一种通用型动车组高压信号适配器制造技术

本发明专利技术涉及一种通用型动车组高压信号适配器，该适配器包括接触网电压转换单元CV、接触网电流转换单元CC、变压器输入电流转换单元TIC和变压器输出电流转换单元TOC和电源模块，上述模板均包括采集模块XXSM和信号处理模块XXPM，通过采集模块XXSM和信号处理模块XXPM将高压交流电压信号、高压交流电流信号转换成通用的低压直流信号，实现任意高压设备供应商和网络设备供应商的模拟量采集模块接口的匹配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁道车辆电气装置领域，具体的说，涉及一种通用型动车组高压信号适配器。
技术介绍
为保障实现动车组控制和安全可靠运行，列车牵引和网络控制系统需要对高压系统接触网电压信号、接触网电流信号、牵引变压器原边输入电流信号、牵引变压器原边接地回流电流信号进行实时检测，根据检测值进行牵引控制和网络逻辑控制。接触网电压信号、接触网电流信号、牵引变压器原边输入电流信号、牵引变压器原边接地回流电流信号均为高压交流信号或大电流交流信号，无法由低压控制电路直接采集检测，因此需对这些信号进行降压降流、转换采集后，再由牵引系统和网络系统进行检测。目前，我国现运行动车组中，高压系统、牵引系统和网络系统由不同的供应商提供，各个供应商设计方案不同，高压信号转换方法和转换幅值各不相同，因此通过对高压信号采集而实施的列车高压部件的保护方式也不尽相同，无法实现各个系统之间的完全匹配，各型动车组高压信号采集的具体方法如表1。表1动车组高压信号采集对比
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通用型动车组高压信号适配器，将高压交流电压信号、高压交流电流信号转换成通用的低压直流信号，实现任意高压设备供应商和网络设备供应商的模拟量采集模块接口的匹配。本专利技术的技术方案是：一种通用型动车组高压信号适配器，该适配器包括接触网电压转换单元CV、接触网电流转换单元CC、变压器输入电流转换单元TIC和变压器输出电流转换单元TOC和电源模块；接触网电压转换单元CV、接触网电流转换单元CC、变压器输入电流转换单元TIC和变压器输出电流转换单元TOC均包括采集模块XXSM和信号处理模块XXPM；采集模块XXSM输入端与接触网信号端及牵引变压器原边信号端连接，信号处理模块XXPM的电路结构包括差分放大电路DIF、有效值分析电路RMS、检测电路ADC、控制器CP、运放调理电路OPA和外围电路，差分放大电路DIF输入端与采集模块XXSM输入端连接，采集模块XXSM共包括两路冗余输出，两路冗余输出分别与差分放大电路DIF连接，差分放大电路DIF依次经有效值分析电路RMS与运放调理电路OPA连接，运放调理电路OPA输出端输出0～15VDC网流电压信号至动车组网络系统和牵引系统，检测电路采集有效值分析电路RMS信号输入端与信号输出端信号，控制器CP连接检测电路ADC、运放调理电路OPA和外围电路。优选的是，所述接触网电压转换单元CV输入端与第一互感器TPM连接，第一互感器TPM与接触网并联，将接触网电压信号按照AC25KV：100V比例进行一次降压，输出0～150VAC电压信号；接触网电压转换单元CV将一次转换后接触网电压信号按照AC150V:5V比例二次降压，输出0～15VDC网流电压信号，供牵引网络系统采集；所述接触网电流转换单元CC输入端与第二互感器TAL连接，第二互感器TAL与接触网串联，将接触网电流信号按照AC600A：5A比例进行一次降流，输出0～10AAC电流信号；接触网电流转换单元CC将一次转换后接触网电流信号按照AC8A：24mA比例进行二次降流，输出0～15VDC网流电压信号，供牵引网络系统采集；所述变压器输入电流转换单元TIC输入端与第三互感器TAP1连接，第三互感器TAP1与牵引变压器原边输入电流信号串联，将牵引变压器原边输入电流信号按照AC300A：5A比例进行一次降压，输出0～10AAC电流信号；变压器输入电流转换单元TIC将一次转换后牵引变压器原边输入电流信号按照AC8A：24mA比例进行二次降流，输出0～15VDC网流电压信号，供网络系统采集；所述变压器输出电流转换单元TOC输入端与第四互感器TAP2连接，第四互感器TAP2与牵引变压器原边输出电流信号串联，将牵引变压器原边输出电流信号按照AC300A：5A比例进行一次降压，输出0～10AAC电流信号；变压器输出电流转换单元TOC将一次转换后牵引变压器原边输出电流信号按照AC8A：24mA比例进行二次降流，输出0～15VDC网流电压信号，供网络系统采集。优选的是，所述差分放大电路DIF与有效值分析电路RMS以及有效值分析电路RMS与运放调理电路OPA之间均设有选择开关，分别为第一选择开关K1、第二选择开关K2和第三选择开关K3；第一选择开关K1设置于第一差分放大电路DIF1与第一有效值分析电路RMS1之间；第二选择开关K2设置于第二差分放大电路DIF2与第二有效值分析电路RMS2之间；第三选择开关K3设置于有效值分析电路RMS与运放调理电路OPA之间；第一选择开关K1和第二选择开关K2均设有四路开关通路，1路开关通路与差分放大电路DIF输出端连接；1路开关通路与正弦参考信号REFV连接；2路开关通路与模拟地信号连接AGND；第三选择开关K3设有四路开关通路，2路开关通路分别与第一有效值分析电路RMS1和第二有效值分析电路RMS2输出端连接，1路开关通路与模拟地信号连接AGND；1路开关通路经数模转换芯片DAC与控制器CP连接。优选的是，所述外围电路设有状态指示电路，状态指示电路设有3路继电器，通过控制器CP控制3路继电器冗余输出至网络系统和牵引网络系统。优选的是，所述外围电路设有自检测按键，通过控制自检测按键，选择开关连通差分放大电路DIF或正弦参考信号REFV，自检结果通过前面板指示灯显示，故障记录存储于控制器CP中。优选的是，所述电源模块POWER包括2路冗余电源单元，每路电源单元输出端均连接防反二极管，当一个电源单元故障时，另一个电源模块继续供电。本专利技术与现有技术相比的有益效果为：1)响应速度快。信号的转换采集采用双路采集电路，并通过高精度有效值分析电路，保证了系统的高速响应；2)可靠性高。采用双路冗余采集模块和两路差分输入，通过对有效值分析电路的信号输入端与信号输出端信号进行两路ADC采集，并通过控制器实时地在线诊断，控制输出选择开关切换冗余输出，确保检测电路及运算调理电路的正确可靠运行；3)维护方便。当该适配器发生故障时，在断开高压的情况下，可以通过系统自检测按键，进行系统自诊断，并且定位故障位置，诊断结果可以通过前面板指示灯显示，通过故障记录电路FM进行故障记录；4)具有接触网电流和牵引变压器输入/输出电流过流保护功能。可通过上位机设置过流检测值，当输入信号超过此设置值时，输出过流故障信号，切除输出通道，同时将该过流故障通过状态指示电路输出；5)设计灵活，便于更改。通过配置采集模块输入端的采样电阻，实现电压型采样和电流型采样的转换，将电流型/电压型信号采集电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用型动车组高压信号适配器，其特征在于：该适配器包括接触网电压转换单元CV、接触网电流转换单元CC、变压器输入电流转换单元TIC和变压器输出电流转换单元TOC和电源模块；接触网电压转换单元CV、接触网电流转换单元CC、变压器输入电流转换单元TIC和变压器输出电流转换单元TOC均包括采集模块XXSM和信号处理模块XXPM；采集模块XXSM输入端与接触网信号端及牵引变压器原边信号端连接，信号处理模块XXPM的电路结构包括差分放大电路DIF、有效值分析电路RMS、检测电路ADC、控制器CP、运放调理电路OPA和外围电路，差分放大电路DIF输入端与采集模块XXSM输入端连接，采集模块XXSM共包括两路冗余输出，两路冗余输出分别与差分放大电路DIF连接，差分放大电路DIF依次经有效值分析电路RMS与运放调理电路OPA连接，运放调理电路OPA输出端输出0～15VDC网流电压信号至动车组网络系统和牵引系统，检测电路采集有效值分析电路RMS信号输入端与信号输出端信号，控制器CP连接检测电路ADC、运放调理电路OPA和外围电路。

【技术特征摘要】
1.一种通用型动车组高压信号适配器，其特征在于：该适配器包括接触网电压转换单元CV、
接触网电流转换单元CC、变压器输入电流转换单元TIC和变压器输出电流转换单元TOC和电
源模块；接触网电压转换单元CV、接触网电流转换单元CC、变压器输入电流转换单元TIC和
变压器输出电流转换单元TOC均包括采集模块XXSM和信号处理模块XXPM；采集模块XXSM输
入端与接触网信号端及牵引变压器原边信号端连接，信号处理模块XXPM的电路结构包括差分
放大电路DIF、有效值分析电路RMS、检测电路ADC、控制器CP、运放调理电路OPA和外围电
路，差分放大电路DIF输入端与采集模块XXSM输入端连接，采集模块XXSM共包括两路冗余
输出，两路冗余输出分别与差分放大电路DIF连接，差分放大电路DIF依次经有效值分析电
路RMS与运放调理电路OPA连接，运放调理电路OPA输出端输出0～15VDC网流电压信号至动
车组网络系统和牵引系统，检测电路采集有效值分析电路RMS信号输入端与信号输出端信号，
控制器CP连接检测电路ADC、运放调理电路OPA和外围电路。
2.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于：所述接触网电压转换单元CV输入端与第一
互感器TPM连接，第一互感器TPM与接触网并联，将接触网电压信号按照AC25KV：100V比
例进行一次降压，输出0～150VAC电压信号；接触网电压转换单元CV将一次转换后接触网电
压信号按照AC150V:5V比例二次降压，输出0～15VDC网流电压信号，供牵引网络系统采集。
3.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于：所述接触网电流转换单元CC输入端与第二
互感器TAL连接，第二互感器TAL与接触网串联，将接触网电流信号按照AC600A：5A比例
进行一次降流，输出0～10AAC电流信号；接触网电流转换单元CC将一次转换后接触网电流
信号按照AC8A：24mA比例进行二次降流，输出0～15VDC网流电压信号，供牵引网络系统采
集。
4.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于：所述变压器输入电流转换单元TIC输入端与
第三互感器TAP1连接，第三互感器TAP1与牵引变压器原边输入电流信号串联，将牵引变压
器原边输入电流信号按照AC300A：5A比例进行一次降压，输出0～10AAC电流信号；变压器
输入电流转...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国斌，刘金柱，丁勇，张亚伟，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37