專利名稱：：一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：牽引逆變器是地鐵電氣牽引系統(tǒng)的重要組成部分，其運行狀態(tài)好壞直接關(guān)系到地鐵的安全運行。地鐵牽引逆變器在出廠調(diào)試及在線運行、檢修時，一些數(shù)據(jù)信息，如網(wǎng)壓、直流電壓、直流電流、電機電流、斬波電流1、斬波電流2、逆變器AU電流、逆變器BV電流等，不僅需要實時地采集顯示，還需要長時間地記錄，以便調(diào)試人員和檢修人員全面掌握牽引逆變器的運行特性，通過分析數(shù)據(jù)信息，及時發(fā)現(xiàn)并解決牽引逆變器故障。目前，由于沒有專門針對具有測試連接器X5端口的地鐵牽引逆變器的測試裝置，因此在牽引逆變器的出廠調(diào)試時只能通過示波器對其信號進(jìn)行觀察，限于一臺示波器最多測量4通道信號，若要對多個信號進(jìn)行監(jiān)測，則需在調(diào)試現(xiàn)場擺放多臺示波器，這樣就存在接線工作量大、儀器操作不便、信號觀察不方便等缺點，造成調(diào)試效率較低，尤其是不便于對被測信號進(jìn)行存儲記錄和日后分析。地鐵車輛在線運行時，攜帶多臺示波器觀察上車監(jiān)測牽引逆變器信號的方法基本不可行了，雖然司機室的顯示屏上能夠看到一些利用通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸上來的牽引逆變器信號和故障條目，但是由于這些信息只能每隔64ms傳輸一次，因此數(shù)據(jù)信息的實時性較差，不能準(zhǔn)確反應(yīng)和捕捉牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障。此外在地鐵車輛入庫后通過牽引逆變器的傳動控制單元相關(guān)接口可以查詢其故障信息，但是傳動控制單元內(nèi)只有64M的數(shù)據(jù)存儲空間，每次故障發(fā)生時只能記錄故障發(fā)生前后2秒的狀態(tài)，因此記錄數(shù)據(jù)長度有限，不能全面反應(yīng)牽引逆變器的狀態(tài)信息。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種專門用于具有測試連接器X5端口的地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，不論是對牽引逆變器的出廠調(diào)試，還是地鐵在線運行時，都可以方便地通過此系統(tǒng)全面地、長時間地監(jiān)測及記錄牽引逆變器的數(shù)據(jù)信息，并利用存儲的豐富數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)回放方式來仔細(xì)分析牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障，從而提升調(diào)試及檢測水平，提高工作效率。本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型系統(tǒng)主要由信號采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號采集模塊分為信號調(diào)理電路和信號采集電路兩部分；其中信號調(diào)理電路由依次連接的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、幅值調(diào)理電路、量程轉(zhuǎn)換電路、過壓吸收電路四部分組成；信號采集電路由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲器(FIFO)、CPU控制單元、通訊單元四部分組成；信號采集模塊的輸入通過帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測試連接器X5端口，輸出通過對外接口標(biāo)準(zhǔn)USB線與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接。所述數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊為安裝了數(shù)據(jù)采集軟件的筆記本電腦，通過軟件控制信號采集、數(shù)據(jù)回放等功能。所述信號采集模塊中，組成信號調(diào)理電路和信號采集電路的各單元均采用現(xiàn)有技術(shù)。本實用新型系統(tǒng)具有以下特點(1)能對地鐵牽引逆變器數(shù)據(jù)信號進(jìn)行實時地、長時間地(不少于4個小時)采集并記錄；(2)能以最高80kS/s的采樣速率對牽引逆變器的8通道數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集并記錄，并且采樣速率可在IkS/s至80kS/s之間可調(diào)，適于不同狀況下的信號采集；(3)數(shù)據(jù)采集模塊無需單獨提供工作電源，數(shù)據(jù)線和工作電源線共用一根標(biāo)準(zhǔn)USB線；(4)體積小，信號采集模塊其外形尺寸能控制在220mmX150mmX50mm內(nèi)，其重量控制在1公斤內(nèi)，攜帶方便，尤其適用于上車試驗和檢修；(5)可通過數(shù)據(jù)回放方式來分析牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障，從而提升調(diào)試及檢測水平，提高工作效率。附圖是本實用新型系統(tǒng)的示意圖。具體實施方式實用新型系統(tǒng)如附圖所示，主要由信號采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號采集模塊分為信號調(diào)理電路和信號采集電路兩部分；其中信號調(diào)理電路由依次連接的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、幅值調(diào)理電路、量程轉(zhuǎn)換電路、過壓吸收電路四部分組成；信號采集電路由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲器(FIFO)、CPU控制單元、通訊單元四部分組成；信號采集模塊的輸入通過帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測試連接器X5端口，輸出通過USB2.0總線對外接口與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接；數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊為安裝了數(shù)據(jù)采集軟件的筆記本電腦。牽引逆變器測試連接器X5端口提供的被測信號定義如表1所示。矩形連接器的作用是和牽引逆變器的X5端口進(jìn)行連接匹配，被測信號X5端口與本系統(tǒng)通道定義的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。屏蔽電纜的作用是減小外界干擾對測量信號的影響。信號調(diào)理電路中各電路的作用，因為信號采集電路只能針對不大于士5V電壓信號進(jìn)行采集，而牽引逆變器輸出的被測信號是電流信號，所以首先在信號調(diào)理電路中先通過電流/電壓轉(zhuǎn)換電路將被測電流信號進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換，第二步在滿足電阻功率要求的前提下，通過幅值調(diào)理電路將經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的電壓小于士IOV；第三步是通過量程轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的電壓信號衰減至小于或等于士5V的電壓信號；第四步是為了防止意外情況下被測信號的突變(主要指電壓突然升高)而超出士5V的測量范圍對信號采集電路造成損害，所以在進(jìn)入信號采集電路之前，通過過壓吸收電路將被測信號進(jìn)行過壓吸收保護；至此經(jīng)過調(diào)理后的被測信號會完全滿足信號采集電路的要求。信號采集電路是采用現(xiàn)有的TC09采集電路。信號采集電路中的A/D轉(zhuǎn)換單元采用2片14位4路并行采樣A/D芯片，支持最大速度80kS/s的同步連續(xù)采集；存儲器(FIFO)負(fù)責(zé)對經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行暫存，供CPU控制單元讀??；CPU控制單元主要用來控制整個模數(shù)轉(zhuǎn)換電路協(xié)調(diào)工作，它從存儲器中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的運算處理，最后將運算后的結(jié)果通過通訊單元向外傳輸，信號采集電路的對外接口總線為USB2.O總線，支持即插即用、實時傳輸。筆記本電腦通過軟件控制信號采集、數(shù)據(jù)回放等功能。信號采集模塊和筆記本電腦之間利用標(biāo)準(zhǔn)USB線連接，USB線的作用有兩點，一是在將信號采集模塊的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)記錄模塊，二是從數(shù)據(jù)記錄模塊的USB端口取得5V電壓，為信號采集模塊提供工作電源。目前一般筆記本電腦在無外接電源的情況的續(xù)航工作能力為2-3個小時，這樣，即使在無外接電源的情況下，至少可以依靠筆記本電腦為數(shù)據(jù)信號采集模塊提供2-3小時的工作電源，大大提高了此系統(tǒng)的使用場合范圍。信號采集的軟件實現(xiàn)步驟如下步驟1:軟件啟動；步驟2判斷硬件連接是否正常，若正常，繼續(xù)向下執(zhí)行；若不正常，則給出提示，并退出軟件系統(tǒng)；步驟3進(jìn)行一次信號采集，并同時分析、顯示并記錄數(shù)據(jù)；步驟4判斷是否有“采集停止”信號，若有，則停止信號采集，并保存數(shù)據(jù)，若無則重復(fù)執(zhí)行步驟3；步驟5結(jié)束采集，退出軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)回放的軟件實現(xiàn)步驟如下步驟1軟件啟動；步驟2提示選擇數(shù)據(jù)文件；步驟3按照指定的參數(shù)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)讀取，并設(shè)置讀取標(biāo)志位，將讀取到的數(shù)據(jù)在軟件界面進(jìn)行顯示、分析；步驟4判斷是否有“回放停止”信號，若有則停止數(shù)據(jù)回放；若無，則重復(fù)執(zhí)行步驟3;步驟5結(jié)束數(shù)據(jù)回放，退出軟件系統(tǒng)。表1牽引逆變器測試連接器(X5)接口處提供的被測信號<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2系統(tǒng)通道與被測信號的對應(yīng)關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于主要由信號采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號采集模塊分為信號調(diào)理電路和信號采集電路兩部分；其中信號調(diào)理電路由依次連接的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、幅值調(diào)理電路、量程轉(zhuǎn)換電路、過壓吸收電路四部分組成；信號采集電路由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲器、CPU控制單元、通訊單元四部分組成；信號采集模塊的輸入通過帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測試連接器X5端口，輸出通過對外接口標(biāo)準(zhǔn)USB線與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊為安裝了數(shù)據(jù)采集軟件的筆記本電腦。專利摘要本實用新型公開了一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，主要由信號采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號采集模塊分為信號調(diào)理電路和信號采集電路兩部分；信號采集模塊的輸入通過帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測試連接器X5端口，輸出通過對外接口標(biāo)準(zhǔn)USB線與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接。本實用新型系統(tǒng)不論是對牽引逆變器的出廠調(diào)試，還是地鐵在線運行時，都可以方便地、全面地、長時間地監(jiān)測及記錄牽引逆變器的數(shù)據(jù)信息，并利用存儲的豐富數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)回放方式來仔細(xì)分析牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障，從而提升調(diào)試及檢測水平，提高工作效率。文檔編號G01R19/25GK201576046SQ20092006601公開日2010年9月8日申請日期2009年9月25日優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日發(fā)明者譚利紅,陳明奎申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司