河南ZW32-12F戶外柱上高壓直流斷路器現(xiàn)貨控制系統(tǒng)是高壓軟啟動器的核心，決定了高壓軟啟動器系統(tǒng)的各項主要性能和指標(biāo)?？紤]到高壓軟啟動器晶閘管變流單元控制上的復(fù)雜性，本文設(shè)計了一種DSP+FPGA數(shù)字化控制電路系統(tǒng)方案，F(xiàn)PGA實現(xiàn)輸出多路觸發(fā)脈沖至驅(qū)動電路，DSP僅發(fā)送控制命令和設(shè)置參數(shù)，使得脈沖觸發(fā)電路具有可擴展性和通用性。
2 數(shù)字化控制的高壓電機軟啟動器系統(tǒng)組成 圖1是采用DSP+FPGA芯片為控制核心的高壓軟啟動器系統(tǒng)原理圖。主要包括以下幾個模塊：晶閘管觸發(fā)電路，該部分電路實現(xiàn)了對晶閘管的隔離放大驅(qū)動，并返回故障信息以保護晶閘管器件安全；數(shù)字量輸入輸出的功能用來接收外部數(shù)字量信息狀態(tài)，并將高壓軟起動器內(nèi)部狀態(tài)信息反映給外部；模擬量輸入輸出接口的功能是用來接收輸入的模擬量，經(jīng)過處理后進入DSP；鍵盤電路和LCD顯示電路，采用單片機獨立控制來檢測按鍵狀態(tài)，通過液晶顯示屏顯示信息，這個人機界面模塊和主控系統(tǒng)通過串口連接，以RS232接口載體，采用MODBUS協(xié)議，通過內(nèi)部要求的循環(huán)冗余效驗方式實現(xiàn)實時無差錯的收發(fā)和信息共享，提供準(zhǔn)確和通暢的信息交換。電壓電流檢測電路主要是采集直流母線電壓和采樣高壓軟啟動器輸出側(cè)的電流值，然后反饋回控制系統(tǒng)作為控制算法的輸入和計算依據(jù)。整個數(shù)字控制系統(tǒng)通過對高壓軟啟動器主回路的電壓和電流進行采樣，接受外圍輸入接口信號和人機交互界面的命令，以高性能DSP芯片為載體，以移相調(diào)壓控制理論為依據(jù)實現(xiàn)對整個軟啟動器系統(tǒng)高精度，高速度的控制。
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3 DSP+FPGA的控制電路 數(shù)字控制在對高壓異步電機起動電流進行控制時，一方面需要對加到晶閘管的門極脈沖相位進行控制，另一方面，還需要有一個完整的控制功能和邏輯處理接口功能，以滿足控制上的要求。本數(shù)字控制系統(tǒng)選用的DSP和 FPGA型號分別為TMS320LF2812 和EP3C10E144C8。 TMS320LF2812芯片具有每秒2千萬條指令的處理運算速度，并具有豐富的外接I/O端口，片內(nèi)集成外圍設(shè)備以及的脈寬（PWM）發(fā)生函數(shù)和捕獲單元。使DSP控制性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的32位微控制器和微處理器。DSP電路主要包括電源及復(fù)位電路、時鐘和引導(dǎo)模式選擇電路、下載調(diào)制電路和通訊擴展電路。 EP3C10E144C8芯片具有5980個邏輯單元和92160比特的存儲單元。該系列芯片高效的內(nèi)部連線和低延時的時鐘網(wǎng)絡(luò)，保證了每個結(jié)構(gòu)單元之間時鐘和數(shù)據(jù)線號的連通性。I/O塊支持一系列單端和差分I/O電平標(biāo)準(zhǔn)，每個I/O單元包含3個寄存器以實現(xiàn)雙倍數(shù)據(jù)速率應(yīng)用和其他I/O特性相關(guān)電路。本文設(shè)計的FPGA小系統(tǒng)主要包括電源電路、JTAG接口和AS模式的兩種下載調(diào)試電路和時鐘電路。
4 實際運行結(jié)果分析 本高壓軟起動器經(jīng)過對潛油高壓異步電機啟動控制實驗證明，潛油高壓異步電機起動平穩(wěn)，實驗中選用的電機功率為412kW，額定電壓為2725V，額定電流為112A。圖2是斜坡電壓起動電流特征波形，在電動機起動過程中，電流隨著電壓的升高逐漸上升，大約2秒后達(dá)到大值340A，沒有明顯的電流沖擊，經(jīng)過6秒后，電流開始下降并逐漸達(dá)到穩(wěn)定運行電流。
5 結(jié)論與展望 本高壓軟起動器已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)潛油高壓異步電機的起?？刂浦小崿F(xiàn)了高壓異步電機的平穩(wěn)起停，達(dá)到了預(yù)期效果。設(shè)計選用DSP+FPGA為控制核心，將主要的控制功能和多組晶閘管觸發(fā)電路功能分開，充分發(fā)揮了DSP具有強大的外部通信接口便于構(gòu)成大的控制系統(tǒng)的優(yōu)點。在后續(xù)的設(shè)計改進中要考慮加入高壓軟啟動器與其他設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通訊功能。
