机车辅助变流控制器及机车辅助变流器系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种机车辅助变流控制器及机车辅助变流器系统，所述机车辅助变流控制器包括：连接输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器和输出接触器的采集板；连接输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器、输出接触器、采集板和控制板的接口板；连接接口板，以及通过网络通信板连接上位机的控制板；连接上位机和所述控制板，用于接收上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令传输给控制板，以及将所述控制板传输过来的机车辅助变流器状态信息传送给所述上位机的网络通信板；以及用于给所述辅助变流控制器提供工作电源的电源板；本发明能够实现对机车辅助变流器进行监控，保证机车辅助系统的稳定和可靠运行。
【专利说明】机车辅助变流控制器及机车辅助变流器系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变流控制器，具体为一种机车辅助变流控制器及机车辅助变流器 系统。
【背景技术】
[0002] 电力机车辅助系统是电力机车的重要组成部分，主要包括辅助变流器、辅助电机 以及相应的辅助变流控制器等部分，主要功能是保证电力机车主电路发挥其功率，确保机 车正常运行；其中辅助变流器用于将单相网压进行整流逆变并为机车辅助系统中的负载进 行供电，负载主要包括通风机组、空气压缩机组、空调、加热器、蓄电池充电器、油泵和水泵 等辅助设备；现有技术中的辅助变流控制器存在如下问题：功能单一、机车辅助系统运行 可靠性低、维护不便。
【发明内容】
[0003] 本发明针对以上问题的提出，而研制一种机车辅助变流控制器及机车辅助变流器 系统。
[0004] 本发明的技术手段如下：
[0005] -种机车辅助变流控制器，所述辅助变流控制器用于控制机车辅助变流器；所述 机车辅助变流器包括依次连接的输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器和输出接触 器；所述输入接触器进线端连接电网；所述输出接触器出线端连接辅助负载；所述机车辅 助变流控制器包括：
[0006] 连接输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器和输出接触器的采集板；所述采 集板集成有：用于采集所述输入接触器、所述输出接触器、单相四象限整流器具有的功率模 块、以及三相逆变器具有的功率模块的工作状态的数字量采集模块；用于采集所述单相四 象限整流器的输入端参数和输出端参数，以及采集所述三相逆变器的输入端参数和输出端 参数的模拟量采集模块；
[0007] 连接输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器、输出接触器、采集板和控制板 的接口板；所述接口板集成有：连接数字量采集模块，用于将采集到的输入接触器、输出接 触器、单相四象限整流器具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的工作状态发 送给控制板的数字量输入通道；连接模拟量采集模块，用于将采集到的单相四象限整流器 的输入端参数和输出端参数，以及三相逆变器的输入端参数和输出端参数经过变比转换和 AD转换后输出给控制板的AD采样通道；用于将控制板发送过来的输入接触器和输出接触 器的控制信号经过信号隔离和电平转换后分别输出给输入接触器和输出接触器的功率输 出通道；用于将控制板发送过来的单相四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号经过信 号隔离和电平转换后分别发送给单相四象限整流器和三相逆变器的PWM脉冲输出通道；
[0008] 连接接口板，以及通过网络通信板连接上位机的控制板；所述控制板集成有：相 互连接的第一处理器和第二处理器；所述第一处理器根据所述接口板接收到的输入接触 器、输出接触器、单相四象限整流器具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的工 作状态，单相四象限整流器的输入端参数和输出端参数、以及三相逆变器的输入端参数和 输出端参数，判断机车辅助变流器是否发生故障，并当机车辅助变流器发生故障时启动报 警和封锁PWM控制信号输出，当机车辅助变流器未发生故障时将所述接口板接收到的上述 工作状态和参数传输给第二处理器，将第二处理器生成的输入接触器和输出接触器的控制 信号、以及单相四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号输出给所述接口板；所述第二 处理器根据上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令，结合接口板传输过来的所述输入 接触器和输出接触器的工作状态生成输入接触器和输出接触器的控制信号，结合接口板传 输过来的单相四象限整流器和三相逆变器各自包括的功率模块的工作状态、单相四象限整 流器的输入端参数和输出端参数、以及三相逆变器的输入端参数和输出端参数生成单相四 象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号；
[0009] 连接上位机和所述控制板，用于接收上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令 传输给控制板，以及将所述控制板传输过来的机车辅助变流器状态信息传送给所述上位机 的网络通信板；所述机车辅助变流器状态信息包括输入接触器、输出接触器、单相四象限整 流器具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的工作状态，还包括单相四象限整 流器的输入端参数和输出端参数，以及采集所述三相逆变器的输入端参数和输出端参数； [0010] 以及用于给所述辅助变流控制器提供工作电源的电源板；所述电源板连接所述接 口板、网络通信板和控制板；
[0011] 进一步地，所述网络通信板通过HDLC网络连接上位机；
[0012] 进一步地，所述第一处理器为FPGA，所述第二处理器为DSP ;
[0013] 进一步地，当第一处理器判断机车辅助变流器发生故障时，所述第一处理器产生 相应的故障信息并将所述故障信息经由网络通信板发送给上位机。
[0014] 一种机车辅助变流器系统，所述机车辅助变流器系统包括机车辅助变流器，还包 括：
[0015] 上述任一项所述的机车辅助变流控制器；
[0016] 用于产生机车辅助变流器控制指令的上位机；
[0017] 以及连接所述上位机，用于显示机车辅助变流器状态信息的司机显示屏。
[0018] 由于采用了上述技术方案，本发明提供的机车辅助变流控制器及机车辅助变流器 系统，所述机车辅助变流控制器能够实现对机车辅助变流器的单相交流输入环节、中间直 流环节和三相逆变输出环节的工作状态和电压电流等参数进行监控，保证机车辅助系统的 稳定和可靠运行，并通过HDLC通信网络，将采集的数据和参数发送给上位机和司机显示 屏，便于相关人员分析查看；采用集成板的连接方式，便于维护、更换、移植和功能拓展，本 发明结构简单、功能完备、相较于现有辅助变流控制器成本低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明所述机车辅助变流控制器的结构框图。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示的一种机车辅助变流控制器，所述辅助变流控制器用于控制机车辅助 变流器；所述机车辅助变流器包括依次连接的输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器 和输出接触器；所述输入接触器进线端连接电网；所述输出接触器出线端连接辅助负载； 所述机车辅助变流控制器包括：连接输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器和输出 接触器的采集板；所述采集板集成有：用于采集所述输入接触器、所述输出接触器、单相四 象限整流器具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的工作状态的数字量采集模 块；用于采集所述单相四象限整流器的输入端参数和输出端参数，以及采集所述三相逆变 器的输入端参数和输出端参数的模拟量采集模块；连接输入接触器、单相四象限整流器、三 相逆变器、输出接触器、采集板和控制板的接口板；所述接口板集成有：连接数字量采集模 块，用于将采集到的输入接触器、输出接触器、单相四象限整流器具有的功率模块、以及三 相逆变器具有的功率模块的工作状态发送给控制板的数字量输入通道；连接模拟量采集模 块，用于将采集到的单相四象限整流器的输入端参数和输出端参数，以及三相逆变器的输 入端参数和输出端参数经过变比转换和AD转换后输出给控制板的AD采样通道；用于将控 制板发送过来的输入接触器和输出接触器的控制信号经过信号隔离和电平转换后分别输 出给输入接触器和输出接触器的功率输出通道；用于将控制板发送过来的单相四象限整流 器和三相逆变器的PWM控制信号经过信号隔离和电平转换后分别发送给单相四象限整流 器和三相逆变器的PWM脉冲输出通道；连接接口板，以及通过网络通信板连接上位机的控 制板；所述控制板集成有：相互连接的第一处理器和第二处理器；所述第一处理器根据所 述接口板接收到的输入接触器、输出接触器、单相四象限整流器具有的功率模块、以及三相 逆变器具有的功率模块的工作状态，单相四象限整流器的输入端参数和输出端参数、以及 三相逆变器的输入端参数和输出端参数，判断机车辅助变流器是否发生故障，并当机车辅 助变流器发生故障时启动报警和封锁PWM控制信号输出，当机车辅助变流器未发生故障时 将所述接口板接收到的上述工作状态和参数传输给第二处理器，将第二处理器生成的输入 接触器和输出接触器的控制信号、以及单相四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号输 出给所述接口板；所述第二处理器根据上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令，结合 接口板传输过来的所述输入接触器和输出接触器的工作状态生成输入接触器和输出接触 器的控制信号，结合接口板传输过来的单相四象限整流器和三相逆变器各自包括的功率模 块的工作状态、单相四象限整流器的输入端参数和输出端参数、以及三相逆变器的输入端 参数和输出端参数生成单相四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号；连接上位机和所 述控制板，用于接收上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令传输给控制板，以及将所 述控制板传输过来的机车辅助变流器状态信息传送给所述上位机的网络通信板；所述机车 辅助变流器状态信息包括输入接触器、输出接触器、单相四象限整流器具有的功率模块、以 及三相逆变器具有的功率模块的工作状态，还包括单相四象限整流器的输入端参数和输出 端参数，以及采集所述三相逆变器的输入端参数和输出端参数；以及用于给所述辅助变流 控制器提供工作电源的电源板；所述电源板连接所述接口板、网络通信板和控制板；进一 步地，所述网络通信板通过HDLC网络连接上位机；进一步地，所述第一处理器为FPGA，所述 第二处理器为DSP ;进一步地，当第一处理器判断机车辅助变流器发生故障时，所述第一处 理器产生相应的故障信息并将所述故障信息经由网络通信板发送给上位机；进一步地，所 述第一处理器为FPGA，所述第二处理器为DSP ;进一步地，当第一处理器判断机车辅助变流 器发生故障时，所述第一处理器产生相应的故障信息并将所述故障信息经由网络通信板发 送给上位机。
[0021] 一种机车辅助变流器系统，所述机车辅助变流器系统包括机车辅助变流器，还包 括：上述任一项所述的机车辅助变流控制器；用于产生机车辅助变流器控制指令的上位 机；以及连接所述上位机，用于显示机车辅助变流器状态信息的司机显示屏。所述机车辅助 变流器将电网输入的单相网压经过四象限整流后，逆变为三相电压输出，为机车辅助系统 中的负载供电。
[0022] 本发明所述单相四象限整流器的输入端参数包括输入电压和输入电流；所述单相 四象限整流器的输出端参数包括输出电压和输出电流；所述三相逆变器的输入端参数包括 输入电压和输入电流；所述三相逆变器的输出端参数包括输出电压和输出电流；所述功率 输出通道为继电器输出通道或大功率M0S输出通道；所述采集板能够对机车辅助变流器主 电路的单相交流输入环节、中间直流环节和三相逆变输出环节进行相关状态参数如工作状 态、电压电流及接地等方面进行采集，当辅助变流控制器上电后，采集板通过数字量采集模 块和模拟量采集模块开始采集辅助变流器状态信息的动作；所述控制板利用网络通信板通 过HDLC网络将机车辅助变流器状态信息传送给上位机和司机显示屏，便于相关人员分析 查看；当辅助变流控制器处于正常状态，同时接收到上位机的启动指令后，控制闭合输入接 触器；所述控制板还集成有CPLD和存储芯片，所述CPLD用于对FPGA、DSP和存储芯片进行 配置；所述单相四象限整流器的输入电压即为电网电压，所述DSP能够对电网电压进行锁 相，获取网压相角得到同步信号，并根据上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令，结合 接口板传输过来的单相四象限整流器和三相逆变器各自包括的功率模块的工作状态、单相 四象限整流器的输入端参数和输出端参数、以及三相逆变器的输入端参数和输出端参数生 成单相四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号，具体为当单相四象限整流器包括的功 率模块处于正常工作状态时，DSP对上位机发送过来的单相四象限整流器给定数据和接口 板发送过来的单相四象限整流器实际参数进行比较，并对比较信号进行PI调节后获得单 相四象限整流器给定值；当单相四象限整流器启动稳定后（即单相四象限整流器输出电压 达到设定值，比如800VDC)，且三相逆变器包括的功率模块处于正常状态时，DSP对上位机 发送过来的三相逆变器给定数据和接口板发送过来的三相逆变器实际参数进行比较，并对 比较信号进行PI调节后获得三相逆变器给定值；其中上位机发送过来的三相逆变器给定 数据中包含有按照机车辅助负载要求的压频比值控制指令，三相逆变器根据指令按照一定 的压频比输出不同频率的三相交流电压；锁相环采用离散傅里叶变换，实现完全由软件锁 相，节省掉软硬件上的过零检测相关程序和电路，避免了谐波等过零干扰，可在任意时刻开 始锁相，运算速度快、能够在大于4kHz的中断周期内进行8次锁相相关运算；DSP生成单相 四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号发送给FPGA，FPGA将每一 PWM控制信号均形 成上下桥臂的两路PWM脉冲并加入适当的死区时间，经过接口板形成差动信号输出单相四 象限整流器或三相逆变器，接口板输出的PWM控制信号用于驱动单相四象限整流器或三相 逆变器包括的功率模块如IGBT模块，同时FPGA当检测到机车辅助变流控制器发生故障时， 将自身输出的PWM控制信号封锁；所述第一处理器根据所述接口板接收到的输入接触器、 所述输出接触器、单相四象限整流器具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的 工作状态、单相四象限整流器的输入端参数和输出端参数、以及三相逆变器的输入端参数 和输出端参数，判断机车辅助变流器是否发生故障，具体地，第一处理器将接口板采集到的 各种电压电流分别与预设阈值进行对比，在超出预设阈值的情况下，得出机车辅助变流控 制器发生故障，执行启动报警和封锁PWM控制信号输出等保护动作，机车辅助变流控制器 发生的故障包括输入过压、输入过流、输入欠压、中间环节过压、中间环节过流、输出过压、 以及输出过流等，另外还有，发生故障时控制板存储故障记录并传输给上位机；所述网络通 信板集成有HDLC通信网卡，所述网络通信板还集成有RS232通信接口和CAN通信接口，其 中RS232通信接口用于机车辅助变流控制器的调试维护及故障信息下载，CAN通信接口作 为扩展备用接口，通过网络通信板可接收来自上位机的控制指令，并发送辅助变流控制器 自身的运行状态、辅助变流控制器各环节电压电流值和输出频率等信息；所述电源板可在 输入电压为77?137. 5VDC范围内工作，同时电源板上安装有大功率储能元件，断电后仍保 持3秒左右供电能力，能够对外提供5路相互隔离的15VDC输出；所述接口板是机车辅助变 流控制器信号入出的主要通路，其接口资源丰富、实际应用时可具有10路非隔离AD采样通 道、5路隔离AD采样通道、16路高压数字量输入通道、5路低压数字量输入通道、8路继电器 输出通道、5路大功率MOS输出通道、以及13路PWM脉冲输出通道；继电器输出通道和大功 率MOS输出通道均为功率输出通道；所述接口板上还集成有EMC滤波电路、电流电压信号转 换电路、低通滤波电路和放大电路，通过上述电路对采集到的单相四象限整流器的输入端 参数和输出端参数，以及三相逆变器的输入端参数和输出端参数进行变比转换和AD转换； 接口板上在接收到FPGA的数据采集命令后，将采集板采集到的数据经过数字量输入通道 和AD采样通道传送给FPGA。
[0023] 本发明提供的机车辅助变流控制器及机车辅助变流器系统，所述机车辅助变流控 制器能够实现对机车辅助变流器的单相交流输入环节、中间直流环节和三相逆变输出环 节的工作状态和电压电流等参数进行监控，保证机车辅助系统的稳定和可靠运行，并通过 HDLC通信网络，将采集的数据和参数发送给上位机和司机显示屏，便于相关人员分析查看； 采用集成板的连接方式，使用灵活方便，便于维护、更换、移植和功能拓展，本发明结构简 单、功能完备、相较于现有辅助变流控制器成本低廉，功耗降低。
[0024] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种机车辅助变流控制器，所述辅助变流控制器用于控制机车辅助变流器；所述机 车辅助变流器包括依次连接的输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器和输出接触器； 所述输入接触器进线端连接电网；所述输出接触器出线端连接辅助负载；其特征在于，所 述机车辅助变流控制器包括 ： 连接输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器和输出接触器的采集板；所述采集板 集成有：用于采集所述输入接触器、所述输出接触器、单相四象限整流器具有的功率模块、 以及三相逆变器具有的功率模块的工作状态的数字量采集模块；用于采集所述单相四象限 整流器的输入端参数和输出端参数，以及采集所述三相逆变器的输入端参数和输出端参数 的模拟量采集模块； 连接输入接触器、单相四象限整流器、三相逆变器、输出接触器、采集板和控制板的接 口板；所述接口板集成有：连接数字量采集模块，用于将采集到的输入接触器、输出接触 器、单相四象限整流器具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的工作状态发送 给控制板的数字量输入通道；连接模拟量采集模块，用于将采集到的单相四象限整流器的 输入端参数和输出端参数，以及三相逆变器的输入端参数和输出端参数经过变比转换和AD 转换后输出给控制板的AD采样通道；用于将控制板发送过来的输入接触器和输出接触器 的控制信号经过信号隔离和电平转换后分别输出给输入接触器和输出接触器的功率输出 通道；用于将控制板发送过来的单相四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号经过信号 隔离和电平转换后分别发送给单相四象限整流器和三相逆变器的PWM脉冲输出通道； 连接接口板，以及通过网络通信板连接上位机的控制板；所述控制板集成有：相互连 接的第一处理器和第二处理器；所述第一处理器根据所述接口板接收到的输入接触器、输 出接触器、单相四象限整流器具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的工作状 态，单相四象限整流器的输入端参数和输出端参数、以及三相逆变器的输入端参数和输出 端参数，判断机车辅助变流器是否发生故障，并当机车辅助变流器发生故障时启动报警和 封锁PWM控制信号输出，当机车辅助变流器未发生故障时将所述接口板接收到的上述工作 状态和参数传输给第二处理器，将第二处理器生成的输入接触器和输出接触器的控制信 号、以及单相四象限整流器和三相逆变器的PWM控制信号输出给所述接口板；所述第二处 理器根据上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令，结合接口板传输过来的所述输入接 触器和输出接触器的工作状态生成输入接触器和输出接触器的控制信号，结合接口板传输 过来的单相四象限整流器和三相逆变器各自包括的功率模块的工作状态、单相四象限整流 器的输入端参数和输出端参数、以及三相逆变器的输入端参数和输出端参数生成单相四象 限整流器和三相逆变器的PWM控制信号； 连接上位机和所述控制板，用于接收上位机发送过来的机车辅助变流器控制指令传输 给控制板，以及将所述控制板传输过来的机车辅助变流器状态信息传送给所述上位机的网 络通信板；所述机车辅助变流器状态信息包括输入接触器、输出接触器、单相四象限整流器 具有的功率模块、以及三相逆变器具有的功率模块的工作状态，还包括单相四象限整流器 的输入端参数和输出端参数，以及采集所述三相逆变器的输入端参数和输出端参数； 以及用于给所述辅助变流控制器提供工作电源的电源板；所述电源板连接所述接口 板、网络通信板和控制板。
2. 根据权利要求1所述的一种机车辅助变流控制器，其特征在于所述网络通信板通过 HDLC网络连接上位机。
3. 根据权利要求1所述的一种机车辅助变流控制器，其特征在于所述第一处理器为 FPGA，所述第二处理器为DSP。
4. 根据权利要求1所述的一种机车辅助变流控制器，其特征在于当第一处理器判断机 车辅助变流器发生故障时，所述第一处理器产生相应的故障信息并将所述故障信息经由网 络通信板发送给上位机。
5. -种机车辅助变流器系统，所述机车辅助变流器系统包括机车辅助变流器，其特征 在于还包括： 权利要求1至4任一项所述的机车辅助变流控制器； 用于产生机车辅助变流器控制指令的上位机； 以及连接所述上位机，用于显示机车辅助变流器状态信息的司机显示屏。
【文档编号】H02M5/42GK104158408SQ201410433173
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】闫春辉, 王瑞, 李 东, 刘盛强 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司