牵引变流器低压测控系统的设计开发及应用

论文摘要

从2006年开始,时代电气开始了与国外某轨道交通电气配件公司合作的关于高速动车组项目,主要在其中负责牵引变流器（CI）、辅助变流器（APU）、列车信息控制系统（MON）等电气产品的制造组装以及测试工作。在2007年至2009年期间的200km/h （300km/h）动车组产品生产阶段,其中的CI系统的出厂试验一直是沿用国外所采用的手动试验方式进行,并成功完成所有200km/h CI产品的试验工作。从2008年开始动车产品产量不断上升,为了应对生产需要,提升产品生产效率,缩短制造周期,必须尽可能提升产品出厂试验效率。在需要确保试验可靠性及稳定性的前提下,必须选用一种全新的测试方案替代现有的手动试验方案,而虚拟仪器技术的发展以及GPIB和PCI控制总线的应用,为自动测试台搭建提供了硬件基础；而LabVIEW二次开发软件在国内国际的广泛应用,也为测试系统的开发提供了简洁高效的软件平台。本文首先对低压测试系统在国内及国际的开发应用现状进行了简介,并以此为基础阐述了牵引变流器控制系统低压测试系统开发的目的及意义。其次,对目前高速动车组牵引变流器的工作原理进行了简单的介绍,对DCU（牵引变流器控制单元）在牵引变流器中所起的关键作用进行说明,并分析了相关测试步骤对于其效果验证的必要性。再次,根据出厂试验的要求及测试台未来可扩展建设的需求,结合目前各类控制总线及二次开发软件的优劣进行了对比分析。该测试台的开发主要是用来满足目前200km/h （300km/h）动车组项目CI整柜出厂试验低压弱电功能测试要求,能够与被试主变流器的控制程序结合,对被测系统进行开环或闭环控制；对于以后弱电测试仪器的增加可以通过简便的资源补充来满足要求,并确保在进行必要的资源扩展后,能满足未来制造中心生产的主变流器产品出厂试验弱电功能测试的需求。据此选定以GPIB+PCI总线为主的硬件平台搭建方案及应用LabVIEW实施测试软件的二次开发。最后,完成了该低压测试系统的设计开发及搭建应用,测试台可以全而模拟被测产品工作环境,通过整合后的低压测控仪器设备,对被测主变流器的弱电功能进行高可靠性、全方面检测；系统将按照测试步骤用自动或手动的方式提供测试所需信号,根据测试值与标准值进行比对,自动或手动判断本步骤试验结果,从而完成主变流器产品的出厂试验工作,最终实现在原有基础上大幅提升测试工作效率及测试精度、准确度的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 测试系统开发的目的
• 1.2 目前国内外研究动态及水平
• 第2章 动车组牵引变流器工作原理及试验方法简介
• 2.1 牵引变流器基本工作原理
• 2.1.1 牵引变流器主电路基本工作原理及特点
• 2.1.2 牵引变流器无触点控制单元简介
• 2.1.2.1 控制系统的主要电路构成
• 2.1.2.2 控制系统主要插件功能介绍
• 2.2 牵引变流器主要试验方法
• 2.2.1 型式试验简介
• 2.2.2 例行（出厂）试验简介
• 2.3 牵引变流器功能测试需求调研
• 2.3.1 测试台总体设计需求
• 2.3.2 产品测试需求及被试产品种类
• 2.3.3 测试台总体性能目标
• 2.3.4 测试台管理要求
• 2.3.5 测试台测试资源需求
• 2.3.6 测试台校准、结构、安全及维护需求
• 2.4 本章小结
• 第3章 低压测试台硬件方案设计及实现
• 3.1 测试系统硬件平台方案选择
• 3.2 硬件系统结构设计
• 3.3 路由方案设计
• 3.3.1 供电电源路由
• 3.3.2 交流信号源路由
• 3.3.3 直流电压信号路由
• 3.3.4 频率量信号路由
• 3.3.5 信号测量通道路由
• 3.3.6 路由资源配置选型
• 3.4 信号资源实现方案
• 3.4.1 供电电源
• 3.4.2 直流电压信号源
• 3.4.3 交流信号源
• 3.4.4 频率量信号
• 3.4.5 交、直流信号测量
• 3.4.6 频率量测量
• 3.5 系统接口实现方案
• 3.6 系统机械结构设计方案
• 3.7 系统安全设计方案
• 3.7.1 系统接地方案
• 3.7.2 系统硬件防护
• 3.8 本章小结
• 第4章 低压测试台软件方案设计及实现
• 4.1 软件方案需求
• 4.2 软件方案实现
• 4.3 测试台软件介绍
• 4.3.1 测试流程
• 4.3.2 测试台软件界面
• 4.3.3 TestStand用户界面需求
• 4.3.4 数据库需求
• 4.3.5 硬件接口
• 4.4 测试台软件开发流程
• 4.5 测试台软件编程基本原则
• 4.6 本章小结
• 第5章 低压测试台的实际应用
• 5.1 牵引变流器功能试验简介
• 5.1.1 试验前的准备工作
• 5.1.2 低压功能试验主要内容
• 5.1.2.1 试验前参数设置
• 5.1.2.2 低压功能试验内容
• 5.1.2.3 门极脉冲波形确认试验
• 5.1.3 主电路通电试验
• 5.1.3.1 试验前接线工作
• 5.1.3.2 主要试验内容
• 5.2 测试台的精度控制
• 5.3 测试系统的校准
• 5.4 测试台的维护及保养
• 5.4.1 测试台如何实现保护及自我保护
• 5.4.2 紧急情况的处理
• 5.4.3 故障情况的处理
• 5.4.4 日常维护和保养
• 5.4.5 系统自检
• 5.4.6 仪器的拆卸与安装
• 5.5 整体方案配置性能指标
• 5.5.1 系统技术参数
• 5.5.2 系统扩展能力
• 5.6 后续展望
• 5.7 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文