[发明专利]一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统及采集方法

权利要求书

1.一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，其特征在于，包括多个数据采集模块(1)，每个数据采集模块(1)通过两根光纤(2)与数据存储模块(3)连接，所述的数据存储模块(3)再与数据传输模块(4)连接；

与每个数据采集模块(1)连接的其中一根光纤(2)用于传输编码数据，通过光纤(2)进行编码数据的传输来实现各数据采集模块(1)间以及数据采集模块(1)与数据存储模块(3)间高达10KV的隔离；

与每个数据采集模块(1)连接的另外一根光纤(2)用于传输同步时钟信号，通过光纤(2)进行同步时钟信号的传输来实现各数据采集模块(1)间相互隔离的同时保证数据的同步采集；

所述的数据存储模块(3)包括FPGA控制芯片(31)，FPGA控制芯片(31)内设置有存取控制、地址控制器(316)、锁相环PLL(313)、时钟芯片控制器(311)、光纤数据处理器(312)、SDRAM读写控制器(314)、FLASH读写控制器(315)和通信控制器(317)，所述存取控制、地址控制器(316)分别与时钟芯片控制器(311)、光纤数据处理器(312)、SDRAM读写控制器(314)、FLASH读写控制器(315)、通信控制器(317)连接，数据存储模块(3)还包括光纤接收器A(33)，光纤接收器A(33)与光纤数据处理器(312)连接，光纤接收器A(33)接收来自一根光纤(2)的编码数据后交给光纤数据处理器(312)进行数据解码，时钟芯片(32)与时钟芯片控制器(311)连接，SDRAM存储器(35)与SDRAM读写控制器(314)相连，FLASH存储器(36)与FLASH读写控制器(315)相连，光纤发送器B(34)与锁相环PLL(313)相连，光纤发送器B(34)将锁相环PLL(313)产生的同步时钟信号通过另一根光纤(2)发送至数据采集模块(1)；

所述的数据传输模块(4)与数据存储模块(3)中的通信控制器(317)相连。

2.根据权利要求1所述的一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，其特征在于，所述的数据采集模块(1)包括主控芯片(11)，主控芯片(11)内嵌有数据编码器(111)和A/D控制器(112)，数据编码器(111)分别连接A/D转换器(12)和光纤发送器A(14)，数据编码器(111)将A/D转换器(12)转换的数据进行编码通过光纤发送器A(14)发送出去，所述的A/D控制器(112)分别与光纤接收器B(15)和A/D转换器(12)相连，A/D控制器(112)在光纤接收器B(15)传送过来的同步时钟信号的控制下控制A/D转换器(12)进行数据的模拟-数字转换，所述的A/D转换器(12)也与数据调理电路(13)相连。

3.根据权利要求1所述的一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，其特征在于，所述的数据传输模块(4)包括USB通信芯片(41)，USB通信芯片(41)与上位机相连，所述的USB通信芯片(41)与数据存储模块(3)中的通信控制器(317)相连。

4.根据权利要求3所述的一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，其特征在于，所述的USB通信芯片(41)是由Cypress公司的EZ_USB FX2LP系列单片机构成。

5.根据权利要求1所述的一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，其特征在于，所述的数据传输模块(4)包括RS485串口通信芯片(42)，RS485串口通信芯片(42)依次与GPRS无线通信模块(43)和无线接收终端连接，RS485串口通信芯片(42)与数据存储模块(3)中的通信控制器(317)相连。

6.根据权利要求2所述的一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，其特征在于，所述的主控芯片(11)是CPLD芯片。

7.一种高压IGBT模块实时数据同步采集方法，其特征在于，采用高压IGBT模块实时数据同步采集系统，其结构为：包括多个数据采集模块(1)，每个数据采集模块(1)通过两根光纤(2)与数据存储模块(3)连接，所述的数据存储模块(3)再与数据传输模块(4)连接；

所述的数据采集模块(1)包括主控芯片(11)，主控芯片(11)内嵌有数据编码器(111)和A/D控制器(112)，数据编码器(111)分别连接A/D转换器(12)和光纤发送器A(14)，数据编码器(111)将A/D转换器(12)转换的数据进行编码通过光纤发送器A(14)发送出去，A/D控制器(112)分别与光纤接收器B(15)和A/D转换器(12)相连，A/D控制器(112)在光纤接收器B(15)传送过来的同步时钟信号的控制下控制A/D转换器(12)进行数据的模拟-数字转换，所述的A/D转换器(12)也与数据调理电路(13)相连；

所述的数据存储模块(3)包括FPGA控制芯片(31)，FPGA控制芯片(31)内设置有存取控制、地址控制器(316)、锁相环PLL(313)、时钟芯片控制器(311)、光纤数据处理器(312)、SDRAM读写控制器(314)、FLASH读写控制器(315)和通信控制器(317)，所述存取控制、地址控制器(316)分别与时钟芯片控制器(311)、光纤数据处理器(312)、SDRAM读写控制器(314)、FLASH读写控制器(315)、通信控制器(317)连接，数据存储模块(3)还包括光纤接收器A(33)，光纤接收器A(33)与光纤数据处理器(312)连接，光纤接收器A(33)接收来自一根光纤(2)的编码数据后交给光纤数据处理器(312)进行数据解码，时钟芯片(32)与时钟芯片控制器(311)连接，SDRAM存储器(35)与SDRAM读写控制器(314)相连，FLASH存储器(36)与FLASH读写控制器(315)相连，光纤发送器B(34)与锁相环PLL(313)相连，光纤发送器B(34)将锁相环PLL(313)产生的同步时钟信号通过另一根光纤(2)发送至数据采集模块(1)；

所述的数据传输模块(4)包括USB通信芯片(41)，USB通信芯片(41)与上位机相连，所述的USB通信芯片(41)与数据存储模块(3)中的通信控制器(317)相连，

或者所述的数据传输模块(4)包括RS485串口通信芯片(42)，RS485串口通信芯片(42)依次与GPRS无线通信模块(43)和无线接收终端连接，RS485串口通信芯片(42)与数据存储模块(3)中的通信控制器(317)相连，

具体采集方法按照以下步骤实施：

步骤1：数据存储模块(3)中的锁相环PLL(313)产生同步时钟信号，经由光纤发送器B(34)通过一根光纤(2)传输给各数据采集模块(1)，为各数据采集模块(1)提供同步时钟信号进行数据的同步采集；

步骤2：各数据采集模块(1)在同步时钟信号的控制下同步实时采集IGBT模块的栅极电压、集电极-发射极间电压V_ce、集电极电流、经纬度、速度模拟参量，数据调理电路(13)将采集到的参数信号变换成A/D转换器(12)所接受的模拟信号，A/D转换器(12)实现将模拟信号转换为数字信号，数据编码器(111)对数字信号进行编码，光纤发送器A(14)再通过一根光纤(2)将编码数据传入数据存储模块(3)；

步骤3：数据存储模块(3)中的光纤接收器A(33)接收数据采集模块(1)中光纤发送器A(14)传出的编码数据，光纤数据处理器(312)对编码数据进行解码，SDRAM读写控制器(314)在存取控制、地址控制器(316)的配合下将解码的数据存储到SDRAM存储器(35)中，实现对IGBT模块中数据的采集，同时时钟芯片(32)在时钟芯片控制器(311)的作用下实现对时钟信息的读取，光纤发送器B(34)将时钟信号通过另一根光纤(2)传入数据采集模块(1)中的光纤接收器B(15)，光纤接收器B(15)将时钟信号通过A/D控制器(112)输入到A/D转换器(12)，提供时钟信息，实现数据采集模块(1)和数据存储模块(3)数据信息同步；

当存取控制、地址控制器(316)检测到IGBT模块出现故障时，在SDRAM读写控制器(314)的配合下将缓存在SDRAM存储器(35)中的IGBT模块故障前5秒数据读出，并在FLASH读写控制器(315)的配合下将数据存储到FLASH存储器(36)中；

步骤4：通信控制器(317)接收到数据传输模块(4)的传输请求时，将存储在FLASH存储器(36)中的故障数据通过USB通信芯片(41)或GPRS无线通信模块(43)传送到上位机或无线接收终端，实现对IGBT模块中故障数据的采集。