动车组牵引控制系统的制作方法_3

文档序号:8445139阅读:来源:国知局
信号采集端或电流信号采集端,采集列车上的网压、网流、逆变器电流等数据。当信号调理电路的输入端连接到电压信号采集端,所述第一电阻Rl和第二电阻R2均为低功率、大阻值精密电阻;当信号调理电路的输入端连接到电流信号采集端,所述第一电阻Rl为高功率、低阻值限流电阻,第二电阻R2为高功率、低阻值采样电阻。最后再经过运算放大器0Ρ,通过配置电阻R3、R4和R5灵活设计比例运放电路的放大系数,达到适用于测量任何大小的输入电流或者电压的目的。
[0078]信号调理电路采集电流信号或电压信号,采样信号经ADC采样电路进行模数转换,转换后数据传递到信号采样板。
[0079]信号采样板经LinkPort将数据发送到快速运算板进行数据处理,快速运算板经LinkPort将处理后的数据传递到信号采样板端。
[0080]图5给出了 LinkPort通信原理图。从图5中可以看出,LinkPort通信需要执行芯片单元在时钟上升沿和下降沿均进行数据采集和发送,每次数据采集和发送的数据是4位差分信号。本发明信号采样板发送和接收LinkPort的原理为:使信号采样板在时钟的上升沿和下降沿均进行数据收发处理。
[0081]图6和图7分别给出了信号采样板的LinkPort接收数据流程图和信号采样板的LinkPort发送数据流程图。信号采样板内部的FPGA完成数据收发,快速运算板上DSP为与FPGA进行数据交互和数据运算的单元。FPGA自带双口 RAM,FPGA经LinkPort向DSP发送数据的过程中,双口 RAM的数据存储线作为FPGA数据处理模块,数据待取数据线作为LinkPort通信模块,从图7可见,FPGA经LinkPort向DSP发送数据流程为:
[0082](a) FPGA将从ADC采样电路接收到的采样信号发送到双口 RAM的数据存储数据线,即FPGA数据处理模块;
[0083](b) FPGA从双口 RAM的数据待取数据线,即LinkPort通信模块中,将相邻单端信号四位为一组进行数据封装;
[0084](C)FPGA将封装后的数据进行单端信号到差分信号的转换;
[0085](d)FPGA在时钟的上升沿和下降沿给出数据发送信号,将转换后的数据发送到DSP0
[0086]FPGA经LinkPort从DSP接收数据的过程中,双口 RAM的数据存储线作为LinkPort通信模块,数据待取数据线作为FPGA数据处理模块,从图6可见,FPGA经LinkPort从DSP接收数据流程为:
[0087](e)FPGA在时钟的上升沿和下降沿,分别接收DSP发送来的数据;
[0088](f)FPGA对接收到的数据进行差分信号到单端信号转换;
[0089](g) FPGA对转换完成的数据进行数据解析,将四位一组封装的数据解析成单位数据;
[0090](h) FPGA将解析后的数据发送到双口 RAM的数据存储数据线,即LinkPort通信模块中;
[0091](i) FPGA将从双口 RAM的数据待取数据线,即FPGA数据处理模块中取数,并参与运用。
[0092]脉冲接口板在牵引控制系统中主要实现信号转接的作用,用于接收牵引变流器的逆变器/四象限功率模块发出IGBT状态信号,接收信号采样板对牵引变流器的逆变器/四象限功率模块的IGBT控制信号;以及向信号采样板发出牵引变流器的逆变器/四象限功率模块的IGBT状态信号,向牵引变流器的逆变器/四象限功率模块发出IGBT控制信号。
[0093]信号采样板接收到快速运算板的运算控制信号后,传递到脉冲接口板,脉冲接口板接收到的为电信号,为避免强电及周围复杂电磁环境对IGBT驱动信号的干扰,脉冲接口板设计为光电转换板。如图8所示,脉冲接口板的结构为:
[0094]包括PWM电平转换电路、光电转换单元、电光转换单元和背板接口单元,PWM电平转换电路与背板接口单元相接,还包括自诊断单元,自诊断单元包括输入诊断单元和输出诊断单元,本实施例的图1给出的附图是一组光电转换单元和一组电光转换单元,由于背板接口单元的可扩展性,光电转换单元和电光转换单元均有多组。光电转换单元包括多路选择器10、缓冲器和光电转换电路3,背板接口单元经缓冲器Dl与多路选择器10相连,多路选择器10经缓冲器D2与光电转换电路3相连,光电转换电路的输出端连接到列车的牵引控制单元的驱动模块;电光转换单元包括多路选择器2、缓冲器和电光转换电路4,电光转换电路4的输入端与列车牵引控制单元的驱动模块相连,电光转换电路4的输出端经缓冲器D3与多路选择器2相连,多路选择器2经缓冲器D4与背板接口单元相连;输出诊断单元包括多路选择器和输出自诊断电路,每组光电转换单元的缓冲器D2的输出端与输出自诊断单元的多路选择器6的输入端相连,输出自诊断电路的输入端与缓冲器D2的输出端相连,多路选择器6的输出端与背板接口单元相连;输入诊断单元包括多路选择器I和输入自诊断电路,多路选择器I的输入端与背板接口单元相连,输出端分多路,分别连接到每组电光转换单元缓冲器D3的输入端。
[0095]图10和图11分别给出了输入自诊断电路和输出诊断电路的结构示意图。
[0096]如图10所示,输入自诊断电路包括输入端和测试信号端,测试信号端接收来自多路选择器I的测试信号,输入端连接电光转换模块的输出端,测试信号与输入端的两个信号经异或门5后,作为缓冲器D3的输入。每路电光转换单元均有独立的输入自诊断电路,其测试信号端均连接到多路选择器I。
[0097]如图11所示,输出自诊断电路的输出信号端连接到缓冲器D2的输出端,每一路光电转换单元的缓冲器D2的输出端均连接有独立的输出诊断电路,各路输出诊断电路的输出连接到多路选择器6。
[0098]由于列车牵引驱动单元一般需要外部独立供电,为提供方便在脉冲接口板中设计了电源输出电路。电源输出单元7的输入端与背板接口单元相连,其输入电压来自背板供电电压,输出端与牵引驱动单元相连。本实施例中的电源输出电路由4路输出,可输出15V电压,供牵引驱动单元使用。还设置了电源检测9电路,检测背板供电电源的状态。
[0099]脉冲接口板还包括远程控制单元8,远程控制单元8的输出端分别与光电转换单元和电光转换单元上的多路选择器的使能端相连。图2给出了远程控制单元8的一种实施方式结构示意图,远程控制电路包括远程输入端和板卡输出端图中ENABLE端与多路选择器的使能端相连,多路选择器为低电平使能。可根据需要选择是否进行远程控制。当需要远程控制单元8时,电阻Rl不接入电路,将远程输入端IN+与IN-之间施加24V电压光耦,电路导通,远程输入端和板卡输出端经光耦连接,光耦发射极与地相接,光耦集电极经电阻R2与电源相接,R2输出端为ENABLE端,输出低电平,实现远程控制光电板卡工作的功能。当不需要远程控制单元8工作时,切断远程输入端IN+与IN-之间的电压输入,远程控制单元的板卡输出端工作。将Rl接入电路,Rl输入端与R2相接,输出端接地,ENABLE端固定输出低电平。
[0100]根据需要还可以配置状态指示电路,直观反映板卡的工作状态。状态指示单元包括输出状态指示单元和输入状态指示单元,输出状态指示单元的输入端与光电转换电路的输入端相连;输入状态指示电路的输入端与电光转换电路的输出端相连。状态指示单元由多路LED灯组成,每路LED灯与对应的多路选择器的输出端相连。
[0101]背板接口单元接收信号采样板的电信号,经过PWM电平转换电路将3.3V TTL信号转换为5V TTL信号后传给光电转换电路,将电信号转换为光信号经光纤传输至列车牵引驱动单元。牵引驱动单元的电信号经电光转换单元进行光信号到电信号的转换,反馈到信号采样板。工作中通过多路选择器10和多路选择器2分别选择信号的通路,通过多路选择器6和多路选择器10选择对某一路光电转换单元或电光转换单元进行自诊断。
[0102]动车组牵引控制系统的主机箱采用高强度加固机箱。两侧机箱面板采用加固面板,与传统标准机箱相比,加固机箱具有更好的稳定性、抗震和抗冲击性能。
[0103]动车组牵引控制系统的各类板卡与主机箱板卡卡槽连接处均设有双助拔器,双助拔器的结构参见图12。
[0104]双助拔器主要由基板11、插针12和扳动板13组成。基板11上部连接扳动板13,扳动板12为L型板,L型板的左下部与基板11在铰接部铰接,并可沿铰接部呈一定角度旋转。基板11上设有扳动板13定位卡槽,该定位卡槽与L型板的下部相匹配。基板11下部固定双排插针12,该插针12用于与板卡卡槽相连接。基板11 一侧还设有与板卡固定的螺栓孔。当扳动板沿铰接部旋转至与定位卡槽相吻合时,扳动板13底部与板卡卡槽上部相抵,板卡被拔出。
[0105]如上网络板卡通过CAN总线接收I/O模块中的数字量和模拟量信号,并通过CPCI总线与处
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