一种具有前级FPGA的APF控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种具有前级FPGA的APF控制装置，包括ADC芯片、前级FPGA芯片、主控DSP芯片和光耦隔离芯片；前级FPGA芯片与主控DSP芯片通过同步信号端口相连接；APF的电网电压互感器、电网电流互感器、负载电流互感器、补偿支路电流互感器、滤波电容电流互感器均首先连接至ADC芯片的输入端，由ADC芯片的输出端连接至前级FPGA芯片，然后再由前级FPGA芯片连接至主控DSP芯片；APF的IGBT的PWM控制端先连接至光耦隔离芯片的输入端，由光耦隔离芯片的输出端连接至前级FPGA芯片，然后再由前级FPGA芯片连接至主控DSP芯片。将影响控制延时的ADC电流电压采样先通过FPGA芯片进行前级采样处理，再传入主控DSP中，具有很强的实用性、可操作性和竞争力，有利于提高控制系统的稳定性。有利于提高控制系统的稳定性。有利于提高控制系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
容量需要扩展时进行模块化级联，光纤接口和扩展RS485通讯接口均与前级FPGA芯片连接。
[0013]进一步地，所述的APF控制装置还包括以太网接口，用于与模拟信号录波系统的连接，以太网接口与前级FPGA芯片连接。
[0014]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0015]1)本技术将影响控制延时的ADC电流电压采样先通过FPGA芯片进行前级采样处理，然后再传入主控DSP中，将原本DSP芯片耗时较多的功能改由FPGA芯片和DSP 芯片共同实现，并用同步信号保证实时性，经测试在20K控制系统下可以稳定运行。
[0016]2)本技术通过前级的FPGA芯片隔断了外部传感器对主控DSP的直接影响，减小了主控DSP的故障率，提高系统的稳定性。
附图说明
[0017]图1为技术的APF主回路连接结构图；
[0018]图2为技术的APF中检测传感器的连接结构图；
[0019]图3为技术的APF控制装置的电路图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本技术提供的具体实施方式进行详细说明。
[0021]如图1所示，APF为由由12个IGBT和6个二极管构成二极管中点箝位APF，根据交流电源380V/690V电压级别不同，选用合适电压等级电流参数的IGBT，直流侧通过电容串联，通过串联中点连入电网的N端，进入零线电流通道，并网侧通过滤波器电路(由电感L和电容C构成)连入电网。
[0022]如图2所示，APF的检测元件包括：电网侧设有电网电压互感器(VSA、VSB、VSC )、负载电流互感器(ILA、ILB、ILC)、电网电流互感器(IGRIDA、IGRIDB、 IGRIDC)，APF侧设有补偿支路电流互感器(ISA3、ISB3、ISC3)，滤波器端设有滤波电容电流互感器(ISA1、ISB1、ISC1)。
[0023]如图3所示，本技术所述的APF控制装置包括ADC芯片、前级FPGA芯片、主控DSP芯片和光耦隔离芯片；前级FPGA芯片与主控DSP芯片通过DMA总线和同步信号SYNC端口相连接。
[0024]所述的电网电压互感器、负载电流互感器、补偿支路电流互感器、滤波电容电流互感器均首先连接至ADC芯片的输入端，由ADC芯片的输出端连接至前级FPGA芯片，然后再由前级FPGA芯片连接至主控DSP芯片。
[0025]所述的前级FPGA芯片和ADC芯片之间采用高速SPI连接。
[0026]利用FPGA芯片驱动AD7616的电路，采集包括负载电流，三相电网电压，APF补偿测电流，APF支路电流，以及滤波支路电容电流，直流侧电压正负值信号等。FPGA芯片和AD7616采用高速SPI协议通信，测试证明可以实现采样周期达到128K以上。
[0027]图3中，ADC芯片(AD7616)与各电流、电压传感器之间的连接关系引脚说明如下：
[0028][0029][0030]所述的APF控制装置还包括温度采样芯片AD7928，IGBT的温度采集信号首先接入温度采样芯片的输入端，温度采样芯片的输出端连接至前级FPGA芯片，然后再由前级 FPGA芯片连接至主控DSP芯片。
[0031]IGBT的温度采集信号与温度采样芯片AD7928的连接关系引脚说明如下：
[0032]英文缩写信号定义采样取值范围T
‑
IGBT1A相外管IGBT温度10到+5VT
‑
IGBT2A相外管IGBT温度20到+5VT
‑
IGBT3B相外管IGBT温度10到+5VT
‑
IGBT4B相外管IGBT温度20到+5VT
‑
IGBT5C相外管IGBT温度10到+5VT
‑
IGBT6C相外管IGBT温度20到+5V
[0033]由于FPGA是并行处理器的芯片架构，可以在过采样处理电压电流模拟量的同时，对 12路IGBT驱动信号，3相故障反馈信号，3相IGBT温度信号进行处理，将原本DSP芯片耗时较多的功能改由FPGA芯片和DSP芯片共同实现，并用同步信号保证实时性，经测试在20K控制系统下可以稳定运行。
[0034]3相故障反馈信号通过光耦隔离SN74LVC3G17与前级FPGA的连接引脚如下：
[0035]英文缩写信号定义ADC取值范围
FLAUT_AA相IGBT故障反馈0到+5VFLAUT_BB相IGBT故障反馈0到+5VFLAUT_CC相IGBT故障反馈0到+5V
[0036] 如图3所示，所述的IGBT的PWM控制端先连接至光耦隔离芯片M484的输出端，光耦隔离芯片M484的输入端连接至前级FPGA芯片，然后再由前级FPGA芯片连接至主控DSP芯片。图3中，光耦隔离芯片M484的输入端信号为IGBT1
‑
IGBT12，输出端信号为PWM
‑
A1至PWM
‑
A4、PWM
‑
B1至PWM
‑
B4、PWM
‑
C1至PWM
‑
C4，分别连接至12 个IGBT的PWM控制端。
[0037]如图3所示，所述的APF控制装置还包括如下接口：
[0038]1)RS485通讯接口，用于连接上位机，所述的RS485通讯接口与主控DSP芯片连接。
[0039]2)前级FPGA可以扩展RS485接口和并联光纤通信级联接口，光纤接口和扩展RS485 通讯接口均与前级FPGA芯片连接。当APF容量需要扩展时可以进行模块化级联实现，利于大批量生产和售后维修。
[0040]3)所述的APF控制装置还包括以太网接口，用于与模拟信号录波系统的连接，以太网接口与前级FPGA芯片连接。
[0041]本技术将影响控制延时的ADC电流电压采样先通过FPGA芯片进行前级采样处理，然后再传入主控DSP中，FPGA芯片的前级采样处理中，采样频率和调制信号的装载可以为开关频率的N倍，由于时刻更新的装载的调制信号值都与载波相交产生PWM输出脉冲，所以PWM输出延时性更小。
[0042]以上实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有前级FPGA的APF控制装置，所述的APF为由多个IGBT及多个二极管构成的二极管中点箝位型APF，并网侧通过滤波器连入电网，电网侧设有电网电压互感器、电网电流互感器、负载电流互感器，APF侧设有补偿支路电流互感器，滤波器端设有滤波电容电流互感器；其特征在于，所述的APF控制装置包括ADC芯片、前级FPGA芯片、主控DSP芯片和光耦隔离芯片；前级FPGA芯片与主控DSP芯片通过DMA总线和同步信号端口相连接；所述的电网电压互感器、电网电流互感器、负载电流互感器、补偿支路电流互感器、滤波电容电流互感器均首先连接至ADC芯片的输入端，由ADC芯片的输出端连接至前级FPGA芯片，然后再由前级FPGA芯片连接至主控DSP芯片；所述的IGBT的PWM控制端先连接至光耦隔离芯片，经由光耦隔离芯片连接至前级FPGA芯片，然后再由前级FPGA芯片连接至主控DSP芯片。2.根据权利要求1所述的一种具有前级FPGA的APF控制装置，其特征在于，所述的前级FPGA芯片和ADC芯片之...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵爽，杨洋，高金鑫，孙贤大，王继浩，张万金，吴然，陈朋，张坤，魏洪实，张巍，
申请(专利权)人：辽宁荣信兴业电力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：