SOPC系统在高压变频器中的应用

摘要: 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。

关键词: SOPC系统;高压变频器;高效;控制;光纤通讯

中图分类号:TM571 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0910023-02

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(system on a programmable chip)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:

① IGBT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

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。

参考文献:

[1]西门子可编程控制器编程手册,西门子(中国)有限公司,2007.

[2]侯建军,《SOPC技术基础教程》,清华大学出版社,2008.

[3]桂林电器科学研究院电气电机部高压变频器的资料.