动车组牵引控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路电子领域，具体的说，涉及动车组列车的牵引控制系统。
【背景技术】
[0002]动车组牵引控制系统是动车组列车的核心动力控制器。动车组牵引控制系统控制四象限整流器、制动斩波器、牵引逆变器的IGBT开关，以获得满足车辆牵引/制动性能要求的控制。
[0003]当前动车组牵引控制系统的主电路结构图见图1。单相高压电由受电弓接收，经过变压器二次侧输出到四象限单元整流，整流后的高压直流电经过中间直流母线输出到逆变器功率模块。经逆变器功率模块逆变后输出到牵引电机，控制牵引电机运行。
[0004]现行动车组牵引传动系统控制单元都采用32位处理器主机，西门子采用AMD公司的 ElanSC520，主频 133MHz ;庞巴迪采用 Freescale 公司 MC68360，主频 25MHz ;ALSTOM 采用ST公司的STPC,主频133MHz ;株洲所采用MPC5200D,主频533MHz。
[0005]控制算法处理器的选择方面，西门子采用了 DSP56002，主频10MHz ;庞巴迪公司采用了 DSP56302，主频10MHz ;阿尔斯通公司采用了 ADI 21062，主频160MHz ;株洲所公司采用了 TMS320C6713，主频 200MHz。
[0006]目前各公司使用的处理器芯片都是相对早期产品，芯片型号较老，系统响应较慢，很多芯片已经停产，且由于芯片停产导致其生产成本较高。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种动车组列车的牵引控制系统，可同时实现2组四象限功率模块和2组逆变器功率模块控制。
[0008]本发明的技术方案是:动车组牵引控制系统用于控制动车组牵引变流器的逆变器/四象限功率模块工作，主要包括电源模块、逆变/四象限模块、I/o模块、网络模块和调试丰旲块。
[0009]所述逆变器/四象限模块主要由快速运算板、信号采样板和脉冲接口板组成。
[0010]所述信号采样板主要用于接收外部传感器信号、接收所述脉冲接口板发送的脉冲反馈信号和接收所述快速运算板发送的控制信号，以及向所述脉冲接口板发送脉冲信号、向所述快速运算板发送处理后的采集信号和向所述I/o模块发送继电器控制信号。
[0011]所述快速运算板主要用于接收所述信号采样板采集并处理的模拟量和数字量信号、接收所述处理器主机发出的控制信号，以及向所述信号采样板发送控制信号、向所述网络模块发送处理信号。
[0012]牵引控制单元通过脉冲接口板可控制2组逆变器功率模块和2组四象限功率模块；
[0013]所述脉冲接口板主要用于接收所述逆变器/四象限功率模块发出IGBT状态信号，接收所述信号采样板发出的IGBT控制信号；以及向所述信号采样板发送IGBT状态信号，向所述逆变器/四象限功率模块发出IGBT控制信号。
[0014]所述信号采样板与所述快速运算板通过高速差分LinkPort总线进行双向通讯；
[0015]所述信号采样板与所述I/O模块通过高速总线进行双向通讯；
[0016]所述快速运算板、所述网络模块、所述调试模块和所述处理器主机之间通过CPCI总线进行双向通讯；
[0017]所述I/O模块与所述逆变器/四象限模块通过高速总线进行双向通讯；
[0018]所述I/O模块与所述网络模块和所述调试模块通过CAN总线进行双向通讯。
[0019]所述网络模块由网络板卡构成，所述网络模块接收I/O模块发来的数字量和模拟量信号，并经CPCI总线传递给处理器主机，以及通过CPCI总线接收处理器主机的命令信号，并向所述I/o模块发送命令，控制所述I/O模块输出数字量和模拟量信号，以及控制MVB接口单元与外部MVB总线进行数据交互；同时通过CPCI总线发送MVB数据发送至处理器主机，以及通过CPCI总线将处理器主机需要发送的数据发送至MVB接口单元。
[0020]所述调试模块由调试板卡构成，所述调试模块通过CPCI总线接收处理器主机发送的调试命令和调试信号，所述的调试模块通过高速总线接收信号采样板发送的调试信号，所述调试模块通过32路模拟量输出电路输出模拟量调试信号。
[0021]所述电源模块为所述逆变/四象限模块、所述I/O模块、所述网络模块和所述调试模块供电，同时所述的电源模块为逆变/四象限功率模块供电，同时所述的电源模块为牵引变流器内部传感器供电。
[0022]更进一步的:由于传感器采集的信号有电流量也有电压量，信号采样板包括电流/电压采集单元和时钟管理单元，电流/电压采集单元由相互连接的信号调理电路、ADC采样电路构成；
[0023]所述电流/电压采集单元有多路，均连接到信号采样板，时钟管理单元分别与信号采样板和快速运算版相连，所述信号调理电路包括第一电阻，第二电阻、滤波电容和运算放大器，信号调理电路的输入端连接到采样传感器端，信号调理电路的输入端连接到第一电阻的第一端，第一电阻的第二端分别连接到第二电阻的第一端和运算放大器的正向输入端，第二电阻的第二端接地，运算放大器的反向输入端与参考电压端相连，运算放大器的输出端连接到ADC采样电路；信号调理电路的输入端还经滤波电容接地。
[0024]更进一步的:脉冲接口板可以实现光电转换功能，脉冲接口板包括PWM电平转换电路、光电转换单元、电光转换单元和背板接口单元，PWM电平转换电路经背板接口单元与信号采样板相接，还包括自诊断单元；
[0025]所述自诊断单元包括输入诊断单元和输出诊断单元；
[0026]所述光电转换单元和电光转换单元均有多组，所述光电转换单元包括多路选择器、缓冲器和光电转换电路，背板接口单元经缓冲器I与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器II与光电转换电路相连；所述电光转换单元包括多路选择器、缓冲器和电光转换电路，电光转换电路经缓冲器III与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器IV与背板接口单元相连；
[0027]所述输出诊断单元包括多路选择器和输出自诊断电路，每组光电转换单元的缓冲器II的输出端与输出自诊断单元的多路选择器的输入端相连，输出自诊断电路的输入端与缓冲器112的输出端相连，多路选择器的输出端与背板接口单元相连；所述输入诊断单元包括多路选择器和输入自诊断电路，多路选择器的输入端与背板接口单元相连，输出端分多路，分别连接到每组电光转换单元缓冲器III的输入端。
[0028]为实现处理器主机CPU设备和控制板上的MVB设备通过ISA总线接口进行直接通讯，在所述网络模块与处理器主机之间设计一种CPCI总线和ISA总线的协议转换器进行双向通讯，该协议转换器包括CPCI局部总线接口扩展时序模块、ISA总线接口时序模块、CPCI总线匹配ISA总线时序接口模块和时钟管理模块；所述CPCI局部总线接口扩展时序模块通过地址与数据信号AD【31:0】、命令/字节使能信号C/BE【3:0】、从设备准备好信号TRDY、停止数据传送信号STOP、帧周期信号FRAME和主设备准备好信号IRDY与局部CPCI总线进行通讯；所述ISA总线接口时序模块通过数据使能信号S_DATA_VLD、地址使能信号ADDR_VLD、读使能信号barx_rd、写使能信号barx_wr、字节使能信号S_CBE、数据信号D【31:0】和地址信号A【31:0】与所述CPCI局部总线接口扩展时序模块进行通讯；所述ISA总线接口时序模块通过数据信号SD、地址信号SA、读/写1设备信号10W/10R、读/写MEMORY设备信号MEMR/MEMW、地址锁存信号BALE与局部ISA总线进行通讯；所述CPCI总线匹配ISA总线时序接口模块通过打断重连信号USER_ST0P与所述CPCI局部总线接口扩展时序模块进行通讯；所述时钟管理模块为所述CPCI局部总线接口扩展时序模块、所述ISA总线接口时序模块和所述CPCI总线匹配ISA总线时序接口模块提供工作时钟。
[0029]与标准牵引控制机箱相比，所述动车组牵引控制系统的主机箱采用高强度加固机箱，该加固机箱的两侧机箱面板采用加固面板。
[0030]所述动车组牵引控制系统的各类板卡与主机箱板卡卡槽连接处均设有双助拔器，所述双助拔器主要由基板、插针和扳动板组成，所述基板上部连接所述扳动板，所述扳动板为L型板，L型板的左下部与所述基板在铰接部铰接，并可沿铰接部呈一定角度旋转，所述基板上设有扳动板定位卡槽，定位卡槽与L型板的下部相匹配，所述基板下部固定双排插针，所述插针用于与板卡卡槽相连接，所述基板一侧还设有与板卡固定的螺栓孔。
[0031]本发明与现有技术相比的有益效果为:
[0032](I)该动车组牵引控制系统的处理器主机通过CPCI总线连接下位机板卡，包括快速运算板、网络模块和调试模块，通过CPCI总线将指令传递给下位机板