電力機車牽引控制單元與控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的電力機車牽引控制單元與控制方法，通過外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，將驅(qū)動控制信號發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片同時接收作為主處理芯片的DSP芯片發(fā)送的控制指令，F(xiàn)PGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)控制指令向電力機車中IGBT輸出驅(qū)動脈沖。本發(fā)明通過FPGA芯片對控制驅(qū)動脈沖發(fā)送的驅(qū)動控制信號進行判斷，當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號不存在故障時，F(xiàn)PGA芯片發(fā)送驅(qū)動脈沖給IGBT，以驅(qū)動IGBT進行工作；當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號存在故障時，F(xiàn)PGA中斷發(fā)送驅(qū)動脈沖，避免在電力機車突發(fā)故障的情況下對IGBT的毀壞，從而可以降低IGBT的燒毀率。
【專利說明】電力機車牽引控制單元與控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛控制技術(shù)，尤其涉及一種電力機車牽引控制單元與控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通運輸行業(yè)的迅速發(fā)展，電力機車的需要也不斷增加，但是，關(guān)于電力機車牽引控制單元的中央處理器(Central Processing Unit,簡稱為CPU)的研究相對較少。目前，電力機車牽引控制單元CPU的控制模式主要分為三類:基于數(shù)字信號處理(DigitalSignal Processing,簡稱為DSP)芯片作為主處理芯片，單片機作為協(xié)同處理芯片的控制模式；基于瑞薩(RENESAS)系列的芯片作為CPU的主處理芯片，單片機作為協(xié)同處理芯片和基于DSP芯片作為CPU的主處理芯片，現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable GateArray,簡稱為FPGA)芯片作為協(xié)同處理芯片。
[0003]在實際的應(yīng)用中，現(xiàn)有技術(shù)中基于DSP芯片作為CPU的主處理芯片，F(xiàn)PGA作為協(xié)同處理芯片的控制模式存在絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor,簡稱為IGBT)燒毀率高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種電力機車牽引控制單元與控制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中基于DSP作為CPU的主處理芯片，F(xiàn)PGA作為協(xié)同處理芯片的控制模式存在IGBT燒毀率高的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電力機車牽引控制單元，包括:
[0006]作為主處理芯片的數(shù)字信號處理DSP芯片、作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片以及對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給所述FPGA芯片的外圍處理芯片；
[0007]所述FPGA芯片包括:用于與所述DSP芯片進行通信的微處理器接口、用于接收所述驅(qū)動控制信號，對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，將判斷結(jié)果發(fā)送給脈沖寬度調(diào)制PWM信號模塊的故障判斷模塊以及用于在所述故障判斷模塊的判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述DSP芯片通過所述微處理器接口發(fā)送的控制指令，向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖的所述PWM信號模塊；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述PWM信號模塊根據(jù)所述控制指令向所述IGBT輸出所述驅(qū)動脈沖的信號；
[0008]其中，所述故障判斷模塊與所述外圍處理芯片和所述PWM信號模塊連接；所述PWM信號模塊還與所述IGBT連接。
[0009]如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號；
[0010]所述FPGA芯片還包括:用于對所述AD模塊輸出的數(shù)字信號進行濾波得到第一信號，并將所述第一信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的數(shù)字濾波模塊；[0011]所述數(shù)字濾波模塊與所述AD模塊和所述故障判斷模塊連接。
[0012]如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括:電平轉(zhuǎn)換模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電平轉(zhuǎn)換模塊對所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號；
[0013]所述電平轉(zhuǎn)換模塊和所述故障判斷模塊連接。
[0014]如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括IGBT狀態(tài)反饋模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述IGBT狀態(tài)反饋模塊對所述IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號；
[0015]所述FPGA還包括:用于對所述IGBT狀態(tài)反饋模塊輸出的狀態(tài)信號，進行邏輯處理，得到第二信號，將所述第二信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的邏輯處理模塊；
[0016]所述邏輯處理模塊與所述IGBT狀態(tài)反饋模塊和所述故障判斷模塊連接。
[0017]如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括電源模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電源模塊輸出的電源信號；所述故障判斷模塊還與所述電源模塊連接。
[0018]如上所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括信號配置模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述信號配置模塊輸出的配置信號；所述故障判斷模塊還與所述信號配置模塊連接。
[0019]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電力機車牽引控制單元的控制方法，包括:
[0020]外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片；
[0021 ] 數(shù)字信號處理DSP芯片向所述FPGA芯片發(fā)送控制指令，并實現(xiàn)所述牽引控制單元的核心算法處理；
[0022]所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述控制指令向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述FPGA芯片根據(jù)所述控制指令輸出所述驅(qū)動脈沖的信號。
[0023]如上所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號；
[0024]所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括:
[0025]所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出所述數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號發(fā)送給所述FPGA芯片；
[0026]所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括:
[0027]所述FPGA芯片對所述數(shù)字信號進行濾波得到第一信號，判斷所述第一信號是否存在故障。
[0028]如上所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括電平轉(zhuǎn)換模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電平轉(zhuǎn)換模塊對所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號；[0029]所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括:
[0030]所述電平轉(zhuǎn)換模塊將所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換，得到所述轉(zhuǎn)換信號，將所述轉(zhuǎn)換信號發(fā)送給所述FPGA芯片；
[0031]所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括:
[0032]所述FPGA芯片判斷所述所轉(zhuǎn)換信號是否存在故障。
[0033]如上所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括IGBT狀態(tài)反饋模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述IGBT狀態(tài)反饋模塊對所述IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號；
[0034]所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括:
[0035]所述IGBT狀態(tài)反饋模塊對所述IGBT的工作狀態(tài)進行檢測，獲得所述狀態(tài)信號，將所述狀態(tài)信息發(fā)送給所述FPGA芯片；
[0036]所述FPGA芯片對所述狀態(tài)信號進行邏輯處理，得到第二信號，判斷所述第二信號是否存在故障。
[0037]如上所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括電源模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電源模塊輸出的電源信號；
[0038]所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括:
[0039]所述電源模塊發(fā)送所述電源信號給所述FPGA芯片；
[0040]所述FPGA芯片判斷所述電源信號是否存在故障。
[0041]如上所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括信號配置模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述信號配置模塊輸出的配置信號；
[0042]所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括:
[0043]所述配置模塊發(fā)送所述配置信號給所述FPGA芯片；
[0044]所述FPGA芯片判斷所述配置信號是否存在故障。
[0045]本發(fā)明提供的電力機車牽引控制單元與控制方法，通過外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，將驅(qū)動控制信號發(fā)送給FPGA芯片，該FPGA芯片同時接收作為主處理芯片的DSP芯片發(fā)送的控制指令，該驅(qū)動控制信號用于使該FPGA根據(jù)控制指令輸出驅(qū)動脈沖；該FPGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)控制指令向電力機車中的IGBT輸出驅(qū)動脈沖。本發(fā)明通過FPGA芯片對控制驅(qū)動脈沖發(fā)送的驅(qū)動控制信號進行判斷，當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號不存在故障時，F(xiàn)PGA芯片發(fā)送驅(qū)動脈沖給IGBT，以驅(qū)動IGBT進行工作，而當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號存在故障時，F(xiàn)PGA芯片則中斷驅(qū)動脈沖的發(fā)送，避免在電力機車出現(xiàn)過壓、過流或程序錯誤運行導(dǎo)致的IGBT上下橋臂直通等突發(fā)情況下對IGBT的毀壞，從而可以降低IGBT的燒毀率。
【專利附圖】

【附圖說明】[0046]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電力機車牽引控制單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種電力牽引控制單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種電力機車牽引控制單元的控制方法示意圖。
【具體實施方式】
[0049]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0050]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電力機車牽弓丨控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該牽引控制單元包括:作為主處理芯片的DSP芯片10、作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片20以及對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給FPGA芯片20的外圍處理芯片30。其中，F(xiàn)PGA芯片20包括:用于與DSP芯片10進行通信的微處理器接口 21、用于接收驅(qū)動控制信號，對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，將判斷結(jié)果發(fā)送給脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡稱為PWM)信號模塊23的故障判斷模塊22以及用于在故障判斷模塊22的判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)DSP芯片10通過微處理器接口 21發(fā)送的控制指令，向電力機車中的IGBT輸出驅(qū)動脈沖的PWM信號模塊23 ；其中，驅(qū)動控制信號是指使PWM信號模塊23根據(jù)控制指令向IGBT輸出驅(qū)動脈沖的信號。
[0051]具體地，DSP芯片10與電力機車連接，作為牽引控制單元的主處理芯片，實現(xiàn)牽引控制單元核心算法的運算，例如，可以實現(xiàn)牽引控制單元的矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制。DSP芯片10還通過微處理器接口 21與FPGA芯片20連接，通過該微處理器接口 21向FPGA芯片20中的PWM信號模塊23發(fā)送控制指令，以使該PWM信號模塊23根據(jù)控制指令進行相應(yīng)的處理。關(guān)于DSP芯片10完成核心算法運算的相關(guān)內(nèi)容可以參見現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)記載，此處不再贅述。
[0052]其中，外圍處理芯片30與電力機車連接，采集電力機車的輸入及輸出信號，并對采集到的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，得到驅(qū)動控制信號，例如，外圍處理芯片30可以對電力機車牽引控制單元中電流、電壓等模擬信號在進入FPGA芯片20之前，進行高頻率濾波處理，還可以對電力機車牽引控制單元輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電壓轉(zhuǎn)換等處理。該外圍處理芯片30還與FPGA芯片20連接，將驅(qū)動控制信號輸入到FPGA芯片20中的故障判斷模塊22。故障判斷模塊22對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，并將判斷結(jié)果發(fā)送給PWM信號模塊23，例如，故障判斷模塊22可以對內(nèi)部電源故障、復(fù)位狀態(tài)檢測、IGBT驅(qū)動狀態(tài)信號、過溫、過壓、過流、欠壓或欠流等模擬量信號檢測。當(dāng)故障判斷模塊22輸出的判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，PWM信號模塊23根據(jù)DSP芯片10通過微處理器接口 21發(fā)送的控制指令，向電力機車中的IGBT器件輸出驅(qū)動脈沖，以驅(qū)動IGBT器件的正常運行；而當(dāng)故障判斷模塊22輸出的判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號發(fā)生故障時，PWM信號模塊23停止向IGBT器件發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而可以保證IGBT器件在工作過程中的安全性，避免在電力機車出現(xiàn)突發(fā)故障的情況下導(dǎo)致IGBT器件被破壞，達到降低IGBT的燒毀率的目的。優(yōu)選地，本實施例中，故障判斷模塊22可以將驅(qū)動控制信號與預(yù)先設(shè)置的保護閾值進行比較，其中，該保護閾值可以根據(jù)電力機車的性能參數(shù)進行設(shè)置。當(dāng)驅(qū)動控制信號高于保護閾值，說明驅(qū)動控制信號發(fā)生故障，即電力機車中的某些部件存在故障，PWM信號模塊23停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件；而當(dāng)驅(qū)動控制信號低于或等于保護閾值，說明驅(qū)動控制信號不存在故障，PWM信號模塊23正常發(fā)送驅(qū)動脈沖，以驅(qū)動IGBT，使IGBT可以正常工作。[0053]本實施例提供的電力機車牽引控制單元，通過外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，將驅(qū)動控制信號發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片同時接收作為主處理芯片的DSP芯片發(fā)送的控制指令，該驅(qū)動控制信號用于使該FPGA芯片根據(jù)控制指令輸出驅(qū)動脈沖；該FPGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)控制指令向電力機車中的IGBT輸出驅(qū)動脈沖。本實施例通過FPGA芯片對控制驅(qū)動脈沖發(fā)送的驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號不存在故障時，F(xiàn)PGA芯片發(fā)送驅(qū)動脈沖給IGBT，以驅(qū)動IGBT進行工作，而當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號存在故障時，F(xiàn)PGA芯片則中斷驅(qū)動脈沖的發(fā)送，避免在電力機車出現(xiàn)過壓、過流或程序錯誤運行導(dǎo)致的IGBT上下橋臂直通等突發(fā)情況下導(dǎo)致對IGBT的毀壞，從而可以降低IGBT的燒毀率。
[0054]圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種電力機車牽引控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該牽引控制單元包括:作為主處理芯片的DSP芯片10、作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片20以及對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給FPGA芯片20的外圍處理芯片30。
[0055]具體地，DSP芯片10與電力機車連接，作為牽引控制單元的主處理芯片，實現(xiàn)牽引控制單元核心算法的運算，例如，可以實現(xiàn)牽引控制單元的矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制。DSP芯片10還與FPGA芯片20連接，向FPGA芯片20發(fā)送控制指令，以使該PWM信號模塊23根據(jù)控制指令進行相應(yīng)的處理。關(guān)于DSP芯片10完成核心算法運算的相關(guān)內(nèi)容可以參見現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)記載，此處不再贅述。
[0056]其中，F(xiàn)PGA芯片20的一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)除了包括:微處理器接口 21、故障判斷模塊22和PWM信號模塊23之外,還可以包括以下模塊中的任一個或其組合:對外圍處理芯片30輸出的數(shù)信號進行濾波處理，得到第一信號，將第一信號發(fā)送給故障判斷模塊23的數(shù)字濾波模塊24和對外圍處理芯片30輸出的IGBT的狀態(tài)信號，進行邏輯處理，得到第二信號，將第二信號發(fā)送給故障判斷模塊22的邏輯處理模塊25。相應(yīng)的，外圍處理芯片30可以包括:對電力機車輸入及輸出的模擬量信號，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，輸出數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊31和/或?qū)﹄娏C車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號，將轉(zhuǎn)換信號發(fā)送給故障判斷模塊22的電平轉(zhuǎn)換模塊32。另外，外部處理芯片30除了包括AD模塊31和電平轉(zhuǎn)換模塊32之外，還可以包括以下模塊的任一個或其組合:對IGBT的工作狀態(tài)進行檢測，獲得狀態(tài)信號的IGBT狀態(tài)反饋模塊33、電源模塊34和配置模塊35。
[0057]基于上述，在本實施例中，輸入到故障判斷模塊22中的驅(qū)動控制信號包括但不限于以下任一個或其組合:AD模塊31對電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號、電平轉(zhuǎn)換模塊32對電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號、IGBT狀態(tài)反饋模塊33對IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號、電源模塊34輸出的電源信號以及信號配置模塊35輸出的配置信號。
[0058]其中，外圍處理芯片30中AD模塊31與數(shù)字濾波模塊24連接，該AD模塊31和對電力機車輸入及輸出的模擬量信號，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，將該數(shù)字信號發(fā)送給數(shù)字濾波模塊24，該數(shù)字濾波模塊24可以實現(xiàn)對輸入的數(shù)字信號進行數(shù)字濾波，去除數(shù)字信號中的高頻信號部分，得到第一信號。該數(shù)字濾波模塊24還與故障判斷模塊22連接，將第一信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊22，故障判斷模塊22對第一信號進行故障判斷。當(dāng)?shù)谝恍盘柊l(fā)生故障時，PWM信號模塊23停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件。
[0059]外圍處理芯片30中電平轉(zhuǎn)換模塊32對電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換信號，例如，由于FPGA芯片的電壓為低電壓，而電力機車輸入及輸出的電壓為高電壓，這樣就需要電平轉(zhuǎn)換模塊32將電力機車輸入及輸出的高電壓信號轉(zhuǎn)換為低電壓信號。電平轉(zhuǎn)換模塊32與故障判斷模塊22連接，電平轉(zhuǎn)換模塊32將轉(zhuǎn)換信號作為驅(qū)動控制信號輸入到故障判斷模塊22中，故障判斷模塊22對轉(zhuǎn)換信號進行故障判斷。當(dāng)轉(zhuǎn)換信號發(fā)生故障時，PWM信號模塊23停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件。
[0060]進一步地，外圍處理芯片30中的IGBT狀態(tài)反饋模塊33與IGBT連接，對IGBT的工作狀態(tài)進行檢測，獲得IGBT的狀態(tài)信號，IGBT狀態(tài)反饋模塊33還與FPGA芯片20中的邏輯處理模塊25連接，將IGBT的狀態(tài)信號發(fā)送給邏輯處理模塊25。邏輯處理模塊25與故障判斷模塊22連接，邏輯處理模塊25對狀態(tài)信號進行邏輯處理，得到第二信號，具體地，邏輯處理模塊25可以將該狀態(tài)信號中規(guī)則或不規(guī)則的脈沖信號處理成高、低電平。該邏輯處理模塊25并將第二信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊22，故障判斷模塊22對狀態(tài)信號進行故障判斷。當(dāng)?shù)诙盘柊l(fā)生故障時，PWM信號模塊23停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件?？蛇x地，邏輯處理模塊25還可以鎖存第二信號。
[0061 ] 更進一步地，外圍處理芯片30中的電源模塊34與電力機車連接，獲取電力機車輸出的電源信號，電源模塊34還與故障判斷模塊22連接，將獲取的電源信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊22，故障判斷模塊22對電源信號進行故障判斷。例如，當(dāng)電源模塊34正常工作時,輸出的電源信號為一個高電平,而當(dāng)電源模塊34發(fā)生故障時,輸出的電源信號一個低電平信號，故障判斷模塊22通過對該電源信號的電平值進行與預(yù)設(shè)的電平值進行比較，當(dāng)該電源信號的電平值高于預(yù)設(shè)的電平值時，說明該電源信號為一個高電平信號，則故障判斷模塊22判定該電源信號不存在故障，而當(dāng)該電源信號的電平值低于預(yù)設(shè)的電平值時，說明該電源信號為一個低電平信號，則故障判斷模塊22判定該電源信號存在故障，PWM信號模塊則停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，可以對IGBT器件起到保護的作用。外圍處理芯片30中的信號配置模塊35與故障判斷模塊22連接，信號配置模塊35將配置信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊22，故障判斷模塊22對配置信號進行故障判斷。該配置信號為根據(jù)電力機車的實際工作情況進行設(shè)定的，如，設(shè)定的電力機車的輸入電壓、電流、輸出電壓、電流、電機溫度、主變壓器溫度、水溫或水壓等配置信號。具體地，故障判斷模塊22可以將配置信號與預(yù)設(shè)的保護值進行比較，當(dāng)配置信號大于預(yù)設(shè)的保護值時，判斷為該配置信號發(fā)生故障時，PWM信號模塊23停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件。[0062] 在本實施中，當(dāng)故障判斷模塊22對五個驅(qū)動控制信號進行判斷后，如果判斷出五個驅(qū)動控制信號中的至少一個驅(qū)動控制信號存在故障，說明電力機車出現(xiàn)故障，PWM信號模塊23停止向IGBT發(fā)送驅(qū)動脈沖，避免IGBT在電力機車出現(xiàn)突發(fā)故障的情況下被損壞，可以降低IGBT的燒毀率。本實施例中，只有當(dāng)故障判斷模塊22輸出的判斷結(jié)果為五個驅(qū)動控制信號均不存在故障時，PWM信號模塊23才可以根據(jù)DSP芯片10發(fā)送來的控制指令，向IGBT發(fā)送驅(qū)動脈沖，以驅(qū)動IGBT正常工作。本實施例中，在驅(qū)動脈沖到達IGBT之前，可以根據(jù)IGBT的相關(guān)參數(shù)，例如最小導(dǎo)關(guān)閉時間、頻率等，對驅(qū)動脈沖進行處理，使得輸入到IGBT的驅(qū)動脈沖達到最佳，從而可以更好保護IGBT器件。進一步地，當(dāng)故障判斷模塊22判斷出其中一個驅(qū)動控制信號不存在故障時，還可以將不存在故障的驅(qū)動控制信號發(fā)送通過微處理器接口 21發(fā)送給DSP芯片10，以使DSP芯片10進行相關(guān)運算處理。
[0063]可選地，F(xiàn)PGA芯片20中還可以設(shè)置一個寄存器模塊，用于存儲驅(qū)動控制信號，以便于后續(xù)查詢或調(diào)用。進一步地，F(xiàn)PGA芯片20還可以包括一個數(shù)字量輸出模塊，該數(shù)字量出模塊可以接收DSP芯片10發(fā)送過的繼電器控制指令，該數(shù)字量輸出模塊將該繼電器控制指令進行解碼，輸出邏輯電平以控制電力機車中繼電器的吸合和斷開，例如，低電平斷開，高電平吸合。
[0064]本實施例提供的電力機車牽引控制單元，通過外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，將驅(qū)動控制信號發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片同時接收作為主處理芯片的DSP芯片發(fā)送的控制指令，該驅(qū)動控制信號用于使該FPGA芯片根據(jù)控制指令輸出驅(qū)動脈沖；該FPGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)控制指令向電力機車中的IGBT輸出驅(qū)動脈沖。本實施例通過FPGA芯片對控制驅(qū)動脈沖發(fā)送的驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號不存在故障時，F(xiàn)PGA芯片發(fā)送驅(qū)動脈沖給IGBT，以驅(qū)動IGBT進行工作，而當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號存在故障時，F(xiàn)PGA芯片則中斷驅(qū)動脈沖的發(fā)送，避免在電力機車出現(xiàn)過壓、過流或程序錯誤運行導(dǎo)致的IGBT上下橋臂直通等突發(fā)情況下導(dǎo)致對IGBT的毀壞，從而可以降低IGBT的燒毀率。
[0065]進一步地，由于FPGA具有高速率、擴展性強、保密性好等特點，因此，F(xiàn)PGA可以取代傳統(tǒng)的模擬電路。本實施例中，還通過利用FPGA強大的數(shù)據(jù)處理能力，可以完成外部邏輯控制、驅(qū)動脈沖觸發(fā)及死區(qū)控制等功能，從而大大節(jié)省了 DSP的資源，而且DSP可以只作為主處理芯片用于實現(xiàn)牽引控制單元核心算法處理，從而可以提高牽引控制系統(tǒng)CPU控制系統(tǒng)的集成度，增強了 CPU系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0066]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種電力機車牽引控制單元的控制方法示意圖。如圖3所示，該電力機車牽引控制單元的控制方法包括如下步驟:
[0067]301、外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片。
[0068]外圍處理芯片與電力機車連接，采集電力機車的輸入及輸出信號，并對采集到的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，得到驅(qū)動控制信號，例如，外圍處理芯片可以對電力機車牽引控制單元中電流、電壓等模擬信號在進入FPGA芯片之前，進行高頻率濾波處理，還可以對電力機車牽引控制單元輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電壓轉(zhuǎn)換等處理。該外圍處理芯片還與FPGA芯片連接，將驅(qū)動控制信號輸入到FPGA芯片中的故障判斷模塊。
[0069]302、數(shù)字信號處理DSP芯片向所述FPGA芯片發(fā)送控制指令，并實現(xiàn)所述牽引控制單元的核心算法處理。
[0070]DSP芯片與電力機車連接，作為牽引控制單元的主處理芯片，實現(xiàn)牽引控制單元核心算法的運算，例如，可以實現(xiàn)牽引控制單元的矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制。DSP芯片還通過FPGA芯片中的微處理器接口與該FPGA芯片連接，通過該微處理器接口向FPGA芯片中的PWM信號模塊發(fā)送控制指令，以使該PWM信號模塊根據(jù)控制指令進行相應(yīng)的處理。關(guān)于DSP芯片完成核心算法運算的相關(guān)內(nèi)容可以參見現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)記載，此處不再贅述。[0071]303、所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述控制指令向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述FPGA芯片根據(jù)所述控制指令輸出所述驅(qū)動脈沖的信號。
[0072]FPGA芯片中的故障判斷模塊接收步驟301發(fā)生來的驅(qū)動控制信號，故障判斷模塊對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，并將判斷結(jié)果發(fā)送給該FPGA芯片中的PWM信號模塊，例如，故障判斷模塊可以對內(nèi)部電源故障、復(fù)位狀態(tài)檢測、IGBT驅(qū)動狀態(tài)信號、過溫、過壓、過流、欠壓或欠流等模擬量信號檢測。當(dāng)故障判斷模塊輸出的判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，PWM信號模塊根據(jù)DSP芯片通過微處理器接口發(fā)送的控制指令，向電力機車中的IGBT器件輸出驅(qū)動脈沖，以驅(qū)動IGBT器件的正常運行；而當(dāng)故障判斷模塊輸出的判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號發(fā)生故障時，PWM信號模塊停止向IGBT器件發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而可以保證IGBT器件在工作過程中的安全性，避免在電力機車出現(xiàn)突發(fā)故障的情況下導(dǎo)致IGBT器件被破壞，達到降低IGBT的燒毀率的目的。
[0073]優(yōu)選地，本實施例中，故障判斷模塊可以將驅(qū)動控制信號與預(yù)先設(shè)置的保護閾值進行比較，其中，該保護閾值可以根據(jù)電力機車的性能參數(shù)進行設(shè)置。當(dāng)驅(qū)動控制信號高于保護閾值，說明驅(qū)動控制信號發(fā)生故障，即電力機車中的某些部件存在故障，PWM信號模塊停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件；而當(dāng)驅(qū)動控制信號低于保護閾值，說明驅(qū)動控制信號不存在故障，PWM信號模塊正常發(fā)送驅(qū)動脈沖，以驅(qū)動IGBT的正常工作。
[0074]本實施例提供的電力機車牽引控制單元，通過外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，將驅(qū)動控制信號發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片同時接收作為主處理芯片的DSP芯片發(fā)送的控制指令，該驅(qū)動控制信號用于使該FPGA芯片根據(jù)控制指令輸出驅(qū)動脈沖；該FPGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)控制指令向電力機車中的IGBT輸出驅(qū)動脈沖。本實施例通過FPGA芯片對控制驅(qū)動脈沖發(fā)送的驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號不存在故障時，F(xiàn)PGA芯片發(fā)送驅(qū)動脈沖給IGBT，以驅(qū)動IGBT進行工作，而當(dāng)FPGA芯片判斷出驅(qū)動控制信號存在故障時，F(xiàn)PGA芯片則中斷驅(qū)動脈沖的發(fā)送，避免在電力機車出現(xiàn)過壓、過流或程序錯誤運行導(dǎo)致的IGBT上下橋臂直通等突發(fā)情況下導(dǎo)致對IGBT的毀壞，從而可以降低IGBT的燒毀率。
[0075]具體地，在本實施例中，輸入到FPGA芯片中的故障判斷模塊的驅(qū)動控制信號包括但不限于以下任一個或其組合:外圍處理芯片中的AD模塊對電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號、外圍處理芯片中的電平轉(zhuǎn)換模塊對電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號、外圍處理芯片中的IGBT狀態(tài)反饋模塊對IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號、外圍處理芯片中的電源模塊輸出的電源信號以及外圍處理芯片中的信號配置模塊輸出的配置信號。
[0076]其中，如果外圍處理芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊，則驅(qū)動控制信號包括:AD模塊對電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號。基于此，外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片的過程包括:AD模塊對電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號，將該數(shù)字信號發(fā)送給FPGA芯片。相應(yīng)地，F(xiàn)PGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括=FPGA芯片對該數(shù)字信號進行濾波得到第一信號，判斷該第一信號是否存在故障。具體的，AD模塊與FPGA芯片中的數(shù)字濾波模塊連接，該AD模塊和對電力機車輸入及輸出的模擬量信號，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，將該數(shù)字信號發(fā)送給數(shù)字濾波模塊，該數(shù)字濾波模塊可以實現(xiàn)對輸入的數(shù)字信號進行數(shù)字濾波，去除數(shù)字信號中的高頻信號部分，得到第一信號。該數(shù)字濾波模塊還與故障判斷模塊連接，將第一信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊，故障判斷模塊對第一信號進行故障判斷。當(dāng)?shù)谝恍盘柊l(fā)生故障時，PWM信號模塊停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件。
[0077]如果外圍處理芯片包括電平轉(zhuǎn)換模塊，則驅(qū)動控制信號包括:電平轉(zhuǎn)換模塊對電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號。基于此，外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片的過程包括:電平轉(zhuǎn)換模塊將電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換信號，將該轉(zhuǎn)換信號發(fā)送給FPGA芯片；相應(yīng)地，F(xiàn)PGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括=FPGA芯片判斷該轉(zhuǎn)換信號是否存在故障。具體的，電平轉(zhuǎn)換模塊對電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換信號，例如，由于FPGA芯片的電壓為低電壓，而電力機車輸入及輸出的電壓為高電壓，這樣就需要電平轉(zhuǎn)換模塊將電力機車輸入及輸出的高電壓信號轉(zhuǎn)換為低電壓信號。電平轉(zhuǎn)換模塊與故障判斷模塊連接，電平轉(zhuǎn)換模塊將轉(zhuǎn)換信號作為驅(qū)動控制信號輸入到故障判斷模塊中，故障判斷模塊對轉(zhuǎn)換信號進行故障判斷。當(dāng)轉(zhuǎn)換信號發(fā)生故障時，PWM信號模塊停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件。
[0078]進一步地，如果外圍處理芯片包括IGBT狀態(tài)反饋模塊，則驅(qū)動控制信號包括:IGBT狀態(tài)反饋模塊對IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號?；诖耍鈬幚硇酒瑢﹄娏C車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片的過程包括:IGBT狀態(tài)反饋模塊對IGBT的工作狀態(tài)進行檢測，獲得狀態(tài)信號，將該狀態(tài)信號發(fā)送給FPGA芯片；相應(yīng)地，F(xiàn)PGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括=FPGA芯片對該狀態(tài)信號進行邏輯處理，得到第二信號，判斷該第二信號是否存在故障。具體地，IGBT狀態(tài)反饋模塊與IGBT連接，對IGBT的工作狀態(tài)進行檢測，獲得IGBT的狀態(tài)信號。IGBT狀態(tài)反饋模塊還與FPGA芯片中的邏輯處理模塊連接，將IGBT的狀態(tài)信號發(fā)送給邏輯處理模塊。邏輯處理模塊與故障判斷模塊連接，邏輯處理模塊對狀態(tài)信號進行邏輯處理，得到第二信號，具體地，邏輯處理模塊可以將該狀態(tài)信號中規(guī)則或不規(guī)則的脈沖信號處理成高、低電平。邏輯處理模塊并將第二信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊，故障判斷模塊對狀態(tài)信號進行故障判斷。當(dāng)?shù)诙盘柊l(fā)生故障時，PWM信號模塊停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件?？蛇x地，邏輯處理模塊還可以鎖存第二信號。
[0079]更進一步地，如果外圍處理芯片包括電源模塊，則驅(qū)動控制信號包括:電源模塊輸出的電源信號?；诖?，外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片的過程包括:電源模塊將電源信號發(fā)送給FPGA芯片；相應(yīng)地，F(xiàn)PGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括:FPGA芯片判斷該電源信號是否存在故障。具體地，電源模塊與電力機車連接，獲取電力機車輸出的電源信號，電源模塊還與故障判斷模塊連接，將獲取的電源信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊，故障判斷模塊對電源信號進行故障判斷。例如，當(dāng)電源模塊正常工作時，輸出的電源信號為一個高電平，而當(dāng)電源模塊發(fā)生故障時，輸出的電源信號一個低電平信號，故障判斷模塊通過對該電源信號的電平值進行與預(yù)設(shè)的電平值進行比較，當(dāng)該電源信號的電平值高于預(yù)設(shè)的電平值時，說明該電源信號為一個高電平信號，則故障判斷模塊判定該電源信號不存在故障，而當(dāng)該電源信號的電平值低于預(yù)設(shè)的電平值時，說明該電源信號為一個低電平信號，則故障判斷模塊判定該電源信號存在故障，PWM信號模塊則停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，可以對IGBT器件起到保護的作用。
[0080]如果外圍處理芯片包括信號配置模塊，則驅(qū)動控制信號包括:信號配置模塊輸出的配置信號?；诖?，外圍處理芯片對電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的FPGA芯片的過程包括:信號配置模塊將配置信號發(fā)送給FPGA芯片；相應(yīng)地，F(xiàn)PGA芯片對驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括:FPGA芯片判斷該配置信號是否存在故障。信號配置模塊與故障判斷模塊連接，將配置信號作為驅(qū)動控制信號發(fā)送給故障判斷模塊，故障判斷模塊對配置信號進行故障判斷。該配置信號為根據(jù)電力機車的實際工作情況進行設(shè)定的，如，設(shè)定的電力機車的輸入電壓、電流、輸出電壓、電流、電機溫度、主變壓器溫度、水溫或水壓等配置信號。具體地，故障判斷模塊22可以將配置信號與預(yù)設(shè)的保護值進行比較，當(dāng)配置信號大于預(yù)設(shè)的保護值時，判斷為該配置信號發(fā)生故障時，PWM信號模塊23停止發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而有效保護IGBT及其他高壓器件。
[0081]可選地，F(xiàn)PGA芯片還可以存儲驅(qū)動控制信號，以便于后續(xù)查詢或調(diào)用。進一步地，F(xiàn)PGA芯片還可以接收DSP芯片發(fā)送過的繼電器控制指令，該數(shù)字量輸出模塊將該繼電器控制指令進行解碼，輸出邏輯電平以控制電力機車中繼電器的吸合和斷開，例如，低電平斷開，高電平吸合。
[0082]在本實施中，當(dāng)故障判斷模塊對五個驅(qū)動控制信號進行判斷后，如果判斷出五個驅(qū)動控制信號中的至少一個驅(qū)動控制信號存在故障，說明電力機車出現(xiàn)故障，PWM信號模塊停止向IGBT發(fā)送驅(qū)動脈沖，避免IGBT在電力機車出現(xiàn)突發(fā)故障的情況下被損壞，可以降低IGBT的燒毀率。本實施例中，只有當(dāng)故障判斷模塊輸出的判斷結(jié)果為五個驅(qū)動控制信號均不存在故障時，PWM信號模塊才可以根據(jù)DSP芯片發(fā)送來的控制指令，向IGBT發(fā)送驅(qū)動脈沖，以驅(qū)動IGBT正常工作。本實施例中，在驅(qū)動脈沖到達IGBT之前，可以根據(jù)IGBT的相關(guān)參數(shù)，例如最小導(dǎo)關(guān)閉時間、頻率等，對驅(qū)動脈沖進行處理，使得輸入到IGBT的驅(qū)動脈沖達到最佳，從而可以更好保護IGBT器件。進一步地，當(dāng)故障判斷模塊判斷出其中一個驅(qū)動控制信號不存在故障時，還可以將不存在故障的驅(qū)動控制信號發(fā)送通過微處理器接口發(fā)送給DSP芯片，以使DSP芯片進行相關(guān)運算處理。
[0083]進一步地，由于FPGA具有高速率、擴展性強、保密性好等特點，因此，F(xiàn)PGA可以取代傳統(tǒng)的模擬電路。本實施例中，還通過利用FPGA強大的數(shù)據(jù)處理能力，可以完成外部邏輯控制、驅(qū)動脈沖觸發(fā)及死區(qū)控制等功能，從而大大節(jié)省了 DSP的資源，而且DSP可以只作為主處理芯片用于實現(xiàn)牽引控制單元核心算法處理，從而可以提高牽引控制系統(tǒng)CPU控制系統(tǒng)的集成度，增強了 CPU系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0084]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電力機車牽引控制單元，其特征在于，包括:作為主處理芯片的數(shù)字信號處理DSP芯片、作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片以及對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，并發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給所述FPGA芯片的外圍處理芯片； 所述FPGA芯片包括:用于與所述DSP芯片進行通信的微處理器接口、用于接收所述驅(qū)動控制信號，對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，將判斷結(jié)果發(fā)送給脈沖寬度調(diào)制PWM信號模塊的故障判斷模塊以及用于在所述故障判斷模塊的判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述DSP芯片通過所述微處理器接口發(fā)送的控制指令，向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖的所述PWM信號模塊；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述PWM信號模塊根據(jù)所述控制指令向所述IGBT輸出所述驅(qū)動脈沖的信號； 其中，所述故障判斷模塊與所述外圍處理芯片和所述PWM信號模塊連接；所述PWM信號模塊還與所述IGBT連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號； 所述FPGA芯片還包括:用于對所述AD模塊輸出的數(shù)字信號進行濾波得到第一信號，并將所述第一信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的數(shù)字濾波模塊； 所述數(shù)字濾波模塊與所述AD模塊和所述故障判斷模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括:用于對所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號，并將所述轉(zhuǎn)換信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的電平轉(zhuǎn)換模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電平轉(zhuǎn)換模塊對所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號； 所述電平轉(zhuǎn)換模塊和所述故障判斷模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括IGBT狀態(tài)反饋模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述IGBT狀態(tài)反饋模塊對所述IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號； 所述FPGA還包括:用于對所述IGBT狀態(tài)反饋模塊輸出的狀態(tài)信號，進行邏輯處理，得到第二信號，將所述第二信號發(fā)送給所述故障判斷模塊的邏輯處理模塊； 所述邏輯處理模塊與所述IGBT狀態(tài)反饋模塊和所述故障判斷模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利I或2或3所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括電源模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電源模塊輸出的電源信號；所述故障判斷模塊與所述電源模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利I或2或3所述的電力機車牽引控制單元，其特征在于，所述外圍處理芯片包括信號配置模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述信號配置模塊輸出的配置信號；所述故障判斷模塊與所述信號配置模塊連接。
7.一種電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，包括: 外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片； 作為主處理芯片的數(shù)字信號處理DSP芯片向所述FPGA芯片發(fā)送控制指令，并實現(xiàn)所述牽引控制單元的核心算法處理； 所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷，當(dāng)判斷結(jié)果為所述驅(qū)動控制信號未存在故障時，根據(jù)所述控制指令向所述電力機車中的絕緣柵雙極型晶體管IGBT輸出驅(qū)動脈沖；其中，所述驅(qū)動控制信號是指使所述FPGA芯片根據(jù)所述控制指令輸出所述驅(qū)動脈沖的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號； 所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括: 所述AD模塊對所述電力機車輸入及輸出的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出所述數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號發(fā)送給所述FPGA芯片； 所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括: 所述FPGA芯片對所述數(shù)字信號進行濾波得到第一信號，判斷所述第一信號是否存在故障。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括電平轉(zhuǎn)換模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電平轉(zhuǎn)換模塊對所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)換信號； 所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括: 所述電平轉(zhuǎn)換模塊將所述電力機車輸入及輸出的數(shù)字量信號進行電平轉(zhuǎn)換，得到所述轉(zhuǎn)換信號，將所述轉(zhuǎn)換信號發(fā)送給所述FPGA芯片； 所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括: 所述FPGA芯片判斷所述所轉(zhuǎn)換信號是否存在故障。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括IGBT狀態(tài)反饋模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述IGBT狀態(tài)反饋模塊對所述IGBT的工作狀態(tài)進行檢測獲得的狀態(tài)信號； 所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括: 所述IGBT狀態(tài)反饋模塊對所述IGBT的工作狀態(tài)進行檢測，獲得所述狀態(tài)信號，將所述狀態(tài)信息發(fā)送給所述FPGA芯片； 所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括: 所述FPGA芯片對所述狀態(tài)信號進行邏輯處理，得到第二信號，判斷所述第二信號是否存在故障。
11.根據(jù)權(quán)利7或8或9所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括電源模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述電源模塊輸出的電源信號； 所述外圍處理芯 片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括: 所述電源模塊發(fā)送所述電源信號給所述FPGA芯片；所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括: 所述FPGA芯片判斷所述電源信號是否存在故障。
12.根據(jù)權(quán)利7或8或9所述的電力機車牽引控制單元的控制方法，其特征在于，所述外圍處理芯片包括信號配置模塊，所述驅(qū)動控制信號包括:所述信號配置模塊輸出的配置信號; 所述外圍處理芯片對所述電力機車的輸入及輸出信號進行處理，得到驅(qū)動控制信號，發(fā)送所述驅(qū)動控制信號給作為協(xié)同處理芯片的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片包括: 所述配置模塊發(fā)送所述配置信號給所述FPGA芯片； 所述FPGA芯片對所述驅(qū)動控制信號進行故障判斷包括: 所述FPGA芯片判斷所述配置信號是否存在故障。
【文檔編號】G05B19/04GK103802841SQ201210436252
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月5日
【發(fā)明者】陳鐵年, 徐從謙, 李婷婷, 耿輝 申請人:中國北車股份有限公司