[實(shí)用新型]正弦波多相角閉環(huán)控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420395593.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN203965868U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余子健;史淑娟;陳均章;李紅珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海浩順科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 上海浦東良風(fēng)專利代理有限責(zé)任公司 31113
• 代理人: 陳志良

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電路控制裝置，特別是公開一種三相標(biāo)準(zhǔn)功率源的輸出電壓與電流間相角的閉環(huán)控制。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)普遍采用數(shù)字乘法器實(shí)現(xiàn)相角閉環(huán)。據(jù)電功率P=V×I×COSθ?知?COSθ＝P／V×I，如果把V，I在時(shí)間軸上離散為無數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)，用專用集成電路或自行設(shè)計(jì)的組合電路實(shí)現(xiàn)每一時(shí)刻V與I的乘積并連續(xù)不斷積分得到直流電平即為功率P。設(shè)V，I皆為確定值，那么根據(jù)P值即可得到相角值φ，根據(jù)P值大小控制相角φ，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。

如深圳科陸電子有限公司的CL301型電測(cè)變送器檢定裝置。這種方案的最大缺點(diǎn)是在工藝上很難實(shí)現(xiàn)高精度控制，由于積分器長期精度很難保證，控制精度0.02%是很難實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種正弦波多相角閉環(huán)控制器，采用高集成度FPGA模塊的電路實(shí)現(xiàn)三相標(biāo)準(zhǔn)功率源高精度相角閉環(huán)，解決了三相標(biāo)準(zhǔn)功率源多相角閉環(huán)的技術(shù)難題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種正弦波多相角閉環(huán)控制器，其特征在于：所述的正弦波多相角閉環(huán)控制器包括第一多路轉(zhuǎn)接器及第二多路轉(zhuǎn)接器、FPGA模塊及雙路DAC、相角電平轉(zhuǎn)換器、相角基準(zhǔn)電平發(fā)生器、數(shù)據(jù)比較器、差值采樣器、單片機(jī)MCU七個(gè)單元；各單元間通過電信號(hào)連接，具體如下：

第一多路轉(zhuǎn)接器及第二多路轉(zhuǎn)接器，三相標(biāo)準(zhǔn)功率源輸出的三路電壓VA、VB、VC送入第一多路轉(zhuǎn)接器，三相標(biāo)準(zhǔn)功率源輸出的三路電流IA、IB、IC送入第二多路轉(zhuǎn)接器，MCU控制二個(gè)多路轉(zhuǎn)接器分別輸出VA及IA、VB及IB、VC及IC、VA及VB、VA及VC等五組信號(hào)，為五個(gè)相角；

FPGA模塊及雙路DAC：產(chǎn)生三相標(biāo)準(zhǔn)功率源的三個(gè)電壓與三個(gè)電流等六個(gè)正弦波形，主要是由FPGA模塊和雙路DAC電路組成的，其中FPGA模塊由頻率控制字寄存器及DDS模塊、三相電壓相位及三相電流的相位控制字寄存器、多路選擇器MUX、雙端口RAM、上位機(jī)接口組成，用于輸出三相電壓波形信號(hào)Va、Vb、Vc及三相電流波形信號(hào)Ia、Ib、Ic，頻率及三相電壓波形相位和相應(yīng)電流波形相位及電壓波形信號(hào)分別設(shè)置，通過微機(jī)總線改寫雙端口RAM內(nèi)波形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)諧波功能；

相角電平轉(zhuǎn)換器：將第一多路轉(zhuǎn)接器及第二多路轉(zhuǎn)接器輸出的兩個(gè)正弦波轉(zhuǎn)換為直流電平，其電平的幅值與二個(gè)正弦波的相角值成正比；

相角基準(zhǔn)電平發(fā)生器：將單片機(jī)MCU根據(jù)相角設(shè)置數(shù)據(jù)輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的基準(zhǔn)直流電平，其輸入端通過微機(jī)總線與單片機(jī)MCU相連；

數(shù)據(jù)比較器：將相角電平轉(zhuǎn)換器輸出的直流電平與相角基準(zhǔn)電平發(fā)生器輸出的基準(zhǔn)直流電平比較，并將差值電平送往差值采樣器；

差值采樣器：將差值電平轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)并送往單片機(jī)MCU；

單片機(jī)MCU：

1）將需要的正弦波頻率換算成FPGA模塊中的頻率控制字寄存器及DDS模塊的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)并通過微機(jī)總線送往FPGA模塊；

2）根據(jù)差值采樣器輸出的數(shù)據(jù)改變送往FPGA模塊的相位控制字寄存器；

3）設(shè)置相角值，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為相角基準(zhǔn)電平數(shù)據(jù)，并通過微機(jī)總線輸出到相角基準(zhǔn)電平發(fā)生器。

本實(shí)用新型的控制范圍在-179.99°～?+179.99°，控制精度0.03°，相角分辨率0.01°，正弦波頻率范圍45.00?～?65.00Hz，頻率分辨率0.01?Hz的三相標(biāo)準(zhǔn)功率源的IA對(duì)VA、IB對(duì)VB、IC對(duì)VC、VB對(duì)VA、VC對(duì)VA等五個(gè)相角的閉環(huán)控制。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型采用高集成度電路較簡(jiǎn)單、廉價(jià)、高集成度的電路實(shí)現(xiàn)高精度多相角閉環(huán)，尤其是保持相角較長期精確度，解決了長期來困擾電工儀表行業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)多相角閉環(huán)的三相標(biāo)準(zhǔn)功率源的研制難題。

附圖說明

圖1??是本實(shí)用新型的多相角閉環(huán)控制器原理圖。

圖2??是本實(shí)用新型的FPGA模塊產(chǎn)生正弦波原理圖。

圖3??是本實(shí)用新型的實(shí)施例HS1051三相交直流標(biāo)準(zhǔn)功率源原理圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)附圖1和附圖2，本實(shí)用新型一種正弦波多相角閉環(huán)控制器包括第一多路轉(zhuǎn)接器及第二多路轉(zhuǎn)接器、FPGA模塊及雙路DAC、相角電平轉(zhuǎn)換器、相角基準(zhǔn)電平發(fā)生器、數(shù)據(jù)比較器、差值采樣器、單片機(jī)MCU等七個(gè)單元，各單元通過電信號(hào)連接。