一种应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置，包括电源转换模块；电源转换模块通过信号调理模块与信号采集模块连接；信号调理模块包括依次连接的信号转换模块、数字信号隔离模块、数字信号整形模块■’信号采集模块包括A/D转换单元、数字信号转换单元，A/D转换单元、数字信号转换单元均与控制单元连接，控制单元与通信单元连接；信号转换模块与电源转换模块输出端连接；数字信号整形模块与数字信号转换单元连接。本实用新型的装置能满足信号全面覆盖测试的要求，且通过信号转换单元，信号类型可以直接兼容，成本低，使用效率高，环境适应能力强，通过存储器和存储单元可以实现长时间连续采集记录的要求。
【专利说明】一种应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置。
【背景技术】
[0002]牵引传动系统是高速动车组的核心和关键系统，牵引变流器(以下简称变流器)是整个牵引系统的核心部件，其可靠性直接决定了整个牵引系统功能的发挥，为了满足动车牵引变流器在线运行状态下的检测要求，往往需要对检测结果进行记录存储，以便进行事后数据回放及分析；为了能有效地捕捉变流器的一些瞬态故障，需要对动车在正常运行状体下进行长时间的连续监测和数据记录，监测时间有可能长达几小时甚至数天；为了随时掌握动车关键部件——牵引变流器的运行状态，以确保动车运行安全正点，所以需要对关键部件的重要电气参数进行全面实时的监测，如主电路的输入输出信号、变流器的各种状态信号及控制指令等，故负责该监测功能的设备需要拥有大量的硬件资源，据不完全统计，需要的数字入出通道应不少于24个，模拟量采集通道不少于12个；为了实现长时间的连续监测和记录功能，所以监测设备必须是符合车载设备的常规要求:即设备随被测品一起安装在动车牵引变流器箱体中的某个位置，且几乎是在不需要人工干预的情况下与变流器一起同步上电自动运行。
[0003]目前，尚没有专门针对高速动车组牵引变流器的检测装置，尤其是没有能够实现车载测试的设备，因此通常的做法是将一些标准的示波器或通用的记录设备带上车使用，不管是示波器还是通用的记录设备，往往都通道数少，难以满足信号全面覆盖测试的要求，且信号类型难直接兼容(如DCllOV数字量信号)，设备成本昂贵(一般价格都在十万元以上)，只能适用于车厢内短时间采集记录的场合，根本无法实现长时间连续采集记录的要求，并且由于各方面的原因，动车电气系统尤其是牵引变流器的诸多信号都无法在车厢内实现测量，而实际应用的需求是，需要将监测设备近距离地和变流器安装在一起来实现测量。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置，包括电源转换模块；所述电源转换模块通过信号调理模块与信号采集模块连接；所述信号调理模块包括依次连接的信号转换模块、数字信号隔离模块、数字信号整形模块；所述信号采集模块包括A/D转换单元、数字信号转换单元，所述A/D转换单元、数字信号转换单元均与控制单元连接，所述控制单元与通信单元连接；所述信号转换模块与所述电源转换模块输出端连接；所述数字信号整形模块与所述数字信号转换单元连接。
[0006]所述数字信号整形模块通过显示模块接入所述数字信号转换单元，显示模块可以有效直观地反应各通道信号的状态。
[0007]所述A/D转换单元、数字信号转换单元均与FIFO存储器连接，所述FIFO存储器与所述控制单元连接；所述控制单元通过存储单元接入所述通信单元；FIF0存储器和存储单元分别可以存储A/D转换单元、数字信号转换单元传输的数据以及经控制单元处理后的数据，在装置断电的情况下，可以取出FIFO存储器和存储单元，将存储的数据移送至PC机中，在PC机对数据进行处理分析。
[0008]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型的装置能满足信号全面覆盖测试的要求，且通过信号转换单元，信号类型可以直接兼容，通过存储器和存储单元可以实现长时间连续采集记录的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型一实施例结构框图；
[0010]图2为本实用新型一实施例信号调理模块结构框图；
[0011]图3为本实用新型一实施例信号采集模块结构框图。
【具体实施方式】
[0012]如图1?图3所示，本实用新型一实施例包括电源转换模块；所述电源转换模块通过信号调理模块与信号采集模块连接；所述信号调理模块包括依次连接的信号转换模块、数字信号隔离模块、数字信号整形模块；所述信号采集模块包括A/D转换单元、数字信号转换单元，所述A/D转换单元、数字信号转换单元均与FIFO存储器连接，所述FIFO存储器与所述控制单元连接，所述控制单元通过存储单元接入通信单元；所述信号转换模块与所述电源转换模块输出端连接；所述数字信号整形模块通过显示模块接入所述数字信号转换单
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[0013]电源信号流程:在车载状态下，车上的DC24V电源通过硬连线，接入信号采集单元的DC24V电源输入接口，为后续信号采集单元中的信号调理模块和信号采集模块提供工作电源。如果是采用AC220V电源供电，则只要将AC220V电源接入本装置的AC220V电源输入接口，装置再通过内部的电源转换模块为后续电路提供DC24V工作电源，见图1。
[0014]变流器状态信号及控制指令采集流程:由于动车牵引变流器中的状态信号及控制指令都是DCllOV数字量信号，而本实用新型装置中的信号采集模块只能接收DC5V的数字量信号，故需要将输入的DCllOV数字量先转换成DC5V的信号后再送至信号采集模块。该转换功能由信号调理模块来完成，其信号调理流程见图2。
[0015]电源转换模块主要功能是将外部输入的AC220V电压转换成DC24V电压，再输出给信号采集单元，为信号采集单元提供工作电源。
[0016]本实用新型装置支持双电源输入:AC220V和DC24V，其可根据实际应用场合进行选择使用。
[0017]信号采集单元主要功能是完成牵引逆变器的状态信号及控制指令、以及逆变器输入/输出及其它中间电压/电流参数的采集和存储。
[0018]信号转换模块将DCl 10V输入信号(S卩变流器状态信号)转换成低电压信号后，再送给后续的数字信号隔离电路；数字信号隔离模块利用光电隔离芯片HCPL-817来实现信号输入与输出之间的隔离；数字信号整形模块将通过光电隔离芯片之后的信号再经过一个反相器芯片74ACT14D输出，这样可以对输出信号起到整形的作用，使输出的信号上升沿/下降沿更加陡；经过整形之后的信号本身是可以直接对外输出的，但为了有效直观地反应各通道信号的状态，在信号的输出端再增加了一个发光二极管来进行信号状态指示。
[0019]变流器输入/输出及中间电压/电流信号采集流程:该部分信号经过变压器及传感器等诸多信号转换环节后，均变为±10V以内的标准模拟量电压信号，故该部分输入的模拟量信号不需要经过调理便可直接进入信号采集模块进行采集，同时经过上述信号调理模块之后的数字量信号此时与该部分模拟量信号一起输入至信号采集模块中，信号流程见图3。涂中的数字信号转换单元主要由双口 RAM芯片SN74ALVC16424OTGG来完成信号缓存功能，最后实现与CPU的信号连接。
[0020]本实用新型装置的安装及运行:
[0021]首先将装置紧固安装在牵引变流器箱体内，然后将电源及被测信号正确接入本设备。当牵引变流器上电运行时，该设备随变流器一起上电运行(不需要单独控制)。设备将会工作，在该状态下，设备主要是完成信号的采集、运算、记录功能，为了节省存储空间使之更好地满足长时间记录的要求，可以预先通过连接PC机进行功能配置，可将其设置为:连续记录或异常数据记录两种工作模式。连续记录则是指，设备一旦上电运行，便开始数据采集和运算，同时启动数据记录功能；异常数据记录则是指，设备上电首先运行采集与运算功能，不启动数据记录功能，只有检测到异常数据(与正常数据比较)时，再启动数据记录功能，将异常数据及其前后一段时间(如前后各IS)的数据一起记录，记录的数据以文件的形式存储在设备中。例如，牵引变流器的正常输入网压为AC25kV，网压通过变压器、传感器等中间环节，最终将电压转换成±10V以内的标准电压信号，送至变流器控制机箱及本数据记录装置，数据记录装置对输入的信号进行实时连续采集并计算，根据实际测试经验，当计算发现连续若干个数据的参数值，超过正常网压值的±5%时，即认为该段数据为异常数据，此时，数据记录装置将包括该段数据在内的连同前一段时间(如前Is钟)的数据一起写入记录文件中，在该状态下，通过计算，如果发现连续若干时间段内(如Is钟)所有数据的参数值恢复到网压值的正常范围以内时，即认为当前网压恢复正常，此时数据记录装置将该段数据继续写入记录文件中，然后再停止记录。
【权利要求】
1.一种应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置，其特征在于，包括电源转换模块；所述电源转换模块通过信号调理模块与信号采集模块连接；所述信号调理模块包括依次连接的信号转换模块、数字信号隔离模块、数字信号整形模块；所述信号采集模块包括A/D转换单元、数字信号转换单元，所述A/D转换单元、数字信号转换单元均与控制单元连接，所述控制单元与通信单元连接；所述信号转换模块与所述电源转换模块输出端连接；所述数字信号整形模块与所述数字信号转换单元连接。
2.根据权利要求1所述的应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置，其特征在于，所述数字信号整形模块通过显示模块接入所述数字信号转换单元。
3.根据权利要求1或2所述的应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置，其特征在于，所述A/D转换单元、数字信号转换单元均与FIFO存储器连接，所述FIFO存储器与所述控制单兀连接。
4.根据权利要求3所述的应用于动车牵引变流器的车载数据记录装置，其特征在于，所述控制单元通过存储单元接入所述通信单元。
【文档编号】G01R31/00GK204028261SQ201420502349
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】谭利红, 陈明奎, 苏理, 莫伟书, 李想利 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司