卡，同時(shí)下位機(jī)板卡通過CPCI總線將狀態(tài)信息傳遞給處理器主機(jī)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)內(nèi)部的總體控制;
[0033](2)信號(hào)采樣板與快速運(yùn)算板通過高速差分LinkPort總線進(jìn)行雙向通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器功率模塊和四象限功率模塊的快速控制；
[0034](3)網(wǎng)絡(luò)板卡通過CAN總線與I/O模塊的各板卡進(jìn)行雙向通訊，并將I/O模塊的各板卡發(fā)出的數(shù)字量和模擬量信號(hào)經(jīng)CPCI總線傳遞給處理器主機(jī)，保證動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性；
[0035](4)常用的數(shù)據(jù)通信協(xié)議是CAN等，這些協(xié)議與LinkPort相比，數(shù)據(jù)采集及傳輸速率低。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采樣板和快速運(yùn)算板之間的LinkPort傳輸，LinkPort是一種LVDS(Low Voltage Differential Signal)即低電壓差分信號(hào)，具有高速、超低功耗、低噪聲和低成本的優(yōu)良特性。通過LinkPort進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，較大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到400Mbit/s?？蓪?shí)現(xiàn)牽引控制單元的快速控制；
[0036](5)動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)采用主流控制芯片和先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路，采用QNX嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。本操作系統(tǒng)資源占用率低，專業(yè)性強(qiáng)，適合特殊領(lǐng)域應(yīng)用，系統(tǒng)精簡(jiǎn)，安全等級(jí)高，實(shí)時(shí)性高，代碼執(zhí)行效率高，支持多任務(wù)。
[0037](6)對(duì)動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)的機(jī)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)的主機(jī)箱采用高強(qiáng)度加固機(jī)箱，各類板卡與主機(jī)箱板卡卡槽連接處均設(shè)有雙助拔器，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定
[0038]圖說明
[0039]圖1為當(dāng)前動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖2為本發(fā)明動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ]圖3為采樣板和快速運(yùn)算板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖4為信號(hào)采樣板信號(hào)調(diào)理電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖5為L(zhǎng)inkPort通信原理圖；
[0044]圖6為信號(hào)采樣板的LinkPort接收數(shù)據(jù)流程圖；
[0045]圖7為信號(hào)采樣板的LinkPort發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖；
[0046]圖8為脈沖接口板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖9為脈沖接口板遠(yuǎn)程控制單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖10為脈沖接口板輸入自診斷電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖11為脈沖接口板輸出診斷電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖12為雙助拔器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖13為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖14 為 TRDY、STOP、FRAME 和 IRDY 的具體時(shí)序圖；
[0053]圖15為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器1讀訪問局部時(shí)序圖；
[0054]圖16為該協(xié)議轉(zhuǎn)換器訪問流程圖；
[0055]圖17動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)的軟件架構(gòu)；
[0056]圖18動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0058]實(shí)施例1
[0059]動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)，可同時(shí)控制2組四象限功率模塊和2組逆變器功率模塊。參見圖2，動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)主要包括電源模塊、逆變/四象限模塊、I/O模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和調(diào)試模塊。
[0060]電源模塊由多塊電源板組成，包括IlOV轉(zhuǎn)24V電源板、IlOV轉(zhuǎn)5V電源板、IlOV轉(zhuǎn)3.3v電源板和IlOV轉(zhuǎn)15V電源板。電源模塊的主要功能是為逆變/四象限模塊、I/O模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和調(diào)試模塊供電，同時(shí)為逆變/四象限功率模塊供電，為牽引變流器內(nèi)部傳感器供電。
[0061]I/O模塊提供對(duì)外的I/O控制，主要用于狀態(tài)采集和控制輸出。I/O模塊主要包括數(shù)字量輸入板卡、數(shù)字量輸出板卡和模擬量輸入輸出板卡。I/o模塊與逆變器/四象限模塊通過高速總線進(jìn)行雙向通訊，I/o模塊與網(wǎng)絡(luò)模塊和調(diào)試模塊通過CAN總線進(jìn)行雙向通訊。
[0062]逆變器/四象限模塊的功能是實(shí)現(xiàn)牽引變流器的控制和四象限的控制，主要由快速運(yùn)算板、信號(hào)采樣板和脈沖接口板組成?？焖龠\(yùn)算板分為逆變器快速運(yùn)算板和四象限快速運(yùn)算板；信號(hào)采樣板分為逆變器信號(hào)采樣板和四象限信號(hào)采樣板；脈沖接口板分為逆變器脈沖接口板和四象限脈沖接口板。
[0063]逆變器信號(hào)采樣板主要用于接收外部傳感器信號(hào)、接收逆變器脈沖接口板發(fā)送的脈沖反饋信號(hào)和接收逆變器快速運(yùn)算板發(fā)送的控制信號(hào)，以及向逆變器脈沖接口板發(fā)送脈沖信號(hào)、向逆變器快速運(yùn)算板發(fā)送處理后的采集信號(hào)和向I/o模塊發(fā)送繼電器控制信號(hào)。
[0064]逆變器快速運(yùn)算板主要用于接收逆變器信號(hào)采樣板采集并處理的模擬量和數(shù)字量信號(hào)、接收處理器主機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)，以及向逆變器信號(hào)采樣板發(fā)送控制信號(hào)、向網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送處理信息。
[0065]逆變器脈沖接口板最多與2組逆變器功率模塊相連；
[0066]逆變器脈沖接口板主要用于接收逆變器功率模塊發(fā)出IGBT狀態(tài)信號(hào)，接收逆變器信號(hào)采樣板發(fā)出的IGBT控制信號(hào)；以及向逆變器信號(hào)采樣板發(fā)送IGBT狀態(tài)信號(hào)，向逆變器功率模塊發(fā)出IGBT控制信號(hào)。
[0067]逆變器信號(hào)采樣板與逆變器快速運(yùn)算板通過高速差分LinkPort總線進(jìn)行雙向通訊；逆變器信號(hào)采樣板與I/O模塊通過高速總線進(jìn)行雙向通訊；逆變器快速運(yùn)算板與網(wǎng)絡(luò)模塊和調(diào)試模塊通過CPCI總線進(jìn)行雙向通訊。
[0068]四象限信號(hào)采樣板主要用于接收外部傳感器信號(hào)、接收四象限脈沖接口板發(fā)送的脈沖反饋信號(hào)和接收四象限快速運(yùn)算板發(fā)送的控制信號(hào)，以及向四象限脈沖接口板發(fā)送脈沖信號(hào)、向四象限快速運(yùn)算板發(fā)送處理后的采集信號(hào)和向I/o模塊發(fā)送繼電器控制信號(hào)。
[0069]四象限快速運(yùn)算板主要用于接收四象限信號(hào)采樣板采集并處理的模擬量和數(shù)字量信號(hào)、接收處理器主機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)，以及向四象限信號(hào)采樣板發(fā)送控制信號(hào)、向網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送處理信息。
[0070]四象限脈沖接口板最多與2組四象限功率模塊相連；
[0071]四象限脈沖接口板主要用于接收四象限功率模塊發(fā)出IGBT狀態(tài)信號(hào)，接收四象限信號(hào)采樣板發(fā)出的IGBT控制信號(hào)；以及向四象限信號(hào)采樣板發(fā)送IGBT狀態(tài)信號(hào)，向四象限功率模塊發(fā)出IGBT控制信號(hào)。
[0072]四象限信號(hào)采樣板與四象限快速運(yùn)算板通過高速差分LinkPort總線進(jìn)行雙向通訊；四象限信號(hào)采樣板與I/O模塊通過高速總線進(jìn)行雙向通訊；四象限快速運(yùn)算板與網(wǎng)絡(luò)模塊和調(diào)試模塊通過CPCI總線進(jìn)行雙向通訊。
[0073]網(wǎng)絡(luò)模塊由網(wǎng)絡(luò)板卡構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)模塊接收I/O模塊發(fā)來的數(shù)字量和模擬量信號(hào)，并經(jīng)CPCI總線傳遞給處理器主機(jī)，以及通過CPCI總線接收處理器主機(jī)的命令信號(hào)，并向I/o模塊發(fā)送命令，控制I/O模塊輸出數(shù)字量和模擬量信號(hào)，以及控制MVB接口單元與外部MVB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；同時(shí)通過CPCI總線發(fā)送MVB數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器主機(jī)，以及通過CPCI總線將處理器主機(jī)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送至MVB接口單元。
[0074]調(diào)試模塊主要用于配合網(wǎng)絡(luò)中其它板卡完成實(shí)時(shí)調(diào)試。調(diào)試模塊由調(diào)試板卡構(gòu)成，調(diào)試模塊通過CPCI總線接收處理器主機(jī)發(fā)送的調(diào)試命令和調(diào)試信號(hào)，調(diào)試模塊通過高速總線接收信號(hào)采樣板發(fā)送的調(diào)試信號(hào)，調(diào)試模塊通過32路模擬量輸出電路輸出模擬量調(diào)試信號(hào)。
[0075]如圖3所示，牽引控制系統(tǒng)的目的是控制變流器內(nèi)部的IGBT開關(guān)來實(shí)現(xiàn)交流到直流再到交流的轉(zhuǎn)換。工作時(shí)，電路上的傳感器采集牽引變流器各電路的電流和電壓信號(hào)，將信號(hào)經(jīng)由信號(hào)采樣板反饋到快速運(yùn)算板，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算，結(jié)合運(yùn)算結(jié)果給出控制信號(hào)。由于采樣信號(hào)包含電流信號(hào)和電壓信號(hào)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了電流電壓復(fù)用采集單元。其中，信號(hào)采樣板包括電流/電壓采集單元和時(shí)鐘管理單元。電流/電壓采集單元由相互連接的?目號(hào)調(diào)理電路和ADC米樣電路構(gòu)成。
[0076]電流/電壓采集單元有多路，均連接到信號(hào)采樣板，時(shí)鐘管理單元分別與信號(hào)采樣板和快速運(yùn)算板相連，圖4為信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。信號(hào)調(diào)理電路包括第一電阻R1，第二電阻R2、濾波電容C和運(yùn)算放大器ΟΡ，信號(hào)調(diào)理電路的輸入端IN連接到信號(hào)采集端，信號(hào)調(diào)理電路的輸入端IN連接到第一電阻Rl的第一端，第一電阻Rl的第二端分別連接到第二電阻R2的第一端和運(yùn)算放大器OP的正向輸入端，第二電阻R2的第二端接地，運(yùn)算放大器OP的反向輸入端與參考電壓端V相連，運(yùn)算放大器的輸出端OUT連接到ADC采樣電路；信號(hào)調(diào)理電路的輸入端IN還經(jīng)濾波電容C接地。
[0077]信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)采集端為電壓