一种主电路充电不良故障实时诊断方法技术

技术编号:18053445 阅读:39 留言:0更新日期:2018-05-26 10:10
本发明专利技术公开了一种主电路充电不良故障实时诊断方法,所述主电路包括依次连接的电源、充电回路、中间回路以及负载;所述充电回路用于为中间回路进行充电,包括充电接触器、充电电阻以及短接接触器,所述充电接触器和充电电阻串联后与短接接触器并联;包括以下步骤:采集主电路输入电流、输入电压值;根据欧姆定律,计算中间回路短路时的等效电阻值;将等效电阻值与充电电阻值进行比较,判断是否存在因中间回路短路导致的充电不良故障。本发明专利技术能够避免充电不良故障漏报的情况,并且能进一步判定出充电不良故障产生的原因,诊断快速、精准。

【技术实现步骤摘要】
一种主电路充电不良故障实时诊断方法
本专利技术从属于故障诊断
,更具体地,涉及一种主电路充电不良故障实时诊断方法。
技术介绍
不管是直流还是交流主电路的充电回路,为了在主电路存在故障(如支撑电容故障、二次谐振电容故障等)及时有效地保护主电路,均需在充电阶段对主电路充电是否正常,即充电不良故障进行判断。若判断出充电不良,应及时保护,以免故障扩大化。目前机车上充电不良故障诊断方法一般采用固定时间固定电压门槛的充电不良判断方法。如图1所示为一种直流供电传动系统主电路原理,充电相关部分如虚线框内所示,充电时,充电接触器KM1闭合,短接接触器KM2断开,电网电压通过平波电抗器L,经由充电接触器KM1、充电电阻Rchr向中间回路的支撑电容充电。现有技术的充电不良故障诊断方法原理如图3所示,根据中间电压传感器VH1采样值以及充电接触器KM1状态来综合判断,具体方法为:充电接触器KM1闭合一定时间门槛Tth后检测中间电压传感器VH1采样值Ud是否超某一电压门槛值Uth,若Ud>Uth,则认为充电不良故障,若不成立,则认为充电正常。然而现有的固定时间固定电压门槛的充电不良诊断方法,只是在充电过程的一个特定时间点的电压值进行门槛判断。如图3中仅在时间点t2进行充电不良故障诊断,若在t2至t3时间段内发生充电不良故障,该方法会发生漏报;此外,为了不发生误报造成机车不正常停机,一般会取时间门槛Tth为一个较长的时间(一般为1s以上),电压门槛Uth取为一个很保守的值,因此,该方法对充电不良诊断的快速性有很大局限性;并且该充电不良故障诊断方法不能诊断出充电不良故障的类别。专利
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷,提出了能够避免充电不良故障漏报的情况,并且能进一步判定出充电不良故障产生的原因,本专利技术的技术方案如下,提供一种主电路充电不良故障实时诊断方法,所述主电路包括依次连接的电源、充电回路、中间回路以及负载;所述充电回路用于为中间回路进行充电,包括充电接触器、充电电阻以及短接接触器,所述充电接触器和充电电阻串联后与短接接触器并联;包括以下步骤:S1.采集主电路输入电流、输入电压值;根据欧姆定律,计算中间回路短路时的等效电阻值;将等效电阻值与充电电阻值进行比较,判断是否存在因中间回路短路导致的充电不良故障。本专利技术根据中间电压和主电路输入电流测量值变化规律,巧妙利用了欧姆定律来进行因中间回路短路而导致的充电不良故障的诊断;当主电路的中间回路发生故障短路时,电源的一端经由充电接触器和充电电阻,再流向电源的另一端,形成一个回路。稳定后,输入电压、输入电流与充电电阻阻值满足欧姆定律。因此可通过此电压电流的规律来判定是否发生了因中间回路短路导致的充电不良。进一步地,所述步骤S1具体为:S11.采集主电路输入电压值以及输入电流值,分别记为Up(k)、Iqc(k);根据式(1)计算等效充电电阻阻值Rcal(k);其中,K为比例系数;S12.判断Rcal(k)是否在有效阻值范围内,式(2)是否成立;0.8·R≤Rcal(k)≤1.2·R(2)其中0.8R≤R1≤R,R≤R2≤1.2R,R为充电电阻阻值;按照欧姆定律,若发生中间回路短路,Rcal(k)应等于R,为了避免测量误差对结果进行的干扰,对R的门槛值设有低阈值R1和高阈值R2,以防止误报,进一步提高诊断的准确性;本专利技术中间回路短路时充电不良故障是以充电电阻阻值是否处于有效范围为标准进行诊断,基于中间回路短路时充电回路电压电流关系,替换成电压或电流是否处于有效范围为标准也可以完成诊断。S13.若式(2)成立,则置判断有效标志位Valid_Flag1为TRUE,否则置为FALSE;S14.设定门槛时间,若Valid_Flag1为TRUE的持续时间超过门槛时间,则置充电不良故障标志位Fault_Flag1为TRUE,并判断发生了因中间回路短路导致的充电不良故障。进一步优选地,所述步骤S11中:根据式(3),(4)计算单信号周期内Up(k)、Iqc(k)的峰值Up_max(k)和Iqc_max(k);Up_max(k)=Max(|Up(k)|,|Up(k-1)|,…,|Up(k-N+1)|)(3)Iqc_max(k)=Max(|Iqc(k)|,|Iqc(k-1)|,…,|Iqc(k-N+1)|)(4)式中,N=T/Ts,T为信号周期,Ts为Up(k)、Iqc(k)的采样周期;根据式(5)计算等效充电电阻阻值Rcal(k);本专利技术中,对电压电流进行采样时,选用了单信号周期内的峰值,能够进一步避免因输入的电压电流小,采样精度对判断结果的影响。进一步地,当所述电源为直流电源时,所述步骤S2中,K为1。进一步地,当所述电源为交流电源,并且交流电源通过变压器将电能传送给充电回路时,所述步骤S2中,K为变压器变比,输入电压为变压器次边电压,输入电流为次边绕组输入电流。进一步地,所述步骤S1之后,还包括步骤S2:S2.根据输入电压、充电接触器闭合时间、短接接触器闭合时间设定动态电压门槛值;并将中间电压值与动态电压门槛值进行比较;判断是否存在因主电路元器件劣化导致的充电不良故障。充电正常时,中间电压随时间呈指数函数关系,而当主电路元器件劣化导致充电不良时,中间电压随时间成一次函数关系,根据充电正常时的中间电压和主电路元器件劣化时的中间电压的关系,正常充电过程中中间电压波形将处于非正常时一次函数图像的上方。据此本专利技术通过设定动态门槛电压值,可判断是否出现了因主电路器件劣化导致的充电不良。进一步地,所述步骤S1之前设有步骤S0,S0.检测充电接触器是否闭合,若闭合,则转至下一步骤;否则,继续进行步骤S0;由于对因中间回路短路故障的步骤较少,判断迅速,当步骤S1中的判定结果为否时才进行步骤S2,否则,返回步骤S0。这样当检测出因中间回路短路造成充电不良时,可以无需进行下一步检测,提高了诊断效率。进一步地,所述步骤S2具体为:S21.按式(6)计算动态电压门槛值Uth(k);其中,ton(k)为充电接触器KM1闭合持续时间,tCHR为充电接触器闭合时间点,tLB为短接接触器闭合时间点;U0为充电接触器闭合时起始中间电压,ULB为短接接触器闭合电压。本专利技术动态门槛计算以充电和短接时刻的数值拟合成一次函数作为动态门槛基准,也可采用类似的方法进行计算。S22采集中间回路电压测量值Ud(k),判断式(7)是否成立;Ud(k)>Uth(k)(7)S23.若式(7)成立,则置判断有效标志位Valid_Flag2为TEUE,否则置为FALSE;S24.设定门槛时间,若Valid_Flag2为TRUE的持续时间超过门槛时间,则置充电不良故障标志位Fault_Flag2为TRUE,并判断发生了因主电路元器件劣化导致的充电不良故障。Tth1、tLB的取值可根据实际主电路的参数进行选择,进一步优选地,所述tCHR取充电接触器闭合后延迟Tth1的时间点,tLB取为短接接触器闭合后的延迟Tth2的时间点,400ms≤Tth1≤500ms,400ms≤Tth2≤500ms。Tth1、Tth2的延迟是为了防止刚闭合充电接触器或短接接触器时,中间电压测量误差造成的误报。进一步地,所述中间回路电压测量值Ud(k)采样周期为4本文档来自技高网
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一种主电路充电不良故障实时诊断方法

【技术保护点】
一种主电路充电不良故障实时诊断方法,所述主电路包括依次连接的电源、充电回路、中间回路以及负载;所述充电回路用于为中间回路进行充电,包括充电接触器、充电电阻以及短接接触器,所述充电接触器和充电电阻串联后与短接接触器并联;其特征在于,包括以下步骤:S1.采集主电路输入电流、输入电压值;根据欧姆定律,计算中间回路短路时的等效电阻值;将等效电阻值与充电电阻值进行比较,判断是否存在因中间回路短路导致的充电不良故障。

【技术特征摘要】
1.一种主电路充电不良故障实时诊断方法,所述主电路包括依次连接的电源、充电回路、中间回路以及负载;所述充电回路用于为中间回路进行充电,包括充电接触器、充电电阻以及短接接触器,所述充电接触器和充电电阻串联后与短接接触器并联;其特征在于,包括以下步骤:S1.采集主电路输入电流、输入电压值;根据欧姆定律,计算中间回路短路时的等效电阻值;将等效电阻值与充电电阻值进行比较,判断是否存在因中间回路短路导致的充电不良故障。2.根据权利要求1所述的主电路充电不良故障实时诊断方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:S11.采集主电路输入电压值以及输入电流值,分别记为Up(k)、Iqc(k);根据式(1)计算等效充电电阻阻值Rcal(k);其中,K为比例系数;S12.判断Rcal(k)是否在有效阻值范围内,式(2)是否成立;R1≤Rcal(k)≤R2(2)其中0.8R≤R1≤R,R≤R2≤1.2R,R为充电电阻阻值;S13.若式(2)成立,则置判断有效标志位Valid_Flag1为TRUE,否则置为FALSE;S14.设定门槛时间,若Valid_Flag1为TRUE的持续时间超过门槛时间,则置充电不良故障标志位Fault_Flag1为TRUE,并判断发生了因中间回路短路导致的充电不良故障。3.根据权利要求2所述的主电路充电不良故障实时诊断方法,其特征在于,所述步骤S11中,根据式(3),(4)计算单信号周期内Up(k)、Iqc(k)的峰值Up_max(k)和Iqc_max(k);Up_max(k)=Max(|Up(k)|,|Up(k-1)|,…,|Up(k-N+1)|)(3)Iqc_max(k)=Max(|Iqc(k)|,|Iqc(k-1)|,…,|Iqc(k-N+1)|)(4)式中,N=T/Ts,T为信号周期,Ts为Up(k)、Iqc(k)的采样周期;根据式(5)计算等效充电电阻阻值Rcal(k);4.根据权利要求2所述的主电路充电不良故障实时诊断方法,其特征在于,当所述电源为直流电源时,所述步骤S11中,K为1;当所述电源为交流电源,并且交流电源通过变压器将电能传送给充电回路时,所述步骤S11中,K为变压器变比...

【专利技术属性】
技术研发人员:成正林刘良杰徐绍龙李学明黄明明蒋奉兵彭辉袁靖廖亮谭永光
申请(专利权)人:株洲中车时代电气股份有限公司
类型:发明
国别省市:湖南,43

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