基于fpga的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置和高壓變頻器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及變頻領(lǐng)域，尤其涉及基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置和高壓變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]級聯(lián)型高壓變頻器整機的功率回路由移相變壓器、三相多個功率單元串聯(lián)構(gòu)成，每個單元需要與控制單元通過一對光纖單獨通訊，控制單元向所有功率單元傳遞正弦波PWM驅(qū)動脈沖和控制信號，所有功率單元向控制單元回饋工作狀態(tài)。同時，級聯(lián)型高壓變頻器的工作電壓一般在6KV?10KV，每相單元數(shù)N —般為5?9個。因此級聯(lián)型高壓變頻器整機所需要的脈沖路數(shù)范圍為:30?54路，光纖通訊發(fā)送接收通道共計30?54個。其不僅成本高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試耗時耗力，并且增加功能困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于提出一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、容易調(diào)試，并且容易新增功能。其具體包括，
[0004]三相正弦值存儲器，其包括A相正弦值存儲器、B相正弦值存儲器和C相正弦值存儲器；
[0005]運行控制參數(shù)存儲器；
[0006]計算電路，所述計算電路包括與所述運行控制參數(shù)存儲器相連的幅值計算電路、相位計算電路、頻率計算電路和載波計算電路；
[0007]調(diào)制波發(fā)生電路，分別與所述運行控制參數(shù)存儲器、三相正弦值存儲器和計算電路相連；同時，
[0008]三相脈沖發(fā)生傳輸電路，所述調(diào)制波發(fā)生電路和所述載波計算電路分別與所述三相脈沖發(fā)生傳輸電路中每一相均相連。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置還包括人機接口，所述人機接口與所述運行控制參數(shù)存儲器相連。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述載波計算電路和調(diào)制波發(fā)生電路之間串聯(lián)一同步電路。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，三相脈沖發(fā)生傳輸電路包括A相脈沖發(fā)生傳輸電路、B相脈沖發(fā)生傳輸電路和c相脈沖發(fā)生傳輸電路，且每一相脈沖發(fā)生傳輸電路至少包括一脈沖發(fā)生傳輸電路。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述脈沖發(fā)生傳輸電路包括依次串聯(lián)的互補雙載波發(fā)生電路、雙路PWM電路和單元光纖發(fā)送接收電路，所述載波計算電路與所述互補雙載波發(fā)生電路相連，所述雙路PWM電路和所述調(diào)制波發(fā)生電路相連，所述單元光纖發(fā)送接收電路與所述運行控制參數(shù)存儲器相連。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，每一相脈沖發(fā)生傳輸電路均包括8至10路脈沖發(fā)生傳輸電路。
[0014]本實用新型還提供一種裝有所述的基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置的高壓變頻器，所述高壓變頻器包括三相交流電源，且每一相交流電源均包括多個功率單元，且所述功率單元與所述脈沖發(fā)生傳輸電路相連。
[0015]本實用新型還提供一種裝有所述的基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置的高壓變頻器，所述高壓變頻器包括三相交流電源，且每一相交流電源均包括多個功率單元，且所述功率單元與所述單元光纖發(fā)送接收電路相連。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的優(yōu)點在于:在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)輸出電壓幅值、頻率、相位計算電路，以提供調(diào)制波。由于FPGA內(nèi)部產(chǎn)生變頻調(diào)速控制系統(tǒng)所需的全部控制電路，利用FPGA實現(xiàn)級聯(lián)型高壓變頻器變頻調(diào)速控制所需的全部PWM通道和通信通道，以及整機功能控制，其配置簡單，調(diào)試方便，容易新增功能。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置系統(tǒng)框圖；
[0018]圖2是裝有基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置的高壓變頻器拓撲圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1，本實用新型基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置包括一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其包括，三相正弦值存儲器、計算電路、三相脈沖發(fā)生傳輸電路和調(diào)制波發(fā)生電路。
[0020]三相正弦值存儲器包括A相正弦值存儲器、B相正弦值存儲器和C相正弦值存儲器。計算電路包括與運行控制參數(shù)存儲器相連的幅值計算電路、相位計算電路、頻率計算電路和載波計算電路。調(diào)制波發(fā)生電路分別與運行控制參數(shù)存儲器、三相正弦值存儲器和計算電路相連。調(diào)制波發(fā)生電路和所述載波計算電路分別與三相脈沖發(fā)生傳輸電路中每一相均相連。
[0021 ] 三相脈沖發(fā)生傳輸電路包括A相脈沖發(fā)生傳輸電路、B相脈沖發(fā)生傳輸電路和C相脈沖發(fā)生傳輸電路，且每一相脈沖發(fā)生傳輸電路包括8至10路脈沖發(fā)生傳輸電路。在本實施例中，每一相脈沖發(fā)生傳輸電路包括8路脈沖發(fā)生傳輸電路。
[0022]脈沖發(fā)生傳輸電路包括依次串聯(lián)的互補雙載波發(fā)生電路、雙路PWM電路和單元光纖發(fā)送接收電路，載波計算電路與所述互補雙載波發(fā)生電路相連，雙路PWM電路和所述調(diào)制波發(fā)生電路相連，單元光纖發(fā)送接收電路與所述運行控制參數(shù)存儲器相連。
[0023]基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置還包括人機接口，人機接口與所述運行控制參數(shù)存儲器相連。人機接口能夠以工業(yè)485串行通信與用戶觸摸屏、計算機傳輸數(shù)據(jù)；也可以通過開關(guān)量方式與用戶其他設(shè)備進行通信，以實現(xiàn)可靠安全聯(lián)鎖；也可以通過多路數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出的方式與用戶的操作指令和儀表系統(tǒng)傳遞命令和數(shù)據(jù)。
[0024]載波計算電路和調(diào)制波發(fā)生電路之間串聯(lián)一同步電路。從而實現(xiàn)同步調(diào)制，能夠提高輸出轉(zhuǎn)矩，與異步調(diào)制相比，提升了整機的拖動性能。
[0025]在使用本實用新型基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置時，當(dāng)用戶發(fā)出設(shè)置操作參數(shù)和操作命令時，相應(yīng)的參數(shù)通過人機接口傳送到FPGA內(nèi)部的運行控制參數(shù)存儲器中。
[0026]若收到停機命令，幅值計算電路、相位計算電路、頻率計算電路和載波計算電路復(fù)位，調(diào)制波發(fā)生電路、同步電路和互補雙載波發(fā)生電路復(fù)位到初始狀態(tài)。
[0027]若收到起動命令，幅值計算電路、相位計算電路、頻率計算電路開始按照運行控制參數(shù)存儲器中存儲的電機參數(shù)進行相應(yīng)的運算，輸出每一時刻的三相調(diào)制波的查找地址。調(diào)制波發(fā)生電路根據(jù)查找地址，從A相正弦值存儲器、B相正弦值存儲器、C相正弦值存儲器中取得當(dāng)前三相調(diào)制波的瞬時值；同時同步電路起動，按照運行控制參數(shù)存儲器存儲的載波控制參數(shù)，計算每個載波的頻率、相對相位。
[0028]調(diào)制波發(fā)生電路和載波計算電路各自產(chǎn)生的信號送到相應(yīng)單元的雙路PWM電路與互補載波發(fā)生電路中。每相N個互補載波發(fā)生電路的功能是，把載波計算電路送來的單個信號，轉(zhuǎn)換成兩個互補的載波信號，然后送到相應(yīng)單元的雙路PWM電路中；在每個雙路PWM電路中，其輸入的調(diào)制波分別與輸入的兩路互補的載波信號進行比較，當(dāng)調(diào)制波大于載波時，輸出高電平，反之輸出低電平；由于調(diào)制波和載波都在不斷變化，因此雙路PWM電路不斷輸出兩路高低變化的脈沖，然后把脈沖送到相應(yīng)的第N路單元光纖發(fā)送接收電路中。
[0029]在運行過程中，外部故障、單元故障等信息全部送入到運行控制參數(shù)存儲器中進行邏輯處理，以向FPGA發(fā)出正常運行、停機或故障保護動作。
[0030]請參考圖2，其為裝有基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置的高壓變頻器。高壓變頻器包括三相交流電源，且每一相交流電源均包括多個功率單元，功率單元與脈沖發(fā)生傳輸電路相連。具體來說，每相交流電源上的功率單元都與相應(yīng)相的脈沖發(fā)生傳輸電路上的單元光纖發(fā)送接收電路相連。經(jīng)過功率單元進行功率放大后，即輸出三相變壓變頻電源。在本實施例中，每一相變壓變頻電源設(shè)有8個功率單元，與8路脈沖發(fā)生傳輸電路相對應(yīng)。
[0031]本實用新型不僅局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本實用新型相同或相近似的技術(shù)方案，均在其保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其特征在于:包括， 三相正弦值存儲器，其包括A相正弦值存儲器、B相正弦值存儲器和C相正弦值存儲器； 運行控制參數(shù)存儲器； 計算電路，所述計算電路包括與所述運行控制參數(shù)存儲器相連的幅值計算電路、相位計算電路、頻率計算電路和載波計算電路； 調(diào)制波發(fā)生電路，分別與所述運行控制參數(shù)存儲器、三相正弦值存儲器和計算電路相連;同時， 三相脈沖發(fā)生傳輸電路，所述調(diào)制波發(fā)生電路和所述載波計算電路分別與所述三相脈沖發(fā)生傳輸電路中每一相均相連。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其特征在于:所述基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置還包括人機接口，所述人機接口與所述運行控制參數(shù)存儲器相連。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其特征在于:所述載波計算電路和調(diào)制波發(fā)生電路之間串聯(lián)一同步電路。4.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其特征在于??三相脈沖發(fā)生傳輸電路包括A相脈沖發(fā)生傳輸電路、B相脈沖發(fā)生傳輸電路和C相脈沖發(fā)生傳輸電路，且每一相脈沖發(fā)生傳輸電路至少包括一路脈沖發(fā)生傳輸電路。5.如權(quán)利要求4所述的一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其特征在于:每一路所述脈沖發(fā)生傳輸電路包括依次串聯(lián)的互補雙載波發(fā)生電路、雙路PWM電路和單元光纖發(fā)送接收電路，所述載波計算電路與所述互補雙載波發(fā)生電路相連，所述雙路PWM電路和所述調(diào)制波發(fā)生電路相連，所述單元光纖發(fā)送接收電路與所述運行控制參數(shù)存儲器相連。6.如權(quán)利要求5所述的一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，其特征在于??每一相脈沖發(fā)生傳輸電路均包括8至10路脈沖發(fā)生傳輸電路。7.一種裝有如權(quán)利要求1至6任意一項所述的基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置的高壓變頻器，其特征在于:所述高壓變頻器包括三相交流電源，且每一相交流電源均包括多個功率單元，且所述功率單元與所述脈沖發(fā)生傳輸電路相連。8.一種裝有如權(quán)利要求5或6所述的基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置的高壓變頻器，其特征在于:所述高壓變頻器包括三相交流電源，且每一相交流電源均包括多個功率單元，且所述功率單元與所述單元光纖發(fā)送接收電路相連。
【專利摘要】本實用新型涉及變頻領(lǐng)域，具體一種基于FPGA的級聯(lián)型高壓變頻器控制裝置，包括，三相正弦值存儲器，其包括A相正弦值存儲器、B相正弦值存儲器和C相正弦值存儲器；運行控制參數(shù)存儲器；計算電路，所述計算電路包括與所述運行控制參數(shù)存儲器相連的幅值計算電路、相位計算電路、頻率計算電路和載波計算電路；調(diào)制波發(fā)生電路，分別與所述運行控制參數(shù)存儲器、三相正弦值存儲器和計算電路相連；三相脈沖發(fā)生傳輸電路，所述調(diào)制波發(fā)生電路和所述載波計算電路分別與所述三相脈沖發(fā)生傳輸電路中每一相均相連。利用FPGA實現(xiàn)級聯(lián)型高壓變頻器變頻調(diào)速控制所需的全部PWM通道和通信通道，以及整機功能控制，其配置簡單，調(diào)試方便，容易新增功能。
【IPC分類】H02P27/08, H02M5/00
【公開號】CN205029565
【申請?zhí)枴緾N201520746449
【發(fā)明人】毛康宇, 李鵬, 寧國云, 王怡華
【申請人】武漢大禹電氣有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年9月24日