一種輔助變流器的控制裝置及輔助變流器系統的製作方法
2023-07-25 15:05:51 2
專利名稱：一種輔助變流器的控制裝置及輔助變流器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及變流器技術領域，特別是涉及一種輔助變流器的控制裝置及輔助變流器系統。
背景技術：
隨著我國城市軌道交通的快速發展，越來越多的輔助變流器產品應用到城市軌道交通工具中，如地鐵車輛等。而輔助變流器控制裝置是輔助變流器產品的核心部件。目前採用的輔助變流器控制裝置，有的是由多個功能塊的電路板搭建而成的，其結構及接ロ都不統一；有的是採用插件箱結構，但功能不夠完善或者接ロ缺乏統一。隨著技術發展，輔助變流器產品呈現多樣化的發展趨勢。但是，現有的控制裝置很難滿足輔助變流器多祥化的要求，由此導致每開發一種輔助變流器的新產品都需要面臨硬體重新設計的問題，從而降低了輔助變流器的開發效率，増加了研發成本，不利於產品的統一維護。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種輔助變流器的控制裝置及輔助變流器系統，其功能完善、接ロ統一，能夠提高輔助變流器的開發效率，降低研發成本，利於產品的統一維護。本發明提供一種輔助變流器的控制裝置，用於實現對輔助變流器模塊的控制，所述輔助變流器模塊包括逆變器和充電機；所述控制裝置包括在機箱內部依次設置的第一電源插件、數字入出插件、模擬入出插件、第一控制插件、多功能車輛總線MVB插件、第二控制插件、以及第二電源插件；所述模擬入出插件，用於採集外部第一傳感器檢測到的模擬量信號，調理後發送至所述第一控制插件；同吋，還用於接收所述逆變器輸出的故障反饋信號，對所述故障反饋信號進行信號隔離、電平轉換後發送至所述第一控制插件，並接收所述第一控制插件輸出的PWM脈衝信號，對所述脈衝信號進行信號隔離、電平轉換後再發送至所述逆變器；所述數字入出插件，用於接收所述第一控制器插件發出的第一接觸器控制信號， 對所述控制信號進行數字量處理後，發送至外部第一接觸器，控制所述第一接觸器的吸合及斷開；同吋，接收所述第一接觸器自身的狀態信號，對所述狀態信號進行數字量處理後， 發送至所述第一控制插件；所述第一控制插件，用於對接收自所述模擬入出插件的信號進行AD採樣，根據所述採樣後信號發送第一接觸器控制信號至所述數字入出插件，並接收所述數字入出插件處理後的狀態信號，根據所述狀態信號判斷所述第一接觸器工作是否正常；同時，還用於接收所述模擬入出插件處理後的故障反饋信號，根據所述故障反饋信號，確定所述逆變器當前的工作狀態，輸出相應的PWM脈衝信號至所述模擬入出插件；所述第二控制插件，用於接收外部第二傳感器檢測到的所述充電機的狀態信號，並對接收到的信號進行調理、採集；同時，檢測第二接觸器的工作狀態，根據檢測到的信號發出控制指令至所述第二接觸器，控制所述第二接觸器的閉合與關斷，實現對所述充電機的控制；所述多功能車輛總線MVB插件，用於為所述控制裝置提供外部MVB網絡接口 ；所述第一電源插件，用於為所述輔助變流器模塊的逆變器對應的各插件以及第一傳感器提供工作電源；所述第二電源插件，用於為所述輔助變流器模塊的充電機對應的各插件以及第二傳感器提供工作電源。優選地，所述控制裝置採用插件箱結構，前面板出線方式；且各插件之間的電氣連接通過機箱背板或繞接線完成。優選地，所述第一控制插件的面板上設置有LED顯示器，用於實時顯示當前時間、 日期、車號、軟體版本號、所述輔助變流器模塊的運行參數、或者所述輔助變流器模塊發生故障的故障代碼。優選地，所述第一控制插件包括故障記錄子板，用於對所述輔助變流器模塊的故障信息進行自動儲存、記錄。優選地，所述第一控制插件設置有通訊接口，用於接外部數據處理設備。優選地，所述模擬入出插件設有16路模擬量信號採集通道。優選地，所述模擬入出插件設有12路電平轉換功能。優選地，所述數字入出插件對所述控制信號進行數字量處理具體為將5V信號隔離轉換為IlOV信號；所述數字入出插件對所述狀態信號進行數字量處理具體為將IlOV 信號隔離轉換為5V信號。優選地，所述數字入出插件提供16路1IOV轉5V的輸入通道，8路5V轉1IOV的輸
出通道。優選地，所述第一控制插件和第二控制插件通過數據/地址總線相連。優選地，各插件的結構形式均為6U標準插件。本發明還提供一種輔助變流器系統，所述系統包括輔助變流器模塊、外部設備、以及所述的控制裝置；所述輔助變流器模塊包括逆變器和充電機；所述外部設備包括第一傳感器、第一接觸器、第二傳感器、以及第二接觸器。根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果本發明實施例所述控制裝置，包括在機箱內部依次設置的第一電源插件、數字入出插件、模擬入出插件、第一控制插件、多功能車輛總線MVB插件、第二控制插件、以及第二電源插件。通過上述各插件，所述控制裝置能夠實現對輔助變流器模塊的系統管理、邏輯判斷、控制以及故障保護，同時還能夠提供模擬信號處理功能和數位訊號處理功能，並為輔助變流器模塊的外部設備，如傳感器等提供工作電源。由此可見，本發明實施例所述的控制裝置，其功能完善、接口統一，能夠提高輔助變流器的開發效率，降低研發成本，利於產品的統一維護。
圖1為本發明實施例所述輔助變流器的控制裝置的結構圖2為本發明實施例所述輔助變流器系統的結構框圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。有鑑於此，本發明的目的在於提供一種輔助變流器的控制裝置及輔助變流器系統，其功能完善、接口統一，能夠提高輔助變流器的開發效率，降低研發成本，利於產品的統一維護。本發明實施例所述輔助變流器的控制裝置，用於實現對輔助變流器模塊的控制。 所述輔助變流器模塊包括逆變器和充電機。所述控制裝置採用插件箱結構，前面板出線方式，包括在機箱內部依次設置的第一電源插件、數字入出插件、模擬入出插件、第一控制插件、多功能車輛總線MVB插件、第二控制插件、以及第二電源插件。所述控制裝置各插件之間的電氣連接可以通過機箱背板或繞接線完成。所述模擬入出插件，用於採集外部第一傳感器檢測到的模擬量信號，調理後發送至所述第一控制插件；同時，還用於接收所述逆變器輸出的故障反饋信號，對所述故障反饋信號進行信號隔離、電平轉換後發送至所述第一控制插件，並接收所述第一控制插件輸出的PWM脈衝信號，對所述脈衝信號進行信號隔離、電平轉換後再發送至所述逆變器。所述數字入出插件，用於接收所述第一控制器插件發出的第一接觸器控制信號， 對所述控制信號進行數字量處理後，發送至外部第一接觸器，控制所述第一接觸器的吸合及斷開；同時，接收所述第一接觸器自身的狀態信號，對所述狀態信號進行數字量處理後， 發送至所述第一控制插件。所述第一控制插件，用於對接收自所述模擬入出插件的信號進行AD採樣，根據所述採樣後信號發送第一接觸器控制信號至所述數字入出插件，並接收所述數字入出插件處理後的狀態信號，根據所述狀態信號判斷所述第一接觸器工作是否正常；同時，還用於接收所述模擬入出插件處理後的故障反饋信號，根據所述故障反饋信號，確定所述逆變器當前的工作狀態，輸出相應的PWM脈衝信號至所述模擬入出插件。所述第二控制插件，用於接收外部第二傳感器檢測到的所述充電機的狀態信號， 並對接收到的信號進行調理、採集；同時，檢測第二接觸器的工作狀態，根據檢測到的信號發出控制指令至所述第二接觸器，控制所述第二接觸器的閉合與關斷，實現對所述充電機的控制。所述多功能車輛總線MVB插件，用於為所述控制裝置提供外部MVB網絡接口。所述第一電源插件，用於為所述輔助變流器模塊的逆變器對應的各插件以及外部第一傳感器提供工作電源。所述第二電源插件，用於為所述輔助變流器模塊的充電機對應的各插件以及外部第二傳感器提供工作電源。本發明實施例所述控制裝置，包括在機箱內部依次設置的第一電源插件、數字入出插件、模擬入出插件、第一控制插件、多功能車輛總線MVB插件、第二控制插件、以及第二電源插件。通過上述各插件，所述控制裝置能夠實現對輔助變流器模塊的系統管理、邏輯判斷、控制以及故障保護，同時還能夠提供模擬信號處理功能和數位訊號處理功能，並為輔助變流器模塊的外部設備，如傳感器等提供工作電源。由此可見，本發明實施例所述的控制裝置，其功能完善、接口統一，能夠提高輔助變流器的開發效率，降低研發成本，利於產品的統一維護。參見圖1和圖2，分別為本發明實施例所述輔助變流器的控制裝置的結構圖和輔助變流器系統的結構框圖。如圖2所示，所述輔助變流器系統包括輔助變流器模塊20、控制裝置10以及外部設備。結合圖1和圖2所示，所述控制裝置包括在機箱內部依次設置的第一電源插件 11、數字入出插件12、模擬入出插件13、第一控制插件14、MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能車輛總線)插件15、第二控制插件16、以及第二電源插件17。其中，所述輔助變流器模塊20包括逆變器201和充電機202。所述逆變器202接收外部輸入的DC1500V或DC750V直流電壓，將其轉換為AC380V交流電壓，輸送至所述充電機202 ；所述充電機202接收輸入的AC380V交流電壓，輸出DCllOV直流電壓。所述外部設備包括第一傳感器301、第一接觸器302、第二傳感器305.第二接觸器306等。其中，所述第一傳感器301用於檢測所述輔助變流器模塊20的逆變器201的輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流等模擬量信號。通過控制所述第一接觸器302的閉合與關斷，實現對所述逆變器201的工作狀態進行控制。所述第二傳感器305用於檢測所述輔助變流器模塊20的充電機202的輸入電壓、 輸入電流等信號。通過控制所述第二接觸器306的閉合與關斷，實現對所述充電機202的工作狀態進行控制。所述模擬入出插件13第一端接所述第一傳感器301，第二端接所述輔助變流器模塊20的逆變器201，第三端接所述第一控制插件14。所述模擬入出插件13，用於對所述第一傳感器301檢測得到的模擬量信號進行採集、調理後，發送至所述第一控制插件14 ；同時，還用於接收所述輔助變流器模塊20的逆變器201輸出的故障反饋信號，對所述故障反饋信號進行信號隔離、電平轉換後發送至所述第一控制插件14，並接收所述第一控制插件14輸出的PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調製)脈衝信號，對所述脈衝信號進行信號隔離、電平轉換後再發送至所述輔助變流器模塊20的逆變器201。需要說明的是，所述模擬入出插件13可以設有16路模擬量信號採集通道。當然， 在實際應用中，所述模擬入出插件13還可以擴展到32路、64路甚至於更多路模擬量信號採集通道。同時，所述模擬入出插件13可以設有12路電平轉換功能，能夠實現對12路信號的電平轉換。當然，在實際應用中，所述模擬入出插件13還可以設置更多路的電平轉換功能。所述數字入出插件12 —端與所述第一接觸器302相連，另一端接所述第一控制插件14，用於接收所述第一控制器插件14發出的第一接觸器控制信號，對所述控制信號進行數字量處理後，發送至所述第一接觸器302，控制所述第一接觸器302的吸合及斷開；同時，接收所述第一接觸器302自身的狀態信號，對所述狀態信號進行數字量處理後，發送至所述第一控制插件14。所述第一控制插件14，用於對接收自所述模擬入出插件13的信號進行AD採樣，根據所述採樣後信號發送第一接觸器控制信號至所述數字入出插件12，並接收所述數字入出插件12處理後的第一接觸器302的狀態信號，根據所述狀態信號判斷所述第一接觸器302 工作是否正常；同時，還用於接收所述模擬入出插件13處理後的故障反饋信號，根據所述故障反饋信號，確定所述輔助變流器模塊20的逆變器201當前的工作狀態，輸出相應的PWM 脈衝信號至所述模擬入出插件13。需要說明的是，所述第一控制器插件14發出的第一接觸器控制信號為5V信號，所述數字入出插件12對所述控制信號進行數字量處理具體為將5V信號隔離轉換為IlOV信號。相應的，所述數字入出插件12對所述狀態信號進行數字量處理具體為將IlOV信號隔離轉換為5V信號。具體的，所述數字入出插件12能夠提供16路IlOV轉5V的輸入通道，8路5V轉 IlOV的輸出通道。當然，在實際需要中，還可以根據系統的需要對所述數字入出插件12進行數字量擴展。所述第二控制插件16與所述輔助變流器模塊20的充電機202相連，用於實現對所述充電機202的所有控制功能。具體的，所述第二控制插件16對所述充電機202的控制包括接收所述第二傳感器305檢測到的充電機202的狀態信號(如輸入電壓、輸入電流等信號)，並對接收到的信號進行調理、採集；同時，對所述第二接觸器306的工作狀態進行檢測，根據檢測到的信號發出控制指令至所述第二接觸器305，控制所述第二接觸器305的閉合與關斷，以實現對所述充電機202的邏輯控制和故障保護等功能。需要說明的是，本發明實施例中，所述第一控制插件14和第二控制插件16是整個控制裝置10的核心，用於實現對整個輔助變流器系統的邏輯控制、故障保護、逆變控制等功能。如圖2所示，所述第一控制插件14和第二控制插件16通過數據/地址總線相連， 使得所述第一控制插件14和第二控制插件16可以通過數據/地址總線訪問所述第一控制插件14上的雙口 RAM (Random Access Memory，隨機存取存儲器)進行數據傳遞。優選地，所述第一控制插件14的面板上可以設置有LED顯示器141，用於實時顯示當前時間、日期、車號、軟體版本號、輔助變流器模塊20的運行參數、或者所述輔助變流器模塊20發生故障的故障代碼等。所述LED顯示器141可以為LED數碼管。所述輔助變流器模塊20的運行參數包括各相輸出電流、輸入電流、各相輸出電
壓、輸出頻率等。本發明實施例中，通過所述LED顯示器141，可以實時觀測到所述輔助變流器系統的各項參數及信息，實時了解系統的工作狀況。優選地，所述第一控制插件14還可以包括故障記錄子板142，用於對所述輔助變流器模塊20的故障信息進行自動儲存、記錄。其中，所述故障信息可以包括故障代碼、故障發生的日期和時間、以及相關的環境數據等。
需要說明的是，所述第一控制插件14可以採用定點DSP (Digital Signal Processing,數位訊號處理)處理器，所述故障記錄子板142可以採用ARM9微處理器，由此通過可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)實現對系統電路的地址解碼功能，並配合DSP處理器完成故障復位邏輯。優選地，所述第一控制插件14設置有通訊接口 143，使得操作人員可以將一數據處理設備303通過所述通訊接口 143與所述第一控制插件14相連，實現數據處理設備303 與所述第一控制插件14之間的通訊，以便進行數據查詢、分析及處理。所述數據處理設備303可以為計算機、筆記本，如IBM兼容機等。相應的，所述通訊接口 143可以為USB2.0以及乙太網接口。 優選地，所述第一控制插件14還設置有待擴展通訊接口，可以為乙太網通訊接口或通用串行接口等。操作人員可以通過所述待擴展通訊接口利用上位機通過乙太網或通用串行接口對所述輔助變流器模塊進行運行監控、故障記錄、程序下載等。所述MVB插件15用於為所述控制裝置提供網絡接口。通過所述MVB插件15將所述控制裝置接入外部MVB網絡304，實現對所述輔助變流器模塊20的網絡控制。由此可以將所述輔助變流器模塊20的故障信息、故障狀態、以及工作狀態信息通過MVB網絡304傳送至列車網絡控制系統，共同構成整個列車的實時網絡控制和監視系統。所述外部設備還可以包括蓄電池307，如圖2所示，所述蓄電池307分別與所述第一電源插件11和第二電源插件17相連，用於為所述第一電源插件11和第二電源插件17 提供輸入電源。所述第一電源插件11，用於為所述輔助變流器模塊20的逆變器201對應的各插件以及外部第一傳感器302等設備提供工作電源，如士MV、士 15V、5V電源等。其中，所述輔助變流器模塊20的逆變器202對應的各插件包括模擬入出插件13、第一控制插件14、以及數字入出插件15。所述第二電源插件17，用於為所述輔助變流器模塊20的充電機202對應的各插件以及外部第二傳感器305等設備提供工作電源，如士MV、士 15V、5V電源等。其中，所述輔助變流器模塊20的充電機202對應的各插件包括第二控制插件16。對於本發明實施例前述各實施例所述的輔助變流器的控制裝置，各插件的結構形式均可以為6U標準插件。所述控制裝置中，各插件間的電氣連接可以通過機箱背板或繞接線完成。需要說明的是，本發明實施例所述控制裝置，採用插件箱結構，信號從各插件的前面板插入或輸出，機箱與所述輔助變流器模塊之間通過屏蔽電纜傳輸信號，從而達到對輔助變流器模塊的管理、邏輯控制、以及顯示等功能。本發明實施例所述控制裝置具有防差錯設計，具體的，各插件均設置有對應的防差錯齒，使得所述控制裝置方便使用和維護。所述控制裝置能夠應用於整流器、DC/DC變換器等輔助變流器模塊的控制系統。該控制裝置具有良好的擴展性，能夠適應不同用戶的一些特殊需求。 進一步的，本發明實施例所述控制裝置成本較低，適於批量生產。 以上對本發明所提供的一種輔助變流器的控制裝置以及輔助變流器系統，進行了
詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種輔助變流器的控制裝置，用於實現對輔助變流器模塊的控制，其特徵在幹，所述輔助變流器模塊包括逆變器和充電機；所述控制裝置包括在機箱內部依次設置的第一電源插件、數字入出插件、模擬入出插件、第一控制插件、多功能車輛總線MVB插件、第二控制插件、以及第二電源插件；所述模擬入出插件，用於採集外部第一傳感器檢測到的模擬量信號，調理後發送至所述第一控制插件；同吋，還用於接收所述逆變器輸出的故障反饋信號，對所述故障反饋信號進行信號隔離、電平轉換後發送至所述第一控制插件，並接收所述第一控制插件輸出的PWM 脈衝信號，對所述脈衝信號進行信號隔離、電平轉換後再發送至所述逆變器；所述數字入出插件，用於接收所述第一控制器插件發出的第一接觸器控制信號，對所述控制信號進行數字量處理後，發送至外部第一接觸器，控制所述第一接觸器的吸合及斷開；同吋，接收所述第一接觸器自身的狀態信號，對所述狀態信號進行數字量處理後，發送至所述第一控制插件；所述第一控制插件，用於對接收自所述模擬入出插件的信號進行AD採樣，根據所述採樣後信號發送第一接觸器控制信號至所述數字入出插件，並接收所述數字入出插件處理後的狀態信號，根據所述狀態信號判斷所述第一接觸器工作是否正常；同吋，還用於接收所述模擬入出插件處理後的故障反饋信號，根據所述故障反饋信號，確定所述逆變器當前的エ 作狀態，輸出相應的PWM脈衝信號至所述模擬入出插件；所述第二控制插件，用於接收外部第二傳感器檢測到的所述充電機的狀態信號，並對接收到的信號進行調理、採集；同吋，檢測第二接觸器的工作狀態，根據檢測到的信號發出控制指令至所述第二接觸器，控制所述第二接觸器的閉合與關斷，實現對所述充電機的控制；所述多功能車輛總線MVB插件，用於為所述控制裝置提供外部MVB網絡接ロ ；所述第一電源插件，用於為所述輔助變流器模塊的逆變器對應的各插件以及第ー傳感器提供工作電源；所述第二電源插件，用於為所述輔助變流器模塊的充電機對應的各插件以及第ニ傳感器提供工作電源。
2.根據權利要求1所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述控制裝置採用插件箱結構，前面板出線方式；且各插件之間的電氣連接通過機箱背板或繞接線完成。
3.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述第一控制插件的面板上設置有LED顯示器，用於實時顯示當前時間、日期、車號、軟體版本號、所述輔助變流器模塊的運行參數、或者所述輔助變流器模塊發生故障的故障代碼。
4.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述第一控制插件包括故障記錄子板，用於對所述輔助變流器模塊的故障信息進行自動儲存、記錄。
5.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述第一控制插件設置有通訊接ロ，用於接外部數據處理設備。
6.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述模擬入出插件設有16路模擬量信號採集通道。
7.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述模擬入出插件設有12路電平轉換功能。
8.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述數字入出插件對所述控制信號進行數字量處理具體為將5V信號隔離轉換為 IlOV信號；所述數字入出插件對所述狀態信號進行數字量處理具體為將IlOV信號隔離轉換為 5V信號。
9.根據權利要求8所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述數字入出插件提供16路IlOV轉5V的輸入通道，8路5V轉IlOV的輸出通道。
10.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，所述第一控制插件和第二控制插件通過數據/地址總線相連。
11.根據權利要求1或2所述的輔助變流器的控制裝置，其特徵在幹，各插件的結構形式均為6U標準插件。
12.—種輔助變流器系統，其特徵在幹，所述系統包括輔助變流器模塊、外部設備、以及如權利要求1至11任一項所述的控制裝置；所述輔助變流器模塊包括逆變器和充電機；所述外部設備包括第一傳感器、第一接觸器、第二傳感器、以及第二接觸器。
全文摘要
本發明公開了一種輔助變流器的控制裝置，用於實現對輔助變流器模塊的控制。所述控制裝置包括在機箱內部依次設置的第一電源插件、數字入出插件、模擬入出插件、第一控制插件、多功能車輛總線MVB插件、第二控制插件、以及第二電源插件。通過上述各插件，所述控制裝置能夠實現對輔助變流器模塊的系統管理、邏輯判斷、控制以及故障保護，同時還能夠提供模擬信號處理功能和數位訊號處理功能，並為輔助變流器模塊的傳感器等提供工作電源。本發明實施例所述的控制裝置，其功能完善、接口統一，能夠提高輔助變流器的開發效率，降低研發成本，利於產品的統一維護。
文檔編號H02M1/00GK102545550SQ20121000202
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者劉長清, 曾明高, 李小文, 林文彪, 羊利芬 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司