一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡及通讯系统技术方案

本实用新型专利技术提供的一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡及通讯系统，包括三个双向的传输通道，每个双向的传输通道包括实现控制信号与差分信号相互转换的电压转换电路、电源转换电路以及数字隔离电路，电源转换电路为数字隔离电路和电压转换电路供电，数字隔离电路连接在控制芯片与电压转换电路之间。通讯板卡用于牵引系统的控制单元TCU与辅助系统的控制单元ACU、列供系统的控制单元LGU之间进行信号传输以实现电压幅值及相位的同步变换。为各系统准确同步调整电压的幅值、相位提供信息保障，使供电切换前后各系统连续工作避免因过压、过流故障而停机，最终实现过分相不断电功能。

A Communication Card and Communication System for Realizing Over-phase and Continuous Electricity Function

【技术实现步骤摘要】
一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡及通讯系统
本技术涉及机车
，尤其涉及一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡及通讯系统。
技术介绍
我国电气化铁路采用单相工频交流电供电方式，一条线路上会由多个变电站进行分段供电，每个变电站的相序不同，为了避免相间短路，在两个变电所供电的交界处会存在一段无电区，称为分相区。为确保安全通过分相区，电力机车需要进行适当的操作。目前辅助系统、列供系统直接由电网供电的电力机车，由于无电区的存在，辅助系统与列供系统通常在经过分相区时段里暂停供电，为实现辅助系统与列供系统在经过分相区时段里持续供电，在进入分相区时需要在电网供电与牵引回馈供电之间切换。在出分相区时需要在牵引回馈供电与电网供电之间切换。切换之前，辅助系统、列供系统的供电相位、幅值如何调整到与牵引系统或电网一致是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术提供一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡及通讯系统，技术方案如下：一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡，包括三个双向的传输通道，每个双向的传输通道包括实现控制信号与差分信号相互转换的电压转换电路、电源转换电路以及数字隔离电路，电源转换电路为数字隔离电路和电压转换电路供电，数字隔离电路连接在控制芯片与电压转换电路之间。数字隔离电路设置控制电信号传输方向的使能输入端Ⅰ与控制电信号传输方向的使能输出端Ⅰ，电压转换电路设置控制电信号传输方向的使能端，使能端与使能输出端Ⅰ相连；数字隔离电路还设置数字信号接收端Ⅰ、数字信号发送端Ⅰ、数字信号接收端Ⅱ与数字信号发送端Ⅱ，数字信号接收端Ⅰ是数字信号接收端Ⅱ的隔离输出，数字信号发送端Ⅱ是数字信号发送端Ⅰ的隔离输出，电压转换电路还设置数字信号接收端Ⅲ、数字信号发送端Ⅲ与差分信号传输端，数字信号接收端Ⅱ与数字信号接收端Ⅲ相连，数字信号发送端Ⅱ与数字信号发送端Ⅲ相连。进一步地，电源转换电路包括DC-DC转换器U1，设置输入端5V_in、输出端+5V_ISO及中间输出端5V，数字隔离电路选用芯片ADuM1401，ADuM1401的第3引脚作为使能输入端Ⅰ，ADuM1401的第14引脚作为使能输出端Ⅰ，ADuM1401的第5引脚作为数字信号发送端Ⅰ，ADuM1401的第6引脚作为数字信号接收端Ⅰ，ADuM1401的第12引脚作为数字信号发送端Ⅱ，ADuM1401的第11引脚作为数字信号接收端Ⅱ，ADuM1401的第7引脚经电阻R4与中间输出端5V连接，ADuM1401的第10引脚经电阻R3与输出端+5V_ISO连接。电压转换电路包括电压转换模块与保护模块，电压转换模块包括芯片SN65176BDR，SN65176BDR的第3引脚与第4引脚并联作为使能端，SN65176BDR的第3引脚与第4引脚并联后经电阻R2接地，使能端的电平为高电平时，电压转换模块为发送模式，使能端的电平为低电平时，电压转换模块为接收模式。SN65176BDR的第1引脚作为数字信号接收端Ⅲ，SN65176BDR的第4引脚作为数字信号发送端Ⅲ，SN65176BDR的第6、7引脚作为差分信号传输端。保护模块包括电阻R1、双向二极管TVS1、双向二极管TVS2、双向二极管TVS3、肖特基二极管D2及肖特基二极管D3，电阻R1的第一端与SN65176BDR的第7引脚相连，电阻R1的第二端与SN65176BDR的第6引脚相连，双向二极管TVS1的第一端接地，双向二极管TVS1的第二端与电阻R1的第一端相连，双向二极管TVS3的第一端接地，双向二极管TVS3的第二端与电阻R1的第二端相连，双向二极管TVS2与电阻R1并联，肖特基二极管D2的第1引脚与肖特基二极管D3的第1引脚均接地，肖特基二极管D2的第2引脚与肖特基二极管D3的第2引脚均与输出端+5V_ISO连接，肖特基二极管D2的第3引脚与肖特基二极管D3的第3引脚分别连接在电阻R1的两端。一种使用所述通讯板卡的通讯系统，包括牵引系统的控制单元TCU、辅助系统的控制单元ACU、列供系统的控制单元LGU、装配在控制单元TCU的第一通讯板卡，装配在控制单元ACU的第二通讯板卡及装配在控制单元LGU的第三通讯板卡；所述第一通讯板卡的第一传输通道与所述第二通讯板卡的第一传输通道相连，所述第二通讯板卡的第三传输通道与所述第三通讯板卡的第一传输通道相连；所述控制单元TCU将第一通讯板卡的第一传输通道的数字隔离电路的使能输入端Ⅰ置为高电平，所述第一通讯板卡的第一传输通道为发送模式；所述控制单元ACU将所述第二通讯板卡的第一传输通道的数字隔离电路的使能输入端Ⅰ置为低电平，所述第二通讯板卡的第一传输通道为接收模式，所述控制单元ACU将所述第二通讯板卡的第三传输通道的数字隔离电路的使能输入端Ⅰ置为高电平，所述第二通讯板卡的第三传输通道为发送模式；所述控制单元LGU将所述第三通讯板卡的第一传输通道的数字隔离电路的使能输入端Ⅰ置为低电平，所述第三通讯板卡的第一传输通道为接收模式。本技术提供的一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡及通讯系统，用于牵引系统的控制单元TCU与辅助系统的控制单元ACU、列供系统的控制单元LGU之间进行信号传输以实现电压幅值及相位的同步变换。电源转换电路采用DC-DC变压器对输入电源进行隔离处理。数字隔离电路对通讯信号进行隔离处理，有效的抑制了恶劣环境下各节点之见共模电压的产生，降低的硬件电路的损坏率，提高系统的稳定性。电压转换电路可以实现双向电平转换，既可以将待发送的信号由电平传输方式转换为差分传输方式，也可以将接收的信号由差分传输方式转换为电平传输方式。通讯板卡包括三个独立的通道，每个通道的数字隔离电路与各控制单元(包括TCU、ACU及LGU)的控制芯片FPGA相连，FPGA可以对每个通道通过设置数字隔离电路的使能输入端Ⅰ的电平高低，使能电平经数字隔离电路传输至电压转换电路的使能端，实现信号传输方向的选择，既可以配置为接收模式也可以配置为发送模式，由FPGA选择接通接收端或发送端，既可以将待发送信号由电平传输方式转换为差分传输方式发送出去，也可以将接收的信号由差分传输方式转换为电平传输方式传送给控制芯片，过分相区期间将牵引系统回馈电能的电压幅值与相位在牵引系统、辅助系统及列供系统之间实时传送，为各系统准确同步调整电压的幅值、相位提供信息保障，使供电切换前后各系统连续工作。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的通讯板卡传输通道的电气结构框图；图2为本技术的传输通道的信号流向示意图；图3为本技术的电源转换电路的电路图；图4为本技术的数字隔离电路的电路图；图5为本技术的电压转换电路的电路图；图6为本技术的通讯系统电气关系框图。附图中各部件的标记为：1-电压转换电路、2-电源转换电路、3-数字隔离电路、11-使能端、12-数字信号接收端Ⅲ、13-数字信号发送端Ⅲ、14-差分信号传输端、33-数字信号接收端Ⅰ、31-使能输入端Ⅰ、32-使能输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡，其特征在于，包括三个相互独立的双向的传输通道，每个传输通道包括实现控制信号与差分信号相互转换的电压转换电路(1)、电源转换电路(2)以及数字隔离电路(3)，所述电源转换电路(2)为所述数字隔离电路(3)和所述电压转换电路(1)供电，所述数字隔离电路(3)连接在控制芯片(4)与所述电压转换电路(1)之间；所述数字隔离电路(3)设置控制电信号传输方向的使能输入端Ⅰ(31)与控制电信号传输方向的使能输出端Ⅰ(32)，所述电压转换电路(1)设置控制电信号传输方向的使能端(11)，所述使能端(11)与所述使能输出端Ⅰ(32)相连；所述数字隔离电路(3)还设置数字信号接收端Ⅰ(33)、数字信号发送端Ⅰ(34)、数字信号接收端Ⅱ(35)与数字信号发送端Ⅱ(36)，所述数字信号接收端Ⅰ(33)是所述数字信号接收端Ⅱ(35)的隔离输出，所述数字信号发送端Ⅱ(36)是所述数字信号发送端Ⅰ(34)的隔离输出，所述电压转换电路(1)还设置数字信号接收端Ⅲ(12)、数字信号发送端Ⅲ(13)与差分信号传输端(14)，所述数字信号接收端Ⅱ(35)与数字信号接收端Ⅲ(12)相连，所述数字信号发送端Ⅱ(36)与数字信号发送端Ⅲ(13)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡，其特征在于，包括三个相互独立的双向的传输通道，每个传输通道包括实现控制信号与差分信号相互转换的电压转换电路(1)、电源转换电路(2)以及数字隔离电路(3)，所述电源转换电路(2)为所述数字隔离电路(3)和所述电压转换电路(1)供电，所述数字隔离电路(3)连接在控制芯片(4)与所述电压转换电路(1)之间；所述数字隔离电路(3)设置控制电信号传输方向的使能输入端Ⅰ(31)与控制电信号传输方向的使能输出端Ⅰ(32)，所述电压转换电路(1)设置控制电信号传输方向的使能端(11)，所述使能端(11)与所述使能输出端Ⅰ(32)相连；所述数字隔离电路(3)还设置数字信号接收端Ⅰ(33)、数字信号发送端Ⅰ(34)、数字信号接收端Ⅱ(35)与数字信号发送端Ⅱ(36)，所述数字信号接收端Ⅰ(33)是所述数字信号接收端Ⅱ(35)的隔离输出，所述数字信号发送端Ⅱ(36)是所述数字信号发送端Ⅰ(34)的隔离输出，所述电压转换电路(1)还设置数字信号接收端Ⅲ(12)、数字信号发送端Ⅲ(13)与差分信号传输端(14)，所述数字信号接收端Ⅱ(35)与数字信号接收端Ⅲ(12)相连，所述数字信号发送端Ⅱ(36)与数字信号发送端Ⅲ(13)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于实现过分相不断电功能的通讯板卡，其特征在于，所述电源转换电路包括DC-DC转换器U1，所述电源转换电路设置输入端5V_in、输出端+5V_ISO及中间输出端5V，所述数字隔离电路选用芯片ADuM1401，所述ADuM1401的第3引脚作为所述使能输入端Ⅰ，所述ADuM1401的第14引脚作为所述使能输出端Ⅰ，所述ADuM1401的第5引脚作为所述数字信号发送端Ⅰ，所述ADuM1401的第6引脚作为所述数字信号接收端Ⅰ，所述ADuM1401的第12引脚作为所述数字信号发送端Ⅱ，所述ADuM1401的第11引脚作为所述数字信号接收端Ⅱ，所述ADuM1401的第7引脚经电阻R4与所述中间输出端5V连接，所述ADuM1401的第10引脚经电阻R3与所述输出端+5V_ISO连接；所述电压转换电路包括电压转换模块与保护模块，所述电压转换模块包括芯片SN65176BDR，所述SN65176BDR的第3引脚与第4引脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏兆斌，李东，朱琳，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21