[發明專利]基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統及方法

有效

• 申請號: 201410004769.0
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103731053A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 段彬;張承慧;張光先;張少芳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統，其特征是，包括：將模擬信號處理模塊ACE、ARM?Cortex?M3內核、雙口RAM以及底層控制器集成在一塊芯片內部；

所述雙口RAM和底層控制器的功能均采用超高速集成電路硬件描述語言VHDL進行編程實現；

所述模擬信號處理模塊ACE通過APB總線與雙口RAM通信，所述ARM?Cortex?M3內核通過AHB總線與雙口RAM通信，所述雙口RAM與底層控制器通信。

2.如權利要求1所述的一種基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統，其特征是，所述模擬信號處理模塊ACE包括：比較器、若干A/D轉換電路以及D/A轉換電路；

比較器與外部的保護電路連接，用于產生保護信號；電壓電流信號經信號調理電路后進入A/D轉換電路；D/A轉換電路用于實現模擬量的輸出。

3.如權利要求1所述的一種基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統，其特征是，所述ARM?Cortex?M3內核包括異常事件處理模塊、專家數據庫與工藝控制器模塊以及通信模塊；

專家數據庫與工藝控制器模塊與異常事件處理模塊、通信模塊分別連接；專家數據庫與工藝控制器模塊通過雙口RAM實現與底層控制器的數據交換。

4.如權利要求1所述的一種基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統，其特征是，所述底層控制器包括：數字濾波器、電壓電流實時控制模塊以及PWM信號發生器；雙口RAM中的數據經數字濾波器后進入電壓電流實時控制模塊，最后輸出至PWM信號發生器，產生脈沖驅動信號。

5.如權利要求4所述的一種基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統，其特征是，所述電壓電流實時控制模塊包括電壓閉環控制器和電流閉環控制器。

6.一種如權利要求1所述的基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統的方法，其特征是，包括：

（1）大功率逆變電源數字控制系統的電壓、電流參數以及其它采樣參數，經信號調理電路轉換為電壓合適的電信號，由芯片內部模擬信號處理模塊ACE的A/D轉換電路采樣；

外部保護電路采集系統的狀態信號，并轉換成電信號，與芯片內部模擬信號處理模塊ACE預置的保護給定值進行比較，一旦超過保護給定值，則產生相應地保護信號，執行保護動作；

（2）上述采樣數據以及保護信號存儲至雙口RAM；

（3）存入雙口RAM的采樣數據經由各自的數字濾波器間隔讀取處理，再由相應的用于實現信號實時閉環調節的控制算法完成運算，最后輸出至PWM信號發生器，產生脈沖驅動信號；脈沖驅動信號經過電壓轉換后變為功率器件的驅動信號；

存入雙口RAM的保護信號控制脈沖驅動信號的產生，保護系統安全；

（4）ARM?Cortex?M3內核從雙口RAM中實時讀取采樣數據及系統狀態，實現數據顯示、數據傳輸、命令輸入和異常事件判斷。

7.如權利要求6所述的一種基于SOPC技術的大功率逆變電源數字控制系統的方法，其特征是，所述數據傳輸通過以太網、CAN總線、485總線、USB多種通訊接口實現。