一种码头智能型高压电源控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种码头智能型高压电源控制系统，其设置嵌入式主处理器-协处理器-接口模块的三级结构进行脉冲数据的计算、脉冲产生、脉冲发送及各级功率模块组状态监控。该主处理器根据需要根据当前开关周期所处的电压相位以及直流电压计算本周期中的占空比；该协处理器将占空比的数据根据功率模块级联的级数进行移相及同步处理后产生包含时序关系的脉冲序列；该接口模块主要是将上一级协处理器发来的脉冲序列进行死区补偿、窄脉冲消除处理，然后将脉冲序列按通信规约打包后发送至光纤接口，由光纤接口下发至各级功率模组；该接口模块同时接收来自各级功率模组回传的状态数据，将数据解析后供该主处理器读取。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种码头智能型高压电源控制系统，其设置嵌入式主处理器-协处理器-接口模块的三级结构进行脉冲数据的计算、脉冲产生、脉冲发送及各级功率模块组状态监控。该主处理器根据需要根据当前开关周期所处的电压相位以及直流电压计算本周期中的占空比；该协处理器将占空比的数据根据功率模块级联的级数进行移相及同步处理后产生包含时序关系的脉冲序列；该接口模块主要是将上一级协处理器发来的脉冲序列进行死区补偿、窄脉冲消除处理，然后将脉冲序列按通信规约打包后发送至光纤接口，由光纤接口下发至各级功率模组；该接口模块同时接收来自各级功率模组回传的状态数据，将数据解析后供该主处理器读取。【专利说明】一种码头智能型高压电源控制系统
本专利技术涉及船舶供电高压电源控制
，具体的说是一种码头智能型高压电源控制系统。
技术介绍
近些年，我国船舶工业发展迅速，目前我国已成为世界造船大国。越来越多的国家和地区在我国的造船厂订造符合其标准和频率、电压要求的各种船舶，以及维修各种船舶。在进行船舶修造时，船上大量的设备均需要60Hz电源供电方能正常使用。由于我国电网供电电源频率标准为50Hz，在船上发电机在没有正常投入使用之前，这些需要60Hz电源供电的设备，必需要有一种与之电制匹配的电源来供电。因此一种高质量稳频稳压电源受到了广泛的关注，岸电电源由此而生。传统低压岸电电源均是380V/60HZ上船，所以需要大量的低压电缆，为使用造成很多不便，所以高压上船就成为一种趋势；同时由于船上电动机负载制动时存在有功功率回馈，许多电力电子设备的存在导致功率因数较低且波动较大，所以需要一种集高压变频电源、SVG无功补偿、有功功率储能等功能于一体的码头智能型高压电源来代替现有的传统岸电电源。基于国内的技术水平，高压电源系统的实现通常采用多级H-桥级联技术，而此类系统需要有强大的控制系统才能实现其设计功能。整个主电路系统中包含多级功率电路且每级功率电路的控制脉冲间必须遵守严格的时序，因此单靠DSP这种顺序执行器件很难完成脉冲分发，此类电源系统通常除主算法功能外，需要与很多外部接口(包括模拟采样及输出口、IO 口、通信口等)交互，所以单一 CPU系统很难完成；迄今还没有此类电源所需控制系统的参考设计标准，所以有必要为此类码头智能型高压电源设计专用的控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种高压大功率码头智能型高压电源的控制系统，此系统可以实现对IGBT H-桥级联型高压大功率电源的变频控制。本专利技术是这样实现的，一种码头智能型高压电源控制系统，其设置嵌入式主处理器-协处理器-接口模块的三级结构进行脉冲数据的计算、脉冲产生、脉冲发送及各级功率模块组状态监控，该主处理器根据需要根据当前开关周期所处的电压相位以及直流电压计算本周期中的占空比，且将此占空比写入下一级协处理器；该协处理器将占空比的数据根据功率模块级联的级数进行移相及同步处理后产生包含时序关系的脉冲序列，并将这些脉冲序列传输到下一级接口模块；该接口模块主要是将上一级协处理器发来的脉冲序列进行死区补偿、窄脉冲消除处理，然后将脉冲序列按通信规约打包后发送至光纤接口，由光纤接口下发至各级功率模组；该接口模块同时接收来自各级功率模组回传的状态数据,将数据解析后供该主处理器读取。作为上述方案的进一步改进，该接口模块与各级功率模组间均通过一发一收两根光纤进行通信。作为上述方案的进一步改进，该主处理器(I)采用DSP芯片作为数据信号处理器，该协处理器(4)采用FPGA芯片，该主处理器(I)与该协处理器(4)间通过数据总线与地址总线的模式相联接:该协处理器(4)的多块FPGA挂在该主处理器(I)的DSP芯片的外部总线上，FPGA作为DSP芯片的外部器件使用，工作时对外部地址进行读写来实现数据交互；对外部开关操作及状态监控、人机界面通信、模拟量采集功能由单独DSP芯片负责，外部IO 口通过CPLD进行扩展。作为上述方案的进一步改进，在电路板层级上整个控制系统包括电源板(11)、模拟板(12)、数字IO板(13)、主控制板(14)、A相脉冲板(15)、B相脉冲板(16)、C相脉冲板(17)七块子系统电路板；其中，电源板(11)是为整个系统提供24V、±15V、5V、3.3V电源，模拟板(12)为模块量隔离采样与调理电路，将外部高压、大电流的模拟量调理成为DSP芯片可以承受的电压信号以备采样用，数字IO板(13)将个部高压的数字开关信号经过隔离后送至一个监控DSP (7)，同时将监控DSP (7)输出的低压信号隔离后放大为可控制外部开关的高压大电流信号送至外部开关；主控制板(14)作为整个系统的核心部分，根据外部采样值与数字量状态产生脉冲数据发送给下一级协处理器(4)，且产生外部开关的控制信号，主控制板(14)包含主处理器(I)与监控DSP (7) 4相脉冲板(15)、B相脉冲板(16)、C相脉冲板(17)功能是相同的，其功能是接收上一次主处理器(I)发送来的脉冲数据，由协处理器(4)加工成真实脉冲数据，并将这些脉冲数据发送至接口模块(5)，经光纤发送至外部主电路系统，同时将主电路系统中功率模块状态信号由光纤接收至接口模块(5)，发送至协处理器(4)并反馈至主处理器(I)。优选地，在脉冲发生与控制过程中，主处理器(I)下要挂接多个协处理器(4)，主处理器(I)总线先扩展总线驱动器(2)，由总线驱动器(2)生成数据/地址总线(3)，各协处理器(4)均持接在外部的数据/地址总线(3 )上，再接接口模块(5 )上的各自的接口( 27 )，接口(27)再通过光纤转换电路接至外部主电路功率模组。再优选地，主处理器(I)与协处理器(4)间并行数据18主要包括地址、数据、使能信号、片选信号、写控制(/WR)、读控制(/RD)，写完成标志为高位时表示对主处理器(I)对所有协处理器(4)的写操作均已完成，提示协处理器(4)可以进行下一步的操作。本专利技术的码头智能型高压电源控制系统，它为具有储能单元、SVG功能、变频高压智能电源的核心控制单元，特别是提供了一种能够完成智能高压电源控制所需要的AD隔离采样、IO隔离控制、多级IGBT H-桥级联的脉冲产生、外部远程通信等功能的控制系统。此系统在脉冲发生过程中采用了嵌入式主处理器(MainPr0cess0r)-协处理器(Coprecessor)-接口( Interface)的三级脉冲产生架构，并采用了 FPGA并行运算技术；根据功能将整个主控制功能分由两块DSP承担，其中一块DSP完成主算法功能，另一块DSP完成外围接口操作，双DSP系统间通过双口 RAM技术进行双向适时通信。本专利技术可以实现对IGBTH-桥级联型高压大功率电源的变频控制，且具有运算速度快、脉冲同步、保护快速、对功率模块监控快速准确等特点，且具备友好的人机及远程控制界面。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术码头智能型高压电源控制系统的系统架构示意图；图2模块间信号关系示意图；图3协处理器(Coprecessor)与接口(Interface)间信号关系示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种码头智能型高压电源控制系统，其特征在于：其设置嵌入式主处理器?协处理器?接口模块的三级结构进行脉冲数据的计算、脉冲产生、脉冲发送及各级功率模块组状态监控，该主处理器根据需要根据当前开关周期所处的电压相位以及直流电压计算本周期中的占空比，且将此占空比写入下一级协处理器；该协处理器将占空比的数据根据功率模块级联的级数进行移相及同步处理后产生包含时序关系的脉冲序列，并将这些脉冲序列传输到下一级接口模块；该接口模块主要是将上一级协处理器发来的脉冲序列进行死区补偿、窄脉冲消除处理，然后将脉冲序列按通信规约打包后发送至光纤接口，由光纤接口下发至各级功率模组；该接口模块同时接收来自各级功率模组回传的状态数据，将数据解析后供该主处理器读取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑜，朱明星，尹陆军，齐东流，吴风雷，
申请(专利权)人：安徽天沃电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：