CN102393658A - 大功率变流器通用控制平台 - Google Patents

大功率变流器通用控制平台 Download PDF

Info

Publication number
CN102393658A
CN102393658A CN2011101868427A CN201110186842A CN102393658A CN 102393658 A CN102393658 A CN 102393658A CN 2011101868427 A CN2011101868427 A CN 2011101868427A CN 201110186842 A CN201110186842 A CN 201110186842A CN 102393658 A CN102393658 A CN 102393658A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
power supply
power
power converter
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101868427A
Other languages
English (en)
Inventor
章国宝
倪道宏
黄永明
祖晖
张文镧
祝骅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN2011101868427A priority Critical patent/CN102393658A/zh
Publication of CN102393658A publication Critical patent/CN102393658A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Power Sources (AREA)

Abstract

一种大功率变流器通用控制平台，具有采集变流器主电路电压、电流等，输出PWM信号，实现变流器系统的闭环控制、对变流器进行故障保护和实现与外界的信息交互功能。该控制平台核心部分为双DSP架构，其中定点DSP芯片TMS320F2812与浮点DSP芯片TMS320C6713通过双口RAM通信。针对定点DSP片内AD采样精度和速度不稳定的缺点，该控制平台外扩了4片电力电子广泛使用的AD采用芯片AD7865；针对传统双DSP处理器扩展性差的问题，该控制平台在PWM和IO输出加上了CPLD，可以方便其扩展，同时扩展一片FPGA用于控制平台的通信扩展，可以方便平台扩展LCD、键盘等其它外设。

Description

大功率变流器通用控制平台
技术领域
本发明涉及一种控制器，尤其是涉及一种具有多种通讯接口的大功率变流器通用控制平台。
背景技术
近年来随着以微处理器和先进的控制算法为主的数字控制技术的发展，以及新型集高频、高电压和大电流等特点的大功率IGBT和IPM模块等功率半导体复合器件的推出，大功率变流器技术在交流变频调速、供电电源、电力系统输配电、电能质量控制等方面已经获得日益广泛的应用。
以微处理器为基础的大功率变流器装置控制器具有广泛的共性，其共性集中表现在硬件、软件和开发途径三个方面，因此开发大功率变流器通用控制平台具有可行性。从有利于加快大功率变流器装置的研制、开发，控制算法的试验、提高效率和缩短开发周期的观点来看，研制一种变流器装置通用数字控制器开发平台很有必要，对它进行研究必将促进大功率变流器装置控制算法的研究和缩短变流器产品的开发周期。同时开发大功率变流器通用控制平台可以降低产品控制器重复开发带来的高成本，而且有利于软件的模块化和通用化。
发明内容
本发明为一种具有多种通讯接口的大功率变流器通用控制平台，为变流器控制器的研发提供了一个通用性的方案，促进了大功率变流器装置控制算法的研究，缩短了变流器产品的开发周期。
本发明采用以下技术方案来实现：一种具有多种通讯接口的大功率变流器通用控制平台，包括上、中、下三个板级电路，电路主要包括：
底层电源板：AC/DC模块用于给主控制电路提供数字电源，AC/DC模块用于给模拟电路供电，AC/DC模块用于给开关量供电，AC/DC模块用于给码盘计速模块供电；
中层接口板：AD数据采集模块，相位检测模块，过限故障检测模块，开关量输入输出模块光纤输入输出模块，光纤信号输入输出模块，码盘信号检测模块，CAN通讯接口模块，RS232通讯模块，RS2485通讯模块，网络接口模块，CPLD控制模块；
上层主控板：用于控制整个流程的DSP主控制器；用于各种采样量的分析、计算，运行算法程序的DSP辅助控制器；参数存储模块；用于网络接口控制的FPGA网络主控制器；DC/DC模块用于为各控制器提供核心电源。
底层电源板电源模块为4路AC/DC，分别给板上提供2路5v、1路24v和一对±15V电源，为整个控制器的供电。
16路采样电路中，输入信号为电流信号，接入功率采样电阻将信号转化为电压信号，控制信号接入CPLD控制模块，采样信号接入DSP辅助控制器和过限故障检测。
16路开关量、码盘信号使用光耦隔离，接入CPLD控制模块。
RS232和RS485通讯信号使用光耦隔离，CAN通讯信号，均接入DSP主控制器。
2路相位检测与锁相信号，16路过限故障检测信号，光纤信号输入输出信号共16路输入、16路输出，接入CPLD控制模块。
1路Ethernet通讯信号使用网络隔离芯片，接入FPGA网络主控制器。
CAN通讯接口模块为CAN现场总线通讯接口，采用协议为CAN2.0A或者CAN2.0B协议。
RS232串行通讯模块为串行通讯接口，同于通用串行通讯，采用常规RS232通讯。
RS485串行通讯模块为串行通讯接口，同于通用串行通讯，协议采用MODBUS协议。
网络接口模块为Ethernet通讯接口，同于Ethernet通讯，协议为TCP/IP协议。
参数存储区由一片1KB的E2PROM和一片1GBit的NANDFLASH组成，E2PROM用于重要参数存储、掉电保护，NANDFLASH用于工作波形数据存储。
底层电源板位于最下层，中层接口板位于中间层，上层主控板位于最下上层，底层电源板与中层接口板之间使用螺钉固定，中层接口板与上层主控板之间使用2条96针型插针插槽固定，中层接口板上使用插针，上层主控板使用插槽。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
外扩了4片电力电子广泛使用的AD采用芯片AD7865，提高了采样精度和采样速度，控制方便；在PWM和IO输出加上了CPLD，可以方便其扩展，同时扩展一片FPGA用于控制平台的通信扩展，可以方便平台扩展LCD、键盘等其它外设，提高了控制平台的可扩展性，应用前景广泛；扩展了一片1KB的E2PROM用于系统运行参数的掉电保护，同事扩展了1GBit的NANDFLASH用于工作波形的存储，提高了控制平台的存储能力；拥有RS232，RS485，CAN，Ethernet接口等，接口多样，通讯能力大大提高。
附图说明
图1是本发明的三层结构图。
图2是本发明的底层电源板100电气结构。
图3是本发明的中层接口板200电气结构。
图4是本发明的上层主控板300电气结构。
具体实施方式
本发明提出的大功率变流器通用控制平台具有上、中、下布局结构，其结构布局如图1所示：下层为电源板，为整个控制系统供电；中层为接口板，主要配备各类外围接口电路和CPLD控制电路；上层为主控电路，主要配备各主控芯片和辅助控制芯片及主控电路电源；上层与中层采用插针、插槽形式连接和固定，底层与中层采用螺栓固定，使用电源导线连接。
所示的市电220V接入AC接口105，经过AC/DC模块101转换为1路5V电源，为整个控制平台的数字电源供电；经过AC/DC模块102转换为一对±15V电源，为系统模拟电路供电；经过AC/DC模块103转换为1路24V电源，为开关量后端供电；经过AC/DC模块104转换为1路5V电源，为码盘及其检测模块供电。
所示的16路信号采样AD模块201控制信号接CPLD控制模块211，模拟信号分别引入上层主控板300的DSP辅助控制器302和过限故障检测模块203，DSP辅助控制器302进行信号采集和数据处理，过限故障检测模块203进行采样信号的过限故障检测。
所示的两路相位检测模块202接变流器输入侧与输出侧三相电压AB相，用于锁存AB相位及其相位检测，接入CPLD控制模块211。
所示的开关量模块204有8路输入、8路输出，使用光耦隔离，接入CPLD控制模块211，前端使用5V电源，后端使用24V电源。
所示的光纤信号输入输出模块205有16路输出、16路输如，接入CPLD控制模块211，用于PWM控制脉冲的发送和功率模块故障信号的检测，接入CPLD控制模块211。
所示的码盘信号检测模块206有9路信号，分为A、B、Z三对差分信号和一对5V电源以及屏蔽地，用于检测码盘信号，差分信号需要由差分信号转换为数字单端信号，接入CPLD控制模块211。
所示的CAN通讯模块207为一对差分信号，进行CAN通讯，协议采用CAN2.0A或CAN2.0B，引入到上层主控板300，接入DSP主控制器301。
所示的RS232通讯模块208为一对输入输出信号线，进行常用的串行通讯，引入到上层主控板300，接入DSP主控制器301。
所示的RS485通讯模块209为2对差分信号，进行RS485通讯，通讯协议为Modbus协议，引入到上层主控板300，接入DSP主控制器301。
所示的Ethernet通讯模块210为网络通讯接口，使用网络隔离芯片，采用TCP/IP协议，引入到上层主控板300，接入FPGA网络主控制器304。
所示的电源接口212接下层电源板100的各路电源，将电源引入到中层接口板200和上层主控板300。
所示的DSP主控制器301运行整个主控流程，控制整个变流器主电路进行变流控制，检测整个变流器的运行状态，对故障作出应对措施，运行通讯程序，与远程计算机或者现场人机交互界面(触摸屏)进行通讯，运行存储程序，对重要参数进行存储和掉电保护，对运行波形数据进行存储。
所示的DSP辅助控制器302对变流器实时参数进行采样、处理和分析，运行变流控制算法，给出DSP主控制器301控制所需要的各项参数。
所示的FPGA网络主控制器304集成网络协议TCP/IP协议，进行网络通讯，并将通讯数据与DSP主控制器301进行交互。
所示的参数存储模块由一片1KB的E2PROM和一片1GBit的NANDFLASH组成，E2PROM用于重要参数存储、掉电保护，NANDFLASH用于工作波形数据存储。
所示的DC/DC模块305提供1路3.3V电源，为控制器IO口供电；1路1.8V电源，为DSP主控制器301内核供电；2路1.2V电源，为DSP辅助控制器302和FPGA网络主控制器304内核供电。

Claims (10)

1.一种大功率变流器通用控制平台，包括三个板级电路，其特征在于，该功能电路包括：
底层电源板： AC/DC模块用于给主控制电路提供数字电源，AC/DC模块用于给模拟电路供电，AC/DC模块用于给开关量供电，AC/DC模块用于给码盘计速模块供电；
中层接口板：AD数据采集模块，相位检测模块，过限故障检测模块，开关量输入输出模块光纤输入输出模块，光纤信号输入输出模块，码盘信号检测模块，CAN通讯接口模块，RS232通讯模块，RS2485通讯模块，网络接口模块，CPLD控制模块；
上层主控板：用于控制整个流程的DSP主控制器；用于各种采样量的分析、计算，运行算法程序的DSP辅助控制器；参数存储模块；用于网络接口控制的FPGA网络主控制器；DC/DC模块用于为各控制器提供核心电源。
2.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：底层电源板的AC/DC模块，给中层接口板和上层主控板提供1路+5V的数字电源，为控制部分供电。
3.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：AC/DC模块给中层接口板提供一对±15V的电源，为其模拟部分供电。
4.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：AC/DC模块为中层接口板提供一路+24V电源，为开入开出电路后端供电。
5.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：AC/DC模块为中层接口板提供一路+5V的电源，为码盘供电。
6.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：AD数据采集模块共16路采样通道，为电流信号输入，控制信号接入CPLD控制模块，采样信号接入DSP辅助控制器和过限故障检测模块。
7.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：相位检测与锁相模块共2路，用于检测三相电相位并锁存输出，接入CPLD控制模块。
8.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：过限故障检测模块共16路，用于对16路采样通道的过限故障检测，接入CPLD控制模块。
9.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：开关量输入输出模块光纤输入输出模块共8路输入、8路输出，用于对开关量的输入与输出，接入CPLD控制模块211。
10.根据权利要求1所述的大功率变流器通用控制平台，其特征在于，还包括：光纤信号输入输出模块共16路输入、16路输出，用于PWM输出与光纤故障信号检测，接入CPLD控制模块。
CN2011101868427A 2011-07-06 2011-07-06 大功率变流器通用控制平台 Pending CN102393658A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101868427A CN102393658A (zh) 2011-07-06 2011-07-06 大功率变流器通用控制平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101868427A CN102393658A (zh) 2011-07-06 2011-07-06 大功率变流器通用控制平台

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102393658A true CN102393658A (zh) 2012-03-28

Family

ID=45860996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101868427A Pending CN102393658A (zh) 2011-07-06 2011-07-06 大功率变流器通用控制平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102393658A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780167A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 西北工业大学 一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置
CN103885366A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 上海电气集团股份有限公司 一种变流器控制系统的通讯用装置
CN104460462A (zh) * 2014-12-13 2015-03-25 华北电力大学 一种兼容单双极性模拟信号采样电路
CN105807675A (zh) * 2014-12-31 2016-07-27 南车株洲电力机车研究所有限公司 基于双核处理器的轨道交通变流器控制单元
CN107544416A (zh) * 2017-09-26 2018-01-05 苏州市经纬轨道控制技术有限公司 一种辅助变流器的控制装置
CN108958098A (zh) * 2018-05-11 2018-12-07 云南电网有限责任公司昆明供电局 兼顾远程通信的upqc装置的控制器
TWI678622B (zh) * 2018-06-15 2019-12-01 慧榮科技股份有限公司 資料儲存裝置的開發系統以及產品化方法
CN111367851A (zh) * 2020-02-27 2020-07-03 西安开天铁路电气股份有限公司 一种双向储能装置的控制单元

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030153988A1 (en) * 2002-02-12 2003-08-14 Rusty Shepard Highly versatile process control system controller
JP2005190437A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Fanuc Ltd 制御装置管理システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030153988A1 (en) * 2002-02-12 2003-08-14 Rusty Shepard Highly versatile process control system controller
CN101256397A (zh) * 2002-02-12 2008-09-03 费舍-柔斯芒特系统股份有限公司 多功能处理控制系统控制器
JP2005190437A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Fanuc Ltd 制御装置管理システム

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张文镧，章国宝: "基于双DSP的大功率变流器通用控制平台的设计", 《电子设计工程》 *
张文镧: "《大功率变流器通用控制平台的设计与实现》", 31 December 2010 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780167A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 西北工业大学 一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置
CN103780167B (zh) * 2014-01-15 2016-04-20 西北工业大学 一种用于临近空间飞行器系统的电机驱动控制器及其装置
CN103885366A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 上海电气集团股份有限公司 一种变流器控制系统的通讯用装置
CN103885366B (zh) * 2014-03-31 2016-04-20 上海电气集团股份有限公司 一种变流器控制系统的通讯用装置
CN104460462A (zh) * 2014-12-13 2015-03-25 华北电力大学 一种兼容单双极性模拟信号采样电路
CN105807675A (zh) * 2014-12-31 2016-07-27 南车株洲电力机车研究所有限公司 基于双核处理器的轨道交通变流器控制单元
CN107544416A (zh) * 2017-09-26 2018-01-05 苏州市经纬轨道控制技术有限公司 一种辅助变流器的控制装置
CN108958098A (zh) * 2018-05-11 2018-12-07 云南电网有限责任公司昆明供电局 兼顾远程通信的upqc装置的控制器
TWI678622B (zh) * 2018-06-15 2019-12-01 慧榮科技股份有限公司 資料儲存裝置的開發系統以及產品化方法
US11461516B2 (en) 2018-06-15 2022-10-04 Silicon Motion, Inc. Development system and productization method for data storage device
CN111367851A (zh) * 2020-02-27 2020-07-03 西安开天铁路电气股份有限公司 一种双向储能装置的控制单元

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102393658A (zh) 大功率变流器通用控制平台
CN102156416B (zh) 一种变流器控制装置
CN207200595U (zh) 基于dsp与fpga的三电平pwm整流器一体化控制平台
CN101789624B (zh) 一种集中式数字化变电站系统
CN102694373B (zh) 利用暂态故障信息的智能电子设备及继电保护方法
CN102156263A (zh) 一种同步发电机励磁系统仿真测试装置
CN201956908U (zh) 一种变流器控制装置
CN202906491U (zh) 基于dsp与fpga的三电平逆变器控制系统
CN105098783B (zh) 一种含串联和并联结构的光储型多微网系统
CN109742748A (zh) 一种适用于多电压等级直流配电系统的稳定判据方法
CN104267296A (zh) 基于mmc的statcom故障诊断方法
CN207889973U (zh) 无人机电动起落架收放控制器
CN106527408A (zh) 基于rt‑lab实时数字仿真平台的电力电子控制器测试系统
CN107666139A (zh) 一种用于柔性直流输电系统的控制保护系统
CN201717635U (zh) 基于dsp及fpga芯片的有源电力滤波器控制系统
CN103683507A (zh) 分布式发电微网控制和电能质量监控一体化设备及方法
CN103294025A (zh) 一种智能物联网能耗管控系统及其控制方法
CN102968110B (zh) 基于多处理器的多电源ats信号处理系统及其控制方法
CN202749829U (zh) 用于低压动态无功谐波综合补偿装置的主控模块
CN102957209A (zh) 一种智能变电站综合测控装置
CN103944191A (zh) 一种便携型分布式电源并网检测一体化装置
CN206672403U (zh) 一种用于实验教学与训练的微机自动准同期装置
CN105529946B (zh) 一种准z源级联型多电平光伏并网逆变器控制系统及方法
CN205656451U (zh) 一种适用于含变流器配电网及微网的控制器仿真平台
CN202405773U (zh) 一种利用暂态故障信息的智能电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120328