專利名稱：一種多相變頻器的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多相變頻器的控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的不斷發(fā)展壯大，電力能源的消耗也逐日遞增，于是，節(jié)約電能成為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。隨著電力變頻技術(shù)的發(fā)展，通過變頻器來提高電能的利用率被選為企業(yè)節(jié)能的主要手段?，F(xiàn)有變頻器的控制系統(tǒng)大多由DSP來完成，實現(xiàn)了變頻器中IGBT的可靠靈活控制，為變頻器的控制由最初的模擬發(fā)展到數(shù)字具有十分重要的意義。工業(yè)生產(chǎn)也日益復(fù)雜化，許多生產(chǎn)場合出現(xiàn)了多相感應(yīng)電機，在現(xiàn)有的變頻器在實現(xiàn)其變頻控制的過程中，存在如下問題:1、由于DSP的PWM輸出口有限，若用DSP實現(xiàn)變頻器的多相控制，將會使得DSP的控制程序和故障檢測方面更加復(fù)雜，實現(xiàn)起來比較困難。2、由DSP實現(xiàn)多相感應(yīng)電機的控制，實現(xiàn)電路較為復(fù)雜，穩(wěn)定可靠性得不到保證。3、DSP作為變頻器控制系統(tǒng)的核心部件，因其程序指令執(zhí)行的順序性，驅(qū)動多相電機時實時動態(tài)響應(yīng)特性差。由此可見，迫切需要研發(fā)一種能夠可靠控制多相變頻器的控制裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種多相變頻器的控制裝置，能夠簡化多相變頻器的控制結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:設(shè)計一種多相變頻器的控制裝置，包括DSP、數(shù)字信號輸入單元和IGBT驅(qū)動模塊，數(shù)字信號輸入單元為DSP提供輸入信號；其特征在于:還包括FPGA主控器和FPGA分控器；DSP根據(jù)輸入信號為FPGA主控器提供控制參數(shù)； FPGA主控器將控制參數(shù)生成PWM波形并傳輸給FPGA分控器；FPGA分控器將接收的PWM波形發(fā)送給IGBT驅(qū)動模塊。優(yōu)選的，還包括速度編碼器和信號調(diào)理電路，速度編碼器的脈沖信號經(jīng)過信號調(diào)理電路傳輸給DSP。優(yōu)選的，F(xiàn)PGA分控器將運行信息傳送給FPGA主控器，F(xiàn)PGA主控器根據(jù)運行信息進行故障檢測，當(dāng)檢測到故障信息時封鎖PWM波形輸出。優(yōu)選的，還包括電壓傳感器或/和電流傳感器，電壓傳感器的電壓信號或/和電流傳感器的電流信號傳輸給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將接收到的信號經(jīng)過信號處理并A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給FPGA分控器。優(yōu)選的，F(xiàn)PGA主控器和FPGA分控器之間采用光纖通訊。優(yōu)選的，還包括顯示單元，顯示單元顯示DSP的運行信息。優(yōu)選的，數(shù)字信號輸入單元和顯示單元采用觸摸屏或者PC機。[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:1、一方面由于DSP具有強大的數(shù)字信號處理能力，另一方面由于FPGA主控器和FPGA分控器具有較高的IO配置靈活度，可通過硬件描述語言來產(chǎn)生多相PWM波形，穩(wěn)定可靠性比較高；同時，由于硬件描述語言具有并行性的特點，使得多相變頻器實時動態(tài)控制響應(yīng)特性較好。2、由于速度編碼器的脈沖信號經(jīng)過信號調(diào)理電路傳輸給DSP，可將電機的轉(zhuǎn)速實時地反饋給DSP，作為控制參數(shù)之一，形成閉環(huán)控制，提高了多相變頻器的控制精度，進一步提聞了電能利用率。3、由于FPGA分控器將運行信息傳送給FPGA主控器，F(xiàn)PGA主控器根據(jù)運行信息進行故障檢測，當(dāng)檢測到故障信息時封鎖PWM波形輸出，擴展了故障檢測功能，使得對變頻器的控制更加穩(wěn)定可靠。4、由于FPGA分控器采集所在相中逆變單元輸入端、輸出端的電壓、電流信號，并將這些信號作為是否故障的判別依據(jù)。5、FPGA主控器和FPGA分控器之間數(shù)據(jù)交互通過光纖連接實現(xiàn)，光纖傳輸數(shù)據(jù)速率高、畸變小、抗干擾效果好，可以滿足高壓變頻器中單元串聯(lián)或者并聯(lián)驅(qū)動絕緣要求。

圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖中標(biāo)記:1、觸摸屏；2、DSP ;3、FPGA主控器；4、FPGA分控器；5、IGBT驅(qū)動模塊；
6、速度編碼器；7、信號調(diào)理電路；8、電流傳感器；9、電壓傳感器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1所示，本實用新型采用觸摸屏I為DSP2提供輸入信號，DSP2根據(jù)輸入信號為FPGA主控器3提供控制參數(shù)，F(xiàn)PGA主控器3將控制參數(shù)生成PWM波形并經(jīng)光纖傳輸給FPGA分控器4，F(xiàn)PGA分控器4將接收的PWM波形發(fā)送給位于該相中逆變單元的IGBT驅(qū)動模塊5。并且速度編碼器6的脈沖信號經(jīng)過信號調(diào)理電路7傳輸給DSP2，可將電機的轉(zhuǎn)速實時地反饋給DSP2，作為控制參數(shù)之一，形成閉環(huán)控制，提高了多相變頻器的控制精度，進一步提高了電能利用率。還配置有檢測各相中逆變單元的輸入端和輸出端的電流電壓信號的電流傳感器8和電壓傳感器9，信號調(diào)理電路7將接收到的電壓電流信號經(jīng)過信號處理并A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給FPGA分控器4，F(xiàn)PGA分控器4檢測電流電壓信號是否有故障，同時檢測FPGA主控器3輸出的PWM波形信號在相位、時序方面是否符合要求，并綜合上報給FPGA主控器3，F(xiàn)PGA主控器3根據(jù)上報信息進行故障檢測，當(dāng)檢測到故障信息時封鎖PWM波形輸出。同時，觸摸屏I還顯示DSP2的運行信息，能夠直觀地顯示變頻器中控制裝置的運行信息，建立了良好的人機交互界面。其工作過程如下:工作人員根據(jù)對多相感應(yīng)電機的控制需要，將控制信息通過觸摸屏I輸入到DSP2，DSP2將控制信息轉(zhuǎn)換成控制參數(shù)并傳輸給FPGA主控器3，F(xiàn)PGA主控器3根據(jù)控制參數(shù)生成PWM波形，F(xiàn)PGA分控器經(jīng)光纖4接收PWM波形并經(jīng)IGBT驅(qū)動模塊5驅(qū)動IGBT模塊，實現(xiàn)對多相變頻器的控制。在上述過程中，速度編碼器6將檢測的電機轉(zhuǎn)速信號反饋給DSP2，實現(xiàn)閉環(huán)控制。并且FPGA分控器4檢測所在相中逆變單元輸入端和輸出端的電流和電壓信號、檢測PWM波形的相位、時序等參數(shù)以及各端口的運行狀態(tài)等，并一同上報給FPGA主控器3，F(xiàn)PGA主控器3檢測到故障信息，將封鎖所有的PWM波形輸出，使得對多相變頻器的控制更加穩(wěn)定、可靠。上述的觸摸屏I也可以由PC機或者其它的數(shù)字信號輸入、輸出設(shè)備代替。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以組合、變更或改型均為本實用新型的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種多相變頻器的控制裝置，包括DSP、數(shù)字信號輸入單元和IGBT驅(qū)動模塊，數(shù)字信號輸入單元為DSP提供輸入信號；其特征在于:還包括FPGA主控器和FPGA分控器； DSP根據(jù)輸入信號為FPGA主控器提供控制參數(shù)； FPGA主控器將控制參數(shù)生成PWM波形并傳輸給FPGA分控器； FPGA分控器將接收的PWM波形發(fā)送給IGBT驅(qū)動模塊。
2.按照權(quán)利要求1所述的多 相變頻器的控制裝置，其特征在于:還包括速度編碼器和信號調(diào)理電路，速度編碼器的脈沖信號經(jīng)過信號調(diào)理電路傳輸給DSP。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的多相變頻器的控制裝置，其特征在于:FPGA分控器將運行信息傳送給FPGA主控器，F(xiàn)PGA主控器根據(jù)運行信息進行故障檢測，當(dāng)檢測到故障信息時封鎖PWM波形輸出。
4.按照權(quán)利要求3所述的多相變頻器的控制裝置，其特征在于:還包括電壓傳感器或/和電流傳感器，電壓傳感器的電壓信號或/和電流傳感器的電流信號傳輸給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將接收到的信號經(jīng)過信號處理并A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給FPGA分控器。
5.按照權(quán)利要求4所述的多相變頻器的控制裝置，其特征在于:FPGA主控器和FPGA分控器之間采用光纖通訊。
6.按照權(quán)利要求5所述的多相變頻器的控制裝置，其特征在于:還包括顯示單元，顯示單元顯示DSP的運行信息。
7.按照權(quán)利要求6所述的多相變頻器的控制裝置，其特征在于:數(shù)字信號輸入單元和顯示單元采用觸摸屏或者PC機。
專利摘要本實用新型公開了一種多相變頻器的控制裝置，屬于電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，其包括DSP、數(shù)字信號輸入單元和IGBT驅(qū)動模塊，特征在于還包括FPGA主控器和FPGA分控器；DSP根據(jù)輸入信息為FPGA主控器提供控制參數(shù)；FPGA主控器將控制參數(shù)生成PWM波形經(jīng)FPGA分控器發(fā)送給IGBT驅(qū)動模塊。此種控制裝置一方面由于DSP具有強大的數(shù)字信號處理能力，另一方面由于FPGA主控器和FPGA分控器具有較高的IO配置靈活度，可通過硬件描述語言來產(chǎn)生多相PWM波形，穩(wěn)定可靠性比較高；同時，由于硬件描述語言具有并行性的特點，使得多相變頻器實時動態(tài)控制響應(yīng)特性較好。
文檔編號H02M1/092GK203166751SQ20132013250
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月9日
發(fā)明者丁友濤, 朱乃鵬, 王金泉, 宋峰, 譚光韌, 吳建華, 楊杰, 羅輝, 蔡卓劍, 鄭晟, 張繼峰, 鄭本光, 郭冠楠 申請人:兗州東方機電有限公司