200km/h客运机车DC600V供电柜控制系统设计

论文摘要

随着我国电气化铁路的普及,DC600V供电系统将以其技术和效益方面的优势得到应用和推广。为此,应尽快对其进行技术改进和优化,以提高系统的可靠性。本文所做的工作是设计出DC600V供电柜冗余控制系统。冗余控制系统是指利用冗余资源将故障影响掩盖起来,以保证系统的主要功能正常运行,从而提高整个系统的可靠性。它作为现代机车控制系统的一部分也在不断的发展,其作用越来越重要。首先,文章使用MATLAB仿真软件建立DC600V供电系统主电路模型,对电路进行仿真,并根据仿真结果确定了主电路参数,对PI控制器算法参数进行了整定。其次,设计出了DC600V供电柜冗余控制系统整体结构,并分别发计了其插件电路板,包括电源板、供电控制板、信号调理板、数字输入输出板以及控制转换板,预留网卡板。其中电源板为控制系统提供电源;供电控制板用于控制整流装置恒压限流输出功能及故障保护;信号调理板用来对模拟信号进行调理;数字输入输出板用来对数字输入输出信号进行逻辑控制及故障诊断;控制转换板用以实现冗余控制系统的切换。各个插件电路扳通过网卡板与列车网络相连,接收其传来的指令以进行各自的动作,并向列车网络反馈各自的状念信息,由此来实现供电系统的集中控制及信息共享。然后,在详细分析系统功能算法的基础上编制了系统软件。软件平台选用TMS320芯片集成开发环境CCS,以C语言与汇编语言混编方式完成系统程序的设计和编写。最后,对控制电路进行实验,实验结果表明本文所设计的系统可满足实际需要。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及课题的提出
• 1.2 空调列车供电系统概述及其在国内外的发展现状
• 1.2.1 空调列车供电系统概述
• 1.2.2 发达国家的客运列车供电系统
• 1.2.3 我国客运列车供电系统
• 1.3 空调列车DC600V供电系统概述
• 1.3.1 列车DC600V供电系统的技术特点
• 1.3.2 与柴油发电车供电方式相比的优点
• 1.3.3 列车DC600V供电系统的结构及主要技术参数
• 1.3.4 列车DC600V供电系统整流电源简介
• 1.4 课题的主要工作及论文结构安排
• 2 控制对象主回路设计
• 2.1 电路结构的选择
• 2.2 开关器件的选择
• 2.3 控制对象主回路仿真分析
• 2.3.1 仿真模型的建立
• 2.3.2 仿真波形及分析
• 3 DC600V供电柜控制系统总体设计
• 3.1 控制系统功能描述
• 3.2 控制算法的选择
• 3.3 冗余控制系统设计
• 3.4 系统故障的判断及主备切换
• 3.5 冗余控制系统可靠性评价
• 4 供电控制系统硬件设计
• 4.1 电源板的设计
• 4.2 供电控制板的设计
• 4.2.1 TMS320LF2407A DSP简介
• 4.2.2 DSP最小系统与接口电路设计
• 4.2.3 存储器扩展电路
• 4.2.4 PWM脉冲封锁电路
• 4.2.5 晶闸管触发电路
• 4.3 信号调理板的设计
• 4.3.1 直流电压检测与调理电路
• 4.3.2 直流电流检测与调理电路
• 4.3.3 电网同步信号检测与调理电路
• 4.4 数字输入输出板的设计
• 4.4.1 总体硬件结构
• 4.4.2 C8051F040单片机简介
• 4.4.3 C8051F040单片机最小系统
• 4.4.4 C8051F040内部CAN模块的使用
• 4.4.5 输入电路
• 4.4.6 输出电路
• 4.5 控制转换板的设计
• 5 供电控制系统软件设计
• 5.1 供电控制板软件设计
• 5.1.1 A/D转换
• 5.1.2 PI调节器算法
• 5.1.3 SCR脉冲发生
• 5.2 数字输入输出板软件设计
• 5.2.1 主程序
• 5.2.2 定时中断程序
• 6 实验与波形分析
• 6.1 实验装置与测试方法
• 6.2 实验波形分析
• 7 结论与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 附录A
• 作者简历
• 学位论文数据集