一种新型主控板电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种新型主控板电路，其包括作为交互核心的FPGA芯片，作为运算处理中心的DSP芯片和作为功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分别与所述DSP芯片和所述ARM芯片通信连接，通过基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多处理器架构的主控板，可以充分利用各个处理器的性能优势，提高控制板的运算、IO扩展、功能控制及可扩展性的能力；另外，通过设置一个电源转换模块，可以直接连接外部电源，可以将外部接入电源转换为FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分别所需的电源等级。
【专利说明】一种新型主控板电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子【技术领域】，更具体的说，是涉及一种新型主控板电路。
【背景技术】
[0002]高压变频器、SVG (Static Var Generator，静止无功发生器)、光伏逆变器等电力电子设备由于其电压等级高，功率大，因此多采用功率单元模块化结构，这种结构采用功率单元级联的方式，控制功率单元进行级联输出，由于这种结构的模块化程度高、维护方便得到了广泛的应用。采用功率单元级联方式进行控制需要主控板具备大量的1接口，电力电子设备因其控制的复杂性需要主控板具有较高的计算处理能力，同时为提高电力电子设备的自动化程度，控制器还需要具备丰富的外围接口进行功能的扩展。
[0003]目前，所采用的单DSP处理器结构或DSP+CPLD、DSP+FPGA架构模式，由于这几种架构模式的1数量少或扩展功能不足而无法达到要求，因此，提供一种新型主控板电路，实现运算能力强大、逻辑控制可扩展、外围功能丰富的新型主控板电路，是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种新型主控板电路，以实现运算能力强大、逻辑控制可扩展、外围功能丰富的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]一种新型主控板电路，所述主控板电路包括作为交互核心的FPGA芯片，作为运算处理中心的DSP芯片和作为功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分别与所述DSP芯片和所述ARM芯片通信连接，其中，
[0007]所述FPGA芯片实现所述DSP芯片与所述FPGA芯片、所述DSP芯片与所述ARM芯片、所述FGPA芯片与所述ARM芯片、所述主控板电路与功率单元模块之间的数据实时交互传输，扩展通信光纤1接口，接收并处理上传的实时信息，控制功率单元模块输出PWM波形，快速处理保护电路采集到的故障信息；
[0008]所述DSP芯片负责外部控制模拟量采集工作，并完成实时控制算法高速运算工作；
[0009]所述ARM芯片负责电力电子设备外部开关控制、逻辑信号的采集工作，系统逻辑功能判断和处理工作和外围通信功能扩展。
[0010]优选的，所述主控板电路还包括电源转换模块，所述电源转换模块将外部输入电源转换为所述FPGA芯片、所述DSP芯片和所述ARM芯片分别所需的电源等级。
[0011]优选的，所述主控板电路还包括与所述DSP芯片通信连接，采集外部控制模拟量的A/D模块。
[0012]优选的，所述主控板电路还包括与所述FPGA芯片通信连接，扩展光纤扩展接口的光纤扩展板。
[0013]其中，所述光纤扩展板上设置有至少一个光纤扩展接口。
[0014]优选的，所述主控板电路还包括与所述FPGA芯片通信连接，将检测到的硬件故障反馈至所述FPGA芯片的保护模块。
[0015]优选的，所述主控板电路还包括与所述ARM芯片通信连接，实现RS485通信的RS485模块、实现以太网通信的以太网通信模块、扩展接口的1扩展板和通信扩展板。
[0016]其中，所述1扩展板上设置有至少一个1扩展接口，所述通信扩展板上设置有至少一个通信扩展接口。
[0017]其中，所述以太网通信模块与显示设备相连，所述显示设备控制所述主控板电路参数的修改、查看和记录。
[0018]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种新型主控板电路，其包括作为交互核心的FPGA芯片，作为运算处理中心的DSP芯片和作为功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分别与所述DSP芯片和所述ARM芯片通信连接，通过基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多处理器架构的主控板，可以充分利用各个处理器的性能优势，提高控制板的运算、1扩展、功能控制及可扩展性的能力；另外，通过设置一个电源转换模块，可以直接连接外部电源，可以将外部接入电源转换为FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分别所需的电源等级。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本实用新型实施例公开的一种新型主控板电路的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型实施例公开的另一种新型主控板电路的结构示意图；
[0022]图3为本实用新型实施例公开的新型主控板电路的外围电路的拓扑结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]本实用新型公开提供了一种新型主控板电路，其包括作为交互核心的FPGA芯片，作为运算处理中心的DSP芯片和作为功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分别与所述DSP芯片和所述ARM芯片通信连接，通过基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多处理器架构的主控板，可以充分利用各个处理器的性能优势，提高控制板的运算、1扩展、功能控制及可扩展性的能力。另外，通过设置一个电源转换模块，可以直接连接外部电源，可以将外部接入电源转换为FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分别所需的电源等级。
[0025]实施例一
[0026]请参阅附图1，为本实用新型实施例公开的一种新型主控板电路的结构示意图。本实用新型实施例公开了一种新型主控板电路，其包括作为交互核心的FPGA芯片101，作为运算处理中心的DSP芯片102和作为功能控制中心的ARM芯片103，所述FPGA芯片101分别与所述DSP芯片102和所述ARM芯片103通信连接，其中，FPGA芯片101实现DSP芯片102与FPGA芯片101、DSP芯片102与ARM芯片103、FGPA芯片101与ARM芯片103、主控板电路与功率单元模块之间的数据实时交互传输，扩展通信光纤1接口，接收并处理上传的实时信息，控制功率单元模块输出PWM波形，快速处理保护电路采集到的故障信息；DSP芯片102负责外部控制模拟量采集工作，并完成实时控制算法高速运算工作；ARM芯片103负责电力电子设备外部开关控制、逻辑信号的采集工作，系统逻辑功能判断和处理工作和外围通信功能扩展。
[0027]本实用新型公开提供了一种新型主控板电路，通过基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多处理器架构的主控板，可以充分利用各个处理器的性能优势，提高控制板的运算、1扩展、功能控制级可扩展性的能力。
[0028]实施例二
[0029]请参阅附图2，为本实用新型实施例公开的另一种新型主控板电路的结构示意图。在上述实施例一的基础上，所述主控板电路还包括电源转换模块104,所述电源转换模块104将外部输入电源转换为所述FPGA芯片101、所述DSP芯片102和所述ARM芯片103分别所需的电源等级。
[0030]电源转换模块104使用外部24V、±15V、5V多种电源输入，将外部电源转换为各个控制芯片所需的电源等级，为主控板提供可靠稳定的电源，主控板集成电源转换模块。
[0031]实施例三
[0032]具体的，请参阅附图3，为本实用新型实施例公开的新型主控板电路的外围电路的拓扑结构示意图。
[0033]在实施例一或实施例二的基础上，上述主控板电路还包括:
[0034]与DSP芯片102通信连接，采集外部控制模拟量的A/D模块105 ；
[0035]与FPGA芯片101通信连接，扩展光纤扩展接口的光纤扩展板108 ；
[0036]与ARM芯片103通信连接，实现RS485和以太网通信的RS485模块106、以太网通信模块107、1扩展板109和通信扩展板110。
[0037]优选的，上述主控板电路还包括:
[0038]与FPGA芯片通信连接，将检测到的硬件故障反馈至FPGA芯片的保护模块111，所述保护模块111检测电力电子设备的过流或过压等故障。
[0039]与ARM芯片103通信连接，实现RS485和以太网通信的RS485模块106、以太网通信模块107、1扩展板109和通信扩展板110。
[0040]其中，上述光纤扩展板108上设置有至少一个光纤扩展接口，上述1扩展板109上设置有至少一个1扩展接口。
[0041]其中，所述通信扩展板110上设置有至少一个通信扩展接口，通信扩展接口通过ARM控制器可实现外部多种通信协议，例如profibus协议，增强控制板与外部的连接程度。
[0042]其中，上述以太网通信模块107与显示设备112相连，显示设备控制主控板电路参数的修改、查看和记录。
[0043]上述FPGA芯片实现DSP芯片与FPGA芯片、DSP芯片与ARM芯片、FPGA芯片与ARM芯片之间的数据实时交互传输。DSP芯片通过与A/D模块高速采集外部模拟信号，并进行电力电子设备算法计算，计算所得控制信号经过FPGA芯片解码后下发至其他模块。而ARM芯片进行控制板的功能控制和外围接口实现，ARM控制器与外部1扩展接口相连，1扩展板包含多个开关信号输入接口和继电器输出接口，实现对外部开关设备的控制和判断功能，结合外部逻辑状态进行电力电子设备的运行控制。以太网模块实现外部显示设备与控制板之间的通信功能，显示设备可进行控制参数的修改、查看和记录等功能。
[0044]本实用新型公开提供了一种新型主控板电路，其包括作为交互核心的FPGA芯片，作为运算处理中心的DSP芯片和作为功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分别与所述DSP芯片和所述ARM芯片通信连接，通过基于FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片的多处理器架构的主控板，可以充分利用各个处理器的性能优势，提高控制板的运算、1扩展、功能控制及可扩展性的能力。
[0045]另外，通过设置一个电源转换模块，可以直接连接外部电源，可以将外部接入电源转换为FPGA芯片、DSP芯片和ARM芯片分别所需的电源等级。
[0046]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种新型主控板电路，其特征在于，所述主控板电路包括作为交互核心的FPGA芯片，作为运算处理中心的DSP芯片和作为功能控制中心的ARM芯片，所述FPGA芯片分别与所述DSP芯片和所述ARM芯片通信连接，其中， 所述FPGA芯片实现所述DSP芯片与所述FPGA芯片、所述DSP芯片与所述ARM芯片、所述FPGA芯片与所述ARM芯片、所述主控板电路与功率单元模块之间的数据实时交互传输，扩展通信光纤1接口，接收并处理上传的实时信息，控制功率单元模块输出PWM波形，快速处理保护电路采集到的故障信息； 所述DSP芯片负责外部控制模拟量采集工作，并完成实时控制算法高速运算工作；所述DSP芯片具体通过A/D模块高速采集外部模拟信号，并进行电力电子设备算法计算，计算所得控制信号经过FPGA芯片解码后下发至其他模块； 所述ARM芯片负责电力电子设备外部开关控制、逻辑信号的采集工作，系统逻辑功能判断和处理工作和外围通信功能扩展，ARM控制器与外部1扩展接口相连，进行控制板的功能控制和外围接口实现； 所述主控板电路还包括电源转换模块，所述电源转换模块将外部输入电源转换为所述FPGA芯片、所述DSP芯片和所述ARM芯片分别所需的电源等级。
2.根据权利要求1所述的主控板电路，其特征在于，所述主控板电路还包括与所述DSP芯片通信连接，采集外部控制模拟量的A/D模块。
3.根据权利要求1所述的主控板电路，其特征在于，所述主控板电路还包括与所述FPGA芯片通信连接，扩展光纤扩展接口的光纤扩展板。
4.根据权利要求3所述的主控板电路，其特征在于，所述光纤扩展板上设置有至少一个光纤扩展接口。
5.根据权利要求1或3所述的主控板电路，其特征在于，所述主控板电路还包括与所述FPGA芯片通信连接，将检测到的硬件故障反馈至所述FPGA芯片的保护模块。
6.根据权利要求1所述的主控板电路，其特征在于，所述主控板电路还包括与所述ARM芯片通信连接，实现RS485通信的RS485模块、实现以太网通信的以太网通信模块、扩展接口的1扩展板和通信扩展板。
7.根据权利要求6所述的主控板电路，其特征在于，所述1扩展板上设置有至少一个1扩展接口，所述通信扩展板上设置有至少一个通信扩展接口。
8.根据权利要求6所述的主控板电路，其特征在于，所述以太网通信模块与显示设备相连，所述显示设备控制所述主控板电路参数的修改、查看和记录。
【文档编号】G05B19/042GK203930404SQ201320609586
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】李忠锋, 凡念 申请人:深圳市英威腾电气股份有限公司