一種基于usrt的電力電子設(shè)備控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種基于USRT的電力電子設(shè)備控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子控制裝置，是電力電子設(shè)備當(dāng)中最核心的裝置。隨著電力電子器件和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷進(jìn)步，對(duì)電力電子控制裝置也提出了更高的要求。電力電子控制裝置需要完成對(duì)電力電子設(shè)備當(dāng)中每個(gè)電力電子功率單元的協(xié)調(diào)控制和監(jiān)視，這些控制往往是不同步的，個(gè)性化的，而監(jiān)視的數(shù)據(jù)量也是巨大的。以往電力電子控制裝置采用主控芯片直接通過(guò)背板連接線來(lái)控制每個(gè)光發(fā)射器件和接收每個(gè)光接收器件的信號(hào)，從而完成對(duì)電力電子設(shè)備的控制和監(jiān)視，這種控制裝置存在如下缺點(diǎn):
[0003]1、電力電子控制裝置運(yùn)行的環(huán)境往往是強(qiáng)電磁環(huán)境，通過(guò)背板連接線直接控制光器件或者接收光器件的信號(hào)是極易受到干擾的，這些干擾對(duì)控制會(huì)造成極其惡劣的影響。
[0004]2、主控的FPGA芯片的引腳與發(fā)射和接收光器件一一對(duì)應(yīng)，這樣光器件的數(shù)量就受到FPGA引腳數(shù)的限制。
[0005]3、在電力系統(tǒng)當(dāng)中，要求設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，盡量避免由二次控制設(shè)備故障造成的停運(yùn)，而采用單系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電力電子控制裝置無(wú)法滿足電力系統(tǒng)的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種基于USRT的電力電子設(shè)備控制裝置，完全冗余的電力電子設(shè)備控制裝置彌補(bǔ)了以上電力電子控制裝置的不足。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種基于USRT的電力電子設(shè)備控制裝置，包括主控板一、主控板二、采樣板一、采樣板二、光纖收發(fā)板一、光纖收發(fā)板二和1板；主控板一通過(guò)第二 USRT總線和每個(gè)單板連接，主控板二通過(guò)第一 USRT總線和每個(gè)單板連接，兩組USRT總線互為冗余，第二 USRT總線、第一 USRT總線都有獨(dú)立的3根信號(hào)線-CLK/Rx/Tx，3根信號(hào)線物理采用三對(duì)LVDS差分對(duì)的形式；兩個(gè)主控板通過(guò)與每個(gè)單板板之間交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)冗余控制；兩個(gè)光纖收發(fā)板用于跟隨主控板產(chǎn)生對(duì)外部的控制信號(hào)及接收信號(hào)信號(hào)回傳給主控板；兩個(gè)采樣板用于采集模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并通過(guò)USRT總線發(fā)送給兩主控板；10接口板用于外部開(kāi)關(guān)量的輸入輸出。
[0009]所述主控板一和主控板二由ARM單片機(jī)和FPGA組成，并分別配置多種通訊接口。
[0010]所述采樣板一和采樣板二由FPGA、AD轉(zhuǎn)換模塊、電壓電流轉(zhuǎn)換模塊組成。
[0011]所述光纖收發(fā)板一和光纖收發(fā)板二均采用雙層布置，包括激光發(fā)射器和光纖接收器，每個(gè)板卡上設(shè)置16路光發(fā)射通道和16路光接收通道，通過(guò)FPGA作為控制芯片。
[0012]所述1接口板主控制芯片采用FPGA芯片。
[0013]包括兩路相互獨(dú)立24V電源向各個(gè)板卡供電。
[0014]所述主控板一和主控板二提供一組CAN通訊接口、一組profibus通訊接口、一組符合IEC60870-5-104的以太網(wǎng)通訊接口、兩組RS422通訊接口、兩組485通訊接口、一組PLC通訊接口、兩組RS232通訊接口和兩對(duì)高速光纖接口。
[0015]本實(shí)用新型基于USRT完全冗余的電力電子設(shè)備控制裝置，采用兩個(gè)主控板、采樣板、光纖收發(fā)板完全冗余的設(shè)計(jì)，使用USRT (高速同步串行通訊)背板通訊完成主控板對(duì)各個(gè)功能板卡的控制，從而完成對(duì)電力電子設(shè)備的控制，USRT的物理實(shí)現(xiàn)采用三對(duì)差分對(duì)的形式，在單個(gè)電力電子控制裝置當(dāng)中實(shí)現(xiàn)了完全冗余的設(shè)計(jì)。該裝置的設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了之前電力電子控制設(shè)備的主控板通過(guò)背板連線直接控制發(fā)光管，容易受到干擾的缺點(diǎn)，利用高速的串行通訊保持了控制的實(shí)時(shí)性，采用完全冗余設(shè)計(jì)，保證了電力電子設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型中背板結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖2為本實(shí)用新型中CPU主控板結(jié)構(gòu)框圖
[0018]圖3為本實(shí)用新型中采樣板結(jié)構(gòu)框圖
[0019]圖4為本實(shí)用新型中I/O板結(jié)構(gòu)框圖
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型包括主控板一、主控板二、采樣板一、采樣板二、光纖收發(fā)板一、光纖收發(fā)板二和1板；主控板一通過(guò)第二 USRT總線和每個(gè)單板連接，主控板二通過(guò)第一 USRT總線和每個(gè)單板連接，兩組USRT總線互為冗余，第二 USRT總線、第一 USRT總線都有獨(dú)立的3根信號(hào)線_CLK/Rx/Tx，3根信號(hào)線物理采用三對(duì)LVDS差分對(duì)的形式；兩個(gè)主控板通過(guò)與每個(gè)單板板之間交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)冗余控制；兩個(gè)光纖收發(fā)板用于跟隨主控板產(chǎn)生對(duì)外部的控制信號(hào)及接收信號(hào)信號(hào)回傳給主控板；兩個(gè)采樣板用于采集模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并通過(guò)USRT總線發(fā)送給兩主控板；10接口板用于外部開(kāi)關(guān)量的輸入輸出。
[0022]以下通過(guò)具體實(shí)施例介紹本【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0023]如圖2是CPU主控板結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]主控板主要完成核心的控制功能，主要由ARM單片機(jī)和FPGA來(lái)構(gòu)成核心的處理功能，實(shí)時(shí)控制程序?qū)⒃谥骺匕宓腇PGA當(dāng)中運(yùn)行，同時(shí)還將完成對(duì)機(jī)箱內(nèi)每個(gè)板卡的高速串行通訊和部分對(duì)外通訊工作。
[0025]主要功能包括:
[0026]1.提供24V轉(zhuǎn)5V的電源信號(hào)；
[0027]2.對(duì)機(jī)箱內(nèi)每個(gè)板卡提供一組USRT(高速同步串行通訊)用以板卡與主控板之間交換數(shù)據(jù)；
[0028]3.通訊功能，該插件最大配置可以:
[0029]a)提供一組CAN通訊接口 ；
[0030]b)提供一組 profibus 通訊接口 ；
[0031]c)提供一組符合IEC60870-5-104的以太網(wǎng)通訊接口 ；
[0032]d)提供兩組RS422通訊接口 ；
[0033]e)提供兩組485通訊接口 ；
[0034]f)提供一組PLC通訊接口 ；
[0035]g)提供兩組RS232通訊接口 ；
[0036]h)提供兩對(duì)高速光纖接口
[0037]在標(biāo)準(zhǔn)配置下，僅配備一組符合IEC60870-5-104的以太網(wǎng)通訊接口和一組PROFIBUS DP 接口。
[0038]如圖1，光纖收發(fā)板一和光纖收發(fā)板二均采用雙層布置，包括激光發(fā)射器和光纖接收器，每個(gè)板卡上設(shè)置16路光發(fā)射通道和16路光接收通道，通過(guò)FPGA作為控制芯片。
[0039]采用不同的光收發(fā)器件實(shí)現(xiàn)不同的功能，具體如下:
[0040]H橋光纖收發(fā)板(HLER)
[0041]該板卡采用的光收發(fā)器件為HFBR 1521/2521，每個(gè)板卡上共計(jì)提供16路光發(fā)射通道和4路光接收通道。
[0042]H橋光纖收發(fā)板HLER還具有下列功能:
[0043]1.提供完全獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng)的電源信號(hào)，24V轉(zhuǎn)5V，并將兩路輸入的24V耦合后作為光纖收發(fā)器電源；
[0044]2.跟隨主控板產(chǎn)生對(duì)H橋晶閘管或者功率模塊的控制信號(hào)；