硅谷杂志：SOPC系统在高压变频器中的应用 |
| 2012-11-08 09:02 作者：郑汉明 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月8日文】据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，在一些工业用风机、水泵等控制节能中高压变频器表现的非常的优异，在节能减排中做出重要的贡献；而高压变频器的高效控制也要我们能及时的跟上，在开发周期更加高效、快捷，成本更低的基础上我们应用SOPC系统来作为控制。
0引言
经过三十多年改革开放以来，我们的经济、政治、文化、社会等建设取得了举世瞩目的成就，我国的经济实力、综合国力得到了大幅提升，人民生活水平显著提高。但我们也清醒地看到，由于我国长期形成的结构性矛盾和粗放型增长方式尚未根本改变，经济增长的资源环境代价过大，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，人民对生活、居住环境污染问题反应强烈。节能减排是一个不可回避的现实。节能减排是当今我国重要的一项基本国策，我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。
在国民生活、建设中，工业用电是主要用电大户，而在工业用电中风机、水泵又是主要用电设备之一，因此风机、水泵的节能就显得重要了。以下我们以工业风机节能来讨论风机节能控制设备----高压变频器的技术改进。
1高压变频器控制系统及使用环境分析
以前的工业用风，都是用在风道中加入挡风板，用控制挡风板的开度来控制风量。这样不但控制不方便，而且浪费了大量的能耗。现用高压变频器来控制风机的驱动高压电机，因高压变频器能很好的控制高压电机的状态；这样方便了控制，也带来了很好的节能效果。最近几年在国内已开始大量的应用了。高压电机的控制设备高压变频器经过一段时间的发展现技术、控制方式也进步不少，如控制方式：高-低-高；高-高等；如现在的移相变压器、IGBT、CPU控制等技术的完善与进步，高压变频器也一同发展。现我们就用上了更先进的CPU控制器-----SOPC控制系统。SOPC（systemonaprogrammablechip）系统是一种灵活、高效的SOC（片上系统）解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构成一个可编程的片上系统。它是PLD与SOC技术融合的结果。
2高压变频器系统改进设计
根据高压变频器及使用环境的特点设计如下：
2.1高压变频器的控制系统硬件设计
根据高压变频器控制结构分为高压开关柜、移相变压器柜、功率柜、控制柜等。高压开关柜是引进高压并起开关控制；移相变压器是把高压经过移相分成6个相对低的电压；控制柜与功率柜通过光纤通讯来控制驱动IGBT，对6个低电压，移相叠加形成新的正弦波，达到变频控制。控制柜内的触摸屏是起到人机交换，PLC处理一些开关量并把触摸屏的信息传递给主SOPC控制板。具体如下：
①IGBT驱动电路
IGBT我们采用全桥模式，SOPC驱动芯片是采用ALTERA公司epm1270；SOPC芯片负责把主SOPC芯片的控制时间、角度、脉宽发给IGBT的专用驱动器来控制IGBT的开关，控制6个低的电压。
②主控制电路
主电路示意图：
2.2高压变频器的控制系统的软件设计
根据电压等级的不同设计也不同，如1万伏、6千伏、特殊电压等级的与其匹配的软件有所不同，但整体设计差不多；具体设计如下：
①软件设计方框图
②部分实际程序
载波子程序
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYzaiboIS
PORT(
clk_fc,EN,LDC,ST:INSTD_LOGIC;
RMD :INSTD_LOGIC_VECTOR(15DOWNTO0);
C :OUTSTD_LOGIC_VECTOR(11DOWNTO0)
);
ENDzaibo;
ARCHITECTURETriWaveofzaibois
signalR:std_logic_vector(11downto0);
begin
process(clk_Fc,EN,LDC,ST)
variableflag:std_logic;
BEGIN
ifclk_Fc'eventandclk_Fc='1'then
if(en='1'andST='0')then
ifflag='1'then
ifR="111111111111"thenflag:='0';
elseR<=R+1;
endif;
elsifflag='0'then
ifR="000000000000"thenflag:='1';
elseR<=R-1;
endif;
endif;
elsif(EN='1'andST='1')then
ifR="111111111111"then
R<="000000000000";
elseR<=R+1;
endif;
endif;
endif;
IFLDC='1'THENR<=RMD(11DOWNTO0);
endif;
endprocess;
C<=R;
endTriWave;
3实验、应用与结束语
我们用SOPC系统成功的做了一台GKBP-06/400-YBM高压变频器，在实验测试中不但能很好的控制，节能还达到了22.8%，很好的完成设计目的。我们准备把这台高压变频器用到实际工业风机控制中去，在实践中去检验。我们有信心，在以后的工作中把一些新技术应用到我们的实践中去，为社会做出更好的产品。
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