CN110907055A

CN110907055A - 一种简易tcu测试pt100温度信号方法

Info

Publication number: CN110907055A
Application number: CN201911287496.4A
Authority: CN
Inventors: 梁超; 周鹏
Original assignee: CRRC Dalian R&D Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian R&D Co Ltd
Priority date: 2019-12-14
Filing date: 2019-12-14
Publication date: 2020-03-24

Abstract

本发明提供一种简易TCU测试PT100温度信号方法，包括：S1、对相应的PT100电阻进行采样；S2、根据对相应PT100电阻进行采样得到的电阻值进行查表，以得到相应的温度采样值；S3、通过该温度值与TCU采样值进行数据分析对比，通过实际值与理论值的误差，不断优化TCU内PT100温度换算公式。本发明的技术方案能够大大提高对PT100电阻进行温度曲线测试的效率，从而提升动车组牵引控制单元TCU对电机的精确控制。

Description

一种简易TCU测试PT100温度信号方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，尤其涉及一种简易TCU测试PT100温度信号方法。

背景技术

随着中国铁路机车与动车技术的飞速发展，对铁路机车与动车性能及稳定性的需求也越来越高。目前铁路机车与动车的牵引传动系统均采用矢量控制技术，矢量控制技术的精准性对电机参数的依赖性非常高，而电机参数又在很大程度上随着电机温度的变化而变化，所以对电机温度进行精准测量非常重要。

目前对电机温度进行测量的现行方法是PT100电阻法，即采用恒定电流源通过PT100电阻，对电阻上产生的电压信号进行采样，电机温度变化，则PT100电阻的阻值随着变化，在通过控制芯片根据公式将此电压信号换算成电机温度值，进行电机参数的温度系数矫正，获得精确的电机参数进行电机的矢量控制。例如现有技术中，采用温度传感器直接生成与电机温度值相对应的电流信号，此电流信号通过采样电阻产生电压，采样电路采集此电压信号，在通过公式将此电压信号变换成对应的电机温度值，对电机参数进行温度补偿，参与矢量控制。但其缺点为：通过动车组半实物仿真平台模拟TCU对不同电机温度进行检测时，需要通过TCU信号板的恒流源接口接入不同阻值的电阻，而频繁通断电接入选定阻值对于TCU板卡内部电路及元器件会有所损伤，如采用带电接入阻值方法会频繁产生打火现象，也会对内部电路及元器件造成一定损坏。

发明内容

根据上述提出技术问题，本发明提供一种简易TCU测试PT100温度信号方法，能够大大提高对PT100电阻进行温度曲线测试的效率，从而提升动车组牵引控制单元TCU对电机的精确控制。

本发明采用的技术手段如下：

一种简易TCU测试PT100温度信号方法，包括：

S1、对相应的PT100电阻进行采样；

S2、根据对相应PT100电阻进行采样得到的电阻值进行查表，以得到相应的温度采样值；

S3、将所述温度采样值与TCU采样值进行数据分析对比，通过温度采样值与TCU采样值的误差，不断优化TCU内PT100温度换算公式。

进一步地，所述步骤S1中的对相应的PT100电阻进行采样包括：

对两线制PT100电阻进行采样；

对三线制PT100电阻进行采样。

进一步地，所述步骤S2中的根据对相应PT100电阻进行采样得到的电阻值进行查表，以得到相应的温度采样值，包括：

根据对两线制PT100电阻进行采样得到的电阻值进行查表，以得到相应的温度采样值；

根据对三线制PT100电阻进行采样得到的电阻值进行查表，以得到相应的温度采样值。

进一步地，当对两线制PT100电阻进行采样时，接入两线制信号调理电路；当对三线制PT100电阻进行采样时，接入三线制信号调理电路。

本发明还提供了一种简易TCU测试PT100温度信号装置，该装置应用在高铁列车牵引控制半实物仿真系统中，包括温度选定界面、信号调理电路、内部电阻，所述温度选定界面用于输入温度值；所述信号调理电路用于根据选定的温度与PT100阻值对应关系计算出相应阻值，输出与设定温度对应的电阻值，电阻接入采样电路来实现PT100温度信号的测量；

通过操作温度选定界面改变所需接入的电阻值，实现在高铁列车牵引控制半实物仿真系统中模拟TCU测量不同阻值对应的PT100温度信号，根据电机实际工况温度需求，利用PT100在所述实际工况温度范围内对应的阻值范围，将简易TCU测试PT100温度信号装置内装入变阻设备，通过调节温度选定界面改变内部电阻的阻值，使TCU恒流源接口对接入不同的阻值，TCU通过内部信号调理电路将所接入的电阻值转化为实际温度值。

进一步地，所述信号调理电路包括两线制信号调理电路和三线制信号调理电路。

进一步地，所述电机实际工况温度为-45℃至200℃。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的简易TCU测试PT100温度信号方法，能够大大提高对PT100电阻进行温度曲线测试的效率，从而提升动车组牵引控制单元TCU对电机的精确控制。

基于上述理由本发明可在电力电子等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明信号调理电路原理图。

图2为本发明实施例提供的两线制信号调理电路原理图。

图3为本发明实施例提供的输入IN1、IN2为高电平时三线制信号调理电路原理图。

图4本发明实施例提供的输入IN1、IN2为低电平时三线制信号调理电路原理图。

图5本发明简易TCU测试PT100温度信号装置结构图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种简易TCU测试PT100温度信号方法，包括：

S1、对相应的PT100电阻进行采样；

实施例1

对两线制PT100电阻进行采样；

当对两线制PT100电阻进行采样时，接入两线制信号调理电路；如图2所示，两线制信号调理电路中的芯片SGM3005不焊接，根据PT100的相关资料，前端的电流源最好控制在2mA以下，本电路采用1mA的电流源，经过PT100采样、放大，最终整定范围为：-45℃～200℃对应PT100阻值为82.29Ω～175.86Ω，对应的输出为0.15816～9.88944V。仿真输出的实际值为：0.25656V～9.988V。计算公式为：Uad＝0.104R-8.4。

实施例2

对三线制PT100电阻进行采样；

当对三线制PT100电阻进行采样时，接入三线制信号调理电路。三线制信号调理电路中的芯片SGM3005焊接，SGM3005逻辑如下：

LOGIC	NC1，NC2	NO1，NO2
			0	ON	OFF
1	OFF	ON

情况1：当输入IN1、IN2为高电平时，NC1＝COM1，NC2＝COM2，实际应用电路如图3所示；电压为V1时对应的阻值为R1，阻值R1＝Rpt100+线路阻抗；

情况2：当输入IN1、IN2为低电平时，NO1＝COM1，NO2＝COM2，实际应用电路如图4所示；电压为V2时对应的阻值为R2，阻值R2＝100Ω+线路阻抗。R3＝R1-R2＝Rpt100-100Ω，既Rpt100＝R3+100Ω，带入公式Rpt＝0.39T+100即可求出实际温度。

下表为实际模拟测试电机温度的测量数据：

表中TCU采样值0～4095对应模拟电流值的4mA～20mA，根据对相应PT100电阻进行采样得到的电阻值进行查表，以得到相应的温度采样值；通过该温度值与TCU采样值进行数据分析对比，通过实际值与理论值的误差，不断优化TCU内PT100温度换算公式。

如图5所示，本发明还提供了一种简易TCU测试PT100温度信号装置，该装置应用在高铁列车牵引控制半实物仿真系统中，包括温度选定界面、信号调理电路、内部电阻，所述温度选定界面用于输入温度值；信号调理电路用于根据选定的温度与PT100阻值对应关系计算出相应阻值，输出与设定温度对应的电阻值，电阻接入采样电路来实现PT100温度信号的测量；具体实施时，如图1所示，信号调理电路包括两线制信号调理电路和三线制信号调理电路。其中的高铁列车牵引控制半实物仿真系统为已公开的现有技术，其申请号为201310719157.5，公开号为CN104730933B，故在此处不再赘述。

通过操作温度选定界面改变所需接入的电阻值，实现在高铁列车牵引控制半实物仿真系统中模拟TCU测量不同阻值对应的PT100温度信号，根据电机实际工况温度(-45℃至200℃)，利用PT100在所述实际工况温度范围内对应的阻值范围，将简易TCU测试PT100温度信号装置内装入变阻设备，通过调节温度选定界面改变内部电阻的阻值，使TCU恒流源接口对接入不同的阻值，TCU通过内部信号调理电路将所接入的电阻值转化为实际温度值。PT100温度信号是通过TCU中的SGN板卡对外恒流源接口采集，经信号调理电路后通过母版传输至CPU板卡将信号送到CPU板DSP芯片中，实时采样结果再通过M12以太网通讯线连接至上位机进行读取。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种简易TCU测试PT100温度信号方法，其特征在于，包括：

S1、对相应的PT100电阻进行采样；

2.根据权利要求1所述的简易TCU测试PT100温度信号方法，其特征在于，所述步骤S1中的对相应的PT100电阻进行采样包括：

对两线制PT100电阻进行采样；

对三线制PT100电阻进行采样。

3.根据权利要求1所述的简易TCU测试PT100温度信号方法，其特征在于，所述步骤S2中的根据对相应PT100电阻进行采样得到的电阻值进行查表，以得到相应的温度采样值，包括：

4.根据权利要求2所述的简易TCU测试PT100温度信号方法，其特征在于，

当对两线制PT100电阻进行采样时，接入两线制信号调理电路；

当对三线制PT100电阻进行采样时，接入三线制信号调理电路。

5.一种简易TCU测试PT100温度信号装置，该装置应用在高铁列车牵引控制半实物仿真系统中，其特征在于，包括温度选定界面、信号调理电路、内部电阻，所述温度选定界面用于输入温度值；所述信号调理电路用于根据选定的温度与PT100阻值对应关系计算出相应阻值，输出与设定温度对应的电阻值，电阻接入采样电路来实现PT100温度信号的测量；

6.根据权利要求5所述的简易TCU测试PT100温度信号装置，其特征在于，所述信号调理电路包括两线制信号调理电路和三线制信号调理电路。

7.根据权利要求5所述的简易TCU测试PT100温度信号装置，其特征在于，所述电机实际工况温度为-45℃至200℃。