电力机车电源综合柜试验台的研制

摘要

论文主要是为韶山(SS)电力机车电源综合柜研制一种新型的电源插件测试试验台，为被试验对象(可控硅触发板和斩波板)设计主电路，模拟其工作环境，通过改变其输入电压，提供相应的显示仪器观察其输出电压，用以检测被试验对象是否满足设计要求。 电源综合柜的主电路为半控桥式整流电路，输入为铁路系统的交流电压，其输出的整流电压经电抗器，电容滤波后，向蓄电池充电，并向机车控制电路供电。触发板(Z158)由同步信号、电源、调压器和移相触发等环节组成，采用同步移相控制技术和可控硅技术，具有输入过、欠压保护、输出过载保护功能，使输出的电压稳定在110V。通过调节调压器改变触发板的输入电压，观测其输出是否稳定，以检测触发板是否具有稳压功能；通过调节其反馈电流，观测其是否具有过流保护保护功能。 斩波板(Z157、Z33)采用脉宽调制(PWM)开关电源技术，工作频率达100kHz，并具有输入、输出过流、过压以及欠压保护等功能。斩波板的输出性能测试可以用两个电阻并联来实现。当其中一个电阻断开时，以额定电流输出，当该电阻闭合时，以过流输出，然后检测是否实现过流保护。 需要检测的模拟量信号共10路，包括主电路上两个电压值，斩波板(Z157)负载上15V、24V和48V等3个输出电压值，以及斩波板(Z33)负载上5V、±15V和±24V等5个输出电压值。选择单片8位16路A/D转换芯片。 微处理器选用有8KROM和256BRAM的Atme189C52芯片，其扩展包括8255A并行I/O口芯片，6264RAM存储器芯片，8279可编程键盘和显示器专用接口芯片，锁存器74LS373，地址译码器74LS138，分频器74LS74等构成计算机系统。为了完成人机交互需要有LED数字显示器、键盘、打印机接口。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1论文研究的背景

1.2国内现状

1.3论文的课题来源和主要内容

第二章电力机车电源综合柜结构及试验要求

2.1概述

2.2机车控制电源柜

2.2.1基本构成

2.2.2控制电源主电路

2.3电源插件Z158工作原理及检测要求

2.3.1 Z158控制原理及检测要求

2.3.2 Z158触发工作原理

2.4脉宽调制(PWM)开关电源技术

2.4.1串联型开关稳压电源的结构原理

2.4.2开关稳压电源控制、驱动和保护电路

2.5 Z157、Z33电源插件工作原理及检测要求

第三章试验台系统结构及方案

3.1系统简介

3.2试验台操作面板布局

3.3试验台柜体设计

3.4试验台测试流程

3.5本章小结

第四章试验台强电电路的设计

4.1试验台工作原理

4.2试验台主电路设计

4.3试验对象的主要技术参数

4.3.1触发板(Z158)

4.3.2斩波板(Z157)

4.3.3斩波板(Z33)

4.4试验台显示部分、开关量输入输出电路

4.5本章小结

第五章计算机系统的硬软件设计

5.1概述

5.2计算机系统方案设计

5.2.1系统的I/O扩展

5.2.2复位及看门狗电路

5.3信号采集电路设计

5.3.1 ADC芯片选择及外围电路设计

5.3.2信号采集程序设计

5.4按键和显示功能的实现

5.4.1 8279键盘和LED数码显示电路

5.4.2键盘和显示程序设计

5.5测试结果打印输出实现

5.6试验台与其他设备的通信设计

5.6.1光纤连接方式

5.6.2光电转换电路及通信程序设计

5.7本章小结

第六章硬件系统的抗干扰设计

6.1概述

6.2干扰的来源、分类及传递方式

6.3抑制干扰的基本思想

6.4常采用的抗干扰方法

6.5本章小结

第七章总结与展望

7.1本文总结

7.2技术展望

参考文献

致谢

附录一攻读硕士学位期间发表的论文及获奖情况

附录二攻读硕士学位期间完成和参与的项目