本發(fā)明涉及城市軌道交通中變流器試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種城軌主輔變流器通用高壓試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

城市軌道交通具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和用地等多種優(yōu)點(diǎn)。城市軌道交通系統(tǒng)主要由牽引變流器、輔助變流器和牽引蓄電池充電機(jī)等構(gòu)成，其中輔助變流器的運(yùn)行獨(dú)立于牽引系統(tǒng)，為城市軌道車輛輸出三相四線AC380V/50Hz的交流電源，并向主壓縮機(jī)、空調(diào)、散熱風(fēng)機(jī)和牽引蓄電池充電機(jī)等交流負(fù)載供電，同時(shí)可以從U、V、W相中任意一相與中心線N之間取出AC220V交流電；牽引蓄電池充電機(jī)將滯留電壓降壓斬波后向牽引蓄電池充電，可以實(shí)現(xiàn)牽引蓄電池的恒流、恒壓、浮充、均充過程，并能在再生制動(dòng)工況下快速進(jìn)入牽引蓄電池充電過程。

為了確保產(chǎn)品出廠后的質(zhì)量和性能的穩(wěn)定，產(chǎn)品出廠前都需要經(jīng)過嚴(yán)格的功能試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、功率考核試驗(yàn)等試驗(yàn)的篩選。變流器的出廠例行試驗(yàn)主要驗(yàn)證產(chǎn)品的硬件及軟、硬件配合是否滿足要求，包括啟動(dòng)輸出試驗(yàn)、各項(xiàng)保護(hù)動(dòng)作(如接觸器故障、輸入過流故障、散熱風(fēng)機(jī)故障等)、牽引蓄電池充電機(jī)試驗(yàn)及持續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)(即定工況持續(xù)運(yùn)行指定時(shí)間)等。

目前針對(duì)城軌牽引變流器、輔助變流器，普遍都是分別搭建牽引變流試驗(yàn)系統(tǒng)、輔變變流試驗(yàn)系統(tǒng)以對(duì)該兩種產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，即由兩套獨(dú)立的試驗(yàn)系統(tǒng)分別對(duì)牽引變流器、輔助變流器進(jìn)行測(cè)試，分別為：①包含輸出電源、控制系統(tǒng)、純感負(fù)載系統(tǒng)及輔助供電系統(tǒng)的牽引變流器試驗(yàn)系統(tǒng)，用以對(duì)牽引變流系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)；②包含輸出電源、控制系統(tǒng)、阻感負(fù)載系統(tǒng)及輔助供電系統(tǒng)的輔助變流器試驗(yàn)系統(tǒng)，用以對(duì)輔助變流器系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)系統(tǒng)搭建方式如圖1所示。牽引變流器及輔變電源變流器的試驗(yàn)需求類型是基本相同的，僅功率大小和負(fù)載類型有區(qū)別，供電需求通常均為直流DC50V～2000V，因而該類試驗(yàn)方式具有以下缺陷：

1)試驗(yàn)時(shí)搭建兩套試驗(yàn)系統(tǒng)，需要使用到兩套電源系統(tǒng)設(shè)備，所需的成本非常高、能源功耗大，造成試驗(yàn)資源以及能耗的浪費(fèi)，且試驗(yàn)系統(tǒng)的占用面積大；

2)試驗(yàn)系統(tǒng)的通用性差，牽引變流試驗(yàn)系統(tǒng)僅能適用于牽引變流器試驗(yàn)、輔助變流器試驗(yàn)系統(tǒng)則僅能適用于輔助變流器試驗(yàn)，不能滿足目前對(duì)于產(chǎn)品通用性的需求；

3)牽引變流器、輔助變流器的兩套試驗(yàn)系統(tǒng)相互獨(dú)立工作，試驗(yàn)時(shí)分別由獨(dú)立的控制系統(tǒng)控制，試驗(yàn)過程中操作人員需要同時(shí)對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行操作，控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，增加了試驗(yàn)執(zhí)行復(fù)雜度以及試驗(yàn)操作的安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種通過一套裝置可同時(shí)滿足牽引變流器、輔助變流器的試驗(yàn)需求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需成本以及能耗低、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化試驗(yàn)，試驗(yàn)效率高且安全可靠的城軌主輔變流器通用高壓試驗(yàn)裝置，以及實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、所需成本以及能耗低、試驗(yàn)效率高且安全可靠的試驗(yàn)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種城軌主輔變流器通用高壓試驗(yàn)裝置，包括分別與被試變流器連接的控制系統(tǒng)、用于提供包括牽引變流器、輔助變流器的試驗(yàn)所需直流電源的直流電源系統(tǒng)以及含有牽引變流器、輔助變流器所需負(fù)載的負(fù)載系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與所述直流電源系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)接收控制指令，控制所述直流電源系統(tǒng)輸出被試變流器試驗(yàn)所需直流電源，以及控制被試變流器執(zhí)行所需試驗(yàn)。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述直流電源系統(tǒng)包括依次連接的電源輸入單元、調(diào)壓?jiǎn)卧⒄鲉卧约半娫摧敵鰡卧?，所述電源輸入單元接入三相交流電源，?jīng)過所述調(diào)壓?jiǎn)卧M(jìn)行調(diào)壓、所述整流單元進(jìn)行整流后，輸出所需的直流電源，并通過所述電源輸出單元輸出。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述整流單元包括兩組六脈波整流電路，兩組所述六脈波整流電路之間按照試驗(yàn)所需電流、電壓配置為串聯(lián)或并聯(lián)連接。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述調(diào)壓?jiǎn)卧ㄒ来芜B接的調(diào)壓器TM1以及整流變壓器TM2，所述調(diào)壓器TM1將所述三相交流電源進(jìn)行降壓，輸出第一交流電壓，所述整流變壓器TM2的輸入端接入所述第一交流電壓，輸出端輸出第二交流電壓。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述負(fù)載系統(tǒng)包括用于提供牽引變流器所需負(fù)載的第一負(fù)載系統(tǒng)、用于提供輔助變流器所需負(fù)載的第二負(fù)載系統(tǒng)，當(dāng)被試變流器為牽引變流器時(shí)，接入所述第一負(fù)載系統(tǒng)至被試變流器，當(dāng)被試變流器為輔助變流器時(shí)，接入所述第二負(fù)載系統(tǒng)至被試變流器。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述控制系統(tǒng)包括分別與所述第一負(fù)載系統(tǒng)、第二負(fù)載系統(tǒng)連接的切換控制單元，通過所述切換控制單元控制接入所述第一負(fù)載系統(tǒng)或所述第二負(fù)載系統(tǒng)至被試變流器。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述第二負(fù)載系統(tǒng)為純電感負(fù)載系統(tǒng)；所述純電感負(fù)載系統(tǒng)包括DC110V負(fù)載以及多套不同檔位的三相逆變負(fù)載。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述第一負(fù)載系統(tǒng)與所述第二負(fù)載系統(tǒng)之間為互鎖控制。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括與所述控制系統(tǒng)連接的信號(hào)采集系統(tǒng)，所述信號(hào)采集系統(tǒng)采集試驗(yàn)時(shí)被試變流器的試驗(yàn)信號(hào)，并回饋至所述控制系統(tǒng)。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括依次連接的傳感器單元、信號(hào)調(diào)理電路以及PCI采集卡，所述傳感器單元采集試驗(yàn)時(shí)被試變流器的包括電壓、電流信號(hào)的試驗(yàn)信號(hào)，經(jīng)過所述信號(hào)調(diào)理電路后，輸出調(diào)理后試驗(yàn)信號(hào)，通過所述PCU采集卡采集所述調(diào)理后試驗(yàn)信號(hào)并發(fā)送給所述控制系統(tǒng)。

作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：所述控制系統(tǒng)包括相互連接的交互控制單元、控制執(zhí)行單元，所述控制執(zhí)行單元包括主控制器以及分別與主控制器連接的多個(gè)從控制器，所述交互控制單元接收試驗(yàn)設(shè)置數(shù)據(jù)、所述信號(hào)采集系統(tǒng)回饋的所述試驗(yàn)信號(hào)，并輸出控制指令給所述控制執(zhí)行單元；所述控制執(zhí)行單元中所述主控制器接收所述控制指令，通過各個(gè)所述從控制器控制被試變流器以執(zhí)行所需試驗(yàn)。

本發(fā)明進(jìn)一步公開利用上述試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，步驟包括：

1)當(dāng)需要執(zhí)行牽引變流器試驗(yàn)時(shí)，接入所述負(fù)載系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)牽引變流器所需負(fù)載的第一負(fù)載系統(tǒng)至被試變流器；當(dāng)需要執(zhí)行輔助變流器試驗(yàn)時(shí)，接入所述負(fù)載系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)輔助變流器所需負(fù)載的第二負(fù)載系統(tǒng)至被試變流器；轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟2)；

2)啟動(dòng)試驗(yàn)，所述控制系統(tǒng)接收試驗(yàn)設(shè)置數(shù)據(jù)，并向所述直流電源系統(tǒng)發(fā)送控制指令，控制所述直流電源系統(tǒng)輸出當(dāng)前試驗(yàn)所需的直流電源給被試變流器，以及向所述被試變流器發(fā)送控制指令，控制被試變流器執(zhí)行所需試驗(yàn)，所述試驗(yàn)包括牽引變流器試驗(yàn)、輔助變流器試驗(yàn)；

3)執(zhí)行試驗(yàn)時(shí)，采集被試變流器試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)信號(hào)進(jìn)行處理，輸出所需試驗(yàn)參數(shù)，并將采集到的所述試驗(yàn)信號(hào)回饋至所述控制系統(tǒng)，返回執(zhí)行步驟2)，直至退出當(dāng)前試驗(yàn)。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟3)中具體采集試驗(yàn)時(shí)被試變流器的輸入電壓和電流信號(hào)以及輸出電壓和電流信號(hào)，根據(jù)采集到的信號(hào)計(jì)算被試變流器的輸入、輸出功率，以及判定負(fù)載以及被試變流器的工作狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本通過復(fù)用一套控制結(jié)構(gòu)及電源結(jié)構(gòu)，由控制系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)以及負(fù)載系統(tǒng)構(gòu)成一套通用高壓試驗(yàn)裝置，可同時(shí)滿足牽引變流器及輔助變流器的試驗(yàn)需求，通用性強(qiáng)，大大減少了試驗(yàn)所需的成本、空間及能耗；同時(shí)基于一套試驗(yàn)裝置，通過一套控制系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)直流電源以及控制被試變流器執(zhí)行試驗(yàn)，執(zhí)行牽引變流器、輔助變流器試驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)主輔變流器自動(dòng)化試驗(yàn)，試驗(yàn)操作過程簡(jiǎn)單，有效提高了試驗(yàn)效率以及安全可靠性，特別適用于城軌牽引變流器、輔助變流器的多類型產(chǎn)品出廠例行試驗(yàn)；

2)本發(fā)明通過一套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)牽引變流器、輔助變流器試驗(yàn)，可以減少控制系統(tǒng)的重復(fù)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)進(jìn)一步采用分布式結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)及維護(hù)；

3)本發(fā)明直流電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩組六脈波整流電路，通過兩組六脈波整流電路不同連接方式的切換，可實(shí)現(xiàn)并聯(lián)狀態(tài)下的大電流輸出、以及串聯(lián)狀態(tài)下的大電壓輸出，不受電源容量限制，可兼容不同電源模式的試驗(yàn)；

4)本發(fā)明針對(duì)輔助變流器試驗(yàn)采用基于純電感負(fù)載系統(tǒng)的純感考核，能夠保證輔助變流器試驗(yàn)效果的同時(shí)，大大降低試驗(yàn)所需有功功率和試驗(yàn)?zāi)芎模?/p>

5)本發(fā)明通過測(cè)試系統(tǒng)控制按照要求測(cè)試被試變流器的參數(shù)，無需手動(dòng)操作，大大降低了人工操作強(qiáng)度，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)保存和打印功能還可以降低測(cè)試數(shù)據(jù)的失真可能性，提高數(shù)據(jù)獲得的實(shí)時(shí)性以及事后追溯的有效性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中變流器的測(cè)試原理示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1城軌主輔變流器通用高壓試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1直流電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1整流單元的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1第一負(fù)載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例1第二負(fù)載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例1信號(hào)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例2城軌主輔變流器通用高壓試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明：1、被試變流器；2、控制系統(tǒng)；3、直流電源系統(tǒng)；31、電源輸入單元；32、調(diào)壓?jiǎn)卧?3、整流單元；34、電源輸出單元；4、第一負(fù)載系統(tǒng)；5、第二負(fù)載系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：

如圖2所示，本實(shí)施例城軌主輔變流器通用高壓試驗(yàn)裝置分別與被試變流器1連接的控制系統(tǒng)2、用于提供包括牽引變流器、輔助變流器的試驗(yàn)所需直流電源的直流電源系統(tǒng)3以及含有牽引變流器、輔助變流器所需負(fù)載的負(fù)載系統(tǒng)，控制系統(tǒng)2與直流電源系統(tǒng)3連接，控制系統(tǒng)2接收控制指令，控制直流電源系統(tǒng)3輸出被試變流器1試驗(yàn)所需直流電源，以及控制被試變流器1執(zhí)行所需試驗(yàn)。

本實(shí)施例通過復(fù)用一套控制結(jié)構(gòu)及電源結(jié)構(gòu)，由控制系統(tǒng)2、直流電源系統(tǒng)3以及負(fù)載系統(tǒng)構(gòu)成一套通用高壓試驗(yàn)裝置，該一套試驗(yàn)裝置可同時(shí)滿足牽引變流器及輔助變流器產(chǎn)品所有試驗(yàn)需求，大大減少了試驗(yàn)所需的成本及能耗，同時(shí)可以大大節(jié)約試驗(yàn)場(chǎng)地，相比于傳統(tǒng)的試驗(yàn)過程中需要在不同場(chǎng)地間往返執(zhí)行試驗(yàn)，能夠有效減少試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率。

本實(shí)施例基于一套試驗(yàn)裝置，通過一套控制系統(tǒng)2自動(dòng)控制調(diào)節(jié)直流電源以及控制被試變流器1執(zhí)行牽引變流器、輔助變流器試驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)主輔變流器自動(dòng)化試驗(yàn)，試驗(yàn)操作過程簡(jiǎn)單，有效提高了試驗(yàn)效率以及安全可靠性。

如圖3所示，本實(shí)施例中直流電源系統(tǒng)3具體包括依次連接的電源輸入單元31、調(diào)壓?jiǎn)卧?2、整流單元33以及電源輸出單元34，電源輸入單元31接入三相交流電源，經(jīng)過調(diào)壓?jiǎn)卧?2進(jìn)行調(diào)壓、整流單元33進(jìn)行整流后，輸出所需的直流電源，并通過電源輸出單元34輸出。本實(shí)施例具體由電源輸入單元31接入電網(wǎng)三相10kV工頻交流電，經(jīng)過調(diào)壓?jiǎn)卧?2、整流單元33后轉(zhuǎn)換為DC60～2200V直流電，通過電源輸出單元34輸出給被試變流器，能夠滿足牽引變流器、輔助變流器的各項(xiàng)試驗(yàn)需求。直流電源系統(tǒng)3的電源輸出范圍具體可根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)所需設(shè)定。

本實(shí)施例中，調(diào)壓?jiǎn)卧?2包括依次連接的調(diào)壓器TM1以及整流變壓器TM2，調(diào)壓器TM1將三相交流電源進(jìn)行降壓，輸出第一交流電壓，整流變壓器TM2的輸入端接入第一交流電壓，輸出端輸出第二交流電壓。本實(shí)施例城軌變流器的試驗(yàn)電源要求DC2200V、額定電流為100A，以及要求容量為250kVA，則調(diào)壓器TM1具體將進(jìn)線10kV三相工頻電源降壓成30～650V三相連續(xù)可調(diào)交流工頻電源輸出給整流變壓器TM2，調(diào)壓器TM1的各項(xiàng)參數(shù)具體為：額定容量為250kVA，頻率為50Hz，相數(shù)為三相，輸出電壓為30V～650V。調(diào)壓器TM1具體可采用油浸式調(diào)壓器。整流變壓器TM2具體采用額定容量為315kVA、頻率為50Hz，以及一次對(duì)二次額定電壓比為1.5854(允差為±0.5％)的變壓器。調(diào)壓器TM1以及整流變壓器TM2的具體類型均可以根據(jù)實(shí)際需求選取。

本實(shí)施中，整流單元33具體包括兩組六脈波整流電路，兩組六脈波整流電路之間按照試驗(yàn)所需電流、電壓配置為串聯(lián)或并聯(lián)連接。通過兩組六脈波整流電路不同連接方式的切換，可實(shí)現(xiàn)并聯(lián)狀態(tài)下的大電流輸出、以及串聯(lián)狀態(tài)下的大電壓輸出，不受電源容量限制。傳統(tǒng)的試驗(yàn)系統(tǒng)中直流電源采用六脈波整流技術(shù)，電源的容量容易受到器件和成本的限制，不具備電源模式的兼容性。

如圖4所示為本實(shí)施例所采用的兩組六脈波整流電路結(jié)構(gòu)，將兩組六脈波整流電路并聯(lián)連接時(shí)，輸出DC20～1100V的12脈波2電平可調(diào)直流電源，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)狀態(tài)下的大電流輸出；將兩組六脈波整流電路串聯(lián)連接時(shí)，輸出DC40V～2200V的6脈波2電平可調(diào)直流電，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)狀態(tài)下的大電壓輸出，可兼容輸入DC1500和DC750V兩種電源模式的變流器產(chǎn)品試驗(yàn)。本實(shí)施例整流單元33具體采用額定電壓為DC2000V、額定電流為DC300A以及功率為400kVA的整流屏柜。

如圖3所示，本實(shí)施例電源輸入單元31具體為包含輸入開關(guān)G1的第一電源輸入開關(guān)柜、包含輸入開關(guān)G2的第二電源輸入開關(guān)柜，用于控制接入三相交流電源，其中輸入開關(guān)G2具體為高速斷路器，通過輸入開關(guān)G1可以確認(rèn)通電前狀態(tài)，結(jié)合輸入開關(guān)G2可以保證試驗(yàn)過程中出現(xiàn)意外情況時(shí)，能夠快速斷開電源，從而保證安全。三相交流電源經(jīng)過調(diào)壓器TM1輸出30～650V三相交流電；整流變壓器TM2通過整流變壓器輸入柜AR1連接調(diào)壓器TM1、通過整流變壓器串并聯(lián)輸出柜AR2連接整流單元33，經(jīng)過整流單元33輸出DC60V～2200V；整流單元33通過直流高速開關(guān)柜AR4、直流電源接電柜連接被試變流器1。

本實(shí)施例中，負(fù)載系統(tǒng)包括用于提供牽引變流器所需負(fù)載的第一負(fù)載系統(tǒng)4、用于提供輔助變流器所需負(fù)載的第二負(fù)載系統(tǒng)5，當(dāng)被試變流器1為牽引變流器時(shí)，接入第一負(fù)載系統(tǒng)4至被試變流器1，當(dāng)被試變流器1為輔助變流器時(shí)，接入第二負(fù)載系統(tǒng)5至被試變流器1。通過第一負(fù)載系統(tǒng)4、第二負(fù)載系統(tǒng)5的切換，即可切換牽引變流器、輔助變流器試驗(yàn)。

如圖5所示，本實(shí)施例第一負(fù)載系統(tǒng)4具體包括三相負(fù)載電感以及斬波電阻柜，三相負(fù)載電感通過三相負(fù)載接線測(cè)量柜與被試牽引變流器連接，斬波電阻柜通過斬波電阻接線測(cè)量柜與被試牽引變流器連接，以提供牽引變流器負(fù)載。

如圖6所示，本實(shí)施例中第二負(fù)載系統(tǒng)5具體為純電感負(fù)載系統(tǒng)，電感負(fù)載通過負(fù)載輸出柜、變流器接線柜連接被試輔助變流器。傳統(tǒng)的輔助電源系統(tǒng)采用阻感考核系統(tǒng)，功率因數(shù)高(約0.7～0.9)，能耗大大高于純感考核系統(tǒng)(約為6倍)。本實(shí)施例基于上述一套試驗(yàn)裝置，針對(duì)輔助變流器試驗(yàn)采用基于純電感負(fù)載系統(tǒng)的純感考核，能夠保證輔助變流器試驗(yàn)效果的同時(shí)，大大降低試驗(yàn)所需有功功率和試驗(yàn)?zāi)芎?。如?所示，本實(shí)施例純電感負(fù)載系統(tǒng)具體包括一套DC110V負(fù)載以及多套不同檔位的三相逆變負(fù)載(15、20、30、50及100kVA檔位)，其中DC110V負(fù)載中有一路電流連續(xù)可調(diào)范圍為1A～10A，380V逆變負(fù)載總功率為235kVA(輸出電壓按380V計(jì)算，頻率50Hz)，負(fù)載型式為阻抗負(fù)載，功率因數(shù)可控制在0.15以下，具體可達(dá)0.02～0.15，與傳統(tǒng)的阻感考核相比能耗可降低至約6倍。純電感負(fù)載系統(tǒng)中負(fù)載具體還可根據(jù)需求設(shè)置。

表1：輔助變流器試驗(yàn)負(fù)載。

本實(shí)施例中，第一負(fù)載系統(tǒng)4與第二負(fù)載系統(tǒng)5之間為互鎖控制，即對(duì)第一負(fù)載系統(tǒng)4與第二負(fù)載系統(tǒng)5的開關(guān)柜互鎖控制。牽引變流器和輔變電源無功功率存在巨大差異，通過將兩套負(fù)載進(jìn)行互鎖控制，能夠起到防錯(cuò)的作用，避免由一套裝置執(zhí)行牽引變流器、輔助變流器試驗(yàn)時(shí)的操作安全風(fēng)險(xiǎn)。本實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)直流電源系統(tǒng)3及設(shè)備房的門欄采用了互鎖控制，保證試驗(yàn)安全性能。

本實(shí)施例中，還包括與控制系統(tǒng)2連接的信號(hào)采集系統(tǒng)，信號(hào)采集系統(tǒng)采集試驗(yàn)時(shí)被試變流器1的試驗(yàn)信號(hào)，并回饋至控制系統(tǒng)2，控制系統(tǒng)2接收試驗(yàn)信號(hào)進(jìn)行處理，輸出所需試驗(yàn)參數(shù)。

如圖7所示，本實(shí)施例中信號(hào)采集系統(tǒng)包括依次連接的傳感器單元、信號(hào)調(diào)理電路以及PCI采集卡，傳感器單元采集試驗(yàn)時(shí)被試變流器1的包括電壓、電流信號(hào)的試驗(yàn)信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后，輸出調(diào)理后試驗(yàn)信號(hào)，通過PCU采集卡采集所述調(diào)理后試驗(yàn)信號(hào)并發(fā)送給控制系統(tǒng)2?；赑CI數(shù)據(jù)采集卡可自動(dòng)采集試驗(yàn)信號(hào)，無需人工測(cè)量及記錄，因而試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單且試驗(yàn)效率高。

本實(shí)施例中，控制系統(tǒng)2包括相互連接的交互控制單元、控制執(zhí)行單元，控制執(zhí)行單元包括主控制器以及分別與主控制器連接的多個(gè)從控制器，構(gòu)成分布式結(jié)構(gòu)，交互控制單元接收試驗(yàn)設(shè)置數(shù)據(jù)、信號(hào)采集系統(tǒng)回饋的試驗(yàn)信號(hào)，并輸出控制指令給控制執(zhí)行單元；控制執(zhí)行單元中主控制器接收控制指令，通過各個(gè)從控制器控制被試變流器1以執(zhí)行所需試驗(yàn)。本實(shí)施例上述分布式結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)2，易于實(shí)現(xiàn)及維護(hù)，大大降低了控制系統(tǒng)2搭建及維護(hù)的難度。

本實(shí)施例中，交互控制單元具體為基于LabView的控制器，控制執(zhí)行單元為PLC控制器，結(jié)合LabView以及PLC的程序控制執(zhí)行試驗(yàn)，相比傳統(tǒng)的往機(jī)械按鈕式的控制，操作過程簡(jiǎn)單，試驗(yàn)控制效率以及自動(dòng)化程度高，可以有效減少人為操作風(fēng)險(xiǎn)。如圖8所述，本實(shí)施例具體實(shí)施例中控制系統(tǒng)2由工控機(jī)、PLC控制器(包括主控PLC200以及IM151PLC)組成，工控機(jī)安裝在控制操作臺(tái)，作為控制系統(tǒng)2的上位機(jī)并提供人機(jī)交互界面，由上位機(jī)傳送設(shè)備控制信號(hào)至主控PLC，包括與控制相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送(包括風(fēng)壓信號(hào)、溫度信號(hào)等相關(guān)信息)；主控PLC向各接觸器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備發(fā)送控制命令，以及采集各接觸器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，用于線路狀態(tài)切換及參數(shù)回饋，以監(jiān)控接觸器、斷路器的開合狀態(tài)，控制接觸器、斷路器、開關(guān)的開合，實(shí)現(xiàn)人員手動(dòng)控制及異常情況的自動(dòng)跳閘保護(hù)；IM151PLC執(zhí)行主控PLC發(fā)出的指令，并接收和控制對(duì)應(yīng)的接觸器、斷路器及報(bào)警裝置工作。

本實(shí)施例交互控制單元集成有控制主輔變流器試驗(yàn)的測(cè)試系統(tǒng)，通過測(cè)試系統(tǒng)控制按照產(chǎn)品要求測(cè)試被試變流器1的輸入電壓電流、輸出電壓電流等參數(shù)，并計(jì)算出被試變流器1的輸入功率、輸出功率及效率，估算出負(fù)載及產(chǎn)品的工作狀態(tài)，具體還可以配置為實(shí)時(shí)保存和打印測(cè)試結(jié)果、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形，測(cè)試過程簡(jiǎn)單，無需手動(dòng)操作，大大降低了人工操作強(qiáng)度，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)保存和打印功能還可以降低測(cè)試數(shù)據(jù)的失真可能性，提高數(shù)據(jù)獲得的實(shí)時(shí)性以及事后追溯的有效性。為提高測(cè)試系統(tǒng)抗干擾能力，還可以在測(cè)試系統(tǒng)中增加隔離變壓器，或采用屏蔽接地、信號(hào)電纜單獨(dú)占用一個(gè)線槽等方法。

本實(shí)施例中，還包括用于提供輔助電源、保護(hù)的輔助電路系統(tǒng)，使得試驗(yàn)裝置功能全面以及提高裝置的安全性能。本實(shí)施例輔助電路系統(tǒng)具體為被試變流器1、負(fù)載電阻及風(fēng)機(jī)和調(diào)壓電機(jī)提供動(dòng)力電源和保護(hù)，并為控制系統(tǒng)2提供控制電源，以保證試驗(yàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。輔助電路系統(tǒng)包括直流輔助電源、UPS控制電源系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)，可根據(jù)具體需求選擇設(shè)定。輔助電路系統(tǒng)中各系統(tǒng)具體為：

①直流電源

本實(shí)施例具體設(shè)置DC110V、DC24V、DC±15V三種等級(jí)的直流電源，容量為2kw，使得具備小功率的直流電源輸出能力，可直接為控制系統(tǒng)2提供控制電源，無需額外增加電源，從而滿足城軌變流器的各種電源需求。

②UPS控制電源系統(tǒng)

本實(shí)施例具體配置容量1kVA的不間斷電源，以滿足控制系統(tǒng)2的控制電源需要，確?？刂齐娫床婚g斷工作(具體設(shè)置為不間斷工作至少3分鐘)，避免了測(cè)試系統(tǒng)故障時(shí)產(chǎn)品控制電源立刻間斷的風(fēng)險(xiǎn)，提高了對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)能力。

③雙冗余防凝露保護(hù)系統(tǒng)

本實(shí)施例配置有雙冗余防凝露保護(hù)系統(tǒng)，可以避免對(duì)器件金屬部件的損害及部件絕緣能力的損害等，提高對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)能力。

④煙霧報(bào)警及視頻監(jiān)控系統(tǒng)

直流電源系統(tǒng)3和負(fù)載系統(tǒng)運(yùn)行過程都會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，本實(shí)施例進(jìn)一步配置有煙霧報(bào)警及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力和事后追溯能力。

本實(shí)施例通過上述高壓試驗(yàn)裝置，能夠同時(shí)滿足城軌主輔變流器試驗(yàn)需求，通用性、可靠性、安全性和可操作性強(qiáng)，保證測(cè)試質(zhì)量的同時(shí)，能夠提升測(cè)試效率及安全性能，且節(jié)約設(shè)備投入成本、降低能耗，特別適用于城軌牽引變流器、輔助變流器的多類型產(chǎn)品出廠例行試驗(yàn)。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同在于本實(shí)施例控制系統(tǒng)2還進(jìn)一步包括分別與第一負(fù)載系統(tǒng)4、第二負(fù)載系統(tǒng)5連接的切換控制單元，即通過切換控制單元控制接入第一負(fù)載系統(tǒng)4或第二負(fù)載系統(tǒng)5至被試變流器1，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)切換控制，從而可方便的實(shí)現(xiàn)牽引變流器、輔助變流器試驗(yàn)自動(dòng)切換控制，提高試驗(yàn)自動(dòng)化程度，減少人為操作風(fēng)險(xiǎn)。切換控制單元具體通過分別控制第一負(fù)載系統(tǒng)4、第二負(fù)載系統(tǒng)5的開關(guān)柜，控制進(jìn)行負(fù)載切換。

本實(shí)施例中，負(fù)載系統(tǒng)中各負(fù)載具體通過切換控制單元控制投切，由切換控制單元根據(jù)試驗(yàn)所需控制切換對(duì)應(yīng)負(fù)載。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例為采用實(shí)施例1城軌主輔變流器通用高壓試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，步驟具體包括：

1)當(dāng)需要執(zhí)行牽引變流器試驗(yàn)時(shí)，接入負(fù)載系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)牽引變流器所需負(fù)載的第一負(fù)載系統(tǒng)4至被試變流器1；當(dāng)需要執(zhí)行輔助變流器試驗(yàn)時(shí)，接入負(fù)載系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)輔助變流器所需負(fù)載的第二負(fù)載系統(tǒng)5至被試變流器1；轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟2)；

2)啟動(dòng)試驗(yàn)，控制系統(tǒng)2接收試驗(yàn)設(shè)置數(shù)據(jù)，并向直流電源系統(tǒng)3發(fā)送控制指令，控制直流電源系統(tǒng)3輸出當(dāng)前試驗(yàn)所需的直流電源給被試變流器1，以及向被試變流器1發(fā)送控制指令，控制被試變流器1執(zhí)行所需試驗(yàn)，試驗(yàn)包括牽引變流器試驗(yàn)、輔助變流器試驗(yàn)；

3)執(zhí)行試驗(yàn)時(shí)，采集被試變流器1試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)信號(hào)進(jìn)行處理，輸出所需試驗(yàn)參數(shù)，并將采集到的試驗(yàn)信號(hào)回饋至控制系統(tǒng)2，返回執(zhí)行步驟2)，直至退出當(dāng)前試驗(yàn)。

本實(shí)施例上述試驗(yàn)方法，通過接入不同負(fù)載系統(tǒng)以及控制調(diào)節(jié)直流電源系統(tǒng)3輸出所需直流電源，即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)牽引變流器及輔助變流器試驗(yàn)以及試驗(yàn)切換，試驗(yàn)過程簡(jiǎn)單，大大減少了試驗(yàn)所需的成本、空間及能耗，同時(shí)有效提高了試驗(yàn)效率以及安全可靠性。

本實(shí)施例中，步驟3)中具體采集試驗(yàn)時(shí)被試變流器1的輸入電壓和電流信號(hào)以及輸出電壓和電流信號(hào)，根據(jù)采集到的信號(hào)計(jì)算被試變流器的輸入、輸出功率，以及判定負(fù)載以及被試變流器1的工作狀態(tài)。

上述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。