0 引 言
    　為了減少制動(dòng)能量在列車制動(dòng)電阻上的耗散，抑制地鐵隧道內(nèi)溫度的升高和減少車載設(shè)備，國(guó)外一般在牽引變電所的直流母線上設(shè)置再生制動(dòng)能量吸收裝置。設(shè)置再生制動(dòng)能量吸收裝置的供電系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的二極管不控整流供電系統(tǒng)，又被稱為城市軌道交通新型供電系統(tǒng)。
    　新型牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由若干整流器單元多重化并聯(lián)組成。采用這種結(jié)構(gòu)方式，可以提高系統(tǒng)的供電質(zhì)量，同時(shí)供電裝置擴(kuò)容容易，并可以提供一定的冗余性。另外其直流側(cè)的制動(dòng)能量可以回饋到交流電網(wǎng)，交流側(cè)功率因數(shù)可調(diào)，并且直流側(cè)的輸出特性完全可控。
    　為了保障供電系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行的正常，要求對(duì)供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的各電氣參量、溫度值及開關(guān)量等進(jìn)行測(cè)量、傳輸、顯示、存儲(chǔ)及故障診斷，方便用戶觀察數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。而目前測(cè)量電參數(shù)主要依靠示波器、電壓表、電流表以及萬(wàn)用表等儀表裝置，這些儀表會(huì)影響PWM整流器的正常運(yùn)行、威脅技術(shù)人員人身安全、使調(diào)試過(guò)程復(fù)雜化等，急需開發(fā)一種新的技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量?jī)x器。此外，為方便設(shè)計(jì)人員調(diào)試修改供電系統(tǒng)底層程序，需要設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與主控板的數(shù)據(jù)通訊。
    　為了解決以上問(wèn)題，本文研究了新型供電系統(tǒng)的監(jiān)控要求，以PWM整流器子系統(tǒng)為監(jiān)控對(duì)象，設(shè)計(jì)了包含監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的監(jiān)控試驗(yàn)平臺(tái)。

1 監(jiān)控系統(tǒng)方案
   　 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、考慮到設(shè)計(jì)人員和使用人員的應(yīng)用層次不同，本文設(shè)計(jì)的新型能饋式牽引供電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，即監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)，如圖1所示。

    　由圖1可知，本監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的主要由監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)構(gòu)成，其中監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)又包括下位機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)主要通過(guò)設(shè)計(jì)控制器實(shí)現(xiàn)。新型能饋式牽引供電系統(tǒng)監(jiān)控結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

1．1 監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)研究
    　新型能饋式牽引供電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的示意圖如圖3所示，監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)由下位機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。

1．1．1 監(jiān)控子系統(tǒng)的下位機(jī)系統(tǒng)研究
    　監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的下位機(jī)系統(tǒng)主要由多路傳感器、信號(hào)調(diào)理板、監(jiān)測(cè)板以及網(wǎng)絡(luò)通信傳輸單元構(gòu)成。監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)由基于LabVIEW的監(jiān)測(cè)軟件組成。
    　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下位機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。首先傳感器采集模擬量送給模擬信號(hào)調(diào)理板，PWM整流器單元給出相關(guān)數(shù)字量給數(shù)字量調(diào)理板。調(diào)理板將調(diào)理后的模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)送給監(jiān)測(cè)板，監(jiān)測(cè)板可以將得到的信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

1．1. 2 監(jiān)控子系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
   　 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)主要指上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件。本文應(yīng)用NI公司開發(fā)的LabVIEW軟件為平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)新型能饋式牽引供電系統(tǒng)調(diào)試需要的上層監(jiān)測(cè)軟件。監(jiān)測(cè)軟件主界面大致分為6個(gè)部分，分別是供電系統(tǒng)狀態(tài)、PWM1狀態(tài)、PWM2狀態(tài)、PWM3狀態(tài)、PWM4狀態(tài)以及故障狀態(tài)。
  　  其中，供電系統(tǒng)狀態(tài)主要用來(lái)顯示供電系統(tǒng)的整體狀態(tài)，如變壓器、機(jī)組、接觸網(wǎng)信號(hào)等等；此外，在主界面右側(cè)顯示了供電系統(tǒng)的數(shù)字量信號(hào)，如開機(jī)信號(hào)、關(guān)機(jī)信號(hào)、整流狀態(tài)信號(hào)、逆變狀態(tài)信號(hào)、交流側(cè)接觸器狀態(tài)、直流側(cè)接觸器狀態(tài)等，如圖5所示。

   　　 PWM1、P WM2、PWM3及PWM4狀態(tài)：主要用來(lái)顯示每個(gè)PWM的運(yùn)行狀態(tài)，如圖6所示。

    此外，還設(shè)計(jì)了故障顯示界面，用于顯示系統(tǒng)故障信號(hào)及故障診斷結(jié)果。
1．1．3 以太網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)
    在監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中，下位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)打包發(fā)送給上層監(jiān)測(cè)軟件，因此，以太網(wǎng)通信的實(shí)現(xiàn)對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
    以太網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)如圖7所示，硬件電路通過(guò)LAN91C11 1以太網(wǎng)芯片實(shí)現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)IP自動(dòng)分配以及ARP請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)握手協(xié)議，在傳輸層通過(guò)UDP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，從而將數(shù)據(jù)從下位機(jī)傳給上位機(jī)。