CN207968066U - 一种基于高速碳化硅静态开关的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于高速碳化硅静态开关的控制系统，包括静态开关单元、数据采集单元、数据处理单元和上位机单元，静态开关单元与数据采集单元连接，数据采集单元与数据处理单元连接，数据处理单元与静态开关单元、上位机单元连接。

Description

一种基于高速碳化硅静态开关的控制系统

技术领域

本发明涉及不间断供电技术控制领域，更具体地，涉及一种基于高速碳化硅静态开关的控制系统。

背景技术

在经济快速发展、高科技设备广泛应用、电力工业市场化进程的潮流中，随着用户对供电可靠性要求不断提高，静态开关不间断供电技术已成为保证一级负荷正常运行的关键技术。传统静态开关设备的控制系统大都采用单一的信号处理模块，供电异常时检测系统反应速度慢、实时性差、缺乏保护触发机制、人机交互性差，其性能难以满足用户不断提高的对供电可靠性的要求。

发明内容

为了提高高速碳化硅静态开关控制系统的反应速度、增强其交互性能，提高供电可靠性，本发明提供了一种基于高速碳化硅静态开关的控制系统。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于高速碳化硅静态开关的控制系统，包括静态开关单元、数据采集单元、数据处理单元和上位机单元，静态开关单元与数据采集单元连接，数据采集单元与数据处理单元连接，数据处理单元与静态开关单元、上位机单元连接。

其中，所述静态开关单元包括电网及负载侧电压电流检测端口和SiC双向开关，所述SiC双向开关通过电网及负载侧电压电流检测端口与数据采集单元连接，SiC双向开关与数据处理单元连接。所述数据采集单元包括电压电流互感器、信号调整电路和AD转换电路，其中电压电流互感器和电网及负载侧电压电流检测端口连接、信号调整电路连接，信号调整电路通过AD转换电路与数据处理单元连接。所述数据处理单元包括CPLD模块、DSP模块、ARM模块、数字触发模块和开关管模块，DSP模块与AD转换器、CPLD模块、ARM模块、数字触发模块和开关管检测模块连接，ARM模块与上位机单元连接，数字触发模块、开关管检测模块与SiC双向开关连接。所述上位机单元包括CAN总线、上位机、串口模块、显示模块和装置状态存储模块，其中上位机单元通过CAN总线与ARM模块连接，上位机单元与串口模块、显示模块和装置状态存储模块连接。

基于DSP+ARM的高速碳化硅静态开关控制系统能够完成采样脉冲，多路碳化硅开关管选通信号，开启A/D、D/A转换的同时，实现数字滤波、保护算法执行、人机接口功能，数据处理单元中DSP在主频时钟100MHz的运行条件下指令周期可达10ns，在保持高速度、高精度以及高实时性情况下保证静态开关装置检测、切换时间在8ms以内，针对静态开关装置需长时间对电网及负载进行高强度采样、重复性计算量巨大的需求提供了足够数字信号处理能力以及保证了系统运行速度。数据处理单元中ARM在时钟主频为180MHz的条件下，运算速度能够达到200MPS，针对静态开关装置接口多样性诸如显示、键盘输入等需求提供了丰富的外设接口以及充裕控制能力。而DSP与ARM通过自身主机HPI接口进行实时通讯，能够在保证静态开关装置稳定、高效运行，同时对外提供优良的人机交互，承担起对内对外通信联系的任务。静态开关单元、数据采集单元、数据处理单元和上位机单元依次连接；数据采集单元实现对电网及负载侧电压电流数据的实时检测，并将数据传输到数据处理单元；数据处理单元实现对采集数据的处理，产生控制信号实现对静态开关单元进行切换控制，同时实现和上位机单元的通讯；上位机单元实现良好的人机交互。数据采集单元通过电压电流互感器直接从静态开关单元中的电网及负载侧电压电流检测端口采集经过SiC双向开关的电网及负载侧电压电流信号，并依次通过信号调整电路和AD转换电路将采集的模拟信号转换成数字信号，输出到数据处理单元。数据处理单元通过DSP接收数据采集单元输出的电网及负载侧电压电流数据，同时通过开关管检测模块接收开关管状态数据，处理产生控制信号，通过CPLD和数字触发模块实现对静态开关单元中的SiC双向开关的切换控制；同时通过ARM实现和上位机单元通讯。上位机单元的上位机通过CAN总线)和数据处理单元通讯，并结合串口模块、装置状态存储模块和显示模块实现良好的人机交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的控制系统采用DSP+ARM结构并联运行，DSP负责数据处理，ARM用于与上位机数据通信，能够提高系统的反应速度、增强系统的交互性能。

附图说明

图1为高速碳化硅静态开关的控制系统的结构示意。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1所示，本发明提供的高速碳化硅静态开关的控制系统，包括静态开关单元、数据采集单元、数据处理单元和上位机单元，静态开关单元与数据采集单元连接，数据采集单元与数据处理单元连接，数据处理单元与静态开关单元、上位机单元连接。

其中，所述静态开关单元包括电网及负载侧电压电流检测端口和SiC双向开关，所述SiC双向开关通过电网及负载侧电压电流检测端口与数据采集单元连接，SiC双向开关与数据处理单元连接。所述数据采集单元包括电压电流互感器、信号调整电路和AD转换电路，其中电压电流互感器和电网及负载侧电压电流检测端口连接、信号调整电路连接，信号调整电路通过AD转换电路与数据处理单元连接。所述数据处理单元包括CPLD模块、DSP模块、ARM模块、数字触发模块和开关管模块，DSP模块与AD转换器、CPLD模块、ARM模块、数字触发模块和开关管检测模块连接，ARM模块与上位机单元连接，数字触发模块、开关管检测模块与SiC双向开关连接。所述上位机单元包括CAN总线、上位机、串口模块、显示模块和装置状态存储模块，其中上位机单元通过CAN总线与ARM模块连接，上位机单元与串口模块、显示模块和装置状态存储模块连接。

基于DSP+ARM的高速碳化硅静态开关控制系统能够完成采样脉冲，多路碳化硅开关管选通信号，开启A/D、D/A转换的同时，实现数字滤波、保护算法执行、人机接口功能，数据处理单元中DSP在主频时钟100MHz的运行条件下指令周期可达10ns，在保持高速度、高精度以及高实时性情况下保证静态开关装置检测、切换时间在8ms以内，针对静态开关装置需长时间对电网及负载进行高强度采样、重复性计算量巨大的需求提供了足够数字信号处理能力以及保证了系统运行速度。数据处理单元中ARM在时钟主频为180MHz的条件下，运算速度能够达到200MPS，针对静态开关装置接口多样性诸如显示、键盘输入等需求提供了丰富的外设接口以及充裕控制能力。而DSP与ARM通过自身主机HPI接口进行实时通讯，能够在保证静态开关装置稳定、高效运行，同时对外提供优良的人机交互，承担起对内对外通信联系的任务。静态开关单元、数据采集单元、数据处理单元和上位机单元依次连接；数据采集单元实现对电网及负载侧电压电流数据的实时检测，并将数据传输到数据处理单元；数据处理单元实现对采集数据的处理，产生控制信号实现对静态开关单元进行切换控制，同时实现和上位机单元的通讯；上位机单元实现良好的人机交互。数据采集单元通过电压电流互感器直接从静态开关单元中的电网及负载侧电压电流检测端口采集经过SiC双向开关的电网及负载侧电压电流信号，并依次通过信号调整电路和AD转换电路将采集的模拟信号转换成数字信号，输出到数据处理单元。数据处理单元通过DSP接收数据采集单元输出的电网及负载侧电压电流数据，同时通过开关管检测模块接收开关管状态数据，处理产生控制信号，通过CPLD和数字触发模块实现对静态开关单元中的SiC双向开关的切换控制；同时通过ARM实现和上位机单元通讯。上位机单元的上位机通过CAN总线)和数据处理单元通讯，并结合串口模块、装置状态存储模块和显示模块实现良好的人机交互。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于高速碳化硅静态开关的控制系统，其特征在于：包括静态开关单元、数据采集单元、数据处理单元和上位机单元，静态开关单元与数据采集单元连接，数据采集单元与数据处理单元连接，数据处理单元与静态开关单元、上位机单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于高速碳化硅静态开关的控制系统，其特征在于：所述静态开关单元包括电网及负载侧电压电流检测端口和SiC双向开关，所述SiC双向开关通过电网及负载侧电压电流检测端口与数据采集单元连接，SiC双向开关与数据处理单元连接。

3.根据权利要求2所述的基于高速碳化硅静态开关的控制系统，其特征在于：所述数据采集单元包括电压电流互感器、信号调整电路和AD转换电路，其中电压电流互感器和电网及负载侧电压电流检测端口连接、信号调整电路连接，信号调整电路通过AD转换电路与数据处理单元连接。

4.根据权利要求3所述的基于高速碳化硅静态开关的控制系统，其特征在于：所述数据处理单元包括CPLD模块、DSP模块、ARM模块、数字触发模块和开关管模块，DSP模块与AD转换器、CPLD模块、ARM模块、数字触发模块和开关管检测模块连接，ARM模块与上位机单元连接，数字触发模块、开关管检测模块与SiC双向开关连接。

5.根据权利要求4所述的基于高速碳化硅静态开关的控制系统，其特征在于：所述上位机单元包括CAN总线、上位机、串口模块、显示模块和装置状态存储模块，其中上位机单元通过CAN总线与ARM模块连接，上位机单元与串口模块、显示模块和装置状态存储模块连接。