（电气工程专业论文）多功能dc600v地面电源的设计.pdf

西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 | i 页 摘要 本文根据实际要求设计完成了d c 6 0 0 v 地面电源装置。文中介绍了试 验装置及相应的测控软件的组成，论述了d c 6 0 0 v 电源装置的实际意义， 并针对各种问题进行了相应的设计。 首先对d c b o o v 地面电源的整流器进行了设计。考虑到试验项目的具 体要求。选择合适的主电路。按照检测项目的要求，分别设计电流、电压、 谐波的检测电路。 由于使用工业计算机对试验进行控制。论文还设计了试验系统的模拟 量输入信道、模拟量输出电路、开关量输入电路、开关量输出电路等硬件 电路。试验装置采用d e l p h i 作为开发软件，设计出试验装置的计算机控 制软件和相应的i c 卡计费软件。 最后将该论文研究的装置应用于现场，能够满足新型客车空调等用电 器的检修需要，同时能够对检修消耗的电能进行精确的测量和计费。从实 际应用来看，本试验装置性能良好，使用简单、方便可靠。 关键词：d c 6 0 0 v 地面电源；测试装置；i c 卡计费；d e l p h i 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 v 页 a b s t r a c t t h et h e m sc o m p l e t e st h ed e s i g no fd c s o o vf i e l dp o w e rs u p p l y b yp r a c t i c a lr e q u i r e m e n t t h et h e s i si n t r o d u c e s t h et e s t e q u i p m e n ta n da c c e s s o r i a lt e s ta n dc o n t r o ls o f t w a r e i tg i v e st h e i n s t a n c eo ft h es y s t e m i n a d d i t i o n ，i td e s i g n sp o i n tt ot h e o p e r a t i o np r o b l e m s a tf i r s t ，i td e s i g n st h er e c t i f i e rp a r to ft h ed c 6 0 0 vf i e l dp o w e r s u p p l y i tc h o o s et h es u i t a b l e m a i nc i r c u i ta c c o r d i n g t ot h e e x p e r i m e n tr e q u e s t a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n to ft h ep r o j e c t ， t h et h e s i sd e s i g n st h ed e t e c t i o nc i r c u i to fv o l t a g e ，c u r r e n ta n d h a r m o n i cs e p a r a t e l y b e c a u s et h ew h o l ep r o c e s so fe x p e r i e n c ei sc o n t r o l l e db y i n d u s t r i a lp c ，t h et h e s i sd e s i g n st h ec h a n n e l so fa n a l o go u t p u ta n d i n p u ts i g n a l sa n dc h a n n e l so fd i g t a lo u t p u ta n di n p u ts i g n a l s a n d i tr e a l i z e st h eh a r d w a r ec i r c u i t t h ee x p e r i m e n te q u i p m e n ta p p l i e s t h ed e l p h ia st h ed e v e l o ps o f t w a r et o o lt op r o g r a mt h ec o m p u t e r c o n t r o ls o f t w a r ea n dr e l e v a n ti cc a r dc h a r g i n gs o f t w a r e i nt h ee n d 。t h ee q u i p m e n ti su s e di nt h ew o r k t h ef e e d b a c k i m f o r m a t i o np r o v e si ta sap r a c t i c a lt o o lf o rt h em a i n t e n a n c eo f t h ee l e c t r i ca p p a r a t u ss u c ha sa i r c o n d i t i o n e ro nt h ec a r r i a g e o t h e r w i s ei tc a nc a l c u l a t et h ee n e r g yi nt h em a i n t e n a n c ep r o c e s s a c c u r a t e l y t h es y s t e mh a sp e r f e c tp e r f o r m a n c e i ti se a s i l y h a n d l e da n dc r e d i b l e k e y w o r d s ：d c 6 0 0 vp o w e rs u p p l y ，t e s te q u i p m e n t ，i cc a r dc h a r g i n g d e l p h i 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 新型客车电气系统简介 我国首列d c 6 0 0 v 供电列车于9 8 年在郑州铁路局武昌至北京正式开 通运营，并达到了预期的目的。此后，d c 6 0 0 v 列车供电系统作为铁道部 的一项技术政策，应用到高速列车和动车组，取得了良好的社会效益和经 济效益。 从国家的能源政策和环境保护政策出发，以接触网供电的电力机车集 中向客车供电的d c 6 0 0 v 供电系统，无疑具有技术和经济上的优势。 d c 6 0 0 v 供电系统应用过程中，铁道部有关部门组织了多次技术论 证，对推动d c 6 0 0 v 供电系统的、应用和提高d c 6 0 0 v 供电系统的技 术水平起到了决定性作用。科研和生产制造单位在实践中不断认识和完 善d c 6 0 0 v 供电系统。 d c 6 0 0 v 供电系统有以下优点： 1 ) 电力机车采用单相相控整流方式提供d c 6 0 0 v 电源，采用2 路供电， 具有定的冗余，一路电源故障时，另一路仍可向客车供电。 2 ) 各车厢逆变器放在车下，不占有客车空间。不挂发电车可以多挂一辆 客车，增加客运收人。 3 ) 各车厢独立性强，列车编组灵活。 4 ) d c l l 0 v 全列贯通，各车厢d c l l 0 v 供电系统互补性强，可靠性高。 5 ) 供电系统可以实现集中控制，操作简单。 d c 6 0 0 v 供电系统的原理框图如图1 1 所示。由图1 1 可知客车主要电 器设备有：逆变器、充电器、蓄电池、加热器等。主要电器的参数如下： 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第2 页 图1 1d c 6 0 0 v 供电系统原理框图 ( 1 ) 空调逆变电源装置( 逆变器) 额定输出容量： 2 x3 5 k v a 额定输出电压：三相交流电压有效值3 8 0 v 5 ( 准正弦波输出，谐波 含量 1 0 ) 单相交流电压有效值2 2 0 v 5 ( 准正弦波 输出，谐波含量 9 0 ( 额定电输出负载) 。 主要功率器散热器件表面温度： 4 0 k 。 ( 2 ) 蓄电池组 中倍率碱性蓄电池。额定电压9 6 v ( 暂定为8 0 节) ，容量1 2 0 a h ( 碱性 中倍率) 。保证列车直流负载用电不小于3 h ，电池组的终止电压应不低于 8 8 v 。蓄电池组应有短路保护，各极对箱体间的绝缘电阻应不小于2 0 m q 。 蓄电池组使用寿命应不少于6 年。 ( 3 ) d c i i o v 电源装置( 充电器) 输人d c 6 0 0 v 电压： 额定电压：d c 6 0 0 v 。 最高电压：d c 6 6 0 v 。 最低电压：d c 5 0 0 v 。 输人电压纹波( 峰一谷值) 小于额定电压值的1 5 ( 瞬态过电压 允许7 2 0 v 持续时间2 s 、1 2 0 0 v 持续时间小于2 0 0 u s ) 。 控制电源电压： 额定工作电压：d cl1 0 v ： 最高工作电压：d c1 3 0 v ： 最低工作电压：d c7 7 v ： 电源纹波电压峰谷值不超过4 0 v 。 输出电压： 额定输出电压：d c1 1 9 1 2 3 v ( 可调) 。 输出电压稳态调整率： l 。 输出电压纹波： 峰谷值1 0 v ( 与蓄电池并联) 。 输出容量： 8 k w 。 充电器变换效率：9 2 ( 额定输出负载) 。 欠压保护：蓄电池电压低于9 0 v 。 主要功率器散热器件表面温升： 4 0 k 。 ( 4 ) 客室电加热器( 包括北方车端部电加热、客室采暖用电加热器) 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第4 页 工作电压：d c 6 0 0 v 其它性能与现客车用电加热器性能要求一致。 ( 5 ) 照明变换器 输入电压：额定11 0 vd c ，最高1 2 5 vd c ，最低工作电压7 7 vd c 。 输出功率：配1 5 w 、2 0 w 、3 0 w 、4 0 w 目光灯。 1 2 新型客车对地面电源的要求 ( 1 ) d c 6 0 0 v 地面电源设备应符合铁道部标准t b t ：3 0 6 3 - - 2 0 0 2 旅客列 车d c 6 0 0 v 供电系统技术条件中有关d c 6 0 0 v 供电电源装置要求， 能够为车辆段d c 6 0 0 v 供电客车提供整备用d c 6 0 0 v 地面电源。 ( 2 ) 输入电压：5 0 h z 三相四线制3 8 0 1 0 v 。 ( 3 ) 输出电压：d c 6 0 0 v ，采用两路软启动输出，输出电压上升率不大于 5 0 0 v m s 。 ( 4 ) 稳压精度：5 ，精度范围为d c 5 7 0 v 6 3 0 v ，瞬时尖峰值小于 1 2 0 0 v ，持续时间小于2 0 。 ( 5 ) 纹波系数：电压纹波小于额定电压的5 。 ( 6 ) 输出功率：2 x 4 0 0k w 。 ( 7 ) 输出电流：额定输出电流6 6 7 a ，最大直流电流7 5 0 a 。 ( 8 ) 环境要求：海拔高度 1 0 0 0n l ，在温度1 5 c 4 5 、湿度 9 0 间变化 时整个系统能正常工作。 ( 9 ) 线路压降补偿功能：能够对因地面配电室与整各线配电柜距离太远而造 成的线路压降，进行自动调节和补偿，确保整各线配电柜输出电压符合 稳压精度要求，同时在补偿电压过高时实现自动保护。 ( 1 0 ) 弼2 重控制功能：通过地面电源室或整各线配电柜操作均能可靠实现对 d c 6 0 0 v 输出和关断。 ( 1 1 ) 保护功能：整个系统应具有交流侧过流及短路保护，直流输出侧接地、 过压、短路、过载保护功能。 ( 1 2 ) d c 6 0 0 v 干线绝缘自动检测功能：在d c 6 0 0 v 地面电源与列车连接后 能够自动实现对列车正负线间及线对地间的绝缘检测。 0 3 ) 在线漏电保护功能：当列车d c 6 0 0 v 干线发生漏电或当d c 6 0 0 v 地面 电源线路发生漏电时能够自动切断电路，做出故障提示并报警。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第5 页 ( 1 4 ) 运行参数记录及数据存储功能：能够实现对地面电源送电时问、断电时 间、电压、电流、线路绝缘值、漏电电流值等运行参数实时进行监测、 存储和调用。 ( 1 5 )记录数据作为对现场作业控制、故障分析的原始依据。 ( 1 6 ) i c 卡计费功能 1 3 论文的目的与任务 设计一套能够满足新型客车整备要求的地面电源。主要内容有： 1 整流器的设计 2 检测电路的设计 3 计算机测控系统硬件电路的设计 4 计算机测控系统测控软件的设计 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第6 页 第二章地面电源整流器的设计 2 1 整流器主电路的设计 2 1 1 主电路的技术指标 根据车辆段对d c 6 0 0 v 供电客车整备用地面电源的要求和铁道部标准 t b t ：3 0 6 3 - - 2 0 0 2 旅客列车d c 6 0 0 v 供电系统技术条件中有关d c 6 0 0 v 供电电源装置要求。d c 6 0 0 v 地面电源整流器主电路应具有如下主要技术 指标： 1 、输入电压 2 、输出电压 3 、输出电流 4 、稳压精度 a c 5 0 h z 三相四线3 8 0 v 1 0 d c 6 0 0 v d c 6 6 7 a 5 5 、纹波系数：电压纹波小于额定电压的5 。电流脉动系数s 2 0 2 1 2 整流器主电路设计 根据技术指标的要求，考虑输出电压较高，故选用由晶闸管和整流管 组成的三相半控桥式整流电路，主电路原理图如图2 ，l 所示。 电网电压由接线端子1 a 1 1 8 1 ，1 c 1 经交流接触器1 k m 2 与整流变压 器i z l b l 相联。整流变压器1 z l b l 原边三角形连接。付边星形连接。整 流变压器的付边与三相整流桥相联。三相整流桥由3 个晶闸管和3 个整流 二极管组成，每个晶闸管和整流二极管附带r c 缓冲电路。整流电压经过 1 l d 平波电抗器输出。 整流变压器付边还接有保护用电流互感器和吸收操作过电压的r c 保 护电路。 整流电路输出端接有输出电压、输出电流检测电路，该检测电路检测 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第7 页 到的电压电流可作为闭环控制用的电压电流反馈值。 图2 - 1 主电路原理图 主电路元器件参数选择： 1 整流变压器( z l b ) 的参数选择： 根据输出电压u 。，电流i 。和主电路型式一定的条件下，晶闸管交流 侧的电源电压有效值u ，只能在一个较小的范围内变化。如果电压u ：选择 过高，则晶闸管电源运行时的控制角t 2 过大，造成功率因数变坏，无功功 率增大，电压纹波增大，使其在电源回路电感上产生很大压降；反之如果 电压u ，选择过低，则有可能在晶闸管控制角口。时仍不能达到负载要求 的额定电压，也就达不到负载要求的功率。为了满足晶闸管电源所要求的 交流供电电压和尽可能减小电网与晶闸管电源的相互干扰，要求能够隔离， 所以选配整流变压器。 ( 1 ) 整流变压器次级电压u ，的选择 整流变压器的初级电压就是电网电压，次级电压用下式近似计算： 式中 u ：；( 1 1 2 ) 面u a ( 2 1 ) u ：整流变压器次级电压有效值 u d ：整流电压平均值 a ： 控制角a = o 时整流电压平均值与次级相电压有效值之比 s ：电网电压波动系数 耍塞至塑查兰三堡堡主堕塞竺兰垡笙塞篁! 里 b ：控制角为n 时和o = o 时整流电压平均值之比 取a = 2 3 4 ，b = o 9 3 ；e = o 9代入式( 2 - - 1 ) 得： u 22 ( 5 2 9 - 6 3 5 v ) 考虑线路压降等因素取u2 = 6 0 0 v ( 2 ) 整流变压器容量的选择 次级电流有效值i ，的计算： 已知整流变压器一相绕组在一个周期3 6 0 度内有2 4 0 度流过电流，电 流的幅值为i 。( i 。为直流输出电流的平均值) ，故整流变压器次级电流有 效值i ，可按下式计算： - ：= 店- 。 2 o 8 1 6 i d = 0 8 1 6 6 6 7 = 5 4 4 a 初级电流有效值i 的计算： 设：整流变压器变比尼。为 厄2 瓦u i5 丽3 8 0 = 。6 3 3 3 则：初级电流有效值i ，为 卜卺2 蕊5 4 4 = 8 5 9 a 整流变压器初次级容量s 为 st = 3 8 0 x8 5 9 x 压= 5 6 5 k v a 整流变压器初次级容量s ，为 s ，= 6 0 0 x5 4 4 x 历= 5 6 5 k v a 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第9 页 整流变压器的计算容量s 为 s - 三( s 。+ s 2 ) = 5 6 5 k v a 故从整流变压器的系列规格中选用5 0 0 k v a 油浸式整流变压器。 2 晶闸管( t i t3 t ，) 和整流管( d 。d 。d2 ) 的参数选择 ( 1 ) 晶闸管和整流管元件的额定电压u 。的计算 晶闸管和整流管元件的额定电压u 。一般是根据实际承受电压的幅值 u 。，并考虑安全系数进行计算，安全系数取通过经验公式取2 3 ，即 u m 2 ( 2 3 ) u 。 = ( 2 3 ) 压u2 = ( 2 3 ) 压x 6 0 0 2 r 1 6 9 7 v - 2 5 4 6 v ) a 为了提高电源的可靠性选u r 。, t = 3 0 0 0 v ( 2 ) 晶闸管和整流管元件通态平均电流i 。的计算 晶闸管和整流管元件的通态平均电流i 。可按下式计算： ( 2 2 ) 1 5 2 为安全系数 i ，为流过晶闸管和整流管元件的电流有效值 i ，的数值可按下式计算 - ，= 店- 。 立 )2扣( = 中b 式 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第10 页 0 0 5 7 7 6 6 7 = 3 8 5 a 代入( 2 2 ) 式得 i r a = ( 1 5 2 ) 篙 = 3 6 8 a - - - 4 9 0 a 考虑晶闸管和整流管元件工作时的散热条件，实际选用k p l 0 0 0 a 3 k v 和z p l 0 0 0 a 3 k v 元件，元件配s f l 5 型散热器。 为了保护晶闸管和整流管，除在每支元件的阴极和阳极并联由电阻和 电容串联吸收换相过电压装置外，还在变压器的次级接入电阻和电容串联 后y 型连接的操作电压吸收装置。 换相阻容值的选取是根据元件电流和电压大小来选取： 根据经验公式一般情况下 r 4 - r 9 ：2 5 w 3 0 f 2 c 4 c9 = 7 5 0 v 2 f 而操作过电压阻容阻值的选取是根据整流变压器的容量、次级电压和 经验公式来选取，一般情况下 r l 一3 。1 0 0 w 5 0 f 2 c l 3 ；5 0 0 v 1 0 pf 由于功率比较大，电阻全部选用相应型号的绕线电阻，电容则全部选 用金属化纸介电容。 2 2 整流器滤波电路的设计 1 滤波电抗器( l d ) 电感量l 。的计算 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 1 页 计算 根据电流脉动系数s 。 2 0 的条件，滤波电抗器的电感量l ，可按下式 。( ( 等) 1 0 3 ( 2 z f , 1 ) 】( 盏) o 8 1 0 36 0 0 3 3 0 0 z r 4 3 0 2 6 6 7 = 1 1 m h 实际取l 。为1 5 m h 。 2 滤波电容c 。的选取： 根据电源电压纹波系数的要求和考虑整流输出接有滤波电抗器，实际选 取4 0 0 v 2 5 k v a r 无极性电容2 串1 0 并。同时选取相应的电阻在串联电容 上进行分压。 2 3 整流器控制电路设计 2 3 1 操作电路 控制电源自动开关z k ，的输出既作冷却风机电源，操作电源和控制电 源。控制电源开关k ，( k2 ) 输出供主电路接触器k m 。中间继电器z j ， 风机电源接触器k m ，微机控制触发板供电继电器z j 。、过流继电器u 过 压继电器y j 、风机过热继电器i u 和总的故障继电器z j ：以及各种辅助电 源。 主电路接通按钮为s b 。( s b3 ) ，切断按钮为s b2 ( s b 。o 操作电路见图2 2 。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第1 2 页 2 3 2 控制电路 电源的输出电压调节和控制采用微机触发板的脉冲控制晶闸管 t 。t ，t ，的导通角来实现的。为了稳定输出电压和限制输出电流，分别采用 电压、电流传感器取出电压，电流反馈信号送给微机控制板组成电压、电 流闭环控制。 控制板上还设有软起动电路，软起动由风机接触器k m ，的辅助触点控 制，当电压给定电位器w g ( w g ：) 调到适当位置后中，按下s b l ( s b ，) 接 通主电路接触器k m ，电源，k m 。线圈得电吸合其辅助触点接通中间继电器 z j3 线圈电源，z j 3 吸合，其触点接通风机接触器k m ：线圈电源，k m2 吸 合，其常闭辅助触点打开( i n h 和o n d 2 ) ，输出电压由零缓慢升到所需电 压值。 w g ( w g ：) 为输出电压调节电位器，k ，为内控和外控输出调节控制开 关图2 - 3 为控制电路原理图 图2 - 2 操作电路原理图 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第13 页 图2 3 控制电路原理图 3 保护电路： 除前面讲过的操作和换相过电压保护外，电源还设有以下保护装置： 1 ) 交流侧过电流保护： 由图2 1 可以看出，系统采用电流互感器l h l 3 和取样电阻r q l 3 以及电压互感器y b l 3 取出整流变压器次级三相电流信号送至过流压保 护板g l g y l ，当三相电流超过过流保护板上的整定值时，其板上的继电 器g l j 常开触点闭合，接通继电器l j 线圈电源，u 吸合并保持且接通相 应的故障指示灯h d 5 ( h d 6 ) ，同时接通总故障继电器z j ，线圈电源，z j ，吸 合并保持，此时z j ，的常闭触点断开，切断中间继电器z j ，线圈电源，z j ， 常开触点打开切断风机接触器k m ，线圈电源，k m ，常闭接点闭合，封锁 控制板脉冲。也就是通过g u 控制z j 2 ，再由z j 2 控制接触器k m ，。使其 实现保护功能。做到了封锁控制脉冲，显示故障源的作用。 2 ) 直流侧过电流，过压及接地保护 从图2 2 中可以看出，整流元件冷却风机电路接有热继电器r j 作为风 机过热保护。其板上的继电器g i a 常开触点闭合，接通继电器u 线圈电 源，l j 吸合并保持且接通相应的故障指示灯h d 5 ( h d 6 ) ，同时接通总故障 继电器z j ，线圈电源，z j ：吸合并保持，此时z j ：的常闭触点断开。切断中 间继电器z j ，线圈电源，列，常开触点打开切断风机接触器k m ：线圈电源， k m ：常闭接点闭合，封锁控制板脉冲。过热继电器r j 吸合并保持后，其 常闭触点打开，同时切断电源电路。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第14 页 2 4 晶闸管控制触发电路 2 4 1 概述 b k d 一1 系列晶闸管整流装景通用控制触发板是以工业级单片机为核 心组成的全数字控制、数字触发板，并将电源变压器、脉冲变压器焊装在 控制板上，使用灵活方便。此控制板的所有控制参数均为数字量，无温度 漂移变化，输出的触发脉冲具有良好的对称性，且不需对脉冲对称度及异 相范围进行整定。具有电源相序自适应功能，免去确定电源相序的麻烦。 现场调试工作量小，一般不需要示波器。主要用于充电、直流稳压、直流 稳流、电加热等电源设备及三相交流相控调压器。 技术参数： 主电路阀侧额定工作线电压：( 4 5 0 v ( 5 0 h z ) 控制板工作电源：三相3 8 0 v 1 0 功耗( 1 5 w 脉冲移相范围：0 1 5 0 。 各相脉冲不均衡度：( 0 3 。 脉冲宽度：2 个3 0 。宽脉冲列、间隔6 0 。 脉冲电流峰值：) 8 0 0 m a 电压反馈信号：d c0 1 0 v 稳流稳压精度：优于0 5 具有电源缺相保护、过流保护、保护时封锁脉冲 具有软启动、急停功能 过流信号接点容量：a c2 5 0 v 1 ，2 5 a 正常使用条件： 海拔高度不超过2 0 0 0 m 环境温度：一1 0 c “0 。c 空气最大湿度不超过9 0 运行地点无导电爆炸尘埃，没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体和蒸汽 无剧烈震动和冲击 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第15 页 2 4 2 工作原理 此控制板以工业级的单片机为核心做成的全数字控制、数字移相触发 板，它由电源兼同步变压器、数字电压及电流调节器、数字移相触发器、 脉冲变压器、过流及缺相保护、相序自适应电路、参数设置电路等部分组 成。 输入端包括工作电源，过流信号接点，给定信号，电压反馈信号，电 流反馈信号，软起，停止信号和手动自动信号。工作电源经过电源同步变 压器输入直流电源为整个系统供电。另一部分输入同步电路，作为被测信 号进入相序自适应电路和缺相保护电路。而给定信号，电压反馈信号，电 流反馈信号经过信号放大及处理后经过模数转换电路，输入过流保护电路， 数字电压调节器，数字电流调节器以及数字触发器。数字触发器直接进入 驱动及封锁电路，出此发出脉冲输出回路产生6 路触发脉冲。软起停止信 号和手动自动信号输入i 0 电路，经调理后于参数设置电路一起将信号传 入综合控制电路，产生所需的驱动和电压电流调节信号。 工掉电源 过流信号接点 嫱定信号 电压反馈信号 电流反馈信号 软起停止信号 手动自动信号 图2 4 数字移相触发板工作原理图 6 路 触 发 脉 冲 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第16 页 图2 5 数字移相触发板电气原理示意图 工作电源线和过流信号输出接点线注意与其他导线绝缘，最好采用单 独走线的方式。触发脉冲线、给定及反馈信号线最好分别捆扎，并尽量的 短。当电流反馈信号取自分流器时，电流反馈信号的参考地应直接连接在 控制板上，以免相互干扰；同时电压反馈信号的参考地应接在分流器端， 还应注意电压、电流反馈信号的极性。 2 4 3 调试步骤 l 按照接线图接好控制板的对外连线，在外接负载出接一段1 k w 的电炉 丝作为假负载使输出额定直流电压时直流电流在2 - 3 a 2 将手动自动选择开关置于手动位置检查接线无误后送电，电源指示灯 v l l ( 绿色) 亮。 3 同步设定：s w l 全拨在o f f 位置，根据整流变压器原副边接法点钟数 设置拨动开关s w 2 的位置。按一次s w 3 即保存了修改后的整流变压器点 钟数。调节外部给定电位器w ，三相全( 半) 控桥式整流电路的主电路输 出直流电压应从零平稳变化为2 3 4 u 2 ，这说明设定正确，否则需重新设定同 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第17 页 步。带平衡电抗器的双反星形可控整流电路因负载电流小，平衡电抗器不 起作用，相当于六相半波整流。调节外部给定电位器w ，主电路输出直流 电压应从零平稳变化到1 ，3 5 u 2 ，这说明同步设定正确，否则需重新设定同 步。 4 测量电压反馈系数k u 及电流反馈系数蝎 当直流电压为u 值时，测量电压反馈信号的电压值u t 。电压反馈系数k u 的计算公式k u = u 1 ，u 。在外接负载处换接合适的大电流负载。当直流电流 为i 值时，测量电流反馈信号的电压值i t 。电流反馈系数k i 的计算公式： k i 。i t i 5 过流整定 s w 2 保持不动，设置控制板上的拨动开关s w l 。按一次s w 3 ，指示灯v l 2 慢速闪烁，进入调试状态。调节控制板上的电位器w 1 顺时针增大，使测 试点s t 对g n d 的电压为v h 。按下s w 3 ，保存过流动作值并退出调试 状态，指示灯v l 2 灭。 6 截压整定 s w 2 保持不动，设置控制板上的拨动开关s w l 。按一次s w 3 ，指示灯v l 2 慢速闪烁，进入调试状态。调节控制板上的电位器w 1 顺时针增大，使测 试点s t 对g n d 的电压为v j 。按一下s w 3 ，保存过流动作值并退出调试 状态，指示灯v l 2 灭。 7 截流整定 s w 2 保持不动，设置控制板上的拨动开关s w l 。按一次s w 3 ，指示灯v l 2 慢速闪烁进入调试状态。调节控制板上的电位器w 1 顺时针增大，使测 试点s t 对g n d 的电压为v j 。按一下s w 3 ，保存过流动作值并退出调试 状态，指示灯v l 2 灭。 8 恢复出厂参数设置 s w 2 保持不动，将s w l 全拨在o n ，按一次s w 3 ，所有参数均恢复为出 厂设定值。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 8 页 控制板端子与参数 功能 端子号参数选用导 线 工作电源u三相3 8 0 v 1 0 5 0 h z 多股线 v r v w o 7 5 r a m 2 给定s v 给定信号：d c0 - 1 5 v m 给定电源：d c1 5 v a g 给定电源及反馈信号参考地 电流反馈信号 i f 正端：d c0 - 7 5 m v 或d c0 - 5 v 电压反馈信号 u f 正端：d c0 1 0 v 直流电源 + 2 4 v+ 2 4 v ，最大输出1 0 0 m a 控制信号 i n h 接地时封锁脉冲，悬空时软起动 a m c 接地时手动调节，悬空时自动调节 g n d 控制参考地 过流信号输出k e k常开接点 接点 k e b 常闭接点 k e z 公共点 触发脉冲 g a + 、k a + a 十触发脉冲双绞线 g a ，k a a 触发脉冲 r v s g b + 、k b +b + 触发脉冲 0 7 5 m m 2 g b ，k b b 触发脉冲 g c + 、k c +c + 触发脉冲 g c ，k c c 触发脉冲 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第19 页 第三章地面电源检测电路的设计 地面电源的检测电路包括以下电路： 1 电流检测电路的设计 2 电压检测电路的设计 3 谐波测量电路的设计 4 ，接地保护电路的设计 5 漏电流检测电路的设计 其中电流、电压、谐波测量属于检测电路，接地保护和漏电流检测电 路属于保护电路的设计。 3 1 霍尔式传感器 霍尔式传感器是基于霍尔效应原理而将被测量，如电流、磁场、位移、 压力、压差、转速等转换成电动势输出的一种传感器。虽然它的转换率较 低，温度影响大。要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但霍尔式传感 器结构简单，体积小，坚固，频率响应宽( a 直流到微波) ，动态范围( 输 出电动势的变化) 大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易于微型化和集 成电路化，因此在测量技术、自动化技术和信息处理等方面得到广泛的应 用。 3 1 1 工作原理与特性 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁 场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 假设薄片为n 型半导体，磁感应强度为b 的磁场方向垂直于薄片，在 薄片左右两端通以电流j 数据源( 0 d b c ) 一 添加一 选择( m i c r o s o f t a c c e s sd r i v e r ( + m d b ) ) 完成 选择i c m a n a g e r 数据库。 完成连接后在数据源中可以看到如图5 4 所示。 图5 4 数据源设置图 在d e l p h i 中，程序与数据连接必须先设置数据库控件的连接字符串， t a d o c o r m e c t i o n 的连接字符串如下： p r o v i d e r = m s d a s q l 1 ；p a s s w o r d = c h l 2 3 ；p e r s i s t s e c u r i t y i n f o = t r u e ；u s e r i d = c h ；e x t e n d e d p r o p e r t i e s = ”d s n = d a t a m a n a g e r ；d b q = e ：d c 6 0 0 v k d a t a b a s e d a t a m a n a g e r m d b ；d r i v e r l d = 2 5 ；f i l = m s a c c e s s ；m a x b u f f e r s i z e = 2 0 4 8 ；p a g e t i m e o u t = 5 ；p w d = c h l 2 3 ；u i d 2 a d m i n ；” 设置密码为c h l 2 3 ，用户设置为c h 。并且设置属性，路径等。 数据控件的连接控件t a d o c o n n e c t i o n 如图5 5 。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第4 1 页 图5 5 数据连接控件 5 3 2 系统初始化登录模块 将数据库中的所有用户名都添加到用户名的下拉条中，并初始化时间 开关量。如图5 - 6 。 图5 - 6 系统登录界面 在登录过程中程序先初始化时间量，再连接数据库。将数据库中所 有用户名添加到用户名输入控件的列表中。建立表格，并对所需变量进行 初始化。其实现步骤如下： 初始化时间开关量 添到用户名的下拉条中 设置框中用户名 当用户输入用户名后，程序接着查找用户名函数，判断用户名在数据 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第4 2 页 库中是否存在。其实现代码如下： 如果用户名存在，就应该检测密码正确性，函数，判断用户名的密码 是否存正确。 5 3 3 系统主界面 当输入的用户名和密码正确后，程序进入系统的主界面，如图5 7 5 3 4 数据采集模块 图5 7 系统主界面 地面电源的电压、电流经过传感器和变换电路后传送到a d 板， a d 板采集信号并转化为数字信号，程序通过对a d 进行编程来读取各个 模拟量的值。 调用a c l 4 5 1 函数，实现数据采集。所得到的数据传送到w i r t e o n e d a t a 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第4 3 页 函数 5 3 5 数据库处理模块 一道数据记录入库，通过变量传送数据，将数据传送到数据库变量。 通过a d o 连接数据库d a t a m a n a g e r 。向d a t a m a n a g e r 数据库的o n e _ d a t a 写数据。其s o l 代码如下： i n s e r t i n t o “数据表名”( 数据表字段名) v a l u e s ( ：表示字段苻) 。 通过a d o 连接数据库d a t a m a n a g e r 的o n e _ d a t a 数据表，向里插入数据。 编号，车次，一道南电压，一道南电流，一道北电压，道北电流，总电流，用电量， 缴费，记录时间。 通过a d o 连接数据库d a t a m a n a g e r 。向d a t a m a n a g e r 数据库的 i ci c r e c o r d 读数据。 5 3 6 数据显示 图5 - 8 数据显示界面 数据显示，把a d 板采集到的数据写到文件，系统t i m e r 不断的调用 函数，来更新数据。如图5 - 8 数据显示界面。读文件数据，用到cm e m o 类。将数据想到文本框中。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第4 4 页 5 3 7 动态连接d l l 由于系统采用i c 卡计费，i c 卡读写器是r s 2 3 2 串行接口，其驱动程 序在产品附带的动态链接库m w i c3 2 d l l 中，为了能够通过计算机读写l c 卡，必须实现动态连接。d e l p h i 程序在使用动态链接库是十分方便的， 只要将d l l 中的函数在程序开头通过一定格式的声明既可。本程序中的 d l l 函数声明代码如下： f u n c t i o ns w r _ 4 4 4 2 ( i c d e v ：l o n g i n t ；o f f s e t ：s m a l l i n t ；l e n g t h ：s m a l l i n t ；d a t a l ：p c h a r ) ： s m a l l i n t ；s t d c a l l ； f a r ；e x t e r n a l m w i c3 2 d l l 。n a m e s w r _ 4 4 4 2 ： 5 3 8i c 卡处理模块 读写i c 调用m w i c _ 3 2 d l i 的函数。i c 卡显示界面如图5 9 数据显示 界面。 图5 - 9 i c 卡读写界面 与i c 卡读写相关的部分函数代码如下： 启动读写器 i c d e v l ：= i c 9 6 0 0 ) ； 检验i c 读写器里是否有卡? s t ：= c h k 11：_4442(icdev 读写器发出轰鸣声 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第4 5 页 d vb e e p ( i c d e v l ，3 0 ) ； 读卡号 d a t a l ：= e h r ( 0 ) + e t u ( 0 ) + c h r ( 0 ) + e h r ( 0 ) + e h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) + e h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) ； s t ：= s r d _ 4 4 4 2 ( i c d e v l ，3 2 ，3 ，d a t a l ) ； 停止i c 卡 s t ：= i ee x i t ( i c d e v l ) ； 写卡 d a t a l ：= c h r ( 0 ) + e h r ( 0 ) + e h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) + e h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) + e h r ( 0 ) + c h r ( 0 ) ； s t r c o p y ( d a t a l ，p c h a r ( f l o a t t o s t r ( k a m o n e y ) ) ) ； s t ：2 s w r _ 4 4 4 2 ( i c d e v l ，o f f s e t ，i c l e n g t h ，d a t a l ) ； 密码效对 p a s s w o r d l ：= c h r ( 0 ) + c h r ( o ) + c h r ( o ) + c h r ( o ) + c h r ( o ) + c h r ( o ) + c h r ( o ) ； p a s s w o r d ：