轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置及其检测方法与流程

本发明型涉及轨道交通中逆变电源系统检修领域，具体涉及一种轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置及其检测方法。

背景技术：

逆变电源主控制板故障检测装置主要针对国产常牵、华士、正远、株所、铁科院逆变器、充电机等不同厂家、接口不统一、供电不统一的逆变电源主控制板进行故障检修与验证。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置及其检测方法，以解决现有的客车逆变电源故障检修进行人工判断，费时费力，工作效率低下的问题。

本发明采用的第一种技术方案是：轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置，包括内部预置有用于判定被测逆变网电源实时状态并提供故障解决方案的检测系统的计算机，计算机依次通过485通信模块和模拟量输出模块连接至接口板，计算机还依次通过PLC工控板、继电器和开关电源连接至接口板，接口板用于连接被测逆变电源或充电机，被测逆变电源或充电机通过数据采集卡连接至计算机；

模拟量输出模块，用于输出电压值至被测逆变电源来对其进行性能测试；

PLC工控板，用于控制与其连接的继电器的输出；

继电器，用于控制对应开关电源的启动和停止；

开关电源，用于输出电压至对应的接口板上；

485通信模块，用于控制模拟量输出模块输出不同的电压至被测逆变电源的主控板，从而对被测逆变电源主控板进行不同性能条件下的测试；还用于周期发送信息指令消息至被测逆变电源的主控板，则被测逆变电源主控板发送响应信息上传至计算机，响应信息包括电压、电流、频率和故障代码；

数据采集卡，用于采集被测逆变电源或充电机输出的电压信号，并将电压信号发送至计算机；

计算机，用于接收被测逆变电源主控板发送的响应信息，并对响应信息进行分析、处理和显示；还用于接收由数据采集卡发送来的电压信号，并将电压信号与标准信息进行比较：若信息与标准信息相符，即说明被测逆变电源主控板没有故障，计算机显示被测逆变电源主控板工作正常；若信息与正确信息不符，即说明被测逆变电源主控板有故障，计算机上显示被测逆变电源主控板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

进一步的，继电器包括并列设置的第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器，第一继电器经第一开关电源连接至第一接口板，第二继电器经第二开关电源连接至第二接口板，第三继电器经第三开关电源连接至第三接口板，第四继电器经第四开关电源连接至第四接口板，第五继电器经第五开关电源连接至第五接口板。

进一步的，第一接口板、第二接口板、第三接口板、第四接口板和第五接口板分别对应连接正远主控板、华士主控板、常牵主控板、株所主控板和铁科主控板。

进一步的，PLC工控板依次通过第六继电器和第六开关电源连接至脉冲信号 发生器，第六开关电源和脉冲信号发生器均用于与被测驱动板连接，被测驱动板用于通过电压检测板和数据采集卡连接至计算机；

第六继电器，用于为脉冲信号发生器供电；

第六开关电源，用于输出电压至脉冲信号发生器；

脉冲信号发生器，用于输出5V占空比50％脉冲方波至被测驱动板；

计算机，用于检测被测驱动板每路的静态输出电压和每路的动态电压，并将静态输出电压和动态电压分别与预设的参数电压进行自动比较判断，若两个电压值相符合，则判定被测驱动板合格；若两个电压值不相符合，则判定被测驱动板不合格。

本发明采用的第二种技术方案是，轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置的检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、根据被测逆变电源的类型选择对应的接口板，然后将被测逆变电源主控板的电源接口、继电器输出接口连接至对应的接口板上，再将被测逆变电源主控板上的脉冲驱动接口连接至对应的驱动板上，然后，将被测逆变电源主控板上的通信接口连接至装置上485通信模块，PLC工控板、数据采集卡均连接至计算机；

步骤2、启动计算机上的检测系统；

步骤3、开始试验：

被485通信模块控制模拟量输出模块输出电压至被测逆变电源的主控板，改变输出电压的大小，从而对被测逆变电源主控板进行不同的性能测试；485通信模块，周期发送信息指令消息至被测逆变电源的主控板，主控板并发送响应信息上传至计算机进行分析、处理、显示；该消息经处理显示被测主控板的电压、电 流、频率、故障代码等信息；

采集卡采集被测逆变电源主控板继电器输出接口24V电压信息，并由工业计算机内的检测软件对信息进行判断：

若信息与标准信息相符，即说明被测逆变主控板没有故障，工业计算机显示被测逆变主控板工作正常；

若信息与正确信息不符，即说明被测逆变主控板有故障，工业计算机上显示被测逆变主控板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

进一步的，标准信息是被测逆变主控板继电器输出24V电压及正常工作的故障代码。

进一步的，步骤2中，启动工业计算机后，需要向检测软件界面输入测试基本信息，选择被测逆变电源主控板厂家，点击开始按钮进行自动测试。

进一步的，步骤3中，对被测逆变电源主控板进行不同的性能测试包括欠压、过压、过流测试。

进一步的，被测驱动板的检测方法为：

启动第六继电器为脉冲信号发生器供电，由计算机检测被测驱动板每路的静态输出电压；

启动脉冲信号发生器，并输出5V占空比50％脉冲方波至被测驱动板，由计算机检测被测驱动板每路的动态电压；

将计算机采集的静态输出电压和动态电压分别与预设的参数电压进行自动比较判断，若两个电压值相符合，则判定被测驱动板合格；若两个电压值不相符合，则判定被测驱动板不合格。

本发明的有益效果是：

1.能够对客车逆变电源主控板故障进行自动化测试，无需人工判断，指导检修人员快速而准确的对故障进行定位处理，提高检修的效率及水平，节省维修的成本，缩短维修周期。

2.将不同厂家的逆变电源主控板接口统一标准化。

【附图说明】

图1为本发明轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置的结构示意图；

图2为本发明轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置中脉冲信号发生器的结构示意图；

图3为本发明轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置中的检测系统流程图。

其中，1.计算机，2.485通信模块，3.模拟量输出模块，4.PLC工控板，5.第一继电器，6.第二继电器，7.第三继电器，8.第四继电器，9.第五继电器，10.第六继电器，11.第一开关电源，12.第二开关电源，13.第三开关电源，14.第四开关电源，15.第五开关电源，16.第六开关电源，17.第一接口板，18.第二接口板，19.第三接口板，20.第四接口板，21.第五接口板，22.脉冲信号发生器，23.被测驱动板，24.电压检测板，25.正远主控板，26.华士主控板，27.常牵主控板，28.株所主控板，29.铁科主控板，30.数据采集卡。

【具体实施方式】

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供了一种轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置，如图1所示，包括内部预置有用于判定被测逆变网电源实时状态并提供故障解决方案的检测 系统的计算机1，计算机1依次通过485通信模块2和模拟量输出模块3连接至接口板，计算机1还依次通过PLC工控板4、继电器和开关电源连接至接口板，接口板17用于连接被测逆变电源或充电机，被测逆变电源或充电机通过数据采集卡30连接至计算机1；

模拟量输出模块3，用于输出电压值至被测逆变电源来对其进行性能测试；PLC工控板4，用于控制与其连接的继电器的输出；继电器，用于控制对应开关电源的启动和停止；开关电源，用于输出电压至对应的接口板上；

485通信模块2，用于控制模拟量输出模块3输出不同的电压至被测逆变电源的主控板，从而对被测逆变电源主控板进行不同性能条件下的测试；还用于周期发送信息指令消息至被测逆变电源的主控板，则被测逆变电源主控板发送响应信息上传至计算机1，响应信息包括电压、电流、频率和故障代码；

数据采集卡30，用于采集被测逆变电源或充电机输出的电压信号，并将电压信号发送至计算机1；

计算机1，用于接收被测逆变电源主控板发送的响应信息，并对响应信息进行分析、处理和显示；还用于接收由数据采集卡30发送来的电压信号，并将电压信号与标准信息进行比较：若信息与标准信息相符，即说明被测逆变电源主控板没有故障，计算机1显示被测逆变电源主控板工作正常；若信息与正确信息不符，即说明被测逆变电源主控板有故障，计算机1上显示被测逆变电源主控板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

其中，继电器包括并列设置的第一继电器5、第二继电器6、第三继电器7、第四继电器8和第五继电器9，第一继电器5经第一开关电源11连接至第一接口板17，第二继电器6经第二开关电源12连接至第二接口板18，第三继电器7经 第三开关电源13连接至第三接口板19，第四继电器8经第四开关电源14连接至第四接口板20，第五继电器9经第五开关电源15连接至第五接口板21。

第一接口板17、第二接口板18、第三接口板19、第四接口板20和第五接口板21分别对应连接正远主控板25、华士主控板、常牵主控板、株所主控板和铁科主控板。

另外，PLC工控板4还可以依次通过第六继电器10和第六开关电源16连接至脉冲信号发生器22，第六开关电源16和脉冲信号发生器22均用于与被测驱动板23连接，被测驱动板23用于通过电压检测板24和数据采集卡30连接至计算机1；

第六继电器10，用于为脉冲信号发生器22供电；第六开关电源16，用于输出电压至脉冲信号发生器22；脉冲信号发生器22，用于输出5V占空比50％脉冲方波至被测驱动板23；

计算机1，用于检测被测驱动板23每路的静态输出电压和每路的动态电压，并将静态输出电压和动态电压分别与预设的参数电压进行自动比较判断，若两个电压值相符合，则判定被测驱动板23合格；若两个电压值不相符合，则判定被测驱动板23不合格。上述参数电压是根据事先手动测量一块正常工作的驱动板的输出电压值进行设置的。

其中，电压检测板24还连接至数据采集卡30，电压检测板24就是将被测驱动板23输出的电压按比例降压至数据采集卡30模拟量采集的-10-10V范围内，防止坏板输出电压过高烧毁数据采集卡30引脚，要降压保护。

本发明还提供了一种轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置的检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、根据被测逆变电源的类型选择对应的接口板，然后将被测逆变电源主控板的电源接口、继电器输出接口连接至对应的接口板上，再将被测逆变电源主控板上的脉冲驱动接口连接至对应的驱动板上。被测逆变电源主控板必须外加驱动板，外加的驱动板与被测主控板必须同一个厂家，否则接口不匹配，不加驱动板主控板起不了机，在接口板上包括驱动板电源接口。然后，将被测逆变电源主控板上的通信接口连接至装置上485通信模块2，PLC工控板4、数据采集卡30均连接至计算机1，电源输出连接至接口板。

步骤2、启动计算机1上的检测系统：启动工业计算机1后，需要向检测软件界面输入测试基本信息，选择被测逆变电源主控板厂家，点击开始按钮进行自动测试。

步骤3、开始试验：

被485通信模块2控制模拟量输出模块3输出电压至被测逆变电源的主控板，改变输出电压的大小，从而对被测逆变电源主控板进行不同的性能测试，不同的性能测试包括欠压、过压、过流测试；

485通信模块2还周期发送信息指令消息至被测逆变电源的主控板，主控板并发送响应信息上传至计算机1进行分析、处理、显示；该消息经处理显示被测主控板的电压、电流、频率、故障代码等信息；

采集卡采集被测逆变电源主控板继电器输出接口24V电压信息，并由工业计算机1内的检测软件对信息进行判断：

若信息与标准信息相符，即说明被测逆变主控板没有故障，工业计算机1显示被测逆变主控板工作正常；

若信息与正确信息不符，即说明被测逆变主控板有故障，工业计算机1上显 示被测逆变主控板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法；

上述标准信息是被测逆变主控板继电器输出24V电压及正常工作的故障代码。

本发明还提供了一种轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置中，对被测驱动板23的检测方法为：

启动第六继电器10为脉冲信号发生器22供电，由计算机1检测被测驱动板23每路的静态输出电压；

启动脉冲信号发生器22，并输出5V占空比50％脉冲方波至被测驱动板23，由计算机1检测被测驱动板23每路的动态电压；

将计算机1采集的静态输出电压和动态电压分别与预设的参数电压进行自动比较判断，若两个电压值相符合，则判定被测驱动板23合格；若两个电压值不相符合，则判定被测驱动板23不合格。其中，参数电压是根据事先手动测量一块好的驱动板输出电压值设置的。

实施例1：

本发明提供了一种轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置，包括计算机1，计算机1分别与485通信模块2、PLC工控板4及数据采集卡30连接。其中，485通信模块2模拟量输出模块3连接第一接口板17、第二接口板18、第三接口板19、第四接口板20、第五接口板21。PLC工控板4分别与第一继电器5、第二继电器6、第三继电器7、第四继电器8、第五继电器9、第六继电器10连接。第一继电器5连接第一开关电源11、第二继电器6连接第二开关电源12、第三继电器7连接第三开关电源13、第四继电器8连接第四开关电源14、第五继电器9连接第五开关电源15、第六继电器10连接第六开关电源16，此外第六开关 电源16连接脉冲信号发生器22。第六开关电源16与脉冲信号发生器22连接被测驱动板23，被测驱动板23连接电压检测板24。第一接口板17连接正远主控板25、第二接口板18连接华士主控板26、第三接口板19连接常牵主控板27、第四接口板20连接株所主控板28、第五接口板21连接铁科主控板29，被测逆变电源、充电机主控板与电压检测板24连接采集卡30。

实施例2：

利用计算机1对被测逆变电源、充电机主控板检测的过程为：被测逆变电源、充电机主控板连接接口板，计算机1上检测系统根据被测主控板类型通过232串口向PLC工控板4发送指令，控制相应的继电器动作，进而启动被测主控板相应供电的开关电源。具体测试过程分别介绍：1.正远主控板25连接第一接口板17及模拟量输出模块3，计算机1通过检测系统试验项目选择正远主控板项，计算机1通过232串口发送指令给PLC工控板4，启动第一继电器5及第一开关电源11通过第一接口板17给被测正远主控板供电，同时计算机1通过485通信模块2向模拟量输出模块3发送通信指令，控制模拟量输出模块3给第一接口板17反馈电压信号测试被测正远主控板的性能，主控板输出电压及接触器输出信号通过PLC 30传输至计算机1检测系统界面上实时显示；

2.华士主控板26连接第二接口板18及模拟量输出模块3，计算机1通过检测系统试验项目选择华士主控板项，计算机1通过232串口发送指令给PLC工控板4，启动第二继电器6及第二开关电源12通过第二接口板18给被测华士主控板供电，同时计算机1通过485通信模块2向模拟量输出模块3发送通信指令，控制模拟量输出模块3给第二接口板18反馈电压信号测试被测正远主控板的性能，主控板输出电压及接触器输出信号通过PLC 30传输至计算机1检测系统界 面上实时显示；

3.常牵主控板27连接第三接口板19及模拟量输出模块3，计算机1通过检测系统试验项目选择常牵主控板项，计算机1通过232串口发送指令给PLC工控板4，启动第三继电器7及第三开关电源13通过第三接口板19给被测华士主控板供电，同时计算机1通过485通信模块2向模拟量输出模块3发送通信指令，控制模拟量输出模块3给第三接口板19反馈电压信号测试被测华士主控板的性能，主控板输出电压及接触器输出信号通过PLC 30传输至计算机1检测系统界面上实时显示；

4.株所主控板28连接第四接口板20及模拟量输出模块3，计算机1通过检测系统试验项目选择株所主控板项，计算机1通过232串口发送指令给PLC工控板4，启动第四继电器8及第四开关电源14通过第四接口板20给被测株所主控板供电，同时计算机1通过485通信模块2向模拟量输出模块3发送通信指令，控制模拟量输出模块3给第四接口板20反馈电压信号测试被测株所主控板的性能，主控板输出电压及接触器输出信号通过PLC工控板4传输至计算机1检测系统界面上实时显示；

5.铁科主控板29连接第五接口板21及模拟量输出模块3，计算机1通过检测系统试验项目选择铁科主控板项，计算机1通过232串口发送指令给PLC工控板4，启动第五继电器9及第五开关电源15通过第五接口板21给被测铁科主控板供电，同时计算机1通过485通信模块2向模拟量输出模块3发送通信指令，控制模拟量输出模块3给第五接口板21反馈电压信号测试被测铁科主控板的性能，主控板输出电压及接触器输出信号通过PLC工控板4传输至计算机1检测系统界面上实时显示。

实施例3：

图2中，对脉冲信号发生器22进行操作的过程为：计算机1上检测系统根据被测驱动板类型通过232串口向PLC工控板4发送指令，控制相应的继电器动作，进而启动脉冲信号发生器22触发PWM脉冲信号输出，具体操作过程为：脉冲信号发生器22供电后，第六继电器引脚1闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P0.0引脚发出PWM脉冲信号至被测铁科驱动板23；第六继电器引脚2闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P0.1引脚发出PWM脉冲信号至被测常牵充电机驱动板23；第六继电器引脚3闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P0.2引脚发出PWM脉冲信号至被测常牵逆变电源驱动板23；第六继电器引脚4闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P0.3和P0.4引脚发出正弦波SPWM脉冲信号至被测正远驱动板23；第六继电器引脚5闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P0.5引脚发出PWM脉冲信号至被测华士充电机驱动板23；第六继电器引脚6闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P0.6引脚发出PWM脉冲信号至被测华士逆变电源驱动板23；第六继电器引脚7闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P1.0引脚发出PWM脉冲信号至被测株所充电机驱动板23；第六继电器引脚8闭合，脉冲信号发生器22的51MCU的P1.1引脚发出PWM脉冲信号至被测株所逆变电源驱动板23。

实施例4：

利用本发明对被测逆变主控板进行故障检测的操作过程如图3所示，测试时，先连接好被测主控板与接口板，然后启动计算机1上的检测系统软件，输入用户登录账户及密码，进入测试主界面。在系统主界面基本信息栏中填写相应的信息诸如车号、编号、试验项目等基本信息，开始试验，被测逆变主控板通过 采集卡30向计算机1传输数据，检测系统会根据接收的信息自动判断被测逆变主控板是否合格，系统自动生成对应故障检修的详细方法及流程，指导检修人员对逆变主控板故障进行快速而准确的处理。测试完毕，关闭软件，系统自动保存测试故障信息方便技术人员查阅。