[发明专利]基于FPGA的变频串联谐振试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及变频串联谐振试验技术，特别是涉及一种基于FPGA的变频串联谐振试验方法。

背景技术

在某些研究和工业应用领域，需要通过交流耐压试验对电气设备的绝缘强度进行判断，可以对电气设备绝缘强度耐受长时间工频电压的作用和工频电压升高的能力进行考验，进而决定电气设备能否出厂或能否投入运行。所以，一般电气设备在出厂试验、交接试验和绝缘预防性试验中，都要求进行交流耐压试验。

有些电气设备，如输电线、电力电缆、大型发电机、GIS组合电器等大容量被试品在进行交流耐压试验时，需要很大容量的电源和试验设备，一般现场不具备这些条件。因此，一般采用串联谐振的方法进行交流耐压试验。

传统的串联谐振试验技术，一般采用三相传统的相控及二极管不可控整流，逆变部分采用SPWM调制模式，采用模拟电路或单片机来设计，用DSP数字信号处理器来构成试验控制系统，但对于多参数的复杂系统，运算能力和速度难以满足，需手工编写大量的程序，需要反复的程序调试，调试工作量大，处理速度低；而且网侧输入功率因数低、交流输入侧电流谐波含量高、交流侧电网电压波形会产生畸变，使得电网产生大量谐波和无功，污染了电网，通过整流得到的直流电压存在较大波动，电压不稳定，导致逆变电路产生的交流输出电压波形光滑度差，影响了串联谐振试验的效果。

发明内容

基于此，有必要针对传统的串联谐振试验技术存在的程序调试工作量大和交流输出电压波形光滑度差的问题，提供一种基于FPGA的变频串联谐振试验方法。

一种基于FPGA的变频串联谐振试验方法，包括如下步骤：

对三相电源的电压信号和电流信号进行采集；

利用VHS-ADC平台对所述电压信号和电流信号进行信号调理处理，获得数字电压信号和数字电流信号以及正弦波和余弦波；

根据所述数字电压信号和数字电流信号及正弦波和余弦波进行SVPWM调制，获得SVPWM调制信号；

搭建基于FPGA芯片实现SVPWM调制方式的VHS-ADC控制系统；

利用所述VHS-ADC控制系统将所述SVPWM调制信号生成SVPWM脉冲信号；

根据所述SVPWM脉冲信号进行串联谐振试验。

上述基于FPGA的变频串联谐振试验方法，通过在整流、逆变这两个环节都采用基于FPGA的SVPWM控制技术，提高了变频串联谐振试验装置交流输入侧电源的功率因数，降低输出直流电压的波动，使得变频电源输出侧电压波形的正弦化，光滑度好，提高了对电源利用率；基于FPGA的搭建VHS-ADC控制模型，使得在控制系统部分的开发过程中，开发周期短，调试工作量小，处理速度快。

附图说明

图1为一个实施例的基于FPGA的变频串联谐振试验方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的基于FPGA的变频串联谐振试验方法的具体实施方式作详细描述。

图1示出了一个实施例的基于FPGA的变频串联谐振试验方法流程图，主要包括如下步骤：

步骤S101，对三相电源的电压信号和电流信号进行采集；

在一个实施例中，首先利用电压传感器和电流传感器分别对三相电源的电压信号和电流信号进行采集，然后将其输至VHS-ADC平台接口板的A/D接口；

在上述步骤中，通过电压、电流采集，可以获得经过初步滤波和固定变比的电网电压、电流信号，使得采集到的电压、电流信号能够满足VHS-ADC平台接口板的A/D口输入电压范围。

步骤S102，利用VHS-ADC平台对所述电压信号和电流信号进行信号调理处理，获得数字电压信号和数字电流信号以及正弦波和余弦波；

在一个实施例中，信号调理处理过程主要包括如下：

将所述A/D接口接收的所述电压信号和电流信号进行模数转换，获得数字化的电压信号和电流信号；

对所述数字化的电压信号和电流信号执行滤波处理，获得数字电压信号和数字电流信号；

对所述数字电压信号和数字电流信号进行数字锁相环处理，获得SVPWM调制所需的正弦波和余弦波；

通过上述步骤，将电压、电流模拟信号首先转换成VHS-ADC平台可以识别的数字信号，然后再进行数字滤波滤，滤掉电网电压、电流信号中的高次谐波，避免对电源的干扰，再通过数字锁相环处理获得SVPWM（空间矢量脉宽调制）调制所需的sinθ信号和cosθ信号。