一種司機控制器用制動指令信號發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種司機控制器用高可靠的制動指令信號發(fā)生裝置，第一、第二功率變換模塊均正常工作時，第一功率變換模塊根據(jù)制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓經(jīng)邏輯切換電路后產(chǎn)生輸出電壓，第二功率變換模塊作為備用；故障檢測模塊在線監(jiān)測制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓以及兩個電壓采樣電路輸出的電壓，當(dāng)故障檢測模塊檢測到第一到功率變換模塊故障時便輸出電壓使接觸器的線圈得電，接觸器的常閉觸點斷開、常開觸點閉合，第二功率變換模塊根據(jù)制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓經(jīng)邏輯切換電路后產(chǎn)生輸出電壓；制動設(shè)備所需的功率由功率變換器提供，改善了旋轉(zhuǎn)電位器的工作狀況；采用雙余度功率變換器輸出，提高了司機控制器的使用壽命和工作可靠性。
【專利說明】一種司機控制器用制動指令信號發(fā)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軌道機車車輛上用于控制機車運行速度、方向和工況的司機控制器，尤其涉及司機控制器用制動指令信號發(fā)生裝置，特別適用于用于機車、城市地鐵、輕軌等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]司機控制器是一種主要應(yīng)用于機車、城市地鐵、輕軌等領(lǐng)域，供司機操作以控制機車運行的主令電器。司機控制器工作性能直接影響到機車的平穩(wěn)操縱和各種運行工況的實現(xiàn)，其微小故障都會給機車帶來很大的安全隱患，如“竄車”、電氣設(shè)備接受錯誤指令產(chǎn)生誤動作等。司機控制器制動指令信號發(fā)生裝置用于產(chǎn)生制動指令信號以控制制動設(shè)備使機車減速或停車，因此，該裝置能否可靠正常工作直接關(guān)系到機車能否安全可靠運行。
[0003]目前，通常采用與司機操控手柄同軸相連的旋轉(zhuǎn)電位器作為反映手柄檔位的位置傳感器，司機通過扳動操控手柄于不同的控制檔位，即可通過旋轉(zhuǎn)電位器的滑動抽頭產(chǎn)生不同的電壓值作為制動指令信號。該方法雖然簡單，但由于作為負載的不同機車的制動設(shè)備所需的信號電流不同，同一機車的不同運行工況下制動設(shè)備所需的信號電流也不同，最大可達1A，經(jīng)常出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電位器過載過熱而損壞，從而使得制動失靈。另外，當(dāng)制動設(shè)備所需信號電流比較小時，可不考慮制動設(shè)備的負載效應(yīng)，操控手柄位置與旋轉(zhuǎn)電位器輸出電壓值存在一定的線性關(guān)系，而當(dāng)制動設(shè)備所需信號電流比較大時，此時通過旋轉(zhuǎn)電位器的滑動抽頭輸出的電流也較大，使得輸出的電壓值變小，操控手柄位置與旋轉(zhuǎn)電位器輸出電壓值對應(yīng)關(guān)系變得較為復(fù)雜，存在較嚴(yán)重的非線性關(guān)系。最后，由于沒有任何保護，當(dāng)負載出現(xiàn)短路時，很容易燒壞旋轉(zhuǎn)電位器。因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種司機控制器用高可靠的制動指令信號發(fā)生裝置，采用旋轉(zhuǎn)電位器與雙余度功率變換電路共同作用產(chǎn)生制動指令信號，并具有過電流保護功能，大大提高了司機控制器的使用壽命和工作可靠性。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:包括由操控手柄和旋轉(zhuǎn)電位器組成的制動小信號產(chǎn)生裝置，制動小信號產(chǎn)生裝置的輸出端分別連接第一、第二功率變換模塊和故障檢測模塊的輸入端，第一、第二功率變換模塊和故障檢測模塊之間各串接電壓采樣電路，第一、第二功率變換模塊和故障檢測模塊的輸出端分別連接邏輯切換電路，邏輯切換電路具有接觸器；第一功率變換模塊接接觸器的常閉觸點，第二功率變換模塊接接觸器的常開觸點；第一、第二功率變換模塊均正常工作時，接觸器的常閉觸點閉合，第一功率變換模塊根據(jù)制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓經(jīng)邏輯切換電路后產(chǎn)生輸出電壓，并根據(jù)負載要求提供輸出電流，第二功率變換模塊作為備用；故障檢測模塊在線監(jiān)測制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓以及兩個電壓采樣電路輸出的電壓，當(dāng)故障檢測模塊檢測到第一到功率變換模塊故障時便輸出電壓使接觸器的線圈得電，接觸器的常閉觸點斷開、常開觸點閉合，第二功率變換模塊根據(jù)制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓經(jīng)邏輯切換電路后產(chǎn)生輸出電壓，并根據(jù)負載要求提供輸出電流。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)制動設(shè)備所需的功率由功率變換器提供，旋轉(zhuǎn)電位器只需提供功率很小的控制信號，大大改善了旋轉(zhuǎn)電位器的工作狀況，并可選用額定功率較小的旋轉(zhuǎn)電位器。[0007](2)故障檢測模塊通過在線監(jiān)測判斷功率變換模塊是否工作正常，當(dāng)故障檢測模塊檢測到工作中的功率變換模塊發(fā)生故障時，控制邏輯切換電路中的接觸器進行切換，斷開故障的功率變換模塊，并接通備用的功率變換模塊。采用由雙余度功率變換電路提供制動指令信號，具有過電流保護功能，提高了司機控制器的使用壽命和工作可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明提供的一種司機控制器用制動指令信號發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0009]圖1中:1_操控手柄；2_旋轉(zhuǎn)電位器；3_接觸器KM的常閉觸點；4_接觸器KM的
線圈；5-接觸器KM的常開觸占rm -旋轉(zhuǎn)電位器的輸出電壓；K1-功率變換模塊A的輸出電壓；K.2 ~功率變換模塊B的輸出電壓；Kfl -電壓米樣電路A的輸出電壓；Kf2 -電壓
米樣電路B的輸出電壓；K -故障檢測模塊的輸出電壓；Km -輸出電壓；Im -輸出電流。
[0010]圖2為圖1中功率變換模塊的工作原理圖；
圖2中:6-PI調(diào)節(jié)器；7-PWM發(fā)生器；8_光電隔離器-MOS管；T2 -三極管；為-限
流電阻；為-電流采樣電阻；馬、& -輸出電壓采樣電阻；Z4 -儲能電感；C -儲能電容；
￡}-續(xù)流二極管；％ -反饋電壓；G -輸出電壓。
[0011]圖3為圖1中故障檢測模塊的原理框圖；
圖3中:- Vil與Kf之差-Ml -放大器的輸出電壓；K4、—fV -參考電壓。
[0012]【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步闡明本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明由制動小信號產(chǎn)生裝置、功率變換模塊Α、功率變換模塊B、電壓采樣電路Α、電壓采樣電路B、故障檢測模塊和邏輯切換電路組成。制動小信號產(chǎn)生裝置的輸出端分別連接功率變換模塊Α、功率變換模塊B和故障檢測模塊的輸入端，功率變換模塊A和故障檢測模塊之間串接電壓采樣電路Α，功率變換模塊B和故障檢測模塊之間串接電壓采樣電路B ;功率變換模塊Α、功率變換模塊B和故障檢測模塊的輸出端分別連接邏輯切換電路。
[0013]制動小信號產(chǎn)生裝置由操控手柄I和旋轉(zhuǎn)電位器2組成,操控手柄I和旋轉(zhuǎn)電位
器2同軸相連，轉(zhuǎn)動操控手柄I就可使旋轉(zhuǎn)電位器2的滑動觸頭輸出不同的電圧相，由于
后接電路阻抗很大，為兆歐姆級，而旋轉(zhuǎn)電位器2的電阻為千歐姆級，所以可以忽略后接電路的負載效應(yīng)，使得操控手柄I位置與旋轉(zhuǎn)電位器2輸出電壓值存在一定的線性關(guān)系，并且流過旋轉(zhuǎn)電位器2的電流很小，通常只有幾個毫安，因此所用旋轉(zhuǎn)電位器2不會因過流而燒壞。
[0014]制動小信號產(chǎn)生裝置輸出的不同電壓^分別輸入功率變換模塊Α、功率變換模塊B和故障檢測模塊。邏輯切換電路具有接觸器KM，其中接觸器KM的常閉觸點3連接功率變換模塊A，接觸器KM的常開觸點5連接功率變換模塊B，接觸器KM的線圈4連接故障檢測
模塊，當(dāng)故障檢測模塊輸出電壓K時可使接觸器KM的線圈4得電。
[0015]功率變換模塊A和功率變換模塊B構(gòu)成雙余度功率變換裝置，一備一用，將制動小信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的制動指令信號根據(jù)所接制動設(shè)備需求進行功率放大輸出。功率變換模塊A和功率變換模塊B均正常工作時，邏輯切換電路中的接觸器KM線圈4失電，接觸器KM
常閉觸點3閉合，接觸器KM常開觸點5斷開，由功率變換模塊A根據(jù)^經(jīng)接觸器KM常閉觸點3后輸出電壓，并根據(jù)負載要求提供輸出電流，功率變換模塊B作為備用。
[0016]故障檢測模塊在線監(jiān)測電壓^ 、電壓采樣電路A輸出的電壓和電壓采樣電路B輸出的電壓，并根據(jù)監(jiān)測信號判斷功率變換模塊A、B是否工作正常。當(dāng)故障檢測模塊檢測到功率變換模塊A故障時，輸出電壓K-使邏輯切換電路中的接觸器KM線圈4得電，接觸器KM的常閉觸點3斷開，接觸器KM的常開觸點5閉合，由功率變換模塊B根據(jù)k經(jīng)
接觸器KM的常開觸點5輸出電壓Kflf，并根據(jù)負載要求提供輸出電流。
[0017]功率變換模塊的工作原理如圖2所示，功率變換模塊由主電路和控制電路組成。主電路中，MOS管T1的G極通過限流電阻慫與控制電路相連，MOS管?1的D極接110V/74V
機車電源，MOS管的S極串接電流采樣電阻馬后與續(xù)流二極管￡的陰極相連，儲能電感“的一端接于續(xù)流二極管的陰極，儲能電感I的另一端接于儲能電容0的正極，續(xù)流二極管的陽極和儲能電容 C的負極均與機車電源的地相接，三極管$的B極接于MOS管?；的S極，三極管T2的C極接于MOS管7I的G極，三極管τ的E極接于續(xù)流二極管J的陰極，輸出電壓采樣電阻馬、及串聯(lián)后與儲能電客并聯(lián)。其中，MOS管T1、儲能電感￡、儲能電5 續(xù)流二極管I)構(gòu)成直流降壓斬波電路，當(dāng)MOS管忑導(dǎo)通時，續(xù)流二極管￡)反向截止，機車電源經(jīng)過MOS管T1、電流采樣電阻^、儲能電這￡給負載提供工作電流并給儲能電容提供充電電流；當(dāng)MOS管$截止時，儲能電感￡中的電流不能突變，其感應(yīng)電動勢經(jīng)過儲能電容C或負載迫使續(xù)流二極管正向?qū)?gòu)成回路釋放電磁能，此時儲能電感u和儲能電容C同時給負載提供工作電流；三極管石和電流采樣電阻慫構(gòu)成過電流保護電路，當(dāng)流經(jīng)電流采樣電阻為的電流在為上產(chǎn)生的壓降足夠大時(約0.7V)，三極管-飽和導(dǎo)通，強制關(guān)斷MOS管T1 ;輸出電壓采樣電阻為和&構(gòu)成電壓采樣電路。
[0018]控制電路由PI調(diào)節(jié)器6、PWM發(fā)生器7、光電隔離器8串接組成，控制電路利用電壓Λ與Rf的差值，Kf表示C/i或，通過PI調(diào)節(jié)器6、PWM發(fā)生器7、光電隔離器8實現(xiàn)
對主電路輸出電壓K的反饋控制，使得:
【權(quán)利要求】
1.一種司機控制器用制動指令信號發(fā)生裝置，包括由操控手柄和旋轉(zhuǎn)電位器組成的制動小信號產(chǎn)生裝置，其特征是:制動小信號產(chǎn)生裝置的輸出端分別連接第一、第二功率變換模塊和故障檢測模塊的輸入端，第一、第二功率變換模塊和故障檢測模塊之間各串接電壓采樣電路，第一、第二功率變換模塊和故障檢測模塊的輸出端分別連接邏輯切換電路，邏輯切換電路具有接觸器；第一功率變換模塊接接觸器的常閉觸點，第二功率變換模塊接接觸器的常開觸點；第一、第二功率變換模塊均正常工作時，接觸器的常閉觸點閉合，第一功率變換模塊根據(jù)制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓經(jīng)邏輯切換電路后產(chǎn)生輸出電壓，并根據(jù)負載要求提供輸出電流，第二功率變換模塊作為備用；故障檢測模塊在線監(jiān)測制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓以及兩個電壓采樣電路輸出的電壓，當(dāng)故障檢測模塊檢測到第一到功率變換模塊故障時便輸出電壓使接觸器的線圈得電，接觸器的常閉觸點斷開、常開觸點閉合，第二功率變換模塊根據(jù)制動小信號產(chǎn)生裝置輸入的電壓經(jīng)邏輯切換電路后產(chǎn)生輸出電壓，并根據(jù)負載要求提供輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種司機控制器用制動指令信號發(fā)生裝置，其特征是:所述功率變換模塊由主電路和控制電路組成，主電路包括MOS管，MOS管的G極通過限流電阻與控制電路相連、D極接機車電源、S極串接電流采樣電阻后與續(xù)流二極管的陰極相連，儲能電感的一端接于續(xù)流二極管的陰極、另一端接于儲能電容的正極，續(xù)流二極管的陽極和儲能電容的負極均與機車電源的地相接，三極管的B極接于MOS管的S極、C極接于MOS管的G極、E極接于續(xù)流二極管的陰極，兩個輸出電壓采樣電阻串聯(lián)后與儲能電容并聯(lián)；控制電路通過依次PI調(diào)節(jié)器、PWM發(fā)生器、光電隔離器對主電路輸出電壓反饋控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種司機控制器用制動指令信號發(fā)生裝置，其特征是:所述故障檢測模塊由放大器、比較器、延時電路、鎖存器依次串接組成。
【文檔編號】B61C17/04GK103625506SQ201310592870
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】張新華, 駱浩, 朱建新, 趙文祥 申請人:江蘇大學(xué)