[发明专利]基于FPGA电路的直流分量提取方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种基于FPGA电路的直流分量提取方法、装置及系统。

背景技术

目前IGBT/IGCT变流器已在冶金、船舶、风电等传动控制领域得到广泛应用，而网侧四象限整流控制和逆变电机控制是整个变流器系统的核心部件之一。由于三相交流不平衡、IGBT/IGCT对管死区时间影响以及控制单元采集电路存在的系统固有直流偏置等原因导致PWM电压会产生直流分量，直流分量进入变压器会引起变压器偏磁饱和，偏差饱和导致变压器过热，造成变压器损伤，以及交流电流波形畸变，引起系统谐波增大，降低整个变流器系统输出功率及系统稳定性和可靠性。

现有技术直流分量提取装置采用纯电子元器件搭建硬件电路实现，主要由电压采集电路、信号低通滤波电路、积分电路或多阶滤波等部分电路组成。这种纯硬件电路对不同功率等级的变流器系统可能需要选用不同的元器件参数，系统通用性不强；且由于元器件参数差异性以及系统采集信号都有可能产生采集误差，而这种采集误差较难通过硬件电路进行消除。因此，现有技术中的直流分量提取装置通用性较低、准确性低。

综上所述，如何提高直流分量提取装置的通用性和准确性是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于FPGA电路的直流分量提取方法，用于提高直流分量提取装置的通用性和准确性。此外，本发明的目的还提供一种与该方法对应的装置及系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于FPGA电路的直流分量提取方法，包括：

获取外部主控器发送的控制指令；

当所述控制指令为第一指令时，每隔N1个单位时间采集模数转换电路转换的变压器的数据，共采集N2个采样数据；

对所述N2个数据求和取平均值作为采集误差；

当所述控制指令为第二指令时，根据所述采集误差对所述模数转换电路新转换的数据进行误差修正；

依次将误差修正后的数据存入RAM区，直到存满为止；

当所述RAM区存满时，累加所述RAM区的数据得到寄存器数据；

根据所述寄存器数据并按照先进先出原则获取所述变压器对应的直流分量。

优选地，在所述获取外部主控器发送的控制指令之前还包括：

接收所述外部主控器发送的初始化配置参数；

根据所述初始化配置参数设置所述N1和N2的值、设置所述模数转换电路的采样周期以及设置所述RAM区的深度值。

一种基于FPGA电路的直流分量提取装置，包括：

接收单元，用于获取外部主控器发送的控制指令；

采集单元，用于当所述控制指令为第一指令时，每隔N1个单位时间采集模数转换电路转换的变压器的数据，共采集N2个采样数据；

误差获取单元，用于对所述N2个数据求和取平均值作为采集误差；

误差修正单元，用于当所述控制指令为第二指令时，根据所述采集误差对所述模数转换电路新转换的数据进行误差修正；

存储单元，用于依次将误差修正后的数据存入RAM区，直到存满为止；

寄存器单元，用于当所述RAM区存满时，累加所述RAM区的数据得到寄存器数据；

直流分量获取单元，根据所述寄存器数据并按照先进先出原则获取所述变压器对应的直流分量。

优选地，还包括：

初始化单元，用于接收所述外部主控器发送的初始化配置参数；

参数配置单元，用于根据所述初始化配置参数设置所述N1和N2的值、设置所述模数转换电路的采样周期以及设置所述RAM区的深度值。

一种直流分量提取系统，包括上述所述的基于FPGA电路的直流分量提取装置，还包括：

电压采样电路，用于采集变压器的第一线电压和第二线电压；

与所述电压采样电路连接的运算放大电路，用于对所述第一线电压和所述第二线电压按比例缩放；

与所述运算放大电路连接的模数转换电路，用于对缩放后的第一线电压和第二线电压对应的模拟信号转换为数字信号；

其中，所述基于FPGA电路的直流分量提取装置与所述模数转换电路和外部主控器连接。

优选地，还包括：

设置在所述电压采样电路和所述运算放大电路之间的滤波电路，用于对所述第一线电压和所述第二线电压滤波。

优选地，还包括：

通讯电路，用于所述基于FPGA电路的直流分量提取装置和所述外部主控器通信。

优选地，所述通讯电路包括光纤收发器。

优选地，还包括：