一種基于單周期多點(diǎn)采樣的pwm測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括FPGA模塊、DSP模塊、閥控板、通信管理板和錄波儀；所述FPGA模塊和DSP模塊均位于所述閥控板上，所述閥控板通過通信管理板與錄波儀通信。本實(shí)用新型提供一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，在單個(gè)采樣周期內(nèi)對(duì)PWM波形多點(diǎn)采樣，把對(duì)PWM信號(hào)的實(shí)際采樣頻率提高了數(shù)倍；可以靈活配置，可以根據(jù)需求，設(shè)置成單周期16點(diǎn)、32點(diǎn)、48點(diǎn)等采樣，以進(jìn)一步提高采樣頻率，使測(cè)試錄波波形更加精確，并可用于靜止同步無功發(fā)生器SVG、靜止同步無功補(bǔ)償裝置STATCOM、統(tǒng)一潮流控制器UPFC、高壓直流輸電裝置的閥控裝置中。
【專利說明】—種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試系統(tǒng)，具體講涉及一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電力電子PWM變流器廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)電能質(zhì)量控制領(lǐng)域，如有源電力濾波器APF、SVG、STATC0M等。變流器相應(yīng)控制器的整體結(jié)構(gòu)一般采用的是控保(負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)控制保護(hù))、閥控(功率模塊觸發(fā)檢測(cè))、單元控制器(功率模塊接口)的組成形式。
[0003]為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變流器裝置的工作狀態(tài)，裝置的上位機(jī)一般有遙測(cè)、遙信、錄波等功能。其中錄波功能可以在裝置穩(wěn)態(tài)或裝置故障暫態(tài)時(shí)，把啟動(dòng)錄波時(shí)刻前一段時(shí)間以及之后一段時(shí)間的裝置模擬量、開關(guān)信號(hào)等存到上位機(jī)中。變流器的信號(hào)采樣頻率一般選擇每工頻周期128點(diǎn)(采樣頻率6.4kHz，采樣周期156us)或256點(diǎn)((采樣頻率12.8kHz，采樣周期 78us)。
[0004]針對(duì)電流電壓等模擬量，由于是工頻變化，采樣周期為156us或者78us時(shí)可以得到較為完整的錄波波形。但對(duì)于PWM變流器中PWM波形輸出的測(cè)試，由于其開關(guān)頻率范圍在幾百Hz到幾KHz，最小脈寬為數(shù)十us，若采樣周期為156us或者78us，無法得到精確的PWM錄波波形。
[0005]目前PWM變流器上位機(jī)以及專用的電力系統(tǒng)故障錄波裝置中，都只有針對(duì)模擬量、開入開出量的錄波通道，沒有專門針對(duì)PWM波形的錄波功能。電力系統(tǒng)RTDS(Real-TimeDigital Simulator,實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng))裝置用戶可以利用RTDS對(duì)單元控制器PWM輸出進(jìn)行小步長(zhǎng)采樣得到PWM錄波信號(hào)，但RTDS裝置價(jià)格昂貴，使用較為復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，用于靜止同步無功發(fā)生器SVG、靜止同步無功補(bǔ)償裝置STATC0M、統(tǒng)一潮流控制器UPFC、高壓直流輸電裝置的閥控裝置中。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下方案:
[0008]本實(shí)用新型提供一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括FPGA模塊、DSP模塊、閥控板、通信管理板和錄波儀；所述FPGA模塊和DSP模塊均位于所述閥控板上，所述閥控板通過通信管理板與錄波儀通信。
[0009]所述FPGA模塊實(shí)時(shí)比較調(diào)制波和載波大小，生成PWM波形，與所述DSP模塊通信。
[0010]所述FPGA模塊在單個(gè)采樣周期內(nèi)，利用高頻時(shí)鐘，等時(shí)間間隔的多點(diǎn)采樣PWM高低信號(hào)，把PWM高低變化以I和O的形式存到同一錄波信號(hào)量中；FPGA模塊把錄波信號(hào)量發(fā)送給DSP模塊，并在采樣同步信號(hào)有效時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)給DSP模塊。
[0011]單個(gè)采樣周期內(nèi)設(shè)置N個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，N取16、32或48。
[0012]所述DSP模塊對(duì)接收的中斷信號(hào)進(jìn)行中斷處理，控制地址總線及數(shù)據(jù)總線及相關(guān)讀寫使能信號(hào)，DSP模塊同時(shí)接收錄波信號(hào)量，并啟動(dòng)背板通信，控制背板通信時(shí)序，經(jīng)背板總線把錄波信號(hào)量發(fā)送給通信管理板。
[0013]所述通信管理板包括SRAM存儲(chǔ)器和NAND FLASH存儲(chǔ)器；所述SRAM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述通信管理板接收的預(yù)錄波信號(hào)量，所述NAND FLASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)啟動(dòng)錄波后的錄
波信號(hào)量。
[0014]所述通信管理板按照錄波協(xié)議把存儲(chǔ)的錄波信號(hào)量傳給所述錄波儀。
[0015]所述錄波儀在單個(gè)采樣周期內(nèi)，解析PWM高低信號(hào)并按照時(shí)間先后順序，等時(shí)間間隔完成單個(gè)采樣周期的錄波描點(diǎn)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0017]I)可用于靜止同步無功發(fā)生器SVG、靜止同步無功補(bǔ)償裝置STATC0M、統(tǒng)一潮流控制器UPFC、高壓直流輸電裝置的閥控裝置中；
[0018]2 )本實(shí)用新型在單個(gè)采樣周期內(nèi)對(duì)PWM波形多點(diǎn)采樣，把對(duì)PWM信號(hào)的實(shí)際采樣頻率提高了數(shù)倍；
[0019]3)實(shí)現(xiàn)PWM測(cè)試成本較低，簡(jiǎn)單可靠，無需復(fù)雜且價(jià)格昂貴的RTDS裝置；
[0020]4)可以靈活配置，可以根據(jù)需求，設(shè)置成單周期16點(diǎn)、32點(diǎn)、48點(diǎn)等采樣，以進(jìn)一步提高采樣頻率，使測(cè)試錄波波形更加精確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試過程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]本實(shí)用新型提供一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括FPGA模塊、DSP模塊、閥控板、通信管理板和錄波儀；所述FPGA模塊和DSP模塊均位于所述閥控板上，所述閥控板通過通信管理板與錄波儀通信。
[0025]所述FPGA模塊根據(jù)正弦脈寬調(diào)制方法，實(shí)時(shí)比較調(diào)制波和載波大小，生成PWM波形，與所述DSP模塊通信。
[0026]所述FPGA模塊在單個(gè)采樣周期內(nèi)，利用高頻時(shí)鐘，等時(shí)間間隔的多點(diǎn)采樣PWM高低信號(hào)，把PWM高低變化以I和O的形式存到同一錄波信號(hào)量中；FPGA模塊把錄波信號(hào)量發(fā)送給DSP模塊，并在采樣同步信號(hào)有效時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)給DSP模塊。
[0027]單個(gè)采樣周期內(nèi)設(shè)置N個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，N取16、32或48。
[0028]所述DSP模塊對(duì)接收的中斷信號(hào)進(jìn)行中斷處理，控制地址總線及數(shù)據(jù)總線及相關(guān)讀寫使能信號(hào)，DSP模塊同時(shí)接收錄波信號(hào)量，并啟動(dòng)背板通信，控制背板通信時(shí)序，經(jīng)背板總線把錄波信號(hào)量發(fā)送給通信管理板。
[0029]所述通信管理板包括SRAM存儲(chǔ)器和NAND FLASH存儲(chǔ)器；所述SRAM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述通信管理板接收的預(yù)錄波信號(hào)量，所述NAND FLASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)啟動(dòng)錄波后的錄
波信號(hào)量。
[0030]所述通信管理板按照錄波協(xié)議把存儲(chǔ)的錄波信號(hào)量傳給所述錄波儀。[0031]所述錄波儀在單個(gè)采樣周期內(nèi)，解析PWM高低信號(hào)并按照時(shí)間先后順序，等時(shí)間間隔完成單個(gè)采樣周期的錄波描點(diǎn)。
[0032]實(shí)施例
[0033]下面以采樣周期156us、每周期16個(gè)點(diǎn)進(jìn)行PWM采樣為例，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0034]如圖1，本實(shí)用新型提供一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，包括FPGA模塊、DSP模塊、閥控板、通信管理板和錄波儀；所述FPGA模塊和DSP模塊均位于所述閥控板上，所述閥控板通過通信管理板與錄波儀通信。
[0035]所述FPGA模塊根據(jù)正弦脈寬調(diào)制方法，實(shí)時(shí)比較調(diào)制波和載波大小，生成PWM波形，與所述DSP模塊通信。
[0036]所述FPGA模塊采用XC3S5000芯片；所述DSP模塊采用TMS320F28335芯片。
[0037]假設(shè)FPGA模塊和DSP模塊雙口 RAM通信時(shí)間間隔為156us，雙口 RAM中斷信號(hào)由FPGA模塊產(chǎn)生，周期也為156us。FPGA模塊內(nèi)部采用20MHz時(shí)鐘采樣和計(jì)數(shù)，PWM脈寬為32us，針對(duì)以上情況，如圖2所示，測(cè)試系統(tǒng)按照以下過程實(shí)現(xiàn)單周期多點(diǎn)采樣PWM測(cè)試:
[0038]I)采樣同步信號(hào)采用雙口 RAM中斷信號(hào)，20MHz時(shí)鐘檢測(cè)到該信號(hào)拉高后，F(xiàn)PGA模塊開始采樣PWM輸出；
[0039]2) 20MHz時(shí)鐘每計(jì)9.75us進(jìn)行一次PWM輸出采樣，并依次把采樣值從低位到高位存入一個(gè)16位的PWM采樣信號(hào)量，即:0us采樣值存入信號(hào)量bitO，9.75us采樣值存入bitl, 9.75氺2us采樣值存入bit2，類推，9.75*n us采樣值存入bit (η)，采樣時(shí)間到
9.75*15=146.25us時(shí)，把PWM輸出采樣值存入信號(hào)量bitl5 ；
[0040]3)下一采樣同步信號(hào)有效時(shí)，F(xiàn)PGA模塊把上一周期的PWM信號(hào)量發(fā)送給DSP模塊，通信管理板通過背板McBSP總線接收到閥控板發(fā)送的PWM信號(hào)量并發(fā)送給錄波儀錄波；
[0041]4)錄波儀得到錄波PWM信號(hào)量錄波數(shù)據(jù)后，在156us內(nèi)，按照從低位到高位的順序，等時(shí)間間隔(9.75us)依次取相應(yīng)bit位的值進(jìn)行O或I描點(diǎn)。
[0042]至此，實(shí)現(xiàn)了單周期(156us)多點(diǎn)(16點(diǎn))采樣PWM的測(cè)試，通過在錄波儀中查看錄波波形，相關(guān)人員可以判斷FPGA輸出的PWM是否正常。
[0043]由于采樣同步信號(hào)與PWM高低變化時(shí)刻客觀存在時(shí)間差并且離散采樣，最終得到的采樣值高低持續(xù)寬度與PWM實(shí)際寬度會(huì)有誤差，單周期16點(diǎn)采樣誤差范圍:±7.95us。本例由于離散采樣，誤差為4*7.95us-32us= + 7us，即采樣得到的PWM寬度為39us?？梢酝ㄟ^提高單周期采樣的點(diǎn)數(shù)(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)來進(jìn)一步減小該誤差。
[0044]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括FPGA模塊、DSP模塊、閥控板、通信管理板和錄波儀；所述FPGA模塊和DSP模塊均位于所述閥控板上，所述閥控板通過通信管理板與錄波儀通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA模塊實(shí)時(shí)比較調(diào)制波和載波大小，生成PWM波形，與所述DSP模塊通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA模塊在單個(gè)采樣周期內(nèi)，利用高頻時(shí)鐘，等時(shí)間間隔的多點(diǎn)采樣PWM高低信號(hào)，把PWM高低變化以I和O的形式存到同一錄波信號(hào)量中；FPGA模塊把錄波信號(hào)量發(fā)送給DSP模塊，并在采樣同步信號(hào)有效時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)給DSP模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:單個(gè)采樣周期內(nèi)設(shè)置N個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，N取16、32或48。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊對(duì)接收的中斷信號(hào)進(jìn)行中斷處理，控制地址總線及數(shù)據(jù)總線及相關(guān)讀寫使能信號(hào)，DSP模塊同時(shí)接收錄波信號(hào)量，并啟動(dòng)背板通信，控制背板通信時(shí)序，經(jīng)背板總線把錄波信號(hào)量發(fā)送給通信管理板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述通信管理板包括SRAM存儲(chǔ)器和NAND FLASH存儲(chǔ)器；所述SRAM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述通信管理板接收的預(yù)錄波信號(hào)量，所述NAND FLASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)啟動(dòng)錄波后的錄波信號(hào)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述通信管理板按照錄波協(xié)議把存儲(chǔ)的錄波信號(hào)量傳給所述錄波儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于單周期多點(diǎn)采樣的PWM測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述錄波儀在單個(gè)采樣周期內(nèi)，解析PWM高低信號(hào)并按照時(shí)間先后順序，等時(shí)間間隔完成單個(gè)采樣周期的錄波描點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK203572896SQ201320760005
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】張佃青, 趙波, 詹雄 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司