电力机车牵引控制单元制造技术

本实用新型专利技术提供的电力机车牵引控制单元，通过外围处理芯片对电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，将驱动控制信号发送给FPGA芯片，FPGA芯片同时接收作为主处理芯片的DSP芯片发送的控制指令，FPGA芯片对驱动控制信号进行故障判断，当判断结果为驱动控制信号未存在故障时，根据控制指令向电力机车中IGBT输出驱动脉冲。本实用新型专利技术通过FPGA芯片对控制驱动脉冲发送的驱动控制信号进行判断，当FPGA芯片判断出驱动控制信号不存在故障时，FPGA芯片发送驱动脉冲给IGBT，以驱动IGBT进行工作；当FPGA芯片判断出驱动控制信号存在故障时，FPGA中断发送驱动脉冲，避免在电力机车突发故障的情况下对IGBT的毁坏，从而可以降低IGBT的烧毁率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及车辆控制技术，尤其涉及一种电力机车牵引控制单元。
技术介绍
随着交通运输行业的迅速发展，电力机车的需要也不断增加，但是，关于电力机车牵引控制单元的中央处理器(Central Processing Unit,简称为CPU)的研究相对较少。目前，电力机车牵引控制单元CPU的控制模式主要分为三类:基于数字信号处理(DigitalSignal Processing,简称为DSP)芯片作为主处理芯片，单片机作为协同处理芯片的控制模式；基于瑞萨(RENESAS)系列的芯片作为CPU的主处理芯片，单片机作为协同处理芯片和基于DSP芯片作为CPU的主处理芯片，现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray,简称为FPGA)芯片作为协同处理芯片。在实际的应用中，现有技术中基于DSP芯片作为CPU的主处理芯片，FPGA作为协同处理芯片的控制模式存在绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor,简称为IGBT)烧毁率高的问题。
技术实现思路
本技术提供一种电力机车牵引控制单元，用以解决现有技术中基于DSP作为CPU的主处理芯片，FPGA作为协同处理芯片的控制模式存在IGBT烧毁率高的问题。为了实现上述目的，本技术提供一种电力机车牵引控制单元，包括:作为主处理芯片的数字信号处理DSP芯片、作为协同处理芯片的现场可编程门阵列FPGA芯片以及对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，发送所述驱动控制信号给所述FPGA芯片的外围处理芯片；所述FPGA芯片包括:用于与所述DSP芯片进行通信的微处理器接口、用于接收所述驱动控制信号，对所述驱动控制信号进行故障判断，将判断结果发送给脉冲宽度调制PWM信号模块的故障判断模块以及用于在所述故障判断模块的判断结果为所述驱动控制信号未存在故障时，根据所述DSP芯片通过所述微处理器接口发送的控制指令，向所述电力机车中的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出驱动脉冲的所述PWM信号模块；其中，所述驱动控制信号是指使所述PWM信号模块根据所述控制指令向所述IGBT输出所述驱动脉冲的信号;其中，所述故障判断模块与所述外围处理芯片和所述PWM信号模块连接；所述PWM信号模块还与所述IGBT连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括模数转换AD模块，所述驱动控制信号包括:所述AD模块对所述电力机车输入及输出的模拟量信号进行模数转换输出的数字信号；所述FPGA芯片还包括:用于对所述AD模块输出的数字信号进行滤波得到第一信号，并将所述第一信号发送给所述故障判断模块的数字滤波模块；所述数字滤波模块与所述AD模块和所述故障判断模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括:电平转换模块，所述驱动控制信号包括:所述电平转换模块对所述电力机车输入及输出的数字量信号进行电平转换得到的转换信号；所述电平转换模块和所述故障判断模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括IGBT状态反馈模块，所述驱动控制信号包括:所述IGBT状态反馈模块对所述IGBT的工作状态进行检测获得的状态信号；所述FPGA还包括:用于对所述IGBT状态反馈模块输出的状态信号，进行逻辑处理，得到第二信号，将所述第二信号发送给所述故障判断模块的逻辑处理模块；所述逻辑处理模块与所述IGBT状态反馈模块和所述故障判断模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括电源模块，所述驱动控制信号包括:所述电源模块输出的电源信号；所述故障判断模块还与所述电源模块连接。如上所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括信号配置模块，所述驱动控制信号包括:所述信号配置模块输出的配置信号；所述故障判断模块还与所述信号配置模块连接。本技术提供的电力机车牵引控制单元，通过外围处理芯片对电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，将驱动控制信号发送给FPGA芯片，该FPGA芯片同时接收作为主处理芯片的DSP芯片发送的控制指令，该驱动控制信号用于使该FPGA根据控制指令输出驱动脉冲；该FPGA芯片对驱动控制信号进行故障判断，当判断结果为驱动控制信号未存在故障时，根据控制指令向电力机车中的IGBT输出驱动脉冲。本技术通过FPGA芯片对控制驱动脉冲发送的驱动控制信号进行判断，当FPGA芯片判断出驱动控制信号不存在故障时，FPGA芯片发送驱动脉冲给IGBT，以驱动IGBT进行工作，而当FPGA芯片判断出驱动控制信号存在故障时，FPGA芯片则中断驱动脉冲的发送，避免在电力机车出现过压、过流或程序错误运行导致的IGBT上下桥臂直通等突发情况下对IGBT的毁坏，从而可以降低IGBT的烧毁率。附图说明图1为本技术实施例提供的一种电力机车牵引控制单元结构示意图；图2为本技术实施例提供的另一种电力牵引控制单元结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种电力机车牵引控制单元的控制方法示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为本技术实施例提供的一种电力机车牵引控制单元结构示意图。如图1所示，该牵引控制单元包括:作为主处理芯片的DSP芯片10、作为协同处理芯片的FPGA芯片20以及对电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，发送驱动控制信号给FPGA芯片20的外围处理芯片30。其中，FPGA芯片20包括:用于与DSP芯片10进行通信的微处理器接口 21、用于接收驱动控制信号，对驱动控制信号进行故障判断，将判断结果发送给脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称为PWM)信号模块23的故障判断模块22以及用于在故障判断模块22的判断结果为驱动控制信号未存在故障时，根据DSP芯片10通过微处理器接口 21发送的控制指令，向电力机车中的IGBT输出驱动脉冲的PWM信号模块23 ;其中，驱动控制信号是指使PWM信号模块23根据控制指令向IGBT输出驱动脉冲的信号。具体地，DSP芯片10与电力机车连接，作为牵引控制单元的主处理芯片，实现牵引控制单元核心算法的运算，例如，可以实现牵引控制单元的矢量控制以及直接转矩控制。DSP芯片10还通过微处理器接口 21与FPGA芯片20连接，通过该微处理器接口 21向FPGA芯片20中的PWM信号模块23发送控制指令，以使该PWM信号模块23根据控制指令进行相应的处理。关于DSP芯片10完成核心算法运算的相关内容可以参见现有技术中的相关记载，此处不再赘述。其中，外围处理芯片30与电力机车连接，采集电力机车的输入及输出信号，并对采集到的数据进行相应的处理，得到驱动控制信号，例如，外围处理芯片30可以对电力机车牵引控制单元中电流、电压等模拟信号在进入FPGA芯片20之前，进行高频率滤波处理，还可以对电力机车牵引控制单元输入及输出的数字量信号进行电压转换等处理。该外围处理芯片30还与FPGA芯片20连接，将驱动控制信号输入到FPGA芯片20中的故障判断模块22。故障判断模块22对驱动控制信号进行故障判断，并将判断结果发送给PWM信号模块23，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力机车牵引控制单元，其特征在于，包括：作为主处理芯片的数字信号处理DSP芯片、作为协同处理芯片的现场可编程门阵列FPGA芯片以及对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，并发送所述驱动控制信号给所述FPGA芯片的外围处理芯片；所述FPGA芯片包括：用于与所述DSP芯片进行通信的微处理器接口、用于接收所述驱动控制信号，对所述驱动控制信号进行故障判断，将判断结果发送给脉冲宽度调制PWM信号模块的故障判断模块以及用于在所述故障判断模块的判断结果为所述驱动控制信号未存在故障时，根据所述DSP芯片通过所述微处理器接口发送的控制指令，向所述电力机车中的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出驱动脉冲的所述PWM信号模块；其中，所述驱动控制信号是指使所述PWM信号模块根据所述控制指令向所述IGBT输出所述驱动脉冲的信号；其中，所述故障判断模块与所述外围处理芯片和所述PWM信号模块连接；所述PWM信号模块还与所述IGBT连接。

【技术特征摘要】
1.一种电力机车牵引控制单元，其特征在于，包括:作为主处理芯片的数字信号处理DSP芯片、作为协同处理芯片的现场可编程门阵列FPGA芯片以及对所述电力机车的输入及输出信号进行处理，得到驱动控制信号，并发送所述驱动控制信号给所述FPGA芯片的外围处理芯片； 所述FPGA芯片包括:用于与所述DSP芯片进行通信的微处理器接口、用于接收所述驱动控制信号，对所述驱动控制信号进行故障判断，将判断结果发送给脉冲宽度调制PWM信号模块的故障判断模块以及用于在所述故障判断模块的判断结果为所述驱动控制信号未存在故障时，根据所述DSP芯片通过所述微处理器接口发送的控制指令，向所述电力机车中的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出驱动脉冲的所述PWM信号模块；其中，所述驱动控制信号是指使所述PWM信号模块根据所述控制指令向所述IGBT输出所述驱动脉冲的信号； 其中，所述故障判断模块与所述外围处理芯片和所述PWM信号模块连接；所述PWM信号模块还与所述IGBT连接。2.根据权利要求1所述的电力机车牵引控制单元，其特征在于，所述外围处理芯片包括模数转换AD模块，所述驱动控制信号包括:所述AD模块对所述电力机车输入及输出的模拟量信号进行模数转换输出的数字信号； 所述FPGA芯片还包括:用于对所述AD模块输出的数字信号进行滤波得到第一信号，并将所述第一信号发送给所述故障判断模块的数字滤波模块； 所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铁年，徐从谦，李婷婷，耿辉，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：实用新型
国别省市：