络包含一具有多个节点单元的网络，各个节点单元之间可以根据实际需要共享其他节点单元的数据。本实例中，节点单元I中包含基于PCIE接口的反射内存卡、CPU系统及内存、DSP控制器(DSP控制板)以及作为控制目标的变流器装置(如:大功率脉冲电源等);节点单元2中包含基于PCIE接口的反射内存卡、CPU系统及内存；节点单元3到节点单元N的构成都可以与节点单元I或节点单元2相同，根据实际需要进行选择即可，各个节点单元之间可以共享其他节点的数据。
[0031]本发明系统采用基于反射内存及DSP控制器的实时控制网络，通过反射内存网络实现各个网络节点单元之间的数据传输的高实时性、高速率、低延迟性能，各个节点内部的DSP控制器与反射内存卡之间的数据传输的实现，先是在高性能CPU平台上运行嵌入式实时操作系统以实现反射内存卡的数据到本地总线的实时、高速传输，进而DSP控制器通过读、写本地总线，最终完成DSP控制器与反射内存网络的数据交互功能。整个过程中，网络数据的传输如同DSP读、写本地内存，整个控制网络及各个控制器具备高速、实时、确定性的传输性能。同时具备DSP控制器的强大的数字信号处理和计算能力以及实时控制性能；从而大幅提高大功率脉冲电源控制网络的实时性能指标和应用能力。该控制系统及控制器不仅适用于大功率脉冲电源控制网络的应用，也能够满足其他对实时性能、传输速度和延迟性能要求极高的变流器控制系统的应用。
[0032]在具体应用时，可以将反射内存网中的一个节点单元作为主控计算机系统，其他节点单元作为子节点单元。如以图3中的节点单元2作为主控计算机系统，节点单元I及其他节点单元都作为子节点单元来详述控制网络的功能。对于实时控制网络而言，其性能要求可以如下:
(1)节点单元2发送到节点单元I的指令数据:大于10个字，每字16位，且数据刷新频率至少在2KHz以上；
(2)节点单元I发送至节点单元2的测量数据:大于40个字，每字16位，且数据刷新频率至少在2KHz以上。
[0033]那么，针对以上性能要求，需要解决两个方面的技术问题:
(I)在节点单元I内部的控制核心是DSP控制器(DSP控制板)，而反射内存卡是基于PCIE接口，那么在DSP控制器(DSP控制板)上没有PCIE接口，需要实现PCIE接口与DSP之间的接口转换。
[0034](2)数据交互实时性的问题:节点单元I与节点单元2之间的数据交互时，信号刷新至少在频率2KHz以上。
[0035]首先，本发明采用嵌入式CPU平台设计一个载板，即:基于CPU系统及内存的载板，可以安装能运行实时系统的、具有一定数据处理能力的处理器模块。载板上提供一个标准的PCIE接口实现与反射内存卡的数据交互功能，同时通过CPU系统的本地总线与DSP控制器进行数据共享的通道。载板上提供一个标准的CPU模块接口，为CPU提供电源，并将外围总线扩展引出，同时提供以太网接口、VGA接口、USB接口等。
[0036]其次，本发明可以在载板的嵌入式CPU平台上运行实时操作系统，并在实时操作系统上开发应用软件实现反射内存卡与DSP控制器之间数据的传递功能。
[0037]如图4和图5所示，在本实施例中，上述载板即为位于反射内存卡与DSP控制器之间的PCIE接口板，用来进行数据交互。本实例中PCIE接口板包括:
CPU系统及内存，用来进行数据处理；
PCIE接口，用来承载反射内存卡，并完成数据交互功能；
双端口 RAM，用来完成与DSP板的数据交换；
硬盘存储接口，用来实现SSD硬盘挂接，完成实时数据存储；
RAM及FLASH存储空间，用来完成数据及程序的存储；
串行接口及以太网接口，用来实现控制器对外的数据联络及数据分析接口。
[0038]本实施例中，作为大功率脉冲电源的控制器一一DSP控制器，如图6所示，采用机箱式结构，DSP作为控制系统的核心部分，其控制器采用DSP和FPGA芯片，主要完成数据采集、逻辑译码、PI调节运算、多相PWM脉冲输出、故障判断及处理、系统通信等工作。控制器机箱使用6U电磁兼容机箱，所有插件都安装在机箱内的标准插槽上，通过背板完成插件之间的信号连接，从而构建完整的系统。控制器配置了包含485接口、CAN接口、以太网接口及光纤通讯口等完备的通讯接口，以满足系统集成和联网的要求；同时DSP控制板与PCIE接口板及反射内存卡共同实现与反射内存网络的实时、快速的指令及数据的传输功能。结合图5所示，该控制器机箱能够实现的功能主要包括:PWM脉冲输出、数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出、光纤输入及输出；控制器上对外采集接口数量丰富，插件电路板的配置可以根据实际采样通道数量的需求灵活选择。
[0039]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，包括反射内存网，所述反射内存网包括反射内存交换机以及与反射内存交换机相连的一个以上的节点单元；至少一个节点单元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用来采集变流器装置中脉冲电源的各种状态信号，并与变流器主电路相连，所述DSP控制器通过反射内存卡与反射内存交换机之间实现控制及保护功能。2.根据权利要求1所述的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，各个所述节点单元之间共享其他节点单元的数据。3.根据权利要求2所述的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，将所述反射内存网中的一个节点单元作为主控计算机系统，其他节点单元作为子节点单元。4.根据权利要求1或2或3所述的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，所述DSP控制器所在的节点单元中包括PLC控制器，用来与总线控制网络相连。5.根据权利要求1或2或3所述的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，所述DSP控制器所在的节点单元中包括就地控制上位机，用来实现人机接口操作及显示等功能。6.根据权利要求1或2或3所述的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，所述DSP控制器用来采集电流信号、电压信号、同步PT信号以及交流开关信号。7.根据权利要求1或2或3所述的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，所述DSP控制器与反射内存卡之间设置一基于CPU系统及内存的载板，所述载板上具有PCIE接口以实现与反射内存卡的数据交互功能，同时通过CPU系统的本地总线与DSP控制器进行数据共享的通道。8.根据权利要求7所述的基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，其特征在于，所述载板包括: CPU系统及内存，用来进行数据处理； PCIE接口，用来承载反射内存卡，并完成数据交互功能； 双端口 RAM，用来完成与DSP板的数据交换； 硬盘存储接口，用来实现硬盘挂接，完成实时数据存储； RAM及FLASH存储空间，用来完成数据及程序的存储； 串行接口及以太网接口，用来实现控制器对外的数据联络及数据分析接口。
【专利摘要】本发明公开了一种基于反射内存网及DSP控制器的脉冲电源实时控制系统，包括反射内存网，所述反射内存网包括反射内存交换机以及与反射内存交换机相连的一个以上的节点单元；至少一个节点单元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用来采集变流器装置中脉冲电源的各种状态信号，并与变流器主电路相连，所述DSP控制器通过反射内存卡与反射内存交换机之间实现控制及保护功能。本发明具有可以提高控制系统中数据及指令的传输实时性、传输延迟确定性及可靠性等优点。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105005233
【申请号】CN201510283175
【发明人】周成, 曹洋, 陶洪亮, 张敏, 陈洁莲, 初蕊, 孙茂, 郭民, 蔡宇峰, 陈元初, 王海军, 李先强
【申请人】株洲变流技术国家工程研究中心有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月29日