[实用新型]一种变频器控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术，特别地，涉及一种变频器控制器。

背景技术

随着电力电子技术的发展，作为电力电子技术发展的产物--变频器在国民经济的各个领域如冶金、石油、电力、船舶等行业得到广泛的应用，并作为节能先锋发挥着越来越重要的作用。

变频器的控制器是变频器控制的最关键环节之一，直接关系到变频器的控制品质以及系统可靠性。它的主要作用是根据系统采集的电压电流信号进行一系列复杂的运算，产生驱动功率单元的PWM脉冲，实现高性能、高精度、快速响应的实时控制。同时根据从外部接收到的控制命令实现逻辑控制、控制参数传递以及实时通信等，如此大的数据量对数据传递的实时性要求极高。

目前，国内外变频器普遍采用的控制方案有三种：

一，DSP+FPGA控制架构，此方案的的缺点在于使用定点DSP时在处理浮点数据时存在较大限制，并且只能使用DSP的EMIF接口与外部设备以及FPGA交换数据，在外部设备较多的情况下影响数据的传输速率，最终影响系统的控制精度和控制可靠性，且很难实现大数据记录和融入嵌入式操作系统并提升故障诊断和用户体验。

二，ARM+DSP+FPGA控制架构，此方案在数据记录和融入嵌入式操作系统并提升故障诊断和用户体验方面有较大提升，但是仍无法解决ARM和DSP芯片与FPGA芯片之间使用EMIF接口交换数据并影响数据数据传输速率问题，也很难在一片DSP芯片中同时实现多重整流和逆变控制。

三，定制MCU控制架构，此方面虽然可以解决外设接口和数据交互接口以及多重控制问题，但对于一般的中小企业而言，定制芯片必然带来较大的成本投入，一般企业无法承受。

以上三种方案均无法解决使用低成本的商用控制芯片的外设控制总线和数据交互总线独立带来的大数据吞吐速率低及多重控制的问题。针对现有技术中无法使用低成本的商用控制芯片的外设控制总线和数据交互总线独立带来的大数据吞吐速率低及多重控制的问题，目前尚未有有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中变频器控制器无法使用低成本的商用控制芯片的外设控制总线和数据交互总线独立带来的大数据吞吐速率低及多重控制的问题，本实用新型的目的在于提出一种变频器控制器，该变频器控制器能提升大数据吞吐效率，解决速率降低的问题，进而实现同一芯片完成变频器逻辑控制以及多重整流和逆变控制，并融入故障自诊断和提升用户体验功能，最终实现变频器的快速响应实时控制。

基于上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种变频器控制器。

根据本实用新型提供的变频器控制器一种变频器控制器，其特征在于，包括MCU单元、FPGA单元、外部接口单元、数据采集单元、时钟发生单元、以及电源变换单元，其中：

MCU单元用于对系统进行逻辑与算法控制；

FPGA单元连接至MCU单元，FPGA单元接收数据采集单元采集的数据并根据MCU单元的控制命令控制驱动单元的数据流流向；

外部接口单元连接至MCU单元，MCU单元可通过外部接口单元进行人机界面通信、实时控制与数据传输；

数据采集单元连接至FPGA单元，数据采集单元可采集外界的数字与模拟信号用于系统保护与逻辑控制；

时钟发生单元连接至MCU单元与FPGA单元，时钟发生单元的两个有源晶体电路CLKA与CLKB分别为MCU单元与FPGA单元提供时钟信号，满足处理器运行需要；

电源变换单元连接至MCU单元与FPGA单元，电源变换单元为MCU单元与FPGA单元提供1.2V、3.3V、1.8V的直流电。

其中，MCU单元包括ARM9处理器、浮点DSP处理器、EMIF接口、DDR接口、UPP总线接口，其中：

ARM9用于对系统进行逻辑控制，浮点DSP用于对系统进行算法控制，EMIF接口连接至NAND FLASH存储器，DDR接口连接至DDR2存储器，其中，NAND FLASH存储器用于存储DSP和ARM的操作系统文件、应用程序、故障记录数据，DDR2存储器用于运行操作系统和应用程序以及DSP实时数据的缓存；

MCU单元通过UPP接口与FPGA单元相连，MCU单元通过UPP接口实现MCU单元与FPGA单元的控制数据和命令信息的实时交互，浮点DSP通过UPP接口接收来自FPGA单元采集的电流电压等信号并产生PWM控制脉冲再通过UPP接口送往FPGA单元；