专利名称：基于dsp与fpga的高压变频器功率单元测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种工业自动控制技术，具体涉及一种基于DSP与FPGA的高压变频器功率单元测试装置。
背景技术：
功率单元串联多电平型变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，输出侧采用多电平正弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电机，另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机时造成的损失。系统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。其显著的技术优势带来了强大的市场竞争力。针对功率单元串联多电平型变频器应有其特殊的测试装置，否则对于高压变频器的安全运行将存在严重的质量隐患。功率单元测试有以下方案1、功率单元串联后整机测试；2、功率单元单机测试，而后进行系统测试。方案1存在以下问题若单个功率单元存在质量问题，直接上高压系统测试会将问题扩大化，影响到其他串联的功率单元，同时其他功率单元会受到软损伤，为日后的运行带来安全隐患。方案2可以有效的抑制方案1存在的问题，有效的将危险和损失降低到一个功率单元上。
发明内容本设备的发明目的在于解决功率单元串联多电平型变频器在生产过程中质量控制不严格造成的质量问题及器件质量问题导致的产品功能失常情况，为高压系统测试做准备，避免单机问题扩大化。为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是由DSP控制单元、FPGA控制单元、IXD显示单元、键盘输入单元、电源单元和光纤通讯单元组成，DSP控制单元分别与IXD 显示单元、键盘输入单元连接，DPS控制单元与FPGA控制单元连接，光纤通讯单元与FPGA控制单元连接，电源单元分别与DPS控制单元、FPGA控制单元连接。本实用新型还具备以下技术特征1、DSP控制单元是以TMS320F2812为主控芯片。2、FPGA控制单元是以EP3C16Q240为核心芯片。3、光纤通讯单元由T1521和R2521光纤收发器组成。本实用新型具有如下优点体积小巧、操作方便灵活、人机界面友好；能够完成单个功率单元的测试低压功能测试、额定电压空载测试、额定电压满载测试、额定电压过载测试及过压功能测试，极大的提高了工作人员调试速度；对功率单元故障点检测准确、故障发生时可及时对功率单元硬件进行保护。

图1为本实用新型的结构原理框图；其中1、DSP控制单元，2、FPGA控制单元，3、光纤通讯单元，4、键盘输入单元，5、电源单元，6、IXD显示单元。图2为本实用新型的程序控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-2具体对本实用新型作进一步的说明基于DSP与FPGA的高压变频器功率单元测试装置，由DSP控制单元、FPGA控制单元、IXD显示单元、键盘输入单元、电源单元和光纤通讯单元组成，DSP控制单元分别与IXD 显示单元、键盘输入单元连接，DPS控制单元与FPGA控制单元通过两路SPWM、地址总线和数据总线连接，光纤通讯单元与FPGA控制单元连接，电源单元分别与DPS控制单元、FPGA控制单元连接。DSP控制单元是以TMS320F2812为主控芯片，包括IXD显示单、键盘输入单元完成控制命令的下发，PWM控制信号下传、故障信息处理及控制算法实现。FPGA控制单元是以EP3C16Q240为核心芯片，完成双路PWM编码及解码功率单元上传的故障信息。IXD显示单元以LM3033CDW-0B为显示器件，有串行和并行通讯两种方式，本实用新型用的是并行通讯方式，显示控制由DSP中程序控制。系统的原理本系统主要完成双路SPWM编码发送、故障信息解析功能。通过按键和液晶显示进行选择控制算法V/F恒比算法和V/F变比算法，DSP根据接收到的控制命令， 进行SPWM输出及从FPGA读取故障信息。FPGA主要完成双路SPWM波编码及故障信息解析功能。设备的SPWM驱动信号及功率单元状态信息通过光纤发送接收。16个按键及液晶显示器(LM3033CDW-0B)完成系统的人机交互；T1521和R2521光纤收发器完成通讯及控制信号的传递；电源单元由电源芯片TPS70;351PWP、ASM1117_1. 2和ASM1117_2. 5完成系统供电。软件方案DSP软件流程如图2，主要完成以下功能键功能模块、显示模块、故障处理模块、控制算法模块、PWM生成模块；PWM频率为2000Hz，所有功能均在500微秒内完成，500微妙时间片由DSP的EVA完成；FPGA主要完成以下功能解析由功率单元上传的串行故障信息、双路PWM编码下传(将两路PWM信息编码后通过一根光纤传递)、完成与DSP 间的数据交换及PWM的接收。DSP编程控制部分通过软件程序实故障处理及控制算法；FPGA 逻辑控制部分实现PWM编码下传及解析由功率单元上传的故障信息；LCD显示部分实时显示DSP与FPGA处理的结果；光纤通讯则是隔离、减少高压远距离传输的干扰。高压变频器在系统高压测试前，为每个功率单元模块进行单机测试，主要包括低压功能测试、额定电压空载测试、额定电压满载测试、额定电压过载测试及过压功能测试。 本设备的发明目的在于解决生产过程中质量控制不严格造成的质量问题及器件质量问题导致的产品功能失常情况，为高压系统测试做准备，避免单机问题扩大化。本实用新型属于高压大功率变频器的测试设备，主要完成对高压变频器单个功率单元模块性能的测试PWM解码性能、通讯性能、单机模块过载性能及非额定电压下工作性能的测试。本实用新型给出的高压变频器功率单元测试装置设计方案经过实践检验，其体积小巧、使用方便、友好的人机界面及高可靠性得到测试人员的一致认可。
权利要求1.基于DSP与FPGA的高压变频器功率单元测试装置，由DSP控制单元、FPGA控制单元、 IXD显示单元、键盘输入单元、电源单元和光纤通讯单元组成，其特征在于DSP控制单元分别与IXD显示单元、键盘输入单元连接，DPS控制单元与FPGA控制单元连接，光纤通讯单元与FPGA控制单元连接，电源单元分别与DPS控制单元、FPGA控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的基于DSP与FPGA的高压变频器功率单元测试装置，其特征在于DSP控制单元是以TMS320F2812为主控芯片。
3.根据权利要求1所述的基于DSP与FPGA的高压变频器功率单元测试装置，其特征在于FPGA控制单元是以EP3C16Q240为核心芯片。
4.根据权利要求1所述的基于DSP与FPGA的高压变频器功率单元测试装置，其特征在于光纤通讯单元由T1521和R2521光纤收发器组成。
专利摘要基于DSP与FPGA的高压变频器功率单元测试装置，由DSP控制单元、FPGA控制单元、LCD显示单元、键盘输入单元、电源单元和光纤通讯单元组成，DSP控制单元分别与LCD显示单元、键盘输入单元连接，DPS控制单元与FPGA控制单元连接，光纤通讯单元与FPGA控制单元连接，电源单元分别与DPS控制单元、FPGA控制单元连接。本实用新型具有如下优点体积小巧、操作方便灵活、人机界面友好；能够完成单个功率单元的测试低压功能测试、额定电压空载测试、额定电压满载测试、额定电压过载测试及过压功能测试，极大的提高了工作人员调试速度；对功率单元故障点检测准确、故障发生时可及时对功率单元硬件进行保护。
文档编号G01R31/00GK202159103SQ20112021906
公开日2012年3月7日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者于志亮, 刘成军, 刘洪庆, 张瑜, 徐龙辉, 秦涛, 顾春明 申请人:哈尔滨九洲电气股份有限公司