电子论文-集成化电力电子数控平台及其扩展性研究

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电力电子技术的应用研究及发展趋势

电力电子技术的应用研究及发展趋势

电力电子技术的应用研究及发展趋势电力电子技术是一种应用极广的技术,它涉及到包括电力系统、工业、交通、家电等领域的许多方面。

随着社会经济的发展和科技不断进步,电力电子技术的应用越发普遍,其应用领域也在不断扩大。

在这篇文章中,我将从电力电子技术的分类、应用研究和未来发展三个方面来谈谈电力电子技术的应用研究及发展趋势。

一、电力电子技术的分类电力电子技术根据其不同的功率等级、用途和原理等因素,可以分为多种不同的类别。

其中比较常见的主要有以下几种:1、直流-直流变换器直流-直流变换器可以将直流电压转换、升压或降压,常见的应用有开关电源、电动机驱动系统等。

直流-直流变换器具有简单的控制、高效率和稳定性,目前在交通、能源、石化、冶金等领域中得到了广泛的应用。

2、交流-直流变流器交流-直流变流器可以将交流电转换为直流电供电使用,常见的应用有风力发电、光伏发电等。

这种变换器具有高效、可靠和可控的特点,是现代电力系统中最重要的组成部分之一。

3、交流-交流变换器交流-交流变换器可以改变交流电的频率和电压等参数,常见的应用有电动机驱动系统、变频空调、UPS等。

交流-交流变换器在工业、家电等领域中应用广泛,目前已经成为了工业发展的关键技术之一。

二、电力电子技术的应用研究随着电力电子技术的不断发展和进步,其应用领域也在不断拓展。

在应用研究方面,电力电子技术主要有以下几个方向:1、高电压高功率应用随着电力系统的发展和能源消费增长,电力电子技术在高电压高功率领域的应用范围也在不断扩大。

高电压高功率应用主要包括超高压输电、逆变器、脉冲电源、高压直流输电等。

电力电子技术在这些领域中的应用,可以提高电力系统的可靠性、效率和稳定性,同时也可以改善电力系统的质量和环境问题。

2、新能源发电系统新能源发电系统是近年来最热门的电力电子技术应用之一。

新能源发电系统包括太阳能发电、风力发电、潮汐能发电等。

电力电子技术在新能源发电系统中的应用,可以将风、光等无法控制的能源转化为易于控制的电能,提高了整个发电系统的效率。

试论电力电子集成技术的现状及发展方向

试论电力电子集成技术的现状及发展方向

试论电力电子集成技术的现状及发展方向摘要:我国科学技术水平提高的同时,电能资源无论是在生产方面,还是在应用方面均取得了显著的发展效果,电能在促进社会发展中起着不可替代的重要作用。

本文首先介绍了电力电子集成技术的定义和意义,然后分析了该技术的层次和形式,最后探究了该技术的发展现状及未来发展方向。

关键词:电力;电子集成;现状;发展方向前言:人们生活质量优化的同时,电能发展逐渐被提出了较高的要求,为了更好满足人们生产、生活的用电需要,电力电子集成技术能够在此发挥一定的技术优势,实现电能质量不断优化、电能效率显著提高。

由此可见,本文探究电力电子集成技术的现状及发展方向,具有重要意义。

1电力电子集成技术的定义介绍及意义分析1.1基本定义这一定义伴随着计算机的发展逐渐形成,从集成电路逐渐发展到电力电子集成,在网络信息技术的影响下,单片集成理论逐渐过渡到片内系统理念,在此期间,导热问题、小电流问题逐渐显现,并在一定程度上缩小了单片集成的应用范围。

现如今,单片集成技术逐渐升级和革新,并且电力电子集成化理念越来越明确、越来越完善[1]。

1.2意义分析电力电子行业在快速发展的过程中,该技术在其中起着不可忽视的重要作用,同时,该技术促进了电力电子集成系统完善性发展,并且相应的降低了资源投入成本、提高了技术发展水平,实现了电力发展自动化。

除此之外,该技术能够将劳动问题有效解决,以此促进电力行业顺利发展、持续进步。

2电子集成技术的基本层次和形式2.1混合集成该技术具有操作封闭性和混合性,主要针对硅片优化整合,最终形成相对独立的工作单元。

该技术在解决高压隔离问题中发挥着重要作用,并且该技术具有体积小、高密度集成以及质量轻等优势,电子集成领域该技术占有较高应用率。

2.2单片集成单片集成方式比较于其他集成方式,存在低成本、高集成、大批量生产等显著优势,在实际应用中存在传热效果弱化、高压隔离低效等问题,这在一定程度上缩小了这种集成方式的应用范围,但是随着先进工艺技术的不断进步,单片集成具有良好的发展前景[2]。

电力电子技术论文

电力电子技术论文

电力电子技术论文电力电子技术日趋广泛地应用于能源、工业、信息、家电消费品等领域。

下面是店铺为大家整理的电力电子技术论文,供大家参考。

电力电子技术论文范文一:大功率电力电子技术可靠供电系统研究【摘要】随着电力行业不断发展,对于大功率电力电子技术可靠供电系统进行研究,是电力行业发展中的重要内容。

电网的运行规模越来越大,电力用户的需求逐年增加,提升电力系统的可靠性是电力企业所面临的重要任务。

在科技发展背景下,大量的电力电子装置被应用到电力系统中,为电力系统可靠性提升带来诸多帮助。

基于此,本文就大功率的电力电子技术进行分析,研究该技术下的可靠供电系统。

【关键词】大功率;电力电子技术;可靠供电系统;研究1前言大功率电力电子技术在电力系统中发挥着重要的作用,主要涉及到了电力系统的发电、输电、配电以及用电等方面。

实现大功率电力电子技术供电可靠性,在本文中从两方面进行分析,第一,提升大功率电力电子技术的供电可靠性,可以通过提高工业敏感负荷的供电可靠性来实现;第二,将大功率的电子技术应用于发电机励磁系统中,以提升发电机的阻尼转矩,来实现系统的动态可靠性提升。

2大功率电力系统可靠性供电概述从敏感负荷角度对电力系统供电可靠性进行分析。

实现供电的可靠性不仅要求电力系统中不能长时间断电,还需要对电力供电系统的动态电压质量提出更高的要求。

对系统中的电压跌落以及电压短时中断的时间进行限定,在实际供电中,不同的电压跌落中,其敏感负荷所能够承受的电压跌落时间存在着差异性。

在一般规律下,跌落幅度越大,其敏感负荷所能够才承受的时间越短。

传统的供电可靠性统计统计,只能以停电时间超过1分钟或者5分钟实际依据。

在我国,对于自动重合闸成功或者备用电源投入成功的现象不能视为用户停电,而此时敏感负荷用户有可能遭受到一定的电力损失。

那么在实际的电力系统供电中,提升供电的可靠性,需要从电网方面进行综合考虑,以优化的配电网结构,改善动态带电压质量[1]。

集成电路专业作文500字

集成电路专业作文500字

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电力电子技术是目前最先进的电能变换技术,它能高效地将电能从一种方便传输的形式变为另一种符合应用需求的形式,具有高度灵活性和高效率两个显著特点,与当代节能环保的主题密切契合。

作为新一代的电力电子技术,智能功率集成电路旨在将所有的高压功率器件与低压电路集成在同一芯片上,这样不仅会提高芯片整体的性能,而且能够降低生产成本,进一步实现电能变换的高效化和智能化。

其中,功率器件本身的设计以及如何将它与低压部分集成并隔离是最为核心的技术点。

陈星弼教授提出的优化横向变掺杂理论,能够使表面耐压区在尽可能短的距离内实现尽可能大的耐压,从而令功率器件的性价比达到极高的水准。

基于该理论,陈教授发明了一种智能功率集成技术,能在与普通CMOS及/或BiCMOS技术兼容的工艺条件下,于同一芯片上集成高侧高压器件、低侧高压器件、高压电平位移电路和所有的低压电路。

这一发明打破了过去制作智能芯片必须依赖精良隔离工艺的技术瓶颈,实现了真正把功率做到芯片中去的目标,不仅使智能功率集成电路能在工艺水平较为落后的国内环境下获得研发,而且有力地驱动了它往高性能、低成本的方向发展,对推动电力电子技术的进步具有非凡的意义。

为进一步扩大上述发明的优势,本文以理论分析和仿真实验相结合的手段,提出并研究了一系列基于优化横向变掺杂理论的新型功率半导体器件及结边缘终端结构。

所取得的成果不仅可为进一步优化智能功率集成电路提供参考,部分也可为改善功率半导体分立器件及结边缘技术提供参考。

数控技术毕业论文范文3篇

数控技术毕业论文范文3篇

数控技术毕业论⽂范⽂3篇计算机毕业论⽂-数控技术和装备发展趋势及对策计算机毕业论⽂摘要:简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状,在此基础上讨论了在我国加⼊WTO和对外开放进⼀步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备、提⾼我国制造业信息化⽔平和国际竞争能⼒的重要性,并从战略和策略两个层⾯提出了发展我国数控技术及装备的⼏点看法。

装备⼯业的技术⽔平和现代化程度决定着整个国民经济的⽔平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴⾼新技术产业和尖端⼯业(如信息技术及其产业、⽣物技术及其产业、航空、航天等⼯业产业)的使能技术和最基本的装备。

马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于⽣产什么,⽽在于怎样⽣产,⽤什么劳动资料⽣产”。

制造技术和装备就是⼈类⽣产活动的最基本的⽣产资料,⽽数控技术⼜是当今先进制造技术和装备最核⼼的技术。

当今世界各国制造业⼴泛采⽤数控技术,以提⾼制造能⼒和⽔平,提⾼对动态多变市场的适应能⼒和竞争能⼒。

此外世界上各⼯业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重⼤措施来发展⾃⼰的数控技术及其产业,⽽且在“⾼精尖”数控关键技术和装备⽅⾯对我国实⾏封锁和限制政策。

总之,⼤⼒发展以数控技术为核⼼的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提⾼综合和国家地位的重要途径数控技术是⽤数字信息对机械运动和⼯作过程进⾏控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电⼀体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加⼯、传输技术;(3)⾃动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。

1数控技术的发展趋势数控技术的应⽤不但给传统制造业带来了⾰命性的变化,使制造业成为⼯业化的象征,⽽且随着数控技术的不断发展和应⽤领域的扩⼤,他对国计民⽣的⼀些重要⾏业(IT、汽车、轻⼯、医疗等)的发展起着越来越重要的作⽤,因为这些⾏业所需装备的数字化已是现展的⼤趋势。

电力电子技术的研究进展及应用

电力电子技术的研究进展及应用

电力电子技术的研究进展及应用随着现代科学技术的迅猛发展,电力电子技术作为其中一个重要分支,在国家经济和社会发展中扮演着不可或缺的角色。

本文将从电力电子技术的定义、研究进展以及应用方面进行探讨。

一、电力电子技术的定义电力电子技术是电力系统中电能的处理与控制技术,是研究通过半导体元件实现交、直流的能量转移、传递、匹配以及电能的调节、变换、变频的新型电气工程技术,具有诸多特点,如高效、精确、可靠、无噪音、无污染等。

因此,电力电子技术是目前国家十三五规划中电力转型的核心技术之一,广泛应用于今天的工业制造、信息通讯和公共基础设施等领域。

下面将详细讲述电力电子技术的研究进展。

二、电力电子技术的研究进展随着电力电子技术的不断发展,其研究取得了丰硕的成果。

在电力电子器件、电力电子拓扑与控制、电力电子应用等方向上都有着日益丰富的研究进展。

在电力电子器件方面,功率半导体电子器件得到了长足的发展。

压缩机封装车间生产的功率半导体器件已经进入行业标准化生产,其特点是具有低损耗、高速度、高电压、大电流、高耐受放热量和温度等特点,越来越能够满足各种场合的需求。

在电力电子拓扑与控制方面,电力电子系统的拓扑结构和控制策略得到了日益完善,已经从传统的整流、逆变结构转变为集成于一体的多功能电力电子拓扑结构。

电力电子系统的控制技术不断发展,已经实现了全数字化、高速、高精度的控制。

例如,目前双向DC-DC转换器及其控制技术已经得到了广泛的应用。

新型的电气系统如智能家居、新能源分布式发电等,对于双向变换器的研究和应用成为了热点。

在电力电子应用方面,电力电子技术在新能源、半导体照明和交通运输等领域得到了广泛的应用。

其中,新能源是电力电子技术应用领域的一大亮点,电力电子技术在太阳能、风能、氢能等新能源的开发利用中发挥了巨大的作用,能够有效提高能源的利用效率。

电力电子技术的应用范围之广,使其成为了当今高新技术的代表之一。

接下来,本文将从电力电子技术应用的实际案例进行分析,探讨其在各个领域中的应用。

浅析电力电子集成技术的现状及研究方向

浅析电力电子集成技术的现状及研究方向
子集 成技 术 中所存 在 的问题 对于 电力 电子 技 术 的发展 有着 重要 的意 义 。 2 . I l 成 技术 的 不同层 次 和形 式 2 . 1单 片集 成
单片集成 是指在 对 电力 电子 电路 中的功率器 件 、 驱动器件 、 保 护 电路 、 以及 控制 电路的设 计与 制作 之 中 , 统 一采取 的 技术是 半导 体集 成 电路的 加工 方法 , 将所 有 的小环 节全 部制 作到 同一 片硅 片之上 。 其 主 要的特 点是 集成 度高 、 自动 化制 造 、 减少人 力资源 、 可 以大 规模 的批量生 产 、 能够有 效 的降低成 本。 但是, 由 于 单片集 成工艺 制作 的设备体 积小 、 重量 轻 , 所 以对 于高压 、 或者 大 电流的 电路 元件等等的制作会产生比较严重的问题, 在高压隔离以及导热隔离方面也有待 研 究 与进 步。 就 我 国 目前 的 电力 电子集成 技 术的 发展来 看 , 单片 集成 的应 用范
的复杂性将其应用的广泛性被牢牢地遏制住, 形成了极大的障碍。 国际上相关 的 电力 电子方 面 的研 究机 构 均表 明 , 对于 解决 电力 电子 技术 所存 在 的这 些 问
题, 采 用 电力 电子集 成技 术是最有 效 的、 也 是最有希 望 的一 种 方法 。 在 电力 电子
成 电路 的封 装技 术 , 已用 于射 频 、 微波 集成 电路 的制造 , 并取 得 了较好 效果 。 然 而, 将 该技 术用 于 电力 电子集 成却遇 到 了许多 障碍 , 如 互 连导 线的 电流 承载 能 力 不够 , 电路元件 间绝 缘和隔热 困难 , 干 扰严重 , 制造 成本 高 , 可 靠性 低等 。 来自 不 同研 究机 构 的学者 进行 了大量 尝试 , 试 图解 决这 些 问题 , 但 尚未 取得 突破 性 进展 。 在提 出的众 多技术 方案 中 , 还 没有 一种在性 能 、 成本和 可靠 性等各 方面 都 能达 到或接  ̄ ? A P E M的最终要 求 , 研究还 在探 索 中。 I  ̄ I MC M技术外 , 压 接方 式也

电力电子毕业论文范文2篇

电力电子毕业论文范文2篇

电力电子毕业论文范文2篇qqq范文一:电力电子技术在智能电网中的应用摘要:随着社会科学事业的不断发展,我国的现代化技术越来越成熟,这对我国智能电网的发展起到了一定的促进作用。

但目前,智能电网的相关技术还不够完善。

因此,分析了智能电网对电力电子技术的要求及其应用。

关键词:电力电子技术;智能电网;资源利用率;变压器目前,我国的科学技术正在逐渐向时代化、信息化、数字化、科学化、自动化、多元化的方向发展,而智能电网也应以此为发展方向。

因此,在智能电网的建设中,要运用先进的电力电子技术,这影响着我国智能电网的进一步发展和进步。

但近年来,我国智能电网行业的发展受到了社会、环境等方面的限制。

因此,我们要不断地从实践中积累经验和汲取教训,进一步健全和完善智能电网行业的各项机制。

1智能电网对电力电子技术的要求1.1安全要求目前,智能电网对电力电子技术的安全要求不断提高。

在电力生产中,安全是最重要的问题,没有安全一切要求都是空谈。

1.2质量要求目前,社会各界十分关注电力电子技术的应用。

因此,相关单位应在注重安全问题的同时,兼顾电力电子技术的质量水平。

1.3资源和环境要求智能电网对电力电子技术在资源和环境方面的要求也是社会关注的焦点。

该要求不仅对资源的优化配置和环境保护有积极意义,还可以提高资源利用率,这对智能电网的发展起着重要的促进作用。

2电力电子技术在智能电网中的应用2.1在大型能源基地中的应用大型能源基地输送电力的特点为距离远、容量大,进而导致智能电网在输送大型能源基地生产的电力时更加困难。

因此,在智能电网的运行中,应采用新一代的电力电子技术与常规技术相结合的方案。

无功率经典变压器和可控制分流电阻对整个电力系统的无功功率起着一定的补偿作用,可保证电力系统在减少电路和无功电流的过程中不损失电能。

2.2在转化能源和储存能源中的应用光能和风能具有不稳定性,因此,我们要注重协调负载与电力生产的关系,实现光能和风能的大规模存取自适。

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集成化电力电子数控平台及其扩展性研究 Research on integrated digital control platform forpower electronics and its extension浙江大学国家电力电子技术专业实验室吕征宇胡海兵摘要:要提高电力电子装置制造的集约化水平,其结构和部件的标准化是一条可取之路。

对于中大功率电力电子系统(包括一些功率不大但控制要求高的复杂系统)而言,其中的控制部分的设计制作往往费时费力。

数控平台技术是系统集成概念在中大功率电力电子装置的实现方式,作者通过对电力电子数控平台的研究,探讨了平台构成和扩展的一些原则和方法,以期数控平台具有简约、复用、灵活、通用等特点,更好地满足不同层次需求。

Abstract:To improve the design and manufacture efficiency for power electronics equipments, a feasible way is to standardize the structure and parts for these equipments. The design and manufacture of control systems for medium- or high- power system or complex power electronics equipments are time-and labor- consuming tasks. Digital control platform can be viewed as one of standardized modules in systems integration for medium- or high- power equipments. Based on the study of digital control platform for power electronics, the authors discuss the several principles and methods for platform design and extension, which may lead to realization of simple, reusable, flexible and universal digital platform to meet the hardware requirements of different levels better.关键字:电力电子,系统集成,数字控制平台,通用性、扩展性Keywords:Power electronics, Systems integration, Digital control platform, universality, extension1 引言电力电子技术作为一门支撑技术,已广泛、深入渗透到各工业、交通、国防、商用和消费领域。

据美国电力研究院(EPRI)的一份调查报告:预计到2010 年,世界上80%的电力输送都会通过某种形式的电力电子设备,由此全世界的能量消耗可望至少降低35%[1]。

面对巨大的市场前景和良好的节能效益,迅速实现电力电子产品的低成本、大规模自动化生产,具有重要的现实意义。

然而,目前电力电子产品的开发基本是定制的,生产和组装往往需要大量手工劳动,尤其是产品设计需要训练有素的工程师投入大量工时。

因此,该行业属于劳动——技术密集型行业,这严重阻碍了产品的广泛应用。

许多学者预测,解决问题的出路在于走电力电子系统集成的道路[2-4]。

现阶段系统集成的研究主要包括:(1)功率器件集成;(2)无源元件集成;(3)电路拓扑优选;(4)封装和热技术;(5)传感器集成;(6)通信集成。

以上研究主要是在系统的功率电路层面的模块化、标准化展开的,是系统集成的基础。

随着系统继承研究的深入和完善,也需要对系统控制层面的软、硬件集成进行深入研究。

控制系统的标准化模块可以指具有一定功能和标准接口的控制硬件模块,也可以是一段通用的、标准的程序代码。

然而,目前控制系统设计一般为客户定制模式,软、硬件设计均要从头开始,存在着设计周期长、设计费用昂贵、任务繁琐和可靠性、通用性差等问题。

基于集成化、标准化部件的控制系统设计方法将能有效地克服上述缺陷。

为此,本文对控制系统的硬件部分的标准化、模块化设计及其相关问题进行了专门研究。

2 集成化电力电子数字控制平台2.1 集成化电力电子数字控制平台的界定集成化电力电子数控平台是电力电子控制系统的硬件基础,主要面向复杂电力电子应用系统,属于中大功率应用系统中的控制部分。

它既有核心控制部分等模块化特征,又有通信、检测、显示等向整个系统网状延伸的特点。

从广义上看,它也属于标准化的功能块概念,但它不是以功率变换作为直接目标的。

通常功率集成模块中具有功率流、信息流与热量流,而在集成化的电力电子数控平台中主要是信息流和辅助功率流。

现代电力电子装置基本上可以分解为几大基本部件,包括主电路开关网络、驱动模块、数字控制核心模块、传感器模块、人机界面模块、辅助电源模块和机械开关等几个部分。

图1为集成化数控平台一般性概念,电力电子系统集成化数控平台的核心部分是数控核心模块。

中间部分为接口电路层:(1)接口信号调理电路模块;(2)数据通信接口。

外围功能电路有:(1)标准化分布式辅助供电系统;(2)传感器和数据采集系统;(3)标准化功率开关驱动模块;(4)标准化人机界面;(5)系统级网络通信模块等。

广义控制平台图1 集成化数控平台一般性概念数控平台是执行控制系统的硬件载体,可以包括除主电路以外的其它功能电路单元,可以统称为广义控制平台。

相应地,目前作为优先研究目标的数控核心模块和通信接口模块,可以称之为狭义控制平台。

电力电子数控平台的一个核心研究内容就是为大部分电力电子控制系统提供集成化的硬件资源。

该平台将具有控制硬件的通用性和可重构性,以简化设计、提高性能。

2.2 控制平台基本接口及设计考虑在研究电力电子数字控制平台的基本接口需求之前,可以借鉴其它业界成熟的数字系统设计范例,其中最为典型的就是个人电脑的主板设计。

作为世界上用量最大的电子设备之一,个人电脑的标准化程度已经相当高,各种外设的接口规范已经被各行业广泛接受,不同厂商生产的标准外设完全可以通用。

但是电力电子系统标准化程度远远没有计算机那么高,标准化数控平台的出现还有待时日。

因此,在目前还无法提供标准接口的情况下,可以通过数字控制平台的硬件资源分析,勾勒出平台的基本硬件配置和接口类型,为今后标准化的数控平台提供设计基础。

集成化电力电子数字控制平台所提供的硬件资源接口应该具备以下两个特征:(1)具有通用性和扩展性,以增加平台的适用性。

一般来说,作为通用的控制平台需要提供如图2所示的以下几类接口。

PWM接口:数字脉宽调制(DPWM)是电力电子数字控制的一个重要部件。

在平台PWM接口设计中需要考虑PWM发生器的通用性,包括灵活设置开关周期、死区时间和调制波的移相等功能,而数字PWM的分辨率则决定系统的控制量输出的量化误差,直接影响系统的控制精度,甚至稳定性。

AD/DA接口:AD/DA转换器分辨率的高低直接影响控制的精度,而其转换速率的快慢则直接关系到系统控制的实时性。

对于大多数电力电子应用系统,AD/DA转换器需要12位或更高位数,而转换时间大约500kHz/通道,这样的指标可以较好地满足系统控制精度和实时性要求。

I/O接口:按功能可以分为以下三类:(1)通用I/O口(General Purpose I/O,GPIO );(2)事件I/O 口;(3)专用I/O口,如正交编码接口。

所谓事件I/O 口就是具有捕获信号变化以及变化发生的精确时间,并能及时反馈到中央处理单元的接口。

作为通用数控平台必须具备上述几类基本I/O接口。

D/A图2 数字控制平台基本接口通信接口:除了为电力电子装置提供独立控制功能外,控制平台还需具备与其它数字控制器交换信息的能力。

而数据通信是控制平台实现信息交换的基本方式。

在设计和选择通信接口时,需要考虑:(1)通信接口的抗干扰能力;(2)接口的电隔离;(3)实时性和通信容量;(4)通信协议;(5)接口实现成本。

扩展接口:系统扩展接口的设计直接决定数控平台的通用性,但目前数控平台并不像个人计算机那样具有标准扩展接口,同时平台的扩展对象也缺乏统一标准接口,而且还是千差万别。

在标准扩展接口尚未建立之前,设计由用户自定义和配置扩展接口的数控平台更具有现实意义。

而采用可编程逻辑器件不仅可以为平台提供可配置和定义的扩展接口,而且还能利用硬件的并行性实现快速计算。

3、集成化数字控制平台的实现[5]根据上面电力电子数控平台的基本接口类型和设计,同时融入标准化、模块化设计理念,本文设计的集成化电力电子数字控制平台框图结构如图3所示,该平台主要硬件资源如下。

定点DSP F2812。

该DSP运算性能达到150MIPS,并且在片上集成了电力电子与电机驱动常用外设;有着丰富外设接口包括(1)16通道12位AD转换,转换速率最快可达80ns;(2)两个功能丰富的事件管理器,如PWM发生器、可编程通用定时器和无缝连接的捕获单元以及正交编码接口;(3)若干标准通信控制器,如UART、CAN和SPI。

EP1C6。

该FPGA主要实现以下三个功能:(1)提高平台运算能力;(2)用于平台扩展(3)用于一些电力电子常用算法的硬件实现。

通信功能。

作为电力电子数字控制平台,既要为电力电子系统提供独立控制功能,又要作为一个开放的控制器与其它控制器进行信息交换。

本平台设计了三个用途不同的通信接口:(1)以太网控制器,用作系统级的高层通信接口,通过以太网甚至Internet能实现更大范围的系统级控制;(2)CAN的现场总线通信接口,用于同其它工业现场控制器之间的通信和互连;(3)RS-232通信接口,用于平台系统的监控和调试。

上述通信接口用光耦或变压器实现电气隔离。

两通道12位D/A转换通道。

在开发过程中D/A转换通道有助于系统的调试,同时也可以作为控制系统的模拟给定信号。

FPGA配置资源。

由于FPGA是基于SRAM 的可编程器件,编程信息在系统断电后自动丢失,属于易失器件,因此在每次上电时均需要对FPGA进行配置,本设计采用EPCS4芯片进行配置。

内存资源。

平台中除了DSP片内内存和FPGA中可配置内存外,还外扩1Kx16 E2ROM用于程序掉电数据保存,256 Kx16 SRAM用作DSP的外扩程序和数据空间。

图 3 集成化控制平台结构框图4 集成化数控平台的扩展性研究平台接口的标准化和功能的通用性是集成化数控平台的设计目标,然而,平台的通用性并不以硬件资源的简单叠加来取得的,而是通过硬件资源的配置和重构来尽可能多地满足各种应用系统。

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