一種通用型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)適配器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種通用型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)適配器，該適配器包括接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV、接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC和變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元TOC和電源模塊，上述模板均包括采集模塊XXSM和信號(hào)處理模塊XXPM，通過(guò)采集模塊XXSM和信號(hào)處理模塊XXPM將高壓交流電壓信號(hào)、高壓交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成通用的低壓直流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)任意高壓設(shè)備供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商的模擬量采集模塊接口的匹配。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種通用型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)適配器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及鐵道車(chē)輛電氣裝置領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種通用型動(dòng)車(chē)組高壓 信號(hào)適配器。
【背景技術(shù)】
[0002] 為保障實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組控制和安全可靠運(yùn)行，列車(chē)牽引和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)需要對(duì)高壓系 統(tǒng)接觸網(wǎng)電壓信號(hào)、接觸網(wǎng)電流信號(hào)、牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)、牽引變壓器原邊接地 回流電流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)值進(jìn)行牽引控制和網(wǎng)絡(luò)邏輯控制。
[0003] 接觸網(wǎng)電壓信號(hào)、接觸網(wǎng)電流信號(hào)、牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)、牽引變壓器原 邊接地回流電流信號(hào)均為高壓交流信號(hào)或大電流交流信號(hào)，無(wú)法由低壓控制電路直接采集 檢測(cè)，因此需對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行降壓降流、轉(zhuǎn)換采集后，再由牽引系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。
[0004] 目前，我國(guó)現(xiàn)運(yùn)行動(dòng)車(chē)組中，高壓系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由不同的供應(yīng)商提 供，各個(gè)供應(yīng)商設(shè)計(jì)方案不同，高壓信號(hào)轉(zhuǎn)換方法和轉(zhuǎn)換幅值各不相同，因此通過(guò)對(duì)高壓信 號(hào)采集而實(shí)施的列車(chē)高壓部件的保護(hù)方式也不盡相同，無(wú)法實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)之間的完全匹 配，各型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)采集的具體方法如表1。
[0005] 表1動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)采集對(duì)比

【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的是提供一種通用型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)適配器，將高壓交流電壓信 號(hào)、高壓交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成通用的低壓直流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)任意高壓設(shè)備供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 供應(yīng)商的模擬量采集模塊接口的匹配。
[0009] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種通用型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)適配器，該適配器包括接 觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV、接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC和變壓器輸出 電流轉(zhuǎn)換單元T0C和電源模塊;接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV、接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸 入電流轉(zhuǎn)換單元TIC和變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元T0C均包括采集模塊XXSM和信號(hào)處理模塊 XXPM;采集模塊XXSM輸入端與接觸網(wǎng)信號(hào)端及牽引變壓器原邊信號(hào)端連接，信號(hào)處理模塊 XXPM的電路結(jié)構(gòu)包括差分放大電路DIF、有效值分析電路RMS、檢測(cè)電路ADC、控制器CP、運(yùn)放 調(diào)理電路0PA和外圍電路，差分放大電路DIF輸入端與采集模塊XXSM輸入端連接，采集模塊 XXSM共包括兩路冗余輸出，兩路冗余輸出分別與差分放大電路DIF連接，差分放大電路DIF 依次經(jīng)有效值分析電路RMS與運(yùn)放調(diào)理電路OP A連接，運(yùn)放調(diào)理電路OP A輸出端輸出0~ 15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)至動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)，檢測(cè)電路采集有效值分析電路RMS信號(hào) 輸入端與信號(hào)輸出端信號(hào)，控制器CP連接檢測(cè)電路ADC、運(yùn)放調(diào)理電路0PA和外圍電路。
[0010] 優(yōu)選的是，所述接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV輸入端與第一互感器TPM連接，第一互感器 T P M與接觸網(wǎng)并聯(lián)，將接觸網(wǎng)電壓信號(hào)按照A C 2 5 K V: 10 0 V比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~ 150VAC電壓信號(hào);接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV將一次轉(zhuǎn)換后接觸網(wǎng)電壓信號(hào)按照AC 150V: 5V比 例二次降壓，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集;所述接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元 CC輸入端與第二互感器TAL連接，第二互感器TAL與接觸網(wǎng)串聯(lián)，將接觸網(wǎng)電流信號(hào)按照AC 600A: 5A比例進(jìn)行一次降流，輸出0~10AAC電流信號(hào);接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC將一次轉(zhuǎn)換后 接觸網(wǎng)電流信號(hào)按照AC 8A: 24mA比例進(jìn)行二次降流，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供牽引 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集;所述變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC輸入端與第三互感器TAP1連接，第三互感 器TAP1與牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)串聯(lián)，將牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)按照AC 300A:5A比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~10AAC電流信號(hào);變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC將一次 轉(zhuǎn)換后牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)按照AC 8A:24mA比例進(jìn)行二次降流，輸出0~15VDC網(wǎng) 流電壓信號(hào)，供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集;所述變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元T0C輸入端與第四互感器TAP2 連接，第四互感器TAP2與牽引變壓器原邊輸出電流信號(hào)串聯(lián)，將牽引變壓器原邊輸出電流 信號(hào)按照AC 300A:5A比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~10AAC電流信號(hào);變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單 元T0C將一次轉(zhuǎn)換后牽引變壓器原邊輸出電流信號(hào)按照AC 8A:24mA比例進(jìn)行二次降流，輸 出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集。
[0011]優(yōu)選的是，所述差分放大電路DIF與有效值分析電路RMS以及有效值分析電路RMS 與運(yùn)放調(diào)理電路0PA之間均設(shè)有選擇開(kāi)關(guān)，分別為第一選擇開(kāi)關(guān)K1、第二選擇開(kāi)關(guān)K2和第三 選擇開(kāi)關(guān)K3;第一選擇開(kāi)關(guān)K1設(shè)置于第一差分放大電路DIF1與第一有效值分析電路RMS1之 間；第二選擇開(kāi)關(guān)K2設(shè)置于第二差分放大電路DIF2與第二有效值分析電路RMS2之間；第三 選擇開(kāi)關(guān)K3設(shè)置于有效值分析電路RMS與運(yùn)放調(diào)理電路OPA之間；第一選擇開(kāi)關(guān)K1和第二選 擇開(kāi)關(guān)K2均設(shè)有四路開(kāi)關(guān)通路，1路開(kāi)關(guān)通路與差分放大電路DIF輸出端連接;1路開(kāi)關(guān)通路 與正弦參考信號(hào)REFV連接;2路開(kāi)關(guān)通路與模擬地信號(hào)連接AGND;第三選擇開(kāi)關(guān)K3設(shè)有四路 開(kāi)關(guān)通路，2路開(kāi)關(guān)通路分別與第一有效值分析電路RMS1和第二有效值分析電路RMS2輸出 端連接，1路開(kāi)關(guān)通路與模擬地信號(hào)連接AGND; 1路開(kāi)關(guān)通路經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC與控制器CP 連接。
[0012]優(yōu)選的是，所述外圍電路設(shè)有狀態(tài)指示電路，狀態(tài)指示電路設(shè)有3路繼電器，通過(guò) 控制器CP控制3路繼電器冗余輸出至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0013] 優(yōu)選的是，所述外圍電路設(shè)有自檢測(cè)按鍵，通過(guò)控制自檢測(cè)按鍵，選擇開(kāi)關(guān)連通差 分放大電路DIF或正弦參考信號(hào)REFV，自檢結(jié)果通過(guò)前面板指示燈顯示，故障記錄存儲(chǔ)于控 制器CP中。
[0014] 優(yōu)選的是，所述電源模塊POWER包括2路冗余電源單元，每路電源單元輸出端均連 接防反二極管，當(dāng)一個(gè)電源單元故障時(shí)，另一個(gè)電源模塊繼續(xù)供電。
[0015] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為：
[0016] 1)響應(yīng)速度快。信號(hào)的轉(zhuǎn)換采集采用雙路采集電路，并通過(guò)高精度有效值分析電 路，保證了系統(tǒng)的高速響應(yīng)；
[0017] 2)可靠性高。采用雙路冗余采集模塊和兩路差分輸入，通過(guò)對(duì)有效值分析電路的 信號(hào)輸入端與信號(hào)輸出端信號(hào)進(jìn)行兩路ADC采集，并通過(guò)控制器實(shí)時(shí)地在線診斷，控制輸出 選擇開(kāi)關(guān)切換冗余輸出，確保檢測(cè)電路及運(yùn)算調(diào)理電路的正確可靠運(yùn)行；
[0018] 3)維護(hù)方便。當(dāng)該適配器發(fā)生故障時(shí)，在斷開(kāi)高壓的情況下，可以通過(guò)系統(tǒng)自檢測(cè) 按鍵，進(jìn)行系統(tǒng)自診斷，并且定位故障位置，診斷結(jié)果可以通過(guò)前面板指示燈顯示，通過(guò)故 障記錄電路FM進(jìn)行故障記錄；
[0019] 4)具有接觸網(wǎng)電流和牽引變壓器輸入/輸出電流過(guò)流保護(hù)功能?？赏ㄟ^(guò)上位機(jī)設(shè) 置過(guò)流檢測(cè)值，當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)此設(shè)置值時(shí)，輸出過(guò)流故障信號(hào)，切除輸出通道，同時(shí)將該 過(guò)流故障通過(guò)狀態(tài)指示電路輸出；
[0020] 5)設(shè)計(jì)靈活，便于更改。通過(guò)配置采集模塊輸入端的采樣電阻，實(shí)現(xiàn)電壓型采樣和 電流型采樣的轉(zhuǎn)換，將電流型/電壓型信號(hào)采集電路進(jìn)行簡(jiǎn)統(tǒng)設(shè)計(jì)，只需要更改信號(hào)輸入端 口的采樣電阻就可以實(shí)現(xiàn)電壓型和電流型的轉(zhuǎn)換、以及采集范圍的變化。對(duì)于更改信號(hào)輸 入端口的采樣電阻值在一定范圍內(nèi)的改動(dòng)，可在硬件不做任何修改的情況下通過(guò)軟件升級(jí) 完成系統(tǒng)的更改要求；
[0021] 6)該適配器結(jié)構(gòu)上采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱設(shè)計(jì)，板卡設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)3U板卡，各個(gè)板卡相互獨(dú) 立，任何一塊板卡的故障都不會(huì)使其它板卡的功能受影響，當(dāng)出現(xiàn)板卡故障時(shí)，只需單獨(dú)將 故障板卡抽出重新更換即可；
[0022] 7)電源模塊采用雙路冗余輸出電源，兩路電源互為熱備，任何一路電源故障，系統(tǒng) 供電功能不會(huì)受任何影響，仍可繼續(xù)正常工作。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本實(shí)用新型適配器的連接圖；
[0024] 圖2為本實(shí)用新型適配器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為信號(hào)處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本實(shí)用新型實(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)合本實(shí)用新 型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] -種通用型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)適配器，該適配器用于將動(dòng)車(chē)組高壓系統(tǒng)的接觸網(wǎng)電 壓信號(hào)、接觸網(wǎng)電流信號(hào)、牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)、牽引變壓器原邊接地回流電流信 號(hào)四種信號(hào)進(jìn)行降壓降流、采集轉(zhuǎn)換為低壓直流〇~15V信號(hào)，供動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引系 統(tǒng)采集。
[0029] 參見(jiàn)圖1和圖2,該適配器與動(dòng)車(chē)組高壓系統(tǒng)、動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)的連接 關(guān)系圖。圖1中，該適配器分為4路通路，4路通路分別為接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV、接觸網(wǎng)電流 轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC和變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元T0C。各個(gè)單元板卡 相互獨(dú)立，任何一塊板卡的故障都不會(huì)使其它板卡的功能受影響，當(dāng)出現(xiàn)板卡故障時(shí)，只需 單獨(dú)將故障板卡抽出重新更換即可。其中，接觸網(wǎng)采用的電壓為0~35KVAC，接觸網(wǎng)額定電 壓為 25KVAC。
[0030] 第一互感器TPM與接觸網(wǎng)并聯(lián)后與接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV輸入端連接，完成網(wǎng)壓 信號(hào)的一次轉(zhuǎn)換，將接觸網(wǎng)電壓信號(hào)按照AC 25KV:100V比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~150VAC 電壓信號(hào)。經(jīng)接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV進(jìn)行網(wǎng)壓信號(hào)的二次轉(zhuǎn)換，將一次轉(zhuǎn)換后接觸網(wǎng)電壓 信號(hào)按照AC 150V: 5V比例二次降壓，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集。
[0031] 第二互感器TAL與接觸網(wǎng)串聯(lián)后與接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC輸入端連接，完成網(wǎng)流 信號(hào)的一次轉(zhuǎn)換，將接觸網(wǎng)電流信號(hào)按照AC 600A: 5A比例進(jìn)行一次降流，輸出0~10AAC電 流信號(hào)。經(jīng)接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC進(jìn)行網(wǎng)流信號(hào)的二次轉(zhuǎn)換，將一次轉(zhuǎn)換后接觸網(wǎng)電流信 號(hào)按照AC8A:24mA比例進(jìn)行二次降流，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集。 [0032] 第三互感器TAP1與牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)串聯(lián)后與變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換 單元TIC輸入端連接，完成牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)的一次轉(zhuǎn)換，將牽引變壓器原邊輸 入電流信號(hào)按照AC 300A: 5A比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~10AAC電流信號(hào)。經(jīng)變壓器輸入電 流轉(zhuǎn)換單元TIC進(jìn)行牽引變壓器輸入電流信號(hào)的二次轉(zhuǎn)換，將一次轉(zhuǎn)換后牽引變壓器原邊 輸入電流信號(hào)按照AC 8A: 24mA比例進(jìn)行二次降流，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)采集。
[0033] 第四互感器TAP2與牽引變壓器原邊輸出電流信號(hào)串聯(lián)后與變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換 單元T0C輸入端連接，完成牽引變壓器原邊輸出電流信號(hào)的一次轉(zhuǎn)換，將牽引變壓器原邊輸 出電流信號(hào)按照AC 300A: 5A比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~10AAC電流信號(hào)。經(jīng)變壓器輸出電 流轉(zhuǎn)換單元T0C進(jìn)行牽引變壓器輸出電流信號(hào)的二次轉(zhuǎn)換，將一次轉(zhuǎn)換后牽引變壓器原邊 輸出電流信號(hào)按照A C 8 A: 2 4mA比例進(jìn)行二次降流，輸出0~15 VD C網(wǎng)流電壓信號(hào)，供網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)采集。
[0034] 參見(jiàn)圖2,接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV、接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換 單元TIC和變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元TOC均包括采集模塊XXSM和信號(hào)處理模塊XXPM，即接觸 網(wǎng)電壓信號(hào)、接觸網(wǎng)電流信號(hào)、變壓器原邊輸入電流信號(hào)、變壓器原邊輸出電流信號(hào)均依次 經(jīng)過(guò)采集模塊XXSM和信號(hào)處理模塊XXPM后，輸出低壓直流0~15V信號(hào)。
[0035] 參見(jiàn)圖2，采集模塊XXSM包括接觸網(wǎng)電壓采集輸入模塊CVSM、接觸網(wǎng)電流采集輸入 模塊CCSM、變壓器原邊輸入電流采集輸入模塊TICSM和變壓器原邊回流電流采集輸入模塊 rocsMo
[0036] 由于動(dòng)車(chē)組整車(chē)對(duì)該適配器安全等級(jí)要求較高，該適配器的采集模塊XXSM采用雙 路采集、相互冗余的設(shè)計(jì)思路。采集模塊XXSM包括雙路采集電路，采用兩只冗余互感器或兩 只冗余傳感器。
[0037] 通過(guò)更改雙路采集電路信號(hào)輸入端的采樣電阻，實(shí)現(xiàn)電壓型采樣和電流型采樣的 轉(zhuǎn)換。由于采集模塊XXSM由高壓電壓/電流信號(hào)轉(zhuǎn)換而來(lái)，其信號(hào)品質(zhì)差，一般帶有諧波分 量，因此雙路采集電路前級(jí)必須進(jìn)行濾波處理，處理后信號(hào)傳送至信號(hào)處理模塊XXPM的差 分放大電路DIF輸入端。
[0038] 接觸網(wǎng)電壓采集輸入模塊CVSM與一次降壓后的網(wǎng)壓信號(hào)并聯(lián)，輸出0~5VAC網(wǎng)壓 信號(hào)。接觸網(wǎng)電流采集輸入模塊CCSM與一次降流后的網(wǎng)流信號(hào)串聯(lián)，輸出0~lOmAAC網(wǎng)流信 號(hào)。變壓器原邊輸入電流采集輸入模塊TICSM與一次轉(zhuǎn)換后牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào) 串聯(lián)，輸出〇~1 OmAAC電流信號(hào)。變壓器原邊回流電流采集輸入模塊T0CSM與一次轉(zhuǎn)換后牽 弓丨變壓器原邊輸出電流信號(hào)串聯(lián)，輸出0~1 OmAAC電流信號(hào)。
[0039]參見(jiàn)圖2，信號(hào)處理模塊XXPM包括接觸網(wǎng)電壓信號(hào)處理輸出模塊CVPM、接觸網(wǎng)電流 信號(hào)處理輸出模塊CCPM、變壓器原邊輸入電流信號(hào)處理輸出模塊TICPM和變壓器原邊回流 電流電流信號(hào)處理輸入模塊T0CPM。接觸網(wǎng)電壓信號(hào)處理輸出模塊CVPM、接觸網(wǎng)電流信號(hào)處 理輸出模塊CCPM、變壓器原邊輸入電流信號(hào)處理輸出模塊TICPM和變壓器原邊回流電流電 流信號(hào)處理輸入模塊T0CPM采用相同的電路結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)電路結(jié)構(gòu)中電阻參數(shù)配置，以適配 不同的電壓/電流輸入信號(hào)范圍。
[0040] 參見(jiàn)圖3，信號(hào)處理模塊XXPM的電路結(jié)構(gòu)包括差分放大電路DIF、有效值分析電路 RMS、檢測(cè)電路ADC、控制器CP、運(yùn)放調(diào)理電路0PA和外圍電路。背板側(cè)輸入信號(hào)與采集模塊 XXSM輸出端連接，通過(guò)背板將采集模塊XXSM輸出端的電壓電流信號(hào)與信號(hào)處理模塊XXPM連 接。
[0041] 采集模塊XXSM共包括兩路冗余輸出，兩路冗余輸出分別與差分放大電路DIF連接， 通過(guò)差分放大電路DIF對(duì)信號(hào)進(jìn)行必要的調(diào)理，使得信達(dá)到可采樣的閾值。差分放大電路 D IF輸出端與有效值分析電路RMS輸入端連接，通過(guò)有效值分析電路RMS實(shí)現(xiàn)交流信號(hào)到直 流信號(hào)的轉(zhuǎn)換。有效值分析電路RMS輸出端與運(yùn)放調(diào)理電路0PA連接，有效值分析電路RMS包 括整流電路和積分電路，實(shí)現(xiàn)交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓降流，通 過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)放調(diào)理電路0PA的比例電阻，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)匹配的要求。
[0042]差分放大電路DIF與有效值分析電路RMS以及有效值分析電路RMS與運(yùn)放調(diào)理電路 0PA之間均設(shè)有選擇開(kāi)關(guān)，分別為第一選擇開(kāi)關(guān)K1、第二選擇開(kāi)關(guān)K2和第三選擇開(kāi)關(guān)K3。第 一選擇開(kāi)關(guān)K1設(shè)置于第一差分放大電路DIF1與第一有效值分析電路RMS1之間；第二選擇開(kāi) 關(guān)K2設(shè)置于第二差分放大電路DIF2與第二有效值分析電路RMS2之間；第三選擇開(kāi)關(guān)K3設(shè)置 于有效值分析電路RMS與運(yùn)放調(diào)理電路0PA之間。
[0043]第一選擇開(kāi)關(guān)K1和第二選擇開(kāi)關(guān)K2均設(shè)有四路開(kāi)關(guān)通路。其中，1路開(kāi)關(guān)通路與差 分放大電路DIF輸出端連接；1路開(kāi)關(guān)通路與正弦參考信號(hào)REFV連接;2路開(kāi)關(guān)通路與模擬地 信號(hào)連接AGND。第三選擇開(kāi)關(guān)K3設(shè)有四路開(kāi)關(guān)通路。其中，2路開(kāi)關(guān)通路分別與第一有效值 分析電路RMS1和第二有效值分析電路RMS2輸出端連接，1路開(kāi)關(guān)通路與模擬地信號(hào)連接 AGND;1路開(kāi)關(guān)通路經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC與控制器CP連接，用于當(dāng)2路有效值分析電路RMS均 出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC將相應(yīng)模擬量信號(hào)直接輸出至運(yùn)放調(diào)理電路0PA處理。 [0044]檢測(cè)電路ADC共有4路，采集有效值分析電路RMS信號(hào)輸入端與信號(hào)輸出端信號(hào)，采 集后的數(shù)字量通過(guò)數(shù)字濾波等，用于判斷各個(gè)通道信號(hào)硬件轉(zhuǎn)換的正確性，并可通過(guò)控制 檢測(cè)電路ADC實(shí)現(xiàn)故障通道向正常通道的切換，并通過(guò)前面板輸出故障信號(hào)。
[0045]其中，第一檢測(cè)電路ADC1與第一有效值分析電路RMS1輸入端連接，采集第一有效 值分析電路RMS1輸入端信號(hào)，并傳送至控制器CP處理;第二檢測(cè)電路ADC2與第二有效值分 析電路RMS2輸入端連接，采集第二有效值分析電路RMS2輸入端信號(hào)，并傳送至控制器CP處 理;第三檢測(cè)電路ADC3與第一有效值分析電路RMS 1輸出端連接，采集第一有效值分析電路 RMS1輸出端信號(hào)，并傳送至控制器CP處理;第四檢測(cè)電路ADC4與第二有效值分析電路RMS2 輸出端連接，采集第二有效值分析電路RMS2輸出端信號(hào)，并傳送至控制器CP處理。
[0046]外圍電路與控制器CP連接。外圍電路包括故障記錄電路FM、配置信息電路Prom、自 檢測(cè)按鍵、時(shí)鐘電路RTC、看門(mén)狗電路、串口通訊電路、溫度檢測(cè)電路TEMP、狀態(tài)指示電路、電 源狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路和風(fēng)扇控制電路。
[0047] 其中，狀態(tài)指示電路、串口通訊電路和自檢測(cè)按鍵均與前面板輸出信號(hào)連接，經(jīng)前 面板連接至動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)。自檢測(cè)按鍵用于實(shí)現(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)的通路切換，通過(guò) 控制自檢測(cè)按鍵，選擇開(kāi)關(guān)連通差分放大電路DIF或正弦參考信號(hào)REFV，實(shí)現(xiàn)一鍵自檢功 能，并將自檢結(jié)果通過(guò)前面板指示燈顯示，通過(guò)故障記錄電路FM進(jìn)行故障記錄，存儲(chǔ)于控制 器CP中，通過(guò)上位機(jī)讀取。
[0048] 所述外圍電路設(shè)有狀態(tài)指示電路，狀態(tài)指示電路設(shè)有3路繼電器，通過(guò)控制器CP控 制3路繼電器冗余輸出至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
[0049] 狀態(tài)指示電路采用3路繼電器冗余輸出，輸出連接至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，狀 態(tài)指示電路用于指示該適配器的工作狀態(tài)及2路有效值分析電路RMS的工作狀態(tài)。通過(guò)串口 通訊電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新維護(hù)。電源狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路和風(fēng)扇控制電路分別經(jīng)背板側(cè)與電源模 塊和風(fēng)扇連接。
[0050] 參見(jiàn)圖2,該適配器還包括電源模塊POWER，電源模塊為接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV、接 觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC和變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元T0C提供電 能。電源模塊POWER采用DC-DC隔離電源模塊，將DC+110V輸出電壓轉(zhuǎn)換為+24V和+5V電源。電 源模塊POWER包括2路冗余電源單元，每路電源單元輸出端均連接防反二極管，當(dāng)一個(gè)電源 單元故障時(shí)，另一個(gè)電源模塊繼續(xù)供電，保證該適配器在單電源故障時(shí)向系統(tǒng)無(wú)間斷供電， 確保供電可靠性，且對(duì)電源單元進(jìn)行保護(hù)。
[0051] 參見(jiàn)圖2,該適配器還包括風(fēng)扇模塊FANM，風(fēng)扇模塊FAM1安裝風(fēng)扇或者加熱帶，風(fēng) 扇模塊FAM1的啟停由控制器CP根據(jù)應(yīng)用環(huán)境自行控制，以增強(qiáng)適配器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，滿(mǎn) 足了動(dòng)車(chē)組高海拔，高溫度，高寒等復(fù)雜惡劣環(huán)境應(yīng)用需求。
[0052]該適配器的工作過(guò)程為：
[0053] 1、實(shí)現(xiàn)雙路信號(hào)采集功能
[0054]通過(guò)更改采集模塊XXSM信號(hào)輸入端的采樣電阻，實(shí)現(xiàn)電壓型采樣和電流型采樣的 轉(zhuǎn)換，并對(duì)采集模塊XXSM的前級(jí)進(jìn)行濾波處理，采集模塊XXSM輸出的采樣電流信號(hào)和采樣 電壓信號(hào)進(jìn)入至差分放大電路DIF輸入端，通過(guò)差分放大電路DIF對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使得信 號(hào)達(dá)到可采樣的閾值，有效值分析電路RMS進(jìn)行交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)調(diào)解運(yùn)放 調(diào)理電路0PA的比例電阻，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)匹配的要求，最終輸出低壓直流0~15V 信號(hào)，供動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)采集。
[0055] 2、實(shí)現(xiàn)采樣電路在線診斷
[0056]該適配器正常工作時(shí)，控制器CP通過(guò)雙路檢測(cè)電路采集有效值分析電路RMS信號(hào) 輸入端與信號(hào)輸出端信號(hào)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控比較;當(dāng)該適配器發(fā)生故障時(shí)，在斷開(kāi)高壓情況 下，通過(guò)自檢測(cè)按鍵，進(jìn)行系統(tǒng)自診斷。自診斷過(guò)程為:控制器CP通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC進(jìn)行 數(shù)模轉(zhuǎn)換，開(kāi)關(guān)通路接通給定正弦參考信號(hào)REFV，經(jīng)差分放大電路DIF、有效值分析電路RMS 輸出，通過(guò)檢測(cè)電路ADC對(duì)給定正弦參考信號(hào)REFV經(jīng)有效值分析電路RMS信號(hào)輸入端與信號(hào) 輸出端信號(hào)進(jìn)行采樣，通過(guò)比較給定正弦參考信號(hào)REFV與采樣信號(hào)值來(lái)判定系統(tǒng)雙路信號(hào) 米集電路是否正常。
[0057] 3、實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)
[0058]通過(guò)上位機(jī)設(shè)置過(guò)流檢測(cè)值，設(shè)定后的過(guò)流檢測(cè)值通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，輸出一個(gè)比較閾值，當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)此閾值時(shí)，控制器CP進(jìn)行邏輯判斷，為防止系統(tǒng)誤 動(dòng)作，控制器CP設(shè)有延時(shí)電路和延時(shí)判斷功能，故障確認(rèn)后切除輸出通道，同時(shí)將該過(guò)流故 障通過(guò)狀態(tài)指示電路輸出。
[0059] 4、實(shí)現(xiàn)故障輸出
[0060] 該適配器發(fā)生故障后，通過(guò)控制器CP控制狀態(tài)指示電路的控制器CP通道連通，輸 出故障信號(hào)。
[0061 ] 5、實(shí)現(xiàn)狀態(tài)顯示
[0062]該適配器發(fā)生故障后，前面板設(shè)有狀態(tài)顯示燈，可顯示電源模塊POWER、在線診斷 和雙路通道狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通用型動(dòng)車(chē)組高壓信號(hào)適配器，其特征在于：該適配器包括接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單 元CV、接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC和變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元 TOC和電源模塊;接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV、接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC、變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單 元TIC和變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元TOC均包括采集模塊XXSM和信號(hào)處理模塊XXPM;采集模塊 XXSM輸入端與接觸網(wǎng)信號(hào)端及牽引變壓器原邊信號(hào)端連接，信號(hào)處理模塊XXPM的電路結(jié)構(gòu) 包括差分放大電路DIF、有效值分析電路RMS、檢測(cè)電路ADC、控制器CP、運(yùn)放調(diào)理電路OPA和 外圍電路，差分放大電路DIF輸入端與采集模塊XXSM輸入端連接，采集模塊XXSM共包括兩路 冗余輸出，兩路冗余輸出分別與差分放大電路DIF連接，差分放大電路DIF依次經(jīng)有效值分 析電路RMS與運(yùn)放調(diào)理電路OPA連接，運(yùn)放調(diào)理電路OPA輸出端輸出0~15 VDC網(wǎng)流電壓信號(hào) 至動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)，檢測(cè)電路采集有效值分析電路RMS信號(hào)輸入端與信號(hào)輸出 端信號(hào)，控制器CP連接檢測(cè)電路ADC、運(yùn)放調(diào)理電路OPA和外圍電路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV輸入端與第 一互感器TPM連接，第一互感器TPM與接觸網(wǎng)并聯(lián)，將接觸網(wǎng)電壓信號(hào)按照AC 25KV:100V比 例進(jìn)行一次降壓，輸出0~150VAC電壓信號(hào);接觸網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換單元CV將一次轉(zhuǎn)換后接觸網(wǎng)電 壓信號(hào)按照AC 150V: 5V比例二次降壓，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC輸入端與第 二互感器TAL連接，第二互感器TAL與接觸網(wǎng)串聯(lián)，將接觸網(wǎng)電流信號(hào)按照AC 600A:5A比例 進(jìn)行一次降流，輸出0~10AAC電流信號(hào);接觸網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換單元CC將一次轉(zhuǎn)換后接觸網(wǎng)電流 信號(hào)按照AC 8A:24mA比例進(jìn)行二次降流，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采 集。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述變壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC輸入 端與第三互感器TAPl連接，第三互感器TAPl與牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)串聯(lián)，將牽引 變壓器原邊輸入電流信號(hào)按照AC 300A: 5A比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~IOAAC電流信號(hào);變 壓器輸入電流轉(zhuǎn)換單元TIC將一次轉(zhuǎn)換后牽引變壓器原邊輸入電流信號(hào)按照AC 8A:24mA比 例進(jìn)行二次降流，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述變壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元TOC輸入 端與第四互感器TAP2連接，第四互感器TAP2與牽引變壓器原邊輸出電流信號(hào)串聯(lián)，將牽引 變壓器原邊輸出電流信號(hào)按照AC 300A: 5A比例進(jìn)行一次降壓，輸出0~IOAAC電流信號(hào);變 壓器輸出電流轉(zhuǎn)換單元TOC將一次轉(zhuǎn)換后牽引變壓器原邊輸出電流信號(hào)按照AC 8A:24mA比 例進(jìn)行二次降流，輸出0~15VDC網(wǎng)流電壓信號(hào)，供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述差分放大電路DIF與有效值分析電 路RMS以及有效值分析電路RMS與運(yùn)放調(diào)理電路OPA之間均設(shè)有選擇開(kāi)關(guān)，分別為第一選擇 開(kāi)關(guān)Kl、第二選擇開(kāi)關(guān)K2和第三選擇開(kāi)關(guān)K3;第一選擇開(kāi)關(guān)Kl設(shè)置于第一差分放大電路 DIFl與第一有效值分析電路RMSl之間；第二選擇開(kāi)關(guān)K2設(shè)置于第二差分放大電路DIF2與第 二有效值分析電路RMS2之間；第三選擇開(kāi)關(guān)K3設(shè)置于有效值分析電路RMS與運(yùn)放調(diào)理電路 OPA之間；第一選擇開(kāi)關(guān)Kl和第二選擇開(kāi)關(guān)K2均設(shè)有四路開(kāi)關(guān)通路，1路開(kāi)關(guān)通路與差分放 大電路DIF輸出端連接；1路開(kāi)關(guān)通路與正弦參考信號(hào)REFV連接;2路開(kāi)關(guān)通路與模擬地信號(hào) 連接AGND;第三選擇開(kāi)關(guān)K3設(shè)有四路開(kāi)關(guān)通路，2路開(kāi)關(guān)通路分別與第一有效值分析電路 RMSl和第二有效值分析電路RMS2輸出端連接，1路開(kāi)關(guān)通路與模擬地信號(hào)連接AGND; 1路開(kāi) 關(guān)通路經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC與控制器CP連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述外圍電路設(shè)有狀態(tài)指示電路，狀態(tài) 指示電路設(shè)有3路繼電器，通過(guò)控制器CP控制3路繼電器冗余輸出至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和牽引網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述外圍電路設(shè)有自檢測(cè)按鍵，通過(guò)控 制自檢測(cè)按鍵，選擇開(kāi)關(guān)連通差分放大電路DIF或正弦參考信號(hào)REFV，自檢結(jié)果通過(guò)前面板 指示燈顯示，故障記錄存儲(chǔ)于控制器CP中。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于:所述電源模塊POWER包括2路冗余電源單 元，每路電源單元輸出端均連接防反二極管，當(dāng)一個(gè)電源單元故障時(shí)，另一個(gè)電源模塊繼續(xù) 供電。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK205506924SQ201620217933
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】孫國(guó)斌, 劉金柱, 丁勇, 張亞偉
【申請(qǐng)人】中車(chē)青島四方車(chē)輛研究所有限公司