專利名稱：基于單片機(jī)與cpld的高壓變頻器用的光纖控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)，具體涉及一種基于單片機(jī)與CPLD的高 壓變頻器用的光纖控制裝置。
背景技術(shù)：
變頻器的功率單元是主回路及控制為一單相橋式變頻器。由輸入變壓器一個(gè)副邊 三相繞組供電，三相橋整流、電容濾波后供給IGBT單相橋式逆變回路，逆變后產(chǎn)生的交流 電從端子輸出。當(dāng)某一功率單元發(fā)生故障不能按要求輸出交流電時(shí)，控制回路發(fā)出IGBT封 鎖信號(hào)，將橋式逆變器封鎖；同時(shí)發(fā)出旁通信號(hào)，將輸出整流橋間的旁通晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通， 構(gòu)成輸出回路中的旁通支路，使輸出電流無阻礙地流過該功率單元，變頻器可以在略低的 輸出下繼續(xù)工作。 來自主控器的控制光信號(hào)，經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換，在控制信號(hào)處理回路中產(chǎn)生IGBT的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)或需旁通時(shí)的晶閘管觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)回路去驅(qū)動(dòng)IGBT或觸發(fā)晶閘管。來 自主回路和其他回路的狀態(tài)信息被收集到應(yīng)答信號(hào)處理回路進(jìn)行處理，集中后經(jīng)電/光轉(zhuǎn) 換器變換，以光信號(hào)向主控器發(fā)送，確認(rèn)故障后控制信號(hào)處理回路發(fā)出信號(hào)，干預(yù)變頻器運(yùn) 行。

發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的 本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，價(jià)格低廉的單片機(jī)與CPLD 的高壓變頻器功率單元旁通的光纖控制裝置。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的基于單片機(jī)與CPLD的高壓變頻器用的光纖控 制裝置，它是由四部分構(gòu)成AVR單片機(jī)編程控制部分、CPLD邏輯控制部分、LCD顯示部分及 光纖通訊部分，AVR單片機(jī)編程控制部分通過軟件程序?qū)ν饨绲呐酝ㄐ盘?hào)處理，CPLD邏輯 控制部分通過來自AVR單片機(jī)信號(hào)進(jìn)行編解碼以擴(kuò)展其功能，LCD顯示部分實(shí)時(shí)顯示AVR 單片機(jī)與CPLD處理的結(jié)果，光纖通訊則是隔離高壓遠(yuǎn)距離傳輸減少干擾。其中，鍵盤按鍵、 AVR單片機(jī)編程控制部分、LCD顯示部分及光纖通訊部分構(gòu)成功率單元外部光纖發(fā)送板； AVR單片機(jī)編程控制部分、CPLD邏輯控制部分、光纖通訊部分和報(bào)警端子構(gòu)成功率單元內(nèi) 部光纖接收板；發(fā)送板與接收板通過光纖通訊部分連接。 1.本實(shí)用新型所述的功率單元外部光纖發(fā)送板內(nèi)部的鍵盤按鍵連接AVR單片機(jī)
編程控制部分，AVR單片機(jī)編程控制部分連接LCD顯示部分，AVR單片機(jī)編程控制部分連接
光纖通訊部分；所述的功率單元內(nèi)部光纖接收板內(nèi)部的AVR單片機(jī)編程控制部分分別連接
光纖通訊部分和CPLD邏輯控制部分，CPLD邏輯控制部分連接報(bào)警端子。 本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有變頻器旁通裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制不靈活，抗干擾能力差的缺
點(diǎn)，提供了一種具有性價(jià)比合理的光纖來控制，當(dāng)工作環(huán)境具有強(qiáng)烈的電磁兼容性干擾，存
在強(qiáng)的電勢(shì)差，需要高傳輸速率時(shí)，此時(shí)光纖通信控制是最佳選擇。在冶金、供水、電力等行業(yè)為了保證生產(chǎn)正常連續(xù)進(jìn)行，要求高壓變頻器的運(yùn)行穩(wěn)定性必須可靠。本實(shí)用新型給出 的高壓變頻器光纖控制旁通裝置設(shè)計(jì)方案經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，其性能可靠，能夠長(zhǎng)期運(yùn)行，自投 入市場(chǎng)以來，深受用戶好評(píng)，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

[0009]圖1為本實(shí)用新型的整個(gè)原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的光纖發(fā)送板原理圖；圖3為本實(shí)用新型的光發(fā)送器和光接收器原理圖圖4為本實(shí)用新型的光纖接收板原理圖；圖5為本實(shí)用新型CPLD邏輯控制部分原理圖；圖6為本實(shí)用新型的電平轉(zhuǎn)換電路原理圖；圖7為本實(shí)用新型的程序流程具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1 7和具體實(shí)施對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明 如圖1所示，首先通過發(fā)送板的按鍵產(chǎn)生鍵碼，由AVR單片機(jī)進(jìn)行編碼，并產(chǎn)生新 的通信協(xié)議代碼送入發(fā)送緩沖器，通過TXD 口發(fā)送給光纖發(fā)送器發(fā)送給內(nèi)部功率單元的光 纖接收板的光接收器，接收板的AVR單片機(jī)對(duì)接收到的協(xié)議代碼判斷比較，實(shí)現(xiàn)此按鍵具 體的錯(cuò)誤代碼程序?qū)PLD進(jìn)行相應(yīng)控制，CPLD執(zhí)行單片機(jī)的相應(yīng)程序，對(duì)報(bào)警單元進(jìn)行高 低電平的控制。在下一個(gè)階段AVR單片機(jī)通過對(duì)CPLD的相應(yīng)I/O 口讀值，判斷報(bào)警故障是 否執(zhí)行，并通過光纖發(fā)送器把相應(yīng)碼字反饋給功率單元外部的光纖發(fā)送板，并在LCD上顯 示其報(bào)警狀態(tài)。以上就是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程的邏輯順序。 當(dāng)有按鍵按下時(shí)(如圖2)，由AVR單片機(jī)(U1)ATTINY2313V進(jìn)行識(shí)別編碼，并通過 PD5和PD6端口控制LCD顯示相應(yīng)的按鍵功能，與此同時(shí)通過TXD腳通過光纖發(fā)送器U3向 功率單元內(nèi)部接收板發(fā)送信號(hào)，等待反饋信息。當(dāng)光纖接收器收到功率單元內(nèi)部接收板反 饋的信息后，傳給AVR單片機(jī)進(jìn)行信息處理，并在LCD上顯示出相應(yīng)的反饋信息。(如圖3、圖4)當(dāng)外部通信發(fā)送板發(fā)送報(bào)警指令時(shí)，內(nèi)部的光纖通信接收板對(duì)其發(fā) 送過來的碼字解碼并根據(jù)解出來的碼字產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警指令發(fā)送給CPLD的1/0部分(U2A) EPM240， CPLD迅速執(zhí)行單片機(jī)的指令對(duì)報(bào)警端子進(jìn)行高低電平的控制，達(dá)到報(bào)警的目的。 CPLD邏輯控制和AVR單片機(jī)通訊部分(如圖4、圖5) ， CPLD邏輯控制部分是由 EPM240T100C5為核心器件，生成各種報(bào)警信號(hào)和片選信號(hào)，如ERR0RJ) ERR0R_15以及選 通電平轉(zhuǎn)換器件(U4)LVC4245的選通信號(hào)等，由于CPLD的工作電壓是3. 3V，而外部控制報(bào) 警的電平為5V，因此必須用兩片電平轉(zhuǎn)換芯片(U4)對(duì)其信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)平匹配(如圖6)，否則 會(huì)因其電勢(shì)差產(chǎn)生灌電流，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，報(bào)警的不正常。 單片機(jī)通訊部分是由ATTINY2313V為核心器件，通過PB 口的8位數(shù)據(jù)總線和PD 口的A3進(jìn)行控制與CPLD連接進(jìn)行并口發(fā)送。通過對(duì)各位報(bào)警狀態(tài)的讀取，判斷程序是否 執(zhí)行并串行發(fā)送數(shù)據(jù)反饋給功率單元外部的AVR單片機(jī)并使其顯示在LCD液晶屏上(如圖 7)。 以上實(shí)施例僅供說明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神及范圍的情況下，作出各種等同變換或變化的 技術(shù)方案屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇，由各項(xiàng)權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求基于單片機(jī)與CPLD的高壓變頻器用的光纖控制裝置，它是由四部分構(gòu)成AVR單片機(jī)編程控制部分、CPLD邏輯控制部分、LCD顯示部分及光纖通訊部分，其特征在于鍵盤按鍵、AVR單片機(jī)編程控制部分、LCD顯示部分及光纖通訊部分構(gòu)成功率單元外部光纖發(fā)送板；AVR單片機(jī)編程控制部分、CPLD邏輯控制部分、光纖通訊部分和報(bào)警端子構(gòu)成功率單元內(nèi)部光纖接收板；發(fā)送板與接收板通過光纖通訊部分連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)與CPLD的高壓變頻器用的光纖控制裝置，其特征 在于功率單元外部光纖發(fā)送板內(nèi)部的鍵盤按鍵連接AVR單片機(jī)編程控制部分，AVR單片機(jī) 編程控制部分連接LCD顯示部分，AVR單片機(jī)編程控制部分連接光纖通訊部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)與CPLD的高壓變頻器用的光纖控制裝置，其特征 在于功率單元內(nèi)部光纖接收板內(nèi)部的AVR單片機(jī)編程控制部分分別連接光纖通訊部分和 CPLD邏輯控制部分，CPLD邏輯控制部分連接報(bào)警端子。
專利摘要一種基于單片機(jī)與CPLD的高壓變頻器用的光纖控制裝置，涉及一種工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)。它是由四部分構(gòu)成AVR單片機(jī)編程控制部分、CPLD邏輯控制部分、LCD顯示部分及光纖通訊部分，AVR單片機(jī)編程控制部分通過軟件程序?qū)ν饨绲呐酝ㄐ盘?hào)處理，CPLD邏輯控制部分通過來自AVR單片機(jī)信號(hào)進(jìn)行編解碼以擴(kuò)展其功能，LCD顯示部分實(shí)時(shí)顯示AVR單片機(jī)與CPLD處理的結(jié)果，光纖通訊則是隔離高壓遠(yuǎn)距離傳輸減少干擾。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，能夠長(zhǎng)期運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02M5/40GK201527578SQ200920100909
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者周維來, 楊國(guó)偉, 顧春明, 馬昭勛 申請(qǐng)人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司