CN203166751U - 一种多相变频器的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多相变频器的控制装置，属于电力电子控制技术领域，其包括DSP、数字信号输入单元和IGBT驱动模块，特征在于：还包括FPGA主控器和FPGA分控器；DSP根据输入信息为FPGA主控器提供控制参数；FPGA主控器将控制参数生成PWM波形经FPGA分控器发送给IGBT驱动模块。此种控制装置一方面由于DSP具有强大的数字信号处理能力，另一方面由于FPGA主控器和FPGA分控器具有较高的IO配置灵活度，可通过硬件描述语言来产生多相PWM波形，稳定可靠性比较高；同时，由于硬件描述语言具有并行性的特点，使得多相变频器实时动态控制响应特性较好。

Description

一种多相变频器的控制装置

技术领域

本实用新型属于电力电子控制技术领域，具体涉及一种多相变频器的控制装置。

背景技术

随着工业的不断发展壮大，电力能源的消耗也逐日递增，于是，节约电能成为工业企业生产中的重要环节。随着电力变频技术的发展，通过变频器来提高电能的利用率被选为企业节能的主要手段。现有变频器的控制系统大多由DSP来完成，实现了变频器中IGBT的可靠灵活控制，为变频器的控制由最初的模拟发展到数字具有十分重要的意义。

工业生产也日益复杂化，许多生产场合出现了多相感应电机，在现有的变频器在实现其变频控制的过程中，存在如下问题：

1、由于DSP的PWM输出口有限，若用DSP实现变频器的多相控制，将会使得DSP的控制程序和故障检测方面更加复杂，实现起来比较困难。

2、由DSP实现多相感应电机的控制，实现电路较为复杂，稳定可靠性得不到保证。

3、DSP作为变频器控制系统的核心部件，因其程序指令执行的顺序性，驱动多相电机时实时动态响应特性差。

由此可见，迫切需要研发一种能够可靠控制多相变频器的控制装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多相变频器的控制装置，能够简化多相变频器的控制结构。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：设计一种多相变频器的控制装置，包括DSP、数字信号输入单元和IGBT驱动模块，数字信号输入单元为DSP提供输入信号；其特征在于：还包括FPGA主控器和FPGA分控器；

DSP根据输入信号为FPGA主控器提供控制参数；

FPGA主控器将控制参数生成PWM波形并传输给FPGA分控器；

FPGA分控器将接收的PWM波形发送给IGBT驱动模块。

优选的，还包括速度编码器和信号调理电路，速度编码器的脉冲信号经过信号调理电路传输给DSP。

优选的，FPGA分控器将运行信息传送给FPGA主控器，FPGA主控器根据运行信息进行故障检测，当检测到故障信息时封锁PWM波形输出。

优选的，还包括电压传感器或/和电流传感器，电压传感器的电压信号或/和电流传感器的电流信号传输给信号调理电路，信号调理电路将接收到的信号经过信号处理并A/D转换后传输给FPGA分控器。

优选的，FPGA主控器和FPGA分控器之间采用光纤通讯。

优选的，还包括显示单元，显示单元显示DSP的运行信息。

优选的，数字信号输入单元和显示单元采用触摸屏或者PC机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、一方面由于DSP具有强大的数字信号处理能力，另一方面由于FPGA主控器和FPGA分控器具有较高的IO配置灵活度，可通过硬件描述语言来产生多相PWM波形，稳定可靠性比较高；同时，由于硬件描述语言具有并行性的特点，使得多相变频器实时动态控制响应特性较好。

2、由于速度编码器的脉冲信号经过信号调理电路传输给DSP，可将电机的转速实时地反馈给DSP，作为控制参数之一，形成闭环控制，提高了多相变频器的控制精度，进一步提高了电能利用率。

3、由于FPGA分控器将运行信息传送给FPGA主控器，FPGA主控器根据运行信息进行故障检测，当检测到故障信息时封锁PWM波形输出，扩展了故障检测功能，使得对变频器的控制更加稳定可靠。

4、由于FPGA分控器采集所在相中逆变单元输入端、输出端的电压、电流信号，并将这些信号作为是否故障的判别依据。

5、FPGA主控器和FPGA分控器之间数据交互通过光纤连接实现，光纤传输数据速率高、畸变小、抗干扰效果好，可以满足高压变频器中单元串联或者并联驱动绝缘要求。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构框图。

图中标记：1、触摸屏；2、DSP；3、FPGA主控器；4、FPGA分控器；5、IGBT驱动模块；6、速度编码器；7、信号调理电路；8、电流传感器；9、电压传感器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型采用触摸屏1为DSP2提供输入信号，DSP2根据输入信号为FPGA主控器3提供控制参数，FPGA主控器3将控制参数生成PWM波形并经光纤传输给FPGA分控器4，FPGA分控器4将接收的PWM波形发送给位于该相中逆变单元的IGBT驱动模块5。并且速度编码器6的脉冲信号经过信号调理电路7传输给DSP2，可将电机的转速实时地反馈给DSP2，作为控制参数之一，形成闭环控制，提高了多相变频器的控制精度，进一步提高了电能利用率。还配置有检测各相中逆变单元的输入端和输出端的电流电压信号的电流传感器8和电压传感器9，信号调理电路7将接收到的电压电流信号经过信号处理并A/D转换后传输给FPGA分控器4，FPGA分控器4检测电流电压信号是否有故障，同时检测FPGA主控器3输出的PWM波形信号在相位、时序方面是否符合要求，并综合上报给FPGA主控器3，FPGA主控器3根据上报信息进行故障检测，当检测到故障信息时封锁PWM波形输出。

同时，触摸屏1还显示DSP2的运行信息，能够直观地显示变频器中控制装置的运行信息，建立了良好的人机交互界面。

其工作过程如下：

工作人员根据对多相感应电机的控制需要，将控制信息通过触摸屏1输入到DSP2，DSP2将控制信息转换成控制参数并传输给FPGA主控器3，FPGA主控器3根据控制参数生成PWM波形，FPGA分控器经光纤4接收PWM波形并经IGBT驱动模块5驱动IGBT模块，实现对多相变频器的控制。

在上述过程中，速度编码器6将检测的电机转速信号反馈给DSP2，实现闭环控制。并且FPGA分控器4检测所在相中逆变单元输入端和输出端的电流和电压信号、检测PWM波形的相位、时序等参数以及各端口的运行状态等，并一同上报给FPGA主控器3，FPGA主控器3检测到故障信息，将封锁所有的PWM波形输出，使得对多相变频器的控制更加稳定、可靠。

上述的触摸屏1也可以由PC机或者其它的数字信号输入、输出设备代替。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以组合、变更或改型均为本实用新型的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种多相变频器的控制装置，包括DSP、数字信号输入单元和IGBT驱动模块，数字信号输入单元为DSP提供输入信号；其特征在于：还包括FPGA主控器和FPGA分控器；

DSP根据输入信号为FPGA主控器提供控制参数；

FPGA主控器将控制参数生成PWM波形并传输给FPGA分控器；

FPGA分控器将接收的PWM波形发送给IGBT驱动模块。

2.按照权利要求1所述的多相变频器的控制装置，其特征在于：还包括速度编码器和信号调理电路，速度编码器的脉冲信号经过信号调理电路传输给DSP。

3.按照权利要求1或2所述的多相变频器的控制装置，其特征在于：FPGA分控器将运行信息传送给FPGA主控器，FPGA主控器根据运行信息进行故障检测，当检测到故障信息时封锁PWM波形输出。

4.按照权利要求3所述的多相变频器的控制装置，其特征在于：还包括电压传感器或/和电流传感器，电压传感器的电压信号或/和电流传感器的电流信号传输给信号调理电路，信号调理电路将接收到的信号经过信号处理并A/D转换后传输给FPGA分控器。

5.按照权利要求4所述的多相变频器的控制装置，其特征在于：FPGA主控器和FPGA分控器之间采用光纤通讯。

6.按照权利要求5所述的多相变频器的控制装置，其特征在于：还包括显示单元，显示单元显示DSP的运行信息。

7.按照权利要求6所述的多相变频器的控制装置，其特征在于：数字信号输入单元和显示单元采用触摸屏或者PC机。

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