[实用新型]电力机车能量回馈逆变系统的监测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力机车能量回馈逆变系统的监测器。

背景技术

近年来，我国电力机车的发展迅速，城市轨道交通越来越多地出现在人们的视线中。在城市轨道交通工程中，直-交变压变频的传动方式已经普遍采用。车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，列车起制动频繁，因此要求起动加速度和制动减速度大，制动平稳并具有良好的起动和制动性能。从能量相互转换的角度看，制动能量是相当可观的。电力机车的再生制动，可将机车的动能转化为电能通过逆变装置回馈至电网，不仅提高了能量的利用率，而且可以降低运输成本，提高经济效益。能量回馈实际上也是电能变换的一种形式，其核心技术在于逆变控制技术。当今最常用的解决方案是利用电力电子技术，将半控型晶闸管器件用于整流、逆变电路，以控制导通角的方式，把电机制动时的再生能量逆变送回电网。

这种技术相当成熟，但存在诸多缺点。首先，由于采用半控型晶闸管器件，若逆变角控制不当，或晶闸管发生故障、触发电路工作不可靠、换相裕量角不足等，均易导致逆变过程失败；其次，晶闸管相控整流电路位移因数、基波因数较低，导致电网电能波形畸变严重，波形中的谐波分量较大，电路功率因数很低，大大降低了再生电能的回馈质量。因此，对于回馈逆变器的监测是十分必要。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种电力机车能量回馈逆变系统的监测器，使电力机车能量回馈逆变系统的运行状态处于实时监控之下，从而使整个能量回馈系统更加稳定可靠。

本实用新型实现上述发明目的所采用的技术方案为，一种电力机车能量回馈逆变系统的监测器，其特征在于：所述监测器包括一个MSP430F149单片机，围绕MSP430F149单片机分别连接着一个模拟量输入模块、一个开关量输入模块、一个基于I²C总线的外围扩展模块、一个按键显示模块、一个通讯模块和一个电源模块。

上述技术方案中，所述基于I²C总线的外围扩展模块，其扩展内存芯片可以是24C256。

上述技术方案中，所述的电源模块，其电平转换芯片可以是TPS7333。

采用上述方案后，解决了一般的逆变器使用数码管来显示简单的数据，在逆变器出现故障却不能及时发现的问题，能够实时了解逆变器的运行状况，从而提高逆变器的可靠性。

以下结合附图和实施方式对本实用新型的结构和工作原理作详细的描述：

附图说明

图1是本实用新型的硬件结构图；

图2是本实用新型的双极性转单极性偏置电路；

图3是本实用新型的硬件接口电路示意图；

图4是本实用新型的电压测量的软件流程如图；

图5是本实用新型的频率测量的软件流程图；

图6是本实用新型的FFT谐波检测的软件流程图；

图7是本实用新型的主程序流程图。

具体实施方式

实施例中，参见图1，该监测器以MSP430F149单片机为监控系统核心，MSP430F149是一种新型的混合信号处理器，采用美国德州仪器公司最新低功耗技术，其工作电流为0.1～400μA，它将大量的外围模块整合到片内，特别适合于开发和设计单片系统。MSP430F149内部Flash小，故可使用片外I²C总线方式的E²PROM存储器24C256来增加存储容量。液晶驱动芯片采用SN74LVT16245。采用TPS7333作为电压转换芯片，将5V电压转换为3.3V。单片机经过RS232接口与PC机相连时.使用芯片MAX232来进行接口转换，实现通信功能。

本实用新型设计电源监控系统终端软件的对逆变器进行监控，主要功能是在软件中设定数据警界线，当数据超越上、下限时，通过液晶显示发出告警信号，关闭逆变器。

E²PROM存储器24C256操作应遵循I²C总线协议，而MSP430F149单片机中没有I²C总线硬件接口，为此，需要用软件模拟I²C总线协议，其硬件接口电路如图2所示。

由于电网中的模拟信号是高电压、大电流，而MCU是低压的。因此需要对输入信号进行降压。另外，MCU的MD模块是单电源供电，这样降压后的双极性模拟信号还需进行信号调理。以将其转变为单片机可以接受的单极性信号，而后送入MCU的MD通道进行转换。其双极性转单极性的偏置电路如图3所示。