例1主電容器故障對(duì)于具有12mF主電容器Czkl的中間電壓鏈路，線路頻率是16.7Hz。根據(jù)這些值，濾波電感Lsk應(yīng)該是2.02mH并且濾波電容Csk應(yīng)該是11.25mF。通過(guò)圖4中的實(shí)線示出了轉(zhuǎn)移函數(shù)，該轉(zhuǎn)移函數(shù)假定所有這些元件取標(biāo)稱值。
在該第一個(gè)例子中，假定主電容降低到比其標(biāo)稱值低20％。通過(guò)圖4中的虛線示出了實(shí)際轉(zhuǎn)移函數(shù)。通過(guò)選擇具有48Hz頻率的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)92，期望(標(biāo)稱)相位偏移是-74°(點(diǎn)A)。在所述故障情況下，事實(shí)上如圖中點(diǎn)B所示，相位偏移將大于60°。
例2濾波電容器故障假定使用相同的中間鏈路電壓而濾波電容器Csk的值降低到比其標(biāo)稱值低20％。以48Hz的諧波激勵(lì)測(cè)試信號(hào)92再次執(zhí)行第一測(cè)試。結(jié)果，將通過(guò)獲得與第一個(gè)例子中類似的相位偏移來(lái)檢測(cè)故障。為獲得更詳細(xì)的信息，可以以35Hz的第二激勵(lì)測(cè)試信號(hào)92來(lái)執(zhí)行第二測(cè)試。在無(wú)故障中間鏈路的情況下或者甚至在主電容器Czk1故障的情況下，相位偏移如點(diǎn)C所示大于70°。在濾波電容器Csk故障的情況下，相位偏移如圖5中點(diǎn)D所示小于-75°。因此，使用兩個(gè)步驟的過(guò)程允許對(duì)故障進(jìn)行更詳細(xì)的確定。
本發(fā)明的許多其它變化也是可能的。具體地說(shuō)，雖然參考了正弦激勵(lì)測(cè)試信號(hào)，但是任何其它類型的諧波激勵(lì)也是可能的，這些諧波激勵(lì)包括矩形、三角形和梯形函數(shù)但是不限制于此?？梢酝ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換器之一或者通過(guò)制動(dòng)斷路器/電壓限幅器來(lái)提供中間鏈路的加載/卸載。為了避免與線路轉(zhuǎn)換器控制的任何干擾，最好當(dāng)線路轉(zhuǎn)換器不工作時(shí)，在中間鏈路的被稱為“預(yù)充電”狀態(tài)中執(zhí)行測(cè)試。在這種情況下，可以期望將整個(gè)測(cè)試集成到驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程中。
圖2、4和5中所說(shuō)明的轉(zhuǎn)移函數(shù)某種程度上是實(shí)際函數(shù)的理想化形式。圖6說(shuō)明了實(shí)際轉(zhuǎn)移可以如何出現(xiàn)。具體地說(shuō)，對(duì)于電壓控制的中間鏈路，相位跳變比之前圖中的情況更不明顯，這使得檢測(cè)更加困難。在這種情況下，可以期望采取措施以使得在測(cè)試相位期間禁止中間電路的電壓調(diào)節(jié)。
對(duì)關(guān)于在48Hz處進(jìn)行測(cè)試的16.7Hz線路頻率的上述例子進(jìn)行了描述。對(duì)于運(yùn)行在較高頻率、例如60Hz頻率的有軌系統(tǒng)，測(cè)試信號(hào)的頻率也必須增大。對(duì)于可能不期望使用IGBT型驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器生成測(cè)試信號(hào)的更高頻率，一種選擇可以是使用制動(dòng)斷路器X以周期性地將制動(dòng)電阻器Rmub1切換為開(kāi)和關(guān)。這種制動(dòng)斷路器目前可以工作在250Hz或者250Hz以上。
還可以考慮將測(cè)試信號(hào)提供給中間鏈路的其它多種可選方法。這些可選方法可以包括當(dāng)鏈路下電時(shí)，使用連接到鏈路的獨(dú)立測(cè)試電路，或者使用其它專用電路。然而，這些可選項(xiàng)被認(rèn)為不如上文所描述的集成在線測(cè)試實(shí)用。此外，雖然參考了諧波測(cè)試信號(hào)，但是也可以對(duì)響應(yīng)于單個(gè)脈沖的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行分析以確定系統(tǒng)元件的完整性，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
雖然上文的描述針對(duì)AC線路電壓的中間電路的測(cè)試，但是本發(fā)明的原理也可以應(yīng)用于直接供應(yīng)到中間鏈路的DC電壓。在這種情況下，電路分析中需要包括有軌車輛和最近變電站之間的距離，以補(bǔ)償由中間鏈路和DC供電電路構(gòu)成的合成電路的可變阻抗。
雖然上文的例子說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選例子，但是值得注意還可以考慮其它各種配置，他們落在如附加權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試電氣元件完整性的方法，所述電氣元件在電氣車輛的供電電路和驅(qū)動(dòng)電路之間的中間電壓鏈路中，所述方法包括以第一測(cè)試信號(hào)激勵(lì)所述中間鏈路；測(cè)量對(duì)于所述測(cè)試信號(hào)的系統(tǒng)響應(yīng)；將所述系統(tǒng)響應(yīng)與期望響應(yīng)進(jìn)行比較；以及在所述系統(tǒng)響應(yīng)和所述期望響應(yīng)之間出現(xiàn)偏離的情況下，生成誤差信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中間鏈路具有在頻率ω處出現(xiàn)相位跳變的標(biāo)稱轉(zhuǎn)移函數(shù)，并且所述第一測(cè)試信號(hào)具有接近ω的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)移函數(shù)是輸入電壓和輸入電流之間的關(guān)系，并且其中所述測(cè)量步驟包括測(cè)量所述輸入電流關(guān)于所述輸入電壓的相位偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中通過(guò)與另一個(gè)信號(hào)的正交相關(guān)來(lái)確定所述相位偏移，所述另一個(gè)信號(hào)以關(guān)于所述測(cè)試信號(hào)有90°相位偏移生成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一個(gè)所述的方法，還包括使用第二測(cè)試信號(hào)重復(fù)所述測(cè)試，所述第二測(cè)試信號(hào)具有接近ω但與所述第一測(cè)試信號(hào)不同的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中只有當(dāng)所述第一測(cè)試導(dǎo)致生成誤差信號(hào)時(shí)，使用所述第二測(cè)試信號(hào)重復(fù)所述測(cè)試。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一個(gè)所述的方法，其中所述第一測(cè)試信號(hào)具有高于ω的頻率，對(duì)應(yīng)于所述相位跳變的后沿。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一個(gè)所述的方法，其中所述第二測(cè)試信號(hào)具有低于ω的頻率，對(duì)應(yīng)于所述相位跳變的前沿。
9.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述測(cè)試信號(hào)是正弦信號(hào)。
10.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述中間鏈路包括制動(dòng)斷路器，并且通過(guò)所述制動(dòng)斷路器將所述測(cè)試信號(hào)提供給所述中間鏈路。
11.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中在啟動(dòng)過(guò)程期間、在所述中間鏈路的預(yù)充電狀態(tài)期間進(jìn)行所述測(cè)試。
12.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中在所述中間鏈路的運(yùn)行期間周期性地進(jìn)行所述測(cè)試。
13.一種用于檢測(cè)電氣元件故障的檢測(cè)單元，所述電氣元件在第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器之間的中間鏈路中，所述檢測(cè)單元包括信號(hào)發(fā)生器，該信號(hào)發(fā)生器具有第一輸出，該第一輸出用于以預(yù)定的振幅和頻率生成激勵(lì)信號(hào)并且將該激勵(lì)信號(hào)施加于所述中間鏈路；估計(jì)單元，該估計(jì)單元用于確定對(duì)于所述激勵(lì)信號(hào)的系統(tǒng)響應(yīng)的相位偏移；以及比較器，該比較器將由所述估計(jì)單元確定的所述相位偏移與期望值進(jìn)行比較，并且如果該比較結(jié)果在所允許的范圍之外就產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測(cè)單元，其中所述信號(hào)發(fā)生器具有第二輸出，該第二輸出用于生成第二信號(hào)，該第二信號(hào)關(guān)于所述第一信號(hào)具有90°相位角。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的檢測(cè)單元，其中所述估計(jì)單元使用所述第二信號(hào)對(duì)所述系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行正交相關(guān)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測(cè)單元，其中所述第一轉(zhuǎn)換器是四象限轉(zhuǎn)換器。
17.一種中間電壓鏈路，其包括根據(jù)權(quán)利要求13至16中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的檢測(cè)單元，其中構(gòu)成所述中間鏈路的多個(gè)轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器包括轉(zhuǎn)換器控制單元，并且所述檢測(cè)單元構(gòu)成所述轉(zhuǎn)換器控制單元的一部分。
18.一種中間電壓鏈路，其包括根據(jù)權(quán)利要求13至17中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的檢測(cè)單元，其中所述中間鏈路包括制動(dòng)斷路器單元，并且所述檢測(cè)單元構(gòu)成所述制動(dòng)斷路器控制單元的一部分。
19.一種中間電壓鏈路，其包括根據(jù)權(quán)利要求13至18中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的檢測(cè)單元，其中所述第一轉(zhuǎn)換器是四象限轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
公開(kāi)了一種方法，用于測(cè)試在電氣車輛的供電電路和驅(qū)動(dòng)電路之間的中間電壓鏈路中的電氣元件的完整性。根據(jù)該方法，以第一測(cè)試信號(hào)激勵(lì)中間鏈路、并且測(cè)量對(duì)測(cè)試信號(hào)的系統(tǒng)響應(yīng)、并且將該系統(tǒng)響應(yīng)與期望響應(yīng)進(jìn)行比較。在系統(tǒng)響應(yīng)和期望響應(yīng)之間出現(xiàn)偏差的情況下生成誤差信號(hào)。還公開(kāi)了集成有用于實(shí)現(xiàn)該方法的測(cè)試設(shè)備的中間電壓鏈路。
文檔編號(hào)B60L3/00GK1890575SQ200480036564
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者彼得·黑澤 申請(qǐng)人:邦巴爾迪爾運(yùn)輸有限公司