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DSP和FPGA構成的3/3相雙繞組感應發電機勵磁控制系統
摘要：介紹了針對３／３相雙繞組感應發電機設計的勵磁系統，該系統由ＤＳＰ和ＦＰＧＡ構成。給出了控制系統的接口電路和實驗結果。關鍵詞：ＤＳＰ ＦＰＧＡ ３／３相雙繞組感應發電機
１ 系統簡介
３／３相雙繞組感應發電機帶有兩個繞組：勵磁補償繞組和功率繞組，如圖１所示。勵磁補償繞組上接一個電力電子變換裝置，用來提供感應發電機需要的無功功率，使功率繞組上輸出一個穩定的直流電壓。
圖１中各參數的含義如下：
ｉｓａ,ｉｓｂ,ｉｓｃ——補償繞組中的勵磁電流；
ｕｓａ,ｕｓｂ,ｕｓｃ——補償繞組相電壓；
ｉｐａ,ｉｐｂ,ｉｐｃ——功率繞組電流；
ｕｐａ,ｕｐｂ,ｕｐｃ——功率繞組相電壓；
ｕｄｃ——二極管整流橋直流側輸出電壓；
ｕｃ——變流器直流側電容電壓。
電力電子變換裝置由功率器件及其驅動電路和控制電路兩部分組成。功率器件選用三菱公司的智能功率模塊（ＩＰＭ）ＰＭ７５ＣＳＡ１２０（７５Ａ／１２００Ｖ），驅動電路使用光耦ＨＣＰＬ４５０２。控制電路由ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ構成。
圖2 控制電路的接口電路
２ ＥＰＭ７１２８與ＴＭＳ３２０Ｃ３２同外設之間的接口電路
圖２所示為控制電路的接口電路。控制電路使用的ＤＳＰ是ＴＭＳ３２０Ｃ３２，它是ＴＩ公司生產的第三代高性能的ＣＭＯＳ ３２位數字信號處理器，其憑借強大的指令系統、高速數據處理能力及創新的結構，已經成為理想的工業控制用ＤＳＰ器件。其主要特點是：單周期指令執行時間為５０ｎｓ，具有每秒可執行２２００萬條指令、進行４０００萬次浮點運算的能力；提供了一個增強的外部存儲器配置接口，具備更加靈活的存儲器管理與數據處理方式。控制電路使用的ＦＰＧＡ器件為ＡＬＴＥＲＡ公司的ＥＰＭ７１２８，它屬于高密度、高性能的ＣＭＯＳ ＥＰＬＤ器件，與ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸＰＬＵＳ ＩＩ開發系統軟件配合，可以１００％地模仿高密度的集成有各種邏輯函數和多種可編程邏輯的ＴＴＬ器件。采用類似器件作為ＤＳＰ的專用外圍集成電路?ＡＳＩＣ?更為經濟靈活，可以進一步降低控制系統的成本。
電壓檢測使用三相變壓器，電流檢測使用ＨＬ電流傳感器。電平轉換電路用來將檢測到的信號轉換為０～５Ｖ的電平。Ａ／Ｄ轉換器選用ＡＤＳ７８６２。保護電路使用電壓比較器３１１得到過壓／過流故障信號。
ＤＳＰ完成以下四項工作：數據的采集和處理、控制算法的完成、ＰＷＭ脈沖值的計算和保護中斷的處理。
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