電力機車牽引控制單元制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)提供的電力機車牽引控制單元，通過外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，將驅(qū)動控制信號發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片同時接收作為主處理芯片的DSP芯片發(fā)送的控制指令，F(xiàn)PGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)控制指令向電力機車中IGBT輸出驅(qū)動脈沖。本實用新型專利技術(shù)通過FPGA芯片對控制驅(qū)動脈沖發(fā)送的驅(qū)動控制信號進行判斷，當FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號不存在故障時，F(xiàn)PGA芯片發(fā)送驅(qū)動脈沖給IGBT，以驅(qū)動IGBT進行工作；當FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號存在故障時，F(xiàn)PGA中斷發(fā)送驅(qū)動脈沖，避免在電力機車突發(fā)故障的情況下對IGBT的毀壞，從而可以降低IGBT的燒毀率。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及車輛控制技術(shù)，尤其涉及一種電力機車牽引控制單元。
技術(shù)介紹
隨著交通運輸行業(yè)的迅速發(fā)展，電力機車的需要也不斷增加，但是，關(guān)于電力機車牽引控制單元的中央處理器(Central Processing Unit,簡稱為CPU)的研究相對較少。目前，電力機車牽引控制單元CPU的控制模式主要分為三類:基于數(shù)字信號處理(DigitalSignal Processing,簡稱為DSP)芯片作為主處理芯片，單片機作為協(xié)同處理芯片的控制模式；基于瑞薩(RENESAS)系列的芯片作為CPU的主處理芯片，單片機作為協(xié)同處理芯片和基于DSP芯片作為CPU的主處理芯片，現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable GateArray,簡稱為FPGA)芯片作為協(xié)同處理芯片。在實際的應(yīng)用中，現(xiàn)有技術(shù)中基于DSP芯片作為CPU的主處理芯片，F(xiàn)PGA作為協(xié)同處理芯片的控制模式存在絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor,簡稱為IGBT)燒毀率高的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)提供一種電力機車牽引控制單元，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中基于DSP作為CPU的主處理芯片，F(xiàn)PGA作為協(xié)同處理芯片的控制模式存在IGBT燒毀率高的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種電力機車牽引控制單元，包括:作為主處理芯片的數(shù)字信號處理DSP芯片、作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片以及對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給所述FPGA芯片的外圍處理芯片；所述FPGA芯片包括:用于與所述DSP芯片進行通信的微處理器接口、用于接收所述驅(qū)動控制信號，對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，將判斷結(jié)果發(fā)送給脈沖寬度調(diào)制PWM信號模塊的故障判斷模塊以及用于在所述故障判斷模塊的判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述DSP芯片通過所述微處理器接口發(fā)送的控制指令，向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖的所述PWM信號模塊；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述PWM信號模塊根據(jù)所述控制指令向所述IGBT輸出所述驅(qū)動脈沖的信號;其中，所述故障判斷模塊與所述外圍處理芯片和所述PWM信號模塊連接；所述PWM信號模塊還與所述IGBT連接。如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號；所述FPGA芯片還包括:用于對所述AD模塊輸出的數(shù)字信號進行濾波得到第一信號，并將所述第一信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的數(shù)字濾波模塊；所述數(shù)字濾波模塊與所述AD模塊和所述故障判斷模塊連接。如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括:電平轉(zhuǎn)換模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電平轉(zhuǎn)換模塊對所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號；所述電平轉(zhuǎn)換模塊和所述故障判斷模塊連接。如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括IGBT狀態(tài)反饋模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述IGBT狀態(tài)反饋模塊對所述IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號；所述FPGA還包括:用于對所述IGBT狀態(tài)反饋模塊輸出的狀態(tài)信號，進行邏輯處理，得到第二信號，將所述第二信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的邏輯處理模塊；所述邏輯處理模塊與所述IGBT狀態(tài)反饋模塊和所述故障判斷模塊連接。如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括電源模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電源模塊輸出的電源信號；所述故障判斷模塊還與所述電源模塊連接。如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括信號配置模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述信號配置模塊輸出的配置信號；所述故障判斷模塊還與所述信號配置模塊連接。本技術(shù)提供的電力機車牽引控制單元，通過外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，將驅(qū)動控制信號發(fā)送給FPGA芯片，該FPGA芯片同時接收作為主處理芯片的DSP芯片發(fā)送的控制指令，該驅(qū)動控制信號用于使該FPGA根據(jù)控制指令輸出驅(qū)動脈沖；該FPGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)控制指令向電力機車中的IGBT輸出驅(qū)動脈沖。本技術(shù)通過FPGA芯片對控制驅(qū)動脈沖發(fā)送的驅(qū)動控制信號進行判斷，當FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號不存在故障時，F(xiàn)PGA芯片發(fā)送驅(qū)動脈沖給IGBT，以驅(qū)動IGBT進行工作，而當FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號存在故障時，F(xiàn)PGA芯片則中斷驅(qū)動脈沖的發(fā)送，避免在電力機車出現(xiàn)過壓、過流或程序錯誤運行導(dǎo)致的IGBT上下橋臂直通等突發(fā)情況下對IGBT的毀壞，從而可以降低IGBT的燒毀率。附圖說明圖1為本技術(shù)實施例提供的一種電力機車牽引控制單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)實施例提供的另一種電力牽引控制單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本技術(shù)實施例提供的一種電力機車牽引控制單元的控制方法示意圖。具體實施方式下面通過附圖和實施例，對本技術(shù)的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。圖1為本技術(shù)實施例提供的一種電力機車牽引控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該牽引控制單元包括:作為主處理芯片的DSP芯片10、作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片20以及對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給FPGA芯片20的外圍處理芯片30。其中，F(xiàn)PGA芯片20包括:用于與DSP芯片10進行通信的微處理器接口 21、用于接收驅(qū)動控制信號，對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，將判斷結(jié)果發(fā)送給脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡稱為PWM)信號模塊23的故障判斷模塊22以及用于在故障判斷模塊22的判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)DSP芯片10通過微處理器接口 21發(fā)送的控制指令，向電力機車中的IGBT輸出驅(qū)動脈沖的PWM信號模塊23 ;其中，驅(qū)動控制信號是指使PWM信號模塊23根據(jù)控制指令向IGBT輸出驅(qū)動脈沖的信號。具體地，DSP芯片10與電力機車連接，作為牽引控制單元的主處理芯片，實現(xiàn)牽引控制單元核心算法的運算，例如，可以實現(xiàn)牽引控制單元的矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制。DSP芯片10還通過微處理器接口 21與FPGA芯片20連接，通過該微處理器接口 21向FPGA芯片20中的PWM信號模塊23發(fā)送控制指令，以使該PWM信號模塊23根據(jù)控制指令進行相應(yīng)的處理。關(guān)于DSP芯片10完成核心算法運算的相關(guān)內(nèi)容可以參見現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)記載，此處不再贅述。其中，外圍處理芯片30與電力機車連接，采集電力機車的輸入及輸出信號，并對采集到的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，得到驅(qū)動控制信號，例如，外圍處理芯片30可以對電力機車牽引控制單元中電流、電壓等模擬信號在進入FPGA芯片20之前，進行高頻率濾波處理，還可以對電力機車牽引控制單元輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電壓轉(zhuǎn)換等處理。該外圍處理芯片30還與FPGA芯片20連接，將驅(qū)動控制信號輸入到FPGA芯片20中的故障判斷模塊22。故障判斷模塊22對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，并將判斷結(jié)果發(fā)送給PWM信號模塊23，例本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電力機車牽引控制單元，其特征在于，包括：作為主處理芯片的數(shù)字信號處理DSP芯片、作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片以及對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，并發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給所述FPGA芯片的外圍處理芯片；所述FPGA芯片包括：用于與所述DSP芯片進行通信的微處理器接口、用于接收所述驅(qū)動控制信號，對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，將判斷結(jié)果發(fā)送給脈沖寬度調(diào)制PWM信號模塊的故障判斷模塊以及用于在所述故障判斷模塊的判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述DSP芯片通過所述微處理器接口發(fā)送的控制指令，向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖的所述PWM信號模塊；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述PWM信號模塊根據(jù)所述控制指令向所述IGBT輸出所述驅(qū)動脈沖的信號；其中，所述故障判斷模塊與所述外圍處理芯片和所述PWM信號模塊連接；所述PWM信號模塊還與所述IGBT連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電力機車牽引控制單元，其特征在于，包括:作為主處理芯片的數(shù)字信號處理DSP芯片、作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片以及對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，并發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給所述FPGA芯片的外圍處理芯片； 所述FPGA芯片包括:用于與所述DSP芯片進行通信的微處理器接口、用于接收所述驅(qū)動控制信號，對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，將判斷結(jié)果發(fā)送給脈沖寬度調(diào)制PWM信號模塊的故障判斷模塊以及用于在所述故障判斷模塊的判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述DSP芯片通過所述微處理器接口發(fā)送的控制指令，向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖的所述PWM信號模塊；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述PWM信號模塊根據(jù)所述控制指令向所述IGBT輸出所述驅(qū)動脈沖的信號； 其中，所述故障判斷模塊與所述外圍處理芯片和所述PWM信號模塊連接；所述PWM信號模塊還與所述IGBT連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號； 所述FPGA芯片還包括:用于對所述AD模塊輸出的數(shù)字信號進行濾波得到第一信號，并將所述第一信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的數(shù)字濾波模塊； 所述數(shù)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳鐵年，徐從謙，李婷婷，耿輝，
申請(專利權(quán))人：中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心，
類型：實用新型
國別省市：