一种高压控制装置及模拟量数据校准方法
阅读：248发布：2024-01-22
专利汇可以提供一种高压控制装置及模拟量数据校准方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供一种高压控制装置及模拟量数据校准方法，所述高压控制装置包括：CPU板卡和高压处理板卡，所述高压处理板卡通过 系统总线 与所述CPU板卡相连，用于采集 接触 网 电压 、接触网 电流 、 变压器 入口电流以及变压器出口电流并根据所述接触网电压、所述接触网电流、所述变压器入口电流和所述变压器出口电流进行超限保护控制。本发明实施例提供的高压控制装置及模拟量数据校准方法，提高了高压 数据采集 的完整性。，下面是一种高压控制装置及模拟量数据校准方法专利的具体信息内容。
1.一种高压控制装置，其特征在于，包括CPU板卡和高压处理板卡，其中：
所述高压处理板卡通过系统总线与所述CPU板卡相连，用于采集接触网电压、接触网电流、变压器入口电流以及变压器出口电流，并根据所述接触网电压、所述接触网电流、所述变压器入口电流和所述变压器出口电流进行保护控制。
2.根据权利要求1所述的高压控制装置，其特征在于，所述高压处理板卡包括输入通道采集单元、RMS-DC转换单元、模数转换单元、继电器和处理单元，其中：
所述输入通道采集单元分别与所述RMS-DC转换单元和所述模数转换单元相连，所述RMS-DC转换单元与所述模数转换单元相连，所述模数转换单元与所述处理单元相连，所述处理单元通过所述系统总线与所述CPU板卡相连，所述处理单元与所述继电器相连，所述继电器串联在主断路器回路中。
3.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，所述输入通道采集单元包括4组钳位放大电路，每组所述钳位放大电路包括第一钳位放大电路和第二钳位放大电路，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路都包括钳位运算放大器、钳位二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和电容，其中：
输入信号通过所述钳位运算放大器的正向输入端输入，所述钳位运算放大器的反向输入端接地，所述钳位二极管的两端分别连接所述钳位运算放大器的反向输入端和正向输入端，所述第一电阻的第一端连接所述钳位二极管的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的反向输入端，所述第二电阻的第一端连接所述钳位二极管的第二端，所述第二电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的正向输入端，所述第三电阻的第一端连接所述钳位运算放大器的反向输入端，所述第三电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的输出端，所述第四电阻的第一端接地，所述第四电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的正向输入端，所述第五电阻的第一端连接所述钳位运算放大器的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述电容的第一端，所述电容的第二端接地；
每组所述钳位放大电路中，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路的输入信号相同，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路采用相同的钳位运算放大器和钳位二极管，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路的第一电阻、第二电阻和第五电阻的阻值相等，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路的电容的电容值相等，所述第一钳位放大电路的第三电阻的阻值是所述第二钳位放大电路的第三电阻的阻值的
3.3倍，所述第一钳位放大电路的第四电阻的阻值是所述第二钳位放大电路的第四电阻的阻值的3.3倍；所述第一钳位放大电路第五电阻的第二端与所述模数转换单元相连，所述第二钳位放大电路第五电阻的第二端所述RMS-DC转换单元相连。
4.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，所述RMS-DC转换单元采用真有效值芯片。
5.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，所述处理单元采用单片机。
6.根据权利要求1所述的高压控制装置，其特征在于，还包括温度处理板卡，所述温度处理板卡通过所述系统总线与所述CPU板卡相连，用于采集变压器入口油流温度。
7.根据权利要求6所述的高压控制装置，其特征在于，所述温度处理板卡包括多个温度传感器、多路选择器、模数转换器和控制器，其中：
每个所述温度传感器与所述多路选择器相连，所述多路选择器分别与所述模数转换器和所述控制器相连，所述模数转换器与所述控制器相连，所述控制器通过所述系统总线与所述CPU板卡相连。
8.根据权利要求7所述的高压控制装置，其特征在于，所述温度传感器采用PT100温度传感器。
9.根据权利要求1所述的高压控制装置，其特征在于，还包括MVB板卡，所述CPU板卡与所述MVB板卡相连。
10.根据权利要求1至9任一项所述的高压控制装置，其特征在于，所述系统总线采用INTERBUS总线。
11.一种应用于权利要求1至10任一项所述的高压控制装置的模拟量数据校准方法，其特征在于，包括：
高压处理板卡获取校准参数；
所述高压处理板卡根据模拟量输入值、所述校准参数以及预设的线性度校准公式，获得与所述模拟量输入值对应的输出值。
12.根据权利要求11所述的模拟量数据校准方法，其特征在于，所述线性度校准公式为：
x＝(y-y1)(x2-x1)/(y2-y1)+x1
其中，x1为第一输入校准参数，x2为第二输入校准参数，y1为所述第一输入校准参数对应的输出值，y2为所述第二输入校准参数对应的输出值，x为模拟量输入值，y为与所述模拟量输入值对应的输出值；其中，所述校准参数包括所述第一输入校准参数、所述第二输入校准参数、所述第一输入校准参数对应的输出值和所述第二输入校准参数对应的输出值。
13.根据权利要求11所述的模拟量数据校准方法，其特征在于，还包括：
温度处理板卡分别获取第一电压信号和第二电压信号；其中，所述第一电压信号是通过传感器电阻获取的，所述第二电压信号是通过精密电阻获取的；
所述温度处理板卡根据所述第一电压信号、所述第二电压信号以及比例校准公式，获得校准输出值；其中，所述比例校准公式是预设的。
14.根据权利要求13所述的模拟量数据校准方法，其特征在于，所述比例校准公式为：
R校准＝R0A/I
其中，R校准表示所述校准输出值，A为所述第一电压信号，I为所述第二电压信号，R0表示所述精密电阻的阻值。
一种高压控制装置及模拟量数据校准方法
技术领域
[0001] 本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种高压控制装置及模拟量数据校准方法。
背景技术
[0002] 高压控制单元是一种采集车辆高压系统运行状况有关的各种信息，并对这些数据进行逻辑判断处理的装置，大量地用于轨道交通运输车辆，主要实现高压系统设备的管理、运行信息采集、运行状态的监视和故障诊断等功能。
[0003] 现有技术中，高压控制单元具备实时硬保护功能，但只能执行保护动作，缺乏对故障时刻的高压信息的完善数据记录，导致在后续故障分析时缺乏故障时刻的数据，不利于进行故障诊断分析。
[0004] 因此，如何提出一种高压控制装置，能够采集相关高压数据，提高采集数据的完整性成为本领域需要解决的重要课题。
发明内容
[0005] 针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种高压控制装置及模拟量数据校准方法，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
[0006] 一方面，本发明提出一种高压控制装置，包括CPU板卡和高压处理板卡，其中：
[0007] 所述高压处理板卡通过系统总线与所述CPU板卡相连，用于采集接触网电压、接触网电流、变压器入口电流以及变压器出口电流并根据所述接触网电压、所述接触网电流、所述变压器入口电流和所述变压器出口电流进行保护控制。
[0008] 其中，所述高压处理板卡包括输入通道采集单元、RMS-DC转换单元、模数转换单元、继电器和处理单元，其中：
[0009] 所述输入通道采集单元分别与所述RMS-DC转换单元和所述模数转换单元相连，所述RMS-DC转换单元与所述模数转换单元相连，所述模数转换单元与所述处理单元相连，所述处理单元通过所述系统总线与所述CPU板卡相连，所述处理单元与所述继电器相连，所述继电器串联在主断路器回路中。
[0010] 其中，所述输入通道采集单元包括4组钳位放大电路，每组所述钳位放大电路包括第一钳位放大电路和第二钳位放大电路，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路都包括钳位运算放大器、钳位二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和电容，其中：
[0011] 输入信号通过所述钳位运算放大器的正向输入端输入，所述钳位运算放大器的反向输入端接地，所述钳位二极管的两端分别连接所述钳位运算放大器的反向输入端和正向输入端，所述第一电阻的第一端连接所述钳位二极管的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的反向输入端，所述第二电阻的第一端连接所述钳位二极管的第二端，所述第二电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的正向输入端，所述第三电阻的第一端连接所述钳位运算放大器的反向输入端，所述第三电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的输出端，所述第四电阻的第一端接地，所述第四电阻的第二端连接所述钳位运算放大器的正向输入端，所述第五电阻的第一端连接所述钳位运算放大器的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述电容的第一端，所述电容的第二端接地；
[0012] 每组所述钳位放大电路中，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路的输入信号相同，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路采用相同的钳位运算放大器和钳位二极管，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路的第一电阻、第二电阻和第五电阻的阻值相等，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路的电容的电容值相等，所述第一钳位放大电路的第三电阻的阻值是所述第二钳位放大电路的第三电阻的阻值的3.3倍，所述第一钳位放大电路的第四电阻的阻值是所述第二钳位放大电路的第四电阻的阻值的3.3倍；所述第一钳位放大电路第五电阻的第二端与所述模数转换单元相连，所述第二钳位放大电路第五电阻的第二端所述RMS-DC转换单元相连。
[0013] 其中，所述RMS-DC转换单元采用真有效值芯片。
[0014] 其中，所述处理单元采用单片机。
[0015] 其中，所述高压控制装置还包括温度处理板卡，所述温度处理板卡通过所述系统总线与所述CPU板卡相连，用于采集变压器入口油流温度。
[0016] 其中，所述温度处理板卡包括多个温度传感器、多路选择器、模数转换器和控制器，每个所述温度传感器与所述多路选择器相连，所述多路选择器分别与所述模数转换器和所述控制器相连，所述模数转换器与所述控制器相连，所述控制器通过所述系统总线与所述CPU板卡相连。
[0017] 其中，所述温度传感器采用PT100温度传感器。
[0018] 其中，所述高压控制装置还包括MVB板卡，所述CPU板卡与所述MVB板卡相连。
[0019] 其中，所述系统总线采用INTERBUS总线。
[0020] 另一方面，本发明提供一种应用于上述任一实施例所述的高压控制装置的模拟量数据校准方法，包括：
[0021] 高压处理板卡获取校准参数；
[0022] 所述高压处理板卡根据模拟量输入值、所述校准参数以及预设的线性度校准公式，获得与所述模拟量输入值对应的输出值。
[0024] 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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0025] 图1是本发明一实施例提供的高压控制装置的结构示意图。
[0026] 图2是本发明一实施例提供的高压处理板卡的结构示意图。
[0027] 图3是本发明另一实施例提供的高压处理板卡的结构示意图。
[0028] 图4是本发明一实施例提供的第一钳位放大电路/第二钳位放大电路的结构示意图。
[0029] 图5是本发明另一实施例提供的高压控制装置的结构示意图。
[0030] 图6是本发明一实施例提供的温度处理板卡的结构示意图。
[0031] 图7是本发明又一实施例提供的高压控制装置的结构示意图。
[0032] 图8是本发明一实施例提供的模拟量数据校准方法的流程示意图。
[0033] 图9是本发明一实施例提供的线性度校准公式的原理示意图。
[0034] 图10是本发明另一实施例提供的模拟量数据校准方法的流程示意图。
[0035] 附图标记说明：
[0036] 1-CPU板卡； 2-高压处理板卡；
[0037] 3-系统总线； 4-温度处理板卡；
[0038] 5-MVB板卡； 21-输入通道采集单元；
[0039] 22-RMS-DC转换单； 23-模数转换单元；
[0040] 24-处理单元； 25-继电器；
[0041] 211-钳位运算放大器； 212-钳位二极管；
[0042] 213-第一电阻； 214-第二电阻；
[0043] 215-第三电阻； 216-第四电阻；
[0044] 217-第五电阻； 218-电容；
[0045] 41-温度传感器； 42-多路选择器；
[0046] 43-模数转换器； 44-控制器。
具体实施方式
[0047] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0048] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0049] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。
[0050] 图1是本发明一实施例提供的高压控制装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的高压控制装置，包括CPU板卡1和高压处理板卡2，其中：
[0051] 高压处理板卡2通过系统总线3与CPU板卡1相连，高压处理板卡2用于采集接触网电压、接触网电流、变压器入口电流以及变压器出口电流并根据所述接触网电压、所述接触网电流、所述变压器入口电流和所述变压器出口电流进行保护控制。可理解的是，所述高压控制装置还可以包括输入板卡和输出板卡，高压处理板卡2和CPU板卡1可以通过系统总线3分别与输入板卡和输出板卡相连。
[0052] 具体地，高压处理板卡2可以采集接触网电压、接触网电流、变压器入口电流以及变压器出口电流，然后将采集到的所述接触网电压、所述接触网电流、所述变压器入口电流以及所述变压器出口电流通过系统总线3发送至CPU板卡1，由CPU板卡1进行记录。高压处理板卡2还可以根据采集到的所述接触网电压、所述接触网电流、所述变压器入口电流以及所述变压器出口电流判断是否出现高压超限故障，如果判断出现高压超限故障，高压处理板卡2可以断开主断路器回路，并持续设定时间，从而实现超限保护控制。如果在所述设定时间内没有再发生高压超限故障，那么高压处理板卡2可以使主断路器回路闭合。如果在所述设定时间内再次发生高压超限故障，那么对所述主断路器回路断开的时间重新开始计时，并持续所述设定时间。高压处理板卡2在判断出现高压超限故障的同时，还可以将出现高压超限故障的高压数据诊断位，以及出现高压超限故障前后预设时间内的所述接触网电压、所述接触网电流、所述变压器入口电流以及所述变压器出口电流通过系统总线3发送至CPU板卡1，由CPU板卡1进行记录，以利于以后对高压超限故障进行诊断分析。所述高压数据诊断位是指发生接触网电压超限、接触网电流超限、变压器入口电流超限、变压器出口电流超限中至少一个发生超限时的超限标识。所述设定时间和所述预设时间根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
[0053] 所述高压超限故障的判断条件为：在所述高压控制装置工作时间T后，高压处理板卡2将采集到的接触网电压与网压上限值进行比较，如果采集到的接触网电压大于网压上限值，那么发生高压超限故障；或者，将采集到的接触网电流与网流上限值进行比较，如果采集到的接触网电流大于网流上限值，那么发生高压超限故障；或者，将采集到的变压器入口电流与入口电流上限值进行比较，如果采集到的变压器入口电流大于入口电流上限值，那么发生高压超限故障；或者，将采集到的变压器出口电流与出口电流上限值进行比较，如果采集到的变压器出口电流大于出口电流上限值，那么发生高压超限故障。其中，所述网压上限值、网流上限值、入口电流上限值和出口电流上限值根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
[0054] 所述高压超限故障的恢复条件(即没有发生高压超限故障的判断条件)为：所述接触网电压小于或者等于所述网压上限值、所述接触网电流小于或者等于所述网流上限值、所述变压器入口电流小于或者等于所述入口电流上限值且所述变压器出口电流小于或者等于所述出口电流上限值。
[0055] 其中，CPU板卡1可以将接收到的接触网电压、接触网电流、变压器入口电流以及变压器出口电流通过多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus，简称MVB)和/或以太网发送给车辆控制单元。
[0056] 本发明实施例提供的高压控制装置，高压处理板卡能够采集触网电压、接触网电流、变压器入口电流以及变压器出口电流，提高了高压数据采集的完整性，并根据接触网电压、接触网电流、变压器入口电流以及变压器出口电流进行超限保护控制，保证了列车高压系统的正常运行。
[0057] 图2是本发明一实施例提供的高压处理板卡的结构示意图，如图2所示，高压处理板卡2包括输入通道采集单元21、RMS-DC转换单元22、模数转换单元23、处理单元24和继电器25，其中：
[0058] 输入通道采集单元21用于采集所述接触网电压的正弦波信号、所述接触网电流的正弦波信号、所述变压器入口电流的正弦波信号和所述变压器出口电流的正弦波信号，并对采集到的上述四路正弦波信号进行放大处理。输入通道采集单元21分别与RMS-DC转换单元22和模数转换单元23相连，经过输入通道采集单元21处理的正弦波信号分别输入到RMS-DC转换单元22和模数转换单元23。RMS-DC转换单元22将接收到的信号转换为有效值，RMS-DC转换单元22与模数转换单元23相连，RMS-DC转换单元22将转换的到的有效值传输给模数转换单元23。模数转换单元23从输入通道采集单元21接收到的信号为瞬时值，模数转换单元23将接收到的信号的有效值和瞬时值分别转换为对应的数字信号，模数转换单元23与处理单元24相连，模数转换单元23将转换获得的数字信号传送给处理单元24，处理单元24通过系统总线3与CPU板卡1相连，处理单元24可以通过系统总线3将接收到的数字信号传输给CPU板卡1。处理单元24与继电器25相连，继电器25串联在主断路器回路中。处理单元24还可以根据接收到的数字信号进行高压超限故障的判断，在出现高压超限故障时，将断开信号发送至主断路器回路中的继电器25，使主断路器回路断开，从而实现超限保护控制。可理解的是，高压处理板卡2还可以包括一个备用继电器。
[0059] 图3是本发明另一实施例提供的高压处理板卡的结构示意图，图4是本发明一实施例提供的第一钳位放大电路/第二钳位放大电路的结构示意图，如图3和图4所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，输入通道采集单元21包括4组钳位放大电路，每组所述钳位放大电路包括第一钳位放大电路和第二钳位放大电路，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路具有相同的电路结构，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路都包括钳位运算放大器211、钳位二极管212、第一电阻213、第二电阻214、第三电阻215、第四电阻216、第五电阻217和电容218，其中：
[0060] 输入信号通过钳位运算放大器211的正向输入端输入，钳位运算放大器211的反向输入端可以通过0欧姆电阻接地，钳位二极管212的两端分别连接钳位运算放大器的反向输入端和正向输入端，第一电阻213的第一端连接钳位二极管的第一端，第一电阻213的第二端连接钳位运算放大器211的反向输入端，第二电阻214的第一端连接钳位二极管212的第二端，第二电阻214的第二端连接钳位运算放大器211的正向输入端，第三电阻215的第一端连接钳位运算放大器211的反向输入端，第三电阻215的第二端连接钳位运算放大器211的输出端，第四电阻216的第一端接地，第四电阻216的第二端连接钳位运算放大器211的正向输入端，第五电阻217的第一端连接钳位运算放大器211的输出端，第五电阻217的第二端连接电容218的第一端，电容218的第二端接地。
[0061] 每组所述钳位放大电路中，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路的输入信号相同，所述第一钳位放大电路和所述第二钳位放大电路采用相同的钳位运算放大器211和钳位二极管212，所述第一钳位放大电路的第一电阻213和所述第二钳位放大电路的第一电阻213的阻值相等，所述第一钳位放大电路的第二电阻214和所述第二钳位放大电路的第二电阻214阻值相等，所述第一钳位放大电路的第五电阻217和所述第二钳位放大电路的第五电阻217的阻值相等，所述第一钳位放大电路的电容218和所述第二钳位放大电路的电容218的电容值相等，所述第一钳位放大电路的第三电阻215的阻值是所述第二钳位放大电路的第三电阻215的阻值的3.3倍，所述第一钳位放大电路的第四电阻216的阻值是所述第二钳位放大电路的第四电阻216的阻值的3.3倍，所述第一钳位放大电路的第五电阻217的第二端与模数转换单元23相连，所述第二钳位放大电路第五电阻的第二端与RMS-DC转换单元22相连。每组所述钳位放大电路的输入信号经过所述第一钳位放大电路运算放大之后产生的输出信号为瞬时值信号，所述瞬时值信号输出给模数转换单元23，每组所述钳位放大电路的输入信号经过所述第二钳位放大电路运算放大之后产生的输出信号为有效值信号，所述有效值信号输出给RMS-DC转换单元22。每组钳位放大电路的输入信号都不相同，所述输入信号为采集到的接触网电压的正弦波信号、接触网电流的正弦波信号、变压器入口电流的正弦波信号或者变压器出口电流的正弦波信号，例如第一输入信号为所述接触网电压的正弦波信号，第二输入信号为所述接触网电流的正弦波信号，第三输入信号所述变压器入口电流的正弦波信号，第四输入信号为所述变压器出口电流的正弦波信号。
[0062] 其中，钳位运算放大器211的输出电压＝(第三电阻215的阻值/第二电阻214的阻值)×输入电压。可以设置第一电阻213为100kΩ，第二电阻214为100kΩ，第五电阻217为10kΩ和电容218为100皮法，所述第二钳位放大电路的第三电阻215和第四电阻216为33kΩ，所述第一钳位放大电路的第三电阻215和第四电阻216为10kΩ。电阻钳位二极管212可以采用型号为SMBJ16CA的TVS钳位二极管，起到电压瞬态抑制的作用，能够把电压钳制在预定水平，具有防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等功能。
[0063] 在上述各实施例的基础上，进一步地，RMS-DC转换单元22采用真有效值芯片，所述真有效值芯片能够依据交流电压的rms(热值)提供直流电压。
[0064] 在上述各实施例的基础上，进一步地，处理单元24采用单片机，例如STM32单片机。
[0065] 图5是本发明另一实施例提供的高压控制装置的结构示意图，如图5所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的高压控制装置还包括温度处理板卡4，温度处理板卡4通过系统总线3与CPU板卡1相连，温度处理板卡4用于采集变压器入口油流温度，温度处理板卡4可以将采集到的温度数据通过系统总线3传输给CPU板卡1，CPU板卡1可以将接收到的温度数据通过MVB和/或以太网发送给所述车辆控制单元。
[0066] 图6是本发明一实施例提供的温度处理板卡的结构示意图，如图6所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，温度处理板卡4包括多个温度传感器41、多路选择器42、模数转换器43和控制器44，其中：
[0067] 每个温度传感器41与多路选择器42相连，每个温度传感器41用于采集变压器入口油流温度，多路选择器42分别与模数转换器43和控制器44相连，模数转换器43与控制器44相连，控制器44通过系统总线3与CPU板卡1相连。
[0068] 温度传感器41可以采用PT100温度传感器，PT100温度传感器在采集温度时根据温度值转换成对应的阻值，模数转换器43产生恒流源信号，所述恒流源信号经过多路选择器42传输给各个温度传感器41，每个温度传感器41根据由温度值转换成的阻值和恒流源信号产生电压信号，并将所述电压信号传输给多路选择器42，多路选择器42再将所述电压信号传输给模数转换器43，模数转换器43将接收到的电压信号转换成数字信号传输给控制器
44，控制器44可以将接收到数字信号通过系统总线3传输给CPU板卡1。控制器44可以通过多路选择器42控制各个温度传感器41的温度采集顺序。其中，控制器44可以采用STM32单片机，多路选择器42可以采用MAX354多路选择器，模数转换器43可以采用AD7992模数转换器。
44，控制器44可以将接收到数字信号通过系统总线3传输给CPU板卡1。控制器44可以通过多路选择器42控制各个温度传感器41的温度采集顺序。其中，控制器44可以采用STM32单片机，多路选择器42可以采用MAX354多路选择器，模数转换器43可以采用AD7992模数转换器。
[0069] 图7是本发明又一实施例提供的高压控制装置的结构示意图，如图7所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，本发明实施例提供的高压控制装置还包括MVB板卡5，CPU板卡1与MVB板卡5相连。CPU板卡可以通过MVB板卡5接入MVB网络，将接收到的高压数据和/或温度数据通过MVB网络上传给所述车辆控制单元。CPU板卡1可以集成以太网网卡，并通过集成的以太网网卡接入以太网，将接收到的高压数据和/或温度数据通过以太网上传给所述车辆控制单元。其中，所述以太网网卡可以集成TRDP协议栈，对UDP/TCP报文进行打包。
[0070] 在上述各实施例的基础上，进一步地，系统总线3采用INTERBUS总线。INTERBUS总线为现场串行总线，用于控制系统与工业传感器和执行设备之间的通信。INTERBUS使用主从访问方式和树状结构，方便进行扩展。
[0071] 本发明实施例提供的高压控制装置，在使用前，需要进行硬件的初始化，包括对CPU板卡1、高压处理板卡2和输出板卡3的初始化以及配置系统总线的从站的工作模式。其次，可以进行模拟量通道校准，由于本发明实施例提供的高压控制装置采集的是模拟量，通过模拟量通道校准保证数据误差在允许的范围内。在完成上述硬件初始化和模拟量通道校准之后，高压处理板卡2以及温度采集板卡5就可以进行数据的采集。为了对模拟量通道进行校准，本发明实施例提供一种模拟量数据校准方法，能够对上述任一实施例所述的高压控制装置采集的模拟量数据进行校准，以提高高压控制装置采集的数据的准确性。
[0072] 图8是本发明一实施例提供的模拟量数据校准方法的流程示意图，如图8所示，本发明实施例提供的应用于上述任一实施例所述的高压控制装置的模拟量数据校准方法，包括：
[0073] S801、高压处理板卡获取校准参数；
[0074] 具体地，校准参数可以预先设置成默认参数，根据实际需要还可以将所述校准参数存储在电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，简称E2PROM)中，高压处理板卡可以从E2PROM读取所述校准参数，如果不能从E2PROM中读取所述校准参数，那么可以从所述默认参数中获得所述校准参数。将所述校准参数设置成默认参数，在从E2PROM读取所述校准参数失败时，可以默认参数中获得所述校准参数，能够避免从E2PROM读取所述校准参数失败时导致的数据失真。其中，所述校准参数根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
[0075] S802、所述高压处理板卡根据模拟量输入值、所述校准参数以及预设的线性度校准公式，获得与所述模拟量输入值对应的输出值。
[0076] 具体地，所述高压处理板卡在获得所述校准参数之后，在进行模数转换时，可以根据采集到的模拟量输入值、所述校准参数以及线性度校准公式，获得与所述模拟量输入值对应的输出值。其中，所述线性度校准公式是预设的。
[0077] 例如，所述线性度校准公式的具体表达式如下：x＝(y-y1)(x2-x1)/(y2-y1)+x1，其中，x1为第一输入校准参数，x2为第二输入校准参数，y1为所述第一输入校准参数对应的输出值，y2为所述第二输入校准参数对应的输出值，x为模拟量输入值，y为与所述模拟量输入值对应的输出值。所述校准参数包括第一输入校准参数x1，第二输入校准参数x2，所述第一输入校准参数对应的输出值y1和所述第二输入校准参数对应的输出值y2。所述高压处理板卡获得x1、x2、y1和y2之后，将x1、x2、y1、y2以及模拟量输入值x带入到上述线性度校准公式中，可以的得到与x对应输出值y，y即所述高压处理板卡需要采集的数字量数据。其中，所述模拟量输入值x可以是所述接触网电压的正弦波信号、所述接触网电流的正弦波信号、所述变压器入口电流的正弦波信号和所述变压器出口电流的正弦波信号。
[0078] 本发明实施例提供的模拟量数据校准方法，能够通过高压处理板卡获取校准参数，然后高压处理板卡根据模拟量输入值、校准参数以及预设的线性度校准公式，获得与模拟量输入值对应的输出值，实现对输出值的校准，提高了采集数据的准确性。
[0079] 在上述各实施例的基础上，进一步地，所述线性度校准公式为：
[0080] x＝(y-y1)(x2-x1)/(y2-y1)+x1
[0081] 其中，x1为第一输入校准参数，x2为第二输入校准参数，y1为所述第一输入校准参数对应的输出值，y2为所述第二输入校准参数对应的输出值，x为模拟量输入值，y为与所述模拟量输入值对应的输出值。
[0082] 例如，图9是本发明一实施例提供的线性度校准公式的原理示意图，如图9所示，Y轴表示模数转换单元的输入值对应的16位二进制输出值，X轴表示实际电压输入值，所述线性度校准公式各参数具体举例如下：
[0083] x1为第一输入校准参数，例如采用通道瞬时值输入电压，电压大小为-9V；
[0084] x2为第二输入校准参数，例如采用通道瞬时值输入电压，电压大小为9V。
[0085] y1为所述第一输入校准参数对应的输出值，例如x1为-9V情况下，输出的16位二进制值。
[0086] y2为所述第二输入校准参数对应的输出值，例如x2为-9V情况下，输出的16位二进制值。
[0087] x为模拟量输入值，例如采用模数转换单元实际电压输入值；
[0088] y为与所述模拟量输入值对应的输出值，例如为实际电压输入值对应输出值，即数字量数值。
[0089] 图10是本发明另一实施例提供的模拟量数据校准方法的流程示意图，如图10所示，本发明实施例提供的模拟量数据校准方法，还包括：
[0090] S1001、温度处理板卡分别获取第一电压信号和第二电压信号；其中，所述第一电压信号是通过传感器电阻获取的，所述第二电压信号是通过精密电阻获取的；
[0091] 具体地，在进行温度采集时，温度传感器可以将温度数据转换成相应的电阻信号，再通过恒流源激励产生相应的电压信号，上述电压信号经过转换即可获得与电压信号对应的温度值。在温度传感器的实际应用过程中，在低温工况下，采集的温度数据偏差较大，主要是因为在低温工况下恒流源激励产生的低温漂移明显，导致采集的温度值偏差较大，因此需要对低温工况下采集的温度值进行校准，以提高采集数据的准确性。温度处理板卡可以获得温度传感器的传感器电阻在恒流源激励下产生的第一电压信号，还可以获得精密电阻在相同的恒流源激励下产生的第二电压信号。其中，所述精密电阻是预先配置的。
[0092] 例如，温度传感器为PT100温度传感器，所述精密电阻为100欧姆精密电阻。
[0093] S1002、所述温度处理板卡根据所述第一电压信号、所述第二电压信号以及比例校准公式，获得校准输出值；其中，所述比例校准公式是预设的。
[0094] 具体地，所述温度处理板卡在获得所述第一电压信号和所述第二电压信号之后，基于所述第一电压信号、所述第二电压信号以及比例校准公式，可以获得校准输出值。由于所述精密电阻同传感器电阻受同一恒流源激励，因而在低温工况下恒流源的漂移会同时导致所述精密电阻和所述传感器电阻产生相同比例的偏差，因此可以通过比例运算将偏差抵消掉，有效抑制低温漂移。其中，所述比例校准公式是预设的。
[0095] 例如，所述比例校准公式为R校准＝R0A/I，其中，R校准表示所述校准输出值，A为所述第一电压信号，I为所述第二电压信号，R0表示所述精密电阻的阻值，由于所述温度处理板卡获得的A和I为十六位精度数据，为了便于计算，可以将A和I转换为浮点型数据之后再带入到上述比例校准公式中进行计算，所述精密电阻的阻值R0根据实际经验进行设置，例如为100欧姆，本发明实施例不做限定。
[0096] 所述温度处理板卡获得所述第一电压信号A，第二电压信号I之后，可以将A和I带入到所述比例校准公式R校准＝R0A/I，获得校准后的传感器电阻的阻值，然后可以将校准后的传感器电阻的阻值转换成温度值，例如采用ADS1248_ResToTemp函数将上述校准后的传感器电阻的阻值转换成对应的温度值。
[0097] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0098] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0099] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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