[实用新型]一种基于FPGA与VPC3+C的电动变桨系统PROFIBUS-DP通信接口

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子信息技术领域，具体的说是能够使变桨系统资源得到充分利用的一种基于FPGA与VPC3+C的电动变桨系统PROFIBUS-DP通信接口。 

背景技术

风力发电技术是当今新能源开发应用领域中发展最快，获利最多的新能源利用技术。电动变桨系统是风力发电机组中重要的组成部分，其控制着风机的风能捕获和发电效率，因此保证与风机主控系统间通信的可靠性、准确性与实时性是变桨系统通信的重中之重。目前，风机中通常采用以太网通信方式，由于以太网采用的是CSMA/CD（带有冲突的载波侦听多路访问协议），无法保证数据传输的实时性要求，并对系统资源的利用不够充分，在数据量大的情况下会出现网络瘫痪的情况，甚至造成风机的安全隐患。 

实用新型内容

 本实用新型的目的在于提供一种基于FPGA与VPC3+C的电动变桨系统PROFIBUS-DP通信接口，以解决CSMA/CD通信方式无法保证数据传输的实时性要求，对系统资源的利用不够充分的问题。 

 为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案： 

一种基于FPGA与VPC3+C的电动变桨系统PROFIBUS-DP通信接口，包括FPGA芯片、VPC3+C芯片、隔离保护电路和RS485总线驱动器，VPC3+C芯片和FPGA芯片通过模拟数据总线和模拟地址总线连接；VPC3+C芯片依次与隔离保护电路和RS485总线驱动器连接；电源给变桨系统控制器、FPGA芯片、双口RAM、VPC3+C芯片、隔离保护电路和RS485总线驱动器供电；双口RAM连接FPGA芯片和VPC3+C芯片；变桨系统通过PROFIBUS-DP总线与风机主控系统连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述FPGA芯片通过读写控制信号、数据总线和地址总线连接变桨系统控制器，变桨系统控制器将采样数据直接写入FPGA指定内存。 

作为本实用新型的更进一步改进，所述VPC3+C芯片由FPGA控制。 

作为本实用新型的更进一步改进，所述电源模块可以产生1.9V和3.3V电压，由TPS76801Q芯片和TPS75733芯片组成。其输入电压范围为4-5.5V。 

作为本实用新型的更进一步改进，隔离保护电路采用的是ADuM1201双通道隔离器。 

作为本实用新型的更进一步改进，所述的FPGA芯片型号为：EP2C5F256I8。 

作为本实用新型的更进一步改进，RS485总线驱动器采用的收发器型号为ADM2486。 

 本实用新型采用FPGA技术，一方面，FPGA芯片控制着变桨系统的开关信号，另一方面，完成数据通信，使得变桨系统结构紧凑，资源得到充分利用。FPGA芯片与变桨系统控制器采用数据总线、地址总线和控制信号连接的方式，避免了再设计数据交互接口，变桨系统控制器可直接将采样数据写入FPGA指定内存。FPGA芯片采用模拟数据总线、模拟地址总线和控制信号连接VPC3+C芯片，使用FPGA中的硬件资源建立了FPGA芯片与VPC3+C芯片之间的信息传输通道。 

 本实用新型作为变桨系统与风机主控系统的通信接口，可以与风机主控PLC完美连接，很好的解决了变桨系统与风机主控通信实时性、准确性和可靠性的要求。 

附图说明

 图1为本实用新型变桨系统PROBIFUS-DP通信接口硬件原理图； 

 图2为FPGA主程序流程图；

 图3为FPGA中断处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。 

  如图1所示的一种基于FPGA与VPC3+C的电动变桨系统PROFIBUS-DP通信接口，包括FPGA(型号EP2C5F256I8)芯片、VPC3+C芯片、隔离保护电路、RS485总线驱动器、双口RAM(型号CY7C006AV)和电源。其中FPGA芯片和VPC3+C芯片通过模拟的数据总线和地址总线实现连接。 

EP2C5F256I8型号的FPGA芯片是美国ALTERA公司推出的Cyclone系列FPGA，共有256个管脚，耐温范围在-40℃至85℃之间，满足变桨系统工作环境的需求。EP2C5F256I8控制PROFIBUS-DP通信和变桨系统中的开关量，为变桨系统节约了成本。