基于FPGA的永磁机构智能控制器的研究与设计

更新时间：2020-03-26 04:44:30 大小：9M 上传用户：zhiyao6 查看TA发布的资源 标签：fpga 智能控制器 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

断路器是电力系统中的重要设备，在电力系统线路及设备的保护中担任着极其重要的角色。永磁机构的出现为断路器实现智能化操作及高可靠提供了物质基础，永磁机构控制器的作用是使配永磁机构断路器在最佳时机分合闸，可以大大减小合闸涌流和分闸过电压。永磁机构控制器采用分立元件设计，全硬件实现，但功能少、性能受限、电路复杂、缺乏灵活性;采用单片机设计，存在飞程序问题，即CPU的指令地址指针在外部干扰下，这种模式容易发生指令脱离正常轨道使运行陷入不可预测的非法循环中，为减少这一问题的发生，需要付出很大的硬件和软件开销;采用FPGA是以纯硬件的方式实现全部的电子控制功能，没有任何软件控制，把一个线路系统放在一片很小的芯片里面，以芯片代替电路板，这个特点非常适合永磁操动机构的控制，是一个先进而可靠的方案。

本文在对介绍了课题的研究背景和国内外研究现状的基础上，分析了永磁机构断路器的工作原理、分类及其智能控制器的智能选相开关控制技术，比较了传统MCU处理器、DSP处理器及以FPGA为核心处理器的控制方式的异同点，论证了设计基于FPGA的永磁机构断路器智能控制器方案的可行性并制定了总体设计方案。以FPGA为控制器核心处理器，加强了硬件结构的灵活性，使得多种控制算法以及外设集成在片上系统，提高了智能控制器的性能和功能扩展性，控制器在硬件以及软件方面均采用了模块化设计，在完成对永磁机构控制的基本功能之外，加入了通信模块、人机接口模块等，让控制器的数据实时性和可操作性大大的提升，在软件方面，核心控制程序采用了硬件描述语言进行编程，并用Matlab进行了分合闸模块进行了理想化建模仿真，详细介绍了控制器各个模块的设计原理及其功能实现。

最后，在课题组实验室调试环境下，对永磁机构智能控制器，进行了调试和试验。试验结果显示，本文设计的控制器可完成预期功能，达到预期性能指标。