一种轨道交通车辆变流器短路试验系统的制作方法

本实用新型主要涉及变流器试验技术领域，特指一种轨道交通车辆变流器短路试验系统。

背景技术：

轨道交通车辆各种部件的性能要求都非常高，变流器作为轨道交通车辆牵引传动系统的核心部件，在出厂或者检修时需要经过试验台进行严格的试验验证，其中短路试验条件要求极为严苛，根据gb/t13422-2013《半导体电力变流器电气试验方法》中描述，短路试验时调整试验电源使被试变流器的输入电压和负载电流达到额定值后，闭合短接装置，测量规定的测量点处的电流，检查故障回路的切断和保护装置的动作是否正常。现有短路试验系统框图如图1所示：当达到额定工况时，直接短接被试变流器，瞬间短路电流达到10ka以上，此时被试变流器的保护装置要相应的进行动作，同时利用试验电源的输入柜(g1)内的三相交流断路器分断短路电流能力实现整个电源分闸，这种方式对供电电网冲击太大，部分试验电源直接接在380v供电电源系统上，在做此类试验时，导致电网出现瞬间网压大幅波动，会影响到正常的办公需求；在做短路试验瞬间，厂区内的灯泡都会出现闪暗现象，当出现三相交流断路器分闸延迟或无法分闸的情况下，会导致上一级的断路器保护跳闸，影响到整个厂区的供配电，另外对试验电源装置本身的使用寿命也有影响。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种安全可靠的轨道交通车辆短路试验系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种轨道交通车辆变流器短路试验系统，包括依次相连的进线单元、直流电源单元和短路试验功能单元，所述进线单元的输入端用于与试验电源相连，所述短路试验功能单元的输出端用于与待测变流器相连；所述短路试验功能单元包括短路开关、短路试验开关、短路试验限流元件以及多个电容投切回路；所述短路开关串联于待测变流器的输入端，所述短路试验开关与短路试验限流元件串联后与所述短路开关并联；各所述电容投切回路均并联于待测变流器的输入端，各所述电容投切回路均包括相互串联的电容和投切开关。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述短路试验功能单元还包括多个电压传感器和多个电流传感器，各电压传感器并联于待测变流器的输入端，各电流传感器串联于待测变流器的输入端。

所述短路试验限流元件包括限流电阻或限流电抗器。

所述直流电源单元包括依次相连的软启动上电单元、隔离整流变压器单元和整流电源单元。

所述软启动上电单元包括充电接触器、充电电阻和短接接触器；所述充电接触器与所述充电电阻串联后与所述短接接触器并联。

所述整流电源单元包括多个整流器和开关组件，所述开关组件的输入端与各整流器的输出端相连，用于实现各整流器之间的串联或/和并联。

所述整流器的数量为两个，分别为整流器rec1和整流器rec2，所述开关组件包括开关2km1和开关2km2；2km1的两端分别与整流器rec1的一端和整流器rec2的一端相连；2km2的一对触点位于rec2的一端与rec1的另一端之间，2km2的另一对触点位于rec1的一端与rec2的另一端之间。

所述整流器为四象限整流器或晶闸管整流器或二极管整流器。

所述隔离整流变压器单元包括隔离变压器。

所述进线单元包括进线断路器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的轨道交通车辆变流器短路试验系统，首创性的采用短路试验功能单元，利用短路试验限流元件的限流作用，解决了短路试验时对电网的冲击，保证在做变流器短路试验时，电网及其它设备不受影响及破坏，且对试验系统本身也起到相应的保护，延长设备的使用寿命；另外，限流电阻兼具预充电电阻功能，当被试变流器无预充电电阻时，可通过投切短路试验开关来满足预充电要求；上述试验系统可兼具满足所有机车、动车、地铁的牵引变流器、辅助变流器的型式试验的要求；另外设置的多路电容投切回路，能够根据变流器的输入参数，提供不同变流器短路试验时所需的短路电流，而且通过调节电容容值亦可满足不同被试变流器突投、突切10％-50％额定负载时，中间直流电压的稳定性及快速恢复要求。

本实用新型的短路试验功能单元包含bv1、bv2电压传感器，可检测短路试验限流电阻两侧的电压值，判断是否出现短路工况；亦包含bc1、bc2电流传感器，通过bc1、bc2电流传感器检测的电流差值来判断是否出现短路工况，在出现短路工况时断开进线断路器，双重保证设备的安全性；在进行其它试验时，可通过bc1、bc2电流传感器检测的电流差值来判断被试变流器是否出现漏电故障，保障人身和设备的安全。

附图说明

图1为现有技术中的试验系统框图。

图2为本实用新型实施例的系统拓扑图。

图3为本实用新型实施例的系统电路图。

图4为本实用新型实施例的直流电源单元的拓扑图。

图5为本实用新型实施例的短路试验功能单元的电路图。

图中标号表示：1、进线单元；2、直流电源单元；201、软启动上电单元；202、隔离整流变压器单元；203、整流电源单元；3、短路试验功能单元；301、电容投切回路；4、控制保护单元；5、变流器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图2至图5所示，本实施例的轨道交通车辆变流器短路试验系统，包括依次相连的进线单元1、直流电源单元2和短路试验功能单元3，进线单元1的输入端用于与试验电源相连，短路试验功能单元3的输出端用于与待测变流器5的输入端相连；短路试验功能单元3包括短路开关3km2、短路试验开关3km1、短路试验限流元件(如限流电阻或限流电抗器)以及多个电容投切回路301；短路开关3km2串联于待测变流器5的输入端，短路试验开关3km1与短路试验限流元件串联后与短路开关3km2并联；各电容投切回路301均并联于待测变流器5的输入端，各电容投切回路301均包括相互串联的电容和投切开关。如图3所示，本实施例中的电容投切回路301的数量为三路，分别为3km3与c1、3km4和c2、3km5和c3。当然，在其它实施例中，也可以设置两路、四路或者更多路的电容投切回路301。在进行短路试验之前，先通过闭合投切开关(3km3、3km4、3km5中的一个或多个)以投切所需的电容，用于储存能量以满足被试变流器5短路试验时所需的短路电流；试验时，短路开关(3km2)断开，短路试验开关(3km1)合上；当系统达到被试变流器5所需的电压、电流时，短路装置闭合(如闭合待测变流器5负载回路中的开关使负载短路)，此时由电容提供瞬时的短路电流，因有短路试验限流元件的作用，短接装置闭合后，不会造成对电网的冲击，保障试验电源的供电可靠性。

本实用新型的轨道交通车辆变流器短路试验系统，首创性的采用短路试验功能单元3，利用短路试验限流元件解决了短路试验时对电网的冲击，保证在做变流器5短路试验时，电网内其它设备不受影响及破坏，且对试验系统本身也起到相应的保护，延长设备的使用寿命；另外，限流电阻兼具预充电电阻功能，当被试变流器5无预充电电阻时，可通过投切短路试验开关来满足预充电要求；上述试验系统可兼具满足所有机车、动车、地铁的牵引变流器、辅助变流器的型式试验的要求；另外设置的多路电容投切回路301，能够根据变流器5的输入参数，提供不同变流器5短路试验时所需的短路电流，而且通过调节电容容值亦可满足不同被试变流器5突投、突切10％-50％额定负载时，中间直流电压的稳定性及快速恢复要求。

本实施例中，进线单元1主要由进线断路器qf1、进线保护装置等组成，用于三相供电系统中，提供电气设备的电源接入，能够分合正常和故障状态下的电流，对电网进行保护和分段隔离，能够显示电压电流值，具有控制电源的失压保护和保护参数的设定功能，在约定的供电系统下，由不同的柜型承载额定工作电流，关合开断故障电流。

本实施例中，短路试验功能单元3还包括多个电压传感器和多个电流传感器，各电压传感器并联于待测变流器5的输入端，各电流传感器串联于待测变流器5的输入端。如图3和图5所示，电压传感器包括bv1和bv2，电流传感器包括bc1和bc2。在短路试验时，限流电阻两端会形成较大压差(通过bv1和bv2之间的差值得到)，且在bc1和bc2之间形成较大的电流差值，由此判断此时正在进行短路试验，输出跳闸信号给进线单元1的主断路器，进一步保证整个系统的保护跳闸及安全性。短路试验功能单元3能够提供变流器5短路试验所需的短路电流，并且限制前端输出到电容的电流，并判断后端是否出现短路工况，并给出故障信号分断进线单元1中的进线断路器qf1。另外，在进行其它试验时，可通过bc1和bc2检测的电流来判断变流器5是否出现漏电故障。

如图2所示，本实施例中，控制保护单元4用于实现对各部件的常规控制以及常规保护，具体常规功能有：控制直流电源所有开关的分合及软件联锁；控制整流器电源单元的导通和关断，给定相应的电压电流；提供人机操作界面，可对底层参数进行修改设定包括加减速时间、pid参数调节等；智能组网通信功能实现整个试验台设备的联动；直流电源保护功能的实现等；采用电压电流双闭环电流调节均流控制，具有高稳定性、高动态响应，瞬态特性也得到改善。

如图3和图4所示，本实施例中，直流电源单元2包括依次相连的软启动上电单元201、隔离整流变压器单元202和整流电源单元203。

如图3所示，本实施例中，软启动上电单元201包括充电接触器1km1、充电电阻和短接接触器1km2；充电接触器1km1与充电电阻串联后与短接接触器1km2并联。软启动上电单元201为中间直流电容进行预充电，上电前期充电接触器和充电电阻所在充电支路接通，短接接触器所在支路断开，给中间直流电容缓慢预充电，当中间电压达到设定值时，短接接触器合上，充电支路断开。

本实施例中，隔离整流变压器单元202包括隔离变压器itm1，用于将供电电源电压转化成整流电源单元203所需的电压，实现电压的变换和隔离，将网侧的电源变换成二次侧的低电压，完成整流电源单元203与试验电源连接的功能；隔离变压器能够抑制高次谐波，保证在多种高次谐波联合作用下铁心依然工作在非饱和状态。隔离变压器原边设有5档抽头，分别为+10％、+5％、0％、-5％、-10％，采用无载调压方式进行抽头变换，可对一次侧的电压进行五档微调。

本实施例中，整流电源单元203包括多个整流器和开关组件，开关组件的输入端与各整流器的输出端相连，用于实现各整流器之间的串联或/和并联，满足轨道交通领域的变流器5不同电压等级的需求。具体地，整流器的数量为两个，分别为整流器rec1和整流器rec2，开关组件包括开关2km1和开关2km2；2km1的两端分别与整流器rec1的一端和整流器rec2的一端相连；2km2的一对触点位于rec2的一端与rec1的另一端之间，2km2的另一对触点位于rec1的一端与rec2的另一端之间。rec1、rec2输出串并联形成多重整流器；正常工作时整流器并联工作，2km2合闸，2km1分闸；当有其它整流器故障时，可把故障整流器切除，整流器串联工作，2km1合闸，2km2分闸，保证后端直流输出压不变。其中整流器为四象限整流器或晶闸管整流整流器或二极管整流器，优先采用四象限整流器。另外，在此并不对整流器的数量进行限定，在其它实施例中，也可以实际情况进行适当选择。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。