专利名称：一种模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可调惯量控制装置，尤其涉及一种模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置。
背景技术：
目前，机车在滚动试验台上进行试验时，机车在刚开始启动时，通常都没有负载，即机车只有在变频电机转动一段时间并且具有一定转速后才可以给机车加载，因此，不能真是的模拟机车运行时的工况，机车试验也不具有很大的可靠性。 最近研究出了一种飞轮装置，此飞轮安装于试验台上，机车一开始转动时，即可给机车加载，较真是的模拟了机车的启动状况。但是飞轮装置也存在一些不足之处，由于飞轮装置的转动惯量为固定不变的值，所以给机车所加的负载也是固定不变的，因此只能模拟固定负载，不能模拟变负载。但是机车启动运行时，所加的负载不是固定不变的，所以需要一种能改变机车负载的装置，也就是负载惯量可以改变，来实现负载惯量的无级可调，以此来更真实的模拟机车启动时的状况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置，在机车启动时，采用该装置可以改变负载变量，实现负载惯量的无级可调。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置，包括试验台、机车、接触电网；试验台上一端设有机车运行的轨道，轨道边缘安装有试验台轨道轮，另一端依次设置有万向轴、扭矩传感器、同步增速齿轮箱、变频电机和飞轮，所述变频电机的输出端和飞轮的输入端相连，并在试验台上端架设接触电网，用于提供电能，所述机车内部安装有牵弓I电机和机车轮对，试验时运行在试验台的轨道上，一端和接触电网接触，一端和试验台上的试验台轨道轮接触；其特征为，试验台上还设置有参数输入装置、数据库、变频器CPU，参数输入装置用于输入参数，数据库中存放有不同惯量对应的加速时间，变频器CPU中安装有根据给定的加速时间控制输出转矩的程序，根据从参数装置中输入的带模拟的牵引负载和最终速度，即可自动的从数据库中选择加速时间，并把时间参数传递给变频器CPU，变频器CPU根据给定的加速时间控制输出转矩，控制变频电机的角加速度，来改变负载惯量J。作为优选，所述变频器CPU中安装的程序的控制方式为根据给定的加速时间线性控制输出转矩。作为优选，所述接触电网架设于试验台上机车运行一端的斜上方。作为优选，所述接触电网提供的电能为25kv单相交流电。本发明的有益效果为，由于在试验台上的变频电机后面设计了具有相当转动惯量的飞轮装置，即将列车在线路上的直线运动惯量等效成飞轮的转动惯量，在机车开始启动时飞轮装置即可给机车加载，而不是必须等到牵引电机转动后并具有一定的转速后才给机车加载，真实的模拟了机车带载启动的实际工作情况。还设置有数据库、变频器CPU，数据库中存放有不同惯量对应的加速时间，变频器CPU中安装有根据给定的加速时间控制输出转矩的程序，根据输入的带模拟的牵引负载和最终速度，即可自动的从数据库中选择加速时间，并把时间参数传递给变频器CPU，变频器CPU根据给定的加速时间控制输出转矩，控制变频电机的角加速度，来改变负载惯量J，所以可以给机车加载可变负载，实现负载惯量的无级可调。
图I是本发明提供的模拟机车运行工况的结构示意图；图2是本发明提供的模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置的流程图。图中I、接触电网，2、机车，21、机车轮对，3、试验台，31、试验台滚道轮，32、万向轴，33、 扭矩传感器，34、同步增速齿轮箱，35、变频电机，36、飞轮，37、参数输入装置，38、数据库，39、变频器CPU。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。如图I所示，于本实施例中，整个系统包括接触电网I、机车2、试验台3，试验台3上一端设有机车2运行的轨道，轨道边缘安装有试验台轨道轮31，另一端依次设置有万向轴32、扭矩传感器33、同步增速齿轮箱34、变频电机35和飞轮36，所述变频电机35的输出端和飞轮36的输入端相连，机车2启动时，飞轮36用来给机车2加载固定负载。在试验台3上端架设接触电网1，用来给机车提供能量，所述接触电网I优选为设置在试验台3斜上方。机车2内部安装有牵引电机和机车轮对21，一端与接触电网I相连接，另一端通过机车轮对21与试验台轨道轮31相接触。试验台3上还设置有参数输入装置37、数据库38、变频器CPU39，参数输入装置37用于预先输入参数，所输入的参数为待模拟的牵引负载和变频电机35的最终的终速度，数据库38中存放有不同惯量对应的加速时间，变频器CPU39中安装有根据给定的加速时间控制输出转矩的程序，根据从参数装置37中输入的带模拟的牵引负载和最终速度，即可自动的从数据库38中选择加速时间，并把时间参数传递给变频器CPU39，变频器CPU39根据给定的加速时间控制输出转矩，控制变频电机35的角加速度，来改变负载惯量J，实现负载惯量的无级可调。其中根据时间控制输出转矩的方式优选为线性控制，工作时，机车2从接触电网I中获取电能通过牵引电机转化为机械能传递到机车轮对21上，机车轮对即可转动，通过机车轮对21与试验台滚道轮31之间的摩擦力，机车轮对21带动试验台滚道轮31转动，进而依次带动万向轴32、扭矩传感器33、同步增速齿轮箱34、变频电机35和飞轮36的转动，机车2启动时，飞轮36给启动的机车2加固定负载，与此同时，无级可调惯量模拟控制装置也为机车2添加可变负载。如图2所示，此流程图为无级可调惯量模拟控制装置为机车2添加负载的流程，为机车2所加负载为可变负载，其大小可以通过以下方式控制，事先从参数输入装置37上输入带模拟的牵引负载和最终终速度，根据输入的带模拟的牵引负载和最终终速度，即可自动的从数据库38中选择加速时间，把时间参数传递给变频器CPU39，变频器CPU39根据给定的加速时间控制输出转矩，此控制优选为线性控制，控制变频电机35的角加速度。变频电机35从初始零速度加速到最终转速W，其具有的动能是E=l/2*J*W2，P=dE/dt=J*W*a，J=P/(W*a)，其中E :动能，J :转动惯量，W 电机中转速，P :功率，a :角加速度。即变频电机35能够模拟的转动惯量与电机功率、角速度、角加速度有关，只要控制变频电机35的输出转矩，控制其从初始速度Wl加速到终角速度W2的时间即控制角加速度a，即相当于于改变了负载惯量，真实的模拟了惯量J，实现负载惯量的无级可调。作为一种优选的实施方案，所述接触电网I提供的电能为25kv单相交流电。无级可调惯量模拟控制装置给机车2加载时，步骤如下第一步，首先从参数加载装置37中输入待模拟的牵引负载和电机转动的最终的终速度；第二步，根据输入的不同待模拟的牵引负载和电机转动的最终终速度，从数据库 38中查找出对应的加速时间；第三步，把从数据库38中查找到的加速时间传给变频器CPU39，变频器CPU39根据给定的加速时间线性控制输出转矩；第四步，变频器CPU39输出的转矩传给变频电机35，由于转矩不同角加速度也不同，所以通过控制时间即可控制输出转矩，进而控制角加速度，角加速度不同惯量J也不同，因此实现了负载惯量的无级可调。以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式
，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置，包括试验台(3)、机车(2)、接触电网(I)； 所述试验台(3 )上一端设有机车(2 )运行的轨道，轨道边缘安装有试验台轨道轮(31)，另一端依次设置有万向轴(32)、扭矩传感器(33)、同步增速齿轮箱(34)、变频电机(35)和飞轮(36)，所述变频电机(35)的输出端和飞轮(36)的输入端相连，并在试验台(3)上端架设接触电网(1)，用于提供电能，所述机车(2)内部安装有牵引电机和机车轮对(21)，试验时运行在试验台(3)的轨道上，一端和接触电网(I)接触，一端和试验台(3)上的试验台轨道轮(31)接触； 其特征在于试验台(3)上还设置有参数输入装置(37)、数据库(38)、变频器CPU(39)， 参数输入装置(37)用于输入参数，数据库(38)中存放有不同惯量对应的加速时间，变频器CPU (39)中安装有根据给定的加速时间控制输出转矩的程序，根据从参数装置(37)中输入的带模拟的牵引负载和最终速度，即可自动的从数据库(38)中选择加速时间，并把时间参数传递给变频器CPU (39)，变频器CPU (39)根据给定的加速时间控制输出转矩，控制变频电机(35)的角加速度，来改变负载惯量J。
2.根据权利要求I所述的模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置，其特征在于所述变频器CPU (39)中安装的程序的控制方式为根据给定的加速时间线性控制输出转矩。
3.根据权利要求I或2所述的模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置，其特征在于所述接触电网(I)架设于试验台(3)上机车(2)运行一端的斜上方。
4.根据权利要求3所述的模拟机车重载启动的飞轮装置，其特征在于所述接触电网(I)提供的电能为25kv单相交流电。
全文摘要
本发明公开了一种模拟机车运行工况的无级可调惯量模拟控制装置，包括试验台、机车、接触电网；所述试验台一端设有机车运行的轨道，另一端依次安装变频电机和飞轮，机车启动时，飞轮用于给机车加载；并在试验台上端架设接触电网，所述机车试验时运行在试验台的轨道上，一端和接触电网接触；还设置有参数输入装置、数据库、变频器CPU，数据库中存放有不同惯量对应的加速时间，变频器CPU中安装有根据给定的加速时间控制输出转矩的程序。根据输入的带模拟的牵引负载和最终速度，即可自动的从数据库中选择加速时间，并把时间参数传递给变频器CPU，变频器CPU根据给定的加速时间控制输出转矩，控制变频电机的角加速度，来改变负载惯量J，以此来模拟变负载。
文档编号G01M17/08GK102854024SQ20121033578
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者喻贵忠, 刘广丹, 黎莎, 黎英豪 申请人:北京铁道工程机电技术研究所有限公司