动车组网侧谐波测试系统及方法
【专利摘要】本发明实施例提供的一种动车组网侧谐波测试系统及方法，检测各个动力单元的电流，对检测到的电流进行采样并量化处理，得到各个动力单元的数字电流信号，将各路数字电流进行叠加得到全列车电流，并依据所述全列车电流获取谐波分量。其中，采样频率根据待检测谐波分量的频率，以及待检测谐波分量的目标相位角误差确定。本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统及方法提高了谐波电流检测精度，可以检测到频率在3000Hz以上的谐波分量。
【专利说明】动车组网侧谐波测试系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试【技术领域】，更具体的说，涉及一种动车组网侧谐测试系统及方法。
【背景技术】
[0002]动车组普遍采用交-直-交调速，不可避免地会在网侧产生谐波，一方面谐波可能会对周围通讯设备产生干扰，另一方面电流通过钢轨回流，可能会影响到轨道电路正常工作，同时谐波也会引起牵引变压器磁饱和，损耗增大，发热加剧。因此，需要尽可能准确掌握动车组谐波分布规律及其含量。
[0003]目前的车载检测设备和技术无法有效完成对全列车电流的检测，只能通过分别测试个动力单元网侧电流再瞬时叠加合成的方式得到全列车电流，然后根据全列车电流获取谐波分量。
[0004]然而，发明人在实现本发明的过程中发现，目前的谐波电流检测方法的测试精度较低，难以检测频率在3000Hz以上的谐波分量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种动车组网侧谐波测试系统和方法，以提高动车组网侧的谐波测试精度。
[0006]为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案:
[0007]一种动车组网侧谐波测试系统，包括:
[0008]若干电流传感器，电流传感器与动车组上的动力单元一一对应连接；
[0009]若干第一类采集卡，第一类采集卡与电流传感器一一对应连接，所述第一类采集卡用于对电流传感器检测到的电流进行采样，并进行量化处理，以将各路传感器检测到的模拟电流信号转换为数字电流信号；所述第一类采集卡的采样频率大于或等于预设阈值，所述预设阈值为4= (360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Λ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，f0为待检测谐波分量的频率；
[0010]第一控制器，与所述若干第一类采集卡相连接，用于将各路数字电流进行叠加得到全列车电流，并依据所述全列车电流获取谐波分量。
[0011 ] 上述系统，优选的，所述电流传感器为精度为0.05 %的电流传感器。
[0012]上述系统，优选的，用于将各路数字电流进行叠加得到全列车电流的第一控制器:
[0013]用于将各路数字电流进行温度补偿，将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
[0014]上述系统，优选的，用于将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流的第一控制器:
[0015]用于对进行温度补充后的各路电流进行非线性补偿，将进行非线性补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流；其中，非线性补偿量预先通过实验确定。
[0016]上述系统，优选的，所述第一类采集卡为采样频率大于或等于所述预设值，且转换精度为24位的模数转换器。
[0017]上述系统，优选的，还包括:
[0018]若干同步卡，同步卡与第一类采集卡一一对应连接。
[0019]一种动车组网侧谐波测试方法，包括:
[0020]检测动车组上的各个动力单元的模拟电流信号；
[0021]将检测到的各个动力单元的模拟电流信号进行采样，并进行量化处理，以将各路模拟电流信号转换为数字电流信号；其中，采样频率大于或等于预设域值，所述预设阈值为fT= (360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Λ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，f0为待检测谐波分量的频率；
[0022]将各路数字电流进行叠加得到全列车电流；
[0023]依据所述全列车电流获取谐波分量。
[0024]上述方法，优选的，所述将各路数字电流进行叠加得到全列车电流包括:
[0025]将各路数字电流进行温度补偿；
[0026]将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
[0027]上述方法，优选的，所述将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流包括:
[0028]将进行温度补充后的各路电流进行非线性补偿，其中，非线性补偿量预先通过实验确定；
[0029]将进行非线性补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
[0030]通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种动车组网侧谐波测试系统及方法，检测各个动力单元的电流，对检测到的电流进行采样并量化处理，得到各个动力单元的数字电流信号，将各路数字电流进行叠加得到全列车电流，并依据所述全列车电流获取谐波分量。其中，采样频率根据待检测谐波分量的频率，以及待检测谐波分量的目标相位角误差确定。本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统及方法提高了谐波电流检测精度，可以检测到频率在3000Hz以上的谐波分量。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统；
[0033]图2为本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试方法的一种实现流程图；
[0034]图3为本发明实施例提供的将各路数字电流进行叠加得到全列车电流的一种实现流程图；
[0035]图4为本发明实施例提供的将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流的一种实现流程图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]请参阅图1，图1为本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统的一种结构示意图，可以包括:
[0038]若干电流传感器11，若干第一类米集卡12和第一控制器13 ;其中，
[0039]电流传感器11与动车组上的动力单元一一对应联系，即一个电流传感器采集一个动力单元的电流；
[0040]可选的，电流传感器11可以选择精度为0.05%的电流传感器。当然，也可以选择更高精度的传感器。
[0041]第一类采集卡12与电流传感器11 一一对应连接，电流传感器11检测到的电流为模拟信号，第一类采集卡12用于对电流传感器检测到的电流进行采样，并进行量化处理，以将各路传感器检测到的模拟电流信号转换为数字电流信号；所述第一类采样卡的采样频率大于或等于预设域值，所述预设阈值为fT= (360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Δ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，&为待检测谐波分量的频率；
[0042]本发明实施例中，模拟电流信号为承载动力单元电流信息的模拟信号；数字电流信号为承载动力单元电流信息的数字信号。
[0043]第一控制器13与所述若干第一类采集卡12相连接，用于将各路数字电流进行叠加得到全列车电流，并依据所述全列车电流获取谐波分量。
[0044]本发明实施例中，通过电流传感器检测各个动力单元的电流，通过第一类采集卡对检测到的电流进行采样并量化处理，得到各个动力单元的数字电流信号，通过第一控制器将各路数字电流进行叠加得到全列车电流，并依据所述全列车电流获取谐波分量。其中，采样卡的采样频率根据待检测谐波分量的频率，以及待检测谐波分量的目标相位角误差确定。经过试验确定，本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统及方法提高了谐波电流检测精度，可以检测到频率在3000Hz以上的谐波分量。
[0045]上述实施例中，可选的，用于将各路数字电流进行叠加得到全列车电流的第一控制器:
[0046]用于将各路数字电流进行温度补偿，将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
[0047]本发明实施例中，第一控制器在接收到各路数字电流后，先将各路数字电流进行温度补偿，将进行温度补偿后的电流进行叠加，得到全列车电流。
[0048]具体的，用于将各路数字电流进行温度补偿的第一控制器，用于实时获取环境温度，当接收到各路数字电流时，获取环境温度相对于25°C的变化值，将该变化值乘以电流传感器的温度系数即得到温度补偿值的大小，将各路数字电流的大小分别加上所述温度补偿值，即可得到进行温度补偿后的各路数字电流。其中，环境温度相对于25°C的变化值即为环境温度与25°C的差值。
[0049]本发明实施例中，对各路数字电流进行温度补偿，进一步提高了动车组网侧谐波测试的精度。
[0050]进一步的，用于将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流的第一控制器:
[0051]用于对进行温度补充后的各路电流进行非线性补偿，将进行非线性补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
[0052]本发明实施例中，第一控制器在对各路数字电流温度补偿后，进行非线性补偿，将进行温度补偿后的各路数字电流加上预先确定的非线性补偿量得到进行温度补偿后的各路数字电流。
[0053]本发明实施例中，非线性补偿量的确定建立在大量实验基础上，主要是采用标准电源，用电流传感器多次(至少3次)检测标准电流源输出的电流，将电流传感器检测到的电流与标准电流源输出的电流进行比较，确定每次传感器的误差，将多次得到的误差的平均值作为谐波测试过程中的非线性补偿量。
[0054]本发明实施例中，对各路电流既进行温度补偿，又进行非线性补偿，进一步提高了动车组网侧谐波测试精度。
[0055]上述实施例中，可选的，第一类采集卡可以选用采样频率大于或等于所述预设阈值，且转换精度为24位的模数转换器。
[0056]上述实施例中，可选的，本申请提供的动车组网侧谐波测试系统还可以包括:
[0057]若干同步卡，同步卡与第一采集卡--对应连接。
[0058]本发明实施例中，各个第一类采集卡采用独立的同步卡获取时钟信号，且各个同步卡的型号相同。各个第一类采集卡以IEEE-1588时钟同步协议工作。确保各个第一类采集卡能够达到同步采样。
[0059]本发明实施例中，以硬件同步代替软件同步，进一步提高动车组网侧谐波测试精度。
[0060]可选的，本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统还可以包括:
[0061]若干电压传感器，其中，电压传感器与动力单兀对应，即一个电压传感器用于检测一个动力单元的电压。
[0062]若干与电压传感器一一对应连接的第二类采集卡，用于对电压传感器检测到的模拟电压信号进行采样，并进行量化处理，以将各路传感器检测到的模拟电压信号转换为数字电压信号。其中，第二类采集卡的采样频率大于或等于预设域值，所述预设阈值为fT =(360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Λ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，f0为待检测谐波分量的频率；
[0063]本发明实施例中，模拟电压信号为承载动力单兀电压信息的模拟信号；数字电压信号为承载动力单元电压信息的数字信号。
[0064]第二控制器，与所述若干第二类采集卡相连接，用于获取各个电压采集卡输出的数字电压信号，并依据各个电压采集卡输出的数字电压信号获得各个动力单元的电压的谐波分量。
[0065]进一步的，本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统还可以包括:
[0066]存储器，用于存储谐波测试结果数据。具体的，所述存储器可以为冗余磁盘阵列。
[0067]由于冗余磁盘阵列由多组磁盘组成，因此，可以将谐波测试结果数据分块存储到冗余磁盘阵列中。当部分磁盘损坏时，可以根据其它未受损坏的磁盘中的数据恢复已损坏磁盘中的数据，可以降低由于误操作或磁盘损坏导致数据测试结果数据丢失发生的概率。
[0068]与系统实施例相对应，本申请还提供一种动车组网侧谐波测试方法，本申请提供的动车组网侧谐波测试方法的一种实现流程图如图2所示，可以包括:
[0069]步骤S21:检测动车组上的各个动力单元的模拟电流信号；
[0070]可以通过精度为0.05%的电流传感器检测动车组上的各个动力单元的模拟电流信号。
[0071]步骤S22:将检测到的各个动力单元的模拟电流信号进行采样，并进行量化处理，以将各路模拟电流信号转换为数字电流信号；其中，采样频率大于或等于预设域值，所述预设阈值为4= (360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Λ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，f0为待检测谐波分量的频率；
[0072]步骤S23:将各路数字电流进行叠加得到全列车电流；
[0073]步骤S24:依据所述全列车电流获取谐波分量。
[0074]本发明实施例中，检测各个动力单元的电流，对检测到的电流进行采样并量化处理，得到各个动力单元的数字电流信号，将各路数字电流进行叠加得到全列车电流，并依据所述全列车电流获取谐波分量。其中，采样卡的采样频率根据待检测谐波分量的频率，以及待检测谐波分量的目标相位角误差确定。经过试验确定，本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试系统及方法提高了谐波电流检测精度，可以检测到频率在3000Hz以上的谐波分量。
[0075]上述实施例中，可选的，将各路数字电流进行叠加得到全列车电流的一种实现流程图如图3所示，可以包括:
[0076]步骤S31:将各路数字电流进行温度补偿；
[0077]具体的，可以实时获取环境温度，当接收到各路数字电流时，获取环境温度相对于25°C的变化值，将该变化值乘以电流传感器的温度系数即得到温度补偿值的大小，将各路数字电流的大小分别加上所述温度补偿值，即可得到进行温度补偿后的各路数字电流。其中，环境温度相对于25°C的变化值即为环境温度与25°C的差值。
[0078]步骤S32:将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
[0079]本发明实施例中，在得到各路数字电流信号后，先将各路数字电流进行温度补偿，将进行温度补偿后的电流进行叠加，得到全列车电流，进一步提高了谐波测试的精度。
[0080]图3所示实施例中，可选的，将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流的一种实现流程图如图4所示，可以包括:
[0081]步骤S41:将进行温度补充后的各路电流进行非线性补偿，其中，非线性补偿量预先通过实验确定；
[0082]本发明实施例中，非线性补偿量的确定建立在大量实验基础上，主要是采用标准电源，逐一进行校对，确定各标准电流值输入情况下传感器的误差，记录该误差，作为谐波测试过程中的非线性补偿量。
[0083]步骤S42:将进行非线性补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
[0084]本发明实施例中，在对各路数字电流温度补偿后，进行非线性补偿，将进行温度补偿后的各路数字电流加上预先确定的非线性补偿量得到进行温度补偿后的各路数字电流。进一步提高了动车组网侧谐波测试的精度。
[0085]可选的，本发明实施例提供的动车组网侧谐波测试方法还可以包括:
[0086]检测动车组上的各个动力单元的模拟电压信号；
[0087]对检测到的模拟电压信号进行采样，并进行量化处理，以将各路传感器检测到的模拟电压信号转换为数字电压信号。其中，第二类采集卡的采样频率大于或等于预设域值，所述预设阈值为4= (360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Λ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，f0为待检测谐波分量的频率；
[0088]获取各个电压采集卡输出的数字电压信号，并依据各个电压采集卡输出的数字电压信号获得各个动力单元的电压的谐波分量。
[0089]进一步的，还可以包括:
[0090]储谐波测试结果数据，具体可以通过冗余磁盘阵列存储谐波测试结果数据。
[0091]由于冗余磁盘阵列由多组磁盘组成，因此，可以将谐波测试结果数据分块存储到冗余磁盘阵列中。当部分磁盘损坏时，可以根据其它未受损坏的磁盘中的数据恢复已损坏磁盘中的数据，可以降低由于误操作或磁盘损坏导致数据测试结果数据丢失发生的概率。
[0092]本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0093]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述装置的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个装置或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0094]另外，在本发明各个实施例中的各控制装置可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0095]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种动车组网侧谐波测试系统，其特征在于，包括: 若干电流传感器，电流传感器与动车组上的动力单元--对应连接； 若干第一类采集卡，第一类采集卡与电流传感器一一对应连接，所述第一类采集卡用于对电流传感器检测到的电流进行采样，并进行量化处理，以将各路传感器检测到的模拟电流信号转换为数字电流信号；所述第一类采集卡的采样频率大于或等于预设阈值，所述预设阈值为fT= (360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Λ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，f0为待检测谐波分量的频率； 第一控制器，与所述若干第一类采集卡相连接，用于将各路数字电流进行叠加得到全列车电流，并依据所述全列车电流获取谐波分量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流传感器为精度为0.05%的电流传感器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于将各路数字电流进行叠加得到全列车电流的第一控制器: 用于将各路数字电流进行温度补偿，将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，用于将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流的第一控制器: 用于对进行温度补充后的各路电流进行非线性补偿，将进行非线性补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流；其中，非线性补偿量预先通过实验确定。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一类采集卡为采样频率大于或等于所述预设值，且转换精度为24位的模数转换器。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的系统，其特征在于，还包括: 若干同步卡，同步卡与第一类采集卡--对应连接。
7.一种动车组网侧谐波测试方法，其特征在于，包括: 检测动车组上的各个动力单元的模拟电流信号； 将检测到的各个动力单元的模拟电流信号进行采样，并进行量化处理，以将各路模拟电流信号转换为数字电流信号；其中，采样频率大于或等于预设域值，所述预设阈值为fT =(360/Δ Θ) Xfci，其中，fT为所述预设阈值，Λ Θ为待检测谐波分量的相位角误差，f0为待检测谐波分量的频率； 将各路数字电流进行叠加得到全列车电流； 依据所述全列车电流获取谐波分量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将各路数字电流进行叠加得到全列车电流包括: 将各路数字电流进行温度补偿； 将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将进行温度补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流包括: 将进行温度补充后的各路电流进行非线性补偿，其中，非线性补偿量预先通过实验确定;将进行非线性补偿后的各路数字电流进行叠加得到全列车电流。
【文档编号】G01R23/16GK104391177SQ201410654751
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】余进, 邓小军, 刘韶庆, 徐跃, 于伟凯, 徐冠基, 贺竹林, 张博 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司