FPGA构成3/3相双绕组感应发电机励磁控制系统
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:486
fpga构成3/3相双绕组感应发电机励磁控制系统 １
系统简介
３／３相双绕组感应发电机带有两个绕组：励磁补偿绕组和功率绕组，如图１所示。励磁补偿绕组上接一个电力电子变换装置，用来提供感应发电机需要的无功功率，使功率绕组上输出一个稳定的直流电压。
图１中各参数的含义如下：
ｉsa，ｉsb，ｉsc--补偿绕组中的励磁电流；
ｕsa，ｕsb，ｕsc--补偿绕组相电压；
ｉpa，ｉpb，ｉpc--功率绕组电流；
ｕpa，ｕpb，ｕpc--功率绕组相电压；
ｕdc--二极管整流桥直流侧输出电压；
ｕc--变流器直流侧电容电压。
电力电子变换装置由功率器件及其驱动电路和控制电路两部分组成。功率器件选用三菱公司的智能功率模块（ｉｐｍ）ｐｍ７５ｃｓａ１２０pm75csa120（７５ａ／１２００ｖ），驱动电路使用光耦ｈｃｐｌ４５０２hcpl4502。控制电路由ｄｓｐ＋ｆｐｇａ构成。
２ ｅｐｍ７１２８epm7128与ｔｍｓ３２０ｃ３２tms320c32同外设之间的接口电路
图２所示为控制电路的接口电路。控制电路使用的ｄｓｐ是ｔｍｓ３２０ｃ３２tms320c32，它是ｔｉ公司生产的第三代高性能的ｃｍｏｓ ３２位数字信号处理器，其凭借强大的指令系统、高速数据处理能力及创新的结构，已经成为理想的工业控制用ｄｓｐ器件。其主要特点是：单周期指令执行时间为５０ｎｓ，具有每秒可执行２２００万条指令、进行４０００万次浮点运算的能力；提供了一个增强的外部存储器配置接口，具备更加灵活的存储器管理与数据处理方式。控制电路使用的ｆｐｇａ器件为ａｌｔｅｒａ公司的ｅｐｍ７１２８epm7128，它属于高密度、高性能的ｃｍｏｓ ｅｐｌｄ器件，与ａｌｔｅｒａ公司的ｍａｘｐｌｕｓ ｉｉ开发系统软件配合，可以１００％地模仿高密度的集成有各种逻辑函数和多种可编程逻辑的ｔｔｌ器件。采用类似器件作为ｄｓｐ的专用外围集成电路（ａｓｉｃ）更为经济灵活，可以进一步降低控制系统的成本。
电压检测使用三相变压器，电流检测使用ｈｌ电流传感器。电平转换电路用来将检测到的信号转换为０～５ｖ的电平。ａ／ｄ转换器选用ａｄｓ７８６２ads7862。保护电路使用电压比较器３１１得到过压／过流故障信号。 ｄｓｐ完成以下四项工作：数据的采集和处理、控制算法的完成、ｐｗｍ脉冲值的计算和保护中断的处理。
ｆｐｇａ完成以下三项工作：管理ｄｓｐ和各种外部设备的接口；脉冲的输出和死区的产生；保护信号的处理。
３ 使用ｆｐｇａ实现ｄｓｐ和ａｄｓ７８６２之间的高速接口
ａｄｓ７８６２ads7862是ｔｉ公司专为电机和电力系统控制而设计的ａ／ｄ转换器。它的主要特点是：４个全差分输入接口，可分成两组，两个通道可同时转换；１２ｂｉｔｓ并行输出；每通道的转换速率为５００ｋｈｚ。控制方法为：由ａ０线的值决定哪两个通道转换；由ｃｏｎｖｓｔ线上的脉宽大于２５０ｎｓ的低电平脉冲启动转换；由ｃｓ和ｒｄ线的低电平控制数据的读出，连续两次读信号可以得到两个通道的数据。
系统中使用了两片ａｄｓ７８６２ads7862，它们的控制线使用同样的接口，数据线则分别和ｄｓｐ的高／低１６位数据线中的低１２位相连接。这样ｄｓｐ可以同时控制两片ａ／ｄ转换器：４通道同时转换；每次读操作可以得到两路数据。
如图３所示，将ａ／ｄ转换器的控制信号映射为ｄｓｐ的三个外部端口：ａ０、ａｄｃｓ（和ａｄｒｄ使用一个端口）和ｃｏｎｖｓｔ。在ｆｐｇａ中使用逻辑译码器对端口译码。利用ａｈｄｌ语言编写的译码程序如下：
ｔａｂｌｅ
ａ[２３．．１２]，ｉｓ，ｒｗ＝＞ａ０，ａｄｃｓ，ｃｏｎｖｓｔ，ｐｗｍ１，ｐｗｍ２，ｐｗｍ３，ｐｗｍ，ｐｒｏ，ｃｌｅａｒ；
ｈ″８１０″，０，０＝＞ ０，１，１，１，１，１，１，１，１；
ｈ″８１１″，０，１＝＞ １，０，１，１，１，１，１，１，１；
ｈ″８１２″，０，０＝＞ １，１，０，１，１，１，１，１，１；
ｈ″８１３″，０，１＝＞ １，１，１，０，１，１，１，１，１；
ｈ″８１４″，０，０＝＞ １，１，１，１，０，１，１，１，１；
ｈ″８１５″，０，０＝
fpga构成3/3相双绕组感应发电机励磁控制系统 １
系统简介
３／３相双绕组感应发电机带有两个绕组：励磁补偿绕组和功率绕组，如图１所示。励磁补偿绕组上接一个电力电子变换装置，用来提供感应发电机需要的无功功率，使功率绕组上输出一个稳定的直流电压。
图１中各参数的含义如下：
ｉsa，ｉsb，ｉsc--补偿绕组中的励磁电流；
ｕsa，ｕsb，ｕsc--补偿绕组相电压；
ｉpa，ｉpb，ｉpc--功率绕组电流；
ｕpa，ｕpb，ｕpc--功率绕组相电压；
ｕdc--二极管整流桥直流侧输出电压；
ｕc--变流器直流侧电容电压。
电力电子变换装置由功率器件及其驱动电路和控制电路两部分组成。功率器件选用三菱公司的智能功率模块（ｉｐｍ）ｐｍ７５ｃｓａ１２０pm75csa120（７５ａ／１２００ｖ），驱动电路使用光耦ｈｃｐｌ４５０２hcpl4502。控制电路由ｄｓｐ＋ｆｐｇａ构成。
２ ｅｐｍ７１２８epm7128与ｔｍｓ３２０ｃ３２tms320c32同外设之间的接口电路
图２所示为控制电路的接口电路。控制电路使用的ｄｓｐ是ｔｍｓ３２０ｃ３２tms320c32，它是ｔｉ公司生产的第三代高性能的ｃｍｏｓ ３２位数字信号处理器，其凭借强大的指令系统、高速数据处理能力及创新的结构，已经成为理想的工业控制用ｄｓｐ器件。其主要特点是：单周期指令执行时间为５０ｎｓ，具有每秒可执行２２００万条指令、进行４０００万次浮点运算的能力；提供了一个增强的外部存储器配置接口，具备更加灵活的存储器管理与数据处理方式。控制电路使用的ｆｐｇａ器件为ａｌｔｅｒａ公司的ｅｐｍ７１２８epm7128，它属于高密度、高性能的ｃｍｏｓ ｅｐｌｄ器件，与ａｌｔｅｒａ公司的ｍａｘｐｌｕｓ ｉｉ开发系统软件配合，可以１００％地模仿高密度的集成有各种逻辑函数和多种可编程逻辑的ｔｔｌ器件。采用类似器件作为ｄｓｐ的专用外围集成电路（ａｓｉｃ）更为经济灵活，可以进一步降低控制系统的成本。
电压检测使用三相变压器，电流检测使用ｈｌ电流传感器。电平转换电路用来将检测到的信号转换为０～５ｖ的电平。ａ／ｄ转换器选用ａｄｓ７８６２ads7862。保护电路使用电压比较器３１１得到过压／过流故障信号。 ｄｓｐ完成以下四项工作：数据的采集和处理、控制算法的完成、ｐｗｍ脉冲值的计算和保护中断的处理。
ｆｐｇａ完成以下三项工作：管理ｄｓｐ和各种外部设备的接口；脉冲的输出和死区的产生；保护信号的处理。
３ 使用ｆｐｇａ实现ｄｓｐ和ａｄｓ７８６２之间的高速接口
ａｄｓ７８６２ads7862是ｔｉ公司专为电机和电力系统控制而设计的ａ／ｄ转换器。它的主要特点是：４个全差分输入接口，可分成两组，两个通道可同时转换；１２ｂｉｔｓ并行输出；每通道的转换速率为５００ｋｈｚ。控制方法为：由ａ０线的值决定哪两个通道转换；由ｃｏｎｖｓｔ线上的脉宽大于２５０ｎｓ的低电平脉冲启动转换；由ｃｓ和ｒｄ线的低电平控制数据的读出，连续两次读信号可以得到两个通道的数据。
系统中使用了两片ａｄｓ７８６２ads7862，它们的控制线使用同样的接口，数据线则分别和ｄｓｐ的高／低１６位数据线中的低１２位相连接。这样ｄｓｐ可以同时控制两片ａ／ｄ转换器：４通道同时转换；每次读操作可以得到两路数据。
如图３所示，将ａ／ｄ转换器的控制信号映射为ｄｓｐ的三个外部端口：ａ０、ａｄｃｓ（和ａｄｒｄ使用一个端口）和ｃｏｎｖｓｔ。在ｆｐｇａ中使用逻辑译码器对端口译码。利用ａｈｄｌ语言编写的译码程序如下：
ｔａｂｌｅ
ａ[２３．．１２]，ｉｓ，ｒｗ＝＞ａ０，ａｄｃｓ，ｃｏｎｖｓｔ，ｐｗｍ１，ｐｗｍ２，ｐｗｍ３，ｐｗｍ，ｐｒｏ，ｃｌｅａｒ；
ｈ″８１０″，０，０＝＞ ０，１，１，１，１，１，１，１，１；
ｈ″８１１″，０，１＝＞ １，０，１，１，１，１，１，１，１；
ｈ″８１２″，０，０＝＞ １，１，０，１，１，１，１，１，１；
ｈ″８１３″，０，１＝＞ １，１，１，０，１，１，１，１，１；
ｈ″８１４″，０，０＝＞ １，１，１，１，０，１，１，１，１；
ｈ″８１５″，０，０＝
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