基于dsp_fpga的电力机车辅助逆变器控制

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1、研究与设计ResearchandDesign基于DSP-FPGA的电力机车辅助逆变器控制TheControlofElectricLocomotiveAuxiliaryInverterBasedonDSP-FPGA王会锦，龚东安，郝瑞祥北京交通大学电气工程学院WangHuijin,GongDongan,HaoRuixiangSchoolofElectricalEngineering,BeijingJiaotongUniversity摘要：辅助逆变器为电力机车辅助设备供电，其性能直接影响着机车的整体运行情况。本文充分利用DSP的运算优势和FPGA的数字逻辑优势，共同构成核

2、心控制系统。DSP主要完成基于SPWM异步调制和SHEPWM调制的控制算法的计算。基于ISE12.3软件开发平台，采用verilog语言使FPGA实现对主电路参数采样的控制和数据处理、逻辑IO控制、通信控制和脉冲控制，其内部双口RAM软核实现二者的数据通信。最终实现辅助逆变器定频和变频两种模式的稳定运行。实验证明了控制系统的可行性。关键词：FPGA辅助逆变器SPWMSHEPWM死区Abstract:Auxiliaryinverterprovidespowertotheauxiliaryequipmentforelectriclocomotive,thefunction

3、ofwhichdirectlyaffectstheoverallrunningconditionsoflocomotives.Thepapercontructscorecontrolsystem,bytakingadvantageofDSPcalculationandFPGAdigitallogic.DSPiscontructed,basedontheSPWMasynchronousmodulationandthecalculationofthecontrolalgorithmmodulatedbySHEPWM.Controlanddataprocessingofma

4、incircuitparametersampling,logicIOcontrol,communicationscontrolandpulsecontrolarerealizedbyFPGA,basedonISE12.3softwaredevelopingplatformandthroughtheapplicationofveriloglanguage.TheinternaldualRAMsoftcorecanrealziethedatacommunicationofthetwo.Thestablefunctioningofthefixed-frequencyandv

5、ariable-frequencymodesoftheauxiliaryinverterisrealized.Experimentsdemonstratethatthecontrolsystemisapplicable.Keywords:FPGA,Auxiliaryinverter,SPWM,SHEPWM,Shadowregion［中图分类号］U264.91［文献标识码］A文章编号：1561-0349（2013）04-0021-051引言统采用数字信号处理器DSP实现。目前，很多DSP芯片具有电力机车辅助逆变器，为车上的辅助设备如空气压缩机、系统时钟频率高、控制精度高

6、、运算速度快、外设资源丰富冷却风机、空调、照明等供电，因此，辅助逆变器的控制效等特点，大大促进了辅逆控制技术的发展，但依然存在成本果直接影响着整个电力机车的运行情况。20世纪80年代中后高、外设资源分配受限、各模块只能顺序执行等方面的缺点。期，我国开始引进国外辅助变流器技术，取得了一系列的成就，相对于DSP来讲，现场可编程门阵列FPGA具有丰富的IO资[1]但距离欧洲和日本等发达地区仍有很大差距。因此，研究辅源，配置灵活，具有强大的时序电路和组合电路的实现能力，助逆变器控制技术，加速国产化势在必行。集成度高、节约开发成本、模块并行，可以同时执行多种不计算机技术的飞速发

7、展，促进电力机车辅助逆变器的控同的操作，但运算能力较弱。将DSP和FPGA有效结合起来，制系统向信息化、数字化、网络化发展。通常逆变器控制系可以利用二者各自的优点，提高整个控制系统的性能，使其具 电源世界2013/04 

8、 21研究与设计ResearchandDesign[2]有运算速度快、实时性强、开发灵活等特点。此外，FPGA通过产生相应的时序逻辑可以灵活地对CAN通信功能芯片、在PWM脉冲产生方面以及数字信号处理方面简单易行、成本故障日志的flash芯片以及RTC、DTS功能芯片进行读写操作，[3-6]低、速度快，同时FPGA弥补了一般处理器PW