CN104638739B - 基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统 - Google Patents
基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104638739B CN104638739B CN201510063423.2A CN201510063423A CN104638739B CN 104638739 B CN104638739 B CN 104638739B CN 201510063423 A CN201510063423 A CN 201510063423A CN 104638739 B CN104638739 B CN 104638739B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fpga
- slave station
- main website
- unit
- profibus
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000007474 system interaction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J7/022—
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于FPGA和Profibus总线的电动汽车直流充电机控制系统的实现方法，该充电机控制系统由AC/DC控制模块和若干DC/DC控制模块构成，AC/DC控制模块和DC/DC控制模块均以FPGA为运算控制核心芯片，实现信号采样、脉冲分配和运算控制功能；该系统的AC/DC控制模块和DC/DC控制模块之间采用基于Profibus‑DP总线的通讯构架。AC/DC控制模块为主站，若干DC/DC控制模块为从站，本发明以FPGA为核心控制芯片，减少了硬件电路的外围电路，提高了系统的抗干扰能力和可靠性，提高了模块间的通讯速率，保证了系统的控制实时性。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，涉及电动汽车充电机控制系统，适用于直流充电机的通用控制部件。
背景技术
随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及环境污染日益严重，各国政府及全球的汽车企业均认识到节能和减排是未来汽车的发展方向，电动汽车得到世界各国政府和汽车制造商的一致认可，普遍重视并竞相大力发展电动汽车技术，取得了一定成果和进步。
电动汽车充电机作为电动汽车车用电池充电的设备，是具有特定功能的电力变换装置。目前，电动汽车充电机分为直流充电机和交流充电机，充电机主要是由机械柜体、主回路、控制系统、驱动回路、冷却系统、电源系统、辅助系统等组成。
充电机控制系统的主要功能是控制电力电子半导体开关器件，产生开通、关断信号，从而输出电动汽车需要的电压或电流，实现对电池的充电功能。同时，充电机控制系统可以实时跟踪充电机的工作状态，采集、记录运行参数，与电动汽车BMS系统交互信息，故障处理等。目前，充电机控制系统一般主要采用微处理器（microprocessor）、微控制器（microcontroller）或数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）为控制运算核心。以微控制器或者数字信号处理器为控制运算核心的控制系统硬件上含有较多的外围电路，影响了系统运行的可靠性和抗干扰性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电动汽车直流充电机的控制系统，实现多路直流输出，而且提高系统的抗干扰能力和运行可靠性。
本发明技术方案如下：
一种基于FPGA和Profibus总线的电动汽车直流充电机的控制系统，包括一个AC/DC整流控制模块和若干个DC/DC变换控制模块， AC/DC控制模块和DC/DC控制模块均以FPGA为运算控制核心，AC/DC控制模块和若干DC/DC控制模块之间通讯采用基于Profibus-DP的主从架构，实现整个充电机系统的运行。
AC/DC整流控制模块与DC/DC变换控制模块之间基于Profibus-DP的主从架构进行通讯，AC/DC整流控制模块为主站，若干DC/DC变换控制模块为从站。
AC/DC整流控制模块和DC/DC变换控制模块均以FPGA为核心运算控制芯片。
AC/DC控制模块包括主站FPGA、主站采样单元、主站脉冲分配单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元和主站Profibus通讯单元；所述主站采样单元、主站脉冲分配单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元、主站Profibus通讯单元均与主站FPGA连接通信。
主站采样单元包括交流电压采样、交流电流采样和直流电压采样；交流电压采样和交流电流采样分别基于电压互感器（PT）和电流互感器（CT）采样,经滤波处理后进入模数转换器（ADC）,经ADC转换后送入主站FPGA；直流电压采样采用电阻分压采样方式，电阻分压后的输出量处理送入模数转换器（ADC）,经ADC转换后送至主站FPGA；主站脉冲分配单元采集功率模块的电流和温度信号，经模数转换器（ADC）转换后输入主站FPGA，主站FPGA根据控制指令和输入的电压和电流信号算生成PWM脉冲信号，PWM脉冲信号经脉冲分配单元处理输出；
主站脉冲分配单元产生功率器件（IGBT）驱动信号；
数字量输入输出单元和模拟量输入输出单元接收充电机系统的状态输入送至主站FPGA，主站FPGA根据状态输入判断充电机系统运行情况，输出控制信号至电机控制系统，保持电机系统正常稳定运行。
主站Profibus通讯单元用于主站与各个从站的Profibus单元通信，发送控制指令并接收从站DC/DC模块状态信息。
DC/DC控制模块包括从站FPGA、从站采样单元、从站脉冲分配单元和从站Profibus通讯单元；所述从站采样单元、从站脉冲分配单元、从站Profibus通讯单元均与从站FPGA相连接。
从站采样单元包括直流电压从站采样和直流电流从站采样，直流电压从站采样采用电阻分压采样方式，电阻分压后的输出量处理送入模数转换器（ADC）,经ADC转换后送至从站FPGA；直流电流从站采样采用电流霍尔方式，电流霍尔输出经ADC转换后送至从站FPGA；从站FPGA根据输入的电压和电流信号生成脉冲信号，脉冲信号经从站脉冲分配单元处理输出，驱动DC/DC功率器件（IGBT）。
本发明AC/DC控制模块和若干DC/DC控制模块之间通讯采用基于Profibus-DP的主从架构，AC/DC模块为主站，若干DC/DC模块为从站，AC/DC模块和DC/DC模块间通过Profibus总线交换控制和状态信息，实现AC/DC模块和DC/DC模块的协调运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
采用基于FPGA作为控制系统的核心，减小控制系统的外围电路，提高处理速度，增强抗干扰性，提高系统实时性和性能；AC/DC控制模块和DC/DC控制模块间通讯采用基于Profibus-DP的主从架构，提高了模块间的通讯速率，保证了系统的控制实时性；
同时，本发明基于Profibus-DP的主从架构，实现多路直流同时输出，多路直流输出相互独立且输出特性一致，可以同时为多辆电动汽车充电。
附图说明
图1为本发明的基于FPGA和Profibus总线的电动汽车直流充电机控制系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种基于FPGA和Profibus总线的直流充电机控制系统，包括一个AC/DC整流控制模块和若干个DC/DC变换控制模块；若干个DC/DC变换模块的DC输入侧并联后与AC/DC整流模块的DC侧连接，所述 DC/DC变换模块的DC输出侧为充电机的多路输出。
AC/DC整流控制模块与DC/DC变换控制模块之间基于Profibus-DP的主从架构进行通讯，AC/DC整流控制模块为主站，若干DC/DC变换控制模块为从站。
AC/DC整流控制模块和DC/DC变换控制模块均以FPGA为核心运算控制芯片。
AC/DC控制模块包括主站FPGA、主站采样单元、主站脉冲分配单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元和主站Profibus通讯单元；主站采样单元、主站脉冲分配单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元、主站Profibus通讯单元均与主站FPGA连接通信。
主站采样单元包括交流电压采样、交流电流采样和直流电压采样；
交流电压采样和交流电流采样分别基于电压互感器（PT）和电流互感器（CT）采样,采样信号经滤波处理后进入模数转换器（ADC）,经模数转换器转换后送入主站FPGA；
直流电压采样采用电阻分压采样方式，电阻分压后的输出量送入模数转换器（ADC）,经模数转换器转换后送至主站FPGA；
主站脉冲分配单元采集功率模块的电流和温度信号，经模数转换器（ADC）转换后输入主站FPGA，主站FPGA根据控制指令和输入的电压和电流信号算生成PWM脉冲信号，PWM脉冲信号经脉冲分配单元处理输出；
主站脉冲分配单元产生功率器件（IGBT）的驱动信号；
数字量输入输出单元和模拟量输入输出单元接收充电机系统的状态输入送至主站FPGA，主站FPGA根据状态输入判断充电机系统运行情况，输出控制信号至电机控制系统，保持电机系统正常稳定运行；
主站Profibus通讯单元用于主站与各个从站的Profibus单元通信，发送控制指令并接收从站DC/DC模块状态信息。
DC/DC控制模块包括从站FPGA、从站采样单元、从站脉冲分配单元和从站Profibus通讯单元；从站采样单元、从站脉冲分配单元、从站Profibus通讯单元均与从站FPGA相连接。
从站采样单元包括直流电压从站采样和直流电流从站采样，直流电压从站采样采用电阻分压采样方式，电阻分压后的输出量送入模数转换器（ADC）,经模数转换器转换后送至从站FPGA；直流电流从站采样采用电流霍尔方式，电流霍尔输出经ADC转换后送至从站FPGA；从站FPGA根据输入的电压和电流信号生成脉冲信号，脉冲信号经从站脉冲分配单元处理输出，驱动DC/DC功率器件（IGBT）。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统，其特征在于，包括一个AC/DC整流控制模块和若干个DC/DC变换控制模块；若干个DC/DC变换模块的DC输入侧并联后与AC/DC整流模块的DC侧连接，所述DC/DC变换模块的DC输出侧为充电机的多路输出；所述AC/DC控制模块包括主站FPGA、主站采样单元、主站脉冲分配单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元和主站Profibus通讯单元；
所述主站采样单元、主站脉冲分配单元、数字量输入输出单元、模拟量输入输出单元、主站Profibus通讯单元均与主站FPGA连接通信；
所述主站采样单元包括交流电压采样、交流电流采样和直流电压采样；
交流电压采样和交流电流采样分别基于电压互感器和电流互感器采样,采样信号经滤波处理后进入模数转换器,经模数转换器转换后送入主站FPGA；
直流电压采样采用电阻分压采样方式，电阻分压后的输出量送入模数转换器,经模数转换器转换后送至主站FPGA；
主站脉冲分配单元采集功率模块的电流和温度信号，经模数转换器转换后输入主站FPGA，主站FPGA根据控制指令和输入的电压和电流信号算生成PWM脉冲信号，PWM脉冲信号经脉冲分配单元处理输出；
主站脉冲分配单元产生功率器件的驱动信号；
数字量输入输出单元和模拟量输入输出单元接收充电机系统的状态输入送至主站FPGA，主站FPGA根据状态输入判断充电机系统运行情况，输出控制信号至电机控制系统；
主站Profibus通讯单元用于主站与各个从站的Profibus单元通信，发送控制指令并接收从站DC/DC模块状态信息。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统，其特征在于，AC/DC整流控制模块与DC/DC变换控制模块之间基于Profibus-DP的主从架构进行通讯，AC/DC整流控制模块为主站，若干DC/DC变换控制模块为从站。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统，其特征在于，所述AC/DC整流控制模块和DC/DC变换控制模块均以FPGA为核心运算控制芯片。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统，其特征在于：所述DC/DC控制模块包括从站FPGA、从站采样单元、从站脉冲分配单元和从站Profibus通讯单元；
所述从站采样单元、从站脉冲分配单元、从站Profibus通讯单元均与从站FPGA相连接。
5.根据权利要求4所述的基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统，其特征在于：所述从站采样单元包括直流电压从站采样和直流电流从站采样，直流电压从站采样采用电阻分压采样方式，电阻分压后的输出量送入模数转换器,经模数转换器转换后送至从站FPGA；直流电流从站采样采用电流霍尔方式，电流霍尔输出经ADC转换后送至从站FPGA；从站FPGA根据输入的电压和电流信号生成脉冲信号，脉冲信号经从站脉冲分配单元处理输出，驱动DC/DC功率器件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510063423.2A CN104638739B (zh) | 2015-02-09 | 2015-02-09 | 基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510063423.2A CN104638739B (zh) | 2015-02-09 | 2015-02-09 | 基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104638739A CN104638739A (zh) | 2015-05-20 |
| CN104638739B true CN104638739B (zh) | 2017-02-22 |
Family
ID=53217184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510063423.2A Active CN104638739B (zh) | 2015-02-09 | 2015-02-09 | 基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104638739B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106828164B (zh) * | 2017-02-21 | 2018-01-02 | 天津大学 | 一种电动汽车充电机控制系统及控制方法 |
| CN108134517A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-06-08 | 南京溯远基因科技有限公司 | 高压电源及dna测序仪 |
| CN108322247A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-07-24 | 重庆工业职业技术学院 | 一种骑行电动车充电系统 |
| CN113847309A (zh) * | 2021-11-05 | 2021-12-28 | 哈尔滨明快机电科技有限公司 | 一种液压马达控制系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7076375B2 (en) * | 2002-06-27 | 2006-07-11 | Spx Corporation | Apparatus and method for incorporating the use of a processing device into a battery charger and tester |
| CN201956908U (zh) * | 2011-04-19 | 2011-08-31 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 一种变流器控制装置 |
| CN103872712B (zh) * | 2012-12-13 | 2017-06-09 | 西门子公司 | 控制导引装置、充电插座、电动汽车充电设备以及系统 |
| CN103762703B (zh) * | 2014-02-19 | 2016-04-27 | 国家电网公司 | 电动汽车充储放一体化充电站及充放电方法 |
-
2015
- 2015-02-09 CN CN201510063423.2A patent/CN104638739B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104638739A (zh) | 2015-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104638739B (zh) | 基于FPGA和Profibus的直流充电机控制系统 | |
| CN102904504B (zh) | 一种车用永磁同步电机控制系统 | |
| CN103199773B (zh) | 基于总线技术的伺服驱动系统 | |
| CN110525246A (zh) | 用于对车辆电池充电的电力转换装置及其控制方法 | |
| CN1789033A (zh) | 基于dsp的嵌入式电动汽车变频控制方法及装置 | |
| CN201332290Y (zh) | 用于电动汽车充电机的电源控制系统 | |
| CN102935812A (zh) | 一种具有220vac/380vac充电功能的电机驱动-充电一体化装置 | |
| CN101488728A (zh) | 无电解电容器的电梯驱动逆变器系统 | |
| CN103057435B (zh) | 一种电动汽车高集成度控制系统 | |
| CN109217400B (zh) | 一种基于多单元分选的双路单向主动均衡蓄电池管理系统的控制方法 | |
| CN102651625A (zh) | 一种混合动力汽车用电机控制系统 | |
| CN205304362U (zh) | 一种小型无人机机载电源管理与控制系统及设备 | |
| CN101997474B (zh) | 一种用于汽车的电动机控制器 | |
| CN108539835B (zh) | 一种ac-dc电池充电装置 | |
| CN103633898B (zh) | 为了控制电动机而进行串行通信的数据通信装置 | |
| CN107650706A (zh) | 基于LoRa技术的电动汽车充电模块的监管系统 | |
| CN201966870U (zh) | 一种用于汽车的电动机控制器 | |
| CN103368229A (zh) | 一种电动汽车电池地面诊断设备及其诊断方法 | |
| CN203455461U (zh) | 智能高效率锂电池循环充放电测试系统 | |
| CN202541346U (zh) | 一种多模式自动切换的电动车电控装置 | |
| CN2347301Y (zh) | 一种智能充一放电机 | |
| CN201665453U (zh) | 电梯控制器 | |
| CN207638591U (zh) | 一种定向矢量控制的交流异步电机控制器 | |
| CN203069761U (zh) | 一种电池化成检测系统 | |
| CN203151102U (zh) | 一种基于tms320f2812的配电同步补偿器的控制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |