轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置及其检测方法与流程

本发明属于轨道交通中统型逆变电源系统检修领域，具体涉及一种轨道交通中的统型逆变电源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统型逆变电源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，轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置，包括内部预置有用于判定被测统型主控制板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PLC模块、继电器组和开关电源组连接至接口板，计算机还依次通过485通信模块和模拟量输出模块连接至接口板，接口板用于连接被测统型主控制板，被测统型主控制板连接至PLC模块；

模拟量输出模块，用于调节输出电压给被测统型板主控制板，测试其性能；

接口板，用于连接被测统型主控制板的电源供电接口；

PLC模块，用于采集被测统型主控制板输出接触器控制电压信号，并将电压信号发送至计算机；

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统型主控制板，从而对被测统型主控制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；

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PLC模块发送来的电压信号，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，即说明被测统型主控制板没有故障，工业计算机显示被测统型主控制板工作正常；若信息与正确信息不符，即说明被测统型主控制板有故障，计算机上显示被测统型主控制板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

进一步的，继电器组包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，开关电源组包括第一开关电源，第二开关电源，第三开关电源；其中，第一继电器通过第一开关电源连接至接口板；第二继电器通过第二开关电源连接至接口板；第三继电器通过第三开关电源连接至接口板。

进一步的，接口板还用于连接被测统型电源板，被测统型电源板通过霍尔电压传感器组连接至PLC模块；

霍尔电压传感器，用于采集被测统型驱动板输出的电压信号，并输送至PLC模块；

PLC模块，用于接收由霍尔电压传感器输送来的被测统型驱动板输出的电压信号，并将电压信号发送至计算机；

计算机，用于接收PLC模块传送来的电压信号，并换算成实际测试电压值，通过与设定的标准电压值进行比较判断：

若实际测试电压值与标准电压值相符，即说明被测统型电源板没有故障；若实际测试电压值与标准电压值不符，即说明被测统型电源板有故障，计算机上显示被测统型电源板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

进一步的，霍尔电压传感器包括并列设置的三个霍尔电压传感器。

进一步的，计算机依次通过PLC模块、第四继电器和第四开关电源连接至PWM信号发生器，PWM信号发生器用于连接待测统型驱动板，待测统型驱动板连接至PLC模块，第四继电器还与PWM信号发生器连接；

其中，第四开关电源，用于为PWM信号发生器供电；

第四继电器，用于接收计算机通过PLC模块传送来的指令，以触发PWM信号发生器的51MCU的P0.0及P0.1两引脚输出两路同步反向PWM脉冲信号至被测统型驱动板；

PLC模块，用于采集被测统型驱动板的脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值，并将脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值均发送至计算机；

计算机，用于接收脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值，并将其与设定的标准电压值分别进行比较判断：

若脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值均与标准电压值相符，即说明被测统型驱动板没有故障；若脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值均与标准电压值不符，即说明被测统型驱动板有故障，计算机上显示被测统型驱动板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

本发明采用的第二种技术方案，轨道交通中的逆变电源主控板故障检测装置的检测方法，被测统型主控制板的测试方法为：

步骤1、先将被测统型主控制板的电源接口、继电器输出接口连接至接口板，再将被测统型主控制板上485通信接口连接至485通信模块上，PLC模块连接至计算机；

步骤2、连接完毕后，然后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统型主控制板，改变输出电压的大小，从而对被测统型主控制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统型主控制板，主被测统型主控制板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；

PLC模块采集被测统型主控制板继电器输出接口24V电压信息，并由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，即说明被测统型主控制板没有故障，工业计算机显示被测统型主控制板工作正常；若信息与正确信息不符，即说明被测统型主控制板有故障，计算机上显示被测统型主控制板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

进一步的，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，选择试验项目。

进一步的，步骤3中，对被测统型主控制板进行不同的性能测试包括欠压、过压、过流测试。

本发明的有益效果是：1.能够对客车统型逆变电源主控制板、电源板、驱动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.以文字和图片的方式显示故障处理的方法，有效的提高维修人员的技能。

【附图说明】

图1为本发明轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置的结构示意图；

图2为本发明轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置中电源板输出检测结构示意图；

图3为本发明轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置中的PWM信号发生器结构示意图；

图4为本发明轨道交通中的统型逆变电源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模块，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.第一开关电源，10.第二开关电源，11.第三开关电源，12.第四开关电源，13.接口板，14.待测统型主控制板，15.待测统型电源板，16.PWM信号发生器，17.待测统型驱动板，18.霍尔电压传感器。

【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统型逆变电源故障检测装置，如图1所示，包括内部预置有用于判定被测统型主控制板14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PLC模块4、继电器组和开关电源组连接至接口板13，计算机还依次通过485通信模块2和模拟量输出模块3连接至接口板13，接口板13用于连接被测统型主控制板14，被测统型主控制板14连接至PLC模块4；

模拟量输出模块3，用于调节输出电压给被测统型板主控制板14，测试其性能；接口板13，用于连接被测统型主控制板14的电源供电接口；PLC模块4，用于采集被测统型主控制板14输出接触器控制电压信号，并将电压信号发送至计算机1；

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统型主控制板14，从而对被测统型主控制板14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；

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PLC模块4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，即说明被测统型主控制板没有故障，工业计算机1显示被测统型主控制板工作正常；若信息与正确信息不符，即说明被测统型主控制板有故障，计算机1上显示被测统型主控制板的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

其中，继电器组包括第一继电器5、第二继电器6和第三继电器7，开关电源组包括第一开关电源9，第二开关电源10，第三开关电源11；其中，第一继电器5通过第一开关电源9连接至接口板13；第二继电器6通过第二开关电源10连接至接口板13；第三继电器7通过第三开关电源11连接至接口板13。

另外，接口板13还用于连接被测统型电源板15，被测统型电源板15通过霍尔电压传感器组18连接至PLC模块14；

霍尔电压传感器18，霍尔电压传感器18包括并列设置的三个霍尔电压传感器，用于采集被测统型驱动板17输出的电压信号，并输送至PLC模块4；

PLC模块4，用于接收由霍尔电压传感器18输送来的被测统型驱动板17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PLC模块4传送来的电压信号，并换算成实际测试电压值，通过与设定的标准电压值进行比较判断：

若实际测试电压值与标准电压值相符，即说明被测统型电源板15没有故障；若实际测试电压值与标准电压值不符，即说明被测统型电源板15有故障，计算机1上显示被测统型电源板15的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。其中，标准电压值根据事先手动测量一块正常工作的统型电源板的输出电压值，然后设置标准电压，正常工作的统型电源板输出的电压值基本不变。

另外，计算机1还依次通过PLC模块4、第四继电器8和第四开关电源12连接至PWM信号发生器16，PWM信号发生器16用于连接待测统型驱动板17，待测统型驱动板17连接至PLC模块4，第四继电器8还与PWM信号发生器16连接；

其中，第四开关电源12，用于为PWM信号发生器16供电；

第四继电器8，用于接收计算机1通过PLC模块4传送来的指令，以触发PWM信号发生器16的51MCU的P0.0及P0.1两引脚输出两路同步反向PWM脉冲信号至被测统型驱动板17；

PLC模块4，用于采集被测统型驱动板17的脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值，并将脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值均发送至计算机1；

计算机1，用于接收脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值，并将其与设定的标准电压值分别进行比较判断：

若脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值均与标准电压值相符，即说明被测统型驱动板17没有故障；若脉冲静态输出电压及脉冲触发输出电压值均与标准电压值不符，即说明被测统型驱动板17有故障，计算机1上显示被测统型驱动板17的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。其中，标准电压值根据事先手动测量一块正常工作的统型驱动板电源板的输出电压值，然后设置标准电压，正常工作的统型驱动板输出的电压值基本不变。

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，其中，被测统型主控制板14的测试方法为：

步骤1、先将被测统型主控制板14的电源接口、继电器输出接口连接至接口板13，再将被测统型主控制板14上485通信接口连接至485通信模块2上，PLC模块4连接至计算机1，电源输出连接至接口板。

步骤2、连接完毕后，然后启动计算机1上的检测系统，检测系统采用美国国家仪器NI LabVIEW2013图形界面化语言编写，并安装NI VISA串口工具包，OPC工具包等，用户登录后进入主界面，填写测试基本信息，选择试验项目，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输出电压至被测统型主控制板14，改变输出电压的大小，从而对被测统型主控制板14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，周期发送信息指令消息至被测统型主控制板14，主被测统型主控制板14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；

PLC模块4采集被测统型主控制板14继电器输出接口24V电压信息，并由计算机1内的检测软件对信息进行判断：

若信息与标准信息相符，即说明被测统型主控制板14没有故障，工业计算机1显示被测统型主控制板14工作正常；若信息与正确信息不符，即说明被测统型主控制板14有故障，计算机1上显示被测统型主控制板14的不合格项，以及对应不合格项的故障检修方法。

实施例1：

一种轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置，包括计算机1，计算机1分别与485通信模块2、PLC模块4连接。其中，485通信模块2与模拟量输出模块3连接，模拟量输出模块3连接接口板13。PLC模块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及霍尔电压传感器18、统型主控制板14连接，第一继电器5连接第一开关电源9、第二继电器6连接第二开关电源10、第三继电器7连接第三开关电源11、第四继电器8连接第四开关电源12、此外第四开关电源12连接PWM信号发生器16，PWM信号发生器16连接统型驱动板17。接口板13与第一开关电源9、第二开关电源10、第三开关电源11及模拟量输出模块3连接。统型主控制板14连接接口板13及PLC模块4，统型电源板15连接接口板13及霍尔电压传感器18。

实施例2：

一种轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置，利用计算机1对被测统型主控制板14检测的过程为：被测统型主控制板14连接接口板13，计算机1上检测系统试验项目选择“主控板”，通过232串口向PLC模块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：1.统型主控制板14连接接口板13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主控板项，计算机1通过232串口发送指令给PLC模块4，启动第一继电器5及第一开关电源9、第二继电器6及第二开关电源10、第三继电器7及第三开关电源11，通过接口板13给被测统型主控制板14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给接口板13反馈电压信号测试被测主控制板的性能，主控制板输出电压及接触器输出信号通过PLC模块4传输至计算机1检测系统界面上实时显示，界面上自动生成结论并显示对应故障的文字及图片处理方法。

实施例3：

图2中，一种轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置对统型电源板15进行测试的过程为：被测统型电源板15连接接口板13，计算机1上检测系统试验项目选择“电源板”，通过232串口向PLC模块4发送指令，控制相应的继电器动作，进而启动被测统型电源板相应供电的开关电源。具体测试过程：1.统型电源板15连接接口板13，计算机1通过检测系统试验项目选择“电源板“项，计算机1通过232串口发送指令给PLC模块4，启动第三继电器7及第三开关电源11，通过接口板13给被测统型电源板15供电，统型电源板15输出电压通过霍尔电压传感器连接至PLC模块4采集。其中，统型电源板15的5V输出直接连接至PLC模块4采集、±15V输出连接至霍尔电压传感器1并将传感器的输出信号连接至PLC模块4采集、24V输出连接至霍尔电压传感器2并将传感器的输出信号连接至PLC模块4采集、110V输出连接至霍尔电压传感器3并将传感器的输出信号连接至PLC模块4采集，最后PLC模块4将采集的电压信息传输至计算机1检测系统界面上实时显示，界面上自动生成结论并显示对应故障的文字及图片处理方法。

实施例4：

图3中，一种轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置对PWM信号发生器16进行操作的过程为：PWM信号发生器16连接第四继电器8及第四开关电源12供电,计算机1上检测系统试验项目选择“驱动板”，通过232串口向PLC模块4发送指令，控制第四继电器动作，触发PWM信号发生器16的51MCU的P0.0及P0.1两引脚输出两路同步反向PWM脉冲信号。

实施例5：

一种轨道交通中的统型逆变电源故障检测装置，对统型驱动板17进行检测的过程为：统型驱动板17连接PWM信号发生器16及第四开关电源12供电,计算机1上检测系统试验项目选择“驱动板”，通过232串口向PLC模块4发送指令，控制第四继电器动作，触发PWM信号发生器16的51MCU的P0.0及P0.1两引脚输出两路同步反向PWM脉冲信号至被测统型驱动板17，统型驱动板17将PWM脉冲信号发生器16脉冲信号触发前的六路输出电压及脉冲信号触发后的六路输出电压连接至PLC模块4采集，计算机1上实时显示被测统型驱动板17的六路输出电压值，系统自动生成测试结论并以文字及图片的方式显示相应故障处理的方法。

利用本发明对被测统型主控制板、统型电源板、统型驱动板进行故障检测的操作过程如图4所示，测试时，先连接好被测板与接口板13，然后启动工业计算机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，被测逆板通过PLC模块4向工业计算机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，指导检修人员对统型逆变电源主控制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。