CN201869150U - 基于dsp、mcu和fpga的风力发电机控制装置 - Google Patents
基于dsp、mcu和fpga的风力发电机控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201869150U CN201869150U CN2010205687597U CN201020568759U CN201869150U CN 201869150 U CN201869150 U CN 201869150U CN 2010205687597 U CN2010205687597 U CN 2010205687597U CN 201020568759 U CN201020568759 U CN 201020568759U CN 201869150 U CN201869150 U CN 201869150U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mcu
- fpga
- control unit
- dsp
- driven generator
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
一种基于DSP、MCU和FPGA的风力发电机控制装置，包括一数字信号处理器DSP、一微控制单元MCU、一可编程逻辑器件阵列FPGA，模拟量输入模块通过滤波回路和A/D转换模块连接至所述微控制单元MCU；开入开出接口与故障反馈模块通过信号隔离处理模块连接至可编程逻辑器件阵列FPGA；所述微控制单元MCU与所述数字信号处理器DSP相连，所述可编程逻辑器件阵列FPGA通过数据总线与所述微控制单元MCU相连；所述可编程逻辑器件阵列FPGA与PWM信号输出模块相连。这样的设计充分的满足了目前风力发电机变流器的控制器要求，并且大大提高了变流器的可扩展性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子变流器技术领域，适用于1.5MW双馈风力发电机变流器的通用控制部件。
背景技术
1.5MW双馈风力发电机变流器运行时，必须实时对开关器件施加控制信号，主电路精确、实时的电力变换依赖于控制器的信号处理。在过去的几十年中，发展了各种控制技术，控制系统的硬件电路也有最初的带分立元件的模拟电路控制，逐渐发展为基于专用和通用集成电路芯片微处理器(microprocessor)、微控制器(microcontroller)和数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)的全数字化控制系统。变流器控制系统通常从主控器、操作人员以及变换器的电压、电流传感器获取信息，并将其实时处理。变流器的控制系统的主要任务是为半导体电力开关器件产生开通、关断信号，从而得到需要的输出电压或电流。此外控制系统还应能监控变流器的工作状态，显示、记录运行参数，远程通信以及故障处理等等。随着变流器技术的发展，需要控制的回路增加，要求控制系统提高其运算能力及处理能力，能够提供大量各式各样的接口满足变流器的PWM信号输出、开入状态的监测、开出控制、远程通信接口等等。这样仅仅使用现有的微处理器、微控制器、数字信号处理器这样的定制芯片往往不能满足要求且扩展性低、可靠性低。
实用新型内容
为了克服上述的不足，仅仅使用现有的微处理器、微控制器、数字信号处理这样的定制芯片器往往不能满足要求且扩展性低、可靠性低，本实用新型采用数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)、微控制单元MCU(Micro Control Unit)和FPGA(Field-Programmable Gate Array)作为变流器的控制系统，把数据运算处理功能部分放在DSP，模拟量采集、保护、通信功能放在MCU，接口部分包括PWM信号输出、开入开出信号的采集监测管理、变流器的故障反馈信号采集管理、光码盘的采集、温度信号的采集及高速实时保护功能放在FPGA。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于DSP、MCU和FPGA的风力发电机控制装置，所述风力发电机控制装置包 括一数字信号处理器DSP、一微控制单元MCU、一可编程逻辑器件阵列FPGA，其特征在于：
模拟量输入模块通过滤波回路和A/D转换模块连接至所述微控制单元MCU；
开入开出接口与故障反馈模块通过信号隔离处理模块连接至可编程逻辑器件阵列FPGA；
所述微控制单元MCU与所述数字信号处理器DSP相连，所述可编程逻辑器件阵列FPGA通过数据总线与所述微控制单元MCU相连；
所述可编程逻辑器件阵列FPGA与PWM信号输出模块相连。
进一步，所述微控制单元MCU与所述可编程逻辑器件阵列FPGA之间还具有相互的握手信号连接。
进一步，所述微控制单元MCU还具有通信接口，与远程通信功能模块相连。
数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)具有强大的数据运算能力，满足变流器的大量数据运算要求。微控制单元MCU(Micro Control Unit)内部富含各种通信接口、FPU(浮点计算单元)、RAM、ROM、定时器等等资源，作为变流器的核心处理单元，实现包括模拟量采集、保护逻辑的处理、远程通信功能。FPGA(Field-Programmable GateArray)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。本实用新型将FPGA作为MCU外部扩展的功能器件，采用MCU的local bus局部总线与FPGA进行实时数据通讯，FPGA响应MCU对其发出的各种命令。FPGA优点是包含丰富的外部可编程接口，扩展能力强，内部程序运行采用并行处理的方式，实时性高。实现PWM信号调制输出、开入开出信号的采集监测管理、变流器的故障反馈信号采集管理、光码盘的采集、温度信号的采集及高速实时保护功能，FPGA接收MCU的PWM信号的占空比，并根据电力电子开关器件的要求进行死区补偿、最小脉宽设计；对于电力电子开关器件的温度采集(VFC)、光码盘的数据采集由FPGA完成，再与MCU进行数据交换；对于电力电子开关器件的致命故障反馈信息FPGA进行即时采样即时处理，大大保证了电力电子开关器件安全。MCU与FPGA除了有总线连接外，还专门设计了相互的握手信号连接，进行相互的运行状态监测，实现软件看门狗(watchdog)的功能，大大提高了变流器控制系统的可靠性。
本实用新型的有益效果是：充分发挥DSP+MCU+FPGA的功能，富含丰富的外部接口，包括PWM信号输出、开入开出接口、变流器的故障反馈信号、远程通信接口；方便扩展； 可靠性高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进一步说明。
图1是本实用新型电气原理图；
图2是1.5MW风力发电机的系统框图。
具体实施方式
图1为本实用新型的风力发电机控制系统的电气原理图，一种基于DSP、MCU和FPGA的风力发电机控制装置，所述风力发电机控制装置包括一数字信号处理器DSP、一微控制单元MCU、一可编程逻辑器件阵列FPGA。
模拟量输入模块通过滤波回路和A/D转换模块连接至所述微控制单元MCU；开入开出接口与故障反馈模块通过信号隔离处理模块连接至可编程逻辑器件阵列FPGA；所述微控制单元MCU与所述数字信号处理器DSP相连，所述可编程逻辑器件阵列FPGA通过数据总线与所述微控制单元MCU相连；所述可编程逻辑器件阵列FPGA与PWM信号输出模块相连。
所述微控制单元MCU将采集的模拟量输入信号交给所述数字信号处理器DSP进行数据运算，微控制单元MCU根据数字信号处理器DSP的数据运算结果进行相关的逻辑运算实现保护功能，生成变流器的电力电子开关器件的开通、关断信号；所述微控制单元MCU并与可编程逻辑器件阵列FPGA进行数据交换，采集开入信号及故障反馈信号，可编程逻辑器件阵列FPGA根据微控制单元MCU生成变流器的电力电子开关器件的开通、关断信号实现PWM信号输出，并通过所述信号隔离处理模块输出执行微控制单元MCU给出的开出命令。
电源输入为整个系统的电源供电用。模拟量输入和滤波回路+ADC作为MCU模拟量采集的前端处理部分，与MCU以并行总线连接，提高了数据采样的速率。开入开出接口、故障反馈和信号隔离处理实现电平转换功能，使控制系统外部的信号转换为FPGA的能接受的电平信号。DSP+MCU框图中实现的功能为：MCU定时模拟量采集后将数据交给DSP进行数据计算处理，MCU根据DSP的数据运算结果进行相关的逻辑运算实现保护功能，根据逻辑生成变流器的电力电子开关器件的开通、关断信号的数据，并与FPGA进行数据交换，采集开入及故障反馈状态。FPGA部分根据MCU发出的命令实现PWM信号输出，并采集开入状态、故障反馈信息，执行MCU给出的开出命令。
在图2中，描述的是1.5MW风力发电机的系统框图，本实用新型描述其中的1.5MW风力发电机的控制系统部分。图中IGBT1，IGBT2为电力电子开关器件，控制系统生成PWM信号控制其开通或关断，控制系统监测其运行状态；图中网侧接触器、预充电开关、crowbar回路、并网开关、主控制器由控制系统控制；图中发电机的转速由控制系统经过光码盘进行采集。
Claims (3)
1.一种基于DSP、MCU和FPGA的风力发电机控制装置，所述风力发电机控制装置包括一数字信号处理器DSP、一微控制单元MCU、一可编程逻辑器件阵列FPGA，其特征在于：
模拟量输入模块通过滤波回路和A/D转换模块连接至所述微控制单元MCU；
开入开出接口与故障反馈模块通过信号隔离处理模块连接至可编程逻辑器件阵列FPGA；
所述微控制单元MCU与所述数字信号处理器DSP相连，所述可编程逻辑器件阵列FPGA通过数据总线与所述微控制单元MCU相连；
所述可编程逻辑器件阵列FPGA与PWM信号输出模块相连。
2.根据权利要求1所述的风力发电机控制装置，其特征在于：所述微控制单元MCU与所述可编程逻辑器件阵列FPGA之间还具有相互的握手信号连接。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机控制装置，其特征在于：所述微控制单元MCU还具有通信接口，与远程通信功能模块相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010205687597U CN201869150U (zh) | 2010-10-14 | 2010-10-14 | 基于dsp、mcu和fpga的风力发电机控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010205687597U CN201869150U (zh) | 2010-10-14 | 2010-10-14 | 基于dsp、mcu和fpga的风力发电机控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201869150U true CN201869150U (zh) | 2011-06-15 |
Family
ID=44140292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010205687597U Expired - Lifetime CN201869150U (zh) | 2010-10-14 | 2010-10-14 | 基于dsp、mcu和fpga的风力发电机控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201869150U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102403880A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-04-04 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种链式变流器的控制系统 |
| CN102664578A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-09-12 | 电子科技大学 | 柴油发电机分布式控制系统 |
| CN103802841A (zh) * | 2012-11-05 | 2014-05-21 | 中国北车股份有限公司 | 电力机车牵引控制单元与控制方法 |
-
2010
- 2010-10-14 CN CN2010205687597U patent/CN201869150U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102403880A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-04-04 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种链式变流器的控制系统 |
| CN102403880B (zh) * | 2011-11-09 | 2013-09-25 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种链式变流器的控制系统 |
| CN102664578A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-09-12 | 电子科技大学 | 柴油发电机分布式控制系统 |
| CN102664578B (zh) * | 2012-04-20 | 2014-09-03 | 电子科技大学 | 柴油发电机分布式控制系统 |
| CN103802841A (zh) * | 2012-11-05 | 2014-05-21 | 中国北车股份有限公司 | 电力机车牵引控制单元与控制方法 |
| CN103802841B (zh) * | 2012-11-05 | 2016-07-06 | 中国北车股份有限公司 | 电力机车牵引控制单元与控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101969268B (zh) | 一种风力发电机控制系统 | |
| CN102403880B (zh) | 一种链式变流器的控制系统 | |
| CN102427245B (zh) | 海上风电经柔性直流输电并网系统的动模装置 | |
| CN203014387U (zh) | 一种基于dsp和fpga的级联型静止无功发生器控制电路板 | |
| CN201869150U (zh) | 基于dsp、mcu和fpga的风力发电机控制装置 | |
| CN104037941A (zh) | 一种柔性直流输电系统的控制保护系统 | |
| CN202197145U (zh) | 智能型双电源自动切换开关 | |
| CN2907030Y (zh) | 具有无功功率补偿的低谐波变频调速器 | |
| CN202034929U (zh) | 一种高压双变频带动双电机软起动的控制装置 | |
| CN201345067Y (zh) | 全数字调功装置 | |
| CN103166246B (zh) | 一种智能永磁直驱风力发电机组控制装置 | |
| CN103683510A (zh) | 具有选相控制和自录波功能的智能开关控制装置及方法 | |
| CN206226302U (zh) | 一种智能高频开关直流电源装置 | |
| CN203951268U (zh) | 柔性直流输电系统的控制保护系统 | |
| CN203103985U (zh) | 智能永磁直驱风力发电机组控制装置 | |
| CN204349584U (zh) | 一种变流器和变流器监控系统 | |
| CN203691216U (zh) | 一种用于电源变换器的负载切换电路 | |
| CN206440964U (zh) | 一种光伏逆变器双dsp控制器 | |
| CN110943673A (zh) | 一种高压变频器变频切换工频的控制系统及控制方法 | |
| CN209250280U (zh) | 一种用于直流微电网的中压柔性直流双向变换装置 | |
| CN203812087U (zh) | 一种风光互补发电系统测试装置 | |
| CN203225587U (zh) | 一种用于智能电网的智能刀闸系统 | |
| CN106655273A (zh) | 一种智能混合储能供电终端 | |
| CN202159977U (zh) | 一种基于多dsp控制的模块化有源滤波装置 | |
| CN204008915U (zh) | 一种岸电系统模拟测试仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20110615 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |