電力機車輔助變流器控制系統(tǒng)設計及信號完整性分析.pdf

1、電力機車輔助變流器系統(tǒng)主要為機車的輔助負載供電，其工作狀況直接關系到機車主電路的運行狀態(tài)，是保障機車穩(wěn)定、安全運行的關鍵之一。本文以深度國產(chǎn)化HXD2型電力機車輔助變流器控制系統(tǒng)為研究對象，按照功能模塊的不同進行了硬件電路的設計。這些模塊包括供電電源、電源監(jiān)控與復位、AD采樣、驅(qū)動脈沖發(fā)生、驅(qū)動狀態(tài)檢測、邏輯狀態(tài)檢測、邏輯狀態(tài)輸出、通訊接口等。每個模塊實現(xiàn)各自相應的功能，既相對獨立又緊密結(jié)合，從而方便了系統(tǒng)的調(diào)試與生產(chǎn)。該系統(tǒng)以DSP和

2、FPGA為核心，采用協(xié)同處理的方式，DSP用于實現(xiàn)算法中結(jié)構復雜的部分，F(xiàn)PGA完成算法中計算量大、實時性要求高的部分，兼顧了速度與靈活性，縮短了研發(fā)周期。
　　為了保證電路板中的信號質(zhì)量，本文對控制系統(tǒng)中的插件板進行了信號完整性分析。文中首先探討了反射與串擾這兩種信號完整性問題的成因，并通過仿真軟件HyperLynx對這些問題進行了仿真，找到了相應的解決方案。對于傳輸線中的信號反射問題，可以根據(jù)實際情況，采用串聯(lián)端接、并聯(lián)端接、

3、戴維寧端接、RC端接、二極管端接等措施來解決;對于傳輸線間的串擾問題，則可以使用加大傳輸線間距、縮短平行長度、減小電介質(zhì)厚度等手段來降低串擾噪聲。在此基礎上，本文對輔助變流器控制系統(tǒng)中的PCB進行了仿真分析，找出PCB中存在信號完整性問題的網(wǎng)絡，并運用上述優(yōu)化方案加以解決，從源頭上保證了信號的質(zhì)量。
　　本文對設計出的輔助變流器控制系統(tǒng)先后進行了低壓功能試驗、地面高壓試驗和實際上車試驗，試驗結(jié)果表明該控制系統(tǒng)完全能夠滿足國產(chǎn)化HX