一種全數字控制方式高壓變頻控制器的組成方法

 

現在流行的多電平疊加高壓變頻器控制方式中,採用DSP或單片機做爲控制核心的比較多,許多都是利用了硬件本身帶有的多組PWM這一特點完成控制功能的,具備了嵌入式的各種優點,並且編程量相對少一些,因此很受開發人員的歡迎。

筆者在所在公司的工作中,輔助參與了這樣的實驗系統的研製工作,在原硬件的基礎上和原研發人員的幫助下,從而對這一系統的工作機理有了進一步的理解和認識。

根據筆者過去的工作經驗,在對系統有了瞭解之後,筆者產生了使用現在的計算機主板對系統進行控制的想法,這主要是因爲,原系統用的有DSP,用的有CPLD脈衝擴展板等,而控制單元和執行單元(三相數組H橋)之間是靠光纖信號隔離開的,無論怎樣控制,發往執行單元的都是光脈衝,當然是經過DSP精密計算過的光脈衝了,針對這樣的結構,只要能產生按照控制機理的光脈衝發往控制單元就行,流行的計算機結構應該能勝任這一功能的。

原系統每相有數組H橋,每組H橋至少需要三組光脈衝信號,其中一組是診斷用的,另兩組是完成PWM控制的,一相如果有6個單元的話,就需要18組控制信號,三相就需要54組信號。這是發往執行單元的光纖信號的數量要求。

現行的計算機都有一個打印並口,每一個打印並口都是25針的,按照計算機的結構,一個主板可以帶3個並口。每個打印並口的25端子中,有8個是數據輸出(2-9),4個是混雜型輸出(11416-17),5個是輸入端(10-1315),其餘的18-25是地端。每一個打印口針對一相少一路輸入信號端。

這是執行單元和打印口的信號端子數目對應情況,雖然缺少一路用於診斷的輸入端子,但可以通過增加並口的方法解決。每相執行單元所需要的12路光纖接口的端子數目已經具備,不影響控制總體構成。

主要思路是針對上述的這樣結構,通過開發應用軟件,將體現控制意圖的控制脈衝通過計算機的打印口用光纖送往執行單元。

利用VB,筆者試沿着此思路並結合實際控制系統,開發出了核心部分的控制界面,如圖1和圖2所示,兩者的區別是變頻的頻率不同。在該界面上中間最右側的豎表條裏是已經數字量化後的某一頻率的01信號,實際上也就是發送到A相第一功率單元H橋的半橋的半週期光纖控制信號,另一半週期全發0,後續功率單元以此量化信號爲基準,按照移相的要求,通過程序在其前後賦值0保證週期長度的一致性,同理A相第一功率單元H橋的另半橋的前半週期全發0,後半週期通過編程賦值發送該頻率下的量化信號;同理通過編程,對後續的各執行單元發送移相後的前後控制信號。這樣在程序內部形成了一個量化後的由0和1組元組成的表格,具體到本系統的A相,就是具有12組的數據表格。通過編程週期性的把這些表格內的每一個組元值發送到打印口的對應端。改變控制控制頻率,表格長度自動跟隨變化。

                                     圖1

 

 

                                        圖2

同理,B相和C相的過程編程類同,但對應每頻率的量化應符合三相合成的基本要求。

編程中送往打印口的量化數據要用到DLL函數,才能將數據送到打印口。雖然是每一個組元連續往外送的,但考慮到計算機的實際運算速度,以及載波的頻率,應該是不會有問題的。並送時可能會有些技巧。

和打印口連接的是電光轉換電路,然後再接光纖,可以做在一塊PCB板上。

診斷信號,通過程序進行判斷後執行相應處理結果。

實際上利用計算機主板上的其它總線,會有更合適的信號銜接途徑的。

 

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