空调电源测试台.docVIP

交直交变流器(AC-DC-ACInverter)测试台的设计

〔刘忠明自动控制工程师现任职于西门子城市轨道交通部〕

摘要介绍了交直交变流器测试台的详细设计和一个基于PLC与虚拟仪器构成的实用数据采集系统。通过软、硬件技术组合，实现了对变流器的的信号采集处理和对测试设备的控制。充分发挥虚拟仪器的优势，采用模块化设计软件方法，设计功能完备的应用软件。

关键词交直交变流器虚拟仪器数据采集串口通讯PLC

DevelopmentofTestbenchfortheAC-DC-ACinverter

LiuZhongMing

(AutomationandElectricEngineering,Hunan412001)

(Masstransit,Siemens

AbstractTheconceptofatestbenchforAC-DC-ACinverteranditsdataacquisitionsystem,whichincludesProgrammablelogiccontrollerandvirtualinstrument,arerepresentedinthispaper.Throughthetechnicalcompositionofhardware-software,thetestbenchcandealwithsignalacquisitionandcontroltheequipment.Makingfulluseofadvantagesofthevirtualinstrumentandadoptingmodularprogrammingdesignmethod,thefunctionsoftheapplicablesoftwareareallready.

KeywordsAC-DC-ACinverter;virtualinstrument;dataacquisition;seriescommunication;Programmablelogiccontroller

概述

交直交变流器〔AC-DC-AC〕用于电力机车中空调电源的供电，它能将机车辅助电源提供的单相交流220V电转换成空调机组需要的多组三相380V电源，向空调机组的室内风机，室外风机，压缩机及电加热管供电。本文介绍了基于PLC控制和数据采集系统的交直交变流器的测试台的设计，该测试台用于变流器的地面检测，它能够模拟机车中的多种恶劣工况，按照铁道部运装技验〔2001〕277号文件要求对交直交变流器的特性进行检测，同时通过PLC+上位机的控制和数据采集系统辅助测试人员进行测试和数据记录，测试台根据人性化设计提供了舒适的操作环境和友好的人机界面。

交直交变流器的原理和需求分析

交直交变流器的工作原理

交直交变流器用于电力机车空调电源的供电，它主要由整流模块，滤波模块，直流斩波升压模块，推挽模块，逆变模块等模块组成。它用于将单相交流220V电源首先整流成直流电源，通过储能模块和直流斩波模块后将电压抬升，然后通过三相IGBT双臂桥电路进行逆变，经过滤波器滤波后向空调机组供电。交直交变流器的原理框图如下：

图1交直交变流器原理图

测试台的技术需求分析

由于机车内负载的情况比拟恶劣，容易导致交直交变流器出现故障。维护人员进行修理后需要对产品进行测试，为了保证产品检修后的可靠性，方便快捷地查找故障，防止设备的反复拆卸和减少误诊断，用于地面测试的测试台根据客户的需求进行了设计。

该测试台能够根据运装技验〔2001〕277号文件的要求在地面模拟各种供电模式下，对变流器进行各种特性测试。它能够对变流器在以下几种模式供电：过压(275V)，高压(250V)，常压(220V)，低压(185V)和欠压(165V)。在控制电压处于85V~130V之间波动时，逆变器能够稳定工作。同时测试台能提供模拟负载对变流器的输出能力进行检测。另外根据要求还需要模拟在负载不平衡的情况下能够检察电源的供电能力。

为了减少逻辑电路设计的规模，同时提高系统的数字化水平，测试台采用了PLC+上位机的控制系统。PLC实现电气的常规控制和数据采集，上位机进行数据的存储，数据显示和示波，报表生成及向操作人员提供操作指导。

由于客户的喜好原因，在测试台的操作面板中还保存了传统的数字仪表进行显示。

系统详细设计

操作台的结构设计

操作台根据人体学原理按照适宜的高度比例和视觉角度以及操作的便捷性进行设计，设备和操作界面按照功能组进行划分，操作集中的原那么进行排布，确保操作人员的操作简便快捷。操作台的内部充分考虑设备的排布的合理性