[發(fā)明專利]一種基于ARM+FPGA的電能質(zhì)量通用控制平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811230308.X
• 申請(qǐng)日: 2018-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109213046A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒展;蔡霞;鄧健;楊立行;程思萌;楊越;陶翔;周寧;程正;鄒進(jìn);蔡明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所 36100
• 代理人: 張靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于ARM+FPGA的電能質(zhì)量控制平臺(tái)，屬于電能質(zhì)量分析控制領(lǐng)域。本發(fā)明所述的控制平臺(tái)包括主控模塊、傳感器模塊、電源模塊、光纖模塊、人機(jī)交互模塊、母板模塊以及驅(qū)動(dòng)接口模塊。主控模塊主要由ARM芯片和FPGA芯片組成，傳感器模塊、電源模塊、光纖模塊通過(guò)母板模塊與主控模塊相連，人機(jī)交互界面通過(guò)RS485接口與ARM直接相連，驅(qū)動(dòng)接口模塊一方面與光纖模塊通過(guò)光纖相連，另外與功率單元相連。該控制平臺(tái)能夠快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的進(jìn)行電能質(zhì)量的檢測(cè)以及補(bǔ)償控制，能夠適用于高、中、低電壓場(chǎng)合，無(wú)功、諧波、不平衡等復(fù)雜工況下。

技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種基于ARM+FPGA的電能質(zhì)量通用控制平臺(tái), 屬于電能質(zhì)量分析控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在社會(huì)快速大發(fā)展的同時(shí)，各種各樣的用電設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，而這些這種各樣的設(shè)備接入電網(wǎng)中就會(huì)成為新的負(fù)載。這些設(shè)備中有的包含了電容、電感，則會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率；有的為大功率沖擊性負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流；有的為大功率整理和非線性設(shè)備，則會(huì)產(chǎn)生諧波電流；以上這些負(fù)載在電網(wǎng)中運(yùn)行時(shí)，會(huì)嚴(yán)重的影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，造成安全隱患和人身、財(cái)產(chǎn)安全。

國(guó)內(nèi)的電能質(zhì)量研究起步較晚，在上世紀(jì)80年代開(kāi)始才有一些科研院所從事這方面的研究。但就目前而言，國(guó)內(nèi)的電能質(zhì)量分析控制雖然取得了一些進(jìn)步，但是還有很大的改進(jìn)空間。控制速率低、反應(yīng)慢、精度低、功能單一、人機(jī)交互界面差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于AARM+FPGA的電能重量通用控制平臺(tái)，解決現(xiàn)有電能質(zhì)量控制中控制速率低、反應(yīng)慢、精度低、功能單一、人機(jī)交互界面差等問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種基于ARM+FPGA的電能質(zhì)量通用控制平臺(tái)，包括：主控模塊、傳感器模塊、電源模塊、光纖模塊、人機(jī)交互模塊、母板模塊以及驅(qū)動(dòng)接口模塊；所述傳感器模塊、電源模塊、光纖模塊通過(guò)母板模塊與主控模塊相連，人機(jī)交互模塊直接通過(guò)通訊接口電路與ARM相連接，驅(qū)動(dòng)接口模塊一方面與光纖模塊通過(guò)光纖相連，另外與功率單元相連；驅(qū)動(dòng)接口模塊進(jìn)行功率單元處的直流電壓和溫度的檢測(cè)，以及功率單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換、添加死區(qū)時(shí)間，并進(jìn)行信號(hào)傳遞和系統(tǒng)保護(hù)。

本發(fā)明所述通訊接口電路采用RS485接口，所述的主控模塊由ARM芯片、FPGA芯片、AD采樣模塊、RS485通訊部組成。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述傳感器模塊由3個(gè)電壓互感器、6個(gè)電流互感器模塊組成，分別用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流和補(bǔ)償裝置發(fā)出的補(bǔ)償電流。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述光纖模塊由多組收發(fā)光纖組成，每組有1個(gè)收光纖接頭和3個(gè)發(fā)光纖接頭組成，每個(gè)平臺(tái)使用光纖模塊的數(shù)量為1個(gè)或者多個(gè)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述人機(jī)交互模塊為觸摸屏模塊，通過(guò)RS485接口與ARM芯片直接相連，采用MODBUS協(xié)議，RTU編碼方式。

進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行功率單元處的直流電壓和溫度的檢測(cè)，以及功率單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換、添加死區(qū)時(shí)間等，還要進(jìn)行信號(hào)傳遞和系統(tǒng)保護(hù)。

本發(fā)明大規(guī)模的使用專用集成電路及多層板和表面貼裝技術(shù)，使系統(tǒng)集成度大大提高，更加安全、穩(wěn)定。無(wú)論裝置在高、中、低電壓等級(jí)下，本發(fā)明控制平臺(tái)都能提供出足夠的控制信號(hào)，去控制功率單元，達(dá)到適用于任何電壓等級(jí)的目的。無(wú)論是在無(wú)功工況下、諧波工況下、不平衡工況下或者是組合工況下，控制平臺(tái)中的FPGA處理器都能夠進(jìn)行指令電流的準(zhǔn)確、快速的提取，再進(jìn)行電流控制，最終達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康模芎玫亟鉀Q現(xiàn)有技術(shù)中精度低、反應(yīng)慢、功能單一的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于ARM+FPGA的電能質(zhì)量通用控制平臺(tái)個(gè)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明各模塊的具體通訊連接示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。