本實用新型屬于軌道交通牽引系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種地鐵列車牽引系統(tǒng)牽引制動模塊整機高壓動態(tài)性能檢測設(shè)備。

背景技術(shù)：

地鐵列車牽引系統(tǒng)是保證地鐵列車安全行駛的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，牽引制動模塊又是牽引系統(tǒng)最重要的部件之一，它可產(chǎn)生可變頻率和幅值的三相電流系統(tǒng)，用于驅(qū)動牽引電機。

牽引制動模塊主要由以下部件構(gòu)成：1.功能組件直流回路2.制動斬波器3.電壓源逆變器4.逆變模塊控制單元5.電流和電壓傳感器。具體為：含IGBT控制及驅(qū)動電路和直流回路電容器的電壓源逆變器部分；含IGBT控制電路的制動斬波器部分；電流和電壓傳感器；逆變模塊控制單元。

功能組件直流回路、制動斬波器和電壓源逆變器通過逆變模塊控制單元被有機的結(jié)合構(gòu)成了逆變模塊。功能組件直流回路主要由電容器組成，為電壓源型逆變模塊提供必要的換向無功功率。制動斬波器由兩個IGBT功率模塊構(gòu)成，其輸出端外接制動電阻，制動斬波器和制動電阻組成了制動回路。電壓源型逆變器采用大功率電力電子器件IGBT構(gòu)成的三相H橋式逆變電路，使用其輸出的大功率器件IGBT產(chǎn)生三相電流系統(tǒng)，為牽引電機供電。

軌道交通或地鐵運營公司或其下屬的車輛維修公司一般要定期將其單獨委外架修或大修。而由于這種地鐵列車牽引、制動模塊一般由國外擁有技術(shù)和完整的產(chǎn)品研發(fā)平臺的公司，如西門子、龐巴迪、阿爾斯通、三菱、東芝等公司生產(chǎn)和提供。一般返廠維修時間較長，且價格昂貴。業(yè)主一般將其委托國內(nèi)比較有此方面技術(shù)實力的公司進行牽引、制動模塊的檢修工作，可以節(jié)約成本和提高效率。

同時，牽引制動模塊作為列車牽引系統(tǒng)的重要部件，對安全性、可靠性要求極高，產(chǎn)品是出廠時通過例行試驗或型式試驗平臺來驗證設(shè)備的功性能及可靠性。其試驗平臺繁雜，且其控制邏輯、模塊接口等信息生產(chǎn)廠家并不進行對個開放。此類檢測試驗平臺建設(shè)及維護成本極高，因此極大提高了新興廠商進入相關(guān)領(lǐng)域的門檻。

另外，由于檢測技術(shù)和手段的缺乏，模塊的檢修過程中往往存在以下問題：1.牽引制動模塊內(nèi)部關(guān)鍵元器件及模塊整機工作性能狀態(tài)無法準確掌握，存在對牽引制動模塊進行故障預(yù)防修困難的問題。2.故障模塊返修件須車載試驗確認模塊質(zhì)量，檢修過的故障模塊因維修不徹底，裝車測試模塊，造成模塊二次故障的損傷，并易造成模塊外圍電子部件損傷等問題。

故一種結(jié)構(gòu)簡單，低成本，操作便捷，且測試效果好的一種牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備亟待提出。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備，該測試設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作便捷，測試效果好，可以對牽引制動模塊動態(tài)功性能進行檢測，對模塊整機的性能和功能進行判斷，清楚了解模塊的性能狀況，大大提高了模塊維修的質(zhì)量和可靠度。

為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備用于測試牽引制動模塊，包括：中央處理組件、信號發(fā)生組件、信號采集組件、顯示組件以及電源組件；

中央處理組件與信號發(fā)生組件連接，中央處理組件用于為信號發(fā)生組件提供觸發(fā)信號；

信號發(fā)生組件與牽引制動模塊連接，信號發(fā)生組件用于驅(qū)動牽引制動模塊開啟或關(guān)斷；

信號采集組件與牽引制動模塊連接，信號采集組件用于采集測試過程中牽引制動模塊的性能值；

顯示組件與信號采集組件連接，顯示組件用于將采集的牽引制動模塊的性能值進行顯示；

電源組件用于為中央處理組件、信號發(fā)生組件、信號采集組件、顯示組件供電。

本實用新型一種牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作便捷，測試效果好，可以對牽引制動模塊動態(tài)功性能進行檢測，對模塊整機的性能和功能進行判斷，清楚了解模塊的性能狀況，大大提高了模塊維修的質(zhì)量和可靠度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可做如下改進：

作為優(yōu)選的方案，中央處理組件包括：中央處理器和觸發(fā)信號手動給定電路，中央處理器和觸發(fā)信號手動給定電路均用于為信號發(fā)生組件提供觸發(fā)信號。

采用上述優(yōu)選的方案，信號發(fā)生組件通過兩種方式接收觸發(fā)信號，一種是通過觸發(fā)信號手動給定電路手動給定，一種是通過中央處理器接收上位機軟件的控制信號產(chǎn)生觸發(fā)信號給定。

作為優(yōu)選的方案，信號采集組件的輸出端與中央處理器的輸入端連接，中央處理器的輸出端與顯示組件連接。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，中央處理器對信號采集組件采集的牽引制動模塊的性能值進行處理并發(fā)送給顯示組件進行顯示。同時，中央處理器可以有效控制顯示組件。

作為優(yōu)選的方案，信號采集組件包括：電壓采樣電路和電流采樣電路。

采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單，對電壓信號和電流信號進行采集。

作為優(yōu)選的方案，電源組件包括：直流可調(diào)高壓電源電路以及控制電源電路；

直流可調(diào)高壓電源電路包括：調(diào)壓器、單相升壓隔離變壓器、整流電路、緩沖電阻以及濾波電路，直流可調(diào)高壓電源電路用于為牽引制動模塊的功能組件直流回路供電；

控制電源電路包括：直流電源和濾波電路，用于為中央處理組件、信號發(fā)生組件、信號采集組件、顯示組件供電。

采用上述優(yōu)選的方案，直流可調(diào)高壓電源電路為列車牽引制動模塊提供可調(diào)直流電源，使其功能組件直流回路預(yù)充電，便于檢測其功能組件直流回路濾波大電容充放電性能。而控制電源電路為中央處理組件、信號發(fā)生組件、信號采集組件、顯示組件供電以及牽引制動模塊內(nèi)的其他單元提供直流電源。

作為優(yōu)選的方案，信號發(fā)生組件包括：

光纖發(fā)射器驅(qū)動電路，光纖發(fā)射器驅(qū)動電路的輸入端與中央處理器和/或觸發(fā)信號手動給定電路連接，光纖發(fā)射器驅(qū)動電路的輸出端與光纖發(fā)射器連接，用于驅(qū)動光纖發(fā)射器，光纖發(fā)射器與牽引制動模塊連接；

光纖發(fā)射器反饋電路，光纖發(fā)射器反饋電路的輸入端與光纖發(fā)射器驅(qū)動電路連接，光纖發(fā)射器反饋電路的輸出端與指示燈連接。

采用上述優(yōu)選的方案，光纖發(fā)射器驅(qū)動電路驅(qū)動光纖發(fā)射器運作，模擬牽引制動模塊的逆變模塊控制單元的處理器發(fā)出的控制指令來驅(qū)動逆變模塊的IGBT驅(qū)動板，從而導(dǎo)通或關(guān)斷IGBT。而光纖發(fā)射器反饋電路可以實時檢測光纖驅(qū)動信號狀態(tài)。

作為優(yōu)選的方案，顯示組件包括：指示燈、電壓表以及電流表。

采用上述優(yōu)選的方案，成本低，器件采購便捷。

作為優(yōu)選的方案，牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備還包括保護組件，保護組件與牽引制動模塊連接，用于保護牽引制動模塊。

采用上述優(yōu)選的方案，保護組件可以有效保護牽引制動模塊在測試過程中不會發(fā)生短路、過壓或過流。

作為優(yōu)選的方案，保護組件包括：

繼電控制電路，用于對牽引制動模塊進行短路保護；

高壓過壓泄放電路，用于對牽引制動模塊進行過壓保護；

過流保護電路，用于對牽引制動模塊進行過流保護。

采用上述優(yōu)選的方案，保證牽引制動模塊的安全性能。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架示意圖之一。

圖2為本實用新型實施例提供的中央處理組件的結(jié)構(gòu)框架示意圖。

圖3為本實用新型實施例提供的信號采集組件的結(jié)構(gòu)框架示意圖。

圖4為本實用新型實施例提供的電源組件的結(jié)構(gòu)框架示意圖。

圖5為本實用新型實施例提供的信號發(fā)生組件的結(jié)構(gòu)框架示意圖。

圖6為本實用新型實施例提供的光纖發(fā)射器驅(qū)動電路的電路圖。

圖7為本實用新型實施例提供的光纖發(fā)射器反饋電路的電路圖。

圖8為本實用新型實施例提供的電壓采樣電路的電路圖。

圖9為本實用新型實施例提供的電流采樣電路的電路圖。

圖10為本實用新型實施例提供的牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架示意圖之二。

其中：1牽引制動模塊、2中央處理組件、21中央處理器、22觸發(fā)信號手動給定電路、3信號發(fā)生組件、31光纖發(fā)射器驅(qū)動電路、311第一比較器、312運算器、32光纖發(fā)射器反饋電路、321第二比較器、4信號采集組件、41電壓采樣電路、42電流采樣電路、5顯示組件、6電源組件、61直流可調(diào)高壓電源電路、62控制電源電路、7保護組件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施方式。

為了達到本實用新型的目的，一種牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備的其中一些實施例中，

如圖1所示，一種牽引制動模塊高壓動態(tài)性能測試設(shè)備用于測試牽引制動模塊1，包括：中央處理組件2、信號發(fā)生組件3、信號采集組件4、顯示組件5以及電源組件6。

中央處理組件2與信號發(fā)生組件3連接，中央處理組件2用于為信號發(fā)生組件3提供觸發(fā)信號，如圖2所示，中央處理組件2包括：中央處理器21和觸發(fā)信號手動給定電路22，中央處理器21和觸發(fā)信號手動給定電路22均用于為信號發(fā)生組件3提供觸發(fā)信號。

信號發(fā)生組件3與牽引制動模塊1連接，信號發(fā)生組件3用于驅(qū)動牽引制動模塊1開啟或關(guān)斷。

信號采集組件4的輸入端與牽引制動模塊1的輸出端連接，信號采集組件4用于采集測試過程中牽引制動模塊1的性能值，信號采集組件4的輸出端與中央處理器21的輸入端連接，中央處理器21的輸出端與顯示組件5連接。中央處理器21對信號采集組件4采集的牽引制動模塊1的性能值進行處理并發(fā)送給顯示組件5進行顯示。同時，中央處理器21可以有效控制顯示組件5。

顯示組件5的輸入端還與信號采集組件4的輸出端連接，顯示組件5用于將采集的牽引制動模塊1的性能值進行顯示，顯示組件5包括：指示燈、電壓表以及電流表。

如圖3所示，信號采集組件4包括：電壓采樣電路41和電流采樣電路42，電壓采樣電路41和電流采樣電路42對牽引制動模塊1的電壓電流信號進行采樣并通過轉(zhuǎn)換電路等比例縮放后傳送到顯示組件5和中央處理器21。

電源組件6用于為中央處理組件2、信號發(fā)生組件3、信號采集組件4、顯示組件5供電。如圖4所示，電源組件6包括：直流可調(diào)高壓電源電路61以及控制電源電路62。直流可調(diào)高壓電源電路61包括：調(diào)壓器、單相升壓隔離變壓器、整流電路、緩沖電阻以及濾波電路，直流可調(diào)高壓電源電路61用于為牽引制動模塊1的功能組件直流回路供電，輸出電壓DC 0-1800V。控制電源電路62包括：直流電源和濾波電路，用于為中央處理組件2、信號發(fā)生組件3、信號采集組件4、顯示組件5以及牽引制動模塊1內(nèi)的其他單元提供直流電源供電，控制電源電路62包含2路+24V直流電源，1路+5V直流電源，1路±15V直流電源。

如圖5所示，信號發(fā)生組件3包括：光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31和光纖發(fā)射器反饋電路32。

光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31的輸入端與中央處理器21和觸發(fā)信號手動給定電路22連接，光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31的輸出端與光纖發(fā)射器連接，用于驅(qū)動光纖發(fā)射器，光纖發(fā)射器與牽引制動模塊1連接。

如圖6所示，光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31包括：第一比較器311和運算器312，第一比較器311的正極與中央處理器21或觸發(fā)信息手動給定電路電連接，第一比較器311的負極與標準電壓電連接，第一比較器311的輸出端與運算器312的輸入端電連接，運算器312的輸出端與光纖發(fā)射器電連接。

當(dāng)中央處理器21或觸發(fā)信號手動給定電路22給一個觸發(fā)信號SW1時，第一比較器311將其與一個標準電壓Ref進行比較，若SW1高于Ref，則第一比較器311輸出一個高電平信號到運算器312，運算器312輸出一個高電平信號，此信號用來驅(qū)動一個光纖發(fā)射器，進而觸發(fā)后級電路。若SW1低于Ref，則運算器312輸出一個低電平信號DH1，光纖發(fā)射器不工作。光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31共有8組第一比較器311和運算器312的電路，用來驅(qū)動8個光纖發(fā)射器。

光纖發(fā)射器反饋電路32的輸入端與光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31連接，光纖發(fā)射器反饋電路32的輸出端與指示燈連接。

如圖7所示，光纖發(fā)射器反饋電路32包括：第二比較器321，第二比較器321的正極與運算器312的輸出端電連接，第二比較器321的負極與標準電壓電連接，第二比較器321的輸出端與指示燈電連接。

光纖發(fā)射器反饋電路32可以實時檢測光纖驅(qū)動信號狀態(tài)。第二比較器321將DH1與一個標準電壓Ref進行比較，當(dāng)DH1高于Ref時，第二比較器321輸出一個高電平信號給指示燈LED1；當(dāng)DH1低于Ref時，輸出一個低電平信號給指示燈LED1。當(dāng)指示燈LED1接收高電平時亮，指示燈LED1接收低電平時滅。

驅(qū)動信號反饋電路中總計有8組第二比較器321的電路，用來驅(qū)動8個LED指示燈。

本實用新型一種牽引制動模塊1高壓動態(tài)性能測試設(shè)備的工作過程如下：

直流可調(diào)高壓電源電路61為列車牽引制動模塊1提供可調(diào)直流電源，使其功能組件直流回路預(yù)充電，便于檢測其功能組件直流回路濾波大電容充放電性能。而控制電源電路62為中央處理組件2、信號發(fā)生組件3、信號采集組件4、顯示組件5供電以及牽引制動模塊1內(nèi)的其他單元提供直流電源。

光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31通過兩種方式接收觸發(fā)信號，一種是通過觸發(fā)信號手動給定電路22手動給定，一種是通過中央處理器21接收上位機軟件的控制信號產(chǎn)生觸發(fā)信號給定。

光纖發(fā)射器驅(qū)動電路31驅(qū)動光纖發(fā)射器運作，模擬牽引制動模塊1的逆變模塊控制單元的處理器發(fā)出的控制指令來驅(qū)動逆變模塊的IGBT驅(qū)動板，來控制三相H橋式逆變電路的單個橋臂上的功率器件IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，進行IGBT橋式電路的單管測試。在測試過程中可配合示波器檢測IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，對導(dǎo)通的IGBT模塊接以假負載，對其導(dǎo)通電流進行采集和分析，由此來判別功率器件IGBT的性能。而光纖發(fā)射器反饋電路32可以實時檢測光纖驅(qū)動信號狀態(tài)。

如圖8-9所示，電壓采樣電路41和電流采樣電路42對其電壓、電流信號進行實時采樣，等比例縮放后發(fā)送至電壓表、電流表或中央處理器21。

本實用新型一種牽引制動模塊1高壓動態(tài)性能測試設(shè)備可以對維修過地鐵列車牽引系統(tǒng)牽引制動模塊1進行動態(tài)檢測，對模塊整機的性能和功能進行判斷，可以清楚了解模塊的性能狀況，大大提高了模塊維修的質(zhì)量和可靠度。且該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作便捷，測試效果好。

如圖10所示，為了進一步地優(yōu)化本實用新型的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，牽引制動模塊1高壓動態(tài)性能測試設(shè)備還包括保護組件7，保護組件7與牽引制動模塊1連接，用于保護牽引制動模塊1。

保護組件7包括：

繼電控制電路，用于對牽引制動模塊1進行短路保護；

高壓過壓泄放電路，用于對牽引制動模塊1進行過壓保護；

過流保護電路，用于對牽引制動模塊1進行過流保護。

采用上述優(yōu)選實施例的方案，保證牽引制動模塊1的安全性能。

繼電控制電路由繼電器及接觸器組成，對牽引制動模塊1的三相H橋式逆變電路進行控制，防止三相交流H橋逆變電路上下臂IGBT在測試過程中發(fā)生短路。高壓過壓泄放電路采用電阻進行過壓泄放。過流保護電路采用硬件電路進行保護，出現(xiàn)過流報警關(guān)斷IGBT觸發(fā)板給定信號。

以上的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。