1.一種電動車組變流器控制裝置,其特征在于,包括:模擬量采集處理單元插件、脈沖轉換單元插件、網側信號處理單元插件(206)、機側信號處理單元插件(207)、實時控制單元插件、數(shù)字量輸入輸出單元插件(210)和系統(tǒng)管理單元插件(211);所述模擬量采集處理單元插件采集來自于電網(300)、變壓器(8)和變流器的電壓或電流信號;所述脈沖轉換單元插件將所述實時控制單元插件發(fā)出的控制信號進行轉換后輸出至所述變流器,并接收所述變流器的元件故障信息進行轉換后輸出至所述實時控制單元插件;所述網側信號處理單元插件(206)根據所述模擬量采集處理單元插件采集到的信號向所述實時控制單元插件輸出保護動作信號,并根據所述脈沖轉換單元插件采集到的元件故障信息執(zhí)行保護動作,同時將元件故障信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件(211);所述機側信號處理單元插件(207)向所述實時控制單元插件輸出電機(7)的速度信號,根據所述模擬量采集處理單元插件、脈沖轉換單元插件采集到的信號執(zhí)行保護動作,并將相應的信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件(211);所述實時控制單元插件根據所述模擬量采集處理單元插件、網側信號處理單元插件(206)和機側信號處理單元插件(207)的輸出信號實現(xiàn)所述變流器的控制和保護;所述數(shù)字量輸入輸出單元插件(210)實現(xiàn)主斷路器及接觸器控制電路(1)控制,并將主斷路器及接觸器狀態(tài)反饋信號輸出至系統(tǒng)管理單元插件(211);所述系統(tǒng)管理單元插件(211),根據所述網側信號處理單元插件(206)和機側信號處理單元插件(207)輸出的信號進行牽引/制動特性的控制,并向所述數(shù)字量輸入輸出單元插件(210)輸出主斷路器及接觸器控制指令。
2.根據權利要求1所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:
所述模擬量采集處理單元插件,采集來自于電壓/電流傳感器(11)的電網(300)、變壓器(8)原邊、次邊、整流模塊(2)、濾波中間直流電路(3)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5)的電壓或電流信號;
所述脈沖轉換單元插件,將所述實時控制單元插件發(fā)出的控制脈沖信號進行電平轉換后并分別輸出至對應的所述整流模塊(2)、濾波中間直流電路(3)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5);同時接收來自于對應所述整流模塊(2)、濾波中間直流電路(3)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5)的元件故障信息,進行電平轉換后輸出至所述實時控制單元插件實現(xiàn)元件的保護;
所述網側信號處理單元插件(206),對來自于所述模擬量采集處理單元插件的電網(300)的電壓信號、整流模塊(2)的輸入電流信號、變壓器(8)的原邊電流信號,以及濾波中間直流電路(3)的中間直流電壓信號、半電壓信號進行判斷后作出相應的保護動作,并同時對來自于所述模擬量采集處理單元插件的信號進行濾波處理后輸出至所述實時控制單元插件;接收來自于所述脈沖轉換單元插件的整流模塊(2)元件故障信息,根據設定的控制策略進行相應的保護動作,并將所述元件故障信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件(211);
所述機側信號處理單元插件(207),對來自于電機(7)的速度信號進行處理,并輸出至實時控制單元插件;對來自于所述模擬量采集處理單元插件的逆變模塊(4)的輸入電流、斬波電流信號,以及濾波中間直流電路(3)的中間直流電壓信號、半電壓信號進行判斷并根據設定的控制策略作出相應的保護動作,同時對所述模擬量采集處理單元插件的輸出信號進行濾波處理后輸出至所述實時控制單元插件;接收來自于所述脈沖轉換單元插件的逆變模塊(4)和輔變模塊(5)元件故障信息,根據設定的控制策略進行相應的保護動作,并將所述元件故障信息輸出至所述系統(tǒng)管理單元插件(211);
所述實時控制單元插件,根據所述模擬量采集處理單元插件、網側信號處理單元插件(206)和機側信號處理單元插件(207)輸出的信號生成分別用于控制所述整流模塊(2)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5)的控制脈沖信號;根據所述網側信號處理單元插件(206)和機側信號處理單元插件(207)傳輸?shù)脑收闲畔λ稣髂K(2)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5)進行脈沖封鎖保護;
所述數(shù)字量輸入輸出單元插件(210),將來自于主斷路器及接觸器控制電路(1)的主斷路器及接觸器狀態(tài)反饋信號輸出至系統(tǒng)管理單元插件(211),并向所述主斷路器及接觸器控制電路(1)發(fā)出接觸器控制指令;
所述系統(tǒng)管理單元插件(211),根據所述網側信號處理單元插件(206)和機側信號處理單元插件(207)輸出的信號進行牽引/制動特性的控制,向所述整流模塊(2)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5)輸出啟停控制信號,并向所述數(shù)字量輸入輸出單元插件(210)輸出主斷路器及接觸器控制指令。
3.根據權利要求2所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述模擬量采集處理單元插件進一步包括第一模擬量采集處理單元插件(204)和第二模擬量采集處理單元插件(205);所述第一模擬量采集處理單元插件(204)采集所述變壓器(8)原邊的電流、所述整流模塊(2)的輸入電流、所述濾波中間直流電路(3)的直流電壓和溫度信號,并輸出至所述網側信號處理單元插件(206);所述第二模擬量采集處理單元插件(205)采集所述電機(7)的電流、溫度,所述逆變模塊(4)中斬波模塊的斬波電流,所述輔變模塊(5)的電流、電壓信號,變流器柜體內外的溫度,以及變流器水冷裝置的水壓信號,并輸出至所述機側信號處理單元插件(207)。
4.根據權利要求3所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述實時控制單元插件進一步包括網側控制插件(201)、電機控制插件(202)和輔變控制插件(203);
所述網側控制插件(201),根據經過所述第一模擬量采集處理單元插件(204)和網側信號處理單元插件(206)處理后的所述變壓器(8)原邊的電流、所述整流模塊(2)的輸入電流、所述濾波中間直流電路(3)的直流電壓信號進行計算,實現(xiàn)包括鎖相環(huán)、雙閉環(huán)控制、PWM調制在內的控制算法,完成對所述整流模塊(2)的實時控制;根據所述網側信號處理單元插件(206)傳輸?shù)脑收闲畔λ稣髂K(2)進行脈沖封鎖保護;
所述電機控制插件(202),根據經過所述第二模擬量采集處理單元插件(205)和機側信號處理單元插件(207)處理后的所述電機(7)的速度、電壓、電流、溫度、所述逆變模塊(4)的斬波電流進行計算,實現(xiàn)包括閉環(huán)控制、PWM調制在內的控制算法,完成對所述逆變模塊(4)的實時控制,實現(xiàn)所述電機(7)的控制;根據所述機側信號處理單元插件(207)傳輸?shù)脑收闲畔λ瞿孀兡K(4)進行脈沖封鎖保護;
所述輔變控制插件(203),根據經過所述第二模擬量采集處理單元插件(205)處理后的所述輔變模塊(5)的電流、電壓信號進行計算,實現(xiàn)包括閉環(huán)控制、PWM調制在內的控制算法,完成所述輔變模塊(5)的并聯(lián)控制;根據所述第二模擬量采集處理單元插件(205)傳輸?shù)脑收闲畔λ鲚o變模塊(5)進行脈沖封鎖保護。
5.根據權利要求4所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述脈沖轉換單元插件進一步包括第一脈沖轉換單元插件(208)和第二脈沖轉換單元插件(209);
所述第一脈沖轉換單元插件(208),將來自于所述整流模塊(2)的元件故障信息進行電平轉換后通過所述網側信號處理單元插件(206)傳輸至所述網側控制插件(201);對所述網側控制插件(201)輸出的控制脈沖信號進行電平轉換后輸出至所述整流模塊(2),實現(xiàn)所述整流模塊(2)的控制與脈沖封鎖保護;
所述第二脈沖轉換單元插件(209),將來自于所述逆變模塊(4)的元件故障信息進行電平轉換后通過所述機側信號處理單元插件(207)傳輸至所述電機控制插件(202);將來自于所述輔變模塊(5)的元件故障信息進行電平轉換后通過所述機側信號處理單元插件(207)傳輸至所述輔變控制插件(203);對所述電機控制插件(202)輸出的控制脈沖信號進行電平轉換后輸出至所述逆變模塊(4),實現(xiàn)所述逆變模塊(4)的控制與脈沖封鎖保護;對所述輔變控制插件(203)輸出的控制脈沖信號進行電平轉換后輸出至所述輔變模塊(5),實現(xiàn)所述輔變模塊(5)的控制與脈沖封鎖保護。
6.根據權利要求5所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述變流器控制裝置還包括背板(213),所述背板(213)用于實現(xiàn)所述網側控制插件(201)、電機控制插件(202)、輔變控制插件(203)、網側信號處理單元插件(206)、機側信號處理單元插件(207)、數(shù)字量輸入輸出單元插件(210)和系統(tǒng)管理單元插件(211)之間的信號互聯(lián),所述背板(213)采用多功能繞線式單元結構。
7.根據權利要求5或6所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述變流器控制裝置還包括電源處理單元插件(212),所述電源處理單元插件(212)為所述網側控制插件(201)、電機控制插件(202)、輔變控制插件(203)、第一模擬量采集處理單元插件(204)、第二模擬量采集處理單元插件(205)、網側信號處理單元插件(206)、機側信號處理單元插件(207)、第一脈沖轉換單元插件(208)、第二脈沖轉換單元插件(209)、數(shù)字量輸入輸出單元插件(210)和系統(tǒng)管理單元插件(211),以及所述整流模塊(2)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5)提供工作電源。
8.根據權利要求7所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述網側控制插件(201)、電機控制插件(202)、輔變控制插件(203)、網側信號處理單元插件(206)、機側信號處理單元插件(207)、數(shù)字量輸入輸出單元插件(210)、系統(tǒng)管理單元插件(211)之間通過并行AMS數(shù)據總線進行通信。
9.根據權利要求2至6、8中任一項所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述網側信號處理單元插件(206),對所述電網(300)的電流、電壓信號進行濾波、放大處理后形成網壓瞬時值、有效值信號,以實現(xiàn)所述電網(300)的過壓保護;對所述整流模塊(2)的輸入電流信號進行濾波、放大處理后形成電流瞬時值、過流信號,以實現(xiàn)所述整流模塊(2)的輸入過流保護;對所述濾波中間直流電路(3)的中間直流電壓信號進行濾波、放大處理以形成電壓瞬時值、過壓信號,以實現(xiàn)所述濾波中間直流電路(3)的過壓保護;對所述濾波中間直流電路(3)的中間直流半電壓信號進行濾波、放大處理后與所述中間直流電壓信號合成,形成主回路接地判斷信號,以實現(xiàn)主回路接地保護;對所述變壓器(8)的原邊電流信號進行濾波、放大、合成處理后形成原邊電流瞬時值、原邊過流信號、原邊接地信號,以實現(xiàn)所述變壓器(8)的原邊過流、接地保護。
10.根據權利要求9所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述網側信號處理單元插件(206)對所述電網(300)的電壓信號進行濾波、放大處理后還生成網壓同步信號,以實現(xiàn)與其它變流器控制裝置的網壓同步信號互傳;所述網側信號處理單元插件(206)還與制動控制單元(200)進行信號交互。
11.根據權利要求10所述的電動車組變流器控制裝置,其特征在于:所述機側信號處理單元插件(207)對來自于所述電機(7)的速度信號進行濾波和多選一處理,并輸出至所述電機控制插件(202);所述機側信號處理單元插件(207)根據所述電機控制插件(202)輸出的控制信號實現(xiàn)所述逆變模塊(4)的輸出過流、中間直流過壓、斬波過流、輔助逆變器輸出過流/過壓和三相不平衡保護;所述系統(tǒng)管理單元插件(211)操作所述機側信號處理單元插件(207)產生故障復位信號,對所述網側信號處理單元插件(206)、機側信號處理單元插件(207)、第一脈沖轉換單元插件(208)、第二脈沖轉換單元插件(209),以及所述整流模塊(2)、逆變模塊(4)和輔變模塊(5)進行復位。
12.一種電動車組變流器控制系統(tǒng),其特征在于,包括:如權利要求1至11中任一項所述的變流器控制裝置,以及與所述變流器控制裝置相連的主斷路器及接觸器控制電路(1)、整流模塊(2)、濾波中間直流電路(3)、逆變模塊(4)、輔變模塊(5)、電機(7)和變壓器(8)。