一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及高压变频领域，公开了一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统，包括逻辑判断处理模块、下行信号传输单元和上行信号传输单元，下行信号传输单元包括均与所述逻辑判断处理模块相连的接收模块和PWM封锁控制模块，上行信号传输单元包括均与所述逻辑判断处理模块相连的故障信息采集模块和发送模块。本发明专利技术还公开了一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制方法。本发明专利技术能够有效提高对功率单元的控制效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压变频领域，具体涉及一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统和一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制方法。
技术介绍
现代工业化的快速发展，高压变频器的开发和制造也不断得到改进与提高，高压变频器常用于带动高压大功率电机，在冶金、石化和化工行业具有广泛的应用。级联型高压变频器包括多个功率单元，级联型高压变频器输出侧的电压由各功率单元的输出电压串联形成，高压变频器在工作时，高压变频器的主控板与功率单元间进行数据通信，以实现对功率单元的控制，同时，功率单元中的控制系统需要对主控板输出的控制信号，如多路SPWM(SinusoidalPulseWidthModulation，正弦脉宽调制)波进行解码，实时生成含死区控制的H桥驱动脉冲，控制系统中的反馈模块还需采集功率单元的电压、电流、温度等模拟量信息，以及将各种保护信息回传给主控板。功率单元中复杂的功能管理对功率单元的控制系统设计提出了更高的要求，控制系统不仅要准确无误的执行主控板的驱动命令，同时，控制系统还需要保持功率单元工作的快速性、可靠性和稳定性，传统的控制系统一般采用DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)或MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)配合各种外围逻辑电路进行功率单元功能的实现，不仅电路复杂、故障率高，同时也影响功率单元工作的稳定性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统和一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制方法，能够有效提高对功率单元的控制效率。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是，包括：逻辑判断处理模块；下行信号传输单元，其包括均与所述逻辑判断处理模块相连的接收模块和PWM封锁控制模块，且所述接收模块用于接收主控板控制信号并将控制信号发送给逻辑判断处理模块，所述PWM封锁控制模块用于产生用于驱动功率单元工作的驱动信号；上行信号传输单元，其包括均与所述逻辑判断处理模块相连的故障信息采集模块和发送模块，且所述故障信息采集模块用于采集功率单元故障信息并发送给逻辑判断处理模块，所述发送模块用于将故障信息发送给主控板；其中所述逻辑判断处理模块用于处理驱动信号并控制PWM封锁控制模块产生驱动信号，所述逻辑判断处理模块还用于处理故障信息并将处理后的故障信息发送给发送模块。在上述技术方案的基础上，还包括控制PWM封锁控制模块产生测试指令的数字信号处理器，所述数字信号处理器分别与逻辑判断处理模块和PWM封锁控制模块相连。在上述技术方案的基础上，所述数字信号处理器连接一数字信号处理器通讯模块，且所述数字信号处理器通讯模块与发送模块相连。本专利技术还提供一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制方法，该方法为：上行信号传输单元周期性向主控板传输功率单元的运行状态和故障信息，下行信号传输单元接收主控板发送的控制信号并产生驱动功率单元工作的驱动信号，且下行信号传输单元和上行信号传输单元并行工作。在上述技术方案的基础上，所述上行信号传输单元具体的工作步骤为：步骤S1.1：上行信号传输单元上电复位并初始化；步骤S1.2：启动逻辑判断处理模块中周期定时器，并给周期定时器设定周期间隔时间；步骤S1.3：当达到周期定时器的周期间隔时间，采集功率单元的运行状态信息，并读取功率单元的故障信息；步骤S1.4：将采集运行状态信息和故障信息组装成数据帧后发送给主控板。在上述技术方案的基础上，所述功率单元的运行状态信息包括电压、电流和温度，所述功率单元的故障信息包括IGBT故障、IGBT短路、IGBT温度保护、输入欠压、输入过压和电容过压信息。在上述技术方案的基础上，所述功率单元的运行状态信息由数字信号处理器采集，所述功率单元的故障信息由故障信息采集模块读取。在上述技术方案的基础上，所述下行信号传输单元具体的工作步骤为：步骤S2.1：下行信号传输单元上电复位并初始化；步骤S2.2：检测接收模块是否接收到数据帧，若接收到数据帧，则对数据帧进行校验解码；步骤S3.3:若校验解码错误，则下行信号传输单元重新初始化，并由上行信号传输单元发送反馈信号至主控板，由主控板重新发送数据帧；若校验解码正确，则将校验解码后的数据帧发送至逻辑判断处理模块；步骤S3.4：逻辑判断处理模块向PWM封锁控制模块发出脉冲开关命令，PWM封锁控制模块产生驱动功率单元工作的驱动信号。在上述技术方案的基础上，所述数据帧包括起始位、数据位和停止位，且接收模块在接收数据帧的同时，接收模块便对已接收到的数据帧进行解码。在上述技术方案的基础上，所述逻辑判断处理模块还用于向PWM封锁控制模块发送在功率单元的H桥中添加死区的命令。与现有技术相比，本专利技术的一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统的优点在于：(1)通过逻辑判断处理模块进行主控制，数字信号处理器进行辅助控制，既满足了信号传输的实时性要求，又满足了复杂的算法计算要求，线路简单，且整个信号通信的编码解码误码率低，稳定性强，极大地提高了生产的稳定性；(2)定期对功率单元进行测试，提高功率单元运行的稳定性。本专利技术的一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制方法的优点在于：(1)上行信号传输单元和下行信号传输单元并行工作，互不干扰，提高对功率单元的控制效率；(2)当出现校验解码错误时，上行信号传输单元会立即复位并初始化，并由上行信号传输单元发送反馈信号至主控板，由主控板重新发送数据帧，提高功率单元工作的稳定性；(3)发送模块对于要发送的数据采用优先级的策略，对于故障信息，在周期定时器每个周期间隔时间内均会发送给主控板，对于功率单元的运行状态信息，可以采用分时段发送给主控板的模式，避免发送模块与主控板之间的信道堵塞。附图说明图1为本专利技术一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术提供一种基于CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)的高压变频器功率单元控制系统，用于与高压变频器主控板间进行通讯，从而控制功率单元，本专利技术的控制系统包括逻辑判断处理模块、下行信号传输单元和上行信号传输单元，下行信号传输单元包括均与逻辑判断处理模块相连的接收模块和PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)封锁控制模块，且接收模块用于接收主控板控制信号并将控制信号发送给逻辑判断处理模块，PWM封锁控制模块用于产生用于驱动功率单元工作的驱动信号，上行信号传输单元包括均与逻辑判断处理模块相连的故障信息采集模块和发送模块，且故障信息采集模块用于采集功率单元故障信息并发送给逻辑判断处理模块，发送模块用于将故障信息发送给主控板，逻辑判断处理模块用于处理驱动信号并控制PWM封锁控制模块产生驱动信号，逻辑判断处理模块还用于处理故障信息并将处理后的故障信息发送给发送模块。本系统还包括用于控制PWM封锁控制模块产生测试指令的数字信号处理器，数字信号处理器分别与逻辑判断处理模块和PWM封锁控制模块相连，数字信号处理器连接一数字信号处理器通讯模块，且数字信号处理器通讯模块与发送模块相连。逻辑判断处理模块、发送模块、故障信息采集模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统，用于与主控板间进行通讯并控制功率单元，其特征在于，包括：逻辑判断处理模块；下行信号传输单元，其包括均与所述逻辑判断处理模块相连的接收模块和PWM封锁控制模块，且所述接收模块用于接收主控板控制信号并将控制信号发送给逻辑判断处理模块，所述PWM封锁控制模块用于产生用于驱动功率单元工作的驱动信号；上行信号传输单元，其包括均与所述逻辑判断处理模块相连的故障信息采集模块和发送模块，且所述故障信息采集模块用于采集功率单元故障信息并发送给逻辑判断处理模块，所述发送模块用于将故障信息发送给主控板；其中所述逻辑判断处理模块用于处理驱动信号并控制PWM封锁控制模块产生驱动信号，所述逻辑判断处理模块还用于处理故障信息并将处理后的故障信息发送给发送模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统，用于与主控板间进行通讯并控制功率单元，其特征在于，包括：逻辑判断处理模块；下行信号传输单元，其包括均与所述逻辑判断处理模块相连的接收模块和PWM封锁控制模块，且所述接收模块用于接收主控板控制信号并将控制信号发送给逻辑判断处理模块，所述PWM封锁控制模块用于产生用于驱动功率单元工作的驱动信号；上行信号传输单元，其包括均与所述逻辑判断处理模块相连的故障信息采集模块和发送模块，且所述故障信息采集模块用于采集功率单元故障信息并发送给逻辑判断处理模块，所述发送模块用于将故障信息发送给主控板；其中所述逻辑判断处理模块用于处理驱动信号并控制PWM封锁控制模块产生驱动信号，所述逻辑判断处理模块还用于处理故障信息并将处理后的故障信息发送给发送模块。2.如权利要求1所述的一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统，其特征在于：还包括控制PWM封锁控制模块产生测试指令的数字信号处理器，所述数字信号处理器分别与逻辑判断处理模块和PWM封锁控制模块相连。3.如权利要求2所述的一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制系统，其特征在于：所述数字信号处理器连接一数字信号处理器通讯模块，且所述数字信号处理器通讯模块与发送模块相连。4.一种基于权利要求1所述系统的基于CPLD的高压变频器功率单元控制方法，其特征在于，该方法为：上行信号传输单元周期性向主控板传输功率单元的运行状态和故障信息，下行信号传输单元接收主控板发送的控制信号并产生驱动功率单元工作的驱动信号，且下行信号传输单元和上行信号传输单元并行工作。5.如权利要求4所述的一种基于CPLD的高压变频器功率单元控制方法，其特征在于，所述上行信号传输单元具体的工作步骤为：步骤S1.1：上行信号传输单元上电复位并初始化；步骤S1.2：启动逻辑判断处...

【专利技术属性】
技术研发人员：马邦磊，李崇波，宁国云，王怡华，
申请(专利权)人：大禹电气科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42