1]本發(fā)明采用了目前主流控制芯片和先進的系統(tǒng)構架，符合現(xiàn)有動車組和高鐵對于牽引控制系統(tǒng)的功能需求。本發(fā)明處理器主機采用了主流的Intel凌動系列處理器，主頻達到1.3?1.6GHz ;控制算法處理器采用了 ADI TS203S，主頻250MHz。選用了現(xiàn)行主流處理器芯片，可以大大提升系統(tǒng)性能。通過對CPCI/CAN總線技術、嵌入式實時操作系統(tǒng)(QNX)和DSP技術的成熟應用，在吸收動車組先進設計理念(自測試、自診斷、實時自監(jiān)測等)基礎上，總結了動車組各個電氣系統(tǒng)實際應用中的經(jīng)驗和教訓，并有效結合到軟硬件設計中，經(jīng)過完全獨立、自主設計，開發(fā)了動車組牽引控制系統(tǒng)高端軟硬件平臺。該平臺在動車組網(wǎng)絡、牽引、輔助系統(tǒng)，以及城軌地鐵等產(chǎn)品中得到考核驗證，達到了國內(nèi)外先進水平。
[0142]本領域技術人員可理解圖只為一個優(yōu)選的實施例的示意圖，圖中的工作流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
[0143]最后應說明的是:以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案，而非對其進行限制，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.動車組牽引控制系統(tǒng)，用于控制動車組牽引變流器的逆變器/四象限功率模塊工作，該系統(tǒng)主要包括電源模塊、逆變/四象限模塊、I/o模塊、網(wǎng)絡模塊和調(diào)試模塊，其特征在于: 所述逆變器/四象限模塊主要由快速運算板、信號采樣板和脈沖接口板組成， 所述信號采樣板主要用于接收外部傳感器信號、接收所述脈沖接口板發(fā)送的脈沖反饋信號和接收所述快速運算板發(fā)送的控制信號，以及向所述脈沖接口板發(fā)送脈沖信號、向所述快速運算板發(fā)送處理后的采集信號和向所述I/o模塊發(fā)送繼電器控制信號； 所述快速運算板主要用于接收所述信號采樣板采集并處理的模擬量和數(shù)字量信號、接收所述處理器主機發(fā)出的控制信號，以及向所述信號采樣板發(fā)送控制信號、向所述網(wǎng)絡模塊發(fā)送處理信號； 脈沖接口板最多與2組逆變器功率模塊和2組四象限功率模塊相連； 所述脈沖接口板主要用于接收所述逆變器/四象限功率模塊發(fā)出IGBT狀態(tài)信號，接收所述信號采樣板發(fā)出的IGBT控制信號；以及向所述信號采樣板發(fā)送IGBT狀態(tài)信號，向所述逆變器/四象限功率模塊發(fā)出IGBT控制信號； 所述信號采樣板與所述快速運算板通過高速差分LinkPort總線進行雙向通訊； 所述信號采樣板與所述I/O模塊通過高速總線進行雙向通訊； 所述快速運算板、所述網(wǎng)絡模塊、所述調(diào)試模塊和所述處理器主機之間通過CPCI總線進行雙向通訊； 所述I/o模塊與所述逆變器/四象限模塊通過高速總線進行雙向通訊； 所述I/o模塊與所述網(wǎng)絡模塊和所述調(diào)試模塊通過CAN總線進行雙向通訊； 所述網(wǎng)絡模塊由網(wǎng)絡板卡構成，所述網(wǎng)絡模塊接收I/O模塊發(fā)來的數(shù)字量和模擬量信號，并經(jīng)CPCI總線傳遞給處理器主機，以及通過CPCI總線接收處理器主機的命令信號，并向所述I/O模塊發(fā)送命令，控制所述I/O模塊輸出數(shù)字量和模擬量信號，以及控制MVB接口單元與外部MVB總線進行數(shù)據(jù)交互；同時通過CPCI總線發(fā)送MVB數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器主機，以及通過CPCI總線將處理器主機需要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送至MVB接口單元； 所述調(diào)試模塊由調(diào)試板卡構成，所述調(diào)試模塊通過CPCI總線接收處理器主機發(fā)送的調(diào)試命令和調(diào)試信號，所述調(diào)試模塊通過高速總線接收信號采樣板發(fā)送的調(diào)試信號； 所述電源模塊為所述逆變/四象限模塊、所述I/O模塊、所述網(wǎng)絡模塊和所述調(diào)試模塊供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的動車組牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述信號采樣板包括電流/電壓采集單元和時鐘管理單元，所述電流/電壓采集單元包括信號調(diào)理電路和與信號調(diào)理電路連接的ADC采樣電路；所述電流/電壓采集單元有多路，均連接到信號采樣板，所述信號調(diào)理電路包括第一電阻，第二電阻、濾波電容和運算放大器，信號調(diào)理電路的輸入端連接到采樣傳感器端，信號調(diào)理電路的輸入端連接到第一電阻的第一端，第一電阻的第二端分別連接到第二電阻的第一端和運算放大器的正向輸入端，第二電阻的第二端接地，運算放大器的反向輸入端與參考電壓端相連，運算放大器的輸出端連接到ADC采樣電路；信號調(diào)理電路的輸入端還經(jīng)濾波電容接地。
3.根據(jù)權利要求1所述的動車組牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述脈沖接口板包括PWM電平轉(zhuǎn)換電路、光電轉(zhuǎn)換單元、電光轉(zhuǎn)換單元和背板接口單元，PWM電平轉(zhuǎn)換電路經(jīng)背板接口單元與信號采樣板相接，還包括自診斷單元； 所述自診斷單元包括輸入診斷單元和輸出診斷單元； 所述光電轉(zhuǎn)換單元包括多路選擇器、緩沖器和光電轉(zhuǎn)換電路，背板接口單元經(jīng)緩沖器Dl與多路選擇器相連，多路選擇器經(jīng)緩沖器D2與光電轉(zhuǎn)換電路相連；所述電光轉(zhuǎn)換單元包括多路選擇器、緩沖器和電光轉(zhuǎn)換電路，電光轉(zhuǎn)換電路經(jīng)緩沖器D3與多路選擇器相連，多路選擇器經(jīng)緩沖器D4與背板接口單元相連； 所述輸出診斷單元包括多路選擇器和輸出自診斷電路，每組光電轉(zhuǎn)換單元的緩沖器D2的輸出端與輸出自診斷單元的多路選擇器的輸入端相連，輸出自診斷電路的輸入端與緩沖器D2的輸出端相連，多路選擇器的輸出端與背板接口單元相連；所述輸入診斷單元包括多路選擇器和輸入自診斷電路，多路選擇器的輸入端與背板接口單元相連，輸出端分多路，分別連接到每組電光轉(zhuǎn)換單元緩沖器D3的輸入端。
4.根據(jù)權利要求1所述的動車組牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)絡模塊與處理器主機之間通過CPCI總線和ISA總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器進行雙向通訊，該協(xié)議轉(zhuǎn)換器包括CPCI局部總線接口擴展時序模塊、ISA總線接口時序模塊、CPCI總線匹配ISA總線時序接口模塊和時鐘管理模塊； 所述CPCI局部總線接口擴展時序模塊通過地址與數(shù)據(jù)信號AD【31:0】、命令/字節(jié)使能信號C/BE【3:0】、從設備準備好信號TRDY、停止數(shù)據(jù)傳送信號STOP、幀周期信號FRAME和主設備準備好信號IRDY與局部CPCI總線進行通訊； 所述ISA總線接口時序模塊通過數(shù)據(jù)使能信號S_DATA_VLD、地址使能信號ADDR_VLD、讀使能信號barx_rd、寫使能信號barx_wr、字節(jié)使能信號S_CBE、數(shù)據(jù)信號D【31:0】和地址信號A【31:0】與所述CPCI局部總線接口擴展時序模塊進行通訊； 所述ISA總線接口時序模塊通過數(shù)據(jù)信號SD、地址信號SA、讀/寫1設備信號1W/10R、讀/寫MEMORY設備信號MEMR/MEMW、地址鎖存信號BALE與局部ISA總線進行通訊；所述CPCI總線匹配ISA總線時序接口模塊通過打斷重連信號USER_ST0P與所述CPCI局部總線接口擴展時序模塊進行通訊； 所述時鐘管理模塊為所述CPCI局部總線接口擴展時序模塊、所述ISA總線接口時序模塊和所述CPCI總線匹配ISA總線時序接口模塊提供工作時鐘。
5.根據(jù)權利要求1所述的動車組牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述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。
6.根據(jù)權利要求1所述的動車組牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述動車組牽引控制系統(tǒng)的主機箱采用高強度加固機箱，該加固機箱的兩側(cè)機箱面板采用加固面板。
7.根據(jù)權利要求1所述的動車組牽引控制系統(tǒng)，其特征在于:所述動車組牽引控制系統(tǒng)的各類板卡與主機箱板卡卡槽連接處均設有雙助拔器，所述雙助拔器主要由基板、插針和扳動板組成，所述基板上部連接所述扳動板，所述扳動板為L型板，L型板的左下部與所述基板在鉸接部鉸接，并可沿鉸接部呈一定角度旋轉(zhuǎn)，所述基板上設有扳動板定位卡槽，定位卡槽與L型板的下部相匹配，所述基板下部固定雙排插針，所述插針用于與板卡卡槽相連接，所述基板一側(cè)還設有與板卡固定的螺栓孔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及鐵路電子領域，具體的說，涉及動車組列車的牽引控制系統(tǒng)，該動車組牽引控制系統(tǒng)的處理器主機通過CPCI總線連接下位機板卡，包括快速運算板、網(wǎng)絡模塊和調(diào)試模塊，通過CPCI總線將指令傳遞給下位機板卡，同時下位機板卡通過CPCI總線將狀態(tài)信息傳遞給處理器主機，實現(xiàn)動車組牽引控制系統(tǒng)內(nèi)部的總體控制。信號采樣板與快速運算板通過高速差分LinkPort總線進行雙向通訊，實現(xiàn)對逆變器功率模塊和四象限功率模塊的快速控制，網(wǎng)絡板卡通過CAN總線與I/O模塊的各板卡進行雙向通訊，并將I/O模塊的各板卡發(fā)出的數(shù)字量和模擬量信號經(jīng)CPCI總線傳遞給處理器主機，保證動車組牽引控制系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號】CN104765337
【申請?zhí)枴緾N201510061014
【發(fā)明人】崔鳳釗, 張亞偉, 孫國斌, 李震, 曹虎, 梁大偉
【申請人】青島四方車輛研究所有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月5日