本文關(guān)鍵詞：基于DSP和FPGA的電力電子數(shù)字控制平臺(tái)的研究

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,在各領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入。電力電子系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化和多樣化,對(duì)電力電子系統(tǒng)的控制要求也隨之提高。以往人們通常采用模擬電路對(duì)電力電子系統(tǒng)進(jìn)行控制,而大型的模擬電路控制平臺(tái)往往具有設(shè)計(jì)成本昂貴、硬件檢測維護(hù)困難、抗干擾能力不強(qiáng)等諸多缺點(diǎn)。近年來,由于微處理器和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)飛速發(fā)展,數(shù)字控制技術(shù)開始越來越普遍被應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)中,利用基于數(shù)字控制技術(shù)的微處理器對(duì)電力電子系統(tǒng)進(jìn)行控制成為目前該領(lǐng)域的一個(gè)主流發(fā)展方向。另一方面,目前發(fā)展成熟且應(yīng)用廣泛的幾款微處理器如DSP、FPGA、ARM等雖然都有各自的優(yōu)點(diǎn),但也各有局限性,單獨(dú)使用已經(jīng)越來越難以滿足電力電子系統(tǒng)對(duì)控制精度和實(shí)時(shí)性日趨增高的控制要求。因此,研究一種基于不同微處理器芯片組合的高性能電力電子裝置通用數(shù)字控制平臺(tái)對(duì)提高電力電子系統(tǒng)的整體性能,加快電力電子裝置的研制與開發(fā)等方面有著相當(dāng)大的現(xiàn)實(shí)意義。論文以此為背景進(jìn)行了如下研究工作:第一,在現(xiàn)有的控制平臺(tái)基礎(chǔ)上,將DSP和FPGA結(jié)合,設(shè)計(jì)了基于DSP+FPGA核心處理器架構(gòu)的電力電子通用數(shù)字控制平臺(tái)。第二,由于電力電子系統(tǒng)日趨高頻率和控制器件可分離較遠(yuǎn)距離的趨勢,且各控制器之間的通信一直是一個(gè)很重要的技術(shù)難題。因此著重研究了DSP與FPGA之間的通信問題,提出了兩種通信方法,并基于這兩種通信方法設(shè)計(jì)了兩種不同的DSP+FPGA控制器架構(gòu),包括硬件組成和接口連接方式,并設(shè)計(jì)了通信主程序和中斷子程序。第三,將設(shè)計(jì)的通用控制平臺(tái)應(yīng)用到一個(gè)100KW的PWM整流器上來驗(yàn)證控制平臺(tái)的合理性以及控制性能。利用電力電子仿真軟件PSIM對(duì)控制平臺(tái)進(jìn)行了仿真,搭建了100KW PWM整流器主電路、控制電路、信號(hào)調(diào)理電路、驅(qū)動(dòng)電路等部分的模型,進(jìn)行了包括主程序以及PWM中斷服務(wù)子程序在內(nèi)的數(shù)字控制程序設(shè)計(jì),完成了直流側(cè)負(fù)載變動(dòng)時(shí)和整流器逆變運(yùn)行時(shí)兩種工作情況下的仿真。通過上述仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的電力電子通用控制裝置不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電子換流器的控制,而且整個(gè)電力電子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好,電壓電流響應(yīng)都達(dá)到了預(yù)期的效果,并且功率因數(shù)PF和總諧波失真THD等指標(biāo)也都符合實(shí)際工程應(yīng)用的要求。
【關(guān)鍵詞】：電力電子 控制平臺(tái) DSP FPGA
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM921.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.3 電力電子裝置的控制11-13
• 1.3.1 電力電子裝置的控制策略11-12
• 1.3.2 單片機(jī)控制技術(shù)12-13
• 1.4 電力電子裝置通用控制平臺(tái)13-14
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容14-16
• 2 基于DSP和FPGA的控制平臺(tái)整體實(shí)現(xiàn)方案16-46
• 2.1 控制平臺(tái)整體硬件結(jié)構(gòu)16-18
• 2.2 基于TMS320F28335芯片的DSP主控制器18-21
• 2.2.1 DSP簡介18-19
• 2.2.2 TMS320F28335簡介19-21
• 2.3 基于Spartan-6 芯片的FPGA副控制器21-24
• 2.3.1 FPGA簡介21
• 2.3.2 SPARTAN-6 系列FPGA簡介21-24
• 2.4 電源電路24-26
• 2.5 復(fù)位電路26-28
• 2.6 ADC模塊28-32
• 2.7 DAC模塊32-34
• 2.8 信號(hào)檢測與調(diào)理電路34-37
• 2.8.1 信號(hào)檢測電路設(shè)計(jì)35-36
• 2.8.2 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)36-37
• 2.9 PWM信號(hào)隔離與放大電路37-39
• 2.10 保護(hù)電路39-42
• 2.11 驅(qū)動(dòng)電路42-44
• 2.12 本章小結(jié)44-46
• 3 基于LVDS高速串行通信方案的DSP+FPGA控制器架構(gòu)46-58
• 3.1 整體實(shí)現(xiàn)方案46-47
• 3.2 硬件設(shè)計(jì)47-52
• 3.2.1 DSP串行外設(shè)接口SPI47-50
• 3.2.2 FPGA SelectIO模塊50-51
• 3.2.3 LVDS線路驅(qū)動(dòng)器/接收器51
• 3.2.4 系統(tǒng)硬件連接51-52
• 3.3 軟件設(shè)計(jì)52-56
• 3.3.1 DSP中SPI模塊的初始化52-53
• 3.3.2 DSP中讀寫模塊設(shè)計(jì)53-54
• 3.3.3 FPGA SPI通信的數(shù)據(jù)接收模塊設(shè)計(jì)54-56
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 4 基于EMIF接口與雙口RAM高速并行通信方案的DSP+FPGA控制器架構(gòu)58-66
• 4.1 FPGA內(nèi)部雙口RAM介紹58-59
• 4.2 DSP內(nèi)部EMIF接口介紹59-60
• 4.3 EMIF與雙口RAM通信方案設(shè)計(jì)60-64
• 4.3.1 EMIF與雙口RAM硬件連接61-62
• 4.3.2 雙口RAM的分區(qū)處理及主程序設(shè)計(jì)62-64
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 5 基于DSP+FPGA的電力電子控制平臺(tái)在 100KW三相電壓型PWM整流器中的數(shù)字控制仿真66-80
• 5.1 硬件構(gòu)成及模型搭建66-71
• 5.2 數(shù)字控制程序設(shè)計(jì)71-73
• 5.3 仿真實(shí)驗(yàn)73-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 6 結(jié)論及展望80-82
• 6.1 本文工作總結(jié)與主要結(jié)論80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 致謝84-85
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄85-86

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1 夏光輝;余義德;宮建;;某型水下照明燈智能控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2008年15期

2 聶波;李紳龍;盧迪;;家居遠(yuǎn)程控制平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];伺服控制;2012年04期

3 劉洪騰;;雙下肢控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究[J];天津理工大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

4 陳棣湘;潘孟春;羅飛路;;磁浮列車磁場測量系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J];測試技術(shù)學(xué)報(bào);2008年01期

5 ;機(jī)器人收莊稼[J];工業(yè)設(shè)計(jì);2012年08期

6 師黎;微機(jī)過程控制平臺(tái)控制算法的開發(fā)[J];華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào);1997年04期

7 ;泰克公司推出業(yè)內(nèi)首個(gè)基于云的質(zhì)量控制平臺(tái)[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2013年09期

8 程鎮(zhèn)煌;;運(yùn)載火箭控制平臺(tái)的晃動(dòng)實(shí)驗(yàn)[J];強(qiáng)度與環(huán)境;1989年05期

9 賀熙穎,茍小龍,何祖威;PLC通用控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J];熱力發(fā)電;2004年02期

10 張穎芝;高健;;創(chuàng)建燃?xì)釶DA安全操作控制平臺(tái) 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理[J];城市燃?xì)?2009年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 李娜;馬增良;;先進(jìn)控制平臺(tái)中的腳本應(yīng)用[A];第25屆中國控制會(huì)議論文集（下冊）[C];2006年

2 楊志;李太福;邵艷;鄧仁明;;復(fù)雜系統(tǒng)及其軟件控制平臺(tái)[A];工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)踐——全國（第五屆）煉鋼、連鑄和軋鋼自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

3 黃堅(jiān);郁漢琪;;網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制平臺(tái)的研究與開發(fā)[A];江蘇省電工技術(shù)學(xué)會(huì)成立十周年慶典暨2004年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

4 郝為民;達(dá)世煉;周琰;;基于人機(jī)界面和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的用能管控平臺(tái)研究與實(shí)踐[A];2011電力通信管理暨智能電網(wǎng)通信技術(shù)論壇論文集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 本報(bào)記者 胡艷波 本報(bào)通訊員 沈利國;流暢信息鏈讓安全有序可控[N];人民鐵道;2007年

2 南訊;提供一個(gè)集成化的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)[N];中國包裝報(bào);2008年

3 張彤;實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2008年

4 Thomas Nolle;路由的魔力時(shí)代會(huì)終結(jié)嗎？[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2007年

5 通訊員 南聞;株洲所成功開發(fā)出新型簡統(tǒng)化微機(jī)控制平臺(tái)[N];人民鐵道;2006年

6 張華磊;TOP電站熱工優(yōu)化控制平臺(tái)國際領(lǐng)先[N];中國電力報(bào);2014年

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1 胡海兵;電力電子集成系統(tǒng)中的數(shù)字控制平臺(tái)研究[D];浙江大學(xué);2007年

2 武洪恩;基于Windows的開放結(jié)構(gòu)控制平臺(tái)及應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2007年

3 任瑞;6D0F姿態(tài)控制平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周永豐;基于WCF的即時(shí)多任務(wù)控制平臺(tái)[D];華南理工大學(xué);2015年

2 胡勁;鐵路安全生產(chǎn)過程控制平臺(tái)系統(tǒng)分析[D];西南交通大學(xué);2014年

3 葛立坤;通用型電力變換控制平臺(tái)開發(fā)及其在風(fēng)電實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[D];華北電力大學(xué);2015年

4 邵素強(qiáng);傳感控制平臺(tái)的即插即用的方法與實(shí)現(xiàn)[D];南京郵電大學(xué);2015年

5 陳亞斐;基于DSP和FPGA的電力電子數(shù)字控制平臺(tái)的研究[D];青島科技大學(xué);2016年

6 陳偉;網(wǎng)絡(luò)測試儀器控制平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2013年

7 張達(dá);面向多終端協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)及業(yè)務(wù)技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

8 丁良波;基于嵌入式LINUX網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中南大學(xué);2010年

9 項(xiàng)鐳;優(yōu)化控制平臺(tái)系統(tǒng)控制站軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];華北電力大學(xué);2012年

10 丁寧;優(yōu)化控制平臺(tái)系統(tǒng)組態(tài)站軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];華北電力大學(xué);2012年

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