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电力机车辅助变流器控制系统设计及信号完整性分析
| 论文题名： | 电力机车辅助变流器控制系统设计及信号完整性分析 |
| 关键词： | 电力机车;辅助变流器;控制系统;信号完整性;HyperLynx;FPGA |
| 摘要： | 电力机车辅助变流器系统主要为机车的辅助负载供电，其工作状况直接关系到机车主电路的运行状态，是保障机车稳定、安全运行的关键之一。本文以深度国产化HXD2型电力机车辅助变流器控制系统为研究对象，按照功能模块的不同进行了硬件电路的设计。这些模块包括供电电源、电源监控与复位、AD采样、驱动脉冲发生、驱动状态检测、逻辑状态检测、逻辑状态输出、通讯接口等。每个模块实现各自相应的功能，既相对独立又紧密结合，从而方便了系统的调试与生产。该系统以DSP和FPGA为核心，采用协同处理的方式，DSP用于实现算法中结构复杂的部分，FPGA完成算法中计算量大、实时性要求高的部分，兼顾了速度与灵活性，缩短了研发周期。 为了保证电路板中的信号质量，本文对控制系统中的插件板进行了信号完整性分析。文中首先探讨了反射与串扰这两种信号完整性问题的成因，并通过仿真软件HyperLynx对这些问题进行了仿真，找到了相应的解决方案。对于传输线中的信号反射问题，可以根据实际情况，采用串联端接、并联端接、戴维宁端接、RC端接、二极管端接等措施来解决;对于传输线间的串扰问题，则可以使用加大传输线间距、缩短平行长度、减小电介质厚度等手段来降低串扰噪声。在此基础上，本文对辅助变流器控制系统中的PCB进行了仿真分析，找出PCB中存在信号完整性问题的网络，并运用上述优化方案加以解决，从源头上保证了信号的质量。 本文对设计出的辅助变流器控制系统先后进行了低压功能试验、地面高压试验和实际上车试验，试验结果表明该控制系统完全能够满足国产化HXD2型电力机车的相关要求。 |
| 作者： | 李哲 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 贺明智;郝瑞祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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