电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置的制作方法

1.本发明涉及电力机车牵引控制单元，特别涉及电力机车牵引控制单元的附属装置，具体为电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置。


背景技术：

2.牵引控制单元（traction control unit,简称tcu）作为电力机车中牵引系统的牵引控制装置，其中分别对电流的变流控制策略和对电机的控制策略以及调制策略是否良好直接关系到电力机车的舒适性，故在产品开发过程中及后期系统联调方面，对牵引控制单元内部参数的测试内容要求多、测试类别繁杂并且测试反复性强。
3.当进入软硬件集成阶段，在测试过程中，由于无法直观查看牵引控制单元内部参数，故现有技术的测试装置一般采用仿真器连接板卡上的jtag观测牵引控制单元内部参数，该种测试装置支持直接修改内部参数数值进行更优控制，但是该测试装置存在以下缺点：1）在仿真器连接板卡与牵引控制单元进行连接前，能与仿真器连接板卡连接的接口端是位于牵引控制单元内部的且是被其它板卡遮挡的，所以采用仿真器连接板卡测试牵引控制单元内部参数时，需要先断电，后拆掉能与仿真器连接板卡连接的接口端（此处的接口端非调试接口）旁的其它板卡，然后再将仿真器连接板卡与牵引控制单元连接，最后还重启牵引控制单元进行内部参数的测试，操作较复杂；2）牵引控制单元一般处于高处，拆装板卡困难；3）采用该种测试装置存在“在进行仿真调试过程中，不能有人触碰到仿真器板卡与牵引控制单元接口端的连接线，否则容易导致牵引控制单元的dsp芯片锁死”，操作要求较高，风险隐患较大；4）当进入整车联调阶段，存在“牵引控制单元处于高压电范围内，人员不能进入否则有安全隐患”，所以拆装板卡时，需先放电至安全电压范围内，才可进行操作，安全隐患大、工作效率低。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术中的测试装置存在上述缺陷的问题，故提供了一种新型的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置。本发明是采用如下技术方案实现的：电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，包括其信号输入端插接于牵引控制单元外部的调试接口（牵引控制单元外部的调试接口是现有的，本领域技术人员公知的，调试接口也是通信接口）的测试板卡、上位机以及观测器，测试板卡包括fpga芯片、通信模块、电源模块、1-16路d/a转换放大电路以及17-32路d/a转换放大电路，电源模块用于对输入电源进行电平转换，为测试板卡的各个部件提供电源；通信模块用于fpga芯片与牵引控制单元进行数据传输以及fpga芯片与上位机进行数据传输；fpga芯片接收牵引控制单元的控制板与采集板发出的数字信号并将该数字信号传输给上位机，上位机接收fpga芯片发出的数字信号后对其信号进行通道配置（如何配置属于本领域技术人员的公知常识，即需要对信号来源进行配置，信号来源分为采集板与控制板的信号，信号来源不同，通过的d/a转换放大电路不同；需要对信号类型进行配置，信号
类型分为数字信号和模拟信号，需选择与所在通道对应的信号类型），上位机将配置的信号指令再发送给fpga芯片，fpga芯片根据信号指令对其信号进行逻辑处理后，将需转换成模拟信号输出的采集板与控制板发出的数字信号分别经过1-16路d/a转换放大电路与17-32路d/a转换放大电路，从而将数字信号转换为模拟信号后从测试板卡的信号输出端输出至观测器，将其余的数字信号（其余的数字信号指不需要转换成模拟信号输出的数字信号）直接从测试板卡的信号输出端输出至观测器。
5.本发明所产生的有益效果如下：本发明的测试装置，减少了断电操作且操作简单、降低了风险、减少了拆装板卡次数、方便调试人员查看所需内部参数且保证数据的准确性同时增加了安全性，提高了电力机车牵引控制单元进行内部参数测试时的工作效率，降低了dsp芯片锁死的风险和试验现场由于高压测试引起的人员安全和设备安全，反复实用性强。
附图说明
6.图1为本发明的整体结构示意图；图2为测试板卡的结构示意图；图3为测试盒的信号输出端的结构示意图；图4为上位机的工作界面图。
7.图中：1—观测类仪器，2—观测类仪表,3
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bnc接头，4-信号接线柱，5-gnd接线柱。
具体实施方式
8.电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，包括其信号输入端插接于牵引控制单元外部的调试接口的测试板卡、上位机以及观测器，测试板卡包括fpga芯片、通信模块、电源模块、1-16路d/a转换放大电路以及17-32路d/a转换放大电路，电源模块用于对输入电源进行电平转换，为测试板卡的各个部件提供电源；通信模块用于fpga芯片与牵引控制单元进行数据传输以及fpga芯片与上位机进行数据传输；fpga芯片接收牵引控制单元的控制板与采集板发出的数字信号并将该数字信号传输给上位机，上位机接收fpga芯片发出的数字信号后对其信号进行通道配置（如何配置属于本领域技术人员的公知常识，即需要对信号来源进行配置，信号来源分为采集板与控制板的信号，信号来源不同，通过的d/a转换放大电路不同；需要对信号类型进行配置，信号类型分为数字信号和模拟信号，需选择与所在通道对应的信号类型；根据测试内部参数的需要，配置信号所在通道号且与观测器相适配），上位机将配置的信号指令再发送给fpga芯片，fpga芯片根据信号指令对其信号进行逻辑处理后，将需转换成模拟信号输出的采集板与控制板发出的数字信号分别经过1-16路d/a转换放大电路与17-32路d/a转换放大电路，从而将数字信号转换为模拟信号后从测试板卡的信号输出端输出至观测器，将其余的数字信号（其余的数字信号指不需要转换成模拟信号输出的数字信号）直接从测试板卡的信号输出端输出至观测器。
9.具体实施时，测试板卡信号输出端采用f48接口端子。测试板卡还包括位于d/a转换放大电路与测试板卡的信号输出端之间的emc滤波电路，从而防止相邻电路之间的干扰。该测试装置还包括其内置有为滤除外界信号干扰的滤波电路的测试盒，测试盒的信号输入
端采用f48接口端子，测试盒的信号输入端与测试板卡的信号输出端连通且通道一一对应，测试盒的信号输出端与观测器连通。
10.具体实施时，观测器为观测类仪器1（观测类仪器1如示波器）和/或观测类仪表2（观测类仪表2如万用表）。
11.具体实施时，测试盒的信号输出端的每个通道的端口分别由bnc接头3、信号接线柱4以及gnd接线柱5组成。bnc接头用于连接示波器类的观测类仪器1，用来查看牵引控制单元内部参数并实时绘制曲线，便于对牵引控制单元的内部参数进行实时调试使用，也可以将电流电压等模拟信号和电气开关类的数字信号同时连接到观测类仪器1如示波器上，可监控开关开通/关断时序，电流电压的变化曲线，进而判断某项功能是否符合试验要求；信号接线柱用于连接到万用表类的观测类仪表2，用来测试输出信号的电压/电流是否正常。观测类仪器1与上位机连通，方便对观测类仪器1上的数据进行存储，便于后续研究数据。测试板卡上设有运行状态指示灯，以便在测试过程中快速进行故障诊断。
12.本具体实施方式中，测试板卡还包括用于存储测试板卡标识信息的eeprom模块、prom模块、复位模块、时钟信号模块。


技术特征：
1.电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，包括其信号输入端插接于牵引控制单元外部的调试接口的测试板卡、上位机以及观测器，测试板卡包括fpga芯片、通信模块、电源模块、1-16路d/a转换放大电路以及17-32路d/a转换放大电路，电源模块用于对输入电源进行电平转换，为测试板卡的各个部件提供电源；通信模块用于fpga芯片与牵引控制单元进行数据传输以及fpga芯片与上位机进行数据传输；fpga芯片接收牵引控制单元的控制板与采集板发出的数字信号并将该数字信号传输给上位机，上位机接收fpga芯片发出的数字信号后对其信号进行通道配置，上位机将配置的信号指令再发送给fpga芯片，fpga芯片根据信号指令对其信号进行逻辑处理后，将需转换成模拟信号输出的采集板与控制板发出的数字信号分别经过1-16路d/a转换放大电路与17-32路d/a转换放大电路，从而将数字信号转换为模拟信号后从测试板卡的信号输出端输出至观测器，将其余的数字信号直接从测试板卡的信号输出端输出至观测器。2.根据权利要求1所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，测试板卡的信号输出端采用f48接口端子。3.根据权利要求2所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，测试板卡还包括位于d/a转换放大电路与测试板卡的信号输出端之间的emc滤波电路。4.根据权利要求3所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，该测试装置还包括其内置有滤波电路的测试盒，测试盒的信号输入端采用f48接口端子，测试盒的信号输入端与测试板卡的信号输出端连通且通道一一对应，测试盒的信号输出端与观测器连通。5.根据权利要求4所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，观测器为观测类仪器（1）和/或观测类仪表（2）。6.根据权利要求5所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，测试盒的信号输出端的每个通道的端口分别由bnc接头（3）、信号接线柱（4）以及gnd接线柱（5）组成。7.根据权利要求6所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，观测类仪器（1）与上位机连通。8.根据权利要求7所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，测试板卡上设有运行状态指示灯，以便在测试过程中快速进行故障诊断。9.根据权利要求1至8任意一项所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，测试板卡还包括eeprom模块、prom模块。10.根据权利要求9所述的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，其特征在于，测试板卡还包括复位模块、时钟信号模块。

技术总结
本发明涉及电力机车牵引控制单元的附属装置，具体为电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置。本发明为了解决现有技术中测试装置存在很多缺陷的问题，提供了一种新型的电力机车牵引控制单元内部参数的测试装置，包括测试板卡、上位机以及观测器，测试板卡包括FPGA芯片，FPGA芯片接收牵引控制单元发出的数字信号并将该数字信号传输给上位机，上位机对其信号进行配置后再发送给FPGA芯片，FPGA芯片根据信号指令对其信号进行逻辑处理后经过D/A转换放大电路从测试板卡的信号输出端输出至观测器，将其余的数字信号直接从测试板卡的信号输出端输出至观测器。本测试装置提高了电力机车牵引控制单元进行内部参数测试时的工作效率。引控制单元进行内部参数测试时的工作效率。引控制单元进行内部参数测试时的工作效率。


技术研发人员：张巧娟 葸代其 苏鹏程 尚林岳 张瑞峰 张啸宇
受保护的技术使用者：中车永济电机有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/4/6