DSP和FPGA构成的3/3相双绕组感应发电机励磁控制系统
摘要：介绍了针对３／３相双绕组感应发电机设计的励磁系统，该系统由ＤＳＰ和ＦＰＧＡ构成。给出了控制系统的接口电路和实验结果。关键词：ＤＳＰ ＦＰＧＡ ３／３相双绕组感应发电机
１ 系统简介
３／３相双绕组感应发电机带有两个绕组：励磁补偿绕组和功率绕组，如图１所示。励磁补偿绕组上接一个电力电子变换装置，用来提供感应发电机需要的无功功率，使功率绕组上输出一个稳定的直流电压。
图１中各参数的含义如下：
ｉｓａ,ｉｓｂ,ｉｓｃ——补偿绕组中的励磁电流；
ｕｓａ,ｕｓｂ,ｕｓｃ——补偿绕组相电压；
ｉｐａ,ｉｐｂ,ｉｐｃ——功率绕组电流；
ｕｐａ,ｕｐｂ,ｕｐｃ——功率绕组相电压；
ｕｄｃ——二极管整流桥直流侧输出电压；
ｕｃ——变流器直流侧电容电压。
电力电子变换装置由功率器件及其驱动电路和控制电路两部分组成。功率器件选用三菱公司的智能功率模块（ＩＰＭ）ＰＭ７５ＣＳＡ１２０（７５Ａ／１２００Ｖ），驱动电路使用光耦ＨＣＰＬ４５０２。控制电路由ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ构成。
图2 控制电路的接口电路
２ ＥＰＭ７１２８与ＴＭＳ３２０Ｃ３２同外设之间的接口电路
图２所示为控制电路的接口电路。控制电路使用的ＤＳＰ是ＴＭＳ３２０Ｃ３２，它是ＴＩ公司生产的第三代高性能的ＣＭＯＳ ３２位数字信号处理器，其凭借强大的指令系统、高速数据处理能力及创新的结构，已经成为理想的工业控制用ＤＳＰ器件。其主要特点是：单周期指令执行时间为５０ｎｓ，具有每秒可执行２２００万条指令、进行４０００万次浮点运算的能力；提供了一个增强的外部存储器配置接口，具备更加灵活的存储器管理与数据处理方式。控制电路使用的ＦＰＧＡ器件为ＡＬＴＥＲＡ公司的ＥＰＭ７１２８，它属于高密度、高性能的ＣＭＯＳ ＥＰＬＤ器件，与ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸＰＬＵＳ ＩＩ开发系统软件配合，可以１００％地模仿高密度的集成有各种逻辑函数和多种可编程逻辑的ＴＴＬ器件。采用类似器件作为ＤＳＰ的专用外围集成电路?ＡＳＩＣ?更为经济灵活，可以进一步降低控制系统的成本。
电压检测使用三相变压器，电流检测使用ＨＬ电流传感器。电平转换电路用来将检测到的信号转换为０～５Ｖ的电平。Ａ／Ｄ转换器选用ＡＤＳ７８６２。保护电路使用电压比较器３１１得到过压／过流故障信号。
ＤＳＰ完成以下四项工作：数据的采集和处理、控制算法的完成、ＰＷＭ脉冲值的计算和保护中断的处理。
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