CN110518979A - 一种模拟信号光纤传输装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种模拟信号光纤传输装置，该模拟信号光纤传输装置包括第一信号转换板、光纤传输通道以及第二信号转换板；第一信号转换板通过光纤传输通道与第二信号转换板连通；第一信号转换板采集模拟信号，通过电压/频率变换、电信号/光信号变换，将模拟信号转换为光信号；光纤传输通道将第一信号转换板的光信号通过光纤介质传输到第二信号转换板；第二信号转换板将接收到的光信号经光信号/电信号变换、频率/电压变换，将光信号转换为模拟信号输出给控制装置进行信号分析和计算；模拟信号的光纤传输装置作为电力电子牵引变压器与TCU之间模拟信号的传输装置，大大减小了牵引系统成熟产品改动带来的风险。
Description
技术领域
本发明属于光纤传输设备领域，尤其涉及一种模拟信号光纤传输装置及其控制方法。
背景技术
为实现高速列车牵引变压器小型轻量化目标，提出了采用电力电子牵引变压器取代传统工频牵引变压器的要求。
由于电力电子牵引变压器的输入电压为接触网电压，电压等级较高，目前的电力电子器件无法直接承受较高的输入电压，因此电力电子牵引变压器普遍采用级联形式。
在高速列车牵引系统中，牵引控制单元(TCU)需要采集牵引变压器原边电压、电流进行牵引计算和控制。
采用传统工频牵引变压器时，TCU可以通过安装于变压器原边和副边的电压、电流传感器直接进行电信号的采集，而采用电力电子牵引变压器后，由于变压器采用级联方式，级联模块间存在电位差，所以TCU与电力电子牵引变压器级联模块之间不能有任何电气连接。
模拟信号的光纤传输装置在电力电子牵引变压器侧采集每个级联模块的电压、电流传感器模拟信号，经过信号转换变为光隔离的光信号进行传输，在TCU侧接收光信号并将光信号转换为模拟信号输出到TCU信号采集通道，用于牵引计算和控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟信号光纤传输装置及其控制方法，其解决了不同电位等级的模拟信号进行电气隔离的信号传输的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种模拟信号光纤传输装置，所述该模拟信号光纤传输装置包括第一信号转换板、光纤传输通道以及第二信号转换板；
所述第一信号转换板通过光纤传输通道与第二信号转换板连通；
所述第一信号转换板采集模拟信号，通过电压/频率变换、电信号/光信号变换，将模拟信号转换为光信号；
所述光纤传输通道将第一信号转换板的光信号通过光纤介质传输到第二信号转换板；
所述第二信号转换板将接收到的光信号经光信号/电信号变换、频率/电压变换，将光信号转换为模拟信号输出给控制装置进行信号分析和计算。
进一步：所述第一信号转换板和第二信号转换板为电气隔离。
进一步：所述第一信号转换板将模拟信号转换为光信号。
进一步：所述第二信号转换板将光信号转换为模拟信号。
进一步：所述该装置的输入信号为模拟信号，所述该装置的输出信号为模拟信号，所述模拟信号以光信号的形式通过光纤进行传输。
一种模拟信号光纤传输装置的控制方法，所述该控制方法具体包括以下步骤：
第一信号转换板采集模拟信号，经电压/频率变换、电信号/光信号变换，将模拟信号转换为光信号；
光纤传输通道将第一信号转换板的光信号通过光纤介质传输到第二信号转换板；
第二信号转换板将接收到的光信号经光信号/电信号变换、频率/电压变换，将光信号转换为模拟信号输出给控制装置进行信号分析和计算；
第一信号转换板与第二信号转换板通过光纤实现电气隔离及远距离传输。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
模拟信号的光纤传输装置作为电力电子牵引变压器与TCU之间模拟信号的传输装置，既可以满足牵引系统对牵引变压器信号采集的需求，又无需改变TCU的功能和硬件电路，使TCU具有通用性，大大减小了牵引系统成熟产品改动带来的风险；
模拟信号的光纤传输装置的第一信号转换板安装于电力电子变压器级联模块内部，对外通过光纤进行信号传输，第二信号转换板安装于牵引变流器间通过光纤进行信号的传输，布线简单、便于安装维护，现有电路变动小，可以实现电力电子牵引变流器与传统工频牵引变流器的快速互换；
第一信号转换板与第二信号转换板通过光纤光信号进行模拟信号的传输，提高了抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明实施例3中变压器主电路原理示意图；
图3为本发明的具体工作流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
如图1所示，一种模拟信号光纤传输装置，包括第一信号转换板、光纤传输通道以及第二信号转换板。
第一信号转换板通过光纤传输通道与第二信号转换板连通。
第一信号转换板和第二信号转换板为电气隔离。
第一信号转换板将模拟信号转换为光信号。
第二信号转换板将光信号转换为模拟信号。
该装置的输入信号为模拟信号，所述该装置的输出信号为模拟信号，所述模拟信号以光信号的形式通过光纤进行传输。
实施例2
一种模拟信号光纤传输装置的控制方法，所述该控制方法具体包括以下步骤：
S1:第一信号转换板采集模拟信号，经电压/频率变换、电信号/光信号变换，将模拟信号转换为光信号。
S2:光纤传输通道将第一信号转换板的光信号通过光纤介质传输到第二信号转换板。
S3:第二信号转换板将接收到的光信号经光信号/电信号变换、频率/电压变换，将光信号转换为模拟信号输出给控制装置进行信号分析和计算。
S4:第一信号转换板与第二信号转换板通过光纤实现电气隔离及远距离传输。
实施例3
参照图2，一种三单元级联电力电子变压器，该电力电子变压器的功率单元由三个级联的模块单元构成。
由于三个级联模块为串联连接，三个级联模块的电位等级不同，地线不能互相连接。
每个级联模块内安装一个第一信号转换板，第一信号转换板对外输出信号进行光隔离，并通过光纤进行信号传输。
第一信号转换板对级联模块外进行隔离，不具有电气连接。
不同级联模块的第一信号转换板彼此独立，不具有电气连接。
第二信号转换板接收所有安装于级联模块的第一信号转换板的输出光信号，并将光信号转换为模拟信号，此模拟信号共地，并输出到上级控制单元进行算法控制。
实施例4
参照图3，一种模拟信号光纤传输装置由三部分组成：第一信号转换板、光纤传输通道、第二信号转换板。
第一信号转换板安装于电力电子牵引变压器级联模块X内，由各自级联模块提供+15V输入电源，经过DC/DC隔离变换，提供板卡工作所需电源，同时为传感器提供±15V电源。
第一信号转换板采集位于级联模块内部的电压、电流传感器模拟信号，经调理和运算放大电路转换成电压信号，再经电压/频率转换芯片，将电压信号变换为幅值15V的频率信号，然后经过电压转换电路将15V频率信号转换为5V频率信号，最后经过多功能光纤发送插座将电信号转换为光信号进行发送。
有三个级联模块就安装三个第一信号转换板。
光纤传输通道将光纤作为第一信号转换板和第二信号转换板之间光信号传输的介质，连接位于三个级联模块的第一信号转换板和一个位于牵引变流器的第二信号转换板，第一信号转换板作为信号发送端，第二信号转换板作为信号接收端，信号单向传输。
第二信号转换板安装于牵引变流器内TCU的一侧，由TCU提供15V工作电源，并经DC/DC变换得到与第二信号转换板共地的5V工作电源，第二信号转换板与TCU共地。
第二信号转换板经六路多功能光纤接收插座，接收来自三个级联模块的三路电压、三路电流光信号，并将其转换为幅值5V的频率信号，再经过电压变换电路转换为幅值15V的频率信号，然后经频率/电压转换芯片，将频率信号转换为电压信号经过运放调理电路将电压信号调整到TCU可识别的信号范围内，输出到TCU对应的模拟信号采集通道。
模拟信号的光纤传输装置通过此种方式将电力电子牵引变压器不同电位级联模块的电压电流传感器模拟信号经采集和信号转换后以光信号的形式进行光隔离和信号传输，然后再将光信号复原为模拟信号提供给TCU进行信号读取和分析运算。
通过本实施例模拟信号的光纤传输装置作为电力电子牵引变压器与TCU之间模拟信号的传输装置，既可以满足牵引系统对牵引变压器信号采集的需求，又无需改变TCU的功能和硬件电路，使TCU具有通用性，大大减小了牵引系统成熟产品改动带来的风险。
模拟信号的光纤传输装置的第一信号转换板安装于电力电子变压器级联模块内部，对外通过光纤进行信号传输，第二信号转换板安装于牵引变流器间通过光纤进行信号的传输，布线简单、便于安装维护，现有电路变动小，可以实现电力电子牵引变流器与传统工频牵引变流器的快速互换。
第一信号转换板与第二信号转换板以光信号进行模拟信号的传输，提高了抗干扰能力。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种模拟信号光纤传输装置，其特征在于，所述该模拟信号光纤传输装置包括第一信号转换板、光纤传输通道以及第二信号转换板；
所述第一信号转换板通过光纤传输通道与第二信号转换板连通；
所述第一信号转换板采集模拟信号，通过电压/频率变换、电信号/光信号变换，将模拟信号转换为光信号；
所述光纤传输通道将第一信号转换板的光信号通过光纤介质传输到第二信号转换板；
所述第二信号转换板将接收到的光信号经光信号/电信号变换、频率/电压变换，将光信号转换为模拟信号输出给控制装置进行信号分析和计算。
2.根据权利要求1所述的一种模拟信号光纤传输装置，其特征在于，所述第一信号转换板和第二信号转换板为电气隔离。
3.根据权利要求1所述的一种模拟信号光纤传输装置，其特征在于，所述第一信号转换板将模拟信号转换为光信号。
4.根据权利要求1所述的一种模拟信号光纤传输装置，其特征在于，所述第二信号转换板将光信号转换为模拟信号。
5.根据权利要求1所述的一种模拟信号光纤传输装置，其特征在于，所述该装置的输入信号为模拟信号，所述该装置的输出信号为模拟信号，所述模拟信号以光信号的形式通过光纤进行传输。
6.一种模拟信号光纤传输装置的控制方法，其特征在于，所述该控制方法具体包括以下步骤：
第一信号转换板采集模拟信号，经电压/频率变换、电信号/光信号变换，将模拟信号转换为光信号；
光纤传输通道将第一信号转换板的光信号通过光纤介质传输到第二信号转换板；
第二信号转换板将接收到的光信号经光信号/电信号变换、频率/电压变换，将光信号转换为模拟信号输出给控制装置进行信号分析和计算；
第一信号转换板与第二信号转换板通过光纤实现电气隔离及远距离传输。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2019-08-09 CN CN201910734297.7A patent/CN110518979A/zh active Pending
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