专利名称：电力机车牵引控制单元机箱及电力机车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路车辆技术领域，尤其涉及一种电力机车牵引控制单元机箱及电力机车。
背景技术：
牵引控制单元作为电力机车电传动系统的核心部件，通过微控制器及其外围电路实现四象限整流器控制、牵引逆变器控制、直流母线过压抑制以及防滑/防空转控制等功能，并能对牵引电传动系统主电路元 器件进行保护，并显示、记录故障时间和代码等信息。牵引控制单元安装于机箱中，通过屏蔽电缆与相关的执行机构如接触器和功率模块等相连。现有电力机车牵引控制单元机箱中能完成四象限整流器控制的处理器仅能完成单个整流器控制，即使扩展也只能满足两个相互独立的四象限整流器控制，无法进行两个输出并联的四象限整流器的控制。同时，给两组功率模块供电的电源也存在功率不足的问题。现有电力机车牵弓I控制单元机箱中的处理器板卡兼容性不好。现有牵弓I控制单元的处理器板卡集成了处理器及其外部相关信号处理电路，包括通信接口、外扩模数转换和时钟芯片等。更换或升级处理器需要整个板卡更改，涉及原理图和印制板的全部重新设计和制作，浪费大量的人力物力。现有电力机车牵引控制单元的机箱没有控制算法过程变量实时输出功能。在控制算法的调试过程中，经常需要在线实时观测中间变量或输出结果的取值或波形，这些变量数据的更新时间通常很短，一般不超过lms，而现有牵引控制单元的数据输出都是经过通信软件进行上传的，数据传输速率有限，必须舍弃一部分的过程数据，无法实时再现控制系统每个采样周期的变化过程。
实用新型内容本实用新型提供一种电力机车牵引控制单元机箱及电力机车，以解决现有技术中的缺陷，满足双重四象限整流器控制需求，减少硬件开发成本，提高产品兼容性。本实用新型提供了一种电力机车牵引控制单元机箱，包括机箱支架和机箱壳体，其中，所述机箱壳体内设置有背板，所述背板上通过接插件连有多个子板；所述多个子板包括至少两块处理器板和至少四块电源板；所述背板上还通过接插件连有调试接口板。如上所述的电力机车牵引控制单元机箱，其中，优选的是，所述处理器板包括CPU及基本外设电路板和外设及接口电路板，所述CPU及基本外设电路板和外设及接口电路板通过接插件相连。如上所述的电力机车牵引控制单元机箱，其中，优选的是，所述CPU及基本外设电路板上设置有用于将CPU的控制算法参数和变量通过所述背板输送至所述调试接口板的数模转换芯片，所述数模转换芯片与所述CPU及所述背板分别相连。如上所述的电力机车牵引控制单元机箱，其中，优选的是，所述CPU及基本外设电路板上还设置有用于交互所述CPU与所述调试接口板之间的数据的通信接口芯片，所述通信接口芯片与所述CPU及所述背板分别相连。[0011]本实用新型还提供了一种电力机车，其中，包括本实用新型提供的电力机车牵引控制单元机箱。本实用新型提供的电力机车牵引控制单元机箱及电力机车通过设置至少两块处理器板和至少四块电源板满足了双重四象限整流器控制需求，将CPU及基本外设电路板与其他板卡分开设置，在更换升级时减少了硬件开发成本，提高了产品兼容性，同时设置调试接口板转接示波器或信号采集卡可以方便地进行在线观察控制算法实时运行状态，快速查找和解决问题，提高了调试效率。
图I为本实用新型实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱中处理器板的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱中用于实时数据输出的各板卡连接结构框图。
具体实施方式
图I为本实用新型实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱中处理器板的结构示意图，本实用新型提供了一种电力机车牵引控制单元机箱，包括机箱支架I和机箱壳体2，其中，机箱壳体2内设置有背板3，背板3上通过接插件6连有多个子板4 ;上述多个子板4包括至少两块处理器板41和至少四块电源板；且背板3上还通过接插件6连有调试接口板5。同时，各子板4和调试接口板5之间的数据交换通过背板3设置的总线完成，具体地，各子板4和背板3可通过32针、48针或96针接插件连接。由于双重四象限整流器控制比单个控制需要翻倍的脉冲生成单元和电流检测单元，且两个四象限整流器控制算法之间需要快速、实时的数据交换。同时双重四象限整流器的功率模块供电电源需要翻倍的功率，基于现有技术的牵引控制单元无法满足这些需求，本实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱中设置至少两块处理器板和至少四块电源板，通过增加脉冲生成单元和电流检测单元，以及增加供电电源功率实现了双重四象限整流器的控制需求。四块电源板的供电范围分别为机箱内部供电电源、牵引逆变器的功率模块和传感器供电电源、一组四象限整流器功率模块供电电源、一组四象限整流器功率模块和相关传感器供电电源。如图2所示，在上述实施例的基础上，上述处理器板41包括CPU及基本外设电路板411和外设及接口电路板412，CPU及基本外设电路板411和外设及接口电路板412通过接插件6相连，处理器板41的两端也可设置接插件6，便于与其他板卡的连接。将处理器板卡41的CPU及基本外设电路板411和外设及接口电路板412分开设置，并通过接插件连接，可以根据成本、资源等需求对CPU单元进行升级和调整，减少硬件开发成本，缩短硬件开发时间，并提高产品兼容性。图3为本实用新型实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱中用于实时数据输出的各板卡连接结构框图，进一步地，CPU及基本外设电路板411上设置有数模转换芯片4111，与CPU及背板3分别相连，用于将CPU的控制算法参数和变量通过背板3输送至调试接口板5。可以在处理器板外部通过接插件连接有用于调试和程序下载的外接接口板7，通过外接接口板7转接，用示波器8或信号采集卡可以方便地进行在线观察控制算法实时运行状态，快速查找和解决问题，提高调试效率。优选的是，CPU及基本外设电路板411上还设置通信接口芯片4112，与CPU及背板3分别相连，用于交互CPU与调试接口板5之间的数据。使用数模转换芯片4111将CPU的控制算法参数和变量送出，经背板3送至调试接 口板5，再连接至外接接口板7供示波器8接入观测，如图3所示。其中，数模转换芯片4111可通过SPI和处理器交换数据，牵引控制单元通过通信接口芯片4112经背板3送至调试接口板5，再连接至外接接口板7和调试计算机9连接，控制算法软件变量可通过上位机调试软件进行选择，在相应的指令地址内写入不同的数据可以选择最多四路信号同时输出。本实用新型实施例还提供了一种电力机车，其中，包括本实用新型任意实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱。本实用新型实施例提供的电力机车牵引控制单元机箱及电力机车通过设置至少两块处理器板和至少四块电源板满足了双重四象限整流器控制需求，将CPU及基本外设电路板与其他板卡分开设置，在更换升级时减少了硬件开发成本，提高了产品兼容性，同时设置调试接口板转接示波器或信号采集卡可以方便地进行在线观察控制算法实时运行状态，快速查找和解决问题，提高了调试效率。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种电カ机车牵引控制单元机箱，包括机箱支架和机箱壳体，其特征在于，所述机箱壳体内设置有背板，所述背板上通过接插件连有多个子板；所述多个子板包括至少两块处理器板和至少四块电源板；所述背板上还通过接插件连有调试接ロ板。
2.根据权利要求I所述的电力机车牵引控制单元机箱，其特征在于，所述处理器板包括CPU及基本外设电路板和外设及接ロ电路板，所述CPU及基本外设电路板和外设及接ロ电路板通过接插件相连。
3.根据权利要求2所述的电力机车牵引控制单元机箱，其特征在于，所述CPU及基本外设电路板上设置有用于将CPU的控制算法參数和变量通过所述背板输送至所述调试接ロ板的数模转换芯片，所述数模转换芯片与所述CPU及所述背板分别相连。
4.根据权利要求3所述的电力机车牵引控制单元机箱，其特征在于，所述CPU及基本外设电路板上还设置有用于交互所述CPU与所述调试接ロ板之间的数据的通信接ロ芯片，所述通信接ロ芯片与所述CPU及所述背板分别相连。
5.ー种电カ机车，其特征在于，包括权利要求1-4任一所述的电力机车牵引控制单元 机箱。
专利摘要本实用新型提供一种电力机车牵引控制单元机箱及电力机车，其牵引控制单元机箱包括机箱支架和机箱壳体，其中，该机箱壳体内设置有背板，背板上通过接插件连有多个子板；多个子板中包括至少两块处理器板和至少四块电源板；且背板上还通过接插件连有调试接口板。本实用新型提供的电力机车牵引控制单元机箱及电力机车通过设置至少两块处理器板和至少四块电源板满足了双重四象限整流器控制需求，同时设置调试接口板能转接示波器或信号采集卡，可以方便地进行在线观察控制算法实时运行状态，快速查找和解决问题，提高了调试效率。
文档编号B61C17/00GK202413793SQ20112054453
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者姜悦礼, 徐从谦, 陈铁年 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心