[发明专利]通过FPGA内嵌双口RAM实现高压变频器主控系统的方法

权利要求书

1.一种通过FPGA内嵌双口RAM实现高压变频器主控系统的方法，其特 征在于：包括主控芯片和现场可编程门阵列FPGA，在所述FPGA内部集成有对 各个功率单元进行控制的控制模块、对各个功率单元反馈信息的监控模块、与 功率单元实现通讯的通讯模块和与主控芯片进行通讯的双口随机存取存储器 RAM；

其中：

主控芯片负责提供外接的人机界面接口，对变频器的整体运行状况进行监 控，以及高压变频的核心控制逻辑；并通过FPGA对各个功率单元实现控制和 监控；

FPGA的控制模块负责根据从双口RAM中接收到的主控芯片的控制命令， 分别生成控制各个功率单元的控制命令字；以及生成各个功率单元当前的绝缘 栅双极型晶体管IGBT控制信号；

FPGA的所述监控模块用于获取并初步处理各个功率单元的反馈信息，其 中，所述反馈信息包括温度、母线电压、控制状态；

FPGA的通讯模块用于处理与各个功率单元的通讯，包括发送子模块与接 收子模块两部分；对于发送子模块，按照同一个节拍向每一个功率单元发送控 制模块生成的各个功率单元的控制命令字以及功率单元当前的脉冲宽度调制 PWM控制信号；对于接收子模块，则分别接收、解析各个功率单元的反馈信 息，并传给功率单元的所述监控模块；

FPGA的双口RAM则是FPGA与主控芯片之间的桥梁；该双口RAM的一端 连接FPGA内部的控制模块、监控模块；另一端则按照主控芯片的处理时序， 搭建与类似于片外存储器的电路，与主控芯片的外部数据总线相连，以便于主 控芯片能像访问外部存储器那样方便的访问FPGA。

2.根据权利要求1所述的通过FPGA内嵌双口RAM实现高压变频器主控系 统的方法，其特征在于：所述主控芯片是数字信号处理器DSP或其他中央处理 器CPU，其中DSP或其他CPU是1颗或1颗以上。

3.根据权利要求1所述通过FPGA内嵌双口RAM实现高压变频器主控系统 的方法，其特征在于：所述主控芯片通过FPGA对各个功率单元实现控制的过 程为：主控芯片把控制命令定期写入FPGA的双口RAM；FPGA的控制模块定 期从双口RAM中读入主控芯片下发的相应的控制信息，并进行处理，生成对 各个功率单元的控制命令，以及该功率单元的PWM控制信号；然后把这些信 号组合成发送帧传递给通讯模块；所述通讯模块的发送子模块按照自己的节 拍，把FPGA控制模块生成的发送给各个功率单元的数据帧按照每个节拍发送 相同位置的数据的方式，并行、同时发给各个功率单元。

4.根据权利要求1所述通过FPGA内嵌双口RAM实现高压变频器主控系统 的方法，其特征在于：所述主控芯片通过FPGA对各个功率单元实现控制的过 程为：FPGA通讯模块的接收子模块不停的接收功率单元反馈回来的各种信息， 并在某功率单元的信息接收完毕后，把该信息送给FPGA的监控模块；FPGA 的监控模块对通讯模块接收到的各个功率单元的反馈信息做初步的处理；并把 需要反馈给主控芯片的信息发送给片内的双口RAM；FPGA的监控模块需要处 理的信息包括但不限于：判断接收的数据的合法性；主控芯片在需要功率单元 反馈信息的时候，只需要从双口RAM相应的地址读取该信息即可。

5.根据权利要求1所述通过FPGA内嵌双口RAM实现高压变频器主控系统 的方法，其特征在于：所述监控模块获取的各个功率单元的反馈信息需要实时 处理的信息的处理流程如下：FPGA通讯模块的接收子模块不停的接收功率单 元反馈回来的各种信息，并在某功率单元反馈信息接收完毕后送给FPGA的监 控模块；FPGA的监控模块对通讯模块接收到的各个功率单元的反馈信息做初 步的处理，如果某功率单元的信息合法并且是需要系统立即停机保护的故障信 息，则将生成保护命令并下发给FPGA的控制模块；FPGA的控制模块根据所述 监控模块下发的保护命令，分别生成各个功率单元的带有封锁PWM输出命令 的控制命令帧，然后把这些控制命令帧下发给通讯模块的发送子模块；FPGA 的发送子模块同时发送这些带有封锁PWM输出命令的控制命令帧给各个功率 单元，各个功率单元接收到后立即封锁PWM输出。