The invention discloses a converter control unit protection device and method. The power supply circuit converts the external input power supply into the voltage required in the DCU, monitors the power-off state of the external input power supply, and feeds the power-off state back to the processor module. Chip protection module and output protection module monitor the power supply circuit on and off status, according to which the corresponding protection action is executed. When the processor module monitors the power failure of the external input power supply, the protection logic is sent to the chip protection module and the output protection module. The chip protection module and the output protection module perform corresponding protection actions. The processor module monitors the loading state of its program at the same time, and transmits the loading state to the output protection module, which executes the corresponding protection action. The invention can solve the technical problem that DCU lacks effective protection in the process of power-on and power-off, and the product's own storage device is easy to be misoperated, thus leading to the damage and failure of the external converter module.
【技术实现步骤摘要】
一种变流器控制单元保护装置及方法
本专利技术涉及变流控制
，尤其是涉及一种应用于变流器控制单元的保护装置及方法。
技术介绍
随着电子产品集成度越来越高，多处理器板卡得到了越来越多的应用设计。比如，FPGA具有高效的数据管理能力与实时数据通讯能力、ARM具有优秀的逻辑控制能力、DSP具有强大的数学运算与实时数据处理能力，将三者结合用于工业设计场合也日益普遍。这些处理器芯片自带的小系统中，存储器的使用也越来越多，存储器一般关系到处理器的程序加载和重要数据记录，一旦失效，造成设备无法启动的后果非常严重。而对于存储器设备，上电和掉电时刻的有效保护非常重要，据某轨道交通项目统计，存储器失效90％是因为在上电和掉电时刻缺乏有效保护而导致器件因电应力而失效的。轨道交通变流器控制单元，通过对变流模块的电流、电压等实时模拟信号和速度信号进行采集计算，通过特定的算法，对外发送脉冲控制变流模块，从而形成变流器的闭环控制。随着处理器技术和算法的发展，每次需要加载的程序越来越大，所需时间也越来越长。在处理器上电和程序加载这个过程中，往往处理器对外状态是不可控的，此时脉冲和指令供电系统如果已经建立完毕，则会导致对外发送的脉冲和指令是随机的。在运行过程中经常发生控制电源意外掉电以及司机对变流器控制单元电源进行复位操作的现象。而现有轨道交通变流器控制单元在这两种状态下，缺乏有效的输出状态逻辑保护机制。首先，变流器控制单元如果在上电、掉电过程中缺乏有效保护机制，容易出现产品自带的存储装置被误操作，从而损坏失效的情况。其次，变流器控制单元如果在上电、程序加载及掉电过程缺乏有效保护机制，...
【技术保护点】
1.一种变流器控制单元保护装置，其特征在于，包括：处理器模块(1)、芯片保护模块(2)、输出保护模块(3)、电源电路(4)和监视电路(5)；所述电源电路(4)将外部输入电源转换为变流器控制单元(100)内部所需要的电压，所述监视电路(5)监视所述外部输入电源的掉电状态，并将该掉电状态反馈至所述处理器模块(1)；所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)监视所述电源电路(4)的上电和掉电状态，并根据所述上电和掉电状态执行对应的保护动作；当所述处理器模块(1)接收到所述外部输入电源的掉电状态后，所述处理器模块(1)将保护逻辑发送至所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)，所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)执行相应的保护动作；所述处理器模块(1)同时监测自身程序的加载状态，并将该加载状态传送至所述输出保护模块(3)，由所述输出保护模块(3)执行对应的保护动作。
【技术特征摘要】
1.一种变流器控制单元保护装置，其特征在于，包括：处理器模块(1)、芯片保护模块(2)、输出保护模块(3)、电源电路(4)和监视电路(5)；所述电源电路(4)将外部输入电源转换为变流器控制单元(100)内部所需要的电压，所述监视电路(5)监视所述外部输入电源的掉电状态，并将该掉电状态反馈至所述处理器模块(1)；所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)监视所述电源电路(4)的上电和掉电状态，并根据所述上电和掉电状态执行对应的保护动作；当所述处理器模块(1)接收到所述外部输入电源的掉电状态后，所述处理器模块(1)将保护逻辑发送至所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)，所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)执行相应的保护动作；所述处理器模块(1)同时监测自身程序的加载状态，并将该加载状态传送至所述输出保护模块(3)，由所述输出保护模块(3)执行对应的保护动作。2.一种变流器控制单元保护装置，其特征在于，包括：处理器模块(1)、芯片保护模块(2)、输出保护模块(3)、电源电路(4)和监视电路(5)；所述电源电路(4)将外部输入电源转换为变流器控制单元(100)内部所需要的电压，所述监视电路(5)监视所述电源电路(4)输出电压的掉电状态，并将该掉电状态反馈至所述处理器模块(1)；所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)监视所述电源电路(4)的上电和掉电状态，并根据所述上电和掉电状态执行对应的保护动作；当所述处理器模块(1)接收到所述外部输入电源的掉电状态后，所述处理器模块(1)将保护逻辑发送至所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)，所述芯片保护模块(2)和输出保护模块(3)执行相应的保护动作；所述处理器模块(1)同时监测自身程序的加载状态，并将该加载状态传送至所述输出保护模块(3)，由所述输出保护模块(3)执行对应的保护动作。3.根据权利要求1或2所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述芯片保护模块(2)与变流器控制单元(100)中的存储模块(6)相连，所述芯片保护模块(2)保护所述存储模块(6)在上电或掉电期间不被误操作。4.根据权利要求3所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述处理器模块(1)包括可编程逻辑单元(10)，所述可编程逻辑单元(10)与所述芯片保护模块(2)、输出保护模块(3)和监视电路(5)分别相连，所述可编程逻辑单元(10)还与一个或两个以上的处理器相连。5.根据权利要求4所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述芯片保护模块(2)包括第一电源监视模块(20)，以及与所述第一电源监视模块(20)相连的第一与门电路(22)；所述第一电源监视模块(20)监视所述电源电路(4)的输出电压，当所述电源电路(4)的输出电压未达到门槛值或所述第一电源监视模块(20)的手动复位输入管脚电平未达到设定值，则所述第一电源监视模块(20)复位输出低电平；当所述电源电路(4)的输出电压超过门槛值且所述第一电源监视模块(20)的手动复位输入管脚电平超过设定值，则所述第一电源监视模块(20)复位输出低电平延迟设定时间后再输出高电平，以保证所述可编程逻辑单元(10)在所述第一电源监视模块(20)的复位输出信号变为高电平之前可控；所述第一电源监视模块(20)的复位输出信号与来自于所述可编程逻辑单元(10)的存储器控制信号一起进入所述第一与门电路(22)，由所述第一与门电路(22)进行与操作后再延迟输出至所述存储模块(6)，所述存储器控制信号用于非上电期间对所述存储模块(6)的相应存储器进行操作；所述第一与门电路(22)的输出端连接至所述存储模块(6)中相应存储器的写保护管脚，以确保所述电源电路(4)的输出电压达到所述第一电源监视模块(20)的工作电压后在设定时间内，所述存储模块(6)的相应存储器始终处于写保护状态，以防止对所述存储器的误操作。6.根据权利要求5所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：当所述电源电路(4)的输出电压掉电达到门槛值时，所述第一电源监视模块(20)复位输出低电平，该低电平经所述第一与门电路(22)延迟设定时间后输出至所述存储模块(6)中相应存储器的写保护管脚；从所述电源电路(4)的输出电压开始掉电至所述输出电压下降至设定值，直至完全掉电期间，所述第一与门电路(22)的输出信号始终为低电平，所述存储模块(6)中相应的存储器始终处于写保护状态，以防止对所述存储器的误操作。7.根据权利要求6所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述芯片保护模块(2)还包括与所述第一电源监视模块(20)的手动复位输入管脚相连的第一延时电路(21)，通过设置所述第一延时电路(21)以满足所述可编程逻辑单元(10)的程序加载时间。8.根据权利要求4、5、6或7任一项所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述输出保护模块(3)与外部的变流器(7)相连，所述输出保护模块(3)确保所述变流器控制单元保护装置在上电或掉电期间不被对向所述变流器(7)发送错误操作或指令。9.根据权利要求8所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述输出保护模块(3)包括第二电源监视模块(30)、第一电平转换电路(32)、第二电平转换电路(33)、第一反相电路(34)、第二与门电路(35)、第二反相电路(36)、储能电路(37)和升压电路(38)；所述第二电源监视模块(30)监视所述电源电路(4)的输出电压，当所述电源电路(4)的输出电压未达到门槛值或所述第二电源监视模块(30)的手动复位输入管脚电平未达到设定值，则所述第二电源监视模块(30)复位输出低电平；当所述电源电路(4)的输出电压超过门槛值且所述第二电源监视模块(30)的手动复位输入管脚电平超过设定值，则所述第二电源监视模块(30)复位输出低电平延迟设定时间后再输出高电平，以保证所述可编程逻辑单元(10)在所述第二电源监视模块(30)复位输出信号变为高电平之前可控；所述第二电源监视模块(30)的复位输出信号与来自于所述可编程逻辑单元(10)的第二电平转换控制信号一起进入所述第二与门电路(35)，由所述第二与门电路(35)进行与操作后，所述第二与门电路(35)的输出信号经所述第二反相电路(36)后输入至所述第二电平转换电路(33)的使能端，所述第二电平转换电路控制信号用于非上电期间对所述第二电平转换电路(33)的使能操作；由处理器输出至所述可编程逻辑单元(10)的变流器控制指令信号依次经所述第一电平转换电路(32)、第二电平转换电路(33)、升压电路(38)输出并控制所述变流器(7)；所述第二电源监视模块(30)的输出信号经所述第一反相电路(34)后输入至所述可编程逻辑单元(10)，所述可编程逻辑单元(10)通过所述监视电路(5)获取外部输入电源的状态，并根据所述外部输入电源的状态向所述第一电平转换电路(32)的使能端输出第一电平转换控制信号；从所述电源电路(4)输出的电压开始建立至所述可编程逻辑单元(10)的状态可控，所述第二电平转换电路(33)的使能信号无效，所述第二电平转换电路(33)按预先下拉的电阻默认电平向所述升压电路(38)输出信号，所述升压电路(38)不工作以确保对外输出的状态可靠，所述储能电路(37)为所述升压电路(38)提供工作电源。10.根据权利要求9所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：当所述电源电路(4)的输出电压掉电达到门槛值时，所述第一电源监视模块(20)复位输出低电平；若所述可编程逻辑单元(10)监测到外部输入电源的掉电状态后，则输出第一电平转换控制信号和第二电平转换控制信号均为低电平，所述第一电平转换电路(32)按预先下拉的电阻默认电平输出；当所述第二电平转换电路(33)的工作电源掉电至设定值之前，所述第二电平转换电路(33)不使能，当所述第二电平转换电路(33)的工作电源掉电至设定值以下时，所述第一电平转换电路(32)、第二电平转换电路(33)均停止工作，所述第一电平转换电路(32)、第二电平转换电路(33)的输出信号均为下拉的低电平，所述升压电路(38)不工作以确保对外输出的状态可靠。11.根据权利要求9或10所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述第一反相电路(34)的工作电源为5V，当所述第一反相电路(34)输出高电平时，所述第一反相电路(34)的输出电压经电阻分压后输入至所述可编程逻辑单元(10)。12.根据权利要求11所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述输出保护模块(3)还包括与所述第二电源监视模块(30)的手动复位输入管脚相连的第二延时电路(31)，通过设置所述第二延时电路(31)以满足所述可编程逻辑单元(10)的程序加载时间。13.根据权利要求9、10或12任一项所述的变流器控制单元保护装置，其特征在于：所述第一电源监视模块(20)、第二电源监视模块(30)监视所述电源电路(4)输出电压中最先掉电的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕阳，许峻峰，倪大成，李雪江，李泽泉，董平，邱岳烽，陈俊波，李程，胡晓东，付伟明，谭富民，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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