本发明专利技术公开了一种基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其包括主控板、光纤板、VME总线机箱和若干个底层单元，其中所述主控板和所述光纤板插在所述VME总线机箱的背板上，二者之间通过VME总线实现通讯，所述光纤板与主控板进行数据交换，并将数据转换成所述每个底层单元需要的数据；所述光纤板与所述底层单元通过光纤连接，所述光纤板具有光纤接收器，以接收所述底层单元发送的数据，所述光纤板通过分析所述主控板发送的数据和所述底层单元发送的数据来确定为所述每个底层单元分配相应的数据。本发明专利技术克服了现有的技术可扩展性较差，对于复杂运算难以达到高速和高精度要求的缺陷，其控制性能符合无功补偿设备的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电力驱动数字控制系统，特别地，涉及一种基于集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors, IGCT)五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统。
技术介绍
多电平的基本思想是由多个电平台阶来合成阶梯波，以逼近正弦输出电压。电平数越多，所得到的阶梯电平台阶越多，从而越逼近正弦波，谐波成分越少。从理论上讲，多电平变换器可以通过合成无穷多个电平台阶，最终实现零谐波的输出。但在实际应用中，由于受到硬件条件和控制复杂性的制约，通常在满足性能指标的前提下，并不追求过高的电平数。从目前发展趋势看，在油气工业中，管线压缩机的全电力驱动将替代燃气透平驱动。数十MW的大功率压缩机需要大容量、高速交流电机传动。基于IGCT的五电平逆变器(变频器)在管线压缩机电机传动应用中可以实现高速、大容量、高效、高可靠性、平滑输出电压波形的目标。传统的逆变器控制系统的控制信号和反馈信号通常采用模拟信号传输，其存在硬件电路复杂、调试困难、编程复杂和抗干扰性差等缺点。针对基于IGCT技术的五电平逆变器控制系统，传统控制系统无论在控制精度还是响应速度上都无法满足要求。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其克服现有的控制系统的不足，对于复杂运算难以达到高速和高精度要求的缺陷，提供了一种编程方便、响应快、抗干扰能力强和精度高的数字控制系统。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其包括主控板、光纤板、VME总线机箱和若干个底层单元，其中所述主控板和所述光纤板插在所述VME总线机箱的背板上，二者之间通过VME总线实现通讯，所述光纤板与主控板进行数据交换，并将数据转换成所述每个底层单元需要的数据；所述光纤板与所述底层单元通过光纤连接，所述光纤板具有光纤接收器，以接收所述底层单元发送的数据，所述光纤板通过分析所述主控板发送的数据和所述底层单元发送的数据来确定为所述每个底层单元分配相应的数据。根据上述的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其中，所述光纤板通过光纤头将数据发送到所述底层单元。根据上述的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其中，所述主控板包括DSP和FPGA，通过VME总线与其它板卡进行通讯。根据上述的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其中，所述光纤板与所述底层单元交换数据采用两根光纤传输，其中，一根光纤控制数据的发送，另一根光纤控制数据的接收。根据上述的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其中，所述底层单元由从控制器、IGCT和直流侧电容组成。进一步地，根据上述的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其中，所述从控制器由FPGA、光纤发射和接收电路、电压和电流检测电路、AD转换电路、温度检测电路、IGCT驱动和故障返回电路和IO驱动电路组成，其中，所述电压和电流检测电路、所述AD转换电路、所述FPGA和所述IGCT驱动和故障返回电路依次连接，所述光纤发射和接收电路、所述温度检测电路和所述IO驱动电路均连接于所述FPGA上。因此，本专利技术的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统提供了一种基于FPGA的新型模块化无功补偿控制系统，主控板采用DSP+FPGA的架构，通过VME总线与光纤板进行通讯。光纤板与底层单元通过光纤连接，通过光纤头将数据发送到底层单元，该控制系统采用模块化思想，可以根据实际需要进行扩展，克服了现有的技术不足，对于复杂运算难以达到高速和高精度要求的缺陷，控制性能符合五电平逆变器设备的要求。附图说明图1为本专利技术的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统的结构示意图；图2为本专利技术中底层单元的从控制器的结构示意图。具体实施例方式以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。如图1所示，根据本专利技术的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其包括主控板1、光纤板2、VME总线机箱3和若干个底层单兀4。其中主控板I和光纤板2插在VME总线机箱3背板上，二者通过VME总线实现通讯。光纤板2与主控板I进行数据交换，并将数据转换成每个底层单元4需要的数据；光纤板2与底层单元4通过光纤连接，并由光纤头将数据发送到底层单元，同时光纤板2采用具有光纤接收功能的光纤接收器，以接收底层单元4发送的数据。光纤板2通过分析主控板I发送的数据和底层单元4发送的数据来确定为每个底层单元分配相应的数据。主控板I采用DSP+FPGA的架构，通过VME总线与其它板卡进行通讯。主控板I中的DSP完成系统的算法、与FPGA数据交换、与上位机通讯等功能；FPGA主要完成脉冲的分配、与DSP数据交换、以及系统的保护等功能。在主控板I中放置存储器，其可以作为数据交换的缓冲器，还可以在数据量比较大的时候存放重要数据。DSP与FPGA互相配合，主控板I完成顶层算法、系统的保护、子模块的控制及保护等功能。主控板I在接收到电网电压、电流以及每个底层单元的电压、电流信号后，计算系统的给定值，通过控制系统中的光纤板2把信号发送到底层单元4中，底层单元4接收到信号后，在底层单元4的从控制器中平衡电压以及输出相应的响应电流。主控板I采用运算功能较强的FPGA芯片，在FPGA芯片中嵌入数个软核，可以运算复杂算法并与底层单元交换数据。主控板I在完成算法后，将计算出的数据通过光纤板传到底层单元4中的从控制器。光纤板2与底层单元4交换数据采用两根光纤传输，一根光纤控制数据的发送，一根光纤控制数据的接收。光纤板2采用FPGA控制的方式，通过VME总线与其它板卡通讯。光纤板2中的FPGA主要完成与主控板I之间的数据交换，并将数据转换成每个底层单元需要的数据，通过光纤头将数据发送到底层单元4，同时光纤板2具有光纤接收设施，能接收底层单元4发送的数据，通过分析主控板I发送的数据和底层单元4发送的数据来确定为每个底层单元分配相应的数据。VME总线机箱3采用VME总线通讯协议，VME通讯协议中数据的传输方式采用并行传输，有效的保证了传输的速度，在VME通讯协议中采用多个控制线来确保传输数据的实时性和准确性。VME总线协议的实现采用背板的连接方式。底层单元4由从控制器、IGCT和直流侧电容组成。底层单元4主要完成主控板I发送的控制命令。其中从控制器5采用FPGA与主控板I交换数据，从而达到准确控制无功补偿装置的目的。底层单元4是输出正弦电压波形的最小阶梯，同时底层单元4中必须含有保护电路，在底层单元4的电容短路或断路时可以自动切除底层单元，保护整个系统的正常运行。如图2所示，底层单元4中的从控制器5由FPGA6、光纤发射和接收电路7、电压和电流检测电路8、AD转换电路9、温度检测电路10、IGCT驱动和故障返回电路11和IO驱动电路12组成。其中，电压和电流检测电路8、AD转换电路9、FPGA6和IGCT驱动和故障返回电路11依次连接，光纤发射和接收电路7、温度检测电路10和IO驱动电路均连接于F本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其特征在于，包括主控板、光纤板、VME总线机箱和若干个底层单元，其中所述主控板和所述光纤板插在所述VME总线机箱的背板上，二者之间通过VME总线实现通讯，所述光纤板与主控板进行数据交换，并将数据转换成所述每个底层单元需要的数据；所述光纤板与所述底层单元通过光纤连接，所述光纤板具有光纤接收器，以接收所述底层单元发送的数据，所述光纤板通过分析所述主控板发送的数据和所述底层单元发送的数据来确定为所述每个底层单元分配相应的数据。
【技术特征摘要】
1.一种基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其特征在于，包括主控板、光纤板、VME总线机箱和若干个底层单兀,其中所述主控板和所述光纤板插在所述VME总线机箱的背板上，二者之间通过VME总线实现通讯，所述光纤板与主控板进行数据交换，并将数据转换成所述每个底层单元需要的数据；所述光纤板与所述底层单元通过光纤连接，所述光纤板具有光纤接收器，以接收所述底层单元发送的数据，所述光纤板通过分析所述主控板发送的数据和所述底层单元发送的数据来确定为所述每个底层单元分配相应的数据。2.根据权利要求1所述的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其特征在于，所述光纤板通过光纤头将数据发送到所述底层单元。3.根据权利要求1所述的基于IGCT五电平技术的管线压缩机同步电机数字控制系统，其特征在于，所述主控板包括DSP和FPGA，通过VME总线与其...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜建国，罗，徐亚军，潘庆山，刘贺，乔树通，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。