一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的全数字控制的交交变频电流控制数字系统，由基于ＶＭＥ总线上位机、同步电压接口电路、脉冲驱动接口电路、Ａ／Ｄ采样接口电路、同步变压器、脉冲触发功放板、电压电流传感器组成；其特征在于：还包括ＤＳＰ主板和ＦＰＧＡ接口板； 所述ＦＰＧＡ接口板负责和ＶＭＥ总线的上位机、同步变压器接口电路、脉冲驱动接口电路、Ａ／Ｄ采样接口电路进行接口；基于ＶＭＥ总线的上位机产生控制信号通过ＦＰＧＡ接口板传递给ＤＳＰ主板；同步变压器采集三相交流电源同步电压信号，并通过同步电压 接口电路处理后访问ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ；电压电流传感器采集三相交流电源的电压电流信号，信号经Ａ／Ｄ采样接口电路处理后访问ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ； 所述ＤＳＰ主板采集ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ信息，并综合上位机控制信号、 同步电压信号、电压电流信号，产生控制脉冲，控制脉冲通过ＦＰＧＡ接口板传递到脉冲驱动接口电路，并被转换成合适的电平信号，电平信号再传递给脉冲触发功放板进行放大后，最终发送给功率电路； ＤＳＰ主板进行电流调节器、电流断续补偿和触发角的计算 ，ＤＳＰ主板通过数据总线、地址总线和控制总线连接到ＦＰＧＡ接口板，从而实现ＤＳＰ主板和ＦＰＧＡ接口板的信息交换；基于ＶＭＥ总线的上位机通过ＶＭＥ总线的数据总线、地址总线和控制总线与ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ互联，并通过ＦＰＧＡ接口板与ＤＳＰ主板进行通讯； 零电流中断信号由电流过零检测板提供，电流过零检测板将电流过零信号连接到ＦＰＧＡ的管脚上，经ＦＰＧＡ接口板，产生电流过零的两路中断信号，接到ＤＳＰ的外部中断引脚上，由于交交变频系统需要在功率装置在正向桥工作向反相桥工作 切换时，不能存在环流，即须在电流为Ｏ时切换，电流过零检测板为系统提供零电流信号，通过ＦＰＧＡ接口板提供给ＤＳＰ作正反桥脉冲无环流切换逻辑计算； ＤＳＰ主板接到上位机下传的电压前馈给定信号和交流电流给定信号后，综合电压和电流实际检测值以 及零电流中断信号，产生触发角α角，并将触发角α下传给ＦＰＧＡ接口板，ＦＰＧＡ接口板根据触发角α和同步变压器的同步电压信号，产生出功率电路触发脉冲，触发脉冲经脉冲驱动接口电路传递给脉冲触发功放板，去触发主回路的功率电路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种交交变频器电流控制器，特别是一种基于DSP和FPGA的全数字控制 的交交变频电流数字控制系统。技术背景随着数字控制和电力电子技术的发展，在目前的调速领域，交流传动逐渐取代直流传动 的地位成为主流，而在大功率交流传动领域，交交变频器是目前应用最广泛的交流调速方案。 交交变频器的控制系统非常复杂，传统的交交变频器控制系统是由多个模拟系统组成，由于 模拟器件本身存在的温漂、零漂和老化问题，系统成本高，构成复杂，调试、使用不便。随 着数字控制技术的发展，近年来国外公司采用了多处理器系统来完成交交变频器的矢量控制 任务。如附图说明图1所示，系统通常釆用三个处理器处理器101完成速度调节任务，处理器102 完成直流电流调节、矢量控制、弱磁控制等任务，处理器103完成交流电流调节器、交流电 压前馈补偿环节、交流电流断续补偿环节、无环流换向逻辑以及移相触发环节等。 一个典型 的基于总线结构的多处理器通用控制器，其中处理器103通过接口板105和三个数字触发 板104相连，完成上述处理器103的任务。这种系统存在的主要问题有两个1、 处理器IOI， 102， 103，通过接口板和三个数字触发板104相连，构成交交变频 电流控制数字系统，系统构成较复杂。2、 -数字触发部分一般由单片机和可编程门阵列来实现，运算复杂，浪费机时，且精度 不够高，有时存在相位抖动的问题；3、 处理器IOI， 102， 103和上位机203的通讯需符合通信总线规定的协议，通讯速 率受影响。专利技术 内 容本专利技术为了解决现有的多处理器通用控制器存在的结构复杂效率低等问题，提供了一 种基于DSP和FPGA的全数字控制的交交变频电流控制数字系统,主要由DSP主板、FPGA接口板、基于VME总线的上位机、同步电压接口电路、脉冲驱动接口电路、A/D采样接口 电路、同步变压器、脉冲触发功放板、电压电流传感器与电流过零检测板组成。所述FPGA接口板负责和VME总线的上位机、同步变压器接口电路、脉冲驱动接口电 路、A/D采样接口电路进行接口；基于VME总线的上位机产生控制信号通过FPGA接口板 传递给DSP主板；同步变压器采集三相交流电源同步电压信号，并通过同步电压接口电路处 理后访问FPGA接口板内的双口 RAM;电压电流传感器釆集三相交流电源的电压电流信号， 信号经A/D釆样接口电路处理后访问FPGA接口板内的双口 RAM。DSP主板釆集FPGA接口板内的双口 RAM信息，并综合上位机控制信号、同步电压信 号、电压电流信号，产生控制脉冲，控制脉冲通过FPGA接口板传递到脉冲驱动接口电路， 并被转换成合适的电平信号，电平信号再传递给脉冲触发功放板进行放大后，最终发送给功 率电路。DSP主板主要进行电流调节器、电流断续补偿和触发角的计算，DSP主板通过数据总线、 地址总线和控制总线连接到FPGA接口板，从而实现DSP主板和FPGA接口板的信息交换。 基于VME总线的上位机通过VME总线的数据总线、地址总线和控制总线与FPGA接口板 内的双口 RAM互联，并通过FPGA接口板与DSP主板进行通讯。所述同步电压接口电路包括滤波电路和正弦拨转换方波电路，同步变压器采集的三相交 流电源的同步电压信号为正弦波，经过滤波电路进行过滤，过滤后的正弦波同步电压信号通 过正弦波转换成方波电路转换成方波同步电压信号，最后传递给FPGA接口板上作为系统所 需的同步信号，作为触发脉冲产生的基准。所述的A/D采样接口电路包括调理电路和A/D转换电路，其中调理电路包括采样电阻 与INA159功放器件；A/D转换电路为A/D采样芯片ADS8365。交交变频器的三相交流 电源的交流输出电压和电流信号经过电压电流传感器产生电流型的检测信号，该检测信号传 递给调理电路，经调理电路中的采样电阻转换成模拟检测信号，再经INA159功放器件放大、 整形，然后输入给A/D转换电路转化成数字检测信号，数字检测信号通过数据总线和控制信 号线接到FPGA接口板，并储存在FPGA接口板模拟的双口 RAM中。零电流中断信号由电流过零检测板提供，电流过零检测板将电流过零信号连接到FPGA 的管脚上，经FPGA接口板，产生电流过零的两路中断信号，接到DSP的外部中断引脚上。 由于交交变频系统需要在功率装置在正向桥工作向反相桥工作切换时，不能存在环流，即须 在电流为0时切换。电流过零检测板为系统提供零电流信号，通过FPGA接口板提供给DSP 作正反桥脉冲无环流切换逻辑计箅。DSP主板采集FPGA接口板内的双口 RAM中的信息，并上传给基于VME总线的上位 机，上位机采用基于VME总线结构的多处理器控制系统，综合DSP主板上传的电压和电流实际检测值，完成交交变频的矢量控制任务，产生出电压前馈给定信号和交流电流给定信号， 并通过刷新FPGA接口板内的双口 RAM,下传给DSP主板。DSP主板接到上位机下传的 电压前馈给定信号和交流电流给定信号后，综合电压和电流实际检测值以及零电流中断信号， 产生触发角"角，并将触发角"下传给FPGA接口板，FPGA接口板根据触发角a和同步变 压器的同步电压信号，产生出功率电路触发脉冲，触发脉冲经脉冲驱动接口电路传递给脉冲 触发功放板，去触发主回路的功率电路。所述的脉冲驱动接口电路包括光电隔离和脉冲电压提升电路。上述A/D转换电路对DSP主板的控制通过FPGA接口板编程实现。本专利技术的优点在于(1) 采用DSP主板和FPGA接口板配合完成晶闸管移相触发的数字化和无环流换向逻辑，大大提高了触发脉冲的精度和实时性；(2) 利用FPGA接口板内的资源，双口 RAM实现和基于VME总线上位机的信息交换，提高了信息交换的速率和数据的准确性。 附图说 明图1为各处理器之间通过机箱总线互联和通讯图；图2为本专利技术交交变频电流控制数字系统结构框图；图3为本专利技术DSP主板和上位机的信息交换结构框图；图4为本专利技术同步电压接口电路结构框图；图5为本专利技术A/D釆样接口电路结构框图；图6为本专利技术电流过零检测接口电路结构框图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的交交变频电流控制数字系统进行详细说明。 本专利技术的一种基于DSP和FPGA的全数字控制的交交变频电流控制数字系统，如图2 所示，主要由DSP主板201、 FPGA接口板202、基于VME总线的上位机203、同步电 压接口电路204、脉冲驱动接口电路206、 A/D采样接口电路208、同步变压器205、脉 冲触发功放板207、电压电流传感器209与电流过零检测板211组成。所述EPGA^J3&^D2鱼,VMK^HJb^机203、同步变压器205 #&%路、 脉冲驱动接口电路206、 A/D采样接口电路208进行接口；基于VME总线的上位机203 产生控制信号通过FPGA接口板202传递给DSP主板201;同步变压器205釆集三相交流 电源同步电压信号，并通过同步电压接口电路204处理后访问FPGA接口板202内的双口RAM;电压电流传感器209采集三相交流电源的电压电流信号，信号经A/D采样接口电路 208处理后访问FPGA接口板202内的双口 RAM。DSP主板201采集FPGA接口板202内的双口 RAM信息，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的全数字控制的交交变频电流控制数字系统，由基于ＶＭＥ总线上位机、同步电压接口电路、脉冲驱动接口电路、Ａ／Ｄ采样接口电路、同步变压器、脉冲触发功放板、电压电流传感器组成；其特征在于：还包括ＤＳＰ主板和ＦＰＧＡ接口板；所述ＦＰＧＡ接口板负责和ＶＭＥ总线的上位机、同步变压器接口电路、脉冲驱动接口电路、Ａ／Ｄ采样接口电路进行接口；基于ＶＭＥ总线的上位机产生控制信号通过ＦＰＧＡ接口板传递给ＤＳＰ主板；同步变压器采集三相交流电源同步电压信号，并通过同步电压接口电路处理后访问ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ；电压电流传感器采集三相交流电源的电压电流信号，信号经Ａ／Ｄ采样接口电路处理后访问ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ； 所述ＤＳＰ主板采集ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ信息，并综合上位机控制信号、同步电压信号、电压电流信号，产生控制脉冲，控制脉冲通过ＦＰＧＡ接口板传递到脉冲驱动接口电路，并被转换成合适的电平信号，电平信号再传递给脉冲触发功放板进行放大后，最终发送给功率电路； ＤＳＰ主板进行电流调节器、电流断续补偿和触发角的计算，ＤＳＰ主板通过数据总线、地址总线和控制总线连接到ＦＰＧＡ接口板，从而实现ＤＳＰ主板和ＦＰＧＡ接口板的信息交换；基于ＶＭＥ总线的上位机通过ＶＭＥ总线的数据总线、地址总线和控制总线与ＦＰＧＡ接口板内的双口ＲＡＭ互联，并通过ＦＰＧＡ接口板与ＤＳＰ主板进行通讯； 零电流中断信号由电流过零检测板提供，电流过零检测板将电流过零信号连接到ＦＰＧＡ的管脚上，经ＦＰＧＡ接口板，产生电流过零的两路中断信号，接到ＤＳＰ的外部中断引脚上，由于交交变频系统需要在功率装置在正向桥工作向反相桥工作切换时，不能存在环流，即须在电流为Ｏ时切换，电流过零检测板为系统提供零电流信号，通过ＦＰＧＡ接口板提供给ＤＳＰ作正反桥脉冲无环流切换逻辑计算； ＤＳＰ主板接到上位机下传的电压前馈给定信号和交流电流给定信号后，综合电压和电流实际检测值以及零电流中断信号，产生触发角α角，并将触发角α下传给ＦＰＧＡ接口板，ＦＰＧＡ接口板根据触发角α和同步变压器的同步电压信号，产生出功率电路触发脉冲，触发脉冲经脉冲驱动接口电路传递给脉冲触发功放板，去触发主回路的功率电路。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：段巍，雷鸣，李崇坚，李向欣，朱春毅，路尚书，李凡，张瑜，
申请(专利权)人：北京金自天正智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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