一种高压大功率电气设备的核心控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高压大功率电气设备的核心控制系统，包括处理器，所述处理器与通信模块、外扩存储器、可编程逻辑模块、译码器、AD采样模块连接；所述译码器与所述AD采样模块连接；所述可编程逻辑模块与所述通信模块、以太网模块连接。本实用新型专利技术能方便地实现各类电能数据信号的采集，保证了系统的高可靠性，能满足较完善的工业应用需求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种高压大功率电气设备的核心控制系统，包括处理器，所述处理器与通信模块、外扩存储器、可编程逻辑模块、译码器、AD采样模块连接；所述译码器与所述AD采样模块连接；所述可编程逻辑模块与所述通信模块、以太网模块连接。本技术能方便地实现各类电能数据信号的采集，保证了系统的高可靠性，能满足较完善的工业应用需求。【专利说明】一种高压大功率电气设备的核心控制系统
本技术涉及电力数据采样以及电能变换装置控制，特别是一种高压大功率电气设备的核心控制系统。
技术介绍
近年来，随着电力建设的极大发展，各种电能装备相继投入电网，使得电能变换、传输效率得到极大地提高。在高压大功率应用领域，传统的电力设备受到器件功率等级的限制，而随之发展起来的级联型多电平变流装置，诸如级联型多电平整流器、级联型多电平有源滤波器以及级联型多电平无功补偿装置等，能方便的使用较小的功率器件，通过模块化连接，通过较小的电压电平叠加，直接应用于高压大功率场合，给该类型电能变换装置带来了挑战，传统的控制方法需做相应的调整，由于控制目标的一致性，无论何种控制方法，都不可避免的需要采集多路电压、电流信号，并通过核心控制芯片实现有效控制，才能实现工业应用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种高压大功率电气设备的核心控制系统，方便地实现各类电能数据信号的采集，保证系统的高可靠性，满足较完善的工业应用需求。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是:一种高压大功率电气设备的核心控制系统，包括处理器，所述处理器与通信模块、外扩存储器、可编程逻辑模块、译码器、AD采样模块连接；所述译码器与所述AD采样模块连接；所述可编程逻辑模块与所述通信模块、以太网模块连接。所述AD采样模块采用AD7656芯片，所述AD7656芯片输入端与放大器连接，所述放大器输入端接有RC滤波器。所述译码器包括74HC138芯片和74HC32D芯片，所述74HC138芯片的三个使能输入端、三个地址输入端均与所述处理器连接；所述74HC138芯片的其中三个输出端与所述AD7656芯片连接；所述74HC32D芯片的输入端与所述AD7656芯片连接，所述74HC32D芯片的输出端与所述处理器连接。本专利技术的外扩存储器为RAM。所述通信模块包括MAX3232芯片、MAX485芯片和CAN通信模块；所述MAX3232芯片、MAX485芯片、CAN通信模块均与所述处理器连接；所述MAX485芯片与所述可编程逻辑模块连接。所述以太网模块包括PPT芯片和与所述PPT芯片连接的RTL8091芯片；所述RTL8091芯片与所述处理器连接。本专利技术的处理器为DSP ;可编程逻辑模块为CPLD。与现有技术相比，本技术所具有的有益效果为:本技术采用具有高精度与高转换速度的芯片AD7656进行采集模拟数据的A/D转换，并配置相应的前级滤波电路，能方便的实现各类电能数据的采集，本系统可方便的实现AD采样的扩容，控制简单实用；基于TI公司的TMS320F2812核心DSP控制芯片，以其优越的运算能力以及成熟的工业应用，可十分便捷的完成相应系统的设计与开发，同时保证系统的高可靠性；本技术集成了 AD数据采样、外扩RAM以及各种通信模块，能满足较完善的工业应用需求，本技术能极大地加速应用开发的周期。【专利附图】【附图说明】图1为本技术一实施例结构框图；图2为本技术一实施例AD采样模块结构示意图； 图3为本技术一实施例译码器结构示意图；图4为本技术一实施例外扩存储器示意图；图5为本技术一实施例通信模块示意图；图6为本技术一实施例CPLD模块图；图7为本技术一实施例以太网模块图；图8为本技术一实施例辅助电源模块图。【具体实施方式】本技术成功应用于单相25电平的H桥式级联型SVG试验平台，考虑到改电能变换装置实际的采样需求，我们进行了灵活的AD扩展配置，本系统采用了 3块AD7656进行直流侧子模块电容电压、逆变器输出电流、电网电压等数据采样。选用的AD7656为16位的高精度模数转换芯片，输入电压范围为正负10V，单块AD芯片可实现6路数据采集，从而本系统可实现多达18路的数据采集工作，满足了该装置实际控制的需求。如图1所示，本开发系统的整体结构框图，以DSP2812为核心控制芯片，以其出色的运算能力和成熟的市场应用技术，能快速高效的完成各类电能变换装置的控制。另外集成了高精度的AD转换芯片及相应的滤波电路，尤其是其可扩展性，能很好地满足多路信号采集的要求。扩展的RAM、通信模块、以太网联网等可根据实际的现场需求进行应用。其中系统的晶振频率选择为30MHz,晶振两端各配置一个20pF的电容进行协助起振和稳定振荡的作用。电源和地部分主要包括两种数字电源，1.8V的内核数字电源和3.3V的I/O 口数字电源。地址总线为19位，数据总线为16位。GPIO复用功能选项根据实际需求可进行软件配置，诸如其他的引脚配置说明可参见TI公司的具体手册。如图2所示，对AD7656的主要功能引脚进行了标注，在信号进入输入通道前做了低通滤波配置。针对电网电压信号特性，我们选择R=470Q，C=0.1uF进行一阶RC低通滤波，由放大器LM324作电压跟随器，实现前级低通滤波器功能。图中下标X可表示为具体的通道数(即x=01、02……06)，每块AD可实现6路数据的同时采样。启动信号C0NVSTA、CONVSTB, C0NVSTC统一由DSP发过来的CONVST信号启动，片选信号CS由3-8译码器进行片选，选定工作状态的AD芯片，RESET为DSP提供的至微信号，RD信号发送给DSP实现数据读取，BUSY信号十一次转换结果结束标志位，在译码器模块中进行逻辑或操作，实现数据的同时采样。AD7656通过16位数据位与DSP相连进行数据传输。另外该AD需要的电源电平较多，如 ± 15V、+5V 和 +3.3V。如图3所示，为译码器模块，主要包括74HC138和74HC32D两块芯片，A8、A9、AlO地址信号作为选择AD的片选信号的编码，El非和E2非连接DSP的CS0&1片选信号，Rff信号连接DSP的RW信号，CSU CS2、CS3即具体的AD芯片片选信号。BUSY1、BUSY2、BUSY3为之前描述的AD模块完成一次转换的标志位，对它们进行逻辑或，实现数据的同时读取。这两块芯片的供电电压都为3.3V。如图4所示，外扩展RAM模块，DSP2812进行RAM外扩十分便捷，将该RAM的19位地址信号和16位数据信号分别与DSP相连，WE和RD读写信号也分别与DSP的读写信号相连，CS片选信号由DSP的CS2进行选通，并通过合适的软件设计匹配即可实现外扩RAM功能，其供电电压为3.3V。如图5所示，MAX3232通过配置四个外接0.1uF电容，引脚7、8通过与9孔串行通信接口的2、3引脚连接，引脚9、10与DSP相应引脚连接，即可实现RS232串行通信功能。MAX485和CAN通信模块比较类似，相应引脚分别与DSP连接，MAX485片选信号与CPLD连接，另外两者的6、7脚串接一个120 Ω电阻，并通过外接插口即完成了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压大功率电气设备的核心控制系统，包括处理器，其特征在于，所述处理器与通信模块、外扩存储器、可编程逻辑模块、译码器、AD采样模块连接；所述译码器与所述AD采样模块连接；所述可编程逻辑模块与所述通信模块、以太网模块连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，刘奇，刘爱文，何志兴，刘雷，黎小聪，徐千鸣，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：实用新型
国别省市：