专利名称：一种辅助变流器的控制装置及辅助变流器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及变流器技术领域，特別是涉及一种辅助变流器的控制装置及辅助变流器系统。
背景技术：
随着我国城市轨道交通的快速发展，越来越多的辅助变流器产品应用到城市轨道交通工具中，如地铁车辆等。而辅助变流器控制装置是辅助变流器产品的核心部件。目前采用的辅助变流器控制装置，有的是由多个功能块的电路板搭建而成的，其结构及接ロ都不统一；有的是采用插件箱结构，但功能不够完善或者接ロ缺乏统一。随着技术发展，辅助变流器产品呈现多样化的发展趋势。但是，现有的控制装置很难满足辅助变流器多祥化的要求，由此导致每开发一种辅助变流器的新产品都需要面临硬件重新设计的问题，从而降低了辅助变流器的开发效率，増加了研发成本，不利于产品的统一维护。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辅助变流器的控制装置及辅助变流器系统，其功能完善、接ロ统一，能够提高辅助变流器的开发效率，降低研发成本，利于产品的统一维护。本发明提供一种辅助变流器的控制装置，用于实现对辅助变流器模块的控制，所述辅助变流器模块包括逆变器和充电机；所述控制装置包括在机箱内部依次设置的第一电源插件、数字入出插件、模拟入出插件、第一控制插件、多功能车辆总线MVB插件、第二控制插件、以及第二电源插件；所述模拟入出插件，用于采集外部第一传感器检测到的模拟量信号，调理后发送至所述第一控制插件；同吋，还用于接收所述逆变器输出的故障反馈信号，对所述故障反馈信号进行信号隔离、电平转换后发送至所述第一控制插件，并接收所述第一控制插件输出的PWM脉冲信号，对所述脉冲信号进行信号隔离、电平转换后再发送至所述逆变器；所述数字入出插件，用于接收所述第一控制器插件发出的第一接触器控制信号， 对所述控制信号进行数字量处理后，发送至外部第一接触器，控制所述第一接触器的吸合及断开；同吋，接收所述第一接触器自身的状态信号，对所述状态信号进行数字量处理后， 发送至所述第一控制插件；所述第一控制插件，用于对接收自所述模拟入出插件的信号进行AD采样，根据所述采样后信号发送第一接触器控制信号至所述数字入出插件，并接收所述数字入出插件处理后的状态信号，根据所述状态信号判断所述第一接触器工作是否正常；同时，还用于接收所述模拟入出插件处理后的故障反馈信号，根据所述故障反馈信号，确定所述逆变器当前的工作状态，输出相应的PWM脉冲信号至所述模拟入出插件；所述第二控制插件，用于接收外部第二传感器检测到的所述充电机的状态信号，并对接收到的信号进行调理、采集；同时，检测第二接触器的工作状态，根据检测到的信号发出控制指令至所述第二接触器，控制所述第二接触器的闭合与关断，实现对所述充电机的控制；所述多功能车辆总线MVB插件，用于为所述控制装置提供外部MVB网络接口 ；所述第一电源插件，用于为所述辅助变流器模块的逆变器对应的各插件以及第一传感器提供工作电源；所述第二电源插件，用于为所述辅助变流器模块的充电机对应的各插件以及第二传感器提供工作电源。优选地，所述控制装置采用插件箱结构，前面板出线方式；且各插件之间的电气连接通过机箱背板或绕接线完成。优选地，所述第一控制插件的面板上设置有LED显示器，用于实时显示当前时间、 日期、车号、软件版本号、所述辅助变流器模块的运行参数、或者所述辅助变流器模块发生故障的故障代码。优选地，所述第一控制插件包括故障记录子板，用于对所述辅助变流器模块的故障信息进行自动储存、记录。优选地，所述第一控制插件设置有通讯接口，用于接外部数据处理设备。优选地，所述模拟入出插件设有16路模拟量信号采集通道。优选地，所述模拟入出插件设有12路电平转换功能。优选地，所述数字入出插件对所述控制信号进行数字量处理具体为将5V信号隔离转换为IlOV信号；所述数字入出插件对所述状态信号进行数字量处理具体为将IlOV 信号隔离转换为5V信号。优选地，所述数字入出插件提供16路1IOV转5V的输入通道，8路5V转1IOV的输
出通道。优选地，所述第一控制插件和第二控制插件通过数据/地址总线相连。优选地，各插件的结构形式均为6U标准插件。本发明还提供一种辅助变流器系统，所述系统包括辅助变流器模块、外部设备、以及所述的控制装置；所述辅助变流器模块包括逆变器和充电机；所述外部设备包括第一传感器、第一接触器、第二传感器、以及第二接触器。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果本发明实施例所述控制装置，包括在机箱内部依次设置的第一电源插件、数字入出插件、模拟入出插件、第一控制插件、多功能车辆总线MVB插件、第二控制插件、以及第二电源插件。通过上述各插件，所述控制装置能够实现对辅助变流器模块的系统管理、逻辑判断、控制以及故障保护，同时还能够提供模拟信号处理功能和数字信号处理功能，并为辅助变流器模块的外部设备，如传感器等提供工作电源。由此可见，本发明实施例所述的控制装置，其功能完善、接口统一，能够提高辅助变流器的开发效率，降低研发成本，利于产品的统一维护。
图1为本发明实施例所述辅助变流器的控制装置的结构图2为本发明实施例所述辅助变流器系统的结构框图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辅助变流器的控制装置及辅助变流器系统，其功能完善、接口统一，能够提高辅助变流器的开发效率，降低研发成本，利于产品的统一维护。本发明实施例所述辅助变流器的控制装置，用于实现对辅助变流器模块的控制。 所述辅助变流器模块包括逆变器和充电机。所述控制装置采用插件箱结构，前面板出线方式，包括在机箱内部依次设置的第一电源插件、数字入出插件、模拟入出插件、第一控制插件、多功能车辆总线MVB插件、第二控制插件、以及第二电源插件。所述控制装置各插件之间的电气连接可以通过机箱背板或绕接线完成。所述模拟入出插件，用于采集外部第一传感器检测到的模拟量信号，调理后发送至所述第一控制插件；同时，还用于接收所述逆变器输出的故障反馈信号，对所述故障反馈信号进行信号隔离、电平转换后发送至所述第一控制插件，并接收所述第一控制插件输出的PWM脉冲信号，对所述脉冲信号进行信号隔离、电平转换后再发送至所述逆变器。所述数字入出插件，用于接收所述第一控制器插件发出的第一接触器控制信号， 对所述控制信号进行数字量处理后，发送至外部第一接触器，控制所述第一接触器的吸合及断开；同时，接收所述第一接触器自身的状态信号，对所述状态信号进行数字量处理后， 发送至所述第一控制插件。所述第一控制插件，用于对接收自所述模拟入出插件的信号进行AD采样，根据所述采样后信号发送第一接触器控制信号至所述数字入出插件，并接收所述数字入出插件处理后的状态信号，根据所述状态信号判断所述第一接触器工作是否正常；同时，还用于接收所述模拟入出插件处理后的故障反馈信号，根据所述故障反馈信号，确定所述逆变器当前的工作状态，输出相应的PWM脉冲信号至所述模拟入出插件。所述第二控制插件，用于接收外部第二传感器检测到的所述充电机的状态信号， 并对接收到的信号进行调理、采集；同时，检测第二接触器的工作状态，根据检测到的信号发出控制指令至所述第二接触器，控制所述第二接触器的闭合与关断，实现对所述充电机的控制。所述多功能车辆总线MVB插件，用于为所述控制装置提供外部MVB网络接口。所述第一电源插件，用于为所述辅助变流器模块的逆变器对应的各插件以及外部第一传感器提供工作电源。所述第二电源插件，用于为所述辅助变流器模块的充电机对应的各插件以及外部第二传感器提供工作电源。本发明实施例所述控制装置，包括在机箱内部依次设置的第一电源插件、数字入出插件、模拟入出插件、第一控制插件、多功能车辆总线MVB插件、第二控制插件、以及第二电源插件。通过上述各插件，所述控制装置能够实现对辅助变流器模块的系统管理、逻辑判断、控制以及故障保护，同时还能够提供模拟信号处理功能和数字信号处理功能，并为辅助变流器模块的外部设备，如传感器等提供工作电源。由此可见，本发明实施例所述的控制装置，其功能完善、接口统一，能够提高辅助变流器的开发效率，降低研发成本，利于产品的统一维护。参见图1和图2，分别为本发明实施例所述辅助变流器的控制装置的结构图和辅助变流器系统的结构框图。如图2所示，所述辅助变流器系统包括辅助变流器模块20、控制装置10以及外部设备。结合图1和图2所示，所述控制装置包括在机箱内部依次设置的第一电源插件 11、数字入出插件12、模拟入出插件13、第一控制插件14、MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)插件15、第二控制插件16、以及第二电源插件17。其中，所述辅助变流器模块20包括逆变器201和充电机202。所述逆变器202接收外部输入的DC1500V或DC750V直流电压，将其转换为AC380V交流电压，输送至所述充电机202 ；所述充电机202接收输入的AC380V交流电压，输出DCllOV直流电压。所述外部设备包括第一传感器301、第一接触器302、第二传感器305.第二接触器306等。其中，所述第一传感器301用于检测所述辅助变流器模块20的逆变器201的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等模拟量信号。通过控制所述第一接触器302的闭合与关断，实现对所述逆变器201的工作状态进行控制。所述第二传感器305用于检测所述辅助变流器模块20的充电机202的输入电压、 输入电流等信号。通过控制所述第二接触器306的闭合与关断，实现对所述充电机202的工作状态进行控制。所述模拟入出插件13第一端接所述第一传感器301，第二端接所述辅助变流器模块20的逆变器201，第三端接所述第一控制插件14。所述模拟入出插件13，用于对所述第一传感器301检测得到的模拟量信号进行采集、调理后，发送至所述第一控制插件14 ；同时，还用于接收所述辅助变流器模块20的逆变器201输出的故障反馈信号，对所述故障反馈信号进行信号隔离、电平转换后发送至所述第一控制插件14，并接收所述第一控制插件14输出的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲信号，对所述脉冲信号进行信号隔离、电平转换后再发送至所述辅助变流器模块20的逆变器201。需要说明的是，所述模拟入出插件13可以设有16路模拟量信号采集通道。当然， 在实际应用中，所述模拟入出插件13还可以扩展到32路、64路甚至于更多路模拟量信号采集通道。同时，所述模拟入出插件13可以设有12路电平转换功能，能够实现对12路信号的电平转换。当然，在实际应用中，所述模拟入出插件13还可以设置更多路的电平转换功能。所述数字入出插件12 —端与所述第一接触器302相连，另一端接所述第一控制插件14，用于接收所述第一控制器插件14发出的第一接触器控制信号，对所述控制信号进行数字量处理后，发送至所述第一接触器302，控制所述第一接触器302的吸合及断开；同时，接收所述第一接触器302自身的状态信号，对所述状态信号进行数字量处理后，发送至所述第一控制插件14。所述第一控制插件14，用于对接收自所述模拟入出插件13的信号进行AD采样，根据所述采样后信号发送第一接触器控制信号至所述数字入出插件12，并接收所述数字入出插件12处理后的第一接触器302的状态信号，根据所述状态信号判断所述第一接触器302 工作是否正常；同时，还用于接收所述模拟入出插件13处理后的故障反馈信号，根据所述故障反馈信号，确定所述辅助变流器模块20的逆变器201当前的工作状态，输出相应的PWM 脉冲信号至所述模拟入出插件13。需要说明的是，所述第一控制器插件14发出的第一接触器控制信号为5V信号，所述数字入出插件12对所述控制信号进行数字量处理具体为将5V信号隔离转换为IlOV信号。相应的，所述数字入出插件12对所述状态信号进行数字量处理具体为将IlOV信号隔离转换为5V信号。具体的，所述数字入出插件12能够提供16路IlOV转5V的输入通道，8路5V转 IlOV的输出通道。当然，在实际需要中，还可以根据系统的需要对所述数字入出插件12进行数字量扩展。所述第二控制插件16与所述辅助变流器模块20的充电机202相连，用于实现对所述充电机202的所有控制功能。具体的，所述第二控制插件16对所述充电机202的控制包括接收所述第二传感器305检测到的充电机202的状态信号(如输入电压、输入电流等信号)，并对接收到的信号进行调理、采集；同时，对所述第二接触器306的工作状态进行检测，根据检测到的信号发出控制指令至所述第二接触器305，控制所述第二接触器305的闭合与关断，以实现对所述充电机202的逻辑控制和故障保护等功能。需要说明的是，本发明实施例中，所述第一控制插件14和第二控制插件16是整个控制装置10的核心，用于实现对整个辅助变流器系统的逻辑控制、故障保护、逆变控制等功能。如图2所示，所述第一控制插件14和第二控制插件16通过数据/地址总线相连， 使得所述第一控制插件14和第二控制插件16可以通过数据/地址总线访问所述第一控制插件14上的双口 RAM (Random Access Memory，随机存取存储器)进行数据传递。优选地，所述第一控制插件14的面板上可以设置有LED显示器141，用于实时显示当前时间、日期、车号、软件版本号、辅助变流器模块20的运行参数、或者所述辅助变流器模块20发生故障的故障代码等。所述LED显示器141可以为LED数码管。所述辅助变流器模块20的运行参数包括各相输出电流、输入电流、各相输出电
压、输出频率等。本发明实施例中，通过所述LED显示器141，可以实时观测到所述辅助变流器系统的各项参数及信息，实时了解系统的工作状况。优选地，所述第一控制插件14还可以包括故障记录子板142，用于对所述辅助变流器模块20的故障信息进行自动储存、记录。其中，所述故障信息可以包括故障代码、故障发生的日期和时间、以及相关的环境数据等。
需要说明的是，所述第一控制插件14可以采用定点DSP (Digital Signal Processing,数字信号处理)处理器，所述故障记录子板142可以采用ARM9微处理器，由此通过可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)实现对系统电路的地址译码功能，并配合DSP处理器完成故障复位逻辑。优选地，所述第一控制插件14设置有通讯接口 143，使得操作人员可以将一数据处理设备303通过所述通讯接口 143与所述第一控制插件14相连，实现数据处理设备303 与所述第一控制插件14之间的通讯，以便进行数据查询、分析及处理。所述数据处理设备303可以为计算机、笔记本，如IBM兼容机等。相应的，所述通讯接口 143可以为USB2.0以及以太网接口。 优选地，所述第一控制插件14还设置有待扩展通讯接口，可以为以太网通讯接口或通用串行接口等。操作人员可以通过所述待扩展通讯接口利用上位机通过以太网或通用串行接口对所述辅助变流器模块进行运行监控、故障记录、程序下载等。所述MVB插件15用于为所述控制装置提供网络接口。通过所述MVB插件15将所述控制装置接入外部MVB网络304，实现对所述辅助变流器模块20的网络控制。由此可以将所述辅助变流器模块20的故障信息、故障状态、以及工作状态信息通过MVB网络304传送至列车网络控制系统，共同构成整个列车的实时网络控制和监视系统。所述外部设备还可以包括蓄电池307，如图2所示，所述蓄电池307分别与所述第一电源插件11和第二电源插件17相连，用于为所述第一电源插件11和第二电源插件17 提供输入电源。所述第一电源插件11，用于为所述辅助变流器模块20的逆变器201对应的各插件以及外部第一传感器302等设备提供工作电源，如士MV、士 15V、5V电源等。其中，所述辅助变流器模块20的逆变器202对应的各插件包括模拟入出插件13、第一控制插件14、以及数字入出插件15。所述第二电源插件17，用于为所述辅助变流器模块20的充电机202对应的各插件以及外部第二传感器305等设备提供工作电源，如士MV、士 15V、5V电源等。其中，所述辅助变流器模块20的充电机202对应的各插件包括第二控制插件16。对于本发明实施例前述各实施例所述的辅助变流器的控制装置，各插件的结构形式均可以为6U标准插件。所述控制装置中，各插件间的电气连接可以通过机箱背板或绕接线完成。需要说明的是，本发明实施例所述控制装置，采用插件箱结构，信号从各插件的前面板插入或输出，机箱与所述辅助变流器模块之间通过屏蔽电缆传输信号，从而达到对辅助变流器模块的管理、逻辑控制、以及显示等功能。本发明实施例所述控制装置具有防差错设计，具体的，各插件均设置有对应的防差错齿，使得所述控制装置方便使用和维护。所述控制装置能够应用于整流器、DC/DC变换器等辅助变流器模块的控制系统。该控制装置具有良好的扩展性，能够适应不同用户的一些特殊需求。 进一步的，本发明实施例所述控制装置成本较低，适于批量生产。 以上对本发明所提供的一种辅助变流器的控制装置以及辅助变流器系统，进行了
详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种辅助变流器的控制装置，用于实现对辅助变流器模块的控制，其特征在干，所述辅助变流器模块包括逆变器和充电机；所述控制装置包括在机箱内部依次设置的第一电源插件、数字入出插件、模拟入出插件、第一控制插件、多功能车辆总线MVB插件、第二控制插件、以及第二电源插件；所述模拟入出插件，用于采集外部第一传感器检测到的模拟量信号，调理后发送至所述第一控制插件；同吋，还用于接收所述逆变器输出的故障反馈信号，对所述故障反馈信号进行信号隔离、电平转换后发送至所述第一控制插件，并接收所述第一控制插件输出的PWM 脉冲信号，对所述脉冲信号进行信号隔离、电平转换后再发送至所述逆变器；所述数字入出插件，用于接收所述第一控制器插件发出的第一接触器控制信号，对所述控制信号进行数字量处理后，发送至外部第一接触器，控制所述第一接触器的吸合及断开；同吋，接收所述第一接触器自身的状态信号，对所述状态信号进行数字量处理后，发送至所述第一控制插件；所述第一控制插件，用于对接收自所述模拟入出插件的信号进行AD采样，根据所述采样后信号发送第一接触器控制信号至所述数字入出插件，并接收所述数字入出插件处理后的状态信号，根据所述状态信号判断所述第一接触器工作是否正常；同吋，还用于接收所述模拟入出插件处理后的故障反馈信号，根据所述故障反馈信号，确定所述逆变器当前的エ 作状态，输出相应的PWM脉冲信号至所述模拟入出插件；所述第二控制插件，用于接收外部第二传感器检测到的所述充电机的状态信号，并对接收到的信号进行调理、采集；同吋，检测第二接触器的工作状态，根据检测到的信号发出控制指令至所述第二接触器，控制所述第二接触器的闭合与关断，实现对所述充电机的控制；所述多功能车辆总线MVB插件，用于为所述控制装置提供外部MVB网络接ロ ；所述第一电源插件，用于为所述辅助变流器模块的逆变器对应的各插件以及第ー传感器提供工作电源；所述第二电源插件，用于为所述辅助变流器模块的充电机对应的各插件以及第ニ传感器提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述控制装置采用插件箱结构，前面板出线方式；且各插件之间的电气连接通过机箱背板或绕接线完成。
3.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述第一控制插件的面板上设置有LED显示器，用于实时显示当前时间、日期、车号、软件版本号、所述辅助变流器模块的运行參数、或者所述辅助变流器模块发生故障的故障代码。
4.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述第一控制插件包括故障记录子板，用于对所述辅助变流器模块的故障信息进行自动储存、记录。
5.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述第一控制插件设置有通讯接ロ，用于接外部数据处理设备。
6.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述模拟入出插件设有16路模拟量信号采集通道。
7.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述模拟入出插件设有12路电平转换功能。
8.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述数字入出插件对所述控制信号进行数字量处理具体为将5V信号隔离转换为 IlOV信号；所述数字入出插件对所述状态信号进行数字量处理具体为将IlOV信号隔离转换为 5V信号。
9.根据权利要求8所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述数字入出插件提供16路IlOV转5V的输入通道，8路5V转IlOV的输出通道。
10.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，所述第一控制插件和第二控制插件通过数据/地址总线相连。
11.根据权利要求1或2所述的辅助变流器的控制装置，其特征在干，各插件的结构形式均为6U标准插件。
12.—种辅助变流器系统，其特征在干，所述系统包括辅助变流器模块、外部设备、以及如权利要求1至11任一项所述的控制装置；所述辅助变流器模块包括逆变器和充电机；所述外部设备包括第一传感器、第一接触器、第二传感器、以及第二接触器。
全文摘要
本发明公开了一种辅助变流器的控制装置，用于实现对辅助变流器模块的控制。所述控制装置包括在机箱内部依次设置的第一电源插件、数字入出插件、模拟入出插件、第一控制插件、多功能车辆总线MVB插件、第二控制插件、以及第二电源插件。通过上述各插件，所述控制装置能够实现对辅助变流器模块的系统管理、逻辑判断、控制以及故障保护，同时还能够提供模拟信号处理功能和数字信号处理功能，并为辅助变流器模块的传感器等提供工作电源。本发明实施例所述的控制装置，其功能完善、接口统一，能够提高辅助变流器的开发效率，降低研发成本，利于产品的统一维护。
文档编号H02M1/00GK102545550SQ20121000202
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者刘长清, 曾明高, 李小文, 林文彪, 羊利芬 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司