河南ZW32-12F戶(hù)外柱上高壓直流斷路器現貨控制系統是高壓軟啟動(dòng)器的核心，決定了高壓軟啟動(dòng)器系統的各項主要性能和指標?？紤]到高壓軟啟動(dòng)器晶閘管變流單元控制上的復雜性，本文設計了一種DSP+FPGA數字化控制電路系統方案，FPGA實(shí)現輸出多路觸發(fā)脈沖至驅動(dòng)電路，DSP僅發(fā)送控制命令和設置參數，使得脈沖觸發(fā)電路具有可擴展性和通用性。
2 數字化控制的高壓電機軟啟動(dòng)器系統組成 圖1是采用DSP+FPGA芯片為控制核心的高壓軟啟動(dòng)器系統原理圖。主要包括以下幾個(gè)模塊：晶閘管觸發(fā)電路，該部分電路實(shí)現了對晶閘管的隔離放大驅動(dòng)，并返回故障信息以保護晶閘管器件安全；數字量輸入輸出的功能用來(lái)接收外部數字量信息狀態(tài)，并將高壓軟起動(dòng)器內部狀態(tài)信息反映給外部；模擬量輸入輸出接口的功能是用來(lái)接收輸入的模擬量，經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)入DSP；鍵盤(pán)電路和LCD顯示電路，采用單片機獨立控制來(lái)檢測按鍵狀態(tài)，通過(guò)液晶顯示屏顯示信息，這個(gè)人機界面模塊和主控系統通過(guò)串口連接，以RS232接口載體，采用MODBUS協(xié)議，通過(guò)內部要求的循環(huán)冗余效驗方式實(shí)現實(shí)時(shí)無(wú)差錯的收發(fā)和信息共享，提供準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(xiàn)電壓和采樣高壓軟啟動(dòng)器輸出側的電流值，然后反饋回控制系統作為控制算法的輸入和計算依據。整個(gè)數字控制系統通過(guò)對高壓軟啟動(dòng)器主回路的電壓和電流進(jìn)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，以移相調壓控制理論為依據實(shí)現對整個(gè)軟啟動(dòng)器系統高精度，高速度的控制。
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3 DSP+FPGA的控制電路 數字控制在對高壓異步電機起動(dòng)電流進(jìn)行控制時(shí)，一方面需要對加到晶閘管的門(mén)極脈沖相位進(jìn)行控制，另一方面，還需要有一個(gè)完整的控制功能和邏輯處理接口功能，以滿(mǎn)足控制上的要求。本數字控制系統選用的DSP和 FPGA型號分別為T(mén)MS320LF2812 和EP3C10E144C8。 TMS320LF2812芯片具有每秒2千萬(wàn)條指令的處理運算速度，并具有豐富的外接I/O端口，片內集成外圍設備以及的脈寬（PWM）發(fā)生函數和捕獲單元。使DSP控制性能遠遠超過(guò)傳統的32位微控制器和微處理器。DSP電路主要包括電源及復位電路、時(shí)鐘和引導模式選擇電路、下載調制電路和通訊擴展電路。 EP3C10E144C8芯片具有5980個(gè)邏輯單元和92160比特的存儲單元。該系列芯片高效的內部連線(xiàn)和低延時(shí)的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )，保證了每個(gè)結構單元之間時(shí)鐘和數據線(xiàn)號的連通性。I/O塊支持一系列單端和差分I/O電平標準，每個(gè)I/O單元包含3個(gè)寄存器以實(shí)現雙倍數據速率應用和其他I/O特性相關(guān)電路。本文設計的FPGA小系統主要包括電源電路、JTAG接口和AS模式的兩種下載調試電路和時(shí)鐘電路。
4 實(shí)際運行結果分析 本高壓軟起動(dòng)器經(jīng)過(guò)對潛油高壓異步電機啟動(dòng)控制實(shí)驗證明，潛油高壓異步電機起動(dòng)平穩，實(shí)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(dòng)電流特征波形，在電動(dòng)機起動(dòng)過(guò)程中，電流隨著(zhù)電壓的升高逐漸上升，大約2秒后達到大值340A，沒(méi)有明顯的電流沖擊，經(jīng)過(guò)6秒后，電流開(kāi)始下降并逐漸達到穩定運行電流。
5 結論與展望 本高壓軟起動(dòng)器已經(jīng)應用于工業(yè)潛油高壓異步電機的起?？刂浦?。實(shí)現了高壓異步電機的平穩起停，達到了預期效果。設計選用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(kāi)，充分發(fā)揮了DSP具有強大的外部通信接口便于構成大的控制系統的優(yōu)點(diǎn)。在后續的設計改進(jìn)中要考慮加入高壓軟啟動(dòng)器與其他設備的網(wǎng)絡(luò )通訊功能。
