[发明专利]一种变流器控制单元保护装置及方法

说明书

本发明公开了一种变流器控制单元保护装置及方法，电源电路将外部输入电源转换为DCU内部所需要的电压，监视电路监视外部输入电源的掉电状态，并将掉电状态反馈至处理器模块。芯片保护模块和输出保护模块监视电源电路上电和掉电状态，根据该状态执行对应的保护动作。当处理器模块监测到外部输入电源掉电后，将保护逻辑发送至芯片保护模块和输出保护模块，芯片保护模块和输出保护模块执行相应的保护动作。处理器模块同时监测自身程序的加载状态，并将该加载状态传送至输出保护模块，由输出保护模块执行对应的保护动作。本发明能够解决DCU在上电、掉电过程缺乏有效保护，产品自带存储装置易被误操作，从而导致外部变流模块损坏失效的技术问题。

技术领域

本发明涉及变流控制技术领域，尤其是涉及一种应用于变流器控制单元的保护装置及方法。

背景技术

随着电子产品集成度越来越高，多处理器板卡得到了越来越多的应用设计。比如，FPGA具有高效的数据管理能力与实时数据通讯能力、ARM具有优秀的逻辑控制能力、DSP具有强大的数学运算与实时数据处理能力，将三者结合用于工业设计场合也日益普遍。这些处理器芯片自带的小系统中，存储器的使用也越来越多，存储器一般关系到处理器的程序加载和重要数据记录，一旦失效，造成设备无法启动的后果非常严重。而对于存储器设备，上电和掉电时刻的有效保护非常重要，据某轨道交通项目统计，存储器失效90%是因为在上电和掉电时刻缺乏有效保护而导致器件因电应力而失效的。

轨道交通变流器控制单元，通过对变流模块的电流、电压等实时模拟信号和速度信号进行采集计算，通过特定的算法，对外发送脉冲控制变流模块，从而形成变流器的闭环控制。随着处理器技术和算法的发展，每次需要加载的程序越来越大，所需时间也越来越长。在处理器上电和程序加载这个过程中，往往处理器对外状态是不可控的，此时脉冲和指令供电系统如果已经建立完毕，则会导致对外发送的脉冲和指令是随机的。在运行过程中经常发生控制电源意外掉电以及司机对变流器控制单元电源进行复位操作的现象。而现有轨道交通变流器控制单元在这两种状态下，缺乏有效的输出状态逻辑保护机制。首先，变流器控制单元如果在上电、掉电过程中缺乏有效保护机制，容易出现产品自带的存储装置被误操作，从而损坏失效的情况。其次，变流器控制单元如果在上电、程序加载及掉电过程缺乏有效保护机制，也会导致对外发送的脉冲和指令是随机的，从而造成对外发送脉冲和指令被误操作，从而导致意外损坏外部变流模块等器件的情况发生。

现有轨道交通变流器控制单元上电、掉电过程中的单板芯片保护技术，第一种方案是利用三极管等分立器件搭建的纯硬件保护模块电路，第二种方案是利用电源芯片的PG（Power good，电源芯片正常状态管脚）端发出的电源功能正常的信号来实现。这两种方案均存在缺陷，第一种方案的硬件电路非常庞大，发生故障时定位监测也很复杂。第二种电路则仅能实现上电的保护，覆盖不全面。

现有轨道交通变流器控制单元的上电、掉电及程序加载过程中的对外发送脉冲和指令状态保护技术，第一种方案是从脉冲输出方面利用外部变流模块开通、关断的安全逻辑来固化互锁电路来进行保护，第二种方案则是利用整个变流器控制单元的系统电源上电、掉电时序来实现。这两种方案也均存在缺陷，第一种方案的硬件电路非常庞大，且兼容性差，外部变流模块的安全逻辑一旦变化，必须重新设计固化互锁电路。第二种方案对系统电源的要求很高，老一代的电源无法满足现有的要求。

因此，如何实现合理的变流器控制单元保护机制，提升轨道交通变流器控制单元的可靠性，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变流器控制单元保护装置及方法，以解决变流器控制单元在上电、掉电过程缺乏有效保护机制，容易出现产品自带的存储装置被误操作，从而导致外部变流模块损坏失效的技术问题。