[发明专利]大功率变流器通用控制平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制器，尤其是涉及一种具有多种通讯接口的大功率变流器通用控制平台。

背景技术

近年来随着以微处理器和先进的控制算法为主的数字控制技术的发展，以及新型集高频、高电压和大电流等特点的大功率IGBT和IPM模块等功率半导体复合器件的推出，大功率变流器技术在交流变频调速、供电电源、电力系统输配电、电能质量控制等方面已经获得日益广泛的应用。

以微处理器为基础的大功率变流器装置控制器具有广泛的共性，其共性集中表现在硬件、软件和开发途径三个方面，因此开发大功率变流器通用控制平台具有可行性。从有利于加快大功率变流器装置的研制、开发，控制算法的试验、提高效率和缩短开发周期的观点来看，研制一种变流器装置通用数字控制器开发平台很有必要，对它进行研究必将促进大功率变流器装置控制算法的研究和缩短变流器产品的开发周期。同时开发大功率变流器通用控制平台可以降低产品控制器重复开发带来的高成本，而且有利于软件的模块化和通用化。

发明内容

本发明为一种具有多种通讯接口的大功率变流器通用控制平台，为变流器控制器的研发提供了一个通用性的方案，促进了大功率变流器装置控制算法的研究，缩短了变流器产品的开发周期。

本发明采用以下技术方案来实现：一种具有多种通讯接口的大功率变流器通用控制平台，包括上、中、下三个板级电路，电路主要包括：

底层电源板：AC/DC模块用于给主控制电路提供数字电源，AC/DC模块用于给模拟电路供电，AC/DC模块用于给开关量供电，AC/DC模块用于给码盘计速模块供电；

中层接口板：AD数据采集模块，相位检测模块，过限故障检测模块，开关量输入输出模块光纤输入输出模块，光纤信号输入输出模块，码盘信号检测模块，CAN通讯接口模块，RS232通讯模块，RS2485通讯模块，网络接口模块，CPLD控制模块；

上层主控板：用于控制整个流程的DSP主控制器；用于各种采样量的分析、计算，运行算法程序的DSP辅助控制器；参数存储模块；用于网络接口控制的FPGA网络主控制器；DC/DC模块用于为各控制器提供核心电源。

底层电源板电源模块为4路AC/DC，分别给板上提供2路5v、1路24v和一对±15V电源，为整个控制器的供电。

16路采样电路中，输入信号为电流信号，接入功率采样电阻将信号转化为电压信号，控制信号接入CPLD控制模块，采样信号接入DSP辅助控制器和过限故障检测。

16路开关量、码盘信号使用光耦隔离，接入CPLD控制模块。

RS232和RS485通讯信号使用光耦隔离，CAN通讯信号，均接入DSP主控制器。

2路相位检测与锁相信号，16路过限故障检测信号，光纤信号输入输出信号共16路输入、16路输出，接入CPLD控制模块。

1路Ethernet通讯信号使用网络隔离芯片，接入FPGA网络主控制器。

CAN通讯接口模块为CAN现场总线通讯接口，采用协议为CAN2.0A或者CAN2.0B协议。

RS232串行通讯模块为串行通讯接口，同于通用串行通讯，采用常规RS232通讯。

RS485串行通讯模块为串行通讯接口，同于通用串行通讯，协议采用MODBUS协议。

网络接口模块为Ethernet通讯接口，同于Ethernet通讯，协议为TCP/IP协议。

参数存储区由一片1KB的E2PROM和一片1GBit的NANDFLASH组成，E2PROM用于重要参数存储、掉电保护，NANDFLASH用于工作波形数据存储。

底层电源板位于最下层，中层接口板位于中间层，上层主控板位于最下上层，底层电源板与中层接口板之间使用螺钉固定，中层接口板与上层主控板之间使用2条96针型插针插槽固定，中层接口板上使用插针，上层主控板使用插槽。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

外扩了4片电力电子广泛使用的AD采用芯片AD7865，提高了采样精度和采样速度，控制方便；在PWM和IO输出加上了CPLD，可以方便其扩展，同时扩展一片FPGA用于控制平台的通信扩展，可以方便平台扩展LCD、键盘等其它外设，提高了控制平台的可扩展性，应用前景广泛；扩展了一片1KB的E2PROM用于系统运行参数的掉电保护，同事扩展了1GBit的NANDFLASH用于工作波形的存储，提高了控制平台的存储能力；拥有RS232，RS485，CAN，Ethernet接口等，接口多样，通讯能力大大提高。

附图说明

图1是本发明的三层结构图。