一种基于ARM+FPGA的电能质量通用控制平台的制作方法

本实用新型涉及一种基于arm+fpga的电能质量通用控制平台，属电能质量分析控制领域。

背景技术：

在社会快速大发展的同时，各种各样的用电设备应运而生，而这些这种各样的设备接入电网中就会成为新的负载。这些设备中有的包含了电容、电感，则会产生无功功率；有的为大功率冲击性负荷，会产生负序电流；有的为大功率整理和非线性设备，则会产生谐波电流；以上这些负载在电网中运行时，会严重的影响电网的电能质量，造成安全隐患和人身、财产安全。

国内的电能质量研究起步较晚，在上世纪80年代开始才有一些科研院所从事这方面的研究。但就目前而言，国内的电能质量分析控制虽然取得了一些进步，但是还有很大的改进空间。控制速率低、反应慢、精度低、功能单一、人机交互界面差等缺点。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于aarm+fpga的电能重量通用控制平台，解决现有电能质量控制中控制速率低、反应慢、精度低、功能单一、人机交互界面差等问题。

为解决上述问题，本实用新型提供的一种基于arm+fpga的电能质量通用控制平台，包括：主控模块、传感器模块、电源模块、光纤模块、人机交互模块、母板模块以及驱动接口模块；所述传感器模块、电源模块、光纤模块通过母板模块与主控模块相连，人机交互模块直接通过通讯接口电路与arm相连接，驱动接口模块一方面与光纤模块通过光纤相连，另外与功率单元相连；驱动接口模块进行功率单元处的直流电压和温度的检测，以及功率单元驱动信号的电平转换、添加死区时间，并进行信号传递和系统保护。

本实用新型所述通讯接口电路采用rs485接口，所述的主控模块由arm芯片、fpga芯片、ad采样模块、rs485通讯部组成。

进一步地，本实用新型所述传感器模块由3个电压互感器、6个电流互感器模块组成，分别用来检测系统电压、系统电流和补偿装置发出的补偿电流。

进一步地，本实用新型所述光纤模块由多组收发光纤组成，每组有1个收光纤接头和3个发光纤接头组成，每个平台使用光纤模块的数量为1个或者多个。

进一步地，本实用新型所述人机交互模块为触摸屏模块，通过rs485接口与arm芯片直接相连，采用modbus协议，rtu编码方式；

进一步地，驱动模块进行功率单元处的直流电压和温度的检测，以及功率单元驱动信号的电平转换、添加死区时间等，还要进行信号传递和系统保护。

本实用新型大规模的使用专用集成电路及多层板和表面贴装技术，使系统集成度大大提高，更加安全、稳定。无论装置在高、中、低电压等级下，本实用新型控制平台都能提供出足够的控制信号，去控制功率单元，达到适用于任何电压等级的目的。无论是在无功工况下、谐波工况下、不平衡工况下或者是组合工况下，控制平台中的fpga处理器都能够进行指令电流的准确、快速的提取，再进行电流控制，最终达到补偿的目的，很好地解决现有技术中精度低、反应慢、功能单一的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于arm+fpga的电能质量通用控制平台个模块结构示意图；

图2为本实用新型各模块的具体通讯连接示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型进行详细说明。

参见图1，本实施例包括：主控模块1、传感器模块2、电源模块3、光纤模块4、人机交互模块5、母板模块6以及驱动接口模块7。

所述传感器模块2、电源模块3、光纤模块4通过母板模块6与主控模块1相连，人机交互模块5通过通讯接口电路rs485接口8与arm芯片11直接相连，驱动接口模块7一方面与光纤模块4通过光纤相连，另外与功率单元相连。所述主控模块1由arm芯片11、fpga芯片12、ad采样模块13、rs485通讯部分14；其中ad采样模块13采用ad7606芯片。所述传感器模块2由3个电压互感器、6个电流互感器模块组成，分别用来检测系统电压、系统电流和补偿装置发出的补偿电流；电压传感器将系统电压转化为正负3.53v的电压信号，电流传感器将电流信号转化为正负3.53v的电压信号，将这些采集到的电压信号提供给ad采样芯片ad7606，16位高精度采样，配合200k以上的采样频率。然后由fpga去读取数字值。所述电源模块3由一个开关电源组成，输入为220v的市电，输出为+5v电压；所述光纤模块4由多组收发光纤组成，每组有1个收光纤接头和3个发光纤接头组成；所述人机交互模块5为触摸屏模块，通过rs485接口与arm芯片11直接相连，采用modbus协议，rtu编码方式，能够进行系统的调试以及系统实时状态的显示。所述驱动接口模块7进行功率单元处的直流电压和温度的检测，以及功率单元驱动信号的电平转换、添加死区时间等，还要进行信号传递和系统保护。

如图2所示，本实施例中提供的一种基于arm+fpga的电能质量通用控制平台，采用arm处理器加fpga处理器的双核构架，fpga负责：锁相环、ad采样、无功电流检测、负序电流检测、谐波电流检测、电流控制、直流电压控制、pwm波生成、与arm进行通讯以及信号传递等功能，arm负责系统的运行流程、系统保护、信息传递、与人机交互模块进行通讯等。本实施例所用锁相环为单周期固定点数锁相环，即保证了每工频周期ad采样固定次的次数，从而减小误差，提高了采样精度。

本实用新型大规模的使用专用集成电路及多层板和表面贴装技术，使系统集成度大大提高，更加安全、稳定。无论装置在高、中、低电压等级下，本控制平台都能提供出足够的控制信号，去控制功率单元，达到适用于任何电压等级的目的。无论是在无功工况下、谐波工况下、不平衡工况下或者是组合工况下，控制平台中的fpga处理器都能够进行指令电流的准确、快速的提取，再进行电流控制，最终达到补偿的目的。

以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。