引领电气CAD、PLM以及模拟仿真的未来

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高速动车组电气仿真分析与试验研究(二)

发表时间:2017-05-18 作者: 陈喆  王文军  张国莹   来源: 互联网
关键字: 动车组 电气 仿真 试验 
为了更好的实现高速动车组技术引进及技术创新,本文研究开发出一套用于电气设计的仿真分析系统和试验验证系统,包括硬件和软件两部分。通过该系统的开发和使用,达到电路设计和试验的可视化目的,使得电气原理图分析更加简单,功能电路设计更加明确并且可以在投入生产之前得到充分的仿真验证。此外,该系统也可以应用在列车调试和售后服务以及维修的过程中,从而实现设计、生产到售后、维修的一体化。

    3.3 动车组电路设计仿真分析

    在高速动车组上,贯穿整列车的控制电路结构通常比较复杂,最终功能实现的过程也是根据各种条件的满足情况而实现的。如升弓控制电路,八辆编组的动车组通常设两个受电弓,安装在中间车,升弓控制按钮则必须安装在头车司机室中便于司机操作。这样一来,控制电路必须贯通两个司机室和安装受电弓的车辆。如图8展示一个典型的整列车控制电路。

    图中展示了一个环路的结构,其中110V电源经过若干个受控的继电器,通过红色箭头所示线路将功能继电器得电导通。

    实现上述电路的控制电路比较复杂,仅通过人分析电路的功能需要较长时间才能得出各个器件的动作及其对其他器件的影响。电气仿真分析系统进行分析,可以直观的看到各元器件的动作和对其他器件的影响。

    使用电气仿真仿真分析系统可以在控制界面中一目了然的看出电路中各元器件的逻辑关系,还可以在动画演示界面上双击各种元器件改变其工作状态,并观察其他元器件的响应和电流流向。

    对于贯穿全列的控制电路,可能存在同样功能的元器件设置在不同车辆上的情况,如图8中,两个头车中都设有状态继电器,这两个继电器的名称相同,功能也相同,这种情况下设计人员就要在电路设计过程中给各车相同功能的元器件设置正确的车辆编号信息,使系统能够自动将每个元件分配到相应的车辆中,从而可以单独控制各车中相同功能和不同功能的元件。

   

    图8 列车级控制电路图示意图

    使用动画演示模式可以对列车控制电路中的所有元器件进行操作,双击改变其工作状态,并监控整个电路的工作情况。从而使设计和分析较为复杂的电路图工作变得简单。调整部分电路功能之后也能够快速验证是否可行。

    在动车组功能电路中,如牵引系统电路,进入动画演示模式后可以通过双击设定初始条件,然后观察电机转向,验证电路的正确性。还可以通过改变逆变器的输出电压及频率来改变电机的转速,动画中电机的转速会随之变化。如果电机中接入速度传感器,并设定好测速齿轮的齿数,则可以通过双击传感器的方式查看传感器采集的波形信号,在信号显示的页面中还可以读出电机转速并能够计算出的列车速度。

    如图9 所示,当远离图全部绘制完成,在左侧结构树中可以看到所有系统的名称,右侧控制元件区域显示各元器件的状态。

   

    图9 控制模式界面