基于dsp控制的脈沖信號測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軌道車輛牽引變流技術(shù)，尤其涉及一種基于DSP(digital signal processor數(shù)字信號處理器）控制的脈沖信號測試裝置及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 牽引變流器是軌道交通車輛的最重要組成部件，由它將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換為車輛所 需要的電能供給車輛，是軌道交通車輛的"心臟"。牽引控制單元（Traction Control Unit 又稱TCU)又是牽引變流器的最核心部件，通過TCU采集軌道交通車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸 入控制器進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果以高頻脈沖信號的方式施加到變流器中的IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管）器件上，IGBT在脈沖信號的作用下進(jìn)行 高頻開關(guān)動作，從而實(shí)現(xiàn)對軌道交通車輛的控制。TCU性能的優(yōu)劣對軌道交通車輛的運(yùn)行性 能產(chǎn)生重要影響。
[0003] TCU施加到IGBT上的信號是控制器進(jìn)行運(yùn)算后發(fā)出的脈沖信號，脈沖信號的品質(zhì) 直接影響著軌道交通車輛的控制。脈沖信號的施加方式又可以分為兩種，其中一種是直接 將電脈沖信號施加到TCU的驅(qū)動板上，由驅(qū)動板將脈沖信號放大后驅(qū)動TCU工作；另一種是 將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，以光信號的形式輸出，再轉(zhuǎn)換成電信號施加到TCU的驅(qū)動板上。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)
[0005] 傳統(tǒng)的測試方法需要通過示波器進(jìn)行測量，在示波器窗口上對脈沖的波形進(jìn)行觀 測，讀出脈沖的幅值、頻率，以及上下橋臂脈沖的死區(qū)時(shí)間。
[0006] 進(jìn)行脈沖測試的時(shí)候需要在TCU的脈沖輸出端測量脈沖的輸出波形，還需要測量 施加到IGBT驅(qū)動板上的脈沖波形。在不使用光信號傳輸?shù)那闆r下，TCU的脈沖信號是直接 施加到IGBT的驅(qū)動板上的，只測量TCU的輸出端即可；使用光信號傳輸?shù)那槁窙r下，則需要 測量TCU的脈沖輸出端以及施加到驅(qū)動板上的脈沖信號。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)
[0008] 傳統(tǒng)的脈沖測試方法需要用到示波器，有些數(shù)據(jù)還需要在顯示窗口上人工讀取。 在測量TCU直接輸出電脈沖信號的情況下測量還是比較簡單的；在測量TCU輸出光脈沖信 號的情況下，還需要額外的光電轉(zhuǎn)換裝置將光信號轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行測量，測試的準(zhǔn)備工 作大大增加，對測試設(shè)備的依賴性很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供一種基于DSP控制的脈沖信號測試裝置及測試方法，用于克服現(xiàn)有技 術(shù)中的缺陷，擺脫了對示波器等波形測試設(shè)備的依賴，不需要額外的光電轉(zhuǎn)換電路，大大節(jié) 省了測試準(zhǔn)備的輔助設(shè)備。
[0010] 本發(fā)明提供一種基于DSP控制的脈沖信號測試裝置，包括：
[0011] 顯示模塊，根據(jù)操作者的操作向DSP控制器發(fā)出初始化指令，并根據(jù)所述DSP控制 器的反饋顯示測試結(jié)果；
[0012] 輸入轉(zhuǎn)換模塊，包括：
[0013] 光電轉(zhuǎn)換電路，完成光信號到電信號的轉(zhuǎn)換，輸入端用于連接TCU光脈沖信號輸 出端口，輸出端輸出電脈沖信號并連接DSP控制器捕獲輸入端；
[0014] 第一電平轉(zhuǎn)換電路，輸入端用于連接T⑶電脈沖信號輸出端口，輸出端連接DSP控 制器捕獲輸入端；
[0015] 所述DSP控制器，捕獲輸入端的電脈沖信號并對捕獲的脈沖信號進(jìn)行處理，獲得 測試結(jié)果，將測試結(jié)果傳遞至顯示模塊；所述電信號經(jīng)DSP輸出端傳遞至輸出轉(zhuǎn)換模塊；
[0016] 輸出轉(zhuǎn)換模塊，包括：
[0017] 電光轉(zhuǎn)換電路，完成電信號到光信號的轉(zhuǎn)換，輸入端連接DSP控制器輸出端，輸出 端用于連接所述T⑶驅(qū)動反饋輸入端口；
[0018] 第二電平轉(zhuǎn)換電路，輸入端連接DSP控制器輸出端，輸出端用于連接所述T⑶驅(qū)動 反饋輸入端口；
[0019] 通信接口電路，用于連接所述顯示模塊與所述DSP控制器，實(shí)現(xiàn)所述初始化指令 和測試結(jié)果的傳輸；
[0020] 電源，向所述DSP控制器、光電轉(zhuǎn)換電路、電光轉(zhuǎn)換電路、第一電平轉(zhuǎn)換電路、第二 電平轉(zhuǎn)換電路及通信接口電路提供電源。
[0021] 本發(fā)明還提供一種基于DSP控制的脈沖信號測試方法，包括以下步驟：
[0022] 步驟1，啟動電源，然后向DSP控制器發(fā)送初始化指令；電信號經(jīng)DSP控制器輸出 端傳遞至輸出轉(zhuǎn)換模塊；
[0023] 步驟2,第二電平轉(zhuǎn)換電路將輸入的電信號電平升高后經(jīng)電信號輸出端口輸出至 所述TCU驅(qū)動反饋輸入端口；電光轉(zhuǎn)換電路將輸入的電信號轉(zhuǎn)換成光信號后經(jīng)光信號輸出 端口輸出至所述T⑶驅(qū)動反饋輸入端口；
[0024] 步驟3,輸入轉(zhuǎn)換模塊接收TCU輸出的脈沖信號，當(dāng)TCU輸出的脈沖信號是電信號 時(shí)，上述電脈沖信號經(jīng)電信號輸入端口傳遞至第一電平轉(zhuǎn)換電路；當(dāng)TCU輸出的脈沖信號 是光信號時(shí)，上述光脈沖信號經(jīng)光信號輸入端口傳遞至光電轉(zhuǎn)換電路；
[0025] 步驟4,第一電平轉(zhuǎn)換電路將輸入的電信號電平降低后輸出至DSP控制器捕獲輸 入端；光電轉(zhuǎn)換電路將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至DSP控制器捕獲輸入端；
[0026] 步驟5,捕獲輸入端的電脈沖信號并對捕獲的電脈沖信號進(jìn)行處理，獲得測試結(jié) 果，將測試結(jié)果經(jīng)通信接口電路傳遞至顯示模塊。
[0027] 本發(fā)明提供的基于DSP控制的脈沖信號測試裝置及測試方法，通過DSP控制器對 脈沖信號進(jìn)行測量，擺脫了對示波器等波形測試設(shè)備的依賴，另外，由于裝置中集成了光電 轉(zhuǎn)換電路，在測試發(fā)出光脈沖信號的TCU時(shí)，不需要額外的光電轉(zhuǎn)換電路，大大節(jié)省了測試 的準(zhǔn)備工作，對大批量產(chǎn)品測試時(shí)將顯著提高測試效率。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的測試裝置中DSP控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的測試方法的測試流程圖；
[0031] 圖4為圖3中捕獲時(shí)刻示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于DSP控制的脈沖信號測試裝置，包括輸入轉(zhuǎn)換模 塊UDSP控制器2、輸出轉(zhuǎn)換模塊3、通信接口電路4、顯示模塊5及電源6 ;顯示模塊5根據(jù) 操作者的操作向DSP控制器2發(fā)出初始化指令，并根據(jù)DSP控制器2的反饋顯示測試結(jié)果； 輸入轉(zhuǎn)換模塊1包括第一電平轉(zhuǎn)換電路11和光電轉(zhuǎn)換電路12 :第一電平轉(zhuǎn)換電路11輸入 端用于連接T⑶10的電脈沖信號輸出端口，第一電平轉(zhuǎn)換電路11輸出端連接DSP控制器2 捕獲輸入端；光電轉(zhuǎn)換電路12完成光信號到電信號的轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換電路12輸入端用于 連接TCUlO的光脈沖信號輸出端口，光電轉(zhuǎn)換電路12輸出端輸出電脈沖信號并連接DSP控 制器2捕獲輸入端；DSP控制器2捕獲輸入端的電信號并對捕獲的所述電信號進(jìn)行處理，獲 得測試結(jié)果，將測試結(jié)果傳遞至顯示模塊；電信號經(jīng)輸出端傳遞至輸出轉(zhuǎn)換模塊3 ;輸出轉(zhuǎn) 換模塊3包括第二電平轉(zhuǎn)換電路31和電光轉(zhuǎn)換電路32,第二電平轉(zhuǎn)換電路31輸入端連接 DSP控制器2輸出端，第二電平轉(zhuǎn)換電路31輸出端用于連接T⑶10驅(qū)動反饋輸入端口；電 光轉(zhuǎn)換電路32完成電信號到光信號的轉(zhuǎn)換，電光轉(zhuǎn)換電路32輸入端連接DSP控制器2輸 出端，電光轉(zhuǎn)換電路32輸出端用于連接T⑶10驅(qū)動反饋輸入端口；通信接口電路4用于連 接顯示模塊5與DSP控制器2,實(shí)現(xiàn)測試指令和測試結(jié)果的傳輸；電源6用于向DSP控制器 2、第一電平轉(zhuǎn)換電路11、光電轉(zhuǎn)換電路12、第二電平轉(zhuǎn)換電路31、電光轉(zhuǎn)換電路32及通信 接口電路4提供電源。
[0033] DSP控制器2輸入端設(shè)有捕獲端口，DSP控制器2輸出端設(shè)有I/O端口，第一電平 轉(zhuǎn)換電路11輸出端及光電轉(zhuǎn)換電路12輸出端均連接該捕獲端口，第二電平轉(zhuǎn)換電路輸入 端及電光轉(zhuǎn)換電路輸入端均連接該I/O端口。
[0034] 本發(fā)明還提供一種基于DSP控制的脈沖信號測試方法，包括以下步驟：
[0035] 步驟1，啟動電源6,向DSP控制器2發(fā)送初始化指令；電信號經(jīng)DSP控制器輸出端 傳遞至輸出轉(zhuǎn)換模塊；
[0036] 步驟2,第二電平轉(zhuǎn)換電路31將輸入的電信號電平升高后經(jīng)電信號輸出端口 3a輸 出至TCUlO的驅(qū)動反饋輸入端口；電光轉(zhuǎn)換電路32將輸入的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成光脈沖信號 后經(jīng)光信號輸出端口 3b輸出至T⑶10的驅(qū)動反饋輸入端口。
[0037] 步驟3,輸入轉(zhuǎn)換模塊1接收T⑶10輸出的脈沖信號，當(dāng)T⑶10輸出的脈沖信號是 電信號時(shí)，上述電脈沖信號經(jīng)電信號輸入端口 Ia傳遞至第一電平轉(zhuǎn)換電路11 ;當(dāng)TCUlO輸 出的脈沖信號是光信號時(shí)，上述光脈沖信號經(jīng)光信號輸入端口 Ib傳遞至光電轉(zhuǎn)換電路12 ;
[0038] 步驟，4,第一電平轉(zhuǎn)換電路11將輸入的電信號電平降低后輸出至DSP控制器2捕 獲輸入端；光電轉(zhuǎn)換電路12將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至DSP控制器2捕獲輸入 端；
[0039] 步驟5, DSP控制器2捕獲輸入端的電脈沖信號并對捕獲的電脈沖信號進(jìn)行處理， 獲得測試結(jié)果，將測試結(jié)果經(jīng)通信接口電路4傳遞至顯示模塊5。
[0040] 本發(fā)明提供的基于DSP控制的脈沖信號測試裝置及測試方法，通過DSP控制器2 對TCUlO輸出的脈沖信號進(jìn)行測量，擺脫了對示波器等波形測試設(shè)備的依賴，另外，由于裝 置中集成了光電轉(zhuǎn)換電路及電光轉(zhuǎn)換電路，在測試發(fā)出光脈沖信號的TCUlO時(shí)，不需要額 外的光電轉(zhuǎn)換電路，大大節(jié)省了測試的準(zhǔn)備工作，對大批量產(chǎn)品測試時(shí)將顯著提高測試效 率。
[0041] 作為上述實(shí)施例的優(yōu)選方案，如圖2-4所示，DSP控制器2包括計(jì)數(shù)模塊21、捕獲 模塊23和處理模塊24 ;計(jì)數(shù)模塊21用于根據(jù)DSP控制器2自身時(shí)鐘頻率對輸入的脈沖個(gè) 數(shù)進(jìn)行記數(shù)；捕獲模塊23判斷輸入DSP控制器2的脈沖信號中電平的上升