地鐵列車vvvf故障工況下hscb自動(dòng)重投的控制裝置及方法
【專利摘要】一種地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置及方法，該裝置包括傳動(dòng)控制單元，傳動(dòng)控制單元中的模擬電路處理單元用于將VVVF的狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)實(shí)時(shí)輸出給實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元做實(shí)時(shí)故障硬件保護(hù)和實(shí)時(shí)電壓電流采樣使用，數(shù)字信號(hào)處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理單元相連；實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元通過并行數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理單元相連；嵌入式處理單元通過MVB總線與地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連。該方法基于上述裝置來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明具有運(yùn)行速度快、采樣精確、控制精準(zhǔn)、自動(dòng)化程度高、可減輕司機(jī)操作強(qiáng)度、提高運(yùn)行可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到地鐵列車的控制領(lǐng)域，特指一種地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市規(guī)模的擴(kuò)張，城市交通問題日益突出，地鐵列車以其運(yùn)量大、速度快、安全可靠、運(yùn)行準(zhǔn)時(shí)等特點(diǎn)，成為解決城市交通的重要手段之一。變頻調(diào)速系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱VVVF)是地鐵列車牽引控制的核心部件。變頻調(diào)速系統(tǒng)(Variable Voltage and VariableFrequency)是一種可通過同時(shí)改變頻率和電壓達(dá)到磁通恒定和控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)備。地鐵列車運(yùn)營(yíng)期間，存在因VVVF故障導(dǎo)致斷高速斷路器(High-Speed Circuit breaker,以下簡(jiǎn)稱HSCB)的工況。列車高速斷路器主要用于主電路VVVF的保護(hù)，當(dāng)列車啟動(dòng)，升起受電弓或受電靴后，閉合高速斷路器，向主電路提供高壓。當(dāng)主電路VVVF出現(xiàn)過壓、過流等故障時(shí)，高速斷路器可快速斷開主電路的高壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路VVVF的保護(hù)。若司機(jī)不能及時(shí)確認(rèn)故障信息及VVVF當(dāng)前狀態(tài)，復(fù)位故障，重新閉合HSCB，將使列車在損失故障動(dòng)車動(dòng)力的情況下運(yùn)行，這不但將增加司機(jī)的操作壓力，而且將導(dǎo)致列車運(yùn)行發(fā)生晚點(diǎn)，從而對(duì)整條地鐵線路運(yùn)營(yíng)造成較大影響。
[0003]目前，在國內(nèi)外城市軌道交通地鐵的運(yùn)用領(lǐng)域，當(dāng)?shù)罔F列車VVVF的HSCB因故障而斷開后，一般要求司機(jī)通過司機(jī)室顯示器確認(rèn)故障信息，再由司機(jī)手動(dòng)操作故障復(fù)位按鍵復(fù)位故障，最后司機(jī)將按HSCB合按鍵重新閉合HSCB，使失去動(dòng)力列車重新投入運(yùn)行。
[0004]上述地鐵列車HSCB因故障斷開處理方案存在以下不足:
[0005](I)現(xiàn)有的處理方案一般只在司機(jī)室顯示器提示分?jǐn)郒SCB故障信息，不提示VVVF當(dāng)前狀態(tài)信息，能否復(fù)位故障重新閉合HSCB，只能司機(jī)人為判斷；這就容易出現(xiàn)司機(jī)因?qū)ο到y(tǒng)不熟或不愿承擔(dān)責(zé)任而不再閉合HSCB (司機(jī)認(rèn)為VVVF多次報(bào)分?jǐn)郒SCB故障，擔(dān)心手動(dòng)復(fù)位故障重新閉合HSCB導(dǎo)致VVVF再次發(fā)生故障而燒損)。
[0006](2)牽引系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)上，分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生后，會(huì)對(duì)故障做一定時(shí)間鎖定，以便司機(jī)室顯示器能顯示并存儲(chǔ)故障信息。為防止HSCB短時(shí)間內(nèi)頻繁分?jǐn)嚅]合而燒損，DCU程序一旦檢測(cè)到HSCB斷開，將固定一段時(shí)間不允許HSCB閉合。因此，即使司機(jī)在這段固定時(shí)間內(nèi)操作故障復(fù)位按鍵復(fù)位故障，再按HSCB合按鍵，VVVF也不能閉合HSCB。因正線運(yùn)營(yíng)過程中司機(jī)還需關(guān)注列車大量其它信息，故現(xiàn)有處理方案對(duì)司機(jī)操作要求較高，司機(jī)難以及時(shí)確認(rèn)故障VVVF狀態(tài)，易造成因故障分?jǐn)郒SCB動(dòng)車不能及時(shí)恢復(fù)動(dòng)力投入運(yùn)行，從而導(dǎo)致整條地鐵線路正線運(yùn)營(yíng)晚點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種運(yùn)行速度快、采樣精確、控制精準(zhǔn)、自動(dòng)化程度高、可減輕司機(jī)操作強(qiáng)度、提高運(yùn)行可靠性的地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置及控制方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置，包括傳動(dòng)控制單元，所述傳動(dòng)控制單元包括模擬電路處理單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元、嵌入式處理單元、并行數(shù)據(jù)總線；所述模擬電路處理單元用于將VVVF的電壓、電流傳感器輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元能接收的電壓信號(hào)，并將所述電壓信號(hào)通過硬連線實(shí)時(shí)輸出給實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元做實(shí)時(shí)故障硬件保護(hù)和實(shí)時(shí)電壓電流采樣使用，所述數(shù)字信號(hào)處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理單元相連；所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元通過并行數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理單元相連，所述數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元與HSCB控制電路相連；所述嵌入式處理單元通過MVB總線與地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連。
[0010]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元檢測(cè)到VVVF輸入的電壓、電流值超過規(guī)定閾值或接收到VVVF的IGBT模塊故障保護(hù)信號(hào)，則生成一個(gè)斷HSCB信號(hào)通過硬連線輸出給數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元，通過數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元撤銷送往WVF HSCB控制電路的HSCB_Enable允許信號(hào)，分?jǐn)郒SCB ;所述斷HSCB信號(hào)在無嵌入式處理單元發(fā)來的故障復(fù)位信號(hào)時(shí)被一直鎖定；同時(shí)，所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元通過并行數(shù)據(jù)總線將斷HSCB的故障信息送至嵌入式處理單元，所述嵌入式處理單元接收到該信號(hào)后撤銷送往數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元的HSCB_Enable信號(hào)并將故障信息通過MVB總線送地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將故障信息送司機(jī)室顯示器顯示并存儲(chǔ)故障信息。
[0011]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述嵌入式處理單元判斷到分?jǐn)郒SCB故障，將撤銷送往數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元的HSCB_Enable信號(hào)，同時(shí)也將故障信息通過MVB總線送地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將故障信息送司機(jī)室顯示器顯示并存儲(chǔ)故障信息。
[0012]作為本發(fā)明裝置的進(jìn)一步改進(jìn):分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生后，所述嵌入式處理單元根據(jù)VVVF當(dāng)前狀態(tài)對(duì)故障信息進(jìn)行分類，確定是否可進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位故障、HSCB重投的操作；若可以，所述嵌入式處理單元自動(dòng)生成故障復(fù)位信號(hào)，送實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元復(fù)位故障、解除故障鎖定，使實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)出的斷HSCB信號(hào)撤銷；所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)出的斷HSCB信號(hào)撤銷后，所述嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線輸出HSCB_Enable和HSCB_Close信號(hào)送數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元操作VVVF的HSCB控制電路讓HSCB重新閉合。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種基于上述裝置的控制方法，分成以下三類情況進(jìn)行自動(dòng)重投控制:
[0014](I)嵌入式處理單元判斷故障分?jǐn)郒SCB的重投控制方案；
[0015]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)；嵌入式處理單元將對(duì)故障做h時(shí)間的鎖定，若檢測(cè)到HSCB斷開，h時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；[0016](2)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障HSCB重投控制方案；
[0017]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，則嵌入式處理單元立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)并對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元報(bào)出故障做^時(shí)間鎖定山時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成丨2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)；若丨1+&時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；
[0018](3)嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元均判斷到故障的HSCB重投控制方案；嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元均判斷到故障分?jǐn)郒SCB可分為3種情況:
[0019](3.1)嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的分?jǐn)郒SCB故障同時(shí)發(fā)生重投方案；
[0020]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元同時(shí)產(chǎn)生，則嵌入式處理單元立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)并對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元報(bào)出故障各做h時(shí)間鎖定；若h時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)山時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)，若tjt2時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng) 重投失敗信號(hào)；
[0021](3.2)嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障先于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生重投控制方案；
[0022]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為嵌入式處理單元先產(chǎn)生，實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元后產(chǎn)生，產(chǎn)生時(shí)間為嵌入式處理單元故障后t3時(shí)間；一旦檢測(cè)到有斷HSCB故障發(fā)生，嵌入式處理單元將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，并分別對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單兀故障各做h時(shí)間鎖定；若h時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)山+&時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)，若ti+t2+t3時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程；
[0023](3.3)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障先于嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生重投控制方案；
[0024]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元先產(chǎn)生，嵌入式處理單元后產(chǎn)生，產(chǎn)生時(shí)間為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元故障后t4時(shí)間；一旦檢測(cè)到有斷HSCB故障發(fā)生，嵌入式處理單元將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，并分別對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元報(bào)出故障各做ti時(shí)間鎖定山時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)，若時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程；若ti+t4時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)。
[0025]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述嵌入式處理單元一旦檢測(cè)到HSCB斷開，將至少維持HSCB_Enable信號(hào)T1時(shí)間為撤銷狀態(tài)，其中T1H1 J1時(shí)間后，給出HSCB_Enable信號(hào)；HSCB_Enable信號(hào)給出t時(shí)間后，其中0〈t〈0.5s，嵌入式處理單元自動(dòng)生成HSCB_Close信號(hào)，再閉合HSCB ；HSCB閉合后，VVVF將再次得電。
[0026]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):在所述狀態(tài)(I)、(2)和(3)中，若嵌入式處理單元檢測(cè)到司機(jī)人為操作的HSCB分?jǐn)嘈盘?hào)，將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，分?jǐn)郒SCB，以保證HSCB狀態(tài)依照司機(jī)指令處于分?jǐn)酄顟B(tài)；若嵌入式處理單元檢測(cè)到司機(jī)人為操作的故障復(fù)位脈沖信號(hào)，將立即中斷HSCB重投過程。
[0027]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):在所述狀態(tài)(I)、(2)和(3)中，所述嵌入式處理單元在一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)累計(jì)分?jǐn)郒SCB故障總數(shù)，若一定時(shí)間內(nèi)累計(jì)的故障總數(shù)超過規(guī)定閾值，則認(rèn)為VVVF故障頻率較高，此時(shí)該VVVF的狀態(tài)不適合重新投入工作，嵌入式處理單元將自動(dòng)停止HSCB重投的操作，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)及HSCB自動(dòng)重投禁止信息；若一定時(shí)間內(nèi)累計(jì)的故障總數(shù)未超過規(guī)定閾值，嵌入式處理單元將在該段時(shí)間過后，立即清零累計(jì)的故障總數(shù)，進(jìn)入新一輪的故障總數(shù)累計(jì)階段。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0029]1、本發(fā)明在充分保證VVVF設(shè)備安全、無需司機(jī)手動(dòng)復(fù)位故障和操作HSCB閉合按鍵的前提下，利用列車VVVF的傳動(dòng)控制單元(以下簡(jiǎn)稱DCU)自動(dòng)根據(jù)VVVF設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)對(duì)斷HSCB信息進(jìn)行分類，自動(dòng)復(fù)位可進(jìn)行HSCB重投的故障，重新閉合HSCB，讓因故障導(dǎo)致HSCB斷開而損失動(dòng)力的動(dòng)車重新投入運(yùn)行。
[0030]2、本發(fā)明中D⑶為VVVF自帶設(shè)備，其利用嵌入式處理單元與數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元、硬件實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過嵌入式處理單元對(duì)各種斷HSCB信息進(jìn)行分類，從中識(shí)別出可進(jìn)行HSCB重投的工況。在HSCB重投過程中，嵌入式處理單元通過MVB總線與列車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，通過列車網(wǎng)絡(luò)將HSCB重投信息在司機(jī)室顯示器界面顯示。全過程均由軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無需司機(jī)人工干預(yù)，從而降低了司機(jī)人工干預(yù)帶來的不確定性風(fēng)險(xiǎn)，減輕了司機(jī)的操作壓力。
[0031]3、本發(fā)明對(duì)地鐵列車的靜止和運(yùn)行工況均可實(shí)現(xiàn)VVVF故障工況分?jǐn)郒SCB后的HSCB自動(dòng)重投控制。本發(fā)明采用的數(shù)字信號(hào)處理單元芯片運(yùn)行速度快、采樣精確；嵌入式處理單元采用操作系統(tǒng)做邏輯判斷及系統(tǒng)調(diào)度，因此整個(gè)系統(tǒng)控制算法實(shí)時(shí)性高，時(shí)序控制過程精確。
[0032]4、本發(fā)明采用模擬電路處理、實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元、數(shù)字信號(hào)處理單元及嵌入式處理單元架構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用各單元的特點(diǎn)，各自實(shí)現(xiàn)所擅長(zhǎng)的功能，最后由嵌入式處理單元匯總判斷，使各單元程序都較易實(shí)現(xiàn)，程序代碼在其它配備D⑶及類似VVVF HSCB控制電路的地鐵列車上也易于移植。
[0033]5、本發(fā)明中實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元、數(shù)字信號(hào)處理單元及嵌入式處理單元程序采用目標(biāo)代碼的方式燒寫，燒寫前程序代碼已被加密固化，因此難以破譯，程序代碼保密性高。
[0034]6、本發(fā)明的控制算法可在充分保證VVVF設(shè)備安全的情況下，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)VVVF故障工況分?jǐn)郒SCB后的HSCB自動(dòng)重投控制，對(duì)可進(jìn)行HSCB重投的故障可根據(jù)具體要求進(jìn)行重新分類、對(duì)故障的累計(jì)次數(shù)和累計(jì)次數(shù)的清零標(biāo)準(zhǔn)也可根據(jù)用戶需求實(shí)時(shí)調(diào)整，因此能較好的滿足用戶的各種需求.[0035]7、本發(fā)明中HSCB的自動(dòng)重投控制算法在地鐵列車的D⑶中自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，HSCB故障工況下的重投控制均由軟件自動(dòng)判斷，故障和HSCB重投信息均可在司機(jī)室顯示器中實(shí)時(shí)顯示和記錄，無需人為干預(yù)，控制算法設(shè)計(jì)嚴(yán)密可靠，可最大限度的降低司機(jī)人為干預(yù)造成的風(fēng)險(xiǎn)，減少列車運(yùn)行時(shí)司機(jī)操作流程，減輕司機(jī)運(yùn)行時(shí)操作強(qiáng)度，有利于保證整個(gè)地鐵線路的正常運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框架原理示意圖。
[0037]圖2是本發(fā)明中D⑶的HSCB分?jǐn)?閉合控制原理示意圖。
[0038]圖3是本發(fā)明方法的流程示意圖。
[0039]圖4是本發(fā)明方法在具體應(yīng)用中由嵌入式處理單元判斷故障HSCB重投控制時(shí)序示意圖。
[0040]圖5是本發(fā)明方法在具體應(yīng)用中由實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障HSCB重投控制時(shí)序示意圖。
[0041]圖6是本發(fā)明方法在具體應(yīng)用中由嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的分?jǐn)郒SCB故障同時(shí)發(fā)生重投控制時(shí)序示意圖。
[0042]圖7是本發(fā)明方法在具體應(yīng)用中嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障先于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)生重投控制時(shí)序示意圖。
[0043]圖8是本發(fā)明方法在具體應(yīng)用中實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障先于嵌入式處理單元發(fā)生重投控制時(shí)序示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0045]如圖1所示，為本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的控制原理示意圖。該控制系統(tǒng)包括D⑶，D⑶(傳動(dòng)控制單元Drive Control Uint)是一種用于控制VVVF的設(shè)備。D⑶包括模擬電路處理單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元、嵌入式處理單元、并行數(shù)據(jù)總線；該DCU對(duì)VVVF HSCB的故障保護(hù)分硬件和軟件保護(hù)兩種，分別在實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元中實(shí)現(xiàn)。
[0046]模擬電路處理單兀用于將VVVF的電壓、電流傳感器輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元能接收的電壓信號(hào)，并將這些電壓信號(hào)通過硬連線實(shí)時(shí)輸出給實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元做實(shí)時(shí)故障硬件保護(hù)和實(shí)時(shí)電壓電流采樣使用。
[0047]若實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元硬件電路檢測(cè)到VVVF輸入的電壓、電流值超過規(guī)定閾值或接收到WVF的IGBT模塊故障保護(hù)信號(hào)，則生成一個(gè)斷HSCB信號(hào)(該斷HSCB信號(hào)若無嵌入式處理單元發(fā)來的故障復(fù)位信號(hào)，將被一直鎖定)通過硬連線輸出給數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元，通過數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元撤銷送往VVVF HSCB控制電路的HSCB_Enable允許信號(hào)，分?jǐn)郒SCB，從而切斷整個(gè)VVVF的外部供電，達(dá)到保護(hù)VVVF的目的。
[0048]與此同時(shí)，實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元通過并行數(shù)據(jù)總線將斷HSCB的故障信息送至嵌入式處理單元。嵌入式處理單元接收到該信號(hào)后立即撤銷送往數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元的HSCB_Enable信號(hào)并將故障信息通過MVB總線送地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則將故障信息送司機(jī)室顯示器顯示并存儲(chǔ)故障信息。
[0049]若嵌入式處理單元通過軟件判斷到分?jǐn)郒SCB故障，則將立即撤銷送往數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元的HSCB_Enable信號(hào)，同時(shí)也將故障信息通過MVB總線送地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將故障信息送司機(jī)室顯示器顯示并存儲(chǔ)故障信息。其中，MVB總線(多功能車輛總線Multifunction Vehicle Bus),是一種主要用于對(duì)有互操作性和互換性要求的互連設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通信總線。
[0050]當(dāng)分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生后，嵌入式處理單元通過綜合判斷VVVF當(dāng)前狀態(tài)對(duì)故障信息進(jìn)行分類，確定是否可進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位故障、HSCB重投的操作；若可以，則嵌入式處理單元自動(dòng)生成故障復(fù)位信號(hào)，送實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元復(fù)位故障、解除故障鎖定，使實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)出的斷HSCB信號(hào)撤銷；實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)出的斷HSCB信號(hào)撤銷后，嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線輸出HSCB_Enable和HSCB_Close信號(hào)送數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元操作VVVF的HSCB控制電路讓HSCB重新閉合，使VVVF重新投入工作，列車恢復(fù)動(dòng)力運(yùn)行。在以上HSCB重投過程中，嵌入式處理單元通過MVB總線及地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將HSCB重投狀態(tài)在司機(jī)室顯示器上顯示，并存儲(chǔ)故障信息。
[0051]本實(shí)施例中，D⑶和HSCB控制電路均通過車載電氣設(shè)備提供的DCllOV供電，D⑶的數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元包括數(shù)字量輸入控制單元和數(shù)字量輸出控制單元兩部分，分別負(fù)責(zé)外部輸入數(shù)字量信號(hào)的采集和DCU數(shù)字量信號(hào)的輸出。
[0052]本實(shí)施例中，地鐵列車HSCB的電氣控制原理為大電流吸合、小電流維持。由圖1可知，本發(fā)明在實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元未輸出斷HSCB信號(hào)的前提下，DCU通過嵌入式處理單元輸出HSCB_Enable和HSCB_Close信號(hào)到數(shù)字量輸出控制單元，通過其控制VVVFHSCB控制電路來操作HSCB的分?jǐn)?閉合。如圖2所示，為本實(shí)施例中的具體控制方案。
[0053]HSCB的分?jǐn)?閉合控制方案說明如下:
[0054](I)若實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元未輸出斷HSCB信號(hào)且嵌入式處理單元自檢VVVF狀態(tài)正常，則嵌入式處理單元輸出HSCB_Enable信號(hào)到數(shù)字量輸出控制單元使其輸出HSCB_Enable允許指令驅(qū)動(dòng)HSCB控制電路HSCB_Enable開關(guān)繼電器，讓HSCB_Enable開關(guān)閉合。
[0055](2)當(dāng)司機(jī)操作HSCB閉合按鍵或HSCB處于重投狀態(tài)，嵌入式處理單元輸出HSCB_Close信號(hào)到數(shù)字量輸出控制單元使其產(chǎn)生HSCB_CloSe允許指令閉合數(shù)字量輸出控制單元內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)HSCB控制電路HSCB_Close開關(guān)繼電器，讓HSCB_Close開關(guān)閉合。
[0056](3 )HSCB_Close開關(guān)閉合后，車載電氣提供的DCl IOV可通過HSCB_Close開關(guān)回路直接驅(qū)動(dòng)HSCB開關(guān)繼電器，讓限流電阻R回路和HSCB狀態(tài)反饋回路的HSCB開關(guān)閉合，此時(shí)嵌入式處理單元可接收到數(shù)字量輸入控制單元反饋的HSCB開關(guān)閉合狀態(tài)信號(hào)。因HSCB_Close開關(guān)閉合后，HSCB開關(guān)繼電器電路為短路狀態(tài)，滿足HSCB大電流吸合的電氣控制原理，但長(zhǎng)期維持會(huì)導(dǎo)致HSCB開關(guān)繼電器燒損。在HSCB_CloSe開關(guān)閉合的同時(shí)，嵌入式處理單元接收到HSCB控制電路反饋的HSCB_CloSe允許撤銷信號(hào)，接收到該信號(hào)d時(shí)間后(d小于HSCB開關(guān)繼電器能承受大電流最長(zhǎng)時(shí)間，大于HSCB完全閉合所需時(shí)間)，撤銷HSCB_Close信號(hào)，此時(shí)HSCB_CloSe開關(guān)斷開，HSCB開關(guān)繼電器依靠限流電阻R回路維持得電狀態(tài)，使HSCB開關(guān)繼續(xù)閉合，從而滿足HSCB小電流維持的電氣控制原理。
[0057](4)若嵌入式處理單元撤銷HSCB_Enable信號(hào)或?qū)崟r(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)出斷HSCB信號(hào)，此時(shí)HSCB_Enable開關(guān)繼電器失電，HSCB_Enable開關(guān)斷開，導(dǎo)致HSCB開關(guān)繼電器失電，從而HSCB開關(guān)斷開，VVVF的HSCB處于分?jǐn)酄顟B(tài)，整個(gè)VVVF處于斷電狀態(tài)。
[0058]本實(shí)施例中，對(duì)于模擬電路處理單元而言，由于VVVF的電壓和電流傳感器輸入為電流信號(hào)，而實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元只能接收0-10V的電壓信號(hào)，所以該模擬電路處理單元的作用就是將VVVF電壓和電流傳感器輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元能接收的電壓信號(hào)。
[0059]本實(shí)施例中，對(duì)于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元而言，采用硬件電路設(shè)計(jì)故障保護(hù)，具有反應(yīng)速度快、可靠性高的特點(diǎn)。其主要功能為:
[0060](I)通過比較VVVF的電壓和電流實(shí)時(shí)值是否超過規(guī)定閾值，觸發(fā)斷HSCB信號(hào)斷VVVF的HSCB來實(shí)現(xiàn)對(duì)VVVF過電壓、過電流的保護(hù)，防止VVVF的IGBT模塊燒損。
[0061](2)通過接收VVVF的IGBT發(fā)送的IGBT故障保護(hù)信號(hào)，觸發(fā)斷HSCB信號(hào)斷VVVF的HSCB來實(shí)現(xiàn)對(duì)VVVF的IGBT模塊的保護(hù)。
[0062](3)與嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線通信，向嵌入式處理單元發(fā)送其判斷的
故障信息。
[0063](4)在未接收到嵌入式處理單元發(fā)送的故障復(fù)位信號(hào)情況下，對(duì)其所觸發(fā)和接收的斷HSCB故障做故障鎖定(持續(xù)發(fā)斷HSCB信號(hào))，防止故障消失后HSCB立刻閉合，故障再現(xiàn)，也可防止HSCB短時(shí)內(nèi)頻繁分合，導(dǎo)致HSCB燒損。
[0064]本實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元用于接收模擬電路處理后的VVVF電壓電流傳感器電壓信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為實(shí)際的電壓、電流值，并通過并行總線將實(shí)際的電壓、電流值送嵌入式處理單元，供其做判斷使用。
[0065]本實(shí)施例中，嵌入式處理單元對(duì)地鐵列車在靜止或運(yùn)行工況下均可做HSCB重投控制，其重投邏輯控制流程如圖3所示。
[0066]嵌入式處理單元將能否進(jìn)行HSCB重投的信息分為兩類:
[0067](I)不能進(jìn)行HSCB重投的信息，包括司機(jī)手動(dòng)操作HSCB分?jǐn)喟存I和故障復(fù)位按鍵、列車處于緊急制動(dòng)工況、一段時(shí)間內(nèi)分?jǐn)郒SCB的故障總數(shù)累計(jì)超過規(guī)定閾值。
[0068](2)能進(jìn)行HSCB重投的信息包括VVVF中允許進(jìn)行HSCB重投的各種故障信息，且一段時(shí)間內(nèi)這些故障發(fā)生總數(shù)累計(jì)未超過規(guī)定閾值。
[0069]下面將從嵌入式處理單元判斷故障HSCB重投、實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障HSCB重投和嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元均判斷到故障HSCB重投這三類情況來介紹嵌入式處理單元的重投控制方案。
[0070](I)嵌入式處理單元判斷故障分?jǐn)郒SCB的重投控制方案；
[0071]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)。若檢測(cè)到HSCB斷開，且故障為嵌入式處理單元所判斷，由于嵌入式處理單元只進(jìn)行VVVF過壓過流的軟件保護(hù)判斷，HSCB斷開后，VVVF的輸入電壓電流消失，故障將自動(dòng)復(fù)位。若h時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)。
[0072]為使顯示器能顯示和存儲(chǔ)故障信息，嵌入式處理單元將對(duì)故障做h時(shí)間的鎖定，確保顯示器可以顯示并存儲(chǔ)故障信息。
[0073]為防止HSCB在短時(shí)間內(nèi)頻繁分?jǐn)嚅]合，嵌入式處理單元一旦檢測(cè)到HSCB斷開，將至少維持HSCB_Enable信號(hào)T1時(shí)間為撤銷狀態(tài)(T1H1) J1時(shí)間后，給出HSCB_Enable信號(hào)，HSCB_Enable信號(hào)給出t (0〈t〈0.5s)時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成HSCB_Close信號(hào)，再閉合HSCB ；HSCB閉合后，VVVF將再次得電，失去動(dòng)力動(dòng)車將恢復(fù)動(dòng)力繼續(xù)運(yùn)行，以上過程控制時(shí)序如圖4所示。
[0074](2)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障HSCB重投控制方案
[0075]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息。若檢測(cè)到HSCB斷開，且分?jǐn)郒SCB的故障為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元產(chǎn)生，則嵌入式處理單元立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)并對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元報(bào)出故障做&時(shí)間鎖定，確保顯示器可以顯示并存儲(chǔ)故障信息。h時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)(由于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元接收到故障復(fù)位信號(hào)后，將自動(dòng)屏蔽所有硬件故障保護(hù)，這會(huì)導(dǎo)致VVVF處于無硬件實(shí)時(shí)故障保護(hù)狀態(tài)，故產(chǎn)生的t2時(shí)間脈沖脈寬極短);若h+t2時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；若實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障被復(fù)位，其斷HSCB信號(hào)將被撤銷，送嵌入式處理單元的故障信息也將消失。
[0076]為防止HSCB在短時(shí)間內(nèi)頻繁分?jǐn)嚅]合，嵌入式處理單元一旦檢測(cè)到HSCB斷開，至少維持HSCB_Enable信號(hào)T1時(shí)間為撤銷狀態(tài)(T1H1) J1時(shí)間后，給出HSCB_Enable信號(hào)，HSCB_Enable信號(hào)給出t (0〈t〈0.5s)時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成HSCB_Close信號(hào)，之后將閉合HSCB ；HSCB閉合后，VVVF將再次得電，失去動(dòng)力動(dòng)車將恢復(fù)動(dòng)力繼續(xù)運(yùn)行，以上HSCB自動(dòng)重投成功過程控制時(shí)序如圖5所示。
[0077](3)嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元均判斷到故障的HSCB重投控制方案；
[0078]嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元均判斷到故障分?jǐn)郒SCB可分為3種情況:
[0079](3.1)嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的分?jǐn)郒SCB故障同時(shí)發(fā)生；
[0080](3.2)嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障先于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生；
[0081](3.3)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障先于嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生。
[0082]下面將分別就這三種情況介紹HSCB的重投方案。
[0083](3.1)嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的分?jǐn)郒SCB故障同時(shí)發(fā)生重投方案。
[0084]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息。若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元同時(shí)產(chǎn)生，則嵌入式處理單元立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)并對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元報(bào)出故障各做h時(shí)間鎖定，確保顯示器可以顯示并存儲(chǔ)故障信息。
[0085]由于嵌入式處理單元只進(jìn)行VVVF過壓過流的軟件保護(hù)，在HSCB斷開后，VVVF的輸入電壓電流消失，故障將自動(dòng)復(fù)位；若h時(shí)間后故障未消失,則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)。h時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)(由于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元接收到故障復(fù)位信號(hào)后，將自動(dòng)屏蔽所有硬件故障保護(hù)，這會(huì)導(dǎo)致VVVF處于無硬件實(shí)時(shí)故障保護(hù)狀態(tài)，故產(chǎn)生的t2時(shí)間脈沖脈寬極短)，若h+t2時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；若實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障被復(fù)位，其斷HSCB信號(hào)將被撤銷，送嵌入式處理單元的故障信息也將消失。
[0086]為防止HSCB在短時(shí)間內(nèi)頻繁分?jǐn)嚅]合，嵌入式處理單元一旦檢測(cè)到HSCB斷開，至少維持HSCB_Enable信號(hào)T1時(shí)間為撤銷狀態(tài)(T1H1) J1時(shí)間后，給出HSCB_Enable信號(hào)，HSCB_Enable信號(hào)給出t (0〈t〈0.5s)時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成HSCB_Close信號(hào)，之后將閉合HSCB ；HSCB閉合后，VVVF將再次得電，失去動(dòng)力動(dòng)車將恢復(fù)動(dòng)力繼續(xù)運(yùn)行，以上HSCB自動(dòng)重投成功過程控制時(shí)序如圖6所示。
[0087](3.2)嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障先于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生重投控制方案。
[0088]嵌入式處理單 元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息。若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為嵌入式處理單元先產(chǎn)生，實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元后產(chǎn)生，產(chǎn)生時(shí)間為嵌入式處理單元故障后t3時(shí)間。一旦檢測(cè)到有斷HSCB故障發(fā)生，嵌入式處理單元將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，并分別對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元故障各做^時(shí)間鎖定，確保顯示器可以顯示并存儲(chǔ)故障信息。由于嵌入式處理單元只進(jìn)行VVVF過壓過流的軟件保護(hù)判斷，在HSCB斷開后，VVVF的輸入電壓電流消失，故障將自動(dòng)復(fù)位，若h時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)。tdt3時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)(由于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元接收到故障復(fù)位信號(hào)后，將自動(dòng)屏蔽所有硬件故障保護(hù)，這會(huì)導(dǎo)致VVVF處于無硬件實(shí)時(shí)故障保護(hù)狀態(tài)，故產(chǎn)生的t2時(shí)間脈沖脈寬極短)，若ti+t2+t3時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；若實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障被復(fù)位，其斷HSCB信號(hào)將被撤銷，送嵌入式處理單元的故障信息也將消失。
[0089]為防止HSCB在短時(shí)間內(nèi)頻繁分?jǐn)嚅]合，嵌入式處理單元一旦檢測(cè)到HSCB斷開，至少維持HSCB_Enable信號(hào)T1時(shí)間在撤銷狀態(tài)(T1H1) ;I\+t3時(shí)間后，給出HSCB_Enable信號(hào)，HSCB_Enable信號(hào)給出t (0〈t〈0.5s)時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成HSCB_Close信號(hào)，之后將閉合HSCB ；HSCB閉合后，VVVF將再次得電，失去動(dòng)力動(dòng)車將恢復(fù)動(dòng)力繼續(xù)運(yùn)行，以上HSCB自動(dòng)重投成功過程控制時(shí)序如圖7所示。
[0090](3.3)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障先于嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生重投控制方案。
[0091]嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息。若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元先產(chǎn)生，嵌入式處理單元后產(chǎn)生，產(chǎn)生時(shí)間為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元故障后t4時(shí)間。一旦檢測(cè)到有斷HSCB故障發(fā)生，嵌入式處理單元將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，并分別對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元報(bào)出故障各做h時(shí)間鎖定，確保顯示器可以顯示并存儲(chǔ)下故障信息。h時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)(由于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元接收到故障復(fù)位信號(hào)后，將自動(dòng)屏蔽所有硬件故障保護(hù)，這會(huì)導(dǎo)致VVVF處于無硬件實(shí)時(shí)故障保護(hù)狀態(tài)，故產(chǎn)生的t2時(shí)間脈沖脈寬極短)，若h+t2時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；若實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障被復(fù)位，其斷HSCB信號(hào)將被撤銷，送嵌入式處理單元的故障信息也將消失。由于嵌入式處理單元只進(jìn)行VVVF過壓過流的軟件保護(hù)，在HSCB斷開后，VVVF的輸入電壓電流消失，故障將自動(dòng)復(fù)位，若tjt4時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)。
[0092]為防止HSCB在短時(shí)間內(nèi)頻繁分?jǐn)嚅]合，嵌入式處理單元一旦檢測(cè)到HSCB斷開，至少維持HSCB_Enable信號(hào)T1時(shí)間在撤銷狀態(tài)(T1H1) ;I\+t4時(shí)間后，給出HSCB_Enable信號(hào)，HSCB_Enable信號(hào)給出t (0〈t〈0.5s)時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成HSCB_Close信號(hào)，之后將閉合HSCB ；HSCB閉合后，VVVF將再次得電，失去動(dòng)力動(dòng)車將恢復(fù)動(dòng)力繼續(xù)運(yùn)行，以上HSCB自動(dòng)重投成功過程控制時(shí)序如圖8所示。
[0093]在以上(I)、(2)和(3)自動(dòng)重投控制方案實(shí)施過程中，若嵌入式處理單元檢測(cè)到司機(jī)人為操作的HSCB分?jǐn)嘈盘?hào)，將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，分?jǐn)郒SCB，保證HSCB狀態(tài)依照司機(jī)指令處于分?jǐn)酄顟B(tài)；若嵌入式處理單元檢測(cè)到司機(jī)人為操作的故障復(fù)位脈沖信號(hào)，將立即中斷HSCB重投過程，因?yàn)樗緳C(jī)人為操作的故障復(fù)位信號(hào)時(shí)間脈沖脈寬較長(zhǎng)，若在復(fù)位信號(hào)有效期間HSCB剛好重投閉合，故障復(fù)位脈沖信號(hào)會(huì)導(dǎo)致實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元硬件電路無法對(duì)過壓、過流故障及IGBT故障及時(shí)做出保護(hù)，可能導(dǎo)致VVVF燒損。
[0094]在以上(I)、(2)和(3)自動(dòng)重投方案實(shí)施過程中，嵌入式處理單元在一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)累計(jì)分?jǐn)郒SCB故障總數(shù)，若一定時(shí)間內(nèi)累計(jì)的故障總數(shù)超過規(guī)定閾值，則認(rèn)為VVVF故障頻率較高，此時(shí)該VWF的狀態(tài)不適合重新投入工作，嵌入式處理單元將自動(dòng)停止HSCB重投的操作，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)及HSCB自動(dòng)重投禁止信息；若一定時(shí)間內(nèi)累計(jì)的故障總數(shù)未超過規(guī)定閾值，嵌入式處理單元將在該段時(shí)間過后，立即清零累計(jì)的故障總數(shù)，進(jìn)入新一輪的故障總數(shù)累計(jì)階段。
[0095]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置，包括傳動(dòng)控制單元，其特征在于，所述傳動(dòng)控制單元包括模擬電路處理單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元、嵌入式處理單元、并行數(shù)據(jù)總線；所述模擬電路處理單元用于將VVVF的電壓、電流傳感器輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元能接收的電壓信號(hào)，并將所述電壓信號(hào)通過硬連線實(shí)時(shí)輸出給實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和數(shù)字信號(hào)處理單元做實(shí)時(shí)故障硬件保護(hù)和實(shí)時(shí)電壓電流采樣使用，所述數(shù)字信號(hào)處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理單元相連；所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元、數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元通過并行數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理單元相連，所述數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯控制單元與HSCB控制電路相連；所述嵌入式處理單元通過MVB總線與地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元檢測(cè)到VVVF輸入的電壓、電流值超過規(guī)定閾值或接收到VVVF的IGBT模塊故障保護(hù)信號(hào)，則生成一個(gè)斷HSCB信號(hào)通過硬連線輸出給數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元，通過數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元撤銷送往VVVF HSCB控制電路的HSCB_Enable允許信號(hào)，分?jǐn)郒SCB ;所述斷HSCB信號(hào)在無嵌入式處理單元發(fā)來的故障復(fù)位信號(hào)時(shí)被一直鎖定；同時(shí)，所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元通過并行數(shù)據(jù)總線將斷HSCB的故障信息送 至嵌入式處理單元，所述嵌入式處理單元接收到該信號(hào)后撤銷送往數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元的HSCB_Enable信號(hào)并將故障信息通過MVB總線送地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將故障信息送司機(jī)室顯示器顯示并存儲(chǔ)故障信肩、O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置，其特征在于，所述嵌入式處理單元判斷到分?jǐn)郒SCB故障，將撤銷送往數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元的HSCB_Enable信號(hào)，同時(shí)也將故障信息通過MVB總線送地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，地鐵列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將故障信息送司機(jī)室顯示器顯示并存儲(chǔ)故障信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的地鐵列車VVVF故障工況下HSCB自動(dòng)重投的控制裝置，其特征在于，分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生后，所述嵌入式處理單元根據(jù)VVVF當(dāng)前狀態(tài)對(duì)故障信息進(jìn)行分類，確定是否可進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位故障、HSCB重投的操作；若可以，所述嵌入式處理單元自動(dòng)生成故障復(fù)位信號(hào)，送實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元復(fù)位故障、解除故障鎖定，使實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)出的斷HSCB信號(hào)撤銷；所述實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元發(fā)出的斷HSCB信號(hào)撤銷后，所述嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線輸出HSCB_Enable和HSCB_Close信號(hào)送數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元操作VVVF的HSCB控制電路讓HSCB重新閉入口 O
5.一種基于上述權(quán)利要求1~4中裝置的控制方法，其特征在于，分成以下三類情況進(jìn)行自動(dòng)重投控制: (I)嵌入式處理單元判斷故障分?jǐn)郒SCB的重投控制方案； 嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)；嵌入式處理單元將對(duì)故障做h時(shí)間的鎖定，若檢測(cè)到HSCB斷開，h時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；(2)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷故障HSCB重投控制方案； 嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，則嵌入式處理單元立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)并對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元報(bào)出故障做^時(shí)間鎖定山時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)；若tjt2時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)； (3)嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元均判斷到故障的HSCB重投控制方案；嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元均判斷到故障分?jǐn)郒SCB可分為3種情況: (3.1)嵌入式處理單元及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的分?jǐn)郒SCB故障同時(shí)發(fā)生重投方案； 嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元同時(shí)產(chǎn)生，則嵌入式處理單元立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)并對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單兀報(bào)出故障各做h時(shí)間鎖定；若1^時(shí)間后故障未消失,則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)；h時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)，若tjt2時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSC B自動(dòng)重投失敗信號(hào)； (3.2)嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障先于實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生重投控制方案； 嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為嵌入式處理單元先產(chǎn)生，實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元后產(chǎn)生，產(chǎn)生時(shí)間為嵌入式處理單元故障后t3時(shí)間；一旦檢測(cè)到有斷HSCB故障發(fā)生，嵌入式處理單元將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，并分別對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元故障各做h時(shí)間鎖定；若h時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)山+&時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)，若ti+t2+t3時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程； (3.3)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元分?jǐn)郒SCB故障先于嵌入式處理單元分?jǐn)郒SCB故障發(fā)生重投控制方案； 嵌入式處理單元通過并行數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)字量輸入/輸出可編程邏輯單元傳送的HSCB狀態(tài)及實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元判斷的故障信息；若檢測(cè)到HSCB斷開，且檢測(cè)到分?jǐn)郒SCB的故障為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元先產(chǎn)生，嵌入式處理單元后產(chǎn)生，產(chǎn)生時(shí)間為實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元故障后t4時(shí)間；一旦檢測(cè)到有斷HSCB故障發(fā)生，嵌入式處理單元將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，并分別對(duì)實(shí)時(shí)故障保護(hù)可編程邏輯單元和嵌入式處理單元報(bào)出故障各做ti時(shí)間鎖定山時(shí)間后，嵌入式處理單元自動(dòng)生成t2時(shí)間脈沖故障復(fù)位信號(hào)，若h+t2時(shí)間后故障不能被復(fù)位，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程；若ti+t4時(shí)間后故障未消失，則維持撤銷HSCB_Enable信號(hào)，結(jié)束本次HSCB自動(dòng)重投過程，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述嵌入式處理單元一旦檢測(cè)到HSCB斷開，將至少維持HSCB_Enable信號(hào)T1時(shí)間為撤銷狀態(tài)，其中T1H1 J1時(shí)間后，給出HSCB_Enable信號(hào)；HSCB_Enable信號(hào)給出t時(shí)間后，其中0〈t〈0.5s，嵌入式處理單元自動(dòng)生成HSCB_Close信號(hào)，再閉合HSCB ；HSCB閉合后，VVVF將再次得電。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述狀態(tài)(I)、(2)和(3)中，若嵌入式處理單元檢測(cè)到司機(jī)人為操作的HSCB分?jǐn)嘈盘?hào)，將立刻撤銷HSCB_Enable信號(hào)，分?jǐn)郒SCB,以保證HSCB狀態(tài)依照司機(jī)指令處于分?jǐn)酄顟B(tài)；若嵌入式處理單元檢測(cè)到司機(jī)人為操作的故障復(fù)位脈沖信號(hào)，將立即中斷HSCB重投過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述狀態(tài)(1)、(2)和(3)中，所述嵌入式處理單元在一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)累計(jì)分?jǐn)郒SCB故障總數(shù)，若一定時(shí)間內(nèi)累計(jì)的故障總數(shù)超過規(guī)定閾值，則認(rèn)為VVVF故障頻率較高，此時(shí)該VVVF的狀態(tài)不適合重新投入工作，嵌入式處理單元將自動(dòng)停止HSCB重投的操作，并通過列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)送司機(jī)室顯示器HSCB自動(dòng)重投失敗信號(hào)及HSCB自動(dòng)重投禁止信息；若一定時(shí)間內(nèi)累計(jì)的故障總數(shù)未超過規(guī)定閾值，嵌入式處理單元將在該段時(shí)間過后，立即清零累計(jì)的故障總數(shù)，進(jìn)入新一輪的故障總數(shù)累計(jì)階段。
【文檔編號(hào)】B61C17/00GK103523030SQ201310459825
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】黃浩, 付剛, 劉良杰, 黃明明, 曹霄, 姚中紅, 林浩, 趙清良, 何偉, 毛康鑫, 付玉豪, 李寧 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司