一种基于usrt的电力电子设备控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电力电子领域，尤其涉及一种基于USRT的电力电子设备控制装置。
【背景技术】
[0002]电力电子控制装置，是电力电子设备当中最核心的装置。随着电力电子器件和拓扑结构的不断进步，对电力电子控制装置也提出了更高的要求。电力电子控制装置需要完成对电力电子设备当中每个电力电子功率单元的协调控制和监视，这些控制往往是不同步的，个性化的，而监视的数据量也是巨大的。以往电力电子控制装置采用主控芯片直接通过背板连接线来控制每个光发射器件和接收每个光接收器件的信号，从而完成对电力电子设备的控制和监视，这种控制装置存在如下缺点:
[0003]1、电力电子控制装置运行的环境往往是强电磁环境，通过背板连接线直接控制光器件或者接收光器件的信号是极易受到干扰的，这些干扰对控制会造成极其恶劣的影响。
[0004]2、主控的FPGA芯片的引脚与发射和接收光器件一一对应，这样光器件的数量就受到FPGA引脚数的限制。
[0005]3、在电力系统当中，要求设备能够长时间稳定运行，尽量避免由二次控制设备故障造成的停运，而采用单系统设计的电力电子控制装置无法满足电力系统的要求。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于解决现有技术缺陷，提供一种基于USRT的电力电子设备控制装置，完全冗余的电力电子设备控制装置弥补了以上电力电子控制装置的不足。
[0007]为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0008]一种基于USRT的电力电子设备控制装置，包括主控板一、主控板二、采样板一、采样板二、光纤收发板一、光纤收发板二和1板；主控板一通过第二 USRT总线和每个单板连接，主控板二通过第一 USRT总线和每个单板连接，两组USRT总线互为冗余，第二 USRT总线、第一 USRT总线都有独立的3根信号线-CLK/Rx/Tx，3根信号线物理采用三对LVDS差分对的形式；两个主控板通过与每个单板板之间交换数据实现冗余控制；两个光纤收发板用于跟随主控板产生对外部的控制信号及接收信号信号回传给主控板；两个采样板用于采集模拟量进行A/D转换并通过USRT总线发送给两主控板；10接口板用于外部开关量的输入输出。
[0009]所述主控板一和主控板二由ARM单片机和FPGA组成，并分别配置多种通讯接口。
[0010]所述采样板一和采样板二由FPGA、AD转换模块、电压电流转换模块组成。
[0011]所述光纤收发板一和光纤收发板二均采用双层布置，包括激光发射器和光纤接收器，每个板卡上设置16路光发射通道和16路光接收通道，通过FPGA作为控制芯片。
[0012]所述1接口板主控制芯片采用FPGA芯片。
[0013]包括两路相互独立24V电源向各个板卡供电。
[0014]所述主控板一和主控板二提供一组CAN通讯接口、一组profibus通讯接口、一组符合IEC60870-5-104的以太网通讯接口、两组RS422通讯接口、两组485通讯接口、一组PLC通讯接口、两组RS232通讯接口和两对高速光纤接口。
[0015]本实用新型基于USRT完全冗余的电力电子设备控制装置，采用两个主控板、采样板、光纤收发板完全冗余的设计，使用USRT (高速同步串行通讯)背板通讯完成主控板对各个功能板卡的控制，从而完成对电力电子设备的控制，USRT的物理实现采用三对差分对的形式，在单个电力电子控制装置当中实现了完全冗余的设计。该装置的设计弥补了之前电力电子控制设备的主控板通过背板连线直接控制发光管，容易受到干扰的缺点，利用高速的串行通讯保持了控制的实时性，采用完全冗余设计，保证了电力电子设备长时间运行的可靠性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型中背板结构示意图
[0017]图2为本实用新型中CPU主控板结构框图
[0018]图3为本实用新型中采样板结构框图
[0019]图4为本实用新型中I/O板结构框图
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型进行详细描述:
[0021]如图1所示，本实用新型包括主控板一、主控板二、采样板一、采样板二、光纤收发板一、光纤收发板二和1板；主控板一通过第二 USRT总线和每个单板连接，主控板二通过第一 USRT总线和每个单板连接，两组USRT总线互为冗余，第二 USRT总线、第一 USRT总线都有独立的3根信号线_CLK/Rx/Tx，3根信号线物理采用三对LVDS差分对的形式；两个主控板通过与每个单板板之间交换数据实现冗余控制；两个光纤收发板用于跟随主控板产生对外部的控制信号及接收信号信号回传给主控板；两个采样板用于采集模拟量进行A/D转换并通过USRT总线发送给两主控板；10接口板用于外部开关量的输入输出。
[0022]以下通过具体实施例介绍本【实用新型内容】:
[0023]如图2是CPU主控板结构框图；
[0024]主控板主要完成核心的控制功能，主要由ARM单片机和FPGA来构成核心的处理功能，实时控制程序将在主控板的FPGA当中运行，同时还将完成对机箱内每个板卡的高速串行通讯和部分对外通讯工作。
[0025]主要功能包括:
[0026]1.提供24V转5V的电源信号；
[0027]2.对机箱内每个板卡提供一组USRT(高速同步串行通讯)用以板卡与主控板之间交换数据；
[0028]3.通讯功能，该插件最大配置可以:
[0029]a)提供一组CAN通讯接口 ；
[0030]b)提供一组 profibus 通讯接口 ；
[0031]c)提供一组符合IEC60870-5-104的以太网通讯接口 ；
[0032]d)提供两组RS422通讯接口 ；
[0033]e)提供两组485通讯接口 ；
[0034]f)提供一组PLC通讯接口 ；
[0035]g)提供两组RS232通讯接口 ；
[0036]h)提供两对高速光纤接口
[0037]在标准配置下，仅配备一组符合IEC60870-5-104的以太网通讯接口和一组PROFIBUS DP 接口。
[0038]如图1，光纤收发板一和光纤收发板二均采用双层布置，包括激光发射器和光纤接收器，每个板卡上设置16路光发射通道和16路光接收通道，通过FPGA作为控制芯片。
[0039]采用不同的光收发器件实现不同的功能，具体如下:
[0040]H桥光纤收发板(HLER)
[0041]该板卡采用的光收发器件为HFBR 1521/2521，每个板卡上共计提供16路光发射通道和4路光接收通道。
[0042]H桥光纤收发板HLER还具有下列功能:
[0043]1.提供完全独立的两个系统的电源信号，24V转5V，并将两路输入的24V耦合后作为光纤收发器电源；
[0044]2.跟随主控板产生对H桥晶闸管或者功率模块的控制信号；