本發(fā)明涉及軌道交通電氣控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于包括電動(dòng)車組、電力機(jī)車在內(nèi)軌道交通車輛的主輔一體化變流器控制裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，在軌道交通領(lǐng)域的變流器控制系統(tǒng)中，主變流器和輔助變流器多采用分立式控制結(jié)構(gòu)，需要單獨(dú)的控制單元。雖然分立的變流器控制單元能夠完全滿足控制需求，但仍不免存在一些缺憾。同時(shí)，在技術(shù)水平飛速發(fā)展的今天，軌道交通領(lǐng)域?qū)ψ兞髌鞯捏w積、重量、成本，以及集成度方面的要求越來越嚴(yán)格。因此，開發(fā)一種集成式變流器控制裝置的需求也日益緊迫。集成式變流器控制裝置，應(yīng)當(dāng)包含系統(tǒng)管理、網(wǎng)側(cè)控制、機(jī)車控制、輔助控制，以及其他外圍控制單元插件，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣系統(tǒng)四象限整流器、牽引逆變器及輔助逆變器的實(shí)時(shí)控制，集成度高，可以滿足車輛控制特性的需求。

然而，到目前為止，還沒有出現(xiàn)能夠滿足上述要求的集成式變流器控制裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)車組變流器控制裝置及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣系統(tǒng)四象限整流器、牽引逆變器及輔助逆變器的實(shí)時(shí)控制，根據(jù)不同的控制要求靈活的選擇不同的單元控制插件來實(shí)現(xiàn)控制裝置的配置，滿足目前的電動(dòng)車組、電力機(jī)車領(lǐng)域的絕大部分應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種電動(dòng)車組變流器控制裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，電動(dòng)車組變流器控制裝置，包括：模擬量采集處理單元插件、脈沖轉(zhuǎn)換單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件、實(shí)時(shí)控制單元插件、數(shù)字量輸入輸出單元插件和系統(tǒng)管理單元插件。所述模擬量采集處理單元插件采集來自于電網(wǎng)、變壓器和變流器的電壓或電流信號(hào)。所述脈沖轉(zhuǎn)換單元插件將所述實(shí)時(shí)控制單元插件發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后輸出至所述變流器，并接收所述變流器的元件故障信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換后輸出至所述實(shí)時(shí)控制單元插件。所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件根據(jù)所述模擬量采集處理單元插件采集到的信號(hào)向所述實(shí)時(shí)控制單元插件輸出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，并根據(jù)所述脈沖轉(zhuǎn)換單元插件采集到的元件故障信息執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)將元件故障信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件。所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件向所述實(shí)時(shí)控制單元插件輸出電機(jī)的速度信號(hào)，根據(jù)所述模擬量采集處理單元插件、脈沖轉(zhuǎn)換單元插件采集到的信號(hào)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，并將相應(yīng)的信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件。所述實(shí)時(shí)控制單元插件根據(jù)所述模擬量采集處理單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件的輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)所述變流器的控制和保護(hù)。所述數(shù)字量輸入輸出單元插件實(shí)現(xiàn)主斷路器及接觸器控制電路控制，并將主斷路器及接觸器狀態(tài)反饋信號(hào)輸出至系統(tǒng)管理單元插件。所述系統(tǒng)管理單元插件，根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件輸出的信號(hào)進(jìn)行牽引/制動(dòng)特性的控制，并向所述數(shù)字量輸入輸出單元插件輸出主斷路器及接觸器控制指令。

優(yōu)選的，所述模擬量采集處理單元插件，采集來自于電壓/電流傳感器的電網(wǎng)、變壓器原邊、次邊、整流模塊、濾波中間直流電路、逆變模塊和輔變模塊的電壓或電流信號(hào)；

所述脈沖轉(zhuǎn)換單元插件，將所述實(shí)時(shí)控制單元插件發(fā)出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后并分別輸出至對(duì)應(yīng)的所述整流模塊、濾波中間直流電路、逆變模塊和輔變模塊；同時(shí)接收來自于對(duì)應(yīng)所述整流模塊、濾波中間直流電路、逆變模塊和輔變模塊的元件故障信息，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至所述實(shí)時(shí)控制單元插件實(shí)現(xiàn)元件的保護(hù)；

所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件，對(duì)來自于所述模擬量采集處理單元插件的電網(wǎng)的電壓信號(hào)、整流模塊的輸入電流信號(hào)、變壓器的原邊電流信號(hào)，以及濾波中間直流電路的中間直流電壓信號(hào)、半電壓信號(hào)進(jìn)行判斷后作出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，并同時(shí)對(duì)來自于所述模擬量采集處理單元插件的信號(hào)進(jìn)行濾波處理后輸出至所述實(shí)時(shí)控制單元插件；接收來自于所述脈沖轉(zhuǎn)換單元插件的整流模塊元件故障信息，根據(jù)設(shè)定的控制策略進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，并將所述元件故障信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件；

所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件，對(duì)來自于電機(jī)的速度信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出至實(shí)時(shí)控制單元插件；對(duì)來自于所述模擬量采集處理單元插件的逆變模塊的輸入電流、斬波電流信號(hào)，以及濾波中間直流電路的中間直流電壓信號(hào)、半電壓信號(hào)進(jìn)行判斷并根據(jù)設(shè)定的控制策略作出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)對(duì)所述模擬量采集處理單元插件的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理后輸出至所述實(shí)時(shí)控制單元插件；接收來自于所述脈沖轉(zhuǎn)換單元插件的逆變模塊和輔變模塊元件故障信息，根據(jù)設(shè)定的控制策略進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，并將所述元件故障信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件；

所述實(shí)時(shí)控制單元插件，根據(jù)所述模擬量采集處理單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件輸出的信號(hào)生成分別用于控制所述整流模塊、逆變模塊和輔變模塊的控制脈沖信號(hào)；根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件傳輸?shù)脑收闲畔?duì)所述整流模塊、逆變模塊和輔變模塊進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)；

所述數(shù)字量輸入輸出單元插件，將來自于主斷路器及接觸器控制電路的主斷路器及接觸器狀態(tài)反饋信號(hào)輸出至系統(tǒng)管理單元插件，并向所述主斷路器及接觸器控制電路發(fā)出接觸器控制指令；

所述系統(tǒng)管理單元插件，根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件輸出的信號(hào)進(jìn)行牽引/制動(dòng)特性的控制，向所述整流模塊、逆變模塊和輔變模塊輸出啟?？刂菩盘?hào)，并向所述數(shù)字量輸入輸出單元插件輸出主斷路器及接觸器控制指令。

優(yōu)選的，所述模擬量采集處理單元插件進(jìn)一步包括第一模擬量采集處理單元插件和第二模擬量采集處理單元插件。所述第一模擬量采集處理單元插件采集所述變壓器原邊的電流、所述整流模塊的輸入電流、所述濾波中間直流電路的直流電壓和溫度信號(hào)，并輸出至所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件。所述第二模擬量采集處理單元插件采集所述電機(jī)的電流、溫度，所述逆變模塊中斬波模塊的斬波電流，所述輔變模塊的電流、電壓信號(hào)，變流器柜體內(nèi)外的溫度，以及變流器水冷裝置的水壓信號(hào)，并輸出至所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件。

優(yōu)選的，所述實(shí)時(shí)控制單元插件進(jìn)一步包括網(wǎng)側(cè)控制插件、電機(jī)控制插件和輔變控制插件；

所述網(wǎng)側(cè)控制插件，根據(jù)經(jīng)過所述第一模擬量采集處理單元插件和網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件處理后的所述變壓器原邊的電流、所述整流模塊的輸入電流、所述濾波中間直流電路的直流電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括鎖相環(huán)、雙閉環(huán)控制、PWM調(diào)制在內(nèi)的控制算法，完成對(duì)所述整流模塊的實(shí)時(shí)控制；根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件傳輸?shù)脑收闲畔?duì)所述整流模塊進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)；

所述電機(jī)控制插件，根據(jù)經(jīng)過所述第二模擬量采集處理單元插件和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件處理后的所述電機(jī)的速度、電壓、電流、溫度、所述逆變模塊的斬波電流進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括閉環(huán)控制、PWM調(diào)制在內(nèi)的控制算法，完成對(duì)所述逆變模塊的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)所述電機(jī)的控制；根據(jù)所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件傳輸?shù)脑收闲畔?duì)所述逆變模塊進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)；

所述輔變控制插件，根據(jù)經(jīng)過所述第二模擬量采集處理單元插件處理后的所述輔變模塊的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括閉環(huán)控制、PWM調(diào)制在內(nèi)的控制算法，完成所述輔變模塊的并聯(lián)控制；根據(jù)所述第二模擬量采集處理單元插件傳輸?shù)脑收闲畔?duì)所述輔變模塊進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)。

優(yōu)選的，所述脈沖轉(zhuǎn)換單元插件進(jìn)一步包括第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件和第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件；

所述第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件，將來自于所述整流模塊的元件故障信息進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后通過所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件傳輸至所述網(wǎng)側(cè)控制插件；對(duì)所述網(wǎng)側(cè)控制插件輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至所述整流模塊，實(shí)現(xiàn)所述整流模塊的控制與脈沖封鎖保護(hù)；

所述第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件，將來自于所述逆變模塊的元件故障信息進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后通過所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件傳輸至所述電機(jī)控制插件；將來自于所述輔變模塊的元件故障信息進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后通過所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件傳輸至所述輔變控制插件；對(duì)所述電機(jī)控制插件輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至所述逆變模塊，實(shí)現(xiàn)所述逆變模塊的控制與脈沖封鎖保護(hù)；對(duì)所述輔變控制插件輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至所述輔變模塊，實(shí)現(xiàn)所述輔變模塊的控制與脈沖封鎖保護(hù)。

優(yōu)選的，所述變流器控制裝置還包括背板，所述背板用于實(shí)現(xiàn)所述網(wǎng)側(cè)控制插件、電機(jī)控制插件、輔變控制插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件、數(shù)字量輸入輸出單元插件和系統(tǒng)管理單元插件之間的信號(hào)互聯(lián)，所述背板采用多功能繞線式單元結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述變流器控制裝置還包括電源處理單元插件，所述電源處理單元插件為所述網(wǎng)側(cè)控制插件、電機(jī)控制插件、輔變控制插件、第一模擬量采集處理單元插件、第二模擬量采集處理單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件、第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件、第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件、數(shù)字量輸入輸出單元插件和系統(tǒng)管理單元插件，以及所述整流模塊、逆變模塊和輔變模塊提供工作電源。

優(yōu)選的，所述網(wǎng)側(cè)控制插件、電機(jī)控制插件、輔變控制插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件、數(shù)字量輸入輸出單元插件、系統(tǒng)管理單元插件之間通過并行AMS數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。

優(yōu)選的，所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件，對(duì)所述電網(wǎng)的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后形成網(wǎng)壓瞬時(shí)值、有效值信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)所述電網(wǎng)的過壓保護(hù)；對(duì)所述整流模塊的輸入電流信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后形成電流瞬時(shí)值、過流信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)所述整流模塊的輸入過流保護(hù)；對(duì)所述濾波中間直流電路的中間直流電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理以形成電壓瞬時(shí)值、過壓信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)所述濾波中間直流電路的過壓保護(hù)；對(duì)所述濾波中間直流電路的中間直流半電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后與所述中間直流電壓信號(hào)合成，形成主回路接地判斷信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)主回路接地保護(hù)；對(duì)所述變壓器的原邊電流信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、合成處理后形成原邊電流瞬時(shí)值、原邊過流信號(hào)、原邊接地信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)所述變壓器的原邊過流、接地保護(hù)。

優(yōu)選的，所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件對(duì)所述電網(wǎng)的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后還生成網(wǎng)壓同步信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)與其它變流器控制裝置的網(wǎng)壓同步信號(hào)互傳。所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件還與制動(dòng)控制單元進(jìn)行信號(hào)交互。

優(yōu)選的，所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件對(duì)來自于所述電機(jī)的速度信號(hào)進(jìn)行濾波和多選一處理，并輸出至所述電機(jī)控制插件。所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件根據(jù)所述電機(jī)控制插件輸出的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)所述逆變模塊的輸出過流、中間直流過壓、斬波過流、輔助逆變器輸出過流/過壓和三相不平衡保護(hù)。所述系統(tǒng)管理單元插件操作所述機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件產(chǎn)生故障復(fù)位信號(hào)，對(duì)所述網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件、第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件、第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件，以及所述整流模塊、逆變模塊和輔變模塊進(jìn)行復(fù)位。

本發(fā)明還另外具體提供了一種電動(dòng)車組變流器控制系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，電動(dòng)車組變流器控制系統(tǒng)，包括：如上所述的變流器控制裝置，以及與所述變流器控制裝置相連的主斷路器及接觸器控制電路、整流模塊、濾波中間直流電路、逆變模塊、輔變模塊、電機(jī)和變壓器。

通過實(shí)施上述本發(fā)明提供的電動(dòng)車組變流器控制裝置及系統(tǒng)，具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明能夠完成四象限整流器，主變流器和輔助變流器的控制功能且控制任務(wù)分工明確清晰，實(shí)時(shí)控制單元插件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力及運(yùn)算能力，保證了數(shù)據(jù)處理的速度，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；

（2）本發(fā)明控制裝置的單元插件可配置性強(qiáng)，可以根據(jù)不同控制功能的需求進(jìn)行配置，衍生出不同種類的控制裝置；

（3）本發(fā)明采用插件式的控制單元結(jié)構(gòu)，具有豐富的人機(jī)接口，在故障排查，產(chǎn)品維護(hù)等方面都較為便捷；

（4）本發(fā)明采用高度集成的控制單元，由系統(tǒng)管理插件進(jìn)行系統(tǒng)管理，具有強(qiáng)大的管理能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的實(shí)施例。

圖1是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置所應(yīng)用的牽引變流器主電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)功能框圖；

圖4是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式中模擬信號(hào)處理單元插件的結(jié)構(gòu)組成框圖；

圖5是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式中脈沖轉(zhuǎn)換單元插件的結(jié)構(gòu)組成框圖；

圖6是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式中網(wǎng)測(cè)信號(hào)單元插件的結(jié)構(gòu)組成框圖；

圖7是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式中電機(jī)信號(hào)單元插件的結(jié)構(gòu)組成框圖；

圖8是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式中實(shí)時(shí)控制單元插件的結(jié)構(gòu)組成框圖；

圖9是本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式中系統(tǒng)管理單元插件的結(jié)構(gòu)組成框圖；

圖中：1-主斷路器及接觸器控制電路，2-整流模塊，3-濾波中間直流電路，4-逆變模塊，5-輔變模塊，6-輔變負(fù)載，7-電機(jī)，8-變壓器，9-電機(jī)速度傳感器，10-牽引變流器，11-電壓/電流傳感器，100-傳動(dòng)控制單元（DCU），200-制動(dòng)控制單元（BCU），300-電網(wǎng)，101-模擬單元處理電路，102-脈沖及故障信號(hào)處理單元，103-速度信號(hào)處理單元，104-逆變控制單元，105-整流控制單元，106-輔變控制單元，107-數(shù)字量輸入/輸出控制單元，108-并行數(shù)據(jù)總線，109-系統(tǒng)管理單元，201-網(wǎng)側(cè)控制插件，202-電機(jī)控制插件，203-輔變控制插件，204-第一模擬量采集處理單元插件，205-第二模擬量采集處理單元插件，206-網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件，207-機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件，208-第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件，209-第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件，210-數(shù)字量輸入輸出單元插件，211-系統(tǒng)管理單元插件，212-電源處理單元插件，213-背板。

具體實(shí)施方式

為了引用和清楚起見，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫或縮寫記載如下：

PCU：Pulse Convert Unit，脈沖轉(zhuǎn)換單元插件的簡(jiǎn)稱；

APA：Analog Process A，模擬量采集處理單元A的簡(jiǎn)稱；

APB：Analog Process B，模擬量采集處理單元B的簡(jiǎn)稱；

LSC：Line Signal Card，網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件的簡(jiǎn)稱；

LCC：Line Control Card，網(wǎng)側(cè)控制插件的簡(jiǎn)稱；

MSC：Motor Signal Card，機(jī)測(cè)信號(hào)處理單元插件的簡(jiǎn)稱；

MCC：Motor Control Card，電機(jī)控制插件的簡(jiǎn)稱；

ACC：Assist Control Card，輔變控制插件的簡(jiǎn)稱；

SMC：System Manage Card，系統(tǒng)管理插件的簡(jiǎn)稱；

DIO：Digital Input and Output，數(shù)字量輸入輸出單元插件的簡(jiǎn)稱；

MVB：Multifunction Vehicle Bus，多功能車輛總線的簡(jiǎn)稱；

BCU：Brake Control Unit，制動(dòng)控制單元的簡(jiǎn)稱；

DSP：Digital Signal Processor，數(shù)字處理芯片的簡(jiǎn)稱；

FPGA：Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的簡(jiǎn)稱；

CI：牽引變流器的簡(jiǎn)稱；

DCU：Drive Control Unit，傳動(dòng)控制單元的簡(jiǎn)稱；

VHDL：Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，高速集成電路硬件描述語言的簡(jiǎn)稱；

PWM：Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制的簡(jiǎn)稱；

IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管的簡(jiǎn)稱。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如附圖1至附圖9所示，給出了本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置及系統(tǒng)的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如附圖1所示，為本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置所應(yīng)用的牽引變流器主電路結(jié)構(gòu)框圖。牽引變流器10包括主斷路器及接觸器控制電路1、變流器、傳動(dòng)控制單元100（DCU）、制動(dòng)控制單元200（BCU），變流器進(jìn)一步包括整流模塊2、濾波中間直流電路3、逆變模塊4和輔變模塊5。來自于電網(wǎng)300的單相工頻電網(wǎng)電壓輸入信號(hào)經(jīng)過變壓器8輸入主斷路器及接觸器控制電路1，其中一路依次經(jīng)整流模塊2、濾波中間直流電路3、逆變模塊4后驅(qū)動(dòng)電機(jī)7，另一路依次經(jīng)整流模塊2、濾波中間直流電路3、輔變模塊5后驅(qū)動(dòng)輔變負(fù)載6。其中，傳動(dòng)控制單元100（DCU）即為本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置。

如附圖3所示，為本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)功能框圖。一種電動(dòng)車組變流器控制系統(tǒng)的具體實(shí)施例，包括：如上所述的變流器控制裝置，以及與變流器控制裝置相連的主斷路器及接觸器控制電路1、整流模塊2、濾波中間直流電路3、逆變模塊4、輔變模塊5、電機(jī)7和變壓器8。變流器控制裝置（即附圖中的傳動(dòng)控制單元100）在系統(tǒng)功能模塊組成上劃分為：模擬單元處理電路101、脈沖及故障信號(hào)處理單元102、速度信號(hào)處理單元103、逆變控制單元104、整流控制單元105、輔變控制單元106、數(shù)字量輸入/輸出控制單元107和系統(tǒng)管理單元109。逆變控制單元104、整流控制單元105、輔變控制單元106、數(shù)字量輸入/輸出控制單元107和系統(tǒng)管理單元109之間通過并行數(shù)據(jù)總線108實(shí)現(xiàn)信號(hào)互聯(lián)。

對(duì)應(yīng)于本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，如附圖2所示的具體實(shí)施例以功能單元插件的方式將電動(dòng)車組變流器控制裝置劃分成了模擬量采集處理單元插件、脈沖轉(zhuǎn)換單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207、實(shí)時(shí)控制單元插件、數(shù)字量輸入輸出單元插件210和系統(tǒng)管理單元插件211。其中，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系為：模擬單元處理電路101對(duì)應(yīng)于第一模擬量采集處理單元插件204、第二模擬量采集處理單元插件205；脈沖及故障信號(hào)處理單元102對(duì)應(yīng)于第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件208、第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209；速度信號(hào)處理單元103對(duì)應(yīng)于機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207；逆變控制單元104對(duì)應(yīng)于電機(jī)控制插件202；整流控制單元105對(duì)應(yīng)于網(wǎng)側(cè)控制插件201；輔變控制單元106對(duì)應(yīng)于輔變控制插件203；數(shù)字量輸入/輸出控制單元107對(duì)應(yīng)于數(shù)字量輸入輸出單元插件210；系統(tǒng)管理單元109對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)管理單元插件211。

如附圖2所示，為本發(fā)明電動(dòng)車組變流器控制裝置一種具體實(shí)施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。一種電動(dòng)車組變流器控制裝置的具體實(shí)施例，包括：模擬量采集處理單元插件、脈沖轉(zhuǎn)換單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207、實(shí)時(shí)控制單元插件、數(shù)字量輸入輸出單元插件210和系統(tǒng)管理單元插件211。模擬量采集處理單元插件采集來自于電網(wǎng)300、變壓器8和變流器的電壓或電流信號(hào)。脈沖轉(zhuǎn)換單元插件將實(shí)時(shí)控制單元插件發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后輸出至變流器，并接收變流器的元件故障信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換后輸出至實(shí)時(shí)控制單元插件。網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206根據(jù)模擬量采集處理單元插件采集到的信號(hào)向?qū)崟r(shí)控制單元插件輸出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，并根據(jù)脈沖轉(zhuǎn)換單元插件采集到的元件故障信息執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)將元件故障信息輸出至系統(tǒng)管理單元插件211。機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207向?qū)崟r(shí)控制單元插件輸出電機(jī)7的速度信號(hào)，根據(jù)模擬量采集處理單元插件、脈沖轉(zhuǎn)換單元插件采集到的信號(hào)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，并將相應(yīng)的信息輸出至系統(tǒng)管理單元插件211。實(shí)時(shí)控制單元插件根據(jù)模擬量采集處理單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207的輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)變流器的控制和保護(hù)。數(shù)字量輸入輸出單元插件210實(shí)現(xiàn)主斷路器及接觸器控制電路1控制，并將主斷路器及接觸器狀態(tài)反饋信號(hào)輸出至系統(tǒng)管理單元插件211。系統(tǒng)管理單元插件211，根據(jù)網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207輸出的信號(hào)進(jìn)行牽引/制動(dòng)特性的控制，并向數(shù)字量輸入輸出單元插件210輸出主斷路器及接觸器控制指令。需要特別說明的是，鑒于篇幅原因，在附圖2所示的框圖中并未示出每個(gè)功能單元插件的全部功能。

如附圖4所示，模擬量采集處理單元插件，采集來自于電壓/電流傳感器11的電網(wǎng)300、變壓器8原邊、次邊、整流模塊2、濾波中間直流電路3、逆變模塊4和輔變模塊5的電壓或電流信號(hào)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換、隔離、濾波、放大等處理。由于在逆變模塊4中還集成了斬波模塊，因此模擬量采集處理單元插件也同樣采集斬波電流。

模擬量采集處理單元插件進(jìn)一步包括第一模擬量采集處理單元插件（APA）204和第二模擬量采集處理單元插件（APB）205。第一模擬量采集處理單元插件204和第二模擬量采集處理單元插件205采用相同的硬件結(jié)構(gòu)，均包括信號(hào)調(diào)理單元、驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理單元、放大器、采樣電阻和箍位電路。來自于外部傳感器的電壓、電流信號(hào)經(jīng)過箍位電路進(jìn)行限位，采樣電阻進(jìn)行采樣后通過放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元進(jìn)行信號(hào)調(diào)理整形處理后通過自定義總線輸出至背板213。驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理單元為外部的溫度、壓力傳感器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

第一模擬量采集處理單元插件204采集變壓器8原邊的電流、整流模塊2的輸入電流、濾波中間直流電路3的直流電壓和溫度信號(hào)，并輸出至網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206。第二模擬量采集處理單元插件205采集電機(jī)7的電流、溫度，逆變模塊4中斬波模塊的斬波電流，輔變模塊5的電流、電壓信號(hào)，變流器柜體內(nèi)外的溫度，以及變流器水冷裝置的水壓信號(hào)，并輸出至機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207。

如附圖5所示，脈沖轉(zhuǎn)換單元插件（PCU），將實(shí)時(shí)控制單元插件發(fā)出的控制脈沖信號(hào)、使能信號(hào)和復(fù)位信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后通過脈沖分配板分別輸出至對(duì)應(yīng)的整流模塊2、濾波中間直流電路3、逆變模塊4和輔變模塊5。脈沖轉(zhuǎn)換單元插件同時(shí)接收來自于對(duì)應(yīng)整流模塊2、濾波中間直流電路3、逆變模塊4和輔變模塊5的元件故障信息，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至實(shí)時(shí)控制單元插件實(shí)現(xiàn)元件的保護(hù)。脈沖轉(zhuǎn)換單元插件的對(duì)外電氣接口可根據(jù)實(shí)際需求配置成光信號(hào)或者電信號(hào)連接方式。

脈沖轉(zhuǎn)換單元插件進(jìn)一步包括第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件208和第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209。第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件208和第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209采用相同的硬件結(jié)構(gòu)，均包括信號(hào)轉(zhuǎn)換單元一、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元二和邏輯控制單元一。（IGBT）元件故障信號(hào)通過信號(hào)轉(zhuǎn)換單元一進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，再通過邏輯控制單元一進(jìn)行邏輯處理后通過自定義總線輸出至背板213。來自于背板213的脈沖信號(hào)經(jīng)過邏輯控制單元一進(jìn)行邏輯處理后輸出至信號(hào)轉(zhuǎn)換單元一進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，對(duì)外輸出PWM控制脈沖信號(hào)。

第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件208將來自于整流模塊2的元件故障信息進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后通過網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206傳輸至網(wǎng)側(cè)控制插件201。第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件208對(duì)網(wǎng)側(cè)控制插件201輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至整流模塊2，實(shí)現(xiàn)整流模塊2的控制與脈沖封鎖保護(hù)。

第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209將來自于逆變模塊4的元件故障信息進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后通過機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207傳輸至電機(jī)控制插件202。第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209將來自于輔變模塊5的元件故障信息進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后通過機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207傳輸至輔變控制插件203。第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209對(duì)電機(jī)控制插件202輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至逆變模塊4，實(shí)現(xiàn)逆變模塊4的控制與脈沖封鎖保護(hù)。第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209對(duì)輔變控制插件203輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出至輔變模塊5，實(shí)現(xiàn)輔變模塊5的控制與脈沖封鎖保護(hù)。

如附圖6所示，網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件（LSC）206進(jìn)一步包括信號(hào)處理單元一、邏輯控制單元二和信號(hào)處理單元二。外部的網(wǎng)壓信號(hào)、BCU信號(hào)，以及DCU同步信號(hào)通過信號(hào)處理單元一進(jìn)行處理后輸出至邏輯控制單元二。來自于背板213的（IGBT）元件（管）故障信號(hào)，以及來自于背板213經(jīng)過信號(hào)處理單元二處理后的整流模塊電壓、電流信號(hào)輸入邏輯控制單元二。邏輯控制單元二通過對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后，通過自定義總線向背板213輸出信號(hào)。

網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206對(duì)來自于模擬量采集處理單元插件的電網(wǎng)300的電壓信號(hào)、整流模塊2的輸入電流信號(hào)、變壓器8的原邊電流信號(hào)，以及濾波中間直流電路3的中間直流電壓信號(hào)、半電壓信號(hào)進(jìn)行判斷后作出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，并同時(shí)對(duì)來自于模擬量采集處理單元插件的信號(hào)進(jìn)行濾波處理后輸出至實(shí)時(shí)控制單元插件。網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206接收來自于脈沖轉(zhuǎn)換單元插件的整流模塊2元件故障信息，根據(jù)設(shè)定的控制策略進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)IGBT元件故障保護(hù)，并將所有的元件故障信息輸出至系統(tǒng)管理單元插件211。IGBT元件故障保護(hù)的門檻值可以通過上位機(jī)的軟件遠(yuǎn)程設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理通道及保護(hù)門檻的自檢功能。

網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206對(duì)電網(wǎng)300的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后形成網(wǎng)壓瞬時(shí)值、有效值信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)300的過壓保護(hù)。網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206對(duì)整流模塊2的輸入電流信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后形成電流瞬時(shí)值、過流信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)整流模塊2的輸入過流保護(hù)。網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206對(duì)濾波中間直流電路3的中間直流電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理以形成電壓瞬時(shí)值、過壓信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)濾波中間直流電路3的過壓保護(hù)。網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206對(duì)濾波中間直流電路3的中間直流半電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后與中間直流電壓信號(hào)合成，形成主回路接地判斷信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)主回路接地保護(hù)。網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206對(duì)變壓器8的原邊電流信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、合成處理后形成原邊電流瞬時(shí)值、原邊過流信號(hào)、原邊接地信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)變壓器8的原邊過流、接地保護(hù)。這些信號(hào)在經(jīng)過網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206處理后會(huì)傳送至實(shí)時(shí)控制單元插件，同時(shí)網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206上集成有硬件比較電路直接生成保護(hù)信號(hào)，比較嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)會(huì)直接發(fā)出保護(hù)動(dòng)作，部分次級(jí)重要的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)則需要經(jīng)過實(shí)時(shí)控制單元插件或系統(tǒng)管理單元插件211經(jīng)過判斷后再發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206對(duì)電網(wǎng)300的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后還生成網(wǎng)壓同步信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)與其它變流器控制裝置的網(wǎng)壓同步信號(hào)互傳。網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206還與制動(dòng)控制單元200進(jìn)行信號(hào)交互。通常動(dòng)車組內(nèi)包括一個(gè)以上的變流模塊，而多個(gè)變流模塊需要同步工作時(shí)就需要利用網(wǎng)壓同步信號(hào)。而與制動(dòng)控制單元200接口的信號(hào)包括電制動(dòng)力請(qǐng)求、反饋、以及載荷信號(hào)等信號(hào)。

如附圖7所示，機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件（MSC）207進(jìn)一步包括邏輯控制單元三、信號(hào)處理單元三、信號(hào)處理單元四和電源模塊。外部的電機(jī)速度信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理單元三進(jìn)行信號(hào)處理后輸出至邏輯控制單元三。來自于背板213的（IGBT）元件（管）故障信號(hào)，以及來自于背板213經(jīng)過信號(hào)處理單元四處理后的逆變模塊電壓、電流信號(hào)輸入邏輯控制單元三。邏輯控制單元三通過對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后，向背板213輸出電機(jī)速度信號(hào)、元件故障信息、逆變模塊輸入電流、斬波電流信號(hào)等。電源模塊為外部的電機(jī)速度傳感器提供工作電源。

機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207是實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)變流器（即逆變模塊4）控制的外圍插件，對(duì)來自于電機(jī)7的速度信號(hào)進(jìn)行處理，并將電機(jī)速度信號(hào)輸出至實(shí)時(shí)控制單元插件。機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207對(duì)來自于模擬量采集處理單元插件的逆變模塊4的輸入電流、斬波電流信號(hào)，以及濾波中間直流電路3的中間直流電壓信號(hào)、半電壓信號(hào)進(jìn)行判斷并根據(jù)設(shè)定的控制策略作出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)對(duì)模擬量采集處理單元插件的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理后輸出至實(shí)時(shí)控制單元插件。機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207接收來自于脈沖轉(zhuǎn)換單元插件的逆變模塊4和輔變模塊5的IGBT元件故障信息，根據(jù)設(shè)定的控制策略進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，并將元件故障信息輸出至系統(tǒng)管理單元插件211。

機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207對(duì)來自于電機(jī)7的速度信號(hào)進(jìn)行濾波和多選一處理，并將電機(jī)速度信號(hào)輸出至電機(jī)控制插件202。機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207根據(jù)電機(jī)控制插件202輸出的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)逆變模塊4的輸出過流、中間直流過壓、斬波過流、輔助逆變器輸出過流/過壓和三相不平衡保護(hù)。系統(tǒng)管理單元插件211操作機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207產(chǎn)生故障復(fù)位信號(hào)，對(duì)網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207、第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件208、第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209，以及整流模塊2、逆變模塊4和輔變模塊5進(jìn)行復(fù)位。IGBT元件故障保護(hù)的門檻值可以通過上位機(jī)的軟件遠(yuǎn)程設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理通道及保護(hù)門檻的自檢功能。

如附圖8所示，實(shí)時(shí)控制單元插件，根據(jù)模擬量采集處理單元插件、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207輸出的信號(hào)生成分別用于控制整流模塊2、逆變模塊4和輔變模塊5的PWM控制脈沖信號(hào)。根據(jù)網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207傳輸?shù)脑收闲畔?duì)整流模塊2、逆變模塊4和輔變模塊5進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)。

實(shí)時(shí)控制單元插件進(jìn)一步包括一塊網(wǎng)側(cè)控制插件（LCC）201、兩塊電機(jī)控制插件（MCC）202和一塊輔變控制插件（ACC）203。網(wǎng)側(cè)控制插件201、電機(jī)控制插件202和輔變控制插件203采用相同的硬件結(jié)構(gòu)，均包括以太網(wǎng)模塊一、第一DSP、第二DSP、邏輯控制單元四和信號(hào)處理單元五。以電機(jī)控制插件202為例，元件故障信息以硬線信息的形式輸入邏輯控制單元四，經(jīng)邏輯控制單元四處理后分別輸出至第一DSP和第二DSP。電機(jī)速度、電壓、電流、溫度、逆變模塊的斬波電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理單元五處理后輸出至第二DSP。第一DSP根據(jù)邏輯控制單元四的輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，并通過自定義總線向背板213輸出脈沖封鎖保護(hù)信號(hào)。第二DSP根據(jù)信號(hào)處理單元五和第一DSP的輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，并向背板213輸出逆變模塊控制脈沖信號(hào)。

網(wǎng)側(cè)控制插件201根據(jù)經(jīng)過第一模擬量采集處理單元插件204和網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206處理后的變壓器8原邊的電流、整流模塊2的輸入電流、濾波中間直流電路3的直流電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括鎖相環(huán)、雙閉環(huán)控制、PWM調(diào)制在內(nèi)的控制算法，生成網(wǎng)側(cè)整流器（整流模塊2）控制所需的PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)整流控制功能，完成對(duì)整流模塊2（即網(wǎng)側(cè)變流器）的實(shí)時(shí)控制。網(wǎng)側(cè)控制插件201根據(jù)網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206通過背板213傳輸?shù)脑收闲畔?duì)整流模塊2進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)。

電機(jī)控制插件202根據(jù)經(jīng)過第二模擬量采集處理單元插件205和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207處理后的電機(jī)7的速度、電壓、電流、溫度、逆變模塊4的斬波電流進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括閉環(huán)控制、PWM調(diào)制在內(nèi)的控制算法，生成逆變器（逆變模塊4）控制所需的PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制功能，完成對(duì)逆變模塊4（即機(jī)側(cè)變流器）的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)7的控制。電機(jī)控制插件202根據(jù)機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207通過背板213傳輸?shù)脑收闲畔?duì)逆變模塊4進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)。

輔變控制插件203根據(jù)經(jīng)過第二模擬量采集處理單元插件205處理后的輔變模塊5的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括閉環(huán)控制、PWM調(diào)制在內(nèi)的控制算法，生成輔助逆變器（輔變模塊5）控制所需的PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)輔變并聯(lián)控制功能，完成輔變模塊5的并聯(lián)控制。輔變控制插件203根據(jù)第二模擬量采集處理單元插件205通過背板213傳輸?shù)脑收闲畔?duì)輔變模塊5進(jìn)行脈沖封鎖保護(hù)。

數(shù)字量輸入輸出單元插件210將來自于主斷路器及接觸器控制電路1的主斷路器及接觸器狀態(tài)反饋信號(hào)輸出至系統(tǒng)管理單元插件211，并向主斷路器及接觸器控制電路1發(fā)出接觸器控制指令。其中，主斷路器和充電短接接觸器是主電路上電時(shí)，根據(jù)不同的控制邏輯實(shí)現(xiàn)上電沖擊電流的控制，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)控制單元的指令做出保護(hù)跳主斷路器動(dòng)作后，使主電路掉電保護(hù)內(nèi)部電氣線路，其他的斷路器及接觸器也是實(shí)現(xiàn)類似的功能。數(shù)字量輸入信號(hào)經(jīng)過光電隔離進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，繼電器類型的數(shù)字量采用觸頭控制輸出，MOSFET類型的數(shù)字量輸出，額定容量大，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器線圈。

如附圖9所示，系統(tǒng)管理單元插件（SMC）211進(jìn)一步包括以太網(wǎng)模塊二、處理器、邏輯控制單元五、CAN通信模塊和RS485通信模塊。系統(tǒng)管理單元插件211，根據(jù)經(jīng)過邏輯控制單元五處理后的網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206和機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207輸出的信號(hào)進(jìn)行牽引/制動(dòng)特性的控制，通過自定義總線向整流模塊2、逆變模塊4和輔變模塊5輸出啟停控制信號(hào)，并向數(shù)字量輸入輸出單元插件210輸出主斷路器及接觸器控制指令。同時(shí)，處理器還通過以太網(wǎng)模塊二向上位機(jī)傳輸信息。此外，系統(tǒng)管理單元插件211還用于實(shí)現(xiàn)機(jī)箱AMS總線管理；數(shù)字信號(hào)管理及系統(tǒng)控制邏輯；與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的MVB通訊；RS232/RS485串口通訊；通過以太網(wǎng)與車輛交換機(jī)相連，可構(gòu)成實(shí)時(shí)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；系統(tǒng)故障的軟件保護(hù)；系統(tǒng)故障記錄與實(shí)時(shí)監(jiān)控；變流器控制裝置中各單元插件程序或參數(shù)的單點(diǎn)下載。

變流器控制裝置還包括背板213，背板213用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)控制插件201、電機(jī)控制插件202、輔變控制插件203、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207、數(shù)字量輸入輸出單元插件210和系統(tǒng)管理單元插件211之間的信號(hào)互聯(lián)，背板213采用多功能繞線式單元結(jié)構(gòu)。采用多功能繞線結(jié)構(gòu)的背板213將控制裝置內(nèi)的其它功能單元插件互連起來，提供裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)交互的載體。背板213可根據(jù)實(shí)際控制需求靈活繞線，滿足系統(tǒng)的可配置要求。

變流器控制裝置還包括電源處理單元插件212，電源處理單元插件212為網(wǎng)側(cè)控制插件201、電機(jī)控制插件202、輔變控制插件203、第一模擬量采集處理單元插件204、第二模擬量采集處理單元插件205、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207、第一脈沖轉(zhuǎn)換單元插件208、第二脈沖轉(zhuǎn)換單元插件209、數(shù)字量輸入輸出單元插件210和系統(tǒng)管理單元插件211，以及整流模塊2、逆變模塊4和輔變模塊5提供工作電源。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，還可以根據(jù)控制對(duì)象的需要增加更多的脈沖轉(zhuǎn)換單元插件，如：第三脈沖轉(zhuǎn)換單元插件等。電源處理單元插件212內(nèi)部的DC/DC處理電源可以移至需要所需該等級(jí)電源的其他單元插件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。電源處理單元插件212采用開關(guān)電源單元插件結(jié)構(gòu)，將外部供電接入面板插頭，經(jīng)變換后為機(jī)箱內(nèi)各個(gè)功能單元插件、風(fēng)扇層、電流電壓傳感器、變流器模塊等提供直流電源。

網(wǎng)側(cè)控制插件201、電機(jī)控制插件202、輔變控制插件203、網(wǎng)側(cè)信號(hào)處理單元插件206、機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207、數(shù)字量輸入輸出單元插件210、系統(tǒng)管理單元插件211之間通過并行AMS數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信，也可以采用其它專用并行總線或其它高速總線替代。

上述具體實(shí)施例描述的變流器控制裝置各單元插件中的數(shù)字信號(hào)處理單元可以采用浮點(diǎn)型DSP實(shí)現(xiàn)，邏輯控制單元可以采用FPGA實(shí)現(xiàn)，處理器可以采用基于POWERPC的處理器芯片，同時(shí)具備MVB、以太網(wǎng)等對(duì)外通訊接口。因此，上述插件組成的變流器控制裝置，通過各處理器的強(qiáng)大能力可以實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)四象限整流器、主變流器及輔助變流器的實(shí)時(shí)控制，充分滿足車輛在牽引/制動(dòng)特性、邏輯控制及與列車網(wǎng)絡(luò)通信、診斷檢測(cè)及故障保護(hù)等方面的要求。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，各種不同類型接口信號(hào)處理單元插件的功能模塊可以根據(jù)系統(tǒng)控制的要求進(jìn)行不同形式的組合，只需更改單元插件對(duì)內(nèi)、對(duì)外的電氣接口即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。例如：機(jī)側(cè)信號(hào)處理單元插件207中的速度信號(hào)處理單元功能也可完全轉(zhuǎn)移至第一模擬量采集處理單元插件（APA）204或第二模擬量采集處理單元插件（APB）205中實(shí)現(xiàn)。脈沖轉(zhuǎn)換單元插件（PCU）的故障處理以及脈沖信號(hào)處理也可以轉(zhuǎn)移至數(shù)字量輸入輸出單元插件（DIO）210中實(shí)現(xiàn)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)基本控制功能的電機(jī)速度、電壓、電流等模擬量是必須采集的，整流和逆變模塊的脈沖信號(hào)和故障信號(hào)也是必須處理的。而通過增加采集壓力，溫度等信號(hào)則可以更好地完成裝置的控制精度及性能。同時(shí)，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理單元也可以混合使用。因此，熟悉本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員采用本發(fā)明具體實(shí)施例描述的控制裝置衍生出來的任何單對(duì)象的控制裝置，以及其他類似的單元插件組成的控制裝置也在本專利的保護(hù)范疇之內(nèi)。

通過實(shí)施本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置及系統(tǒng)，能夠達(dá)到以下技術(shù)效果：

（1）本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置及系統(tǒng)能夠完成四象限整流器，主變流器和輔助變流器的實(shí)時(shí)控制功能且控制任務(wù)分工明確清晰，能夠滿足車輛在牽引/制動(dòng)特性、邏輯控制及與列車網(wǎng)絡(luò)通信、診斷檢測(cè)及故障保護(hù)等方面的要求；

（2）本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置的單元插件可配置性強(qiáng)，可以根據(jù)不同控制功能的需求進(jìn)行配置，衍生出不同種類的控制裝置；具備豐富的外部接口，能夠?qū)崟r(shí)采集牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的電壓、電流、溫度、壓力、接觸器、IGBT元件等信號(hào)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)與車輛制動(dòng)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等完成數(shù)據(jù)交互；

（3）本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置采用插件式的控制單元結(jié)構(gòu)，具有豐富的人機(jī)接口，在故障排查，產(chǎn)品維護(hù)等方面都較為便捷；同時(shí)，平臺(tái)易用性強(qiáng)、節(jié)約了系統(tǒng)成本、縮小了變流器空間、提高了控制集成度、方便生產(chǎn)制造；

（4）本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置及系統(tǒng)采用高度集成的控制單元，由系統(tǒng)管理插件進(jìn)行系統(tǒng)管理，具有強(qiáng)大的管理能力；

（5）本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置實(shí)時(shí)控制單元插件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力及運(yùn)算能力，F(xiàn)PGA和DSP的高速運(yùn)算內(nèi)核保證了數(shù)據(jù)處理的速度，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；

（6）本發(fā)明具體實(shí)施例描述的電動(dòng)車組變流器控制裝置軟件易于開發(fā)，本控制單元選用的DSP和FPGA采用的都是控制領(lǐng)域內(nèi)通用的C語言和VHDL語言進(jìn)行開發(fā)，非常方便程序的移植。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。