[发明专利]一种基于DSP与FPGA的励磁系统智能功率柜调节板

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机励磁系统功率柜控制单元，特别涉及一种基于DSP与FPGA的励磁系统智能功率柜调节板。

背景技术

在我国，早期大型发电机的励磁系统采用的都是三机系统，即永磁机、励磁机及发电机，这样的系统模式给安装、调试和维护带来极大的麻烦。随着大功率电力电子器件的发展，安装调试简单、维护方便的静态励磁系统运用而生。该系统仅由一台励磁变压器和一台发电机励磁装置组成。但这样的系统面临着一个比较严重的问题，当发电机容量较大、励磁功率柜数目较多的时候，由于励磁系统的结构布局以及功率器件间的离散性，会导致励磁装置内部各功率柜输出电流的不平衡，严重时会导致系统被迫停机，影响电力的生产。为了消除这种缺陷，一开始人们采用人工调节磁阻的办法来减小各功率柜电流的不平衡，但是效果并不是十分理想。随着微电子技术的发展，人们逐渐采用智能功率柜调节技术来解决这个问题，它在解决励磁电流分配、保证系统稳定运行问题上有着无可比拟的优越性。但是一般的励磁系统功率柜调节板在计算速度与精度、通信速度及抗干扰能力上存在着很多不足，因此迫切需要一种性能更优越、可靠性更高的调节板。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算速度快、精度高，采样精度高，通信速度快，抗干扰能力强，多功能高集成度的硬件设计，编程灵活方便的励磁系统智能功率柜调节板。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于DSP与FPGA的励磁系统智能功率柜调节板，包括三相脉冲触发电路，其特征在于，三相脉冲触发电路连接FPGA芯片，FPGA芯片连接三相同步检测电路、DSP芯片、光电隔离数字量信号、光纤信号、DA转换模块、AD转换模块，上述连接皆为双向连接。

DSP在计算速度与精度上的优势以及FPGA的强大调度能力，使得两者可紧密合作，各自发挥特长，从而保证调节板的准确性与可靠性。DSP作为CPU，其对外的低16位地址总线和16位数据总线作为调节板的并行总线，总线的另一端挂在可编程逻辑门阵列FPGA上。FPGA通过逻辑控制AD转换模块，对6路模拟量输入进行模数转换，转换的结果存于FPGA的双口RAM中，DSP通过并行总线读取双口RAM的信息，并结合从主控及其他功率柜取得的信息进行计算，得到新的控制值，然后DSP再通过并行总线将控制值写入FPGA内的三个计数器中，由FPGA根据计数值来触发脉冲。

在通信方面，DSP自带的1M通信速率的CAN总线功能可保证励磁系统各功率柜间的通信。而FPGA上带有的光纤通信速率更是达到了5M，通过自己编写通信协议，使得通信速率大大提高，性能远远超越RS232，RS485等常规通信手段。

在抗干扰方面，大量应用光纤技术，即输入输出为光电隔离数字量信号及光纤信号，使系统摆脱了传统的电通信方式，从而消除了由功率柜内强电磁干扰引起的故障问题。

由于选用了DSP芯片，使得编程方式也极其方便灵活，除底层驱动外，所有编程均可以为图形化编程方式，从而使人摆脱了手写代码这个复杂繁琐而且出错率高的环节。同时，还支持在线编程。

由于采用了上述的技术方案，本发明就具有了以下的几大优点：高性能的计算精度和速度；高精度的AD采样技术；超快的通信速率；方便而灵活的多功能高集成度硬件设计；超强的抗强电磁干扰能力；先进的图形化的编程方式。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于DSP与FPGA的励磁系统智能功率柜调节板的结构框图；

图2为三相同步检测电路的结构框图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例

如图1所示，为发明提供的一种基于DSP与FPGA的励磁系统智能功率柜调节板的结构框图，主要由32位浮点数数字处理芯片(DSP)与超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)组成，其它还有12路AD转换模块，4路DA转换模块，CAN总线，8路5M通信光纤，6路光电隔离数字量输入，4路光电隔离数字量输出，6路光电隔离的脉冲输出，三相同步电压检测电路。所有电路都集成在一块4层板上，实现所有重要信号不出电路板。