一种铁路客车逆变电源的数据监控系统的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种铁路客车逆变电源的数据监控系统。

背景技术：

铁路客车内部所用的逆变电源，通常以箱体方式吊挂在每节车厢下方，用于为车上空调、制氧机等三相负载供电。在逆变电源电气设备的开发、验证和使用过程中，通常需要不同功能的数据测量仪器对逆变电源运行过程中的电流、电压、温度等信号的实时数据和波形进行监测；然后通过对数据和波形的分析，判断逆变电源电气设备的工作状态和工作性能。

目前常用的数据测量仪器包括示波器、感温枪、电流钳、万用表、谐波分析仪等。这些检测设备在一定程度上虽然能实现实时数据检测，但存在外形笨重、价格昂贵、易受干扰及可扩展性低等诸多缺点；并且，这些数据测量仪器仅具备测量功能，无法在测量过程中对逆变电源的控制器相关参数进行设置和更新，不利于提高开发效率；另外，有些数据测量仪器不能满足青藏高原等特殊的自然环境以及气候条件下的现场测量需求。

技术实现要素：

本实用新型提供一种铁路客车逆变电源的数据监控系统，以解决由于采用多种不同功能的数据测量仪器而导致的逆变电源开发效率低和不能满足特殊环境测量需求的问题，并避免现有技术中多种不同功能的数据测量仪器所存在的外形笨重、价格昂贵、易受干扰及可扩展性低等诸多缺点。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种铁路客车逆变电源的数据监控系统，包括：

对逆变电源的运行参数进行采集，对采集的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行发送，并根据接收的参数设置信息对所述逆变电源的相应参数进行在线更新的控制器，所述控制器与所述逆变电源的主电路相连；

对所述控制器发送的运行参数进行接收，对接收得到的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行显示，并将外部输入的所述参数设置信息发送至所述控制器的上位机，所述上位机与所述控制器相连。

优选的，所述控制器包括：

采集所述逆变电源的运行参数的A/D模块；

对所述A/D模块采集的运行参数进行处理，并根据所述参数设置信息对所述逆变电源的控制参数进行相应处理的处理模块；

将所述处理模块处理后的运行参数发送至所述上位机，并接收所述上位机发送的所述参数设置信息的SCI模块。

优选的，所述处理模块在对所述A/D模块采集的运行参数进行处理时，具体为：查询下溢中断的计数周期数，当所述计数周期数满足第一预设条件时，判断运行参数中相应的被测信号的索引号是否改变，若所述被测信号的索引号没有改变，则以当前的所述被测信号作为所述处理模块处理后的运行参数，若所述被测信号的索引号改变，则以新的被测信号作为所述处理模块处理后的运行参数的处理模块。

优选的，所述处理模块在根据所述参数设置信息对所述逆变电源的控制参数进行相应处理时，具体为：判断得到所述参数设置信息中的指令，根据所述指令执行相应操作，清除中断标志的处理模块。

优选的，所述指令为：信号索引号的更新指令或者控制参数的修改指令；所述控制参数包括：PI调节参数、过压保护值、欠压保护值和过温保护值；

所述处理模块中若判断得到的所述指令为所述信号索引号的更新指令，则根据所述指令执行的相应操作包括：保存当前的被测信号的索引号，并读取所述参数设置信息中新的被测信号的索引号；若判断得到的所述指令为所述控制参数的修改指令，则根据所述指令执行的相应操作包括：封锁所述逆变电源的主电路控制端接收的PWM脉冲，并将所述逆变电源的主电路的相应控制参数在线更新为新的控制参数。

优选的，所述SCI模块采用查询方式将所述处理模块处理后的运行参数发送至所述上位机，采用串行中断方式接收所述上位机发送的所述参数设置信息。

优选的，所述上位机包括：

对所述控制器处理后发送的运行参数进行接收，并将所述参数设置信息发送至所述控制器的VISA模块；

对所述VISA模块接收到的运行参数进行处理，并对外部输入的参数设置信息进行预处理后通过所述VISA模块发送至所述控制器的数据处理模块；

对所述数据处理模块处理后的运行参数进行显示，并实现所述参数设置信息的外部输入的控制前面板。

优选的，所述数据处理模块对外部输入的参数设置信息进行预处理后通过所述VISA模块发送至所述控制器时，具体为：在初始化完成、且周期性扫描所述控制前面板指令状态得到指令状态更新的结果后，判断得到更新的指令，若所述更新的指令为信号索引号的更新指令，则通过所述VISA模块发送新的被测信号的索引号至所述控制器，若所述更新的指令为控制参数的修改指令，则将所述控制参数的修改指令通过所述VISA模块发送至所述控制器，待所述控制器响应所述控制参数的修改指令之后，通过所述VISA模块发送新的控制参数至所述控制器的数据处理模块。

优选的，所述控制参数包括：PI调节参数、过压保护值、欠压保护值和过温保护值。

优选的，所述控制器为数字信号处理器DSP，所述上位机为能够搭载 LabVIEW开发软件的上位机。

本实用新型提供的所述铁路客车逆变电源的数据监控系统，通过与逆变电源的主电路相连的控制器对逆变电源的运行参数进行采集，对采集的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行发送，再通过与控制器相连的上位机对控制器发送的运行参数进行接收，对接收得到的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行显示；控制器和上位机集成了现有技术中的多种不同功能的数据测量仪器的测量和显示的功能，避免了多种数据测量仪器存在的外形笨重、价格昂贵、易受干扰及可扩展性低等诸多缺点，以及有些数据测量仪器不能满足青藏高原等特殊的自然环境以及气候条件下的现场测量需求的问题。并且，当外部输入参数设置信息后，将由上位机发送至控制器，再由控制器根据接收的参数设置信息对逆变电源的相应参数进行在线更新；进而解决了现有技术中多种数据测量仪器仅具备测量功能，无法在测量过程中对逆变电源的控制器相关参数进行设置和更新的问题，有利于提高开发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的铁路客车逆变电源的数据监控系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的铁路客车逆变电源的数据监控系统的具体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本实用新型提供一种铁路客车逆变电源的数据监控系统，以解决由于采用多种不同功能的数据测量仪器而导致的逆变电源开发效率低和不能满足特殊环境测量需求的问题，并避免现有技术中多种不同功能的数据测量仪器所存在的外形笨重、价格昂贵、易受干扰及可扩展性低等诸多缺点。

具体的，该铁路客车逆变电源的数据监控系统，参见图1，包括：与逆变电源的主电路相连的控制器100，以及，与控制器100相连的上位机200；其中：

控制器100用于对逆变电源的运行参数进行采集，对采集的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行发送，并根据接收的参数设置信息对逆变电源的相应参数进行在线更新；该运行参数为逆变电源在运行时的各个重要参数，如电流、电压、温度等，并不限定于此，还可以视其具体应用环境进行设定，均在本申请的保护范围内。

上位机200用于对控制器100发送的运行参数进行接收，对接收得到的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行显示，并将外部输入的参数设置信息发送至控制器100。

具体的工作原理为：

控制器100首先对逆变电源的运行参数进行采集，对采集的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行发送；然后上位机200对控制器100发送的运行参数进行接收，对接收得到的运行参数进行处理，将处理后的运行参数进行显示；也即，控制器100和上位机200集成了现有技术中的多种不同功能的数据测量仪器的测量和显示的功能，避免了多种数据测量仪器存在的外形笨重、价格昂贵、易受干扰及可扩展性低等诸多缺点，以及有些数据测量仪器不能满足青藏高原等特殊的自然环境以及气候条件下的现场测量需求的问题，因此能够应用于青藏线铁路客车。

并且，为了实现对于逆变电源的控制参数的改变，可以通过外部输入参数设置信息，具体可以包括参数修改指令及相应参数，然后由上位机200发送至控制器100，再由控制器100根据接收的参数设置信息对逆变电源的相应参数进行在线更新；进而解决了现有技术中多种数据测量仪器仅具备测量功能，无法在测量过程中对逆变电源的控制器100相关参数进行设置和更新的问题，有利于提高开发效率。

在具体的实际应用中，上位机200可以采用安装有相应软件(比如 LabVIEW)的PC(personal computer，个人计算机)即可，此处不做限定。

LabVIEW作为一种图形化虚拟仪器(VI)集成开发环境，使用图形化编辑语言G语言编写程序，能够设计出人性化的操作界面。同时，LabVIEW具有功能丰富的函数库以及功VI子模块库，能实现任何编程任务的并具备强大的数据处理能力。LabVIEW因其强大而灵活的功能，能满足测试测量、控制等诸多需求，已广泛地被工业生产和学术研究所接收；利于方案实现。

将LabVIEW软件安装于PC机上方便用户多场合的使用，整个信号监测过程在现有硬件条件上通过软件实现，并能在线进行参数的设置和更新，同时以条件判断为主的软件构架方便进行功能扩展，降低逆变电源的开发和调试成本。

本实施例提供的该铁路客车逆变电源的数据监控系统，并不一定仅限于 LabVIEW软件，还可以根据具体的应用环境进行设定，均在本申请的保护范围内。

本实用新型另一实施例还提供了一种具体的铁路客车逆变电源的数据监控系统，在上述实施例及图1的基础之上，控制器100为DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)。

优选的，参见图2，控制器100包括：

A/D模块101，用于采集逆变电源的运行参数；

处理模块102，用于对A/D模块采集的运行参数进行处理，并根据参数设置信息对逆变电源的控制参数进行相应处理；

SCI模块103，用于将处理模块102处理后的运行参数发送至上位机200，并接收上位机200发送的参数设置信息。

优选的，参见图2，上位机200包括：

VISA模块201，用于对控制器100处理后发送的运行参数进行接收，并将参数设置信息发送至控制器100；

数据处理模块202，用于对VISA模块201接收到的运行参数进行处理，并对外部输入的参数设置信息进行预处理后通过VISA模块201发送至控制器 100；

控制前面板203，用于对数据处理模块202处理后的运行参数进行显示，并实现参数设置信息的外部输入。

基于LabVIEW的铁路客车逆变电源的数据监控系统，由DSP实现的控制器100通过其内部的A/D模块101采集被控逆变电源的运行参数；被采集的运行参数经过DSP控制软件(即处理模块102)处理后，以数字信号形式依次通过SCI模块103及上位机200内的VISA模块201，发送给上位机200内的数据处理模块202，即LabVIEW监控软件，再由LabVIEW监控软件对运行参数进行处理后，最终通过控制前面板203以数值或波形等模拟信号方式进行直观显示。

同时用户可利用上位机200中的LabVIEW监控软件对控制前面板203接收的外部输入的参数设置信息进行预处理，然后通过VISA模块201发送给控制器100，以对控制器PI参数值、各项保护阈值等相关参数进行在线的设置和更新，控制器100通过SCI模块103接收来自LabVIEW监控软件的参数修改指令，并在线更新相应参数实现对逆变电源的优化控制。

其余的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本实用新型另一实施例还提供了一种具体的铁路客车逆变电源的数据监控系统，在上述实施例及图1和图2的基础之上，优选的，处理模块102用于对A/D模块采集的运行参数进行处理时，具体用于：

查询下溢中断的计数周期数；

当计数周期数满足第一预设条件时，判断运行参数中相应的被测信号的索引号是否改变；

若被测信号的索引号没有改变，则以当前的被测信号作为处理模块102 处理后的运行参数；

若被测信号的索引号改变，则以新的被测信号作为处理模块102处理后的运行参数。

具体的，处理模块102对A/D模块101采集的运行参数进行处理，以及 SCI模块103将处理模块102处理后的运行参数发送至上位机200。本发送操作在主程序中实现，在下溢中断中实现计数，在主程序中查询计数周期数；当计数周期数满足第一预设条件时，先判断被测信号的索引号有无改变，若无改变则通过SCI模块103保持向LabVIEW监控软件发送当前的被测信号，若被测信号索引号改变，则通过SCI模块103向LabVIEW监控软件发送新的被测信号。当SCI模块103将处理模块102处理后的运行参数发送至上位机200 后，下溢中断的计数周期数清零。在具体的实际应用中，该第一预设条件可以为计数周期数大于8，当然也可以根据具体应用环境进行设定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

优选的，SCI模块103采用查询方式将处理模块102处理后的运行参数发送至上位机200，采用串行中断方式接收上位机200发送的参数设置信息。

控制器100与上位机200内LabVIEW监控软件通过SCI串行通信实现数据发送和指令接收。针对不同的响应速度需求，同时合理分配CPU资源，控制器100可以采用查询方式实现向上位机200内LabVIEW监控软件的数据发送，采用串行中断方式实现对上位机200内LabVIEW监控软件的指令进行接收。此处仅为一种示例，并不一定限定于此，还可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，处理模块102用于根据参数设置信息对逆变电源的控制参数进行相应处理时，具体用于：

判断得到参数设置信息中的指令；

根据指令执行相应操作；

清除中断标志。

优选的，该指令为：信号索引号的更新指令或者控制参数的修改指令；该控制参数包括：PI调节参数、过压保护值、欠压保护值和过温保护值；

若判断得到的指令为信号索引号的更新指令，则根据指令执行的相应操作包括：保存当前的被测信号的索引号，并读取参数设置信息中新的被测信号的索引号；

若判断得到的指令为控制参数的修改指令，则根据指令执行的相应操作包括：封锁逆变电源的主电路控制端接收的PWM脉冲，并将逆变电源的主电路的相应控制参数在线更新为新的控制参数。

具体的，在处理模块102用于根据参数设置信息对逆变电源的控制参数进行相应处理时，当上位机200内LabVIEW监控软件发出数据测试指令(即信号索引号的更新指令)或者控制参数的修改指令时，触发控制器100的SCI 模块103中的接收中断，进入中断后首先读取指令信息，并采用条件判断程序检测指令信号，根据指令信号所代表的指令进行相应的处理。若指令信号所代表的指令为信号索引号的更新指令，则保存原索引号并读取新索引号，以便 DSP数据发送程序用来判断发送的信号数据；若指令信号所代表的指令为控制参数的修改指令，则马上封锁PWM脉冲，接收新的控制参数值并进行在线更新。整个接收过程结束后清除中断标志。也就是说，控制器100在接收参数设置信息时，先接收参数设置信息中的指令，再接收参数设置信息中的相应参数。而上述通过采用条件判断方式的程序构架可方便根据实际需要对被监控参数类型进行扩展。

优选的，数据处理模块202用于对外部输入的参数设置信息进行处理后发送至VISA模块201时，具体用于：

在初始化完成、且周期性扫描控制前面板203指令状态得到指令状态更新的结果后，判断得到更新的指令；

若更新的指令为信号索引号的更新指令，则通过VISA模块201发送新的被测信号的索引号至控制器100，然后等待控制器100响应；

若更新的指令为控制参数的修改指令，则将控制参数的修改指令通过 VISA模块201发送至控制器100；然后等待控制器100响应；

待控制器100响应控制参数的修改指令之后，通过VISA模块201发送新的控制参数至控制器100。

优选的，该控制参数包括：PI调节参数、过压保护值、欠压保护值和过温保护值。

具体的，与处理模块102根据参数设置信息对逆变电源的控制参数进行相应处理所对应的，数据处理模块202，即上位机200内LabVIEW监控软件，通过VISA模块201进行串口的读写操作，对上位机200内VISA模块201进行初始化，实现与控制器100内SCI模块103相同的通信协议。LabVIEW监控软件正常运行后，每个循环周期扫描来自控制前面板203的指令状态数组，通过与旧状态数组对比检测指令状态是否发生变化；若指令状态未发生改变则保持数据接收状态，继续接收来自控制器100发送的运行参数并进行处理显示；若指令状态发生变化则根据指令所代表的指令含义采用条件判断程序实现相应指令的处理程序的选择。对于信号索引号的更新指令，直接将新的被测信号的索引号发送给控制器100，等待控制器100响应建立通信，接收控制器100 发送来的被测信号，缓存处理后以数值或者波形形式显示。对于控制参数的修改指令，首先发送控制参数的修改指令信号给控制器100，通知控制器100有控制参数需要修改，控制器100收到指令信号后立即响应，并做好接收新参数的准备，LabVIEW监控软件收到控制器100的响应指令后，立即发送新的控制参数给控制器100，控制器100通过接收中断接收新的控制参数并在线更新。通过LabVIEW监控软件可对PI参数值、过压保护值、欠压保护值、过温保护值进行设置和更新，并不仅局限于此。通过采用条件判断方式的程序构架可方便根据实际需要对被监控参数类型进行扩展。

本实施例提供的该铁路客车逆变电源的数据监控系统，针对实际现场问题，基于LabVIEW监控软件，能够应用于青藏线铁路客车逆变电源运行参数的监测和控制，有别于采用传统的示波器等电子测量仪器，本实施例能够在现有硬件基础上，不需要额外硬件配置，通过串行通信方式，利用所编写的 LabVIEW监控软件，通过串行通信实现对青藏线铁路客车逆变电源运行中的电流、电压、温度、谐波含量等参数的监测与显示，并能通过LabVIEW监控软件对DSP内PI参数值和各项保护阈值等相关参数进行在线的设置和更新。该LabVIEW监控软件可安装于上位PC机中，使用灵活，使用场合受限小，以条件判断方式为主的软件构架方便功能的扩展，能够满足青藏高原特殊的自然环境以及气候条件下的数据监控需求，能够克服传统示波器等测量仪器存在的的外形笨重，携带不便，价格昂贵，不够灵活，易受干扰、可扩展性低等诸多缺点。

其余工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本实用新型中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。