專利名稱：電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱及電力機(jī)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路車輛技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱及電力機(jī)車。
背景技術(shù)：
牽引控制單元作為電力機(jī)車電傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，通過微控制器及其外圍電路實(shí)現(xiàn)四象限整流器控制、牽引逆變器控制、直流母線過壓抑制以及防滑/防空轉(zhuǎn)控制等功能，并能對(duì)牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)主電路元器件進(jìn)行保護(hù)，并顯示、記錄故障時(shí)間和代碼等信息。牽引控制單元安裝于機(jī)箱中，通過屏蔽電纜與相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)如接觸器和功率模塊等相連?，F(xiàn)有電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱中能完成四象限整流器控制的處理器僅能完成單個(gè)整流器控制，即使擴(kuò)展也只能滿足兩個(gè)相互獨(dú)立的四象限整流器控制，無(wú)法進(jìn)行兩個(gè)輸出并聯(lián)的四象限整流器的控制。同時(shí)，給兩組功率模塊供電的電源也存在功率不足的問題。現(xiàn)有電力機(jī)車牽弓I控制單元機(jī)箱中的處理器板卡兼容性不好?，F(xiàn)有牽弓I控制單元的處理器板卡集成了處理器及其外部相關(guān)信號(hào)處理電路，包括通信接口、外擴(kuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換和時(shí)鐘芯片等。更換或升級(jí)處理器需要整個(gè)板卡更改，涉及原理圖和印制板的全部重新設(shè)計(jì)和制作，浪費(fèi)大量的人力物力。現(xiàn)有電力機(jī)車牽引控制單元的機(jī)箱沒有控制算法過程變量實(shí)時(shí)輸出功能。在控制算法的調(diào)試過程中，經(jīng)常需要在線實(shí)時(shí)觀測(cè)中間變量或輸出結(jié)果的取值或波形，這些變量數(shù)據(jù)的更新時(shí)間通常很短，一般不超過lms，而現(xiàn)有牽引控制單元的數(shù)據(jù)輸出都是經(jīng)過通信軟件進(jìn)行上傳的，數(shù)據(jù)傳輸速率有限，必須舍棄一部分的過程數(shù)據(jù)，無(wú)法實(shí)時(shí)再現(xiàn)控制系統(tǒng)每個(gè)采樣周期的變化過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱及電力機(jī)車，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，滿足雙重四象限整流器控制需求，減少硬件開發(fā)成本，提高產(chǎn)品兼容性。本發(fā)明提供了一種電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱，包括機(jī)箱支架和機(jī)箱殼體，其中，所述機(jī)箱殼體內(nèi)設(shè)置有背板，所述背板上通過接插件連有多個(gè)子板；所述多個(gè)子板包括至少兩塊處理器板和至少四塊電源板；所述背板上還通過接插件連有調(diào)試接口板。本發(fā)明還提供了一種電力機(jī)車，其中，包括本發(fā)明提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱。本發(fā)明提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱及電力機(jī)車通過設(shè)置至少兩塊處理器板和至少四塊電源板滿足了雙重四象限整流器控制需求，將CPU及基本外設(shè)電路板與其他板卡分開設(shè)置，在更換升級(jí)時(shí)減少了硬件開發(fā)成本，提高了產(chǎn)品兼容性，同時(shí)設(shè)置調(diào)試接口板轉(zhuǎn)接示波器或信號(hào)采集卡可以方便地進(jìn)行在線觀察控制算法實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，快速查找和解決問題，提高了調(diào)試效率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱中處理器板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱中用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出的各板卡連接結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱中處理器板的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明提供了一種電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱，包括機(jī)箱支架I和機(jī)箱殼體2，其中，機(jī)箱殼體2內(nèi)設(shè)置有背板3，背板3上通過接插件6連有多個(gè)子板4 ;上述多個(gè)子板4包括至少兩塊處理器板41和至少四塊電源板；且背板3上還通過接插件6連有調(diào)試接口板5。同時(shí)，各子板4和調(diào)試接口板5之間的數(shù)據(jù)交換通過背板3設(shè)置的總線完成，具體地，各子板4和背板3可通過32針、48針或96針接插件連接。由于雙重四象限整流器控制比單個(gè)控制需要翻倍的脈沖生成單元和電流檢測(cè)單元，且兩個(gè)四象限整流器控制算法之間需要快速、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換。同時(shí)雙重四象限整流器的功率模塊供電電源需要翻倍的功率，基于現(xiàn)有技術(shù)的牽引控制單元無(wú)法滿足這些需求，本實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱中設(shè)置至少兩塊處理器板和至少四塊電源板，通過增加脈沖生成單元和電流檢測(cè)單元，以及增加供電電源功率實(shí)現(xiàn)了雙重四象限整流器的控制需求。四塊電源板的供電范圍分別為:機(jī)箱內(nèi)部供電電源、牽引逆變器的功率模塊和傳感器供電電源、一組四象限整流器功率模塊供電電源，一組四象限整流器功率模塊和相關(guān)傳感器供電電源。如圖2所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，上述處理器板41包括CPU及基本外設(shè)電路板411和外設(shè)及接口電路板412，CPU及基本外設(shè)電路板411和外設(shè)及接口電路板412通過接插件6相連，處理器板41的兩端也可設(shè)置接插件6，便于與其他板卡的連接。將處理器板卡41的CPU及基本外設(shè)電路板411和外設(shè)及接口電路板412分開設(shè)置，并通過接插件連接，可以根據(jù)成本、資源等需求對(duì)CPU單元進(jìn)行升級(jí)和調(diào)整，減少硬件開發(fā)成本，縮短硬件開發(fā)時(shí)間，并提高產(chǎn)品兼容性。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱中用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出的各板卡連接結(jié)構(gòu)框圖，進(jìn)一步地，CPU及基本外設(shè)電路板411上設(shè)置有數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4111，與CPU及背板3分別相連，用于將CPU的控制算法參數(shù)和變量通過背板3輸送至調(diào)試接口板5?？梢栽谔幚砥靼逋獠客ㄟ^接插件連接有用于調(diào)試和程序下載的外接接口板7，通過外接接口板7轉(zhuǎn)接，用示波器8或信號(hào)采集卡可以方便地進(jìn)行在線觀察控制算法實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，快速查找和解決問題，提高調(diào)試效率。優(yōu)選的是，CPU及基本外設(shè)電路板411上還設(shè)置通信接口芯片4112，與CPU及背板3分別相連，用于交互CPU與調(diào)試接口板5之間的數(shù)據(jù)。
使用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4111將CPU的控制算法參數(shù)和變量送出，經(jīng)背板3送至調(diào)試接口板5，再連接至外接接口板7供示波器8接入觀測(cè)，如圖3所示。其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4111可通過SPI和處理器交換數(shù)據(jù)，牽引控制單元通過通信接口芯片4112經(jīng)背板3送至調(diào)試接口板5，再連接至外接接口板7和調(diào)試計(jì)算機(jī)9連接，控制算法軟件變量可通過上位機(jī)調(diào)試軟件進(jìn)行選擇，在相應(yīng)的指令地址內(nèi)寫入不同的數(shù)據(jù)可以選擇最多四路信號(hào)同時(shí)輸出。本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種電力機(jī)車，其中，包括本發(fā)明任意實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱。本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱及電力機(jī)車通過設(shè)置至少兩塊處理器板和至少四塊電源板滿足了雙重四象限整流器控制需求，將CPU及基本外設(shè)電路板與其他板卡分開設(shè)置，在更換升級(jí)時(shí)減少了硬件開發(fā)成本，提高了產(chǎn)品兼容性，同時(shí)設(shè)置調(diào)試接口板轉(zhuǎn)接示波器或信號(hào)采集卡可以方便地進(jìn)行在線觀察控制算法實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，快速查找和解決問題，提高了調(diào)試效率。最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱，包括機(jī)箱支架和機(jī)箱殼體，其特征在于，所述機(jī)箱殼體內(nèi)設(shè)置有背板，所述背板上通過接插件連有多個(gè)子板；所述多個(gè)子板包括至少兩塊處理器板和至少四塊電源板；所述背板上還通過接插件連有調(diào)試接口板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱，其特征在于，所述處理器板包括CPU及基本外設(shè)電路板和外設(shè)及接口電路板，所述CPU及基本外設(shè)電路板和外設(shè)及接口電路板通過接插件相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱，其特征在于，所述CPU及基本外設(shè)電路板上設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，與所述CPU及所述背板分別相連，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片用于將CPU的控制算法參數(shù)和變量通過所述背板輸送至所述調(diào)試接口板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱，其特征在于，所述CPU及基本外設(shè)電路板上還設(shè)置通信接口芯片，與所述CPU及所述背板分別相連，所述通信接口芯片用于交互所述CPU與所述調(diào)試接口板之間的數(shù)據(jù)。
5.一種電力機(jī)車，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4任一所述的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱及電力機(jī)車，其牽引控制單元機(jī)箱包括機(jī)箱支架和機(jī)箱殼體，其中，該機(jī)箱殼體內(nèi)設(shè)置有背板，背板上通過接插件連有多個(gè)子板；多個(gè)子板中包括至少兩塊處理器板和至少四塊電源板；且背板上還通過接插件連有調(diào)試接口板。本發(fā)明提供的電力機(jī)車牽引控制單元機(jī)箱通過設(shè)置至少兩塊處理器板和至少四塊電源板滿足了雙重四象限整流器帶單個(gè)牽引逆變器控制需求，同時(shí)設(shè)置調(diào)試接口板能轉(zhuǎn)接示波器或信號(hào)采集卡，可以方便地進(jìn)行在線觀察控制算法實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，快速查找和解決問題，提高了調(diào)試效率。
文檔編號(hào)B61C3/00GK103171565SQ201110435770
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者徐從謙, 姜悅禮, 陳鐵年 申請(qǐng)人:中國(guó)北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心