一种列车三相辅助逆变器制造技术

本实用新型专利技术公布了一种列车三相辅助逆变器，数字信号处理器DSP，与FPGA算法控制单元连接，且其上设有RS485串行接口；FPGA算法控制单元，通过控制总线分别与DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元连接；IO输入输出控制单元，与FPGA算法控制单元连接；DC/DC驱动单元，与DC/DC电气回路单元连接；DC/3AC驱动单元，与DC/3AC电气回路单元连接；DC/DC电气回路单元，通过电气连接线与DC/3AC电气回路单元连接。本实用新型专利技术可实现列车三相辅助逆变交流供电输出的闭环控制，具备恒压输出控制、限流输出、掉电自动重启恢复、主电路逻辑控制及完善的故障保护。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及列车车载供电
，具体涉及一种列车三相辅助逆变器。
技术介绍
列车三相辅助逆变器，是中低速磁悬浮列车和地铁列车上车载关键电气设备。随着我国城市化进程加快，各城市对轨道交通方式多样性的需求日益增强，城市内中短距离交通如城际间交通或旅游景区专线将拥有巨大的市场商机。20世纪90年代以来，原国家科委正式将“中低速磁悬浮列车关键技术研究”列入“八五”国家科技攻关计划，由铁道科学研究院牵头、国防科技大学、中科院电工所、西南交通大学等单位参加。1995年5月,国防科技大学成功实现了实验室内单转向架的载人运行，2001年研制成功的中低速磁浮试验车在长沙试验线下线并成功进行了试验运行；2005年初上海强势启动了中低速磁悬浮技术工程化研发并于2007年初建成了中低速磁悬浮列车试验线；2006年4月，由西南交通大学沈志云教授主导的中低速磁悬浮列车在都江堰市青城山建成并调试成功。2011年株机公司开建长约1.5公里的试验线，并于2012年1月成功试运行。目前,中国已经先后在北京、长沙、成都、上海、大连等城市建立了多家研究基地和试验线路，对不同制式的磁悬浮技术开展实用化研究。现有的列车三相辅助逆变器采用单一的MCU芯片进行算法控制和系统故障保护，存在负载突变响应速度慢和保护功能互锁性不强等缺陷。本技术方案根据中低速磁悬浮列车和地铁列车对三相辅助逆变器车载供电的需求，注重软硬件的平台化及模块化设计，提出了一种新型列车三相辅助逆变器产品设计方案。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：现有列车三相辅助逆变器无法满足中低速磁悬浮列车、地铁列车等车载供电需求，存在负载突变响应速度慢、保护功能互锁性不强等缺陷。现提供一种列车三相辅助逆变器，采用将数字信号处理器DSP、FPGA算法控制单元、IO输入输出控制单元、DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元、DC/DC电气回路单元、DC/3AC电气回路单元集合在一起为地铁列车等提供安全可靠的供电输出，实现算法控制和系统故障保护，解决了现有的供电设备无法满足地铁列车等供电需求的技术问题。本技术的通过下述技术方案实现：一种列车三相辅助逆变器，包括数字信号处理器DSP，与FPGA算法控制单元连接，且数字信号处理器DSP上设有RS485串行接口，与列车的车载通信网络连接；FPGA算法控制单元，通过控制总线分别与DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元连接，用于管理列车车载系统的PWM调制产生、电压电流闭环控制算法、IO逻辑，并将生成的IGBT控制脉冲通过硬线传递给DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元；IO输入输出控制单元，与FPGA算法控制单元连接，用于实现与外部单元数字信号电平变换；DC/DC驱动单元，与DC/DC电气回路单元连接，用于对DC/DC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测；DC/3AC驱动单元，与DC/3AC电气回路单元连接，用于对DC/3AC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测；DC/DC电气回路单元，通过电气连接线与DC/3AC电气回路单元连接。进一步地，所述数字信号处理器DSP通过数据总线与FPGA算法控制单元连接。进一步地，所述DC/DC电气回路单元用于将电气输入DC1500V转换为DC660V，为DC/3AC电气回路单元提供电气输入。进一步地，所述DC/3AC电气回路单元将DC/DC电气回路单元电气输入的DC660V变换为线电压380V、频率50Hz的三相正弦交流电压，为外部单元提供供电输出。进一步地，还包括电源，电源为三相辅助逆变器供电。进一步地，所述数字信号处理器DSP采用的控制芯片型号TMS320F28335。进一步地，所述FPGA算法控制单元采用的控制芯片型号为XC3S400。进一步地，所述数据总线为15MHz、16bitEBI总线。本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：（1）本技术方案中采用FPGA算法控制单元、数字信号处理器DSP，解决了现有采用单一MCU芯片负载突变动态响应速度慢，保护功能互锁性不强的缺陷。本技术采用FPGA算法控制单元主要实现算法控制、系统故障，数字信号处理器DSP可进行系统协助控制处理，实现更快的负载突变动态响应和保护功能互锁。（2）本技术通过设置IO输入输出控制单元与FPGA算法控制单元连接，FPGA算法控制单元直接控制IO输入输出控制单元，实现更安全，响应更及时。（3）本技术方案中主电气回路由DC/DC电气回路单元和DC/3AC电气回路单元两部分组成，有效实现主回路电气隔离和分模块控制，增强了系统安全可靠性和易维护性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。在附图中：图1为本技术结构示意框图；图2为本技术中实施例1的结构示意框图；图3为本技术中DC/DC电气回路单元的电路图；图4为本技术中DC/3AC电气回路单元电路图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本技术，并不作为对本技术的限定。实施例1：如图1、图2所示，一种列车三相辅助逆变器，包括：数字信号处理器DSP，与FPGA算法控制单元连接，且数字信号处理器DSP上设有RS485串行接口，与列车的车载通信网络连接；其中，数字信号处理器DSP为列车三相辅助逆变器逻辑控制核心，对内用于实现系统通信管理、逻辑控制、故障保护与状态监测，对外具备RS485串行接口，实现与列车车载控制网络的通信及调试功能。FPGA算法控制单元，通过控制总线分别与DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元连接，用于管理列车车载系统的PWM调制产生、电压电流闭环控制算法、IO逻辑管理，并将生成的IGBT控制脉冲分别通过硬线传递给DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元；IO输入输出控制单元，与FPGA算法控制单元连接，用于实现与外部单元数字信号电平变换；其中，IO输入输出控制单元为数字信号输入输出端口，实现5V电平与110V电平的转换，其主要输入输出信号为接触器的控制信号、反馈信号、状态的检测信号、指示信号、温度开关的检测信号。DC/DC驱动单元，与DC/DC电气回路单元连接，用于对DC/DC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测、快速保护，DC/DC驱动单元的结构及其原理为现有技术，不再详述；DC/3AC驱动单元，与DC/3AC电气回路单元连接，用于对DC/3AC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测及快速保护，DC/3AC驱动单元的结构及其原理为现有技术，不再详述；DC/DC电气回路单元，用于实现电气输入DC1500V变换为DC660V，并控制其在设定的700V~500V范围内，为DC/3AC电气回路单元提供安全可靠的电气输入。其中DC/DC电气回路单元的电路图如图3所示，包括支撑电容C1~C6、均压电阻R1~R6、IGBT模块I1~I4、高频隔离变压器T1~T2、整流二级管H1~H8、滤波电抗L1~L2及功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车三相辅助逆变器，其特征在于，包括数字信号处理器DSP，与FPGA算法控制单元连接，且数字信号处理器DSP上设有RS485串行接口，与列车的车载通信网络连接；FPGA算法控制单元，通过控制总线分别与DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元连接，用于管理列车车载系统的PWM调制、电压电流闭环控制算法、IO逻辑，并将生成的IGBT控制脉冲通过硬线传递给DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元；IO输入输出控制单元，与FPGA算法控制单元连接，用于实现与外部单元数字信号电平变换；DC/DC驱动单元，与DC/DC电气回路单元连接，用于对DC/DC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测；DC/3AC驱动单元，与DC/3AC电气回路单元连接，用于对DC/3AC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测；DC/DC电气回路单元，通过电气连接线与DC/3AC电气回路单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种列车三相辅助逆变器，其特征在于，包括数字信号处理器DSP，与FPGA算法控制单元连接，且数字信号处理器DSP上设有RS485串行接口，与列车的车载通信网络连接；FPGA算法控制单元，通过控制总线分别与DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元连接，用于管理列车车载系统的PWM调制、电压电流闭环控制算法、IO逻辑，并将生成的IGBT控制脉冲通过硬线传递给DC/DC驱动单元、DC/3AC驱动单元；IO输入输出控制单元，与FPGA算法控制单元连接，用于实现与外部单元数字信号电平变换；DC/DC驱动单元，与DC/DC电气回路单元连接，用于对DC/DC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测；DC/3AC驱动单元，与DC/3AC电气回路单元连接，用于对DC/3AC电气回路单元IGBT控制脉冲的电平转换、故障检测；DC/DC电气回路单元，通过电气连接线与DC/3AC电气回路单元连接。2.根据权利要求1所述的一种列车三相辅助逆变器，其特征在于：所述数字信号处理器DSP通...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔恒斌，王玉松，孙兆伟，
申请(专利权)人：成都运达科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51