一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法.docx

一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法.docx

《一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法

权利要求书1/2页

1.一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，所述传动系统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，充电回路包括接触器和充电电阻，其中接触器包括充电接触器和短接接触器，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，接收到所述接触器闭合命令后，采集并计算中间电压变化率以及有效输入电流，将中间电压变化率与接触器闭合有效电压进行比较，将有效输入电流值与电流门槛值进行比较，判断是否符合接触器闭合时电压电流的规律，以判断是否存在接触器卡分故障。

2.根据权利要求1所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.检测接触器闭合命令是否为TRUE，若成立，转至下一步骤；否则，继续进行步骤S1；

S2.采集中间电压以及输入电流，分别记为Ud（k）、Id（k）；

S3.根据式

（1）计算单个周期内中间电压Ud（k）的变化率Ud_K（k）；

式中，N＝Tc/Ts，Ts为测量值采样周期，Tc为测量值计算周期；

S4.判断式

（2）和（3）是否成立；Ud_K（k）＞Uth

（2）

Id（k）＞Ith（3）

式中，Uth和Ith分别为接触器闭合有效电压和电流门槛值，根据所述传动系统主电路参数设置；

S5.若式

（2）和（3）同时成立，则置当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）为TRUE，当前接触器虚拟状态为闭合状态；否则，则置当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）为FALSE，接触器虚拟状态为断开状态；

S6.使用当前接触器虚拟状态判断接触器是否存在卡分故障。

3.根据权利要求2所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，所述传动系统主电路中设有与中间回路并联的中间电压传感器VH2以及串联在主电路的输入电流传感器

LH1；其特征在于，所述步骤S2中，通过中间电压传感器VH2以及输入电流传感器LH1分别对中间电压和输入电流进行采集。

4.根据权利要求2所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S2中，

当所述传动系统主电路为直流传动系统主电路时，Id（k）为接触器刚闭合时的输入电流；

当所述传动系统主电路为交流传动系统主电路时，Id（k）为单个信号周期电流峰值，Id（k）＝Iqc_max（k）＝Max（|Iqc（k）|,|Iqc（k-1）|,…,|Iqc（k-N+1）|）；（4）

式中，N＝Tc/Ts，Ts为测量值采样周期，Tc为测量值计算周期。

5.根据权利要求2所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S4中，当上一时刻接触器虚拟状态ST_VirKM（k-1）为FALSE时，再判断式

（2）和（3）是否同时成立；

所述步骤S5中，若式

（2）和（3）同时成立，则置当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）为

权利要求书2/2页

TRUE，判断接触器虚拟状态由上一时刻的断开状态转为闭合状态；否则，当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）保持上一时刻接触器虚拟状态ST_VirKM（k-1）不变。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：

S61.检测接触器辅助反馈触头状态ST_KM（k），闭合则置为TRUE，断开置为FALSE；判断其与当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）是否一致，以判断接触器辅助反馈触头是否正常；

S62.使用当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）和/或接触器辅助反馈触头状态ST_KM（k）判断是否存在接触器卡分故障。

7.根据权利要求6所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S62具体为：

S621.若接触器辅助反馈触头状态ST_KM（k）与当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）一致，则判断接触器辅助反馈触头正常；当接触器辅助反馈触头正常时，若当前接触器虚拟状态

ST_VirKM（k）和/或接触器辅助反馈触头状态ST_KM（k）为FALSE，判断接触器存在卡分故障；S622.若接触器辅助反馈触头状态ST_KM（k）与当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）不一

致，则判断接触器辅助反馈触头失效；当接触器辅助反馈触头失效时，若当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）为FALSE，判断接触器存在卡分故障。

8.根据权利要求7所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S621中，当接触器辅助反馈触头正常时，判断式（5）是否成立；若成立，则判断当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）与接触器辅助反馈触头状态是否均为FALSE；若均为FALSE，则置接触器卡分故障标志KM_Flt_Flag为TRUE，判断接触器存在卡分故障；否则，置为FALSE；

Ton（k）≥Tth（5）

式中，Ton为所述步骤S1中开始接触器闭合命令的持续时间，Tth为第一门槛时间。

9.根据权利要求7或8所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S622中，

若接触器辅助反馈触头状态ST_KM（k）与当前接触器虚拟状态

ST_VirKM（k）不一致，则置接触器辅助反馈触头故障判断有效标志

STfd_Flt_Flag为TRUE，否则为FALSE；若接触器辅助反馈触头故障判断有效标志STfd_

Flt_Flag为TRUE持续超过第二门槛时间，则置接触器辅助触头故障标志KMfd_Flt_Flag为

TRUE，判断接触器辅助反馈触头状态失效。

10.根据权利要求9所述的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，其特征在于，所述第二门槛时间为40ms。

一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法

技术领域

[0001]本发明从属于故障诊断技术领域，更具体地，涉及一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法。

背景技术

[0002]直流供电传动系统典型主电路原理如图1所示，其控制时序为：

闭合主断HSCB，延时一定时间，闭合充电接触器KM1，断开短接接触器KM2，电网电压通过-直流电抗器，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。

当中间电压达到一定电压门槛时，闭合短接接触器KM2，同时断开充电接触器。

牵引变流器典型主电路原理如图3所示，其控制时序为：

闭合主断MCB，延时一定时间，闭合充电接触器KM1，断开短接接触器KM2，电网电压通过牵引变压器次边牵引绕组，经由充电接触器KM1、充电电阻Rchr、以及四象限整流模块的反并联不控整流二极管向中间回路的支撑电容充电。

当中间电压达到一定电压门槛时，闭合短接接触器KM2，同时断开充电接触器。

[0003]不管是直流还是交流供电传动系统主电路的充电回路中，接触器（按功能分成充电和短接接触器）为系统一个重要的部件，传动控制单元根据系统时序要求完成充电和短接接触器的一系列的逻辑控制功能，而完成这些控制功能的前提是采集接触器的有效状态信息，因此，接触器的故障状态判断成为传动控制单元软件必不可少的一个功能。

[0004]为了在接触器异常时能对直流传动系统或牵引变流器进行保护，并及时进行相应的保护动作以保证负载的可靠运行，一般传动控制单元会对充电短接接触器的卡分故障

（即传动控制单元给出接触器闭合命令，但接触器未闭合）进行诊断。

[0005]目前机车上接触器卡分故障诊断方法一般根据接触器闭合命令与接触器辅助触头反馈状态是否一致来进行判断。

具体方法为：

传动控制单元发出接触器闭合命令后，延时一定时间门槛Tth对接触器辅助反馈触头状态进行检测，若辅助反馈触头状态仍为断开状态，则认为接触器卡分故障；若不成立，则认为接触器正常。

[0006]然而目前接触器卡分诊断方法仅根据接触器辅助反馈触头状态来判断，当辅助反馈触头存在接触不良或信号线断线导致辅助反馈触头状态失真时，现有诊断方法会导致误报，大大降低了机车的可用性。

[0007]本说明书中TCU：

即传动控制单元（TractionControlUnit），牵引变流器控制器的一种；DCU：

即传动控制单元（DriveControlUnit），牵引变流器控制器的一种。

发明内容

[0008]本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提出了能够有效区分接触器主触头故障或辅助反馈触头故障，可靠性高的传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法。

[0009]本发明的技术方案如下：

[0010]提供一种传动系统主电路接触器卡分故障诊断方法，所述传动系统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，充

电回路包括接触器和充电电阻，其中接触器包括充电接触器和短接接触器，所述充电接触器和充电电阻串联后与短接接触器并联；接收到接触器闭合命令后，采集并计算中间电压变化率以及有效输入电流，将中间电压变化率与接触器闭合有效电压进行比较，将有效输入电流值与电流门槛值进行比较，判断是否符合接触器闭合时电压电流的规律，以判断是否存在接触器卡分故障。

[0011]在所述的传动系统主电路中，无论是交流传动系统还是直流传动系统主电路，在充电接触器或短接接触器闭合前后，其电压电流呈现一定的变化规律：

中间电压变化率以及有效输入电流随任一接触器的闭合呈递减趋势。

本发明利用这一规律，通过将中间电压变化率和电流值分别与接触器闭合有效电压和电流门槛值进行比较，以确定接触器是否进行了闭合动作，从而判断接触器是否存在卡分故障。

[0012]进一步地，包括以下步骤：

[0013]S1.检测接触器闭合命令是否为TRUE，若成立，转至下一步骤；否则，继续进行步骤S1；

[0014]S2.采集中间电压以及输入电流，分别记为Ud（k）、Id（k）；

[0015]S3.根据式

（1）计算单个周期内中间电压Ud（k）的变化率Ud_K（k）；

[0016]

[0017]式中，N＝Tc/Ts，Ts为测量值采样周期，Tc为测量值计算周期，

[0018]S4.判断式

（2）和（3）是否成立；

[0019]Ud_K（k）＞Uth

（2）

[0020]Id（k）＞Ith（3）

[0021]式中，Uth和Ith分别为接触器闭合有效电压和电流门槛值，根据传动系统主电路参数设置；

[0022]S5.若式

（2）和（3）同时成立，则置当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）为TRUE，当前接触器虚拟状态为闭合状态；否则，则置当前接触器虚拟状态ST_VirKM（k）为FALSE，接触器虚拟状态为断开状态；

[0023]S6.使用当前接触器虚拟状态判断接触器是否存在卡分故障。

[0024]进一步地，所述传动系统主电路中设有与中间回路并联的中间电压传感器VH2以及串联在主电路的输入电流传感器LH1；所述步骤S2中，通过中间电压传感器VH2以及输入电流传感器LH1分别对中间电压和输入电流进行采集。

[0025]进一步地，所述步骤S2中，

[0026]当所述传动系统主电路为直流传动系统主电路时，Id（k）为接触器刚闭合时的输入电流；

[0027]当所述传动系统主电路为交流传动系统主电路时，Id（k）为单个信号周期电流峰值，

[0028]Id（k）＝Iqc_max（k）＝Max（|Iqc（k）|,|Iqc（k-1）|,…,|Iqc（k-N+1）|）；（4）

[0029]式中，N＝Tc/Ts，Ts为测量值采样周期，Tc为测量值计算周期。

[0030]进一步地，为了避免接触器从一开始就是闭合状态的情况导致的接触器卡分故障漏判的状况，所述步骤S4中，当上一时刻接触器虚拟状态ST_VirKM（k-1）为FALSE时，再判断

式

（2）和（3）是否同时成立；所述步骤