牵引控制单元及控制箱制造技术

本发明专利技术提供一种牵引控制单元及控制箱。所述牵引控制单元包括电源模块、模拟信号处理模块、数字信号处理模块、中央处理模块和IGBT驱动及反馈模块。所述牵引控制箱包括箱体，所述箱体内设有所述的牵引控制单元，所述牵引控制单元中的一个或多个模块设置在一个子电路板上，所述牵引控制单元由至少一个所述子电路板构成；所述箱体上设有母板，各子电路板与所述母板电性和/或通信连接；所述箱体内设有用于插设所述子电路板的插槽，所述子电路板插入并固定在所述箱体内。本发明专利技术实现了电力机车的交流牵引控制，具有牵引功率大、功率因数高、谐波干扰少、优异的牵引和制动运动特性、维修方便等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力机车牵引控制技术，尤其涉及一种牵引控制单元及控制箱。
技术介绍
近几年随着国民经济的快速发展，国家对于铁路行业的建设也逐年加大力度，铁路行业迅猛发展。现阶段以北车集团和南车集团为代表的国内机车龙头企业已经具备了设计和生产各类型电力机车的能力，但在交流电力机车控制的核心部分还处于相对落后的阶段，主要依赖于国外生产商，诸如动车CRH系列，货车HXD系列都是依靠技术引进与国外生产商联合设计的产品，控制的核心部件牵引控制单元由国外生产商提供。目前国外有能力设计及生产交流电力机车牵引控制单元的知名厂家主要有德国西门子、日本川崎重工、法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪等。为了打破国外企业对于该领域垄断的局面，这就要求我们生产出拥有自主知识产权的交流电力机车牵引控制单元。中国电力机车的研制开始于1958年，至90年代末期，先后研发出韶山I 韶山9共9类及其衍生出的电力机车产品。该系类的电力机车为中国铁路的发展做出了巨大贡献，目前韶山系列电力机车仍然驰骋在祖国大地，继续发挥着光和热。但随着科技技术的不断进步，韶山系列电力机车在技术上已经处于相对落后的阶段，其最大的软肋就是采用交直控制，属于直流电力机车范畴。目前国际主流电力机车采用交直交控制，就是通常意义上的交流电力机车，交流电力机车牵引功率大、功率因数高、谐波干扰少、具有优异的牵引和制动运动特性、粘着利用和防空转性能好、主电路简单等，在制造、性能、功能，体积、重量、成本、维护及可靠性等方面都要优于直流电力机车，国内之所以迟迟没能在电力机车上应用，主要是控制比较困难。国内目前具备完全自主知识产权的电力机车主要是韶山系列直流电力机车，与目前国际主流交流电力机车相比，直流电力机车在牵引、制动及其他方面都存在很大的差距，必将逐渐退出历史舞台。本世纪初至今，国内开始了交流电力机车的研发，但由于起步晚、底子薄，交流电力机车的研发举步维艰，为了加快推进交流电力机车的发展，铁道部走出了一条技术引进、消化吸收、再创新的路子。近几年，动车CRH系列，货车HXD系列交流电力机车基本上已经替代了韶山系列直流电力机车，但控制的核心部分牵引控制单元技术仍然没有完全掌握。
技术实现思路
本专利技术提供一种牵引控制单元及控制箱，以实现电力机车的交流牵引控制。本专利技术一方面提供的牵引控制单元，包括:电源模块，用于为各模块提供工作电压；模拟信号处理模块，用于采集模拟信号，对采集的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块；数字信号处理模块，用于接收数字信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至所述中央处理模块；以及接收所述中央处理模块输出的控制指令并将该控制指令转换为外部设备执行操作所需的执行信号；所述中央处理模块，用于接收所述模拟信号处理模块和所述数字信号处理模块输出的信号，并依据接收的信号输出相应的驱动信号或控制指令；以及实时监测故障接入端，当所述故障接入端有故障信号输入时停止输出驱动信号；以及，IGBT驱动及反馈模块，用于接收所述中央处理模块输出的驱动信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至IGBT驱动板；以及实时监测IGBT的工作状态，当所述IGBT处于异常工作状态时反馈故障信号至所述中央处理模块的故障接入端。本专利技术另一方面提供的牵引控制箱，包括箱体，所述箱体内设有上述牵引控制单元，所述牵引控制单元中的一个或多个模块设置在一个子电路板上，所述牵引控制单元由至少一个所述子电路板构成；所述箱体内设有母板，各子电路板与所述母板电性和/或通信连接；所述箱体内设有用于插设所述子电路板的插槽，所述子电路板插入并固定在所述箱体内。本专利技术一个方面的技术效果是:本专利技术提供的牵引控制单元实现了电力机车的交流牵引控制，具有牵引功率大、功率因数高、谐波干扰少、优异的牵引和制动运动特性、粘着利用和防空转性能好等优点；此外，在制造、性能、功能，体积、重量、成本、维护及可靠性等方面都要优于直流电力机车。本专利技术提供的牵引控制单元可以完全替代国外进口的交流电力机车牵引控制单元，具有很强的实用价值和经济效益。本专利技术另一方面的技术效果是:本专利技术所述结构的牵引控制箱具有易组装、易拆卸,维修方便等特点。附图说明图1为本专利技术提供的牵引控制单元第一个实施例的结构示意图2为本专利技术提供的牵引控制单元第二个实施例的结构示意图3为本专利技术提供的牵引控制箱实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供的牵引控制单元第一个实施例。如图1所示，本实施例所述牵引控制单兀包括:电源模块1、模拟信号处理模块8、数字信号处理模块506、中央处理模块310和IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)驱动及反馈模块211。所述数字信号处理模块506的控制指令接收端与所述中央处理模块310的控制指令输出端通信连接；所述中央处理模块310的信号接收端分别与所述模拟信号处理模块8和数字信号处理模块506的输出端通信连接；所述中央处理模块310的监测故障接入端与所述IGBT驱动及反馈模块211的反馈故障信号输出端通信连接；所述IGBT驱动及反馈模块211的驱动信号输入端与所述中央处理模块310的驱动信号输出端通信连接。其中，所述电源模块I用于为各模块提供工作电压。所述模拟信号处理模块8用于采集模拟信号，对采集的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块310。所述数字信号处理模块506用于接收数字信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至所述中央处理模块310 ；以及接收所述中央处理模块310输出的控制指令并将该控制指令转换为外部设备执行操作所需的执行信号。所述中央处理模块310用于接收所述模拟信号处理模块8和所述数字信号处理模块506输出的信号，并依据接收的信号输出相应的驱动信号或控制指令；以及实时监测故障接入端，当所述故障接入端有故障信号输入时停止输出驱动信号。IGBT驱动及反馈模块211用于接收所述中央处理模块310输出的驱动信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至IGBT驱动板；以及实时监测IGBT的工作状态，当所述IGBT处于异常工作状态时反馈故障信号至所述中央处理模块310的故障接入端。本实施例所述的牵引控制单元其电路实现较为简单，实现了电力机车的交流牵引控制。本专利技术提供的牵引控制单元的第二个实施例。如图2所示，本实施例基于实施例一，将实施例一中的所述模拟信号处理模块8分为两个子模块。本实施例中所述的模拟信号处理模块8包括第一模拟信号处理子模块81和第二模拟信号处理子模块82。第一模拟信号处理子模块81的处理结果输出端和所述第二模拟信号处理子模块82的处理结果输出端分别与所述中央处理模块310的接收端通信连接。其中，所述第一模拟信号处理子模块81用于采集牵引电路7的交流电接入端71的电流和电压信号，对采集到的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块310。所述第二模拟信号处理子模块82用于接收牵引电路7的交流驱动输出端72的电流和电压信号，以及牵引电机的转速信号，对采集到的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块310。其中，所述的牵引电路7的交流电接入端71的电流和电压信号包括交流电接入网端的电流和电压信号，以及经整流后的中间电压。本实施例将模拟信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牵引控制单元，其特征在于，包括：电源模块，用于为各模块提供工作电压；模拟信号处理模块，用于采集模拟信号，对采集的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块；数字信号处理模块，用于接收数字信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至所述中央处理模块；以及接收所述中央处理模块输出的控制指令并将该控制指令转换为外部设备执行操作所需的执行信号；所述中央处理模块，用于接收所述模拟信号处理模块和所述数字信号处理模块输出的信号，并依据接收的信号输出相应的驱动信号或控制指令；以及实时监测故障接入端，当所述故障接入端有故障信号输入时停止输出驱动信号；以及，IGBT驱动及反馈模块，用于接收所述中央处理模块输出的驱动信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至IGBT驱动板；以及实时监测IGBT的工作状态，当所述IGBT处于异常工作状态时反馈故障信号至所述中央处理模块的故障接入端。

【技术特征摘要】
1.一种牵引控制单元，其特征在于，包括: 电源模块，用于为各模块提供工作电压； 模拟信号处理模块，用于采集模拟信号，对采集的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块； 数字信号处理模块，用于接收数字信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至所述中央处理模块；以及接收所述中央处理模块输出的控制指令并将该控制指令转换为外部设备执行操作所需的执行信号； 所述中央处理模块，用于接收所述模拟信号处理模块和所述数字信号处理模块输出的信号，并依据接收的信号输出相应的驱动信号或控制指令；以及实时监测故障接入端，当所述故障接入端有故障信号输入时停止输出驱动信号；以及， IGBT驱动及反馈模块，用于接收所述中央处理模块输出的驱动信号，对接收的信号进行处理并将处理后的信号输出至IGBT驱动板；以及实时监测IGBT的工作状态，当所述IGBT处于异常工作状态时反馈故障信号至所述中央处理模块的故障接入端。2.根据权利要求1所述的牵引控制单元，其特征在于，所述模拟信号处理模块包括第一模拟信号处理子模块和第二模拟信号处理子模块；其中， 所述第一模拟信号处理子模块，用于采集牵引电路的交流电接入端的电流和电压信号，对采集到的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块； 所述第二模拟信号处理子模块，用于采集牵引电路的交流驱动输出端的电流和电压信号，以及牵引电机的转速信号，对采集到的信号进行处理并将处理后的信号输出至中央处理模块。3.根据权利要求2所述的牵引控制单元，其特征在于，所述牵引电路的交流电接入端的电流和电压信号包括:交流电接入网端的电流和电压信号以及整流后的中间电压。4.根据权利要求1、2或3所述的牵引控制单元，其特征在于，所述数字信号处理模块包括:数字信号输入子模块和数字信号输出子模块；其中， 所述数字信号输入子模块，用于接收数字信号，对接收的数字信号进行处理并将处理后的信号输出至所述中央处理模块； 所述数字信号输出子模块，用于接收所述中央处理模块输出的控制指令并将该控制指令转换为外部设备执行操作所需的执行信号。5.根据权利要求2 所述的牵引控制单元，其特征在于，所述中央处理模块包括:第一中央处理子模块和第二中央处理子模块；其中， 所述第一中央处理子模块，用于接收所述第一模拟信号处理子模块和所述数字信号处理模块输出的信号，依据接收的信号输出相应的驱动信号或控制指令；以及实时监测故障接入端，当所述故障接入端有故障信号输入时停止输出驱动信号； 所述第二中央处理子模块，用于接收所述第二模拟信号处理子模块和所述数字信号处理模块输出的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铁年，隋德磊，韩红彬，徐从谦，耿辉，于跃，王晓鹏，
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：发明
国别省市：