專利名稱：：一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：牽引逆變器是地鐵電氣牽引系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)好壞直接關(guān)系到地鐵的安全運(yùn)行。地鐵牽引逆變器在出廠調(diào)試及在線運(yùn)行、檢修時(shí)，一些數(shù)據(jù)信息，如網(wǎng)壓、直流電壓、直流電流、電機(jī)電流、斬波電流1、斬波電流2、逆變器AU電流、逆變器BV電流等，不僅需要實(shí)時(shí)地采集顯示，還需要長(zhǎng)時(shí)間地記錄，以便調(diào)試人員和檢修人員全面掌握牽引逆變器的運(yùn)行特性，通過(guò)分析數(shù)據(jù)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決牽引逆變器故障。目前，由于沒(méi)有專門針對(duì)具有測(cè)試連接器X5端口的地鐵牽引逆變器的測(cè)試裝置，因此在牽引逆變器的出廠調(diào)試時(shí)只能通過(guò)示波器對(duì)其信號(hào)進(jìn)行觀察，限于一臺(tái)示波器最多測(cè)量4通道信號(hào)，若要對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，則需在調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)擺放多臺(tái)示波器，這樣就存在接線工作量大、儀器操作不便、信號(hào)觀察不方便等缺點(diǎn)，造成調(diào)試效率較低，尤其是不便于對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)記錄和日后分析。地鐵車輛在線運(yùn)行時(shí)，攜帶多臺(tái)示波器觀察上車監(jiān)測(cè)牽引逆變器信號(hào)的方法基本不可行了，雖然司機(jī)室的顯示屏上能夠看到一些利用通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸上來(lái)的牽引逆變器信號(hào)和故障條目，但是由于這些信息只能每隔64ms傳輸一次，因此數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性較差，不能準(zhǔn)確反應(yīng)和捕捉牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障。此外在地鐵車輛入庫(kù)后通過(guò)牽引逆變器的傳動(dòng)控制單元相關(guān)接口可以查詢其故障信息，但是傳動(dòng)控制單元內(nèi)只有64M的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，每次故障發(fā)生時(shí)只能記錄故障發(fā)生前后2秒的狀態(tài)，因此記錄數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有限，不能全面反應(yīng)牽引逆變器的狀態(tài)信息。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種專門用于具有測(cè)試連接器X5端口的地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，不論是對(duì)牽引逆變器的出廠調(diào)試，還是地鐵在線運(yùn)行時(shí)，都可以方便地通過(guò)此系統(tǒng)全面地、長(zhǎng)時(shí)間地監(jiān)測(cè)及記錄牽引逆變器的數(shù)據(jù)信息，并利用存儲(chǔ)的豐富數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)回放方式來(lái)仔細(xì)分析牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障，從而提升調(diào)試及檢測(cè)水平，提高工作效率。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型系統(tǒng)主要由信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號(hào)采集模塊分為信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路兩部分；其中信號(hào)調(diào)理電路由依次連接的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、幅值調(diào)理電路、量程轉(zhuǎn)換電路、過(guò)壓吸收電路四部分組成；信號(hào)采集電路由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)器(FIFO)、CPU控制單元、通訊單元四部分組成；信號(hào)采集模塊的輸入通過(guò)帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測(cè)試連接器X5端口，輸出通過(guò)對(duì)外接口標(biāo)準(zhǔn)USB線與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接。所述數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊為安裝了數(shù)據(jù)采集軟件的筆記本電腦，通過(guò)軟件控制信號(hào)采集、數(shù)據(jù)回放等功能。所述信號(hào)采集模塊中，組成信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路的各單元均采用現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)用新型系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)(1)能對(duì)地鐵牽引逆變器數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)地、長(zhǎng)時(shí)間地(不少于4個(gè)小時(shí))采集并記錄；(2)能以最高80kS/s的采樣速率對(duì)牽引逆變器的8通道數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集并記錄，并且采樣速率可在IkS/s至80kS/s之間可調(diào)，適于不同狀況下的信號(hào)采集；(3)數(shù)據(jù)采集模塊無(wú)需單獨(dú)提供工作電源，數(shù)據(jù)線和工作電源線共用一根標(biāo)準(zhǔn)USB線；(4)體積小，信號(hào)采集模塊其外形尺寸能控制在220mmX150mmX50mm內(nèi)，其重量控制在1公斤內(nèi)，攜帶方便，尤其適用于上車試驗(yàn)和檢修；(5)可通過(guò)數(shù)據(jù)回放方式來(lái)分析牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障，從而提升調(diào)試及檢測(cè)水平，提高工作效率。附圖是本實(shí)用新型系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)用新型系統(tǒng)如附圖所示，主要由信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號(hào)采集模塊分為信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路兩部分；其中信號(hào)調(diào)理電路由依次連接的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、幅值調(diào)理電路、量程轉(zhuǎn)換電路、過(guò)壓吸收電路四部分組成；信號(hào)采集電路由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)器(FIFO)、CPU控制單元、通訊單元四部分組成；信號(hào)采集模塊的輸入通過(guò)帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測(cè)試連接器X5端口，輸出通過(guò)USB2.0總線對(duì)外接口與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接；數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊為安裝了數(shù)據(jù)采集軟件的筆記本電腦。牽引逆變器測(cè)試連接器X5端口提供的被測(cè)信號(hào)定義如表1所示。矩形連接器的作用是和牽引逆變器的X5端口進(jìn)行連接匹配，被測(cè)信號(hào)X5端口與本系統(tǒng)通道定義的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。屏蔽電纜的作用是減小外界干擾對(duì)測(cè)量信號(hào)的影響。信號(hào)調(diào)理電路中各電路的作用，因?yàn)樾盘?hào)采集電路只能針對(duì)不大于士5V電壓信號(hào)進(jìn)行采集，而牽引逆變器輸出的被測(cè)信號(hào)是電流信號(hào)，所以首先在信號(hào)調(diào)理電路中先通過(guò)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路將被測(cè)電流信號(hào)進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換，第二步在滿足電阻功率要求的前提下，通過(guò)幅值調(diào)理電路將經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的電壓小于士IOV；第三步是通過(guò)量程轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)衰減至小于或等于士5V的電壓信號(hào)；第四步是為了防止意外情況下被測(cè)信號(hào)的突變(主要指電壓突然升高)而超出士5V的測(cè)量范圍對(duì)信號(hào)采集電路造成損害，所以在進(jìn)入信號(hào)采集電路之前，通過(guò)過(guò)壓吸收電路將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行過(guò)壓吸收保護(hù)；至此經(jīng)過(guò)調(diào)理后的被測(cè)信號(hào)會(huì)完全滿足信號(hào)采集電路的要求。信號(hào)采集電路是采用現(xiàn)有的TC09采集電路。信號(hào)采集電路中的A/D轉(zhuǎn)換單元采用2片14位4路并行采樣A/D芯片，支持最大速度80kS/s的同步連續(xù)采集；存儲(chǔ)器(FIFO)負(fù)責(zé)對(duì)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行暫存，供CPU控制單元讀?。籆PU控制單元主要用來(lái)控制整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路協(xié)調(diào)工作，它從存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的運(yùn)算處理，最后將運(yùn)算后的結(jié)果通過(guò)通訊單元向外傳輸，信號(hào)采集電路的對(duì)外接口總線為USB2.O總線，支持即插即用、實(shí)時(shí)傳輸。筆記本電腦通過(guò)軟件控制信號(hào)采集、數(shù)據(jù)回放等功能。信號(hào)采集模塊和筆記本電腦之間利用標(biāo)準(zhǔn)USB線連接，USB線的作用有兩點(diǎn)，一是在將信號(hào)采集模塊的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)記錄模塊，二是從數(shù)據(jù)記錄模塊的USB端口取得5V電壓，為信號(hào)采集模塊提供工作電源。目前一般筆記本電腦在無(wú)外接電源的情況的續(xù)航工作能力為2-3個(gè)小時(shí)，這樣，即使在無(wú)外接電源的情況下，至少可以依靠筆記本電腦為數(shù)據(jù)信號(hào)采集模塊提供2-3小時(shí)的工作電源，大大提高了此系統(tǒng)的使用場(chǎng)合范圍。信號(hào)采集的軟件實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟1:軟件啟動(dòng)；步驟2判斷硬件連接是否正常，若正常，繼續(xù)向下執(zhí)行；若不正常，則給出提示，并退出軟件系統(tǒng)；步驟3進(jìn)行一次信號(hào)采集，并同時(shí)分析、顯示并記錄數(shù)據(jù)；步驟4判斷是否有“采集停止”信號(hào)，若有，則停止信號(hào)采集，并保存數(shù)據(jù)，若無(wú)則重復(fù)執(zhí)行步驟3；步驟5結(jié)束采集，退出軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)回放的軟件實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟1軟件啟動(dòng)；步驟2提示選擇數(shù)據(jù)文件；步驟3按照指定的參數(shù)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)讀取，并設(shè)置讀取標(biāo)志位，將讀取到的數(shù)據(jù)在軟件界面進(jìn)行顯示、分析；步驟4判斷是否有“回放停止”信號(hào)，若有則停止數(shù)據(jù)回放；若無(wú)，則重復(fù)執(zhí)行步驟3;步驟5結(jié)束數(shù)據(jù)回放，退出軟件系統(tǒng)。表1牽引逆變器測(cè)試連接器(X5)接口處提供的被測(cè)信號(hào)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2系統(tǒng)通道與被測(cè)信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于主要由信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號(hào)采集模塊分為信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路兩部分；其中信號(hào)調(diào)理電路由依次連接的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、幅值調(diào)理電路、量程轉(zhuǎn)換電路、過(guò)壓吸收電路四部分組成；信號(hào)采集電路由依次連接的A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)器、CPU控制單元、通訊單元四部分組成；信號(hào)采集模塊的輸入通過(guò)帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測(cè)試連接器X5端口，輸出通過(guò)對(duì)外接口標(biāo)準(zhǔn)USB線與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊為安裝了數(shù)據(jù)采集軟件的筆記本電腦。專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于地鐵牽引逆變器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，主要由信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊兩部分組成；所述信號(hào)采集模塊分為信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路兩部分；信號(hào)采集模塊的輸入通過(guò)帶屏蔽電纜的矩形連接器連接到牽引逆變器的測(cè)試連接器X5端口，輸出通過(guò)對(duì)外接口標(biāo)準(zhǔn)USB線與數(shù)據(jù)記錄、分析、回放模塊連接。本實(shí)用新型系統(tǒng)不論是對(duì)牽引逆變器的出廠調(diào)試，還是地鐵在線運(yùn)行時(shí)，都可以方便地、全面地、長(zhǎng)時(shí)間地監(jiān)測(cè)及記錄牽引逆變器的數(shù)據(jù)信息，并利用存儲(chǔ)的豐富數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)回放方式來(lái)仔細(xì)分析牽引逆變器的瞬態(tài)隱性故障，從而提升調(diào)試及檢測(cè)水平，提高工作效率。文檔編號(hào)G01R19/25GK201576046SQ20092006601公開(kāi)日2010年9月8日申請(qǐng)日期2009年9月25日優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日發(fā)明者譚利紅,陳明奎申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司