专利名称：牵引发电机励磁斩波单元功能试验台的制作方法
技术领域：
本发明属于功能测试试验台，主要涉及一种用于HXN3型内燃机车 牵引发电机励磁斩波单元的功能试验台。
技术背景 牵引发电机励磁斩波单元(简称TAFSC )是机车上的关键部件之一 ， 对其功能进行测试也是机车总体试验的一部分。但是如果直接将TAFSC接入机车 进行试验，则既不安全也不经济。因此需要一种针对HXN3型内燃机车牵引发电 机励磁斩波单元的功能试验台，以完成对TAFSC的各项功能的模拟测试。但目前 国内外暂无这种设备。
发明内容
为解决上述没有针对HXN3型内燃机车牵引发电机励磁斩波单元 功能测试设备的问题，本发明提供了一种牵引发电机励磁斩波单元功能试验台。
本发明的技术方案如下 一种牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特 征在于它由功率电路和控制电路组成功率电路中设有向牵引发电机励磁斩 波单元TAFSC提供三相交流电源的调压器，和模拟牵引发电机励磁绕组的负载 电阻；控制电路中采用单片机构成的控制板采集牵引发电机励磁斩波单元的 freq/rtn信号进行辅发频率检测，并将结果发送到与之接口的LCD上显示；控 制板模拟机车微机EM2000输出400 1000Hz频率信号并将频率值显示于 LCD;控制板检测来自牵引发电机励磁斩波单元的状态反馈信号FSOP/N FS1P/N并将其显示于LCD;由手动开关实现的数字输入接牵引发电机励磁斩波 单元的ERP/N ; LED灯接于牵引发电机励磁斩波单元的FS0/FS1指示其状态； 数字电压表接牵引发电机励磁斩波单元的CA一fbk/rtn，显示辅发电压反馈信号； 变频器输出的电压经滤波电路滤波后接牵引发电机励磁斩波单元的Pl/P2;控制 电源电路接牵引发电机励磁斩波单元的相应的接线端，为其提供工作电源。
所述的调压器Tl输出端子接牵引发电机励磁斩波单元TAFSC的A、 B、 C端，外部电源进线A1、 Bl、 Cl经开关ZK分别接A2、， B2、 C2点，A2、 B2、 C2点经串联的接触器JC主触点接调压器T1的输入端子A3、 B3、 C3点；A2 点经串联的停止按钮TA1、起动按钮QA1与接触器JC辅助触点的并联电路、 线圈JC接零线N， A2亦经电源指示灯XD接零线N， B3经运行指示灯XD1 接零线N， B点和C点间接有电压表V1。
所述的模拟牵引发电机励磁绕组的负载电阻RL为无感电阻，其一端经分 流器FL接牵引发电机励磁斩波单元的LC+，另一端接牵引发电机励磁斩波单 元的LC-，电流表A接分流器FL。
所述的控制板KB采用单片机AT89S52为处理器，控制板的3脚接牵引发 电机励磁斩波单元的gate,控制板的1脚接牵引发电机励磁斩波单元的freq， 控制板的5脚接牵引发电机励磁斩波单元的FS1N，控制板的4脚接牵引发电机 励磁斩波单元的FS0N，单片机AT89S52的P0 口接LCD，按钮K3、 K4接LCD
的键盘输入接口。
所述的数字电压表V3接于牵引发电机励磁斩波单元的CAJbk和CA—rtn间。
手动开关Kl 一端接ERP，另一端接电源P15端。
所述的LED灯LD1、LD2分别接于牵引发电机励磁斩波单元的FS1P、FS0P 和电源P15端之间。
所述的变频器B1的1脚和11脚接可调电阻WR2的两端，可调电阻的可 调端接B1的10脚，变频器B1的1脚和4脚接可调电阻WR1的两端，可调电 阻WR1的可调端接B1的3脚，变频器B1的4脚、ll脚相连，A2、 B2、 C2 分别经真空断路器1ZK和接触器1KM接变频器B1的L21、 L22、 L23，变频器 Bl的PEN接零线N， L12经串联的停止按钮TA2、起动按钮QA2与1KM接触 器辅助触点的并联电路、1KM线圈接零线N，变频器B1的U、 V、 W经电抗 器DK后其中两相接牵引发电机励磁斩波单元的Pl和P2，P1和P2间接有电压 表V2， C21和RL21、 C22和RL22、 C23和RL23两两并联后星形连接，中心点位NIO，变频器B1的U、 V、 W亦经电抗器DK接此星形连接。
所述的控制电源电路可采用输入220VAC，输出5V、 15V禾tJ-15V的开关电
源，对应控制电源Y1的5V、 P15、 N15端。
采用上述技术方案后，本发明的试验台可以用于TAFSC的功能试验，模拟
机车微机EM2000给TAFSC发出控制信号，使其为牵引发电机提供相应的励磁电
流。并且提供TAFSC所需的对外接口信号，显示TAFSC工作的各种状态。
图1是本发明的原理框图 图2是本发明实施例的电路图
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明
本发明是一种用于HXN3型内燃机车牵引发电机励磁斩波单元的功能试验 台。本发明用于TAFSC的功能试验，模拟机车微机EM2000给TAFSC发出控制信 号，使其为牵引发电机提供相应的励磁电流。
如图1所示，本发明的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台由功率电路和 控制电路组成。
本发明的功率电路包括模拟辅发三相功率输出的调压器和模拟牵引发电机 励磁绕组的负载电阻。TAFSC的功率输入为机车辅发的三相交流电。鉴于试验 台对TAFSC仅进行功能试验，本发明选用小功率三相调压器来模拟辅发电机功 率输出，其电源为工频380V，输出手动可调，范围为60 230VAC。如图2所示， 在实施例中用指针表V1显示调压器输出电压值，实现对TAFSC主回路的功能检
TAFSC从辅发电机获得的三相电压整流成直流电压后，经功率开关模块斩 波向负载提供电流。为模拟牵引发电机励磁绕组，本发明采用10Q/15kW电阻 来模拟牵弓I发电机励磁绕组。在实施例中用指针表显示其电流值。
本发明的控制电路由两部分组成， 一部分采用AT89S52单片机构成的控制 板来完成，其余部分由分立器件完成。
本发明的控制板釆集牵引发电机励磁斩波单元的freq/rtn信号进行辅发 频率检测，并将结果发送到与之接口的LCD上显示;控制板模拟机车微机EM2000输出400 1000Hz频率信号并将频率值显示于LCD;控制板检测来自牵引发电 机励磁斩波单元的状态反馈信号FS0P/N FS1P/N并将其显示于LCD。
freq/rtn频率信号的检测由定时器TO计算该信号的波形周期，经过一定 的数据处理计算出频率值后，由AT89S52发送到与之接口的LCD上显示。
AT89S52模拟EM2000输出400 1100Hz频率信号(gate/rtn)，由定时器 Tl实现。频率信号可以通过与LCD接口的加减按键调节，改变频率输出给定值， 也可由控制板软件自动实现输出频率的改变。本发明实施例采用按键调节方式。 根据给定的频率值计算出Tl的计数初值，经中断程序完成频率输出。输出的频 率值由AT89S52发送到与之接口的LCD上显示。
TAFSC根据自身状态产生相应的状态反馈信号FS0P/N FS1P/N。 AT89S52 检测来自TAFSC的状态反馈信号FS0P/N FS1P/N。同时，将状态反馈信号在LED 上进行显示。在本发明实施例中LED包括LD1和LD2 。
本发明中由手动开关K1实现的数字输入，接牵引发电机励磁斩波单元的 ERP/N 。
本发明中数字电压表V3接牵引发电机励磁斩波单元的CA_fbk/rtn。 CA—fbk/rtn是辅发的电压反馈信号。该信号完全可以由单片机处理并显示，但 AT89S52不含AD 口，外加AD转换芯片不仅占用AT89S52大量端口而且比较繁 琐。因而本发明使用数字电压表V3直接显示，实现对TAFSC电压反馈信号的检
本发明中变频器输出的电压和频率经滤波电路滤波后接牵引发电机励磁斩 波单元的P1 / P2。可手动分别调节小功率变频器输出的电压和频率，其输出 值由小功率变频器的自带显示面板显示。
本发明中控制电源电路为TAFSC提供土15V和5V电源，亦为本发明的试验 台提供工作电源。
本发明实施例中试验台电流按TAFSC输出30ADC考虑。
权利要求1、一种牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于它由功率电路和控制电路组成功率电路中设有向牵引发电机励磁斩波单元TAFSC提供三相交流电源的调压器，和模拟牵引发电机励磁绕组的负载电阻；控制电路中采用单片机构成的控制板采集牵引发电机励磁斩波单元的freq/rtn信号进行辅发频率检测，并将结果发送到与之接口的LCD上显示；控制板模拟机车微机EM2000输出400～1000Hz频率信号并将频率值显示于LCD；控制板检测来自牵引发电机励磁斩波单元的状态反馈信号FS0P/N～FS1P/N并将其显示于LCD；由手动开关实现的数字输入接牵引发电机励磁斩波单元的ERP/N；LED灯接于牵引发电机励磁斩波单元的FS0/FS1指示其状态；数字电压表接牵引发电机励磁斩波单元的CA_fbk/rtn，显示辅发电压反馈信号；变频器输出的电压经滤波电路滤波后接牵引发电机励磁斩波单元的P1/P2；控制电源电路接牵引发电机励磁斩波单元的相应的接线端，为其提供工作电源。
2、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于 所述的调压器Tl输出端子接牵引发电机励磁斩波单元TAFSC的A、 B、 C端， 外部电源进线A1、 Bl、 Cl经开关ZK分别接A2、 B2、 C2点，A2、 B2、 C2 点经串联的接触器JC主触点接调压器T1的输入端子A3、 B3、 C3点；A2点经 串联的停止按钮TA1、起动按钮QA1与接触器JC辅助触点的并联电路、线圈 JC接零线N， A2亦经电源指示灯XD接零线N， B3经运行指示灯XD1接零线 N， B点和C点间接有电压表V1。
3、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于: 所述的模拟牵引发电机励磁绕组的负载电阻RL为无感电阻，其一端经分流器 FL接牵引发电机励磁斩波单元的LC+，另一端接牵引发电机励磁斩波单元的 LC-，电流表A接分流器FL。
4、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于 所述的控制板KB采用单片机AT89S52为处理器，控制板的3脚接牵引发电机 励磁斩波单元的gate，控制板的l脚接牵引发电机励磁斩波单元的freq，控制 板的5脚接牵引发电机励磁斩波单元的FS1N，控制板的4脚接牵引发电机励磁 斩波单元的FSON，单片机AT89S52的P0 口接LCD，按钮K3、 K4接LCD的 键盘输入接口。
5、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于 所述的数字电压表V3接于牵引发电机励磁斩波单元的CA—fbk和CA_rtn间。
6、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于 手动开关K1一端接ERP,另一端接电源P15端。
7、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于 所述的LED灯LD1、 LD2分别接于牵引发电机励磁斩波单元的FS1P、 FS0P和 电源P15端之间。
8、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于 所述的变频器B1的1脚和11脚接可调电阻WR2的两端，可调电阻的可调端 接B1的10脚，变频器B1的1脚和4脚接可调电阻WR1的两端，可调电阻 WR1的可调端接Bl的3脚，变频器Bl的4脚、11脚相连，A2、 B2、 C2分别 经真空断路器1ZK和接触器1KM接变频器B1的L21、 L22、 L23，变频器B1 的PEN接零线N, L12经串联的停止按钮TA2、起动按钮QA2与1KM接触器 辅助触点的并联电路、1KM线圈接零线N，变频器B1的U、 V、 W经电抗器 DK后其中两相接牵引发电机励磁斩波单元的Pl和P2， Pl和P2间接有电压表 V2， C21禾dRL21、 C22和RL22、 C23和RL23两两并联后星形连接，中心点 位NIO，变频器B1的U、 V、 W亦经电抗器DK接此星形连接。
9、 如权利要求1所述的牵引发电机励磁斩波单元功能试验台，其特征在于:所述的控制电源电路可采用输入220VAC，输出5V、 15V和-15V的开关电源， 对应控制电源Y1的5V、 P15、 N15端。
专利摘要本实用新型公开了一种牵引发电机励磁斩波单元功能试验台。它由功率电路和控制电路组成，功率电路中设有提供三相交流电源的调压器和模拟牵引发电机励磁绕组的负载电阻；控制电路包括由单片机组成的控制板和分立器件。控制板采集牵引发电机励磁斩波单元(简称TAFSC)的freq/rtn信号进行辅发频率检测，输出400～1000Hz频率信号，检测状态反馈信号FS0P/N～FS1P/N，将结果发送到与之接口的LCD上显示。分立器件如数字电压表、开关等完成对TAFSC各类工作信号输入与输出指示。本实用新型的试验台可以用于TAFSC的功能试验，模拟机车微机EM2000给TAFSC发出控制信号。并且提供TAFSC所需的对外接口信号，显示TAFSC工作的各种状态。
文档编号G01R31/34GK201319058SQ200820220269
公开日2009年9月30日 申请日期2008年11月29日 优先权日2008年11月29日
发明者刘盛强, 田长安, 闫春辉 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司