[发明专利]车辆牵引变流器控制系统、数据传输协议及协议同步方法

权利要求书

1.一种车辆牵引变流器控制系统，其特征在于，包括主控制器与若干个控制单元，每一控制单元中均具有一从控制器，所述主控制器与若干个所述从控制器构成以所述主控制器为中心的星型拓扑结构；

所述主控制器包括第一FPGA处理器、DSP算法模块与ARM处理器，所述从控制器将所在的控制单元的状态信息与故障信息通过高速光纤发送至所述主控制器，所述主控制器通过第一FPGA处理器接收所述状态信息与故障信息，并通过所述DSP算法模块与ARM处理器根据所述状态信息与故障信息产生相关的命令信息，所述从控制器通过高速光纤接收所述命令信息并产生相应的动作。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一FPGA处理器包括双口RAM模块与第一光纤收发模块，所述第一FPGA处理器通过所述第一光纤收发模块接收所述状态信息与故障信息，所述DSP算法模块通过所述双口RAM模块读取所述状态信息与故障信息并执行相应的算法，产生控制相关的命令信息写入所述双口RAM模块，所述第一FPGA处理器读出所述命令信息后通过所述第一光纤收发模块下发到各从控制器。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述ARM处理器通过所述双口RAM模块读取第一FPGA处理器接收的所述状态信息与故障信息并执行相应的逻辑，产生逻辑相关的命令信息写入所述双口RAM模块，所述第一FPGA处理器读出所述命令信息后通过所述第一光纤收发模块下发到各从控制器。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述从控制器包括第二FPGA处理器，所述第二FPGA处理器包括状态信息采集模块、故障保护模块、IGBT驱动和反馈模块与第二光纤收发模块，所述状态信息采集模块采集所述从控制器所在的控制单元的状态信息，并将所述状态信息发送至所述故障保护模块，所述故障保护模块接收所述状态信息与所述IGBT驱动和反馈模块提供的IGBT反馈状态，并判断所述状态信息与所述IGBT反馈状态是否存在异常，若存在，则所述故障保护模块生成所述故障信息并将所述故障信息通过第二光纤收发模块发送至所述主控制器。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述主控制器接收所述故障信息后，若判断发生故障，所述主控制器中ARM处理器发送脉冲禁止命令至所述从控制器，关闭所述IGBT驱动和反馈模块的脉冲发送使能，从而封锁脉冲。

6.一种数据传输协议，应用于上述权利要求1-5任一项所述的分布式控制系统，其特征在于，所述数据传输协议将分布式控制系统中主控制器与从控制器之间的通信数据分为同步数据、关键数据、非关键数据、属性数据与校验数据。

7.根据权利要求6所述的数据传输协议，其特征在于，所述数据传输协议中每一数据帧包含21个帧单元，每一帧单元包含10bits，所述数据帧的第一个帧单元为同步数据，所述同步数据包括预同步命令与同步命令。

8.一种协议同步方法，基于上述权利要求6-7任一项所述的数据传输协议，其特征在于，所述协议同步方法包括：

通信数据发送步骤：将主控制器产生的通信数据以数据帧的形式进行传输，每一数据帧以帧单元作为最小通信单元；

三角载波信号产生步骤：主控制器根据开关频率周期值产生本地三角载波信号；

同步数据产生步骤：所述主控制器在所述本地三角载波信号下降到距离零点T_Unit+T_Frame时刻产生预同步命令，在所述本地三角载波信号下降到距离零点T_Unit时刻产生同步命令；

数据接收步骤：当从控制器检测到所述预同步命令后，判断当前数据帧的同步命令是否有效；若当前数据帧的同步命令有效，则对从控制器的三角载波信号进行同步，继续接收当前数据帧剩余的帧单元；若当前数据帧的同步命令无效，则放弃当前数据帧后续帧单元的接收，开始接收下一个数据帧的同步命令。