基于DSP+FPGA通用型变流控制平台

摘要

一种基于DSP+FPGA通用型变流控制平台，属于变频控制技术领域。采用的是模块化、总线式结构。包括DSP+FPGA主控单元、数字信号控制单元、模拟信号控制单元、电源供电单元、保护单元、底板总线单元。各个单元间的信号都是通过底板总线单元进行传递，即各个单元都与底板总线单元相连。电源供电单元给其他各个单元进行供电。模拟信号控制单元通过底板总线单元，将采集模拟信号传递给DSP+FPGA主控单元，DSP+FPGA单元再通过底板总线单元，将数字信号传递给数字信号控制单元；保护单元通过底板总线单元，将故障信号传递给DSP+FPGA主控单元。优点在于，有利于缩短开发周期、增强扩展性，建立模块化、通用型硬件和软件平台。

主权项

一种基于DSP+FPGA通用型变流控制平台，其特征在于，包括DSP+FPGA主控单元、数字信号控制单元、模拟信号控制单元、电源供电单元、保护单元、底板总线单元；各个单元间的信号都是通过底板总线单元进行传递，即各个单元都与底板总线单元相连；电源供电单元与底板总线单元相连，给其他各个单元进行供电；模拟信号控制单元通过底板总线单元，将采集模拟信号传递给DSP+FPGA主控单元，通过对数据的处理和控制算法的计算，DSP+FPGA主控单元再通过底板总线单元，将数字信号传递给数字信号控制单元；保护单元通过底板总线单元，将故障信号传递给DSP+FPGA主控单元；DSP+FPGA主控单元包括DSP芯片、FPGA芯片和AD采样芯片；DSP芯片与FPGA芯片相连，AD采样芯片与FPGA芯片相连；模拟信号控制单元将采集的模拟信号送到DSP+FPGA主控单元，AD采样芯片将模拟信号转换成数字信号，FPGA芯片读取AD采样芯片的数字信号，并进行存储，DSP再读取FPGA内部的数字信号，在DSP上完成数据进行处理计算和控制信号输出；电源供电单元用来给控制平台供电，包括AC/DC开关电源和DC/DC开关电源；220V市电通过AC/DC开关电源，将交流电压转化成直流电压，再通过DC/DC开关电源，将直流电压转化成供电平台所需的各电压等级；数字信号控制单元包括光耦隔离电路、故障封锁电路、光电转换电路；光耦隔离电路与光电转换电路相连，故障封锁电路与光耦隔离电路相连；底板总线单元传送的数字信号通过光耦隔离电路进行隔离，减少外界干扰，再通过光电转换电路将数字信号转换成光信号通过光纤传输；当发生故障时，故障封锁电路通过光耦隔离电路对数字信号进行封锁；模拟信号控制单元包括信号采集电路和信号调理电路，信号采集电路与信号调理电路相连；信号采集电路通过霍尔传感器采集主回路中电压和电流模拟信号，再将模拟信号送给信号调理电路，通过调理电路对模拟信号进行滤波、比例放大处理；然后将模拟信号通过底板总线单元传递给DSP+FPGA主控单元；保护单元包括过流和过压保护电路，模拟信号控制单元通过底板总线单元将采集的模拟信号传递给过流过压保护电路，保护电路判断是否过压过流，当发生过压或过流，则产生故障信号，并将故障信号通过底板总线单元传递给DSP+FPGA主控单元；将控制平台分成两种工作方式：PWM数量<＝12路；PWM数量>12路；PWM数量<＝12路模拟信号控制单元采集主回路的电压电流信号，通过底板总线单元传递给DSP+FPGA主控单元的AD采样芯片，FPGA通过对AD采样芯片控制，启动AD转换，读取AD数据，并对数据进行数字滤波和存储，DSP再读取FPGA内的AD采样实时数据，然后进行算法计算，并通过DSP内部的ePWM模块产生PWM脉冲信号，再将PWM脉冲信号传送给FPGA，FPGA再将PWM脉冲信号通过底板总线单元传递给数字信号控制单元，数字信号控制单元将PWM脉冲信号转换成光纤信号，实现变流器控制；保护单元监测主回路电压和电流，判断是否发生过压过流故障，当发生故障时，保护单元产生故障信号，通过底板总线单元将故障信号传递给DSP+FPGA主控单元，FPGA通过故障信号实现对PWM脉冲的封锁，实现变流器保护，此外FPGA还实现对其他外围电路或芯片的译码、访问与控制；当PWM数量＞12路模拟信号控制单元采集主回路的电压电流信号，通过底板总线单元传递给DSP+FPGA主控单元，FPGA通过对AD采样芯片控制，启动AD转换，读取AD数据，并对数据进行数字滤波和存储，DSP再读取FPGA内的AD采样实时数据，将计算结果占空比写入FPGA；FPGA根据DSP计算结果完成PWM脉冲的产生、扩展，以实现大于12路PWM脉冲信号的输出；其他单元功能与工作方式与PWM数量<＝12路时相同。