一种功率柜调节板制造技术

本实用新型专利技术提供了一种功率柜调节板，包括三相脉冲触发电路，其特征在于，三相脉冲触发电路连接ＦＰＧＡ芯片，ＦＰＧＡ芯片连接三相同步检测电路、ＤＳＰ芯片、光电隔离数字量信号、光纤信号、ＤＡ转换模块、ＡＤ转换模块，上述连接皆为双向连接。由于采用了上述的技术方案，本实用新型专利技术就具有了以下的几大优点：高性能的计算精度和速度；高精度的ＡＤ采样技术；超快的通信速率；方便而灵活的多功能高集成度硬件设计；超强的抗强电磁干扰能力；先进的图形化的编程方式。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种功率柜调节板，特别涉及一种基于DSP与FPGA的励磁 系统智能功率柜调节板。
技术介绍
在我国，早期大型发电机的励磁系统采用的都是三机系统，即永磁机、励磁 机及发电机，这样的系统模式给安装、调试和维护带来极大的麻烦。随着大功率 电力电子器件的发展，安装调试简单、维护方便的静态励磁系统运用而生。该系 统仅由一台励磁变压器和一台发电机励磁装置组成。但这样的系统面临着一个比 较严重的问题，当发电机容量较大、励磁功率柜数目较多的时候，由于励磁系统 的结构布局以及功率器件间的离散性，会导致励磁装置内部各功率柜输出电流的 不平衡，严重时会导致系统被迫停机，影响电力的生产。为了消除这种缺陷，一 开始人们采用人工调节磁阻的办法来减小各功率柜电流的不平衡，但是效果并不 是十分理想。随着微电子技术的发展，人们逐渐采用智能功率柜调节技术来解决 这个问题，它在解决励磁电流分配、保证系统稳定运行问题上有着无可比拟的优 越性。但是一般的励磁系统功率柜调节板在计算速度与精度、通信速度及抗干扰 能力上存在着很多不足，因此迫切需要一种性能更优越、可靠性更高的调节板。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种计算速度快、精度高，采样精度高，通信速度 快，抗干扰能力强，多功能高集成度的硬件设计，编程灵活方便的功率柜调节板。为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种功率柜调节板，包 括三相脉冲触发电路，其特征在于，三相脉冲触发电路连接FPGA芯片，FPGA芯 片连接三相同步检测电路、DSP芯片、光电隔离数字量信号、光纤信号、DA转换 模块、AD转换模块，上述连接皆为双向连接。DSP在计算速度与精度上的优势以及FPGA的强大调度能力，使得两者可紧 密合作，各自发挥特长，从而保证调节板的准确性与可靠性。DSP作为CPU，其对外的低16位地址总线和16位数据总线作为调节板的并行总线，总线的另一端 挂在可编程逻辑门阵列FPGA上。FPGA通过逻辑控制AD转换模块，对6路模拟 量输入进行模数转换，转换的结果存于FPGA的双口 RAM中，DSP通过并行总线 读取双口RAM的信息，并结合从主控及其他功率柜取得的信息进行计算，得到新 的控制值，然后DSP再通过并行总线将控制值写入FPGA内的三个计数器中，由 FPGA根据计数值来触发脉冲。在通信方面，DSP自带的1M通信速率的CAN总线功能可保证励磁系统各功 率柜间的通信。而FPGA上带有的光纤通信速率更是达到了5M，通过自己编写通 信协议，使得通信速率大大提高，性能远远超越RS232，RS485等常规通信手段。在抗干扰方面，大量应用光纤技术，即输入输出为光电隔离数字量信号及光 纤信号，使系统摆脱了传统的电通信方式，从而消除了由功率柜内强电磁干扰引 起的故障问题。由于选用了DSP芯片，使得编程方式也极其方便灵活，除底层驱动外，所有 编程均可以为图形化编程方式，从而使人摆脱了手写代码这个复杂繁琐而且出错 率高的环节。同时，还支持在线编程。由于采用了上述的技术方案，本技术就具有了以下的几大优点高性能 的计算精度和速度；高精度的AD采样技术；超快的通信速率；方便而灵活的多 功能高集成度硬件设计；超强的抗强电磁干扰能力；先进的图形化的编程方式。附图说明图1为本技术提供的一种功率柜调节板的结构框图2为三相同步检测电路的结构框图。具体实施方式以下结合实施例来具体说明本技术。实施例如图1所示，为技术提供的一种功率柜调节板的结构框图， 主要由 32位浮点数数字处理芯片(DSP)与超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)组成， 其它还有12路AD转换模块，4路DA转换模块，CAN总线，8路5M通信光纤，6路光电隔离数字量输入，4路光电隔离数字量输出，6路光电隔离的脉冲输出， 三相同步电压检测电路。所有电路都集成在一块4层板上，实现所有重要信号不 出电路板。DSP为美国TI公司新推出的TMS320F28335浮点数DSP，主频150MHz，其 中低16位地址总线和16位数据总线一起构成了 DSP对外的并行总线，浮点数计 算，标准C语言编程，支持MATLAB与S頂ULINK图形化编程。主要功能根据通信 以及AD转换模块得到的值进行计算得到晶闸管触发的控制值。FPGA采用ALTERA 公司的EP2C20Q240I8系列大规模现场可编程逻辑门阵列，共含18752个Les, 52 个M4K RAM块，采用VHDL语言描述。主要功能是完成对AD转换模块、DA转换 模块的控制，同步电压检测，脉冲触发以及与DSP完成数据信息的交换。AD转 换模块分为两部分，各6路。其中6路进入AD公司推出的16位高精度芯片转换 芯片AD7656，由FPGA完成其控制，并将数据存于FPGA的双口 RAM中；另6路 直接进入DSP中，由DSP自带的AD转换功能完成转换，精度为12位。DA转换 模块采用的是TI公司的DAC7554芯片，精度为12位，由FPGA完成其控制，主 要是送出信号用于外部测量。CAN总线使用的是DSP内部自带的功能，通信速度 可达1M，抗干扰能力强。主要是用于各个功率柜板间的数据交换。光纤通信采 用的是安捷伦公司的发送、接受器，通信速率可达5MHz。通过在FPGA内自定义 的一套通信协议，完成与励磁系统主控的数据通信。抗干扰性能优越。6路光电 隔离数字量输入与4路数字量输出完成对外部电路状态的输入与控制。如图2所示，为三相同步检测电路的结构框图，包括电压匹配电路，电压匹 配电路的输出端连接运放隔离电路的输入端，运放隔离电路的输出端连接过零翻 转的输入端，电压匹配电路双向连接所述FPGA芯片。以下简述本技术的实现原理首先，FPGA读取来自AD转换模块的本功 率柜电流大小并存于一个双口RAM中；与此同时，接收来自主控的控制值， 一并 存于双口RAM中；接着，DSP通过并行总线读取存于双口 RAM中的信息，并通过 CAN总线接收其他功率柜发送的电流大小值；然后，DSP经过计算得到新的控制 值，并通过并行总线将新控制值发送到FPGA内的计数器中；最后FPGA根据三相同步信号启动计数器，发出脉冲控制功率柜的晶闸管导通达到控制电流的目的。权利要求1.一种功率柜调节板，包括三相脉冲触发电路，其特征在于，三相脉冲触发电路连接FPGA芯片，FPGA芯片连接三相同步检测电路、DSP芯片、光电隔离数字量信号、光纤信号、DA转换模块及AD转换模块，上述连接皆为双向连接。2. 如权利要求1所述的一种功率柜调节板，其特征在于，所述三相同步检测电 路包括电压匹配电路，电压匹配电路的输出端连接运放隔离电路的输入端， 运放隔离电路的输出端连接过零翻转的输入端，电压匹配电路双向连接所述 FPGA芯片。专利摘要本技术提供了一种功率柜调节板，包括三相脉冲触发电路，其特征在于，三相脉冲触发电路连接FPGA芯片，FPGA芯片连接三相同步检测电路、DSP芯片、光电隔离数字量信号、光纤信号、DA转换模块、AD转换模块，上述连接皆为双向连接。由于采用了上述的技术方案，本技术就具有了以下的几大优点高性能的计算精度和速度；高精度的AD采样技术；超快的通信速率；方便而灵活的多功能高集成度硬件设计；超强的抗强电磁干扰能力；先进的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率柜调节板，包括三相脉冲触发电路，其特征在于，三相脉冲触发电路连接ＦＰＧＡ芯片，ＦＰＧＡ芯片连接三相同步检测电路、ＤＳＰ芯片、光电隔离数字量信号、光纤信号、ＤＡ转换模块及ＡＤ转换模块，上述连接皆为双向连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸿钧，张林云，俞高伟，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院，上海科达机电控制有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]