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专利号: 2018107632072
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可设定频段的牵引供电系统的频域阻抗测量方法,其使用的频域阻抗测量装置,包括接在接触网(C)和钢轨(R)之间的降压变压器(T)的原边线圈,降压变压器(T)的次边线圈串接开关(K)后接扰动电路;电流传感器(CT)安装在接触网(C)和降压变压器(T)的原边之间,电压传感器(PT)并联安装在降压变压器(T)的原边端口;电流传感器(CT)、电压传感器(PT)与信号调理器(SP)相连;信号调理器(SP)与微处理器(MPU)相连;同时,微处理器(MPU)还通过驱动电路(DC)与扰动电路中IGBT器件的门极相连;

其特征在于:所述的扰动电路由正半周扰动电路(DT1)和负半周扰动电路(DT2)组成,其中:

正半周扰动电路(DT1)的组成是:降压变压器(T)次边的上端与二极管一(D1)的正极相连;二极管一(D1)的负极与IGBT器件一(T1)的集电极相连,IGBT器件一(T1)的发射极通过电阻一(R1)与二极管三(D3)的负极相连;二极管三(D3)的正极与二极管一(D1)的正极相连;IGBT器件一(T1)的发射极还通过电阻三(R3)与降压变压器(T)次边的下端相连;IGBT器件一(T1)的门极与驱动电路(DC)相连;

负半周扰动电路(DT2)的组成是:降压变压器(T)次边的上端与二极管二(D2)的负极相连;二极管二(D2)的正极与IGBT器件二(T2)的发射极相连,IGBT器件二(T2)的集电极通过电阻二(R2)与二极管四(D4)的正极相连;二极管四(D4)的负极与二极管二(D2)的负极相连;IGBT器件二(T2)的集电极还通过电阻三(R3)与降压变压器(T)次边的下端相连;IGBT器件二(T2)的门极与驱动电路(DC)相连;

使用所述的频域阻抗测量装置,对牵引供电系统进行频域阻抗的测量方法,其步骤是:

A、控制信号产生:

微处理器(MPU)产生设定频段的鸟鸣信号y(t),所述的鸟鸣信号y(t)为在频率变化周期内,频率随时间线性变换的变频正弦信号,其数学表达式为:y(t)=sin(2π(f0+(f1‑f0)t/Ts)t),其中,t为时间,Ts为频率变化周期,f0为设定频段的最低频率值,f1为设定频段的最高频率值;微处理器(MPU)通过变频正弦信号y(t)得到频率从f0线性变换到f1的鸟鸣控制信号yP(t), 闭合开关(K),微处理器(MPU)通过驱动电路(DC)将鸟鸣控制信号yP(t)传送至扰动电路中IGBT器件一(T1)和IGBT器件二(T2)的门极,以控制IGBT器件一(T1)和IGBT器件二(T2)的开、闭;

B、扰动信号的产生

B1、正半周扰动

降压变压器(T)的原边电压处于正半周时,降压变压器(T)的次边上端的正极性电压被二极管二(D2)和二极管四(D4)的负极隔断,负半周扰动电路(DT2)断开、不工作;正半周扰动电路(DT1)工作,其中:降压变压器(T)次边上端、二极管一(D1)、IGBT器件一(T1)、电阻三(R3)和降压变压器(T)次边下端依次相连,形成正半周小电阻支路;降压变压器(T)次边上端、二极管三(D3)、电阻一(R1)、电阻三(R3)和降压变压器(T)次边下端依次相连,形成正半周大电阻支路;

当微处理器(MPU)传送的鸟鸣控制信号yP(t)=1时:正半周小电阻支路导通,正半周大电阻支路被正半周小电阻支路旁路,降压变压器(T)次边上端的正极性电流流过正半周小电阻支路回到降压变压器(T)次边下端;

当微处理器(MPU)传送的鸟鸣控制信号yP(t)=0时:IGBT器件一(T1)关断,正半周小电阻支路断开,降压变压器(T)次边上端的正极性电流流过正半周大电阻支路回到降压变压器(T)次边下端;

正半周小电阻支路和正半周大电阻支路在频率从f0线性变换到f1的鸟鸣控制信号yP(t)的控制下交替流过正向电流,进而通过降压变压器(T)在牵引供电系统中产生频率在f0到f1之间的正半周扰动;

B2、负半周扰动

降压变压器(T)的原边电压处于负半周时,降压变压器(T)次边上端的负极性电压被二极管一(D1)和二极管三(D3)的正极隔断,正半周扰动电路(DT1)断开、不工作;负半周扰动电路(DT2)工作,其中:降压变压器(T)次边上端、二极管二(D2)、IGBT器件二(T2)、电阻三(R3)和降压变压器(T)次边下端依次相连,形成负半周小电阻支路;降压变压器(T)次边上端、二极管四(D4)、电阻二(R2)、电阻三(R3)和降压变压器(T)次边下端依次相连,形成负半周大电阻支路;

当微处理器(MPU)传送的鸟鸣控制信号yP(t)=1时:负半周小电阻支路导通,负半周大电阻支路被负半周小电阻支路旁路,降压变压器(T)次边上端的负极性电流流过负半周小电阻支路回到降压变压器(T)次边下端;

当微处理器(MPU)传送的鸟鸣控制信号yP(t)=0时:IGBT器件二(T2)关断,负半周小电阻支路断开,降压变压器(T)次边上端的负极性电流流过负半周大电阻支路回到降压变压器(T)次边下端;

负半周小电阻支路和负半周大电阻支路在频率从f0线性变换到f1的鸟鸣控制信号yP(t)的控制下交替流过负极性电流,进而通过降压变压器(T)在牵引供电系统中产生频率在f0到f1之间的负半周扰动;

C、扰动时电压、电流信息的获取

扰动信号产生的同时,电压传感器(PT)将采集得到的牵引供电系统的扰动时电压信息u2(t)通过信号调理器(SP)处理后送微处理器(MPU);电流传感器(CT)将采集得到的牵引供电系统的扰动时电流信息i2(t)通过信号调理器(SP)处理后,送微处理器(MPU);

D、无扰动时电压、电流信息的获取

断开开关(K),扰动电路停止工作,牵引供电系统中不再有扰动信号;电压传感器(PT)将采集得到的牵引供电系统的无扰动时电压信息u1(t),通过信号调理器(SP)处理后送微处理器(MPU);电流传感器(CT)将采集得到的牵引供电系统的无扰动时电流信息i1(t),通过信号调理器(SP)处理后送微处理器(MPU);

E、获取频域阻抗

微处理器(MPU)将无扰动时电压信息u1(t)、无扰动时电流信息i1(t)、扰动时电压信息u2(t)和扰动时电流信息i2(t),通过快速傅里叶变换分别得到无扰动时频域电压信息U1(f)、无扰动时频域电流信息I1(f)、扰动时频域电压信息U2(f)、扰动时频域电流信息I2(f);

再计算得到频带(f0~f1)内的频域阻抗特性Z(f), 其中f表示频率;

进而得到牵引供电系统的谐振频率。