一、關(guān)于牽引電氣測量

　　由于變頻器輸出的SPWM波形的諧波集中在載波頻率整數(shù)倍頻率附近，假設(shè)載波頻率為fc，基波頻率為fs，那么，諧波可以表示為mfc±nfs。fc/fs稱為載波比，當(dāng)載波比不是整數(shù)時，mfc±nfs不能被fs整除，輸出包含間諧波。要對基波有效值及諧波進行準(zhǔn)確的、穩(wěn)定的測量，前提是變頻器輸出為穩(wěn)定的周期信號（傅里葉變換針對周期信號）。實際上由于牽引變頻器的開關(guān)頻率較低，當(dāng)開關(guān)頻率不是基波頻率整數(shù)倍時，其輸出信號不是周期信號。牽引變頻器顯示的基波有效值（接近理論值）與實際測量結(jié)果一致的前提是開關(guān)頻率（載波頻率）足夠高（至少大于基波頻率的20倍）。牽引變頻器的開關(guān)頻率往往低于1KHz，而基波頻率較高，所以并不滿足該條件。
　　通常的諧波測量儀器使用傅立葉變換的方法進行諧波分析，而傅立葉變換的前提是假定所有的周期波形都是相同的，從這個角度講，傅立葉變換只適用于整數(shù)次諧波的分析。對于包含間諧波的信號，每個相鄰周期（基波周期）的信號可能不同，也就是說，信號是變化的，當(dāng)變化滿足一定的規(guī)律時，比如說，每N個基波周期變化重復(fù)一次。我們可以將N個基波周期視為一個周期，這樣，信號就是周期信號了。對該周期信號取N個基波周期進行傅里葉變換，可以得到下述表達(dá)式：
　　

　　ω1為基波角頻率，ω1=2πf1，f1為基波頻率，T1=1/f1為基波周期。Tw為傅里葉時間窗的寬度（持續(xù)時間），Tw=NT1。c0為直流分量。cm為頻率fm=mf1/N的正弦分量的幅值。當(dāng)m/N為整數(shù)時，該正弦分量為稱為諧波，當(dāng)m/N為非整數(shù)時，該正弦分量稱為分?jǐn)?shù)次諧波，也就是間諧波。
　　國標(biāo)GB/T24337-2009《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波的限值及測量方法。若測量儀器可以對傅里葉時間窗的基波周期數(shù)進行選擇，當(dāng)對應(yīng)的N較大時，可以準(zhǔn)確測量間諧波。N越大，可分析的間諧波的頻率越低。

二、中控臺技術(shù)要求

　　中控臺是試驗站的“大腦與中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，承擔(dān)著整個試驗站的信息獲取、分析、管理、系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制及系統(tǒng)保護的職能，其性能指標(biāo)至關(guān)重要。

1.工藝要求

　　1.中控臺外型美觀，符合優(yōu)質(zhì)人機工程學(xué)設(shè)計，使用舒適；具備充足的設(shè)備擺置和安裝空間及維護入口；

　　2.布線方便，符合安全規(guī)范，具備良好的EMC性能。

2.功能要求

　　1.中控臺需集成系統(tǒng)保護與告警（保護策略與告警門檻值可定義）、自動化試驗控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集與分析、數(shù)據(jù)存儲及檢索等基本功能。

　　2.中控臺設(shè)備與測控系統(tǒng)獨立供電，能夠保證不斷電連續(xù)工作且能實現(xiàn)集中控制。

　　3.中控臺具備良好的通用性及可擴展性（軟件及硬件接口）

　　4.中控臺可通過測控總線與試驗子系統(tǒng)（輔助參量在線監(jiān)測系統(tǒng)、試驗過程控制系統(tǒng)、分布式I/O、電能測試系統(tǒng)等）通訊，總線速率需滿足數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)母咚俸蛯崟r性要求。

　　5.中控臺需滿足高可靠性、穩(wěn)定性運行要求

3.軟件要求

　　1. 易于操作的、美觀的高仿真主控系統(tǒng)人機界面；

　　2.可實現(xiàn)試驗系統(tǒng)的開、閉環(huán)控制；

　　3.故障報警保護功能，如過熱報警、過壓過流保護等；

　　4.可編程的緊急停機功能；

　　5.各種被測量可以波形顯示、趨勢顯示并記錄歸檔，如電壓、電流、功率的實時波形及趨勢曲線。

　　6.實時顯示諧波數(shù)據(jù)表和諧波圖譜，試驗所需要的各次諧波功率計算；

　　7.系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的報警門限值作相應(yīng)的報警提示和動作響應(yīng)；

　　8.在線監(jiān)測試驗線路中關(guān)鍵元器件的工作狀態(tài)，能自動判斷其工作狀態(tài)是否正常（包括動作與通訊狀態(tài)），并及時提示；

　　9.主控系統(tǒng)實時顯示主回路中關(guān)鍵設(shè)備的運行工況，試驗過程控制可以手動也可以在試驗臺全自動完成。

　　10.自動記錄試驗過程數(shù)據(jù)，并生成試驗報表及相應(yīng)的曲線圖；

　　11.全程記錄試驗數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫。用戶可以設(shè)定記錄的起終止時間，系統(tǒng)也可自動啟動對信號的記錄。記錄的數(shù)據(jù)可以用其他專用軟件進行后期分析；

　　12.軟件含準(zhǔn)確度補償和自校準(zhǔn)功能，可自行設(shè)置比例系數(shù)；

　　13.具有事件記錄、故障記錄功能；

　　14.試驗數(shù)據(jù)設(shè)置專用數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫可按用戶要求存儲海量信息。用戶按分級權(quán)限管理，數(shù)據(jù)庫具有便捷的本地查詢功能，查詢方式多樣化（如按時間查詢、按被試品序列號查詢等）數(shù)據(jù)庫支持向任意個接入終端提供數(shù)據(jù)，可提供統(tǒng)一的API接口和協(xié)議供用戶二次開發(fā)使用。

　　15.數(shù)據(jù)庫具有友好的、開放的接口，通過權(quán)限設(shè)置，可支持遠(yuǎn)程訪問，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。

銀河電氣牽引電氣傳動試驗臺

三、測控系統(tǒng)技術(shù)要求

1.性能要求

　　1.測試系統(tǒng)可實現(xiàn)各種被測量（電量、非電量）的測試需求，且能方便實現(xiàn)關(guān)聯(lián)量的同步測量。

　　2.測試系統(tǒng)和控制終端設(shè)備須在技術(shù)原理上能保障系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下依然保持標(biāo)稱的性能指標(biāo)；優(yōu)先采用數(shù)字接口、光纖傳輸?shù)臏y量設(shè)備。

　　3.為方便外圍設(shè)備接入，系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)預(yù)留一定數(shù)量的AI、AO、DI、DO通道。

　　4.測試系統(tǒng)或測量儀器應(yīng)方便溯源和周期檢定，組合式的測試系統(tǒng)應(yīng)提供能證明其整體系統(tǒng)性能指標(biāo)全范圍（幅值、頻率、相位）滿足試驗要求的證明材料。（法定計量機構(gòu)出具的校準(zhǔn)證書、現(xiàn)階段計量技術(shù)條件不能涵蓋的指標(biāo)可出具經(jīng)廣泛認(rèn)可的有權(quán)威性的資料作為證明參考材料。）

　　5.主電量測量設(shè)備投入使用前須進行過嚴(yán)格的測量通道校準(zhǔn)，并提供法定計量機構(gòu)出具的校準(zhǔn)報告、檢定證書或符合上一條規(guī)定的證明材料，其它輔助參量測量及I/O產(chǎn)品提供生產(chǎn)企業(yè)出具的質(zhì)檢報告。

　　6.測試系統(tǒng)應(yīng)具有合理的帶寬、多種測量模式（必須含有基波有效值測量模式）、高波形因素、不低于100次的諧波分析功能、采樣速率及通訊速率能滿足高速實時動態(tài)參數(shù)測試需要。

　　7.鑒于牽引電氣測量呈現(xiàn)的特殊性（輸出信號呈現(xiàn)較強的非周期性，包含間諧波），常規(guī)功率分析儀器在測量包含間諧波信號的電量時，同步采樣困難，其測量準(zhǔn)確度將嚴(yán)重偏離標(biāo)稱準(zhǔn)確度指標(biāo)，因此在儀器運算能力足夠的前提下，優(yōu)先采用能夠?qū)Ω道锶~時間窗的基波周期數(shù)進行選擇、具有DFT分析功能的儀器。

2.測量準(zhǔn)確度及帶寬要求

　　1.主電量測量帶寬要求：電壓測量通道50kHz；電流測量通道：10kHz

　　2.主電量基波頻率測量范圍：DC或0.1---200Hz

　　3.主電量電壓/電流測量系統(tǒng)（含儀表及傳感器）準(zhǔn)確度：幅值、基波頻率、相位變化的全部范圍內(nèi)，0.2%rd。該準(zhǔn)確度指標(biāo)適用正弦波測量和非正弦波的基波測量。

　　4.主電量功率測量系統(tǒng)（含儀表及傳感器）準(zhǔn)確度：功率因數(shù)0.2—1，0.5%rd；功率因數(shù)0.05--0.2，1%rd。該準(zhǔn)確度指標(biāo)適用正弦波測量和非正弦波的基波測量。

　　5.輔助電量電壓/電流測量準(zhǔn)確度：0.5%fs

　　6.輔助電量功率測量準(zhǔn)確度：1%fs

　　7.溫度測量準(zhǔn)確度：0.1%rd±0.5℃（-40---400℃）。

　　8.扭矩測量準(zhǔn)確度：不低于0.5%，轉(zhuǎn)速測量準(zhǔn)確度不低于0.1%，要求與電功率同步測量。

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