1]本发明采用了目前主流控制芯片和先进的系统构架，符合现有动车组和高铁对于牵引控制系统的功能需求。本发明处理器主机采用了主流的Intel凌动系列处理器，主频达到1.3?1.6GHz ;控制算法处理器采用了 ADI TS203S，主频250MHz。选用了现行主流处理器芯片，可以大大提升系统性能。通过对CPCI/CAN总线技术、嵌入式实时操作系统(QNX)和DSP技术的成熟应用，在吸收动车组先进设计理念(自测试、自诊断、实时自监测等)基础上，总结了动车组各个电气系统实际应用中的经验和教训，并有效结合到软硬件设计中，经过完全独立、自主设计，开发了动车组牵引控制系统高端软硬件平台。该平台在动车组网络、牵引、辅助系统，以及城轨地铁等产品中得到考核验证，达到了国内外先进水平。
[0142]本领域技术人员可理解图只为一个优选的实施例的示意图，图中的工作流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0143]最后应说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.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，该系统主要包括电源模块、逆变/四象限模块、I/o模块、网络模块和调试模块，其特征在于: 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， 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； 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； 脉冲接口板最多与2组逆变器功率模块和2组四象限功率模块相连； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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； 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。
2.根据权利要求1所述的动车组牵引控制系统，其特征在于:所述信号采样板包括电流/电压采集单元和时钟管理单元，所述电流/电压采集单元包括信号调理电路和与信号调理电路连接的ADC采样电路；所述电流/电压采集单元有多路，均连接到信号采样板，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。
3.根据权利要求1所述的动车组牵引控制系统，其特征在于:所述脉冲接口板包括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； 所述自诊断单元包括输入诊断单元和输出诊断单元； 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Dl与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D2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D3与多路选择器相连，多路选择器经缓冲器D4与背板接口单元相连； 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D2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D2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D3的输入端。
4.根据权利要求1所述的动车组牵引控制系统，其特征在于:所述网络模块与处理器主机之间通过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1W/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。
5.根据权利要求1所述的动车组牵引控制系统，其特征在于:所述I/O模块主要包括数字量输入板卡、数字量输出板卡和模拟量输入输出板卡。
6.根据权利要求1所述的动车组牵引控制系统，其特征在于: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。
7.根据权利要求1所述的动车组牵引控制系统，其特征在于: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。
【专利摘要】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，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卡，同时下位机板卡通过CPCI总线将状态信息传递给处理器主机，实现动车组牵引控制系统内部的总体控制。信号采样板与快速运算板通过高速差分LinkPort总线进行双向通讯，实现对逆变器功率模块和四象限功率模块的快速控制，网络板卡通过CAN总线与I/O模块的各板卡进行双向通讯，并将I/O模块的各板卡发出的数字量和模拟量信号经CPCI总线传递给处理器主机，保证动车组牵引控制系统信息传输的稳定性和可靠性。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104765337
【申请号】CN201510061014
【发明人】崔凤钊, 张亚伟, 孙国斌, 李震, 曹虎, 梁大伟
【申请人】青岛四方车辆研究所有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月5日