一种电传动牵引系统的保护方法及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电传动牵引系统，特别涉及电传动牵引系统的保护方法及检测装置，具体为一种电传动牵引系统的保护方法及检测装置。克服现有技术中的不足。本发明专利技术通过牵引控制单元发出的PWM信号，以及反馈回来的功率开关管状态信号，来判断功率开关管的动作是否和控制PWM信号保持一致；可以检测PWM脉冲输出故障、PWM脉冲线路故障、驱动电路故障、反馈线路故障、反馈信号接收故障；并且实时监测环路运行中的状态；且检测延时时间可以进行设置。本发明专利技术减小系统状态测试的复杂程度，且移植性较高，大大降低了检测设计成本。降低了检测设计成本。降低了检测设计成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电传动牵引系统的保护方法及检测装置


[0001]本专利技术涉及电传动牵引系统，特别涉及电传动牵引系统的保护方法及检测装置，具体为一种电传动牵引系统的保护方法及检测装置。

技术介绍

[0002]在电传动牵引系统中，采用PWM控制的电压源型牵引变流器，对于变流器中的功率开关器件而言，同一桥臂的上下两个功率开关器件施加互补的驱动信号,由于功率开关器件均存在导通延时和关断延时，且导通时间往往小于关断时间,所以容易发生同桥臂两只功率开关器件同时导通的短路故障。
[0003]在变流器PWM控制中必须引入一段封锁时间,此时上下桥臂均将驱动信号封锁以保证同桥臂上一只开关管可靠关断后另一只开关管才能导通,以免上、下桥臂因同时导通而损坏；这段时间被称为开关时滞,亦称为死区时间。死区时间可以由硬件驱动电路来实现，也可以在软件中由PWM信号发生单元来实现。
[0004]在牵引系统中，牵引控制单元输出的PWM电平信号，经过驱动电路隔离和放大后来控制功率开关管的导通与关断动作。此时，作为牵引控制单元检测PWM脉冲与功率开关管的动作一致性就显得非常重要。
[0005]对于桥式变流器而言，为了防止这种短路故障的发生,目前大多采用驱动电路来检测功率开关管的工作状态以对其进行保护，检测到故障时提供一个故障信号给牵引控制单元，使牵引控制单元及时做出响应以保护牵引系统。
[0006]驱动电路具有功率开关管短路检测和保护功能，作为牵引控制单元，只是通过收到驱动电路的故障信号来判断是否有故障，进而进行保护动作；但驱动电路本身故障或误报，牵引控制单元无法判别，容易导致故障的进一步扩大化或故障的误判。

技术实现思路

[0007]本专利技术为克服现有技术中的不足，提供一种电传动牵引系统的保护方法及检测装置。本专利技术结合功率开关管驱动电路，通过牵引控制单元检测PWM脉冲与功率开关管的动作一致性来判断功率开关管的状态，对牵引系统及功率开关管进行二级保护，且可以实时检测牵引系统中的环路系统运行状态。
[0008]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种电传动牵引系统的检测装置，包含牵引控制单元和牵引功率单元；牵引控制单元包含主控制芯片、PWM脉冲生成与检测判断模块、PWM输出模块、信号接收模块；主控制芯片向PWM脉冲生成与检测判断模块发送数据，PWM输出模块输出六路PWM脉冲，分别为：PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6；牵引功率单元包含有三个桥臂，每个桥臂分为上桥臂IGBT和下桥臂IGBT；每个桥臂的上桥臂IGBT和下桥臂IGBT分别连接一个驱动电路；第一桥臂的上桥臂IGBT1与其对应的驱动电路一连接点对应为c1、g1、e1，第一桥臂的
下桥臂IGBT2与其对应的驱动电路二连接点对应为c2、g2、e2；同理，第二桥臂的上桥臂IGBT3与其对应的驱动电路三连接点对应为c3、g3、e3，第二桥臂的下桥臂IGBT4与其对应的驱动电路四连接点对应为c4、g4、e4；第三桥臂的上桥臂IGBT5与其对应的驱动电路五连接点对应为c5、g5、e5，第三桥臂的下桥臂IGBT6与其对应的驱动电路六连接点对应为c6、g6、e6；驱动电路一接收牵引控制单元输出的PWM1脉冲信号，驱动电路一输出其IGBT1的端电压信号Vce1和故障信号SO1；驱动电路二接收牵引控制单元输出的PWM2脉冲信号，驱动电路二输出其IGBT2的端电压信号Vce2和故障信号SO2；驱动电路三接收牵引控制单元输出的PWM3脉冲信号，驱动电路三输出其IGBT3的端电压信号Vce3和故障信号SO3；驱动电路四接收牵引控制单元输出的PWM4脉冲信号，驱动电路四输出其IGBT4的端电压信号Vce4和故障信号SO4；驱动电路五接收牵引控制单元输出的PWM5脉冲信号，驱动电路五输出其IGBT5的端电压信号Vce5和故障信号SO5；驱动电路六接收牵引控制单元输出的PWM6脉冲信号，驱动电路六输出其IGBT6的端电压信号Vce6和故障信号SO6；各驱动电路输出的端电压信号Vce1、Vce2、Vce3、Vce4、Vce5、Vce6和故障信号SO1、SO2、SO3、SO4、SO5、SO6，送入牵引控制单元，经信号接收模块输入PWM脉冲生成与检测判断模块；其中，IGBT导通时，驱动电路输出的端电压信号置
‘0’
；IGBT关断时，驱动电路输出的端电压信号置
‘1’
；驱动电路运行正常时，输出的故障信号置
‘1’
；驱动电路运行不正常时，输出的故障信号置
‘0’
。
[0009]一般地，当存在故障信号SO为
‘0’
时，表示存在驱动电路或桥臂故障，为了安全考虑，变流器及系统是禁止工作的，即封锁脉冲信号；当故障信号SO为
‘1’
时，表示变流器可以发脉冲工作，但不排除存在无驱动电路或桥臂故障。
[0010]一种基于上述检测装置的电传动牵引系统的保护方法，由如下的步骤依次实现：步骤1：牵引控制单元的主控制芯片进行算法运行后发送相应数据给PWM脉冲生成与检测判断模块；步骤2：PWM脉冲生成与检测判断模块根据步骤1得到的数据，生成三个桥臂的带有死区时间的六路脉冲信号，分别为：PWM_1、PWM_2、PWM_3、PWM_4、PWM_5、PWM_6；步骤3：六路脉冲信号PWM_1、PWM_2、PWM_3、PWM_4、PWM_5、PWM_6通过PWM输出模块进行隔离与电压放大后，输出六路PWM脉冲PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6；步骤4：牵引功率单元的六块驱动电路分别接收到步骤3输出的六路PWM脉冲PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6，再通过电路处理后去控制相应的IGBT动作；步骤5：六块驱动电路分别输出端电压信号Vce1、Vce2、Vce3、Vce4、Vce5、Vce6，和故障信号SO1、SO2、SO3、SO4、SO5、SO6；步骤6：PWM脉冲生成与检测判断模块接收到步骤5中的端电压信号Vce1、Vce2、Vce3、Vce4、Vce5、Vce6，和故障信号SO1、SO2、SO3、SO4、SO5、SO6，并对步骤2中的六路脉冲信号PWM_1、PWM_2、PWM_3、PWM_4、PWM_5、PWM_6和端电压信号Vce1、Vce2、Vce3、Vce4、Vce5、Vce6分别进行分析，进行两组保护检测，判断系统故障，并及时作出响应；其中，如图2所示，以第一桥臂的上桥臂IGBT1为例（其它桥臂IGBT同理），当PWM_1脉冲由高电平
‘1’
下降为低电平
‘0’
时，上桥臂IGBT1经过Tdown延迟时间后关断，端电压Vce1为由低电平
‘0’
变为高电平
‘1’
；当PWM_1脉冲由低电平
‘0’
上升为高电平
‘1’
时，上桥臂IGBT1
经过Tup延迟时间后导通，端电压Vce1为由高电平
‘1’
变为低电平
‘0’
；当SO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电传动牵引系统的检测装置，其特征在于，包含牵引控制单元和牵引功率单元；牵引控制单元包含主控制芯片、PWM脉冲生成与检测判断模块、PWM输出模块、信号接收模块；主控制芯片向PWM脉冲生成与检测判断模块发送数据，PWM输出模块输出六路PWM脉冲，分别为：PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6；牵引功率单元包含有三个桥臂，每个桥臂分为上桥臂IGBT和下桥臂IGBT；每个桥臂的上桥臂IGBT和下桥臂IGBT分别连接一个驱动电路；第一桥臂的上桥臂IGBT1与其对应的驱动电路一连接点对应为c1、g1、e1，第一桥臂的下桥臂IGBT2与其对应的驱动电路二连接点对应为c2、g2、e2；同理，第二桥臂的上桥臂IGBT3与其对应的驱动电路三连接点对应为c3、g3、e3，第二桥臂的下桥臂IGBT4与其对应的驱动电路四连接点对应为c4、g4、e4；第三桥臂的上桥臂IGBT5与其对应的驱动电路五连接点对应为c5、g5、e5，第三桥臂的下桥臂IGBT6与其对应的驱动电路六连接点对应为c6、g6、e6；驱动电路一接收牵引控制单元输出的PWM1脉冲信号，驱动电路一输出其IGBT1的端电压信号Vce1和故障信号SO1；驱动电路二接收牵引控制单元输出的PWM2脉冲信号，驱动电路二输出其IGBT2的端电压信号Vce2和故障信号SO2；驱动电路三接收牵引控制单元输出的PWM3脉冲信号，驱动电路三输出其IGBT3的端电压信号Vce3和故障信号SO3；驱动电路四接收牵引控制单元输出的PWM4脉冲信号，驱动电路四输出其IGBT4的端电压信号Vce4和故障信号SO4；驱动电路五接收牵引控制单元输出的PWM5脉冲信号，驱动电路五输出其IGBT5的端电压信号Vce5和故障信号SO5；驱动电路六接收牵引控制单元输出的PWM6脉冲信号，驱动电路六输出其IGBT6的端电压信号Vce6和故障信号SO6；各驱动电路输出的端电压信号Vce1、Vce2、Vce3、Vce4、Vce5、Vce6和故障信号SO1、SO2、SO3、SO4、SO5、SO6，送入牵引控制单元，经信号接收模块输入PWM脉冲生成与检测判断模块；其中，IGBT导通时，驱动电路输出的端电压信号置
‘0’
；IGBT关断时，驱动电路输出的端电压信号置
‘1’
；驱动电路运行正常时，输出的故障信号置
‘1’
；驱动电路运行不正常时，输出的故障信号置
‘0’
。2.基于权利要求1所述检测装置的一种电传动牵引系统的保护方法，其特征在于，由如下的依次步骤实现：步骤1：牵引控制单元的主控制芯片进行算法运行后发送相应数据给PWM脉冲生成与检测判断模块；步骤2：PWM脉冲生成与检测判断模块根据步骤1得到的数据，生成三个桥臂的带有死区时间的六路脉冲信号，分别为：PWM_1、PWM_2、PWM_3、PWM_4、PWM_5、PWM_6；步骤3：六路脉冲信号PWM_1、PWM_2、PWM_3、PWM_4、PWM_5、PWM_6通过PWM输出模块进行隔离与电压放大后，输出六路PWM脉冲PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6；步骤4：牵引功率单元的六块驱动电路分别接收到步骤3输出的六路PWM脉冲PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6，再通过电路处理后去控制相应的IGBT动作；步骤5：六块驱动电路分别输出端电压信号Vce1、Vce2、Vce3、Vce4、Vce5、Vce6，和故障信号SO1、SO2、SO3、SO4、SO5、SO6；步骤6：PWM脉冲生成与检测判断模块接收到步骤5中的端电压信号Vce1、Vce2、Vce3、Vce4、Vce5、Vce6，和故障信号SO1、SO2、SO3、SO4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨高兴，路瑶，张吉斌，张瑞峰，柴璐军，牛剑博，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：