[实用新型]一种基于FPGA的变频交流电源控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属变频交流电源技术领域，涉及FPGA和变频交流电源控制装置，具体涉及一种基于FPGA的变频交流电源控制装置。

背景技术

目前变频电源的控制系统很多是以数字信号处理器DSP作为控制核心，用DSP生成SPWM波和PWM波驱动信号，其控制速度受工作频率的限制，在某种场合下使用速度还不够快，并且实时监控变频电源异常状态软件编程复杂，多个中断相互嵌套，工作在复杂的工业环境中，系统容易收到干扰，而出现不稳定情况，影响负载设备的正常运行；如此同时其I/O接口数量少，功能扩展困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于FPGA的变频交流电源控制装置，以解决现有技术中的不足之处。该装置利用FPGA产生SPWM波形驱动变频交流电源中的逆变桥，具有速度快、精度高、实现方便的特点；FPGA主要完成变频交流电源中逆变电路的驱动、电路异常状态的检测及控制、数据通信等功能。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于FPGA的变频交流电源控制装置，包括由全桥整流电路、DC—DC电路以及逆变桥电路组成的逆电主电路，与逆变桥电路连接的LC滤波电路及负载，该装置还包括FPGA控制单元，所述的FPGA控制单元通过驱动隔离电路分别与DC—DC电路和逆变桥电路连接，在DC—DC电路和逆变桥电路之间，设有与FPGA控制单元连接的直流采样电路，在LC滤波电路和负载之间，设有与FPGA控制单元连接的交流采样电路，所述FPGA控制单元还连接有温度检测及散热电路。

所述交流采样电路包括交流电压采集电路和交流电流采集电路。

所述温度检测及散热电路包括温度传感器和风扇。

所述FPGA控制单元内设有电压、电流峰值检测模块，温度检测模块，风扇转速控制模块来实现逆电主电路异常状态的检测及控制。

所述直流采样电路包括：电压互感器、电压跟随器、限幅电路、高速ADC芯片。

所述交流电压采集电路包括：整流桥电路、电阻分压电路、电压跟随器、限幅电路、高速ADC芯片。

所述交流电流采集电路包括：电流互感器、限幅电路、高速ADC芯片。

所述FPGA控制单元、驱动隔离电路、DC—DC电路和直流采样电路一起构成闭环反馈电路。

所述FPGA控制单元、驱动隔离电路、逆变桥电路、LC滤波电路和交流采样电路一起构成闭环反馈电路。

本实用新型相比现有技术，具有以下有益效果：

1、通过设置FPGA控制单元，与FPGA控制单元连接的直流采样电路、交流采样电路、驱动隔离电路、温度检测及散热电路，完成变频交流电源中逆变电路的驱动、电路异常状态的检测及控制、数据通信等功能，具有速度快、精度高、实现方便的特点；

2、FPGA控制单元通过温度传感器实时监控系统温度，调节风扇转速，保证系统温度处在安全范围；

3、FPGA控制单元与直流采样电路构成闭环反馈电路，通过调整PWM波的占空比保持母线电压的稳定；

4、FPGA控制单元与交流采样电路构成闭环反馈电路，通过调整调制度，保持输出电压的稳定，避免了因输入电压变化、负载变化等因素引起的电源的输出电压发生变化；

5、变频交流电压过温、过压、过流时，FPGA控制单元关断信号的输出，发出告警信号，保证系统的安全。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是交流电压采集电路图；

图3是交流电流采集电路图；

图4是直流电压采集电路图；

图5是驱动隔离电路图；

图6是FPGA内部逻辑功能框图；

图7是DDS波形发生模块产生正弦波的逻辑框图；

图8是自然采样法输出SPWM波的仿真图。

图中，1.全桥整流电路，2.DC—DC电路，3.逆变桥电路，4.逆电主电路，5.LC滤波电路，6.FPGA控制单元，7.驱动隔离电路，8.直流采样电路，9.交流采样电路，10.温度检测及散热电路，11.交流电压采样电路，12.交流电流采样电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型一种基于FPGA的变频交流电源控制装置，其包括逆电主电路4、LC滤波电路5、负载、FPGA控制单元6、驱动隔离电路7、直流采样电路8，交流采样电路9、温度检测及散热电路10，其中：