基于fpga电路的直流分量提取方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种基于FPGA电路的直流分量提取方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002]目前IGBT/IGCT变流器已在冶金、船舶、风电等传动控制领域得到广泛应用，而网侧四象限整流控制和逆变电机控制是整个变流器系统的核心部件之一。由于三相交流不平衡、IGBT/IGCT对管死区时间影响以及控制单元采集电路存在的系统固有直流偏置等原因导致PffM电压会产生直流分量，直流分量进入变压器会引起变压器偏磁饱和，偏差饱和导致变压器过热，造成变压器损伤，以及交流电流波形畸变，引起系统谐波增大，降低整个变流器系统输出功率及系统稳定性和可靠性。
[0003]现有技术直流分量提取装置采用纯电子元器件搭建硬件电路实现，主要由电压采集电路、信号低通滤波电路、积分电路或多阶滤波等部分电路组成。这种纯硬件电路对不同功率等级的变流器系统可能需要选用不同的元器件参数，系统通用性不强；且由于元器件参数差异性以及系统采集信号都有可能产生采集误差，而这种采集误差较难通过硬件电路进行消除。因此，现有技术中的直流分量提取装置通用性较低、准确性低。
[0004]综上所述，如何提高直流分量提取装置的通用性和准确性是本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于FPGA电路的直流分量提取方法，用于提高直流分量提取装置的通用性和准确性。此外，本发明的目的还提供一种与该方法对应的装置及系统。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种基于FPGA电路的直流分量提取方法，包括:
[0007]获取外部主控器发送的控制指令；
[0008]当所述控制指令为第一指令时，每隔NI个单位时间采集模数转换电路转换的变压器的数据，共采集N2个采样数据；
[0009]对所述N2个数据求和取平均值作为采集误差；
[0010]当所述控制指令为第二指令时，根据所述采集误差对所述模数转换电路新转换的数据进行误差修正；
[0011]依次将误差修正后的数据存入RAM区，直到存满为止；
[0012]当所述RAM区存满时，累加所述RAM区的数据得到寄存器数据；
[0013]根据所述寄存器数据并按照先进先出原则获取所述变压器对应的直流分量。
[0014]优选地，在所述获取外部主控器发送的控制指令之前还包括:
[0015]接收所述外部主控器发送的初始化配置参数；
[0016]根据所述初始化配置参数设置所述NI和N2的值、设置所述模数转换电路的采样周期以及设置所述RAM区的深度值。
[0017]一种基于FPGA电路的直流分量提取装置，包括:
[0018]接收单元，用于获取外部主控器发送的控制指令；
[0019]采集单元，用于当所述控制指令为第一指令时，每隔NI个单位时间采集模数转换电路转换的变压器的数据，共采集N2个采样数据；
[0020]误差获取单元，用于对所述N2个数据求和取平均值作为采集误差；
[0021]误差修正单元，用于当所述控制指令为第二指令时，根据所述采集误差对所述模数转换电路新转换的数据进行误差修正；
[0022]存储单元，用于依次将误差修正后的数据存入RAM区，直到存满为止；
[0023]寄存器单元，用于当所述RAM区存满时，累加所述RAM区的数据得到寄存器数据；
[0024]直流分量获取单元，根据所述寄存器数据并按照先进先出原则获取所述变压器对应的直流分量。
[0025]优选地，还包括:
[0026]初始化单元，用于接收所述外部主控器发送的初始化配置参数；
[0027]参数配置单元，用于根据所述初始化配置参数设置所述NI和N2的值、设置所述模数转换电路的采样周期以及设置所述RAM区的深度值。
[0028]一种直流分量提取系统，包括上述所述的基于FPGA电路的直流分量提取装置，还包括:
[0029]电压采样电路，用于采集变压器的第一线电压和第二线电压；
[0030]与所述电压采样电路连接的运算放大电路，用于对所述第一线电压和所述第二线电压按比例缩放；
[0031]与所述运算放大电路连接的模数转换电路，用于对缩放后的第一线电压和第二线电压对应的模拟信号转换为数字信号；
[0032]其中，所述基于FPGA电路的直流分量提取装置与所述模数转换电路和外部主控器连接。
[0033]优选地，还包括:
[0034]设置在所述电压采样电路和所述运算放大电路之间的滤波电路，用于对所述第一线电压和所述第二线电压滤波。
[0035]优选地，还包括:
[0036]通讯电路，用于所述基于FPGA电路的直流分量提取装置和所述外部主控器通信。
[0037]优选地，所述通讯电路包括光纤收发器。
[0038]优选地，还包括:
[0039]电源转换电路，用于将外部电源电压转换为所述运算放大电路、所述基于FPGA电路的直流分量提取装置、所述模数转换电路和所述通讯电路需要的电压。
[0040]优选地，所述电源转换电路为所述运算放大电路转换的电压为15V、所述电源转换电路为所述基于FPGA电路的直流分量提取装置转换的电压为3.3V或1.8V、所述电源转换电路为所述模数转换电路转换的电压为5V、所述电源转换电路为所述光纤收发器转换的电压为3.3Vo
[0041]本发明所提供的基于FPGA电路的直流分量提取方法，通过外部主控器发送的第一指令获取采集误差，然后根据采集误差对获取到的模数转换电路新转换的数据进行误差修正，降低了采集误差对直流分量提取的影响，提高了准确性。此外，由于参数配置是受外部主控器控制，因此，通用性较好。本发明还提供与上述方法对应的基于FPGA电路的直流分量提取装置及系统。
【附图说明】
[0042]为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1为本发明提供的一种基于FPGA电路的直流分量提取方法的流程图；
[0044]图2为本发明提供的一种基于FPGA电路的直流分量提取装置的结构图；
[0045]图3为本发明提供的一种直流分量提取系统的结构图。
【具体实施方式】
[0046]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
[0047]本发明的核心是提供一种基于FPGA电路的直流分量提取方法、装置及系统。
[0048]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0049]实施例一
[0050]图1为本发明提供的一种基于FPGA电路的直流分量提取方法的流程图。该方法包括:
[0051]SlO:获取外部主控器发送的控制指令。
[0052]外部主控器与FPGA电路连接，当FPGA电路上电完成后，接收外部主控器发送的控制指令。该控制指令分为两种，一种是第一指令，用于控制FPGA电路确定采集误差；另一种是第二指令，用于对采集的数据进行误差修正，具体参见步骤Sll和S13。
[0053]Sll:当控制指令为第一指令时，每隔NI个单位时间采集模数转换电路转换的变压器的数据，共采集N2个采样数据；
[0054]当FPGA电路获取的控制指令为第一指令时，则周期性