CN112345847B - 新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法,桥臂转接板包括基板,基板上搭载FPGA芯片,并设置有多对高速光纤接口,所述FPGA芯片用于接收RTLAB发送的功率模块电压ui,和阀基控制器发送的三相调制波mA、mB和mC、功率模块同步信号pi、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,并根据接收到的数据计算出控制各个功率模块的阀控指令,将阀控指令回传至RTLAB。仅使用一块桥臂转接板和两对光纤即可实现现有SVG控制器和RTLAB的数据交互和处理功能,不需要专门的光纤板、光电转换模块和通信转接板,简化了控制器设计的复杂度,具有开发成本低、可拓展性强的优势。
Description
技术领域
本发明属于电站测试技术领域,具体涉及新能源电站半实物测试用SVG阀基控制器的软件实现策略。
背景技术
随着现代电网的快速发展,新能源的大量接入,电网交直流并网运行以及高压大容量电力电子设备等非线性负荷和冲击性负荷的广泛应用,电网电能质量问题日益凸显。静止无功发生器(static var generator,简称SVG)因具有动态响应速度快、抑制电压突变能力强等优点,得到了越来越多的应用。网源协调实验通过半实物的方法,基于RTLAB平台将电网和SVG联系起来,改变半实物模型的相关参数,制造多种复杂工况,来验证SVG的控制性能,具有研发周期短、验证充分、成本低廉、无风险等一系列优点。
图1是新能源电站的半实物仿真平台,RTLAB平台由试验管理分***、实时仿真分***和信号接口分***三部分组成。其中,试验管理分***具有模型开发、试验管理、自动测试和图形监控等功能;实时仿真分***包括主电路模型和级联H桥功率模块构成的SVG;信号接口分***具备与SVG控制器、智能光纤接口箱和功率放大器等实物的物理连接等功能。SVG控制器由厂商提供,其通过AI(analog input,数字量输入)板、DI(digital input,数字量输入)板、DO(digital output,数字量输出)板、阀基控制器接口和RTLAB连接,完成模拟量、数字量、阀控指令等数据的交互。
阀基控制器通过光纤和功率模块并行通信,对于35kV的电力***,SVG一般有120个功率模块,阀基控制器对外提供120对光纤收发接口。光纤收发接口设置在光纤板上,一块光纤板上最多可放置14对光纤接口,一个阀基控制器需配置9块光纤板。RTLAB是半实物仿真***,通过软件数字模型模拟功率模块,其将所有功率模块数据打包后发送给阀基控制器,并将阀基控制器发送的数据拆包后提供给各虚拟功率模块,对外仅需一对光纤即可完成和阀基控制器的通信。由于阀基控制器对外的光口数远多于RTLAB,为了实现阀基控制器和RTLAB之间的通信,通常需对两者之间进行通信转换。对此,主流厂商主要有以下两种方案:
1)使用专门的智能光纤接口箱,该接口箱一侧对外提供多个光纤端口,满足和阀基控制器所有光口双向数据交互的要求;另一侧满足和RTLAB通信板直接连接通信的要求。阀基控制器将数据通过光纤发送给光纤接口箱,接口箱对光纤数据进行打包处理形成数据包通过光纤发送给RTLAB通信板。数据接收过程中,RTLAB通信板将数据发送给接口箱,接口箱对数据包进行拆包处理后将数据发送给阀基控制器对应光口。该光纤接口箱具有通信转换的功能,可以实现对交互数据的打包、拆包处理,不需要对SVG阀基控制器进行改造,具有研发周期短、技术成熟、稳定性高的优点。但其价格高昂,接口箱和阀基控制器之间的接线需要按照阀基控制器光口的位置进行插接,初期工作量大、容易出错、布线混乱。在早期半实物测试中使用,现已被逐渐取代。
2)开发专用的通信转接板,实现SVG阀基控制器和RTLAB之间的通信。如图2所示,SVG A、B、C每相需要三块光纤板,光纤板和光电转换模块通过光纤连接,光电转换模块和通信转接板通过电信号传输线连接。光电转换模块将光纤板的光信号转换为电信号,电信号通过电信号传输线汇总到通信转接板上。通信转接板上的FPGA芯片对一相所有传输电信号进行采样并按照测试方通信规约形成数据包,以光信号形式通过aurora协议发送出去。SVG控制器接收RTLAB数据的流程和向RTLAB发送数据的流程相反,通信转接板中的FPGA芯片接收到RTLAB发送的电压,解析后通过电信号传输线由光电转换模块发送到光纤板,完成后续功能。采用通信转接板的方案,阀基控制器对外光纤数量不变,和光电转换模块之间的光纤连接较为复杂;通过多根电信号传输线替代光纤进行数据传输,抗干扰能力弱;每相需要一块通信转接板,所需通信转接板数量多;需专门的光电转换模块和电信号传输线完成电信号的传输,控制器设计复杂、体积大、成本高,可拓展性差。
发明内容
本发明提供了新能源电站半实物测试用桥臂转接板及数据处理方法,使用一块桥臂转接板实现对阀基控制器的替代,具有布线简单、开发成本低、可拓展性强等优势。
为达到上述目的,本发明所述新能源电站半实物测试用桥臂转接板,包括基板,基板上搭载FPGA芯片,并设置有多对高速光纤接口,所述FPGA芯片用于接收RTLAB发送的功率模块电压ui,和阀基控制器发送的三相调制波mA、mB和mC、功率模块同步信号pi、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,并根据接收到的数据计算出控制各个功率模块的阀控指令,将阀控指令回传至RTLAB。
进一步的,FPGA芯片上设置有载波数据处理模块、减法器、PI处理模块和比较器、乘法器和加法器;载波数据处理模块用于根据输入的功率模块同步信号pci生成三角载波mci;载波数据处理模块具有三角波生成功能,输入的功率模块同步信号pci为1时,三角载波从1加一计数至最大值,达到最大值后减一计数至1,继续加一至最大值,后循环上述过程;
减法器用于求直流母线参考电压uref和功率模块电压ui的差值Δui;
PI处理模块用于根据Δui得到PI微调量ΔmiPI;
乘法器用于对PI微调量ΔmiPI和三相SVG电流采样值iA、iB、iC做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δmi;
加法器用于将各功率模块调制波微调量Δmi和三相调制波mA、mB和mC做加法得到各功率模块的调制波mi;
比较器用于根据调制波mi和三角载波mci得到各功率模块的阀控指令PWM。
进一步的,基板上设置有14对高速光纤接口。
基于上述的基于新能源电站半实物测试用桥臂转接板的数据处理方法,包括以下步骤:
步骤1、桥臂转接板通过两个高速光纤接口分别接收RTLAB发送的所有的功率模块电压ui和控制板数据发送的直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci;
步骤2、桥臂转接板根据步骤1接收到的信号计算出阀控指令;
步骤3,将阀控指令通过高速光纤接口和高速光纤发送至RTLAB。
进一步的,步骤1包括以下步骤:
步骤1.1、桥臂转接板接收原始数据包,所述原始数据包包括第一原始数据包和第二原始数据包,第一原始数据包中的数据为RTLAB发送的所有的功率模块电压ui,第二原始数据包中为控制板发送的:直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci,第一原始数据包和第二原始数据包中的所有数据进入FPGA芯片的aurora IP核,桥臂转接板进行RTLAB aurora通道检测,若桥臂转接板和控制板或者RTLAB的通讯通道相同,则进入步骤1.2,否则报通信故障;
步骤1.2、对步骤1.1接收到的数据的有效性进行检测,若检测到有效数据则进入步骤1.3,否则继续等待有效数据;
步骤1.3、判断有效数据的帧头是否正确,若帧头正确则进入步骤1.4,否则报通信故障;
步骤1.4、进行有效数据解析,有效数据解析完成后得到解析后的有效数据;
步骤1.5、对解析后的有效数据进行循环冗余校验,若校验通过则进入步骤1.6,若不通过则报通信故障;
步骤1.6、将解析出来的有效数据放入FPGA芯片中存储;
步骤1.7、将解析出来的有效数据进行有效数据拆包,得到每个功率模块的电压ui,直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci。
进一步的,骤2包括以下步骤:
步骤2.1、桥臂转接板接收控制板发送的三相调制波mA、mB、mC、功率模块同步信号pi、三相SVG电流采样值iA、iB、iC;
步骤2.2、FPGA芯片的载波数据处理模块根据输入的功率模块同步信号pci生成三角载波mci;
步骤2.3、桥臂转接板对功率模块电压ui和直流母线参考电压uref做差运算,计算得到的差值Δui=uref-ui,PI处理模块根据Δui输出PI微调量ΔmiPI,
步骤2.4、将三相SVG电流采样值iA、iB、iC和PI处理模块输出的PI微调量ΔmiPI做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δmi;
步骤2.5、将步骤2.4得到的各功率模块调制波微调量Δmi和三相调制波mA、mB和mC做加法得到各功率模块的调制波mi;
步骤2.6、将步骤2.5计算得到的调制波mi和步骤2.2得到的三角载波mci通过比较器得到各功率模块的阀控指令;
比较器的公式如下:
PWM1为功率模块中第1个开关的阀控指令,PWM2为功率模块中第2个开关的阀控指令,PWM3为功率模块中第3个开关的阀控指令,PWM4为功率模块中第4个开关的阀控指令。
进一步的,步骤3包括以下步骤:
步骤3.1、数据刷新指令检测,若检测到数据刷新指令则进入步骤3.2,否则等待刷新指令;
步骤3.2、根据测试方协议给待发送的有效数据添加帧头,然后存入FPGA芯片中;
步骤3.3、将发送给RTLAB的所有功率模块的电压ui打成第一数据包,将发送给控制板的所有调制波PWM打成另第二数据包;
步骤3.4、给步骤3.3得到的数据包添加CRC校验数据后存储在RAM中;
步骤3.5、数据发送指令检测,若检测到数据发送指令则进入步骤3.6,否则等待发送指令;
步骤3.6、生成读信号、地址位,读取FPGA芯片中存储的数据包,数据读取完成后得到待发送数据包,然后进入步骤3.7;
步骤3.7、将待发送数据包放入FPGA芯片中的aurora IP核,通过桥臂转接板的高速光纤接口将调制波PWM发送至RTLAB。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益的技术效果:
本发明仅使用一块桥臂转接板和两对光纤即可实现现有SVG控制器和RTLAB的数据交互和处理功能,不需要专门的光纤板、光电转换模块和通信转接板,简化了控制器设计的复杂度,具有开发成本低、可拓展性强的优势。
进一步的,桥臂转接板对外拓展了14对高速光口,通过对软件的配置,可以开展7套半实物测试,***拓展性强。本发明所述的方法,将RTLAB和控制板向桥臂转接板发送的数据各打包成一个数据包,数据包通过光纤接口的接收口被桥臂转接板接收,由桥臂转接板进行拆包后使用;桥臂转接板将要发送至RTLAB和控制板的数据按照发送对象打包成数据包,通过光纤发送口发送至RTLAB和控制板,采用此方法后,桥臂转接板总共仅需两对光纤接口和两对光纤即可实现与RTLAB和控制板的通讯,具有以下优势:
1)相对于智能光纤接口箱和通信转接板方案需要120对光纤和光口,该方案所需光纤接口和光纤量少,布线简单,控制器体积小,能极大降低布线错误;
2)硬件上仅需配置一块桥臂转接板和两对光纤,整个***的成本低;
3)所有数据处理在桥臂转接板内部完成,不需要进行光电转换,避免了电信号传输线之间的信号干扰,***的抗干扰能力得以极大提升;
4)编译FPGA程序的软件可以根据测试方协议进行快速更改,不需要对硬件进行变更,具有升级简单便捷的优势。
附图说明
图1为新能源电站半实物测试平台;
图2为主流厂家的半实物测试方案示意图;
图3为本发明提出的半实物测试方案示意图;
图4是桥臂转接板接收数据流程图;
图5是桥臂转接板发送数据流程图;
图6是桥臂转接板数据处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步的详细说明,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并非用于限定本发明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明属于电能质量产品,用于SVG在新能源电站半实物的测试,涉及一种新能源电站半实物测试用SVG阀基控制器用桥臂转接板,用于辅助测试SVG的控制性能和高低压故障穿越能力。
一种新能源电站半实物测试用桥臂转接板用于实现SVG控制器和RTLAB之间的数据通信。
进行测试时,SVG控制器根据调试人员下发的调试目标生成每相的调制波和控制指令,并将调制波和控制指令发送给桥臂转接板,同时接收桥臂转接板上传的功率模块电压;其中,桥臂转接板包括基板,基板上搭载赛灵思FPGA芯片,对外具有14对高速光纤接口,14对高速光纤接口均与FPGA芯片通过导线连接,可以同时和SVG控制器以及RTLAB进行高速可靠通信。FPGA芯片上设置有载波数据处理模块、减法器、PI处理模块和比较器、乘法器和加法器;
载波数据处理模块用于根据输入的功率模块同步信号pci生成三角载波mci;载波数据处理模块具有三角波生成功能,输入的功率模块同步信号pci为1时,三角载波从1加一计数至最大值,达到最大值后减一计数至1,继续加一至最大值,后循环上述过程;
减法器用于求直流母线参考电压uref和功率模块电压ui的差值Δui;
PI处理模块用于根据Δui得到PI微调量ΔmiPI;
乘法器用于对PI微调量ΔmiPI和三相SVG电流采样值iA、iB、iC做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δmi;
加法器用于将各功率模块调制波微调量Δmi和三相调制波mA、mB和mC做加法得到各功率模块的调制波mi;
比较器用于根据调制波mi和三角载波mci得到各功率模块的阀控指令PWM。SVG控制器是整个半实物测试平台的核心,兼具采样、控制和通信等功能。SVG控制器包括AI板、DI板、DO板和控制板。其中,AI板、DI板、DO板采集RTLAB发送的模拟量和数字量信息;控制板根据采集到的模拟量、数字量信息及控制指令,计算三相的调制波和控制信号。为了实现和RTLAB高速通信,SVG控制器通过桥臂转接板向RTLAB发送阀控指令,同时接收RTLAB发送的功率模块电压和故障信息。
桥臂转接板用于SVG控制器和RTLAB之间的数据处理和交互。桥臂转接板具有两个光纤接口,第一光纤接口通过高速光纤和SVG控制器连接,获取控制板发送的三相调制波和控制指令,并上传功率模块的直流母线电压;第二光纤接口通过高速光纤和RTLAB连接,基于aurora协议向RTLAB发送各功率模块的阀控指令,接收、解析RTLAB上传的功率模块电压。将阀基控制器中通信和数据处理模块移植到桥臂转接板FPGA芯片,使桥臂转接板具有阀基控制器功能,使用一对高速光纤完成和RTLAB中模拟的三相所有功率模块的数据交互,整个***仅需要两对光纤即可完成控制器和RTLAB的全部通信,***的集成度和智能化更高。
桥臂转接板直接和SVG控制器以及RTLAB通信,桥臂转接板可以替代光纤板、光电转换模块、通信转接板,直接和RTLAB通讯,兼具通信和数据处理的功能,开发成本低、控制器结构简单,具有14对高速光纤接口,而对一个电站进行测试时只需要两对高速光纤接口,有其他通讯需求时,只需要用软件进行高速光纤接口配置即可,可拓展性强。
参见图4,桥臂转接板接收RTLAB和控制板数据的流程如下:
步骤A1、接收原始数据包,原始数据包包括第一原始数据包和第二原始数据包,第一原始数据包中的数据为RTLAB发送的所有的功率模块电压ui,第二原始数据包中为控制板发送的:直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci,第一原始数据包和第二原始数据包中的所有数据进入FPGA芯片的aurora IP核,桥臂转接板进行RTLAB aurora通道检测,若控制板的通讯通道和桥臂转接板的通讯通道相同,或者RTLAB的通讯通道和桥臂转接板的通讯通道相同,则进入步骤A2,否则报通信故障;
步骤A2、对接收到的数据的有效性进行检测,若检测到有效数据则进入步骤A3,否则继续等待有效数据;
步骤A3、判断有效数据的帧头是否正确,若帧头正确则进入步骤A4,否则报通信故障;
步骤A4、进行有效数据解析,有效数据解析完成后得到解析后的有效数据,然后进入步骤A5,否则继续等待数据解析完成;
步骤A5、CRC校验(循环冗余校验),若校验通过则进入步骤A6,若不通过则报通信故障;
步骤A6、将解析出来的有效数据放入FPGA芯片的RAM中存储,进入步骤A7;
步骤A7、进行有效数据拆包,得到第一原始数据包和第二原始数据包中的数据:得到每个功率模块的电压ui,直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci,每个功率模块的参数记为一组数据。
参见图5,本发明所述软件实现策略向RTLAB发送调制波PWM,向控制板发送每个功率模块的电压ui的通信流程如下:
步骤B1、数据刷新指令检测,若检测到数据刷新指令则进入步骤B2,否则等待刷新指令;
步骤B2、根据测试方协议给待发送的有效数据添加帧头,然后存入FPGA芯片的RAM中;
步骤B3、将有效数据按照发送对象打包,将发送给RTLAB的所有功率模块的电压ui打成第一数据包,将发送给控制板的所有调制波PWM打成另第二数据包,并按测试方要求存储在RAM中,有效数据存储完成后进入步骤B4;
步骤B4、给步骤B3得到的数据包添加CRC校验数据后存储在RAM中,完成后进入步骤B5;
步骤B5、数据发送指令检测,若检测到发送指令则进入步骤B6,否则等待发送指令;
步骤B6、生成读信号、地址位,读取RAM中存储的数据包,数据读取完成后得到待发送数据包,然后进入步骤B7;
步骤B7、将待发送数据包放入aurora IP核,通过桥臂转接板的高速光纤接口将调制波PWM发送至RTLAB,将每个功率模块的电压ui发送至控制板。
参见图6,本发明所提软件实现策略中数据处理流程如下:
步骤1、桥臂转接板接收控制板发送的三相调制波mA、mB和mC、功率模块同步信号pi、三相SVG电流采样值iA、iB、iC;
步骤2、FPGA芯片的载波数据处理模块根据输入的功率模块同步信号pci生成三角载波mci;载波数据处理模块具有三角波生成功能,输入的功率模块同步信号pci为1时,三角载波从1加一计数至最大值,达到最大值后减一计数至1,继续加一至最大值,后循环上述过程;
步骤3、桥臂转接板对接收到的数据进行处理:功率模块电压ui和直流母线参考电压uref做差运算,计算得到的差值Δui=uref-ui,通过FPGA芯片的PI处理模块输出PI微调量ΔmiPI,
步骤4、三相SVG电流采样值iA、iB、iC和PI处理模块输出的PI微调量ΔmiPI做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δmi;
步骤5、将步骤4得到的各功率模块调制波微调量Δmi和三相调制波mA、mB和mC做加法得到各功率模块的调制波mi;
步骤6、将步骤5计算得到的调制波mi和步骤2得到的三角载波mci通过比较器得到各功率模块的阀控指令;
比较器的公式如下:
PWM1为功率模块中第1个开关的阀控指令,PWM2为功率模块中第2个开关的阀控指令,PWM3为功率模块中第3个开关的阀控指令,PWM4为功率模块中第4个开关的阀控指令。
根据图2和图3的对比,发现采用桥臂转接板的方案,具有以下优势:
1)将阀基控制器的通讯和数据处理模块移植到桥臂转接板,实现对阀基控制器数据处理功能全替代;
2)桥臂转接板具有14对aurora通信接口,替代了通信转接板,实现控制板和RTLAB之间的通信;
3)数据处理和通信功能在桥臂转接板实现,利用软件的拆包和打包实现硬件连线的替代。避免了光电转换环节,不需要专门的光电转换模块,节省了光纤板和光电转换模块之间的光纤,节省了光电转换模块和通信转接板之间的电信号传输线,控制器结构简单、拓扑清晰。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (5)
1.新能源电站半实物测试用桥臂转接板,其特征在于,包括基板,所述基板上搭载FPGA芯片,并设置有多对高速光纤接口,所述FPGA芯片用于接收RTLAB发送的功率模块电压ui,和阀基控制器发送的三相调制波mA、mB和mC、功率模块同步信号pi、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,并根据接收到的数据计算出控制各个功率模块的阀控指令,将阀控指令回传至RTLAB;
所述FPGA芯片上设置有载波数据处理模块、减法器、PI处理模块和比较器、乘法器和加法器;
载波数据处理模块用于根据输入的功率模块同步信号pci生成三角载波mci;载波数据处理模块具有三角波生成功能,输入的功率模块同步信号pci为1时,三角载波从1加一计数至最大值,达到最大值后减一计数至1,继续加一至最大值,后循环上述过程;
减法器用于求直流母线参考电压uref和功率模块电压ui的差值Δui;
PI处理模块用于根据Δui得到PI微调量ΔmiPI;
乘法器用于对PI微调量ΔmiPI和三相SVG电流采样值iA、iB、iC做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δmi;
加法器用于将各功率模块调制波微调量Δmi和三相调制波mA、mB和mC做加法得到各功率模块的调制波mi;
比较器用于根据调制波mi和三角载波mci得到各功率模块的阀控指令PWM。
2.根据权利要求1所述的新能源电站半实物测试用桥臂转接板,其特征在于,基板上设置有14对高速光纤接口。
3.基于权利要求1所述的基于新能源电站半实物测试用桥臂转接板的数据处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、桥臂转接板通过两个高速光纤接口分别接收RTLAB发送的所有的功率模块电压ui和控制板数据发送的直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci;
步骤2、桥臂转接板根据步骤1接收到的信号计算出阀控指令;
步骤3,将阀控指令通过高速光纤接口和高速光纤发送至RTLAB;
步骤1包括以下步骤:
步骤1.1、桥臂转接板接收原始数据包,所述原始数据包包括第一原始数据包和第二原始数据包,第一原始数据包中的数据为RTLAB发送的所有的功率模块电压ui,第二原始数据包中为控制板发送的:直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci,第一原始数据包和第二原始数据包中的所有数据进入FPGA芯片的aurora IP核,桥臂转接板进行RTLAB aurora通道检测,若桥臂转接板和控制板或者RTLAB的通讯通道相同,则进入步骤1.2,否则报通信故障;
步骤1.2、对步骤1.1接收到的数据的有效性进行检测,若检测到有效数据则进入步骤1.3,否则继续等待有效数据;
步骤1.3、判断有效数据的帧头是否正确,若帧头正确则进入步骤1.4,否则报通信故障;
步骤1.4、进行有效数据解析,有效数据解析完成后得到解析后的有效数据;
步骤1.5、对解析后的有效数据进行循环冗余校验,若校验通过则进入步骤1.6,若不通过则报通信故障;
步骤1.6、将解析出来的有效数据放入FPGA芯片中存储;
步骤1.7、将解析出来的有效数据进行有效数据拆包,得到每个功率模块的电压ui,直流母线参考电压uref、三相SVG电流采样值iA、iB、iC,三相调制波mA、mB、mC,以及功率模块同步信号pci。
4.根据权利要求3所述的基于新能源电站半实物测试用桥臂转接板的数据处理方法,其特征在于,步骤2包括以下步骤:
步骤2.1、桥臂转接板接收控制板发送的三相调制波mA、mB、mC、功率模块同步信号pi、三相SVG电流采样值iA、iB、iC;
步骤2.2、FPGA芯片的载波数据处理模块根据输入的功率模块同步信号pci生成三角载波mci;
步骤2.3、桥臂转接板对功率模块电压ui和直流母线参考电压uref做差运算,计算得到的差值Δui=uref-ui,PI处理模块根据Δui输出PI微调量ΔmiPI,
步骤2.4、将三相SVG电流采样值iA、iB、iC和PI处理模块输出的PI微调量ΔmiPI做乘法运算得到每个功率模块调制波微调量Δmi;
步骤2.5、将步骤2.4得到的各功率模块调制波微调量Δmi和三相调制波mA、mB和mC做加法得到各功率模块的调制波mi;
步骤2.6、将步骤2.5计算得到的调制波mi和步骤2.2得到的三角载波mci通过比较器得到各功率模块的阀控指令;
比较器的公式如下:
PWM1为功率模块中第1个开关的阀控指令,PWM2为功率模块中第2个开关的阀控指令,PWM3为功率模块中第3个开关的阀控指令,PWM4为功率模块中第4个开关的阀控指令。
5.根据权利要求4所述的基于新能源电站半实物测试用桥臂转接板的数据处理方法,其特征在于,步骤3包括以下步骤:
步骤3.1、数据刷新指令检测,若检测到数据刷新指令则进入步骤3.2,否则等待刷新指令;
步骤3.2、根据测试方协议给待发送的有效数据添加帧头,然后存入FPGA芯片中;
步骤3.3、将发送给RTLAB的所有功率模块的电压ui打成第一数据包,将发送给控制板的所有调制波PWM打成另第二数据包;
步骤3.4、给步骤3.3得到的数据包添加CRC校验数据后存储在RAM中;
步骤3.5、数据发送指令检测,若检测到数据发送指令则进入步骤3.6,否则等待发送指令;
步骤3.6、生成读信号、地址位,读取FPGA芯片中存储的数据包,数据读取完成后得到待发送数据包,然后进入步骤3.7;
步骤3.7、将待发送数据包放入FPGA芯片中的aurora IP核,通过桥臂转接板的高速光纤接口将调制波PWM发送至RTLAB。
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103311932A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-18 | 国电南京自动化股份有限公司 | 一种基于链式svg的双dsp控制*** |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU920933A1 (ru) * | 1979-07-03 | 1982-04-15 | Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.Орджоникидзе | Устройство дл физического моделировани тока короткого замыкани |
CN102823123A (zh) * | 2010-01-25 | 2012-12-12 | 吉尼瓦洁净技术公司 | 用于功率因子校正和减少电力传输网络中的失真和噪声的方法和设备 |
CN101997524B (zh) * | 2010-09-26 | 2012-05-30 | 中南林业科技大学 | 一种产生多路spwm信号的方法和数字芯片 |
US10275840B2 (en) * | 2011-10-04 | 2019-04-30 | Electro Industries/Gauge Tech | Systems and methods for collecting, analyzing, billing, and reporting data from intelligent electronic devices |
CN103792854B (zh) * | 2014-03-03 | 2016-11-23 | 上海科梁信息工程股份有限公司 | 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电半实物仿真*** |
CN206321724U (zh) * | 2016-12-26 | 2017-07-11 | 中国西电电气股份有限公司 | 一种模拟高压变频器的低压动模平台 |
US11268996B2 (en) * | 2018-03-30 | 2022-03-08 | Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP | Building energy management system with virtual audit metrics |
-
2020
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103311932A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-18 | 国电南京自动化股份有限公司 | 一种基于链式svg的双dsp控制*** |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
基于FPGA的半实物仿真平台设计与应用;张栋宇;《中国优秀硕士学位论文全文数据库-信息科技辑》(第10期);第I138-522页 * |
Also Published As
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