专利名称：机车变流器的控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电路结构，尤其涉及一种机车变流器的控制电路。
技术背景机车变流器的控制电路是目前机车车辆变流器核心控制设备，安装机车牵引动力车厢的控制系统中。现有技术中的机车变流器的控制电路包括采集单元、第一处理芯片、第二处理芯片和中央处理器等多个分立的电路元件。其中，采集单元用于采集机车变流器的状态量，该状态量包括速度信号、温度信号、电压信号和电流信号等；采集单元将采集的状态量发送至第一处理芯片，以使第一处理芯片根据中央处理器的处理信号对状态量进行调控，并将调控后的调控信号发送至第二处理芯片以使第二处理芯片对调控信号进行设置以输出可以控制机车变流器的控制信号，进而实现对机车变流器的故障信号进行故障保护处理，同时可实现对机车的变流器的运行状态的进行实时监控。然而，前述控制电路的第一处理芯片和第二处理芯片内部包括较多的分立元件，如对各芯片内部信号进行模拟滤波的电阻、电容元件等，使得该控制电路中包括多个分立的单板，该些单板之间的连接线不仅占用空间，且信号处理及响应速度慢，其导致控制电路的可靠性降低。
实用新型内容本实用新型提供一种机车变流器的控制电路，用以解决现有技术中的控制电路的可靠性低和占用空间大的问题。本实用新型提供一种机车变流器的控制电路，其包括用于将机车变流器的状态量的高电平转换为低电平的第一电平转换器，用于根据处理信号处理所述状态量的现场可编程门阵列，用于向所述现场可编程门阵列下发处理信号的中央处理器，以及用于将所述现场可编程门阵列输出的控制信号的低电平转换为高电平的第二电平转换器；其中，所述第一电平转换器的输入端连接机车变流器的采集端；所述现场可编程门阵列的第一输入端连接所述第一电平转换器的输出端，所述现场可编程门阵列的第二输入端连接所述中央处理器的输出端；所述现场可编程门阵列的输出端连接所述第二电平转换器的输入端；所述第二电平转换器的输出端连接机车变流器的控制端。进一步地，机车变流器的控制电路还包括用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换器和用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器；所述模数转换器的输入端连接所述第一电平转换器的输出端，所述模数转换器的输出端连接所述现场可编程门阵列的第一输入端；所述数模转换器的输入端连接所述现场可编程门阵列的输出端，所述数模转换器的输出端连接第二电平转换器的输入端。进一步地，所述第一电平转换器包括用于将高电平的状态量转换为低电平的高低电平转换器和用于将低电平的状态量保持稳定的光电隔离器；所述高低电平转换器的输入端连接所述机车的变流器的采集端，所述高低电平转换器的输出端连接所述光电隔离器的输入端；所述光电隔离器的输出端连接所述现场可编程门阵列的第一输入端。由上述技术方案可知，本实用新型的机车变流器的控制电路，通过采用一体结构的现场可编程门阵列实现对机车变流器的运行状态的实时分析和监控，使得控制电路的响应速度快，且提高了控制电路的稳定性和可靠性。另外，由于现场可编程门阵列所有的电路元件集成在一张单板上，进而占用空间非常小，同时简化了现有技术中控制电路的结构。
图I为本实用新型一实施例提供的机车变流器的控制电路的结构示意图；图2为本实用新型另一实施例提供的机车变流器的控制电路的结构示意图。
具体实施方式
图I示出了本实用新型一实施例提供的机车变流器的控制电路的结构示意图，如图I所示，本实施例的机车变流器的控制电路包括第一电平转换器11、现场可编程门阵列12、中央处理器13和第二电平转换器14。其中，第一电平转换器11的输入端连接机车变流器10的采集端，用于将机车变流器采集的状态量(如电流信号、电压信号、速度信号和温度信号等)进行电平转换，以使高电平的状态量转换为低电平的可供现场可编程门阵列处理的状态量。该第一电平转换器11的输出端连接现场可编程门阵列12的第一输入端，进而将转换为低电平的状态量输出至现场可编程门阵列12 ；中央处理器13的输出端连接现场可编程门阵列12的第二输入端，用于实时向现场可编程门阵列12输入处理信号，以使现场可编程门阵列根据处理信号实时监控和调控机车变流器的状态量，并在状态量发生异常时，及时输出包括故障处理信号的控制信号；现场可编程门阵列12通过第一输入端接收第一电平转换器11的输出的低电平的状态量；第二输入端接收中央处理器13输出的处理信号，将采用内部的各电路元件对状态量进行处理，以输出使机车变流器10正常工作的控制信号；或者，在机车变流器出现故障时，输出包括故障处理信号的控制信号；第二电平转换器14的输入端连接现场可编程门阵列12的输出端，用于接收现场可编程门阵列12输出的控制信号和/或故障处理信号，并将该些信号转换为高电平，以输入至机车变流器10的控制端，实现控制机车变流器10的运行。需要说明的是，本实施例中的现场可编程门阵列12接收的状态量的电平为3. 3V,其机车变流器的采集端采集的状态量的电平为5V。由此前述的第一电平转换器11用于将5V的信号转换为3. 3V的信号；相应地，第二电平转换器用于将3. 3V的信号转换为5V的信号。在本实施例中，第一电平转换器11、第二电平转换器14均是通过硬件电路实现高低电平的转换。在实际操作中，机车变流器10的采集端还用于获取机车变流器接触器的接触信号、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)驱动反馈信号、地址信号反馈信号和机车转向架反馈信号等，以使现场可编程门阵列12根据上述的处理信号对机车变流器的运行状态进行调控。在其他的实施例中，前述的第一电平转换器11还可包括用于将高电平的状态量转换为低电平的高低电平转换器和用于将低电平的状态量保持稳定的光电隔离器；高低电平转换器的输入端连接机车的变流器的采集端 ，高低电平转换器的输出端连接光电隔离器的输入端；光电隔离器的输出端连接现场可编程门阵列12的第一输入端。由上述实施例可知，上述的机车变流器的控制电路通过采用一体结构的现场可编程门阵列实现对机车变流器的运行状态的实时分析和监控，使得控制电路的响应速度快，且提高了控制电路的稳定性和可靠性。另外，由于现场可编程门阵列所有的电路元件集成在一张单板上，进而占用空间非常小，同时简化了现有技术中控制电路的结构。图2示出了本实用新型一实施例提供的机车变流器的控制电路的结构示意图，如图2所示，本实施例的机车变流器的控制电路包括第一电平转换器11、现场可编程门阵列
12、中央处理器13、第二电平转换器14、模数转换器15和数模转换器16。本实施例中的模数转换器15用于将状态量的模拟信号转换为数字信号，数模转换器16用于将数字信号转换为模拟信号。具体地，模数转换器15的输入端连接第一电平转换器11的输出端，模数转换器15的输出端连接现场可编程门阵列12的第一输入端；以使输入至现场可编程门阵列12的信号均为低电平的数字信号；数模转换器16的输入端连接现场可编程门阵列12的输出端，数模转换器16的输出端连接第二电平转换器14的输入端，进而输入至机车变流器的控制端的信号均为能够识别的模拟信号。特别地，前述的第一电平转换器11还可包括用于将高电平的状态量转换为低电平的高低电平转换器111和用于将低电平的状态量保持稳定的光电隔离器112 ;高低电平转换器111的输入端连接机车变流器10的采集端，高低电平转换器的输出端连接光电隔离器112的输入端；光电隔离器112的输出端连接模数转换器15的输入端。本实施例中的数模转换器16的型号为MAX5741，第一电平转换器的型号为16245，现场可编程门阵列的芯片中集成有型号为XC3S500EFPQ208-I处理器和程序存储器，该程序存储器用于储存现场可编程门阵列的运行配置数据。另外，现场可编程门阵列12与中央处理器13通过地址总线、数据总线和控制端口进行通信，中央处理器13向现场可编程门阵列12发送处理信号，以使现场可编程门阵列12对处理信号进行解码，进而结合内部的电路如故障比较电路、微控制器接口电路根据处理信号对机车变流器的状态量进行处理。前述的处理信号包括闭合/断开机车变流器的接触器的信号、发送/封锁脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)脉冲的信号、停机/启动信号等。特别地，前述的现场可编程门阵列集成有数字时钟管理单元、乘法器、专用数字信号处理器等器件。本实施例中的现场可编程门阵列用于完成外围通信接口的时序控制，实现变流器的故障保护，驱动脉冲死区时间控制和模拟滤波等功能，实现对变流器运行过程中产生的故障作出实时响应处理。需要说明的是，上述任一部件均是通过硬件电路实现，其上述任意两个部件之间所述的连接均为电性连接。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精神和范围。
权利要求1.一种机车变流器的控制电路，其特征在于，包括用于将机车变流器的状态量的高电平转换为低电平的第一电平转换器，用于根据处理信号处理所述状态量的现场可编程门阵列，用于向所述现场可编程门阵列下发处理信号的中央处理器，以及用于将所述现场可编程门阵列输出的控制信号的低电平转换为高电平的第二电平转换器； 其中，所述第一电平转换器的输入端连接机车变流器的采集端；所述现场可编程门阵列的第一输入端连接所述第一电平转换器的输出端，所述现场可编程门阵列的第二输入端连接所述中央处理器的输出端；所述现场可编程门阵列的输出端连接所述第二电平转换器的输入端；所述第二电平转换器的输出端连接机车变流器的控制端。
2.根据权利要求I所述的机车变流器的控制电路，其特征在于，还包括用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换器和用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器； 所述模数转换器的输入端连接所述第一电平转换器的输出端，所述模数转换器的输出端连接所述现场可编程门阵列的第一输入端； 所述数模转换器的输入端连接所述现场可编程门阵列的输出端，所述数模转换器的输出端连接第二电平转换器的输入端。
3.根据权利要求I所述的机车变流器的控制电路，其特征在于，所述第一电平转换器包括用于将高电平的状态量转换为低电平的高低电平转换器和用于将低电平的状态量保持稳定的光电隔离器； 所述高低电平转换器的输入端连接所述机车的变流器的采集端，所述高低电平转换器的输出端连接所述光电隔离器的输入端； 所述光电隔离器的输出端连接所述现场可编程门阵列的第一输入端。
专利摘要本实用新型公开了一种机车变流器的控制电路，包括将机车变流器的状态量的高电平转换为低电平的第一电平转换器，根据处理信号处理状态量的现场可编程门阵列，向现场可编程门阵列下发处理信号的中央处理器，以及将现场可编程门阵列输出的控制信号的低电平转换为高电平的第二电平转换器；其中，第一电平转换器的输入端连接机车的变流器；现场可编程门阵列的第一输入端连接第一电平转换器的输出端，现场可编程门阵列的第二输入端连接中央处理器的输出端；现场可编程门阵列的输出端连接第二电平转换器的输入端；第二电平转换器的输出端连接机车的变流器。上述控制电路用以解决现有技术中的控制电路的可靠性低和占用空间大的问题。
文档编号B61C17/00GK202424137SQ20122000550
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者石小磊 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心