專利名稱：機(jī)車變流器的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種機(jī)車變流器的控制電路。
背景技術(shù)：
機(jī)車變流器的控制電路是目前機(jī)車車輛變流器核心控制設(shè)備，安裝機(jī)車牽引動力車廂的控制系統(tǒng)中。現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)車變流器的控制電路包括:采集單元、第一處理芯片、第二處理芯片和中央處理器等多個分立的電路元件。其中，采集單元用于采集機(jī)車變流器的狀態(tài)量，該狀態(tài)量包括:速度信號、溫度信號、電壓信號和電流信號等；采集單元將采集的狀態(tài)量發(fā)送至第一處理芯片，以使第一處理芯片根據(jù)中央處理器的處理信號對狀態(tài)量進(jìn)行調(diào)控，并將調(diào)控后的調(diào)控信號發(fā)送至第二處理芯片以使第二處理芯片對調(diào)控信號進(jìn)行設(shè)置以輸出可以控制機(jī)車變流器的控制信號，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對機(jī)車變流器的故障信號進(jìn)行故障保護(hù)處理，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的變流器的運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。然而，前述控制電路的第一處理芯片和第二處理芯片內(nèi)部包括較多的分立元件，如對各芯片內(nèi)部信號進(jìn)行模擬濾波的電阻、電容元件等，使得該控制電路中包括多個分立的單板，該些單板之間的連接線不僅占用空間，且信號處理及響應(yīng)速度慢，其導(dǎo)致控制電路的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種機(jī)車變流器的控制電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的控制電路的可靠性低和占用空間大的問題。本發(fā)明提供一種機(jī)車變流器的控制電路，其包括:用于將機(jī)車變流器的狀態(tài)量的高電平轉(zhuǎn)換為低電平的第一電平轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)處理信號處理所述狀態(tài)量的現(xiàn)場可編程門陣列，用于向所述現(xiàn)場可編程門陣列下發(fā)處理信號的中央處理器，以及用于將所述現(xiàn)場可編程門陣列輸出的控制信號的低電平轉(zhuǎn)換為高電平的第二電平轉(zhuǎn)換器；其中，所述第一電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接機(jī)車變流器的采集端；所述現(xiàn)場可編程門陣列的第一輸入端連接所述第一電平轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述現(xiàn)場可編程門陣列的第二輸入端連接所述中央處理器的輸出端；所述現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端連接所述第二電平轉(zhuǎn)換器的輸入端；所述第二電平轉(zhuǎn)換器的輸出端連接機(jī)車變流器的控制端。進(jìn)一步地，機(jī)車變流器的控制電路還包括:用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述第一電平轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述現(xiàn)場可編程門陣列的第一輸入端；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接第二電平轉(zhuǎn)換器的輸入端。進(jìn)一步地，所述第一電平轉(zhuǎn)換器包括:用于將高電平的狀態(tài)量轉(zhuǎn)換為低電平的高低電平轉(zhuǎn)換器和用于將低電平的狀態(tài)量保持穩(wěn)定的光電隔離器；所述高低電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述機(jī)車的變流器的采集端，所述高低電平轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述光電隔離器的輸入端；所述光電隔離器的輸出端連接所述現(xiàn)場可編程門陣列的第一輸入端。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的機(jī)車變流器的控制電路，通過采用一體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場可編程門陣列實(shí)現(xiàn)對機(jī)車變流器的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)分析和監(jiān)控，使得控制電路的響應(yīng)速度快，且提高了控制電路的穩(wěn)定性和可靠性。另外，由于現(xiàn)場可編程門陣列所有的電路元件集成在一張單板上，進(jìn)而占用空間非常小，同時(shí)簡化了現(xiàn)有技術(shù)中控制電路的結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的機(jī)車變流器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的機(jī)車變流器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的機(jī)車變流器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例的機(jī)車變流器的控制電路包括:第一電平轉(zhuǎn)換器11、現(xiàn)場可編程門陣列12、中央處理器13和第二電平轉(zhuǎn)換器14。其中，第一電平轉(zhuǎn)換器11的輸入端連接機(jī)車變流器10的采集端，用于將機(jī)車變流器采集的狀態(tài)量(如電流信號、電壓信號、速度信號和溫度信號等)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以使高電平的狀態(tài)量轉(zhuǎn)換為低電平的可供現(xiàn)場可編程門陣列處理的狀態(tài)量。該第一電平轉(zhuǎn)換器11的輸出端連接現(xiàn)場可編程門陣列12的第一輸入端，進(jìn)而將轉(zhuǎn)換為低電平的狀態(tài)量輸出至現(xiàn)場可編程門陣列12 ；中央處理器13的輸出端連接現(xiàn)場可編程門陣列12的第二輸入端，用于實(shí)時(shí)向現(xiàn)場可編程門陣列12輸入處理信號，以使現(xiàn)場可編程門陣列根據(jù)處理信號實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)控機(jī)車變流器的狀態(tài)量，并在狀態(tài)量發(fā)生異常時(shí)，及時(shí)輸出包括故障處理信號的控制信號；現(xiàn)場可編程門陣列12通過第一輸入端接收第一電平轉(zhuǎn)換器11的輸出的低電平的狀態(tài)量；第二輸入端接收中央處理器13輸出的處理信號，將采用內(nèi)部的各電路元件對狀態(tài)量進(jìn)行處理，以輸出使機(jī)車變流器10正常工作的控制信號；或者，在機(jī)車變流器出現(xiàn)故障時(shí)，輸出包括故障處理信號的控制信號；第二電平轉(zhuǎn)換器14的輸入端連接現(xiàn)場可編程門陣列12的輸出端，用于接收現(xiàn)場可編程門陣列12輸出的控制信號和/或故障處理信號，并將該些信號轉(zhuǎn)換為高電平，以輸入至機(jī)車變流器10的控制端，實(shí)現(xiàn)控制機(jī)車變流器10的運(yùn)行。需要說明的是，本實(shí)施例中的現(xiàn)場可編程門陣列12接收的狀態(tài)量的電平為3.3V,其機(jī)車變流器的采集端采集的狀態(tài)量的電平為5V。由此前述的第一電平轉(zhuǎn)換器11用于將5V的信號轉(zhuǎn)換為3.3V的信號；相應(yīng)地，第二電平轉(zhuǎn)換器用于將3.3V的信號轉(zhuǎn)換為5V的信號。在本實(shí)施例中，第一電平轉(zhuǎn)換器11、第二電平轉(zhuǎn)換器14均是通過硬件電路實(shí)現(xiàn)高低電平的轉(zhuǎn)換。在實(shí)際操作中，機(jī)車變流器10的采集端還用于獲取機(jī)車變流器接觸器的接觸信號、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱IGBT)驅(qū)動反饋信號、地址信號反饋信號和機(jī)車轉(zhuǎn)向架反饋信號等，以使現(xiàn)場可編程門陣列12根據(jù)上述的處理信號對機(jī)車變流器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。在其他的實(shí)施例中，前述的第一電平轉(zhuǎn)換器11還可包括:用于將高電平的狀態(tài)量轉(zhuǎn)換為低電平的高低電平轉(zhuǎn)換器和用于將低電平的狀態(tài)量保持穩(wěn)定的光電隔離器；高低電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接機(jī)車的變流器的采集端，高低電平轉(zhuǎn)換器的輸出端連接光電隔離器的輸入端；光電隔離器的輸出端連接現(xiàn)場可編程門陣列12的第一輸入端。由上述實(shí)施例可知，上述的機(jī)車變流器的控制電路通過采用一體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場可編程門陣列實(shí)現(xiàn)對機(jī)車變流器的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)分析和監(jiān)控，使得控制電路的響應(yīng)速度快，且提高了控制電路的穩(wěn)定性和可靠性。另外，由于現(xiàn)場可編程門陣列所有的電路元件集成在一張單板上，進(jìn)而占用空間非常小，同時(shí)簡化了現(xiàn)有技術(shù)中控制電路的結(jié)構(gòu)。圖2示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的機(jī)車變流器的控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本實(shí)施例的機(jī)車變流器的控制電路包括:第一電平轉(zhuǎn)換器11、現(xiàn)場可編程門陣列12、中央處理器13、第二電平轉(zhuǎn)換器14、模數(shù)轉(zhuǎn)換器15和數(shù)模轉(zhuǎn)換器16。本實(shí)施例中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器15用于將狀態(tài)量的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換器16用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。具體地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器15的輸入端連接第一電平轉(zhuǎn)換器11的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器15的輸出端連接現(xiàn)場可編程門陣列12的第一輸入端；以使輸入至現(xiàn)場可編程門陣列12的信號均為低電平的數(shù)字信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換器16的輸入端連接現(xiàn)場可編程門陣列12的輸出端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器16的輸出端連接第二電平轉(zhuǎn)換器14的輸入端，進(jìn)而輸入至機(jī)車變流器的控制端的信號均為能夠識別的模擬信號。特別地，前述的第一電平轉(zhuǎn)換器11還可包括:用于將高電平的狀態(tài)量轉(zhuǎn)換為低電平的高低電平轉(zhuǎn)換器111和用于將低電平的狀態(tài)量保持穩(wěn)定的光電隔離器112 ;高低電平轉(zhuǎn)換器111的輸入端連接機(jī)車變流器10的采集端，高低電平轉(zhuǎn)換器的輸出端連接光電隔離器112的輸入端；光電隔離器112的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器15的輸入端。本實(shí)施例中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器16的型號為MAX5741，第一電平轉(zhuǎn)換器的型號為16245，現(xiàn)場可編程門陣列的芯片中集成有型號為XC3S500EFPQ208-1處理器和程序存儲器，該程序存儲器用于儲存現(xiàn)場可編程門陣列的運(yùn)行配置數(shù)據(jù)。另外，現(xiàn)場可編程門陣列12與中央處理器13通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制端口進(jìn)行通信，中央處理器13向現(xiàn)場可編程門陣列12發(fā)送處理信號，以使現(xiàn)場可編程門陣列12對處理信號進(jìn)行解碼，進(jìn)而結(jié)合內(nèi)部的電路如故障比較電路、微控制器接口電路根據(jù)處理信號對機(jī)車變流器的狀態(tài)量進(jìn)行處理。前述的處理信號包括閉合/斷開機(jī)車變流器的接觸器的信號、發(fā)送/封鎖脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)脈沖的信號、停機(jī)/啟動信號等。特別地，前述的現(xiàn)場可編程門陣列集成有數(shù)字時(shí)鐘管理單元、乘法器、專用數(shù)字信號處理器等器件。本實(shí)施例中的現(xiàn)場可編程門陣列用于完成外圍通信接口的時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)變流器的故障保護(hù)，驅(qū)動脈沖死區(qū)時(shí)間控制和模擬濾波等功能，實(shí)現(xiàn)對變流器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的故障作出實(shí)時(shí)響應(yīng)處理。需要說明的是，上述任一部件均是通過硬件電路實(shí)現(xiàn)，其上述任意兩個部件之間所述的連接均為電性連接。最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)車變流器的控制電路，其特征在于，包括:用于將機(jī)車變流器的狀態(tài)量的高電平轉(zhuǎn)換為低電平的第一電平轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)處理信號處理所述狀態(tài)量的現(xiàn)場可編程門陣列，用于向所述現(xiàn)場可編程門陣列下發(fā)處理信號的中央處理器，以及用于將所述現(xiàn)場可編程門陣列輸出的控制信號的低電平轉(zhuǎn)換為高電平的第二電平轉(zhuǎn)換器； 其中，所述第一電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接機(jī)車變流器的采集端；所述現(xiàn)場可編程門陣列的第一輸入端連接所述第一電平轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述現(xiàn)場可編程門陣列的第二輸入端連接所述中央處理器的輸出端；所述現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端連接所述第二電平轉(zhuǎn)換器的輸入端；所述第二電平轉(zhuǎn)換器的輸出端連接機(jī)車變流器的控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變流器的控制電路，其特征在于，還包括:用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述第一電平轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述現(xiàn)場可編程門陣列的第一輸入端； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接第二電平轉(zhuǎn)換器的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車變流器的控制電路，其特征在于，所述第一電平轉(zhuǎn)換器包括:用于將高電平的狀態(tài)量轉(zhuǎn)換為低電平的高低電平轉(zhuǎn)換器和用于將低電平的狀態(tài)量保持穩(wěn)定的光電隔離器； 所述高低電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述機(jī)車的變流器的采集端，所述高低電平轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述光電隔離器的輸入端； 所述光電隔離器的輸出端連接所述現(xiàn)場可編程門陣列的第一輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)車變流器的控制電路，包括將機(jī)車變流器的狀態(tài)量的高電平轉(zhuǎn)換為低電平的第一電平轉(zhuǎn)換器，根據(jù)處理信號處理狀態(tài)量的現(xiàn)場可編程門陣列，向現(xiàn)場可編程門陣列下發(fā)處理信號的中央處理器，以及將現(xiàn)場可編程門陣列輸出的控制信號的低電平轉(zhuǎn)換為高電平的第二電平轉(zhuǎn)換器；其中，第一電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接機(jī)車的變流器；現(xiàn)場可編程門陣列的第一輸入端連接第一電平轉(zhuǎn)換器的輸出端，現(xiàn)場可編程門陣列的第二輸入端連接中央處理器的輸出端；現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端連接第二電平轉(zhuǎn)換器的輸入端；第二電平轉(zhuǎn)換器的輸出端連接機(jī)車的變流器。上述控制電路用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的控制電路的可靠性低和占用空間大的問題。
文檔編號H02H7/10GK103199497SQ20121000375
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者石小磊 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心