专利名称：基于cpld的高压变频器的功率变换器控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种工业自动控制技术，具体涉及一种基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置。
背景技术：
基于功率单元级联的多电平型高压变频器是采用多个低压的功率单元串联实现高压输出，输入侧的干式降压变压器二次侧采用移相方式，可有效抑制对电网的谐波污染， 输出侧采用多电平正弦PWM调制技术，可适用于额定电压IOKV以下的普通异步电动机。另外，功率单元级联的多电平型高压变频器还具有单元自动旁通功能，在某个功率单元出现故障时，可自动退出，变频器系统可正常运行，减少系统停机对用户造成的损失。系统采用单元模块化设计，在检修时可迅速替换故障单元。针对功率单元级联的多电平型高压变频器，其功率部分应有其特殊的控制装置， 能够保证长期稳定的安全运行，否则对于高压变频器的安全运行将造成影响。功率单元变换器控制装置应该符合如下通用要求1、控制装置的结构原理应能满足功率单元生产和工艺的要求；2、控制装置的控制范围应能满足此装置最大参数以下的所有系列化功率单元的要求。高压变频器的功率变换器控制装置如能满足这两种通用性要求，就可以使功率单元的设计、安装、生产非常方便，容易形成系列化，从而降低产品成本。
发明内容本装置发明目的在于解决功率单元能够系列化生产，从而避免器件多样化在生产过程中质量控制不严格造成的产品质量问题、以及器件质量问题导致的产品功能失效等情况的发生。为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是一种基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置，是由CPLD控制单元、PWM驱动单元、LED显示单元、光纤通讯单元、 故障检测单元、故障处理单元、电源单元组成，其特征是CPLD控制单元分别与LED显示单元、PWM驱动单元、光纤通讯单元、故障处理单元电信号连接，故障检测单元与故障处理单元电信号连接，电源单元分别与故障检测单元、CPLD控制单元、光纤通讯单元连接。本实用新型还具备以下技术特征1、CPLD控制单元是以EPM1270T144C5为主控芯片；2、PWM驱动单元是以2SC0108T2A0-17为核心模块；3、光纤通讯单元由T-1521Z和R-2521Z光纤收发器组成。本实用新型具有如下优点体积小结构简单、操作方便灵活、人机界面友好；除能够完成单个功率单元的控制外，还具备低压功能控制、额定电压空载控制、额定电压满载控制、额定电压过载控制、过电压及过电流功能控制等功能。极大的提高了功率单元的安全稳定运行，对功率单元故障点检测准确、故障发生时可及时对功率单元硬件进行保护等。
图1为本实用新型的结构原理框图；其中1、LED显示单元，2、CPLD控制单元，3、 PWM驱动单元，4、故障处理单元，5、故障检测单元，6、电源单元，7、光纤通讯单元。图2为本实用新型的软件控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图1和附图2具体对本实用新型作进一步的说明基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置，由LED显示单元、CPLD控制单元、 PWM驱动单元、故障检测单元、故障处理单元、光纤通讯单元、电源单元组成，CPLD控制单元与PWM驱动单元连接，CPLD接收光纤过来的串行编码信号，解码生成两路PWM驱动信号，发送2SC0108T2A0-17，从而作为驱动IGBT的开关信号；CPLD控制单元与故障处理单元连接， 检测信号经过外围电路处理后送到CPLD，经过故障处理程序，把功率单元的故障状态传送到控制系统；CPLD控制单元与LED显示单元连接，故障状态、报警状态、信号发送与接收状态、电源状态、是否正常运行状态等信息通过CPLD处理后都已LED显示方式告知；故障检测单元与故障处理单元连接，故障检测电路检测功率单元的状态与控制信息后，将此信息传送给故障处理单元；光纤通讯单元与CPLD控制单元连接，此功率单元控制装置与高压变频器系统控制装置之间的信息传递，都是通过两根光纤传送，一根上行，一根下行；电源单元分别与其他几部分单元相连接，供给各部分电源，包括+15V，-15V，+5V，3. 3V。系统的原理本系统主要完成双路PWM解码、故障信息处理等功能。通过光纤 R-2521Z串行接收高压变频器控制系统的命令，同时通过光纤T-1521Z发送故障状态与功率单元的信息等，通过LED显示进行选择控制算法。软件方案CPLD软件流程如图2所示，主要完成以下功能LED显示驱动、故障处理模块、PWM驱动生成模块、光纤通讯模块；LED显示驱动由6个LED发光二极管完成，4个绿色2个红色，分别代表电源、运行、发送、接收、故障、报警；故障处理模块由12位信息组成，其中有9个故障位，2个报警位，1个备用位组成；PWM驱动生成模块包括，PWM频率为 2000Hz，所有功能均在500微秒内完成，500微妙时间片由高压变频器系统控制装置完成； 光纤通讯模块则是为了隔离、减少信号远距离传输的干扰。高压变频器在系统高压测试前，为每个功率单元模块进行单机控制测试，主要测试包括低压功能测试、额定电压空载测试、额定电压满载测试、额定电压过载测试及过压测试等。本装置发明目的在于解决功率单元能够系列化生产，从而避免器件多样化在生产过程中质量控制不严格造成的质量问题及器件质量问题导致的产品功能失效情况。本实用新型属于高压大功率变频器的功率变换器控制装置，主要完成对高压变频器单个功率单元的控制PWM解码性能、通讯性能、单机模块过载性能及非额定电压下工作性能的控制。本实用新型给出的高压变频器功率单元控制装置设计方案经过实践验证，其体积小巧、使用方便、友好的人机界面及高可靠性得到生产和使用人员的一致认可。
权利要求1.一种基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置，是由CPLD控制单元、PWM驱动单元、LED显示单元、光纤通讯单元、故障检测单元、故障处理单元、电源单元组成，其特征是 CPLD控制单元分别与LED显示单元、PWM驱动单元、光纤通讯单元、故障处理单元电信号连接，故障检测单元与故障处理单元电信号连接，电源单元分别与故障检测单元、CPLD控制单元、光纤通讯单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置，其特征是所述的CPLD控制单元是以EPM1270T144C5为主控芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置，其特征是所述的PWM驱动单元是以2SC0108T2A0-17为核心模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置，其特征是所述的光纤通讯单元是由T-1521Z和R-2521Z光纤收发器组成。
专利摘要本实用新型属于一种工业自动控制技术，针对功率单元级联的多电平型高压变频器，其功率部分应有其特殊的控制装置，能够保证长期稳定的安全运行，否则对于高压变频器的安全运行将造成影响。一种基于CPLD的高压变频器的功率变换器控制装置，是由CPLD控制单元、PWM驱动单元、LED显示单元、光纤通讯单元、故障检测单元、故障处理单元、电源单元组成，本装置除能够完成单个功率单元的控制外，还具备低压功能控制、额定电压空载控制、额定电压满载控制、额定电压过载控制、过电压及过电流功能控制等功能。极大的提高了功率单元的安全稳定运行，对功率单元故障点检测准确、故障发生时可及时对功率单元硬件进行保护等。
文档编号H02M5/00GK202309530SQ201120290450
公开日2012年7月4日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者于志亮, 刘成军, 刘洪庆, 山茂泉, 徐龙辉, 杨国伟, 王卓, 秦涛, 赵鹏, 顾春明 申请人:哈尔滨九洲电气股份有限公司