[發明專利]微機整流控制器

在審

• 申請號: 202011323504.9
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112511022A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 鄧文言;袁業樹;蒙顯炎
• 申請（專利權）人: 鄧文言
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12
• 代理公司: 南寧市來來專利代理事務所(普通合伙) 45118
• 代理人: 鄧曉安

本申請公開了一種微機整流控制器，包括傳感器電路、整流電路、驅動電路、模擬量輸入模塊、高速數字I/O模塊、FPGA、實時控制器和輸入及顯示模塊；輸入及顯示模塊與實時控制器連接，實時控制器與FPGA連接，模擬量輸入模塊和高速數字I/O模塊分別與FPGA連接，高速數字I/O模塊與驅動電路連接，驅動電路與整流電路連接，整流電路與傳感器電路連接，傳感器電路與模擬量輸入模塊連接。本申請能微機整流控制器同時輸出多路信號，真正做到同步輸出。而且，FPGA的編程語言是硬件描述語言，使控制器的執行速度有很大的提升,而且便于實時控制，具備較好的市場應用前景。

技術領域

本發明涉及電力電子系統中的電源管理技術領域，具體涉及一種微機整流控制器。

背景技術

隨著工業技術的飛速發展，人們對所使用的電能的質量要求越來越高；在能源日益危機的今天，以高效節能、優質合理使用電能為特點的電力電子裝置得到了前所未有的發展。然而，電力電子技術在給人們的生活帶來方便的同時，也引發了新問題，即對電網的污染問題。傳統的整流電路一般采用不控整流，輸出并聯大電容濾波。這種電路的優點是具有很高的可靠性，簡單易用，不需要控制電路。但即使負載為純阻負載，由于濾波電容的使用，整流電路的入端電流為脈沖電流，諧波含量十分豐富。另外由于對輸出電壓沒有控制，輸出電壓隨負載波動變化較大，使得下一級電路的設計必須留出一定的裕量，造成對器件使用效率的限制。在一些電路中采用相控整流雖然可以對輸出直流電壓進行控制，但是這種電路的入端電流諧波含量很高，而且還造成電流的滯后。

不控或相控整流電路的諧波污染和功率因數低下形成了人們常說的電力公害,其中尤以諧波污染為甚。大量的諧波會引起電力線路和設備發熱增加、損耗加大，破壞絕緣，影響使用壽命。諧波也會影響電力系統中繼電保護裝置和自動控制系統的工作，給電網帶來危害。諧波引起的電磁場還會耦合至通訊線路，影響通訊質量。

由于電力半導體開關器件制造技術已逐漸成熟，其成本呈逐年下降的趨勢，過去阻礙整流器走向大規模應用的門檻已經逐步消除。越來越多的工業應用場合需要使用整流器。在這種形勢下，一些國際知名的大公司又相繼推出了自己的整流產品，如西門子公司的有源前端（Active Front End）系列產品，使更加實用、性能更為優異的大容量交流傳動的應用成為可能。

國內在功率換流領域方面的研究起步較晚，國內的整流控制器一般由微處理器(MCU和DSP)或專用控制芯片(ASIC)承擔。然而，DSP本身存在固有的缺陷，其串行時序的運算方式在高速環境下很容易出現時序問題，導致程序失控；此外，微處理器中不確定的中斷響應也會導致PWM脈沖的相位抖動。因此，進行高性能的整流器的研究開發工作，并盡快產品化具有重大意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種微機整流控制器，能同時輸出多路信號，真正做到同步輸出。而且，FPGA的編程語言是硬件描述語言，使控制器的執行速度有很大的提升,而且便于實時控制，具備較好的市場應用前景。

本發明是這樣實現的：

一種微機整流控制器，包括傳感器電路、整流電路、驅動電路、模擬量輸入模塊、高速數字I/O模塊、FPGA、實時控制器和輸入及顯示模塊；輸入及顯示模塊與實時控制器連接，實時控制器與FPGA連接，模擬量輸入模塊和高速數字I/O模塊分別與FPGA連接，高速數字I/O模塊與驅動電路連接，驅動電路與整流電路連接，整流電路與傳感器電路連接，傳感器電路與模擬量輸入模塊連接。

作為優選方案，所述實時控制器為集成電路，內置有波形監測模塊與分析程序。

作為優選方案，所述FPGA與實時控制器之間通過高速度總線PCIBus傳遞數據。

模擬量輸入模塊采用16通道16位模擬輸入模塊，電壓、電流信號通過此模塊采集，經A／D轉換后傳遞給FPGA。它的最大采樣頻率可達100kS／s(周期10μs），可以快速無差地采集系統的電流和電壓，精度可達微秒級別。高速數字I/O模塊采用8通道的高速雙向數字I/O模塊，控制器中產生的六路PWM調制信號通過此模塊經驅動電路放大后輸出給IGBT整流橋。