基于fpga的可控硅均流控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于：所述的控制器包括调节器和均流控制板；所述调节器向均流控制板传输120度宽脉冲信号，所述均流控制板包括FPGA信号处理电路、驱动放大电路和用于为均流控制板供电的供电电路，所述FPGA信号处理电路将接收到的120度宽脉冲信号进行移相处理并调制成高频脉冲列，所述驱动放大电路将该高频脉冲列放大后作为触发可控硅的控制信号输出。本实用新型能够对可控硅进行触发角度控制，从而实现对同一桥臂中各并联可控硅之间的均流调控。
【专利说明】基于FPGA的可控硅均流控制器【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于FPGA的可控硅均流控制器，主要应用于电力电子变流【技术领域】。
【背景技术】
[0002]对于可控硅产品，由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均胜过以前的汞弧整流器，因为受到了普遍欢迎。自20世纪80年代以来，虽然在某些场合，可控硅被一些性能更好的全控型器件所取代，但是由于可控硅能承受的电压和电流仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作稳定可靠，因此在电力电子等大容量的应用领域，可控硅仍然具有比较重要的地位。
[0003]可编程逻辑器件(Programmable Logic Device, PLD)是20世纪80年代发展起来的新型器件，是一种由用户根据自己的需要来设计逻辑功能并通过对器件进行编程实现的专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), FPGA (FieldProgrammable Gate Array)是PLD的第四代产品，在PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是ASIC中集成度最高的一种。FPGA领域几大厂商(Xilinx、Altera、Lattic、Actel)的产品几乎占领了全球FPGA的全部市场。由于Actel公司的FPGA具有安全、可靠、单芯片、低功耗、上电即运行等特点，因此被广泛应用于航空航天等环境比较苛刻领域。
[0004]在电解电镀产品的工程应用中，现场环境比较复杂，整流柜输出电流可达几万甚至几十万安培，电磁干扰强度较大，因此设计一个稳定可靠的均流控制器就显得非常必要。
[0005]特别是在大容量 电解电镀控制系统中，因为整流柜输出电流较大，且整流柜需要长时间投入运行，单一桥臂用一个可控硅很难实现大电流输出，同时，考虑到系统的安全稳定运行，所以在同一桥臂用几个可控硅并联起来同时运行是很有必要的。然而由于每个可控硅的特性并非完全相同，所以在运行过程中流过每个可控硅的电流就会有一定差别，为了使同一桥臂各并联可控硅在运行过程中通过的电流值相近或者相等，使系统长时间安全稳定运行，就需要对同一桥臂中输出电流较大的可控硅的触发角度进行调整，从而实现均流功能。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种基于FPGA的可控硅均流控制器，能够对可控硅进行触发角度控制。
[0007]解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0008]一种基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述的控制器包括调节器和均流控制板；所述调节器向均流控制板传输120度宽脉冲信号，所述均流控制板包括FPGA信号处理电路、驱动放大电路和用于为均流控制板供电的供电电路，所述FPGA信号处理电路将接收到的120度宽脉冲信号进行移相处理并调制成高频脉冲列，所述驱动放大电路将该高频脉冲列放大后作为触发可控硅的控制信号输出。[0009]作为本实用新型的一种改进，所述均流控制板还包括拨码开关电路，拨码开关电路连接所述FPGA信号处理电路，用以设置FPGA信号处理电路对所述120度宽脉冲信号进行相移的角度。
[0010]作为本实用新型的一种改进，所述的控制器还包括电/光转换接口板，所述均流控制板还包括光/电转换电路；所述调节器输出的120度宽脉冲信号经电/光转换接口板转换成光信号后通过光纤传输给光/电转换电路，光/电转换电路将接收到的光信号重新转换成120度宽脉冲信号并向所述FPGA信号处理电路输出。
[0011]作为本实用新型的一种改进，所述均流控制板还包括设置在所述光/电转换电路与FPGA信号处理电路之间的隔离传输电路。
[0012]作为本实用新型中高频脉冲列的优选方式，所述高频脉冲列的频率为25kHz。
[0013]作为本实用新型的一种改进，所述的控制器还包括一个或者以上所述均流控制板。
[0014]作为本实用新型的一种实施方式，所述FPGA信号处理电路由型号为AP3PN020的FPGA芯片及其外围电路组成。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0016]第一，本实用新型的均流控制器能够对可控硅进行触发角度控制，从而实现对同一桥臂中各并联可控硅之间的均流调控，其相较于现有技术能够更好的应用于需要对可控硅实现均流的环境，适于应用在电解电镀控制系统中。
[0017]第二，本实用新型的均流控制器通过光纤接口接收来自外部控制器的120度宽脉冲，具有很强的抗干扰性；
[0018]第三，本实用新型的均流控制器用高频脉冲列对可控硅进行控制，其效果稳定，可
罪；
[0019]第四，本实用新型的均流控制器通过FPGA信号处理电路对宽脉冲信号继续拧相移，其精度高达0.009度，移相范围2.295度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0021]图1为本实用新型的基于FPGA的可控硅均流控制器的电路原理框图；
[0022]图2-1至2-6为本实用新型中均流控制板的电路原理图。
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，本实用新型的基于FPGA的可控硅均流控制器包括调节器、电/光转换接口板和均流控制板；均流控制板包括光/电转换电路、隔离传输电路、FPGA信号处理电路、驱动放大电路、拨码开关电路和用于为均流控制板供电的供电电路。调节器输出120度宽脉冲信号，该120度宽脉冲信号经电/光转换接口板转换成光信号后通过光纤传输给光/电转换电路，光/电转换电路将接收到的光信号重新转换成120度宽脉冲信号并通过隔离传输电路向FPGA信号处理电路输出，FPGA信号处理电路将接收到的120度宽脉冲信号进行移相处理并切割调制成频率为25kHz的高频脉冲列，驱动放大电路将该高频脉冲列放大后作为触发可控硅的控制信号输出；拨码开关电路连接FPGA信号处理电路，用以设置FPGA信号处理电路对120度宽脉冲信号进行相移的角度。
[0024]其中，本实用新型的光/电转换电路如图2-1所示；隔离传输电路如图2-2所示；FPGA信号处理电路如图2-3所示，其由型号为AP3PN020的FPGA芯片UlA?UlE及其外围电路组成，该FPGA芯片为基于Flash架构的Mecrosemi公司高可靠性FPGA，其采用标准的JTAG接口对FPGA芯片进行配置；驱动放大电路如图2-4所示；拨码开关电路如图2_5所示，其设有四个8位拔码开关SI?S4，用于设定可控硅需要移相的角度；供电电路如图2-6所
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[0025]另外，本实用新型的控制器还可以增设一个或者以上的上述均流控制板，从而实现对更多的可控硅进行触发控制。
[0026]本实用新型不局限与上述【具体实施方式】，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述的控制器包括调节器和均流控制板；所述调节器向均流控制板传输120度宽脉冲信号，所述均流控制板包括FPGA信号处理电路、驱动放大电路和用于为均流控制板供电的供电电路，所述FPGA信号处理电路将接收到的120度宽脉冲信号进行移相处理并调制成高频脉冲列，所述驱动放大电路将该高频脉冲列放大后作为触发可控硅的控制信号输出。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述均流控制板还包括拨码开关电路，拨码开关电路连接所述FPGA信号处理电路，用以设置FPGA信号处理电路对所述120度宽脉冲信号进行相移的角度。
3.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述的控制器还包括电/光转换接口板，所述均流控制板还包括光/电转换电路；所述调节器输出的120度宽脉冲信号经电/光转换接口板转换成光信号后通过光纤传输给光/电转换电路，光/电转换电路将接收到的光信号重新转换成120度宽脉冲信号并向所述FPGA信号处理电路输出。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述均流控制板还包括设置在所述光/电转换电路与FPGA信号处理电路之间的隔离传输电路。
5.根据权利要求4所述的基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述高频脉冲列的频率为25kHz。
6.根据权利要求5所述的基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述的控制器还包括一个或者以上所述均流控制板。
7.根据权利要求6所述的基于FPGA的可控硅均流控制器，其特征在于:所述FPGA信号处理电路由型号为AP3PN020的FPGA芯片及其外围电路组成。
【文档编号】G05B19/04GK203673271SQ201320704641
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】徐小方, 秦茂, 曹成军, 李海燕 申请人:广州擎天实业有限公司