[实用新型]一种基于双浮点DSP的电力电子设备控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子设备控制系统，尤其是涉及一种基于双浮点DSP（数字信号处理器）的电力电子设备控制系统。

背景技术

随着科技的飞速发展，人们对电能质量以及其可靠性的要求越来越高，各种新电力电子设备不断出现，例如静态切换开关STS (Static Transfer Switch)、有源电力滤波器APF（APF-Active Power Filter）、静止无功发生器SVG（Static Var Generator）、配电静止同步补偿器DSTACOM等。这些电力电子设备相比较传统的电力电子设备，对控制系统的信号处理精度和实时性有着更高的要求。而现有的控制系统的响应速度和数据处理能力较慢，外部接口的扩展性较差，控制不够方便灵活，信号处理精度可靠性和实时性满足不了新电力电子设备的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种基于双浮点DSP的电力电子设备控制系统，其能够有效提高控制系统的响应速度、数据处理能力以及外部接口的扩展性，控制方便灵活，有较高的可靠性和实时性。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于双浮点DSP的电力电子设备控制系统，包括依次连接的信号采集单元和信号处理单元，其特征是：所述的信号采集单元包括模拟电路22及其分出的两条分支，第一分支为依次连接的第一调理电路23和第一A/D转换模块25，第二分支为依次连接的第二调理电路24和第二A/D转换模块26；所述的信号处理单元包括相互之间通过端口双向连接的主DSP处理器27、辅助DSP 处理器29和FPGA28；所述的第一分支的第一A/D转换模块与所述的主DSP处理器连接，所述的第二分支的第二A/D转换模块与所述的辅助DSP处理器连接。

还包括有信号输出单元：所述的主DSP处理器27、辅助DSP 处理器29分别外接第一、第二人机接口30、32，所述的FPGA 28输出控制信号31。

本发明通过对控制系统硬件结构创新及有效配置，有效提高了控制系统的数据通讯速度、运算处理速度浮点DSP有较强的数据处理精度，非常适用于电力系统及其自动化设备信号处理环节。同时DSP内置的PWM模块，可以方便的实现电力电子输出控制。双DSP的架构也为将来的功能扩展提供了有力保障。

双浮点DSP的控制器结构，如图1所示。其主要包括两个浮点DSP（主DSP27、辅助DSP 29）以及一个FPGA28。在以双DSP为核心的控制系统模块中，主DSP 27主要功能包括电力电子开关器件控制，根据电能质量状态，做出控制决策；辅助DSP处理器29主要完成电源质量的监控，包括各种电压、电流电能质量监测功能。两个处理器之间通过FPGA连接。该控制结构的主要特征在于：

1. 采用双浮点DSP结构，两个DSP均有AD采样信号输入功能。主DSP 27用于实时控制，辅助DSP 29用于实时监测。通过浮点DSP27、29之间的协同工作，可达到高端处理器的响应速度，甚至更优的系统性能。

2. 双DSP之间采用可编程器件进行交互。在拓扑结构上，主DSP27、FPGA28、辅助DSP29通过并行接口和多条GPIO口相连接。FPGA具有高速灵活的特点，通过内置的双口RAM，可使得两个浮点DSP以MHZ级的速度并行通讯。

3. 丰富的外部接口。如图2 主DSP27和辅助DSP29均扩展有外部人机接口30、32，人机接口可以为触摸屏、以太网、485、GPIO等。其外部人机接口和通讯接口是单浮点DSP系统的两倍。

4. DSP 27、29同时具有模拟信号采样功能。可如图2所示，分别通过并行口或串行口连接外部模数转换芯片AD25、26，或者使用DSP内部AD对模拟信号进行采样。通过双DSP的结构可以真正实现模拟信号的并行采样处理。

有益效果：本实用新型能够有效提高控制系统的数据通讯速度、数据运算处理速度以及系统控制响应速度，控制方便灵活且速度极快，与传统的固态开关相比，具有较高的系统稳定性、可靠性以及实效性，同时该硬件架构具有较好的软硬件适应性，实现用低成本的DSP达到高端DSP的处理性能，可应用于多种电力电子设备，如APF、SVG,、DSTACOM、STS等，在现代电力系统中有着广泛的应用前景。

其具体有益效果如下：