新型能馈式牵引供电系统嵌入式监控平台设计.pdf

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1、新型能馈式牵引供电系统嵌人式《蓁监控平台设计《吴佐民，全恒立，客金坤，王磊，刘志刚(北京交通大学电气工程学院，北京100044)DesignofanEmbeddedMonitoringPlatformforUrbanRailEnergyFeedbackTractionPowerSystemWUZuo—min．QUANHeng—ii，KEJin—kun，WANGLei，LIUZhi—gang(CollegeofElectricalEngineering，BeiiingJiaotongUniversity，Beiiing1000

2、44，China)摘要：针对城市轨道交通新型能馈式牵引供电系统变量复杂、实时性强的特性，设计一种以嵌入式WinCE系统为主控节点，双DSP，CPLD架构以及0引言各供电装置通信节点为从节点，工业以太网为主要传输介质的新型能馈式牵引供电系统监控平台，实城市轨道交通供电系统，负责为电动列车提供现了监控平台中状态显示、参数设置和故障录波等牵引电源和为各种运营设备提供动力照明电源，同功能，并给出相应的运行结果。通过在实际牵引供时也是城市电网的重大用户。因而其对城市轨道交电系统中的调试和使用，有效地验证了该平台良好通的安全运营、节能降

3、耗具有直接的影响[1]。随着的数据采集、表达和控制性能。电力电子技术的在城轨牵引供电领域的广泛应用，关键词：牵引供电系统；嵌入式系统；监控平台；一种基于PWM整流技术的新型能馈式牵引供电装虚拟仪器；以太网置被提出口]，有效地抑制了传统直流供电系统的非中图分类号：TM933线性负载涌流和电压、电流畸变问题，实现直流输出文献标识码：A特性可控，交流侧谐波成分小，能以单位功率因数运文章编号：1001—2257(201O)O9—0034一O4行以及交直流两侧能量能双向流动等功能。由于整Abstract：Energyfeedbackt

4、ractionpowersys—个牵引供电系统监控数据量大、实时性要求强、控制ternofurbanrailhasthefeaturesthatvariablesare策略复杂，且存在较大的干扰和较远的传输距离，因complexandstrongreal—time．Thispaperdesigns此该领域的监控平台研究已成为一个热点[3]。amonitoringplatformbasedonembeddedWinCE1能馈式牵引供电系统platformasamastercontrolnodeanddoubleDSPwithC

5、PLDsystemasaslavecontrolnode，withthe能馈式牵引供电系统的拓扑结构如图1所示。industrialEthernetasitstransmissionmedia．This其中整流柜由2个对称的整流单元串联而成，每个articledescribeshardwaredesignofthesystem，整流单元包含2个并联的PWM整流器。装置通过statusdisplay，parameterssettinganderrorsre—r一-、：：-c>口Icording．AccordingtOthepr

6、actice，themonitoring：}．：：『；：且孤地域~P-：、：Asystemeffectivelyshowsagoodfunctionindate33kV电网—上iu、：BC国—-亡}l500VD(acquisition，expressionandcontro1．—’：：：：：：jKeywords：tractionpowersupplysystem；am—’_I一：一⋯⋯一．一．．Ist,担beddedsystem；monitoringplatform；virtualinstru一收稿日期：2010—04—26

7、基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2007BAA12B07)图1能馈式牵引供电系统的拓扑·34·《机械与电子32010(9)采用PS—SVPWM提高多PWM整流器单元并联图2所示(整流器柜以1个整流单元示意)，以工业系统的等效开关频率，从而有效降低装置交流侧的以太网为主要通信介质，以嵌入式系统为主控节点，谐波含量。以断路器通信节点、交流开关柜通信节点、整流器控单个PWM整流器数学模型为：制节点、直流开关柜通信节点和负极柜通信节点为从节点。ex=Ld+R+t分析该模型可知，PWM整流器可以通过控制其交流侧输出电压，

8、从而灵活改变交流侧的功率因数(即电网电压和交流侧电流的相位差)，实现单位功率因数的能量回馈]。由于能馈式牵引供电系统涉及断路器、变压器和交流开关柜等多个设备，监控信号繁多(如表1所示)，共计5O路模拟信号和28路数字信号，因此要求监控平台准确、快速，控制范围大、可视性强，便于用户对系统进行