基于CPLD控制的直流固态功率控制器的设计

技术分类: 可编程器件  消费电子设计  | 2007-04-21
来源:电子技术应用 | 作者:陈再春 谢拴勤

       ②在步骤S1(CS=0、WR=1、RD=1)时,监控EOC信号是否由高电平变为低电平,即
A/D转换是否结束;

  ③在步骤S2(CS=0、WR=1、RD=0)时,从DB0~DB11读取转换的结果。

  软件流程如图3所示。

A/D控制流程图

  (2) 对采集的数据进行分析。

  数据分析流程如图4所示。

数据分析流程图

  ①当电流在额定范围内时,SSPC正常工作;

  ②当电流大于额定电流,而小于额定电流的800%时,SSPC进入反时限保护;

  ③当电流大于额定电流的800%时,SSPC立刻跳闸。

  下面介绍SSPC的反时限保护阶段的算法推导。

  反时限保护曲线的通用表达式为:


式中:t为以秒为单位的动作时间;k为时间系数(整定值);I为测量的电流;Iopr为电流动作定值。反时限保护曲线的陡度,由α、β共同决定。

  将上式化为kβ=「(I/Iopr)α-1」t,

  离散模型为:

  采样周期△t=20/N(ms)为常数(N为每周期内采样点数),M为使等式成立时累加的采样周期数;当电流I大于反时限启动电流Iopr时,即I/Iopr大于1时,在每个采样周期中断中将此周期的「(I/Iopr)α-1 」累加,当累加值大于kβ/△t时,反时限累计延时到,保护跳闸。

反时限保护算法实现流程图

 

 用VHDL语言实现的反时限保护算法流程如图5所示。

  (3) SSPC将内部采集到的电流信号、接收到的控制命令和内部状态(包括系统启动的状态、电流在不同的范围内变化、跳闸的条件和从跳闸恢复到正常的条件以及故障切除和未切除时的系统启动等)经过逻辑判断后,综合出MOSFET的导通/关断指令,作为驱动电路的输入信号。

  软件流程如图6所示。

  

 

MOSFET的驱动信号产生流程图

      5 试验结果

  该仿真是在ALTERA系列CPLD的开发环境MAX+PLUS II上进行的。当在不同的电流值下采集到的四路SSPC负载电流为不同值时,SSPC的工作情况也不一样。

  (1) 当I/Iopr8时,SSPC立即跳闸。

  (2) 当I/Iopr为1.2(SSPC_1)、2(SSPC_2)、由1.2增加到2(SSPC_3)和5(SSPC_4)时,SSPC的跳闸时间分别为402ms、161ms、223ms和26ms。

  各个临界点的实验所得数据经过曲线拟和,得到如图7所示结果。

实验结果

  试验结果表明,利用CPLD进行SSPC的开发设计,其延迟时间完全可以通过编程控制,且各路SSPC之间干扰较少。

  CPLD内部的硬件结构决定了系统良好的抗干扰性和高可靠性,非常适合于电力系统方面的控制。因此,采用CPLD应是一个研究方向。

  

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