电力机车牵引控制单元与控制方法技术

本发明专利技术提供的电力机车牵引控制单元与控制方法，通过外围处理芯片对电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，将驱动控制信号发送给FPGA芯片，FPGA芯片同时接收作为主处理芯片的DSP芯片发送的控制指令，FPGA芯片对驱动控制信号进行故障判断，当判断结果为驱动控制信号未存在故障时，根据控制指令向电力机车中IGBT输出驱动脉冲。本发明专利技术通过FPGA芯片对控制驱动脉冲发送的驱动控制信号进行判断，当FPGA芯片判断出驱动控制信号不存在故障时，FPGA芯片发送驱动脉冲给IGBT，以驱动IGBT进行工作；当FPGA芯片判断出驱动控制信号存在故障时，FPGA中断发送驱动脉冲，避免在电力机车突发故障的情况下对IGBT的毁坏，从而可以降低IGBT的烧毁率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供的，通过外围处理芯片对电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，将驱动控制信号发送给FPGA芯片，FPGA芯片同时接收作为主处理芯片的DSP芯片发送的控制指令，FPGA芯片对驱动控制信号进行故障判断，当判断结果为驱动控制信号未存在故障时，根据控制指令向电力机车中IGBT输出驱动脉冲。本专利技术通过FPGA芯片对控制驱动脉冲发送的驱动控制信号进行判断，当FPGA芯片判断出驱动控制信号不存在故障时，FPGA芯片发送驱动脉冲给IGBT，以驱动IGBT进行工作；当FPGA芯片判断出驱动控制信号存在故障时，FPGA中断发送驱动脉冲，避免在电力机车突发故障的情况下对IGBT的毁坏，从而可以降低IGBT的烧毁率。【专利说明】
本专利技术涉及车辆控制技术，尤其涉及一种。
技术介绍
随着交通运输行业的迅速发展，电力机车的需要也不断增加，但是，关于电力机车牵引控制单元的中央处理器(Central Processing Unit,简称为CPU)的研究相对较少。目前，电力机车牵引控制单元CPU的控制模式主要分为三类:基于数字信号处理(DigitalSignal Processing,简称为DSP)芯片作为主处理芯片，单片机作为协同处理芯片的控制模式；基于瑞萨(RENESAS)系列的芯片作为CPU的主处理芯片，单片机作为协同处理芯片和基于DSP芯片作为CPU的主处理芯片，现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray,简称为FPGA)芯片作为协同处理芯片。在实际的应用中，现有技术中基于DSP芯片作为CPU的主处理芯片，FPGA作为协同处理芯片的控制模式存在绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor,简称为IGBT)烧毁率高的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用以解决现有技术中基于DSP作为CPU的主处理芯片，FPGA作为协同处理芯片的控制模式存在IGBT烧毁率高的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种电力机车牵引控制单元，包括:作为主处理芯片的数字信号处理DSP芯片、作为协同处理芯片的现场可编程门阵列FPGA芯片以及对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，发送所述驱动控制信号给所述FPGA芯片的外围处理芯片；所述FPGA芯片包括:用于与所述DSP芯片进行通信的微处理器接口、用于接收所述驱动控制信号，对所述驱动控制信号进行故障判断，将判断结果发送给脉冲宽度调制PWM信号模块的故障判断模块以及用于在所述故障判断模块的判断结果为所述驱动控制信号未存在故障时，根据所述DSP芯片通过所述微处理器接口发送的控制指令，向所述电力机车中的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出驱动脉冲的所述PWM信号模块；其中，所述驱动控制信号是指使所述PWM信号模块根据所述控制指令向所述IGBT输出所述驱动脉冲的信号；其中，所述故障判断模块与所述外围处理芯片和所述PWM信号模块连接；所述PWM信号模块还与所述IGBT连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括模数转换AD模块，所述驱动控制信号包括:所述AD模块对所述电力机车输入及输出的模拟量信号进行模数转换输出的数字信号；所述FPGA芯片还包括:用于对所述AD模块输出的数字信号进行滤波得到第一信号，并将所述第一信号发送给所述故障判断模块的数字滤波模块；所述数字滤波模块与所述AD模块和所述故障判断模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括:电平转换模块，所述驱动控制信号包括:所述电平转换模块对所述电力机车输入及输出的数字量信号进行电平转换得到的转换信号；所述电平转换模块和所述故障判断模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括IGBT状态反馈模块，所述驱动控制信号包括:所述IGBT状态反馈模块对所述IGBT的工作状态进行检测获得的状态信号；所述FPGA还包括:用于对所述IGBT状态反馈模块输出的状态信号，进行逻辑处理，得到第二信号，将所述第二信号发送给所述故障判断模块的逻辑处理模块；所述逻辑处理模块与所述IGBT状态反馈模块和所述故障判断模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括电源模块，所述驱动控制信号包括:所述电源模块输出的电源信号；所述故障判断模块还与所述电源模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括信号配置模块，所述驱动控制信号包括:所述信号配置模块输出的配置信号；所述故障判断模块还与所述信号配置模块连接。为了实现上述目的，本专利技术提供一种电力机车牵引控制单元的控制方法，包括:外围处理芯片对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，发送所述驱动控制信号给现场可编程门阵列FPGA芯片； 数字信号处理DSP芯片向所述FPGA芯片发送控制指令，并实现所述牵引控制单元的核心算法处理；所述FPGA芯片对所述驱动控制信号进行故障判断，当判断结果为所述驱动控制信号未存在故障时，根据所述控制指令向所述电力机车中的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出驱动脉冲；其中，所述驱动控制信号是指使所述FPGA芯片根据所述控制指令输出所述驱动脉冲的信号。如上所述的电力机车牵引控制单元的控制方法，其特征在于，所述外围处理芯片包括模数转换AD模块，所述驱动控制信号包括:所述AD模块对所述电力机车输入及输出的模拟量信号进行模数转换输出的数字信号；所述外围处理芯片对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，发送所述驱动控制信号给现场可编程门阵列FPGA芯片包括:所述AD模块对所述电力机车输入及输出的模拟量信号进行模数转换输出所述数字信号，将所述数字信号发送给所述FPGA芯片；所述FPGA芯片对所述驱动控制信号进行故障判断包括:所述FPGA芯片对所述数字信号进行滤波得到第一信号，判断所述第一信号是否存在故障。如上所述的电力机车牵引控制单元的控制方法，其特征在于，所述外围处理芯片包括电平转换模块，所述驱动控制信号包括:所述电平转换模块对所述电力机车输入及输出的数字量信号进行电平转换得到的转换信号；所述外围处理芯片对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，发送所述驱动控制信号给现场可编程门阵列FPGA芯片包括:所述电平转换模块将所述电力机车输入及输出的数字量信号进行电平转换，得到所述转换信号，将所述转换信号发送给所述FPGA芯片；所述FPGA芯片对所述驱动控制信号进行故障判断包括:所述FPGA芯片判断所述所转换信号是否存在故障。如上所述的电力机车牵引控制单元的控制方法，其特征在于，所述外围处理芯片包括IGBT状态反馈模块，所述驱动控制信号包括:所述IGBT状态反馈模块对所述IGBT的工作状态进行检测获得的状态信号；所述外围处理芯片对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，发送所述驱动控制信号给现场可编程门阵列FPGA芯片包括:所述IGBT状态反馈模块对所述IGBT的工作状态进行检测，获得所述状态信号，将所述状态信息发送给所述FPGA芯片；所述FPGA芯片对所述状态信号进行逻辑处理，得到第二信号，判断所述第二信号是否存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力机车牵引控制单元，其特征在于，包括：作为主处理芯片的数字信号处理DSP芯片、作为协同处理芯片的现场可编程门阵列FPGA芯片以及对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，并发送所述驱动控制信号给所述FPGA芯片的外围处理芯片；所述FPGA芯片包括：用于与所述DSP芯片进行通信的微处理器接口、用于接收所述驱动控制信号，对所述驱动控制信号进行故障判断，将判断结果发送给脉冲宽度调制PWM信号模块的故障判断模块以及用于在所述故障判断模块的判断结果为所述驱动控制信号未存在故障时，根据所述DSP芯片通过所述微处理器接口发送的控制指令，向所述电力机车中的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出驱动脉冲的所述PWM信号模块；其中，所述驱动控制信号是指使所述PWM信号模块根据所述控制指令向所述IGBT输出所述驱动脉冲的信号；其中，所述故障判断模块与所述外围处理芯片和所述PWM信号模块连接；所述PWM信号模块还与所述IGBT连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铁年，徐从谦，李婷婷，耿辉，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：