專利名稱：機車供電負載試驗檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐵路機車供電裝置負載試驗檢測裝置，適用于lOOKw至 lOOOOKw的各種發電機組的負載試驗檢測，特別是涉及一種能給機車供電裝置提供負 載并且手動或者計算機程序控制自動對供電裝置進行負載試驗及供電參數檢測的負 載試驗檢測裝置。
背景技術：
隨著我國鐵路旅客運輸向準高速，高速方向的發展，旅客列車編組已經逐步取消 了發電車，改由機車進行DC600V供電。機車DC600V供電系統工作性能的好壞直接 影響著旅客列車的準點率以及客運服務質量。現階段鐵路機務部門對于機車本身柴油 機的負荷試驗參數檢測是采用水阻試驗站的方式來完成的。
水阻試驗站需要占地建設大型水阻絕緣槽罐、配套的檢測站房基建、配套的專用 鐵路線路基建等許多固定設施。這樣，建設投資成本非常高。而且由于使用地點固定， 所以在機車需要檢測時，必須通過安排調度計劃用調車機車將待檢測機車調度到水阻 試驗站的檢測線路方可試驗。這樣檢測一臺機車需要涉及行車調度各個部門，檢測周 期難以滿足生產的實際需要。再有，水阻試驗站這種技術需要在水阻槽中加入強堿性 的電解質，并且通過改變電極在水阻槽中的相對位置，得到水電阻的變化，從而實現 負載的變化。將機車柴油機發電機的電能輸出消耗在電解質水的加熱上，為機車提供 模擬負載。這樣一方面不可避免帶來環境污染的問題，另外需要額外的水資源、原材 料的消耗。 發明內容
本實用新型需要解決的技術問題是提供一種機車供電負載試驗檢測裝置，它成 本相對較低、無污染、實現移動檢測并且能夠確保試驗人員、被試驗機車和試驗設備 的安全。
本實用新型的技術方案是機車供電負載試驗檢測裝置，包括負載，其特征是 它還包括電子控制單元、檢測單元和保護單元，所述的控制單元包括單片機、主接觸器、轉換器和分路負載的大功率電子開關IGBT，每1路負載一極接到大功率電子 開關IGBT電子開關的控制極上，由IGBT電子開關控制通斷；所述的檢測單元包括 電壓傳感器、電流傳感器、漏電傳感器和溫度傳感器；所述的保護單元包括每1路 負載設置半導體式快速熔斷器，主回路設置主接觸器式的斷路器，控制室設置緊急停 止按鈕；所述的負載是由不銹鋼材料制作的電阻單元組成大功率負載電阻柜。 本實用新型與現有技術相比具有如下優點
1、 該裝置采用了不銹鋼材料作為電阻。元件連接處用氬弧點焊碰接，電接觸可 靠良好，元件緊固采用防震及熱漲冷縮裝置，體積小，功率大。整個系統完全可以設 計安裝在一個移動車上，實現移動檢測的要求。并且使用時只是利用空氣散熱，不會 帶來任何環境污染問題。
2、 該裝置的另一個核心是大功率負載的切換技術。由于系統工作在DC600V/700A 的工況下，根據負載試驗的需要，供電系統負載按照額定負載400KW的25"M)、 50%、 75%、 100%、 105%分為五級(100+100+100+100+20)KW。 IGBT，也就是絕緣柵雙 極型功率管是一種新型功率器件，系統采用了該技術。但是由于它工作在高頻與高電 壓、大電流的條件下，使得它特別容易損壞，主要問題就是如何在過流、短路和過壓 的情況下對IGBT實行比較完善的保護。經過多次的試驗和多組IGBT的損壞機理分 析，系統設計了專門的驅動電路和保護電路，最終解決了IGBT的保護難題。
3、 由于系統試驗環境是DC600V的高壓、700A的大電流，所以系統的安全保護 就尤為重要。首先必須保證試驗人員的絕對安全、還有被試驗機車的安全和試驗設備 的安全。本系統設計了接地保護電路、漏電流保護電路；在主回路中設計了 IGBT電 子開關、快速半導體熔斷器和直流接觸器三道保護。出現過壓、過流、溫升超限及定 時時間到時，在毫秒時間內自動封鎖電子開關，較繼電器數百毫秒動作時間更能有效 保護人身安全和設備安全。軟件保護在出現過壓、過流、短路等故障時，自動封鎖電 子系統，切斷機車供電系統的負載，通過集中控制器封鎖機車供電系統的輸出，從而 確保試驗檢測系統和機車供電裝置的安全。系統具有負載電阻工作溫度超限報警保護 功能，溫度達到設定報警溫度后，可切斷主電路。
4、 本實用新型具有定時試驗功能，例如空載、25%、 50%、 75%負載狀態下運 行時間設定為30分鐘，100%負載狀態下運行時間設定為IO分鐘，105%負載狀態下 運行時間設定為5分鐘，時間到后封鎖電子開關，切斷機車供電系統負載，同時封鎖
4機車供電系統輸出，確保試驗安全。
5、 具有手動及自動試驗功能。可以手動按鈕試驗，也可以計算機程序控制自動 試驗；自動試驗時，各檔負載可根據設定的程序在規定時間到達后自動進行下一檔試 驗。測量參數可以面板儀表顯示，也可以微機雙重顯示，便于觀察。
6、 該裝置能夠在機車沒有連掛客車車輛的情況下，完成對機車的DC600V供電 系統進行負荷試驗和性能檢測。該系統不僅能夠滿足DF11G型內燃機車DC600V供 電裝置負荷試驗和性能參數檢測的要求，同樣也適用于帶有DC600V供電功能的SS9、 SS8、 SS7E、 SS7C型電力機車，對于確保機車供電系統良好，避免帶病出庫和由此 引起的運行事故，具有重要的意義，是機務段必備設備。
圖l是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的負載回路圖。
圖3是本實用新型的工作回路圖。
圖4是本實用新型的控制單元原理圖。
圖5是本實用新型的第一個實施例正視圖。
圖6是本實用新型的第一個實施例側視圖。
圖7是本實用新型的第一個實施例電阻柜室布置圖。
圖8是本實用新型的第一個實施例電氣室、控制室布置圖。
圖9是本實用新型的第二個實施例側視圖。
圖10是本實用新型的第二個實施例電氣室、控制室布置圖。
圖11是本實用新型的第二個實施例電阻柜室布置圖。
圖12是本實用新型的第二個實施例風機散熱空氣流動方向圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖中l為控制面板、2為多功能插座、3為打印機臺、4為可抽出式筆記本臺、5 為電纜掛鉤、6為直流接觸器、7為大功率電子開關IGBT、 8為電阻堆、9為散熱風 機。
圖1中4個100Kw負載和1個20Kw負載為不銹鋼板成形設計的電阻負載。基 本電阻元件由不銹鋼板加工成條形，在每片電阻元件之間裝有凹凸形瓷件固定，并在元件片間設隔絕瓷塊。電阻元件連接處用氬弧點焊碰接，元件緊固采用防震及熱漲冷 縮裝置。5路負載采用共正極連接，每1路負載另一極接到大功率電子開關IGBT電 子開關的控制極上，由5個IGBT電子開關控制通斷。電阻單元根據功率的計算需要， 分組設置組成最終的電阻柜；設置時按紋路排列，下方設置強制散熱風機進行強制散 熱。
圖2中NCV為電壓傳感器，NCA為電流傳感器，KM為主接觸器斷路器，R1 R5 為5路負載，FU1 FU5為半導體式快速熔斷器，K1 K5為IGBT大功率電子開關。
圖4中控制單元采用單片機作為系統的主機，選用了 A/D轉換器TLC1549，使 用CD4051通道轉換設計了 4路10bit A/D轉換器，設計了 5路IGBT輸出控制電路、 l路主接觸器控制繼電器動作的接口電路、4位按鍵的鍵盤接口電路、16*4液晶顯示 器接口、蜂鳴器報警接口以及串行數據傳送接口電路，組成了系統控制回路檢測系統 的控制單元。
機車供電裝置負載試驗檢測裝置，分別由電阻柜室、電氣室、控制室、電纜柜室 組成。電阻柜室的電阻按額定功率分成25%、 50%、 75%、 100%、 105%的5路負載， 分別配線連接至電氣室由5路大功率電子開關控制，匯總后接到主回路由電纜柜室的 可移動電纜通過專用接頭連接到機車的供電輸出插座上。主回路設置主接觸器，用于 負載的物理分離；主回路上設置電壓/電流/漏電流傳感器，用于供電參數檢測；電阻 柜出風口設置溫度傳感器，用于檢測負載溫度，控制電阻下方的散熱風機。
本實用新型的工作原理是
手動試驗時手工按鈕操作各項功能，主控單元根據手動按鈕的功能請求，加載 試驗則首先閉合主接觸器，控制相應的電子開關加載該路負載，減載試驗則控制相應 的電子開關減去該路負載，減載結束最后斷開主接觸器。
自動試驗時上端筆記本計算機中的控制軟件可以制訂定時自動試驗方案，根據 系統的定時時間自動給下端的主控器發送相應的加減載指令。主控單元根據上端發送 的指令來響應并執行相應的功能請求。
在試驗的所有狀態下，主控單元都通過溫度傳感器實時檢測電阻柜的溫度，并顯 示在液晶顯示器上，根據不同的溫度條件啟動1至4個散熱風機，如果溫度達到設定 的報警值，自動減載，并報警溫度超限。此外，主控單元還通過電壓/電流/漏電流傳 感器采集供電參數，檢測出供電電壓、電流、輸出功率、輸出電壓穩壓精度、輸出電壓紋波系數、泄漏電流值6項參數并顯示在液晶顯示器上，如果相關參數達到設定的
報警值，主控單元報警。如果是自動試驗狀態，主控單元還自動將以上參數上傳給上 端筆記本計算機，控制軟件可以自動生成試驗記錄，并打印出試驗報表。
技術方案的保護功能原理是5路負載上都設置了半導體式快速熔斷器，主回路 設置了物理的主接觸器式的斷路器，主控單元實時監測過流過壓漏電等異常情況，斷
路器直接物理分離負載；同時，控制室設置緊急停車按鈕，任何情況下按下該按鈕， 所有電路將切斷，斷路器也將自動物理分離負載。
本技術方案以上部分放置在移動平臺(檢測車)上，分別由電阻柜室、電氣室、 控制室、電纜柜室組成。檢測車可以是無動力外力牽引或者是自帶動力的電瓶車，可 以移動進行在線負載試驗檢測。
主控單元帶有鍵盤按鈕、顯示單元(液晶顯示屏)、報警器，運行于筆記本計算 機的控制軟件通過串口與電子主控單元通訊。
權利要求1、機車供電負載試驗檢測裝置，包括負載，其特征是它還包括電子控制單元、檢測單元和保護單元，所述的控制單元包括單片機、主接觸器、轉換器和分路負載的大功率電子開關IGBT，每1路負載一極接到大功率電子開關IGBT電子開關的控制極上，由IGBT電子開關控制通斷；所述的檢測單元包括電壓傳感器、電流傳感器、漏電傳感器和溫度傳感器；所述的保護單元包括每1路負載設置半導體式快速熔斷器，主回路設置主接觸器式的斷路器，控制室設置緊急停止按鈕；所述的負載是由不銹鋼材料制作的電阻單元組成大功率負載電阻柜。
2、 根據權利要求1所述的機車供電負載試驗檢測裝置，其特征是所述的控制單元選用單片機，選用A/D轉換器TLC1549，使用CD4051通道轉換設計了 4路10bit A/D轉換器，設計5路IGBT輸出控制電路、1路主接觸器控制繼電器動作的接口電 路、4位按鍵的鍵盤接口電路、16*4液晶顯示器接口、蜂鳴器報警接口以及串行數據 傳送接口電路。
3、 根據權利要求1或2所述的機車供電負載試驗檢測裝置，其特征是所述的 檢測單元還包括溫度傳感器，該溫度傳感器設置在電阻柜出風口，用于檢測負載溫度， 控制電阻下方的散熱風機。
4、 根據權利要求1所述的機車供電負載試驗檢測裝置，其特征是所述的電阻 單元之間裝有凹凸形瓷件固定，并在元件片間設隔絕瓷塊，電阻元件連接處用氬弧點 焊碰接，元件緊固采用防震及熱漲冷縮裝置。
5、 根據權利要求1所述的機車供電負載試驗檢測裝置，其特征是采用強制風 冷方式散熱下方吸入冷空氣，向上排出熱空氣，并且頂部設防雨棚。
專利摘要機車供電負載試驗檢測裝置，包括負載，其特征是它還包括電子控制單元、檢測單元和保護單元，所述的控制單元包括單片機、主接觸器、轉換器和分路負載的大功率電子開關IGBT，每1路負載一極接到大功率電子開關IGBT電子開關的控制極上，由IGBT電子開關控制通斷；所述的檢測單元包括電壓傳感器、電流傳感器、漏電傳感器和溫度傳感器；所述的保護單元包括每1路負載設置半導體式快速熔斷器，主回路設置主接觸器式的斷路器，控制室設置緊急停止按鈕；所述的負載是由不銹鋼材料制作的電阻單元組成大功率負載電阻柜。本實用新型成本相對較低、無污染、實現移動檢測并且能夠確保試驗人員、被試驗機車和試驗設備的安全。
文檔編號G01M17/08GK201429507SQ20092000063
公開日2010年3月24日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者丁艷巍 申請人:丁艷巍