CN102156416A - 一种变流器控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变流器控制装置，第一DSP模块外接通讯接口模块，同时数据和地址总线与第一FPGA模块相连，接收和发送各种通讯数据；第一FPGA模块与第一、第二DSP模块相连，与第一、第二DSP模块进行数据交换，第一FPGA模块与第二FPGA模块相连，进行控制信号传接；DRAM模块分别与第一DSP模块，第二DSP模块相连，实现第一和第二DSP模块的数据交换；第二DSP模块与A/D模块，D/A模块，第一、第二FPGA模块相连。本发明所描述的技术方案使得变流器控制装置具备强大的数据采集和输出能力，同时通用性很强，并具备各种通讯功能和接口，可满足各种工业应用场合需要。

Description

一种变流器控制装置

技术领域

本发明涉及一种对变流器进行控制的装置，尤其是涉及一种采用DSP和FPGA作为控制核心的通用型变流器控制装置，广泛应用于各类电力系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展，具有非线性特性的变流装置和大容量动态负载被广泛使用，电网中的谐波污染和无功问题变得日益严重，影响了电网的安全运行和工农业生产的正常用电，抑制电网谐波和无功补偿成了一个紧迫课题。

静止无功发生器（SVG）的基本原理是通过对自换相桥式电路中可控功率半导体器件（IGBT）的适当控制，将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压，使其电源电流的相位比电压超前或滞后90度，使SVG发出或吸收无功功率，实现动态无功补偿。

有源电力滤波器（APF）的基本原理是通过检测电网中的谐波电流，利用可控的功率半导体器件（IGBT）向电网中注入与系统谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电网中的总谐波为零，从而达到实时补偿谐波电流的目的。

由上述知，SVG和APF装置控制系统复杂，需要进行大量算数运算和控制逻辑处理，共同点在于均需要对大功率变流器(IGBT模块)实行控制和在线状态监测，因此针对变流器的适用控制系统的研制显得非常必要。

SVG装置和APF装置所用变流器是两个装置所用核心部件，针对该两个核心部件的控制技术成为该两项装置稳定可靠运行保证。国内外对变流器控制系统的研究有着各种不同的方案，因此就有着各种不同的控制平台框架。目前，国内外普遍采用单DSP+单FPGA的控制平台构架，并形成了一定规模的量产，但这都是针对个性化小容量、少数变流器，通讯方式单一的控制平台，随着核心装置向多重化，链式结构等大容量，多数变流器，多方式通讯的方向发展，现有的各种平台已远远不能满足要求，需要进行平台的重新大规模构架和设计，因此，我们针对各类应用情况设计了各类装置通用变流器控制平台，来满足目前针对各类变流器装置的实时控制和监控。

与本发明较为相似的技术方案主要有以下几种：

现有技术1为北京金自天正智能控制股份有限公司于2008年11月20日申请，并于2009年04月08日公开，公开号为CN101404457A的中国专利申请，一种基于DSP和FPGA的交交变频电流数字控制系统，由DSP主板、FPGA接口板、基于VME总线上位机、同步电压接口电路、脉冲驱动接口电路、A/D采样接口电路、同步变压器、脉冲触发功放板、电压电流传感器组成，DSP主板主要进行电流调节器、电流断续补偿和触发角的计算，FPGA接口板负责和上位机系统、同步变压器、电压、电流检测器件、电流过零检测板、脉冲触发功放板接口。该发明采用的技术方案DSP控制板和FPGA接口板分离，且由FPGA内部的双RAM实行数据交换，加大了FPGA的工作强度，不利于系统实时控制，应用专用双RAM芯片实行数据交换。

现有技术2为上海发电设备成套设计研究院，上海科达机电控制有限公司于2008年12月30日申请，并于2009年06月17日公开，公开号为CN101459404A的中国专利申请，一种基于DSP与FPGA的励磁系统智能功率柜调节板，包括三相脉冲触发电路，其特征在于，三相脉冲触发电路连接FPGA芯片，FPGA芯片连接三相同步检测电路、DSP芯片、光电隔离数字量信号、光纤信号、D/A转换模块、A/D转换模块，上述连接皆为双向连接。该发明采用的技术方案单DSP+单FPGA芯片控制容量有限，不利于大容量变频器的控制和对外通讯。

现有技术3为中国电力科学研究院于2005年09月13日申请，并于2006年05月03日公开，公开号为CN1766775A的中国专利申请，基于浮点数DSP与FPGA的静止无功补偿器的调节板，主要由32位浮点数DSP与FPGA组合而成。还包括40路14位模数转换芯片、数字锁相环PLL、CAN控制器和8路光电隔离输入输出电路等辅助外部设备。全部电路集成在一块可插拔的4层印刷电路板上，实现CPU总线不出电路板。该电路板采用4层布线，水晶工艺，表贴电路，欧式插接件，抗电磁干扰达到电磁兼容标准EMC快速瞬变4级标准，可在线编程。该发明采用的技术方案模拟采集精度有限，通讯功能不够多样化，只有CAN控制器。

因此在现有技术中，均用单DSP+单FPGA芯片单独进行数据处理、PWM脉冲生成、通讯接口，使得现有芯片的工况较为复杂，容易导致现有平台核心芯片的过度使用，从而导致平台运行的不稳定和不可靠。因此针对这些缺点，在保证快速计算精度和计算速度和平台的抗电磁干扰达到标准的情况下，设计一种分工更合理，计算速度更快，计算精度更高，信号接口和通讯方式更多，可靠性和稳定性更好的变流器控制平台成为现有技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变流器控制装置，能够运用于变流器模块的实时控制，实现多重化PWM控制，同时具有多种方式的通讯功能，满足各类应用变流器装置的通用型控制平台。

本发明具体提供了一种变流器控制装置的具体实施方式，一种变流器控制装置，包括：第一DSP模块、第二DSP模块、第一FPGA模块、第二FPGA模块、DRAM模块、通讯接口模块、A/D模块和D/A模块，第一DSP模块外接通讯接口模块，第一DSP模块的数据总线和地址总线与第一FPGA模块相连，接收和发送各种通讯数据；第一FPGA模块与第一DSP模块，第二DSP模块相连，与第一DSP模块，第二DSP模块进行数据交换，第一FPGA模块与第二FPGA模块相连，进行控制信号传接；DRAM模块分别与第一DSP模块，第二DSP模块相连，实现第一DSP模块和第二DSP模块两个主控制芯片间的数据交换；第二DSP模块与A/D模块，D/A模块，第一FPGA模块，第二FPGA模块相连。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，第一FPGA模块负责第一DSP模块和第二DSP模块两个主控制芯片的控制逻辑、数字信号入出、同步信号输入的信号处理，通过与第一DSP模块进行数据交换和对主从式RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块，USB通讯接口模块和以太网通讯接口模块的片选控制，进行实时传递通讯数据，通过对第二DSP模块和第二FPGA模块的逻辑控制，进行A/D模块和D/A模块的数据采样、I/O信号采集，第一FPGA模块对DRAM模块进行片选控制。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，变流器控制装置包括数字入出模块，变流器控制装置通过输入数字入出模块的开关状态量，读入包括空气开关、断路器在内的通断状态，再通过数字入出模块的开关状态输出控制输出继电器的通断，从而控制包括断路器在内的开关，数字入出模块的输入信号首先通过整流管进行整流，后由光耦模块进行光耦隔离，再经过电平转换电路转换成3.3V电压信号后送给第一FPGA模块读取。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，变流器控制装置包括信号调理模块，信号调理模块首先将传感器的电流信号变换为电压信号，再经过由二阶低通滤波电路组成的抗混叠滤波器，变换为0～9V的电压信号，最后输出至A/D转换模块进行读取。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，变流器控制装置包括光纤输入模块和光纤输出模块，光纤输入模块和光纤输出模块连接在变流器控制装置与变流器模块之间，由第二FPGA模块调制产生的PWM控制信号经过电平转换电路转换为5V电压信号后经过驱动电路驱动后，由光纤输出驱动变流器模块，输出PWM信号连接下拉电阻。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，第二FPGA模块负责PWM脉冲的移相、分配和产生，同时接收变流器模块工作状态的光脉冲信号，进行逻辑处理后送至第二DSP模块，实现对整个变流器模块的实时控制。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，第二DSP模块负责采集电网和变流器模块的模拟信号，输出参考波形至第二FPGA模块，第二FPGA模块同时接收变流器模块反馈的光信号，从而控制电网的无功和实时监测变流器模块状态。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，通讯接口模块包括主从式RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块，USB接口模块和以太网接口模块，主从式RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块，USB接口模块和以太网接口模块均与第一DSP模块相连。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，第一DSP模块和第二DSP模块的芯片采用TI的TMS320F2812；所述第一FPGA模块和第二FPGA模块的芯片采用Altera的EP3C25F324。

作为本发明一种变流器控制装置进一步的实施方式，第一FPGA模块的输入输出处理信号包括16路数字量输入信号、8路数字量输出信号、3路电压同步信号、3路硬件故障保护输入电路和4块AD采样控制逻辑；所述第二DSP模块采集模拟量信号，包括12路传感器采集量，用于检测变流器模块直流电压和变流器模块输出电流信号，12路互感器采集量，用于变流器模块母线电流和母线电压信号，4路12位DA输出，用于程序调试过程中总线上的数据量观测。

通过实施本发明一种变流器控制装置的具体实施方式，使得变流器控制装置具备强大的数据采集和输出能力，同时通用性很强，并具备各种通讯功能和接口，可满足各种工业应用场合需要。

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。

图1是本发明一种变流器控制装置的系统结构框图；

图2是本发明一种变流器控制装置的处理器部分结构框图；

图3是本发明一种变流器控制装置信号调理电路的电路原理图；

图4是本发明一种变流器控制装置数字I/O电路的电路原理图；

图5是本发明一种变流器控制装置光纤收发电路的电路原理图；

其中：1-第一DSP模块，2-第二DSP模块，3-第一FPGA模块，4-第二FPGA模块，5-DRAM模块，6-数字入出模块，7-信号调理模块，8-A/D模块，9-D/A模块，10-光纤输出模块，11-光纤输入模块，12-RS485通讯接口主模块，13- RS485通讯接口从模块，14-USB通讯接口模块，15-以太网通讯接口模块,16-eCAN通讯接口模块，17-通讯模块。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

作为本发明一种变流器控制装置的具体实施方式，如图1所示的变流器控制装置主要包括主控制模块，信号调理模块，光纤输入模块，光纤输出模块，数字入出模块。框架图中，各虚线框为各分板功能模块，实线框内为主控制模块板插件的各功能模块分布。

各模块功能原理介绍如下：

（1）第一DSP模块1：该模块外接2路RS485通讯接口，1路eCAN通讯接口，一路USB接口和一路以太网接口，其数据总线和地址总线与第一FPGA模块相连，接收和发送各种通讯方式的数据。

（2）RS485通讯接口主模块12和RS485通讯接口从模块13：一种主从通讯方式，与第一DSP模块相连进行通讯。

（3）USB通讯接口模块14：通用串行通讯方式，与第一DSP模块相连，并进行通讯。

（4）Ethernet（以太网）通讯接口模块15：以太网通讯，与第一DSP模块相连进行通讯。

（5）第一FPGA模块3：与第一DSP模块和第二DSP模块进行数据交换，同时和第二FPGA模块之间进行相关控制信号的传接，通过与第一DSP模块之间的数据交换和对USB通讯接口模块、RS485通讯接口主模块和RS485通讯接口从模块、以太网通讯接口模块等通讯模块的片选控制，达到实时传递通讯数据的目的，通过与第二DSP模块和第二FPGA模块的逻辑控制，达到A/D模块和D/A模块的数据采样、I/O信号采集等功能，同时还对DRAM模块双端口存储器进行片选控制。

（6）DRAM模块5：通过连接第一DSP模块和第二DSP模块，实现两个主控制芯片间的数据交换。

（7）I/O（数字入出）模块6：与第一FPGA模块相连，由第一FPGA模块进行I/O信号数据处理。

（8）信号调理模块7：将调理好后的信号送入A/D模块。

（9）A/D模块8：将信号调理模块送入的信号转换为数字信号送入第二DSP模块进行处理，A/D模块的片选和读写时序由第一FPGA模块控制。

（10）D/A模块9：接收第二DSP模块的数据信号，通过第一FPGA模块的逻辑片选控制，输出模拟信号。

（11）第二DSP模块2：接收变流器模块上A/D模块和FPGA_1模块传过来的数字入出信号，经过数据算法，输出控制PWM信号到第二FPGA模块，达到控制变流器模块的目的。同时与第一FPGA模块、DRAM模块进行数据交换。

（12）第二FPGA模块4：通过接收第二DSP模块的PWM信号，进行处理后生成控制变流器模块的光信号，同时接收变流器模块状态光信号对变流器状态进行在线监测，与第一FPGA模块进行数据交换，对外通讯采用光纤通讯模式进行隔离通讯。

（13）光纤输入模块11和光纤输出模块10：光纤输入模块将变流器模块状态光信号转换为电信号送给第二FPGA模块进行处理，光纤输出模块将第二FPGA模块传送的变流器控制电平信号转换为光信号输出。

（14）通讯模块17：通过第二FPGA模块与外界进行光隔离通讯，传送变流器模块的状态。

其中，第一DSP模块和第二DSP模块的DSP芯片采用TI公司的TMS320F2812，该芯片是TI公司近年来推出的一款高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP芯片，是目前工业控制领域最先进的处理器之一。其主频最高可达150MHz，及单个指令周期为6.67ns，提高了控制系统的控制精度和芯片的处理能力，可以很好的满足静止无功发生器的实时控制要求。而且该芯片还提供浮点数学函数库，使得能够在定点处理器上方便地实现浮点运算。

F2812的主要性能和技术特征如下：

（1）高性能静态CMOS技术：6.67ns指令周期（150MHz），低功耗（核心电压1.8V，I/O口电压3.3V）；Flash编程电压3.3V。

（2）片内存储器：128K×16位的Flash存储器（存取时间36ns）；18K×16位单口随机存储器（SARAM）；1K×16位OTP型只读存储器。

（3）外部存储器接口：可外扩大于1M×16位的程序和数据存储器；可编程等待状态；可编程读/写选通计数器；三个独立的片选端。

（4）两个事件管理器(EV)模块：每个模块分别包含2个16位通用定时器，3个比较单位可作为6路脉宽调制（PWM）通道、三个捕获单位(CAP),2路正交编码脉冲电路（QEP）等。

（5）12位ADC：2×8通道（最快转换时间80ns）。

（6）外设通信接口：2路SCI、1路SPI、1路McBSP、1路eCAN等。

（7）三个外部中断。

（8）外部中断扩展（PIE）模块：可支持96个外部中断。

（9）3个32位的CPU定时器。

其中，第一FPGA模块和第二FPGA模块的FPGA芯片采用Altera公司最新的Cyclone Ⅲ系列中的EP3C25F324，该芯片使用户能够灵活地实现高级设计功能，提高效率。同时实现了低功耗、低成本和高性能。

EP3C25F324的主要性能和技术特征如下：

（1）具有24624个LE，具有很高的系统集成度。

（2）嵌入式存储器模块高达66个，共有594Kbits，适用于大容量存储应用，例如视频线缓冲等。

（3）嵌入式乘法器的性能达到260MHz的66个18位×18位嵌入式乘法器，适用于宽带并行处理应用。

（4）外部存储器接口，支持高速外部存储器接口，包括DDR\DDR2\SDR SDRAM和QDR2SDRAM,速率道道400Mbps。自校准外部存储器接口PHY简化了时序逼近，消除了工艺、电压和温度（PVT）等导致的偏差。

（5）拥有4个锁相环（PLL），每个PLL有5路输出，实现20个全局时钟，支持频率和相位变化的动态重新配置。

（6）差分信号支持高达875Mbps接收和840Mbps发送的LVDS信号，不需要外部电阻，能够使用低摆幅差分信号（RSDS）、LVDS和点对点差分信号（PPDS）。

（7）简便的并行配置，提供低成本配置选项。

（8）SEU自动探测电路采用32为循环冗余校验(CRC)单事件干扰（SEU）自动探测电路。

（9）功能强大的片内热插拔和上电排序支持，确保器件正常工作不受上电顺序的影响。

如图1所示，第一DSP模块负责平台所有参数的通讯功能，其中RS485_1、RS485_2、USB、Ethernet、eCAN作为对外通讯接口，根据用户具体要求选用相应通讯功能；第二DSP模块负责采集电网和变流器模块的模拟信号，输出参考波形至第二FPGA模块，第二FPGA模块同时接收变流器模块反馈的光信号，达到控制电网无功和实时监测变流器模块状态的目的；第一DSP模块和第二DSP模块两个DSP芯片之间通过DRAM模块实现数据交换。第一FPGA模块负责两个DSP芯片的控制逻辑、数字信号入出、同步信号输入等信号处理；第二FPGA模块负责PWM脉冲的移相、分配和产生，同时接收变流器模块的状态信号，做相关逻辑处理后送至第二DSP模块，达到对整个变流器模块的实时控制。

变流器控制装置的通讯接口主要包括主从式的RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块16，USB接口模块14和以太网接口模块15，主从式RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块，USB接口模块和以太网接口模块均与第一DSP模块相连。在输入输出接口上，本发明具体实施方式描述的变流器控制装置包括：24路高速16位高精度模拟量采集；4路数字转模拟输出；16路数字量输入；8路数字量输出；24路PWM信号输出；56路可转换光纤输入和输出信号接口；一对对外通讯光纤接口；2路RS485、1路USB、1路Ethernet、1路eCAN对外通讯接口。

如图2所示，本发明具体实施方式描述的变流器控制装置采用双DSP+双FPGA的平台构架。其中，第一DSP模块与第二DSP模块之间通过DRAM模块或第一FPGA模块实现数据交换，第一FPGA模块作为控制第一DSP模块与第二DSP模块各功能模块的中间纽带，同时实现与第二FPGA模块的数据交换。第二FPGA模块实现与第二DSP模块和第一FPGA模块的数据处理。

第一FPGA模块主要负责数字信号量的采集及整个系统的保护工作。第一FPGA模块可处理的数字信号最多为50路，其中包括16路数字量输入信号、8路数字量输出信号（可扩展为32路数字量输入信号、12路数字量输出信号），3路电压同步信号，3路硬件故障保护输入电路；同时负责4块AD芯片采样的控制逻辑，同时还管理DRAM模块的控制逻辑，实现第一DSP模块与第二DSP模块实时交换数据。

第二FPGA模块负责PWM脉冲的移相、分配和生成。可输出24路PWM脉冲，供4个三相变流器模块工作所需。同时采集变流器模块工作状态的光脉冲信号，达到实时监测的目的。硬件上设计了56路光纤接收回路。另外第二FPGA模块还附带一路光纤通信功能。第一DSP模块负责控制平台的所有通信功能，包括一路USB通讯、一路Ethernet通讯、Ecan通讯、两路RS485通讯。第二DSP模块负责采集本控制系统有关的所有模拟量信号，采集通路多达24路。其中传感器采集量12路，主要用于检测变流器本身的变化较快的直流电压、变流器输出电流信号；互感器采集量12路，主要用于检测系统母线电流、母线电压信号。另外硬件上还设计了4路12位的DA输出模块，方便了程序调试过程中总线上的数据量的观测。

其中，USB通讯接口模块采用CYPRESS公司的高速、低成本的芯片CY7C68001。该USB通讯接口模块支持USB2.0接口，同时兼容USB1.1。最高数据传输速率480MBps，集成了USB2.0收发器（物理层），USB2.0串行接口引擎SIE（链路层，试验底层通信协议）。

Ethernet以太网通讯接口模块采用的控制器是用于嵌入式设备的低成本的CS8900A。CS8900A包括片上RAM、100Base-T传输和接收滤波器，并提供8位或16位两种接口。此Ethernet通讯突出的特点就是使用灵活，其物理层接口、数据传输模式和工作模式等都可以根据需要而动态调整，通过内部寄存器设置来适应不同的环境。

Ecan通讯接口模块采用美国TI公司的CAN收发器SN65HVD251，该芯片具有通讯速度快，兼容性强，低功耗等特点，被广泛应用在通信领域中。本通讯接口模块完全兼容CAN2.0B协议，支持高达1Mbps的传输速率；抗干扰性强，能在有干扰环境在正常传输数据；多达32个邮箱，使得数据传输更加方便灵活、信息量大大增加。

RS485通讯是目前工业控制领域采用的最广泛的通讯方式。本发明具体实施方式采用美国TI公司的通用模式收发器SN65HVD20D，该芯片具有输入电压范围大，抗噪声干扰性好、功耗低等特点,并可抑制雷电及其他原因在线路中产生的瞬时过电压，保护接口电路免受损坏。为了实现总线与外部信号的隔离，将外部的异步通信口和485芯片之间采用光耦HCPL-0631-500E隔离。本设计方案支持EIA RS-485标准，适合远距离传输，最长可为9.6公里。

本发明具体实施方式描述的变流器控制装置具有多通道各类信号接口，包括：24路高速16位高精度模拟量采集；4路数字转模拟输出；16路数字输入，8路数字输出；24路PWM信号输出；56路可转换光纤输入和输出信号接口，2路对外通讯光纤接口。

变流器控制装置的供电由电源插件完成。电源插件是DC110V输入，经过EMI抑制电路和电源模块后输出+5V和±15V，功率为120W。

信号调理电路：为有效调节变流器主回路输出电压、电流及功率因数等，需要检测的有三相电压、电流信号及直流环节电压等信号。鉴于该控制平台采样精度和采样速率的需求，选用Analog Device公司的AD7656。该器件是一款高速、低功耗的6通道同步采样的16位A/D转换器。采集电路首先将传感器的电流信号变换为电压信号，再经过由二阶低通滤波电路组成的抗混叠滤波器，变换为0～9V的电压信号送给AD7656读取，如图3所示。

I/O（数字入出）电路：控制平台通过开关状态量的输入，读入主回路空气开关、断路器等通断状态，通过开关状态输出及控制输出继电器的通断控制主回路断路器等开关。本设计方案输入交直流110V至220V，具有很宽的电压输入范围，输入信号首先通过整流管MB6S整流，后经过TLP521光藕隔离，再经过电平转换成3.3V电压信号后送给FPGA1读取，如图4所示。

光纤输入和光纤输出电路：第二FPGA模块调制产生的PWM控制信号经过电平转换为5V信号后通过SN75452驱动后采用光纤HFBR1521输出驱动变流器模块。通用控制平台与变流器模块之间光纤隔离，实现了高低压隔离，同时也消除了外部高频信号对PWM信号的干扰。输出PWM信号接下拉电阻避免了复位期间或FPGA下载程序期间因PWM信号状态不定导致的开关器件误导通，如图5所示。

本发明具体实施方式描述的变流器控制装置具有强大的数据采集功能。变流器控制装置可采集最多24路模拟量及32路数字量信号，最多可输出12路数字量开关信号，最多可采56路光纤采集回路。各种通讯功能完备。本控制平台包括USB、Ethernet、Ecan、RS485通讯接口，可满足各种工业应用场合需要。通用性较强。变流器控制装置中配备了24路脉冲发生通路及硬件保护通道，能够满足多种场合的控制要求。易于软件编写。变流器控制装置的DSP、FPGA程序采用控制领域内通用的C语言和VHDL语言进行开发，非常方便程序的移植。数据处理及交换的速度较快，实时性强。FPGA和DSP的高速运算内核保证了数据处理的速度。成本低，适合批量应用，采用的DSP和FPGA芯片都是业界比较流行且价格低的控制芯片，有效降低了采购难度和成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种变流器控制装置，其特征在于：包括第一DSP模块、第二DSP模块、第一FPGA模块、第二FPGA模块、DRAM模块、通讯接口模块、A/D模块和D/A模块，第一DSP模块外接通讯接口模块，第一DSP模块的数据总线和地址总线与第一FPGA模块相连，接收和发送各种通讯数据；第一FPGA模块与第一DSP模块，第二DSP模块相连，与第一DSP模块，第二DSP模块进行数据交换，第一FPGA模块与第二FPGA模块相连，进行控制信号传接；DRAM模块分别与第一DSP模块，第二DSP模块相连，实现第一DSP模块和第二DSP模块两个主控制芯片间的数据交换；第二DSP模块与A/D模块，D/A模块，第一FPGA模块，第二FPGA模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述第一FPGA模块负责第一DSP模块和第二DSP模块两个主控制芯片的控制逻辑、数字信号入出、同步信号输入的信号处理，通过与第一DSP模块进行数据交换和对主从式RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块，USB通讯接口模块和以太网通讯接口模块的片选控制，进行实时传递通讯数据，通过对第二DSP模块和第二FPGA模块的逻辑控制，进行A/D模块和D/A模块的数据采样、I/O信号采集，第一FPGA模块对DRAM模块进行片选控制。

3.根据权利要求1或2所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述变流器控制装置包括数字入出模块，变流器控制装置通过输入数字入出模块的开关状态量，读入包括空气开关、断路器在内的通断状态，再通过数字入出模块的开关状态输出控制输出继电器的通断，从而控制包括断路器在内的开关，数字入出模块的输入信号首先通过整流管进行整流，后由光耦模块进行光耦隔离，再经过电平转换电路转换成3.3V电压信号后送给第一FPGA模块读取。

4.根据权利要求3所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述变流器控制装置包括信号调理模块，信号调理模块首先将传感器的电流信号变换为电压信号，再经过由二阶低通滤波电路组成的抗混叠滤波器，变换为0～9V的电压信号，最后输出至A/D转换模块进行读取。

5.根据权利要求4所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述变流器控制装置包括光纤输入模块和光纤输出模块，光纤输入模块和光纤输出模块连接在变流器控制装置与变流器模块之间，由第二FPGA模块调制产生的PWM控制信号经过电平转换电路转换为5V电压信号后经过驱动电路驱动后，由光纤输出驱动变流器模块，输出PWM信号连接下拉电阻。

6.根据权利要求5所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述第二FPGA模块负责PWM脉冲的移相、分配和产生，同时接收变流器模块工作状态的光脉冲信号，进行逻辑处理后送至第二DSP模块，实现对整个变流器模块的实时控制。

7.根据权利要求5或6所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述第二DSP模块负责采集电网和变流器模块的模拟信号，输出参考波形至第二FPGA模块，第二FPGA模块同时接收变流器模块反馈的光信号，从而控制电网的无功和实时监测变流器模块状态。

8.根据权利要求7所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述通讯接口模块包括主从式RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块，USB接口模块和以太网接口模块，主从式RS485通讯接口模块，eCAN通讯接口模块，USB接口模块和以太网接口模块均与第一DSP模块相连。

9.根据权利要求1、2、4、5、6、8中任一权利要求所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述第一DSP模块和第二DSP模块的芯片采用TI的TMS320F2812；所述第一FPGA模块和第二FPGA模块的芯片采用Altera的EP3C25F324。

10.根据权利要求9所述的一种变流器控制装置，其特征在于：所述第一FPGA模块的输入输出处理信号包括16路数字量输入信号、8路数字量输出信号、3路电压同步信号、3路硬件故障保护输入电路和4块AD采样控制逻辑；所述第二DSP模块采集模拟量信号，包括12路传感器采集量，用于检测变流器模块直流电压和变流器模块输出电流信号，12路互感器采集量，用于变流器模块母线电流和母线电压信号，4路12位DA输出，用于程序调试过程中总线上的数据量观测。

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