【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及fpga的数字信号处理，具体涉及一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统。
技术介绍
1、随着能源环保等问题日益严峻，电动汽车近年来迅速发展。大功率dcdc在电动汽车中运用广泛，比如目前燃料电池输出特性偏软动态性能较差，燃料电池电动汽车一般配备辅助能源和燃料电池共同构成动力系统，采用dcdc变换器进行电压匹配和转换。
2、针对现有技术存在以下问题：
3、目前市场对大功率dcdc变换器的性能需求越来越高，采用多相交错并联双向dcdc拓扑可以提高功率减少电流纹波，但对于每相pwm的控制需要进行移相等操作，采用传统mcu配置比较复杂，串行计算方式也不利于提高控制器的运行速度。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统，包括主控mcu、fpga、电源管理模块、adc采样模块组成的控制单元，sic功率驱动模块和高压采样模块组成的驱动单元。
4、本专利技术技术方案的进一步改进在于：电源管理模块负责产生单片机和其他芯片所需工作电压。
5、本专利技术技术方案的进一步改进在于：adc采样模块负责将四相电流信号及输入输出电压信号进行处理得到ad数字量。
6、本专利技术技术方案的进一步改进在于：
7、本专利技术技术方案的进一步改进在于：sic功率驱动模块进行控制信号的输出执行，实现buck、boost电路，使dcdc输出侧达到目标电压。
8、本专利技术技术方案的进一步改进在于：高压采样模块负责采集输入输出侧的高压电压，进行分压等处理得到允许送入控制板的信号。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：驱动单元采用多相交错并联双向dcdc拓扑可以提高功率减少电流纹波，并通过采用fpga可以更有效地进行pwm设置和实现算法，对于基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的方法包括以下步骤：
10、步骤一：控制电路上电后，程序初始化；
11、步骤二：adc采样转换模块采集电压电流信号，将ad值传递到fpga 的全局内存中，ad采样转换模块中d相转换完成，即触发fpga计算使能；
12、步骤三：mcu处理来自上位机的给定电压、控制模式指令，将浮点的物理量转化为定点数，将数据传递到fpga 的全局内存中；
13、步骤四：d相转换完成，将所有ad值更新给fpga内信号处理算法进行数据处理，信号处理算法将ad值转化为定点格式的相电流值以及输入输出电压，信号处理算法完成后触发故障处理和状态机处理算法使能；
14、步骤五：fpga内故障处理算法对相电流值以及输入输出电压进行过压过流等软件故障判断，汇总输出急停标志位和故障码；
15、步骤六： fpga内状态机处理算法根据急停标志位和控制模式指令进行状态机运算，进行dcdc运行状态的切换，状态机处理算法完成后触发闭环控制算法使能；
16、步骤七：fpga内闭环控制算法根据相电流值、输入输出电压值和目标电压指令进行负载管理、pwm使能、电压电流双闭环运算，最后输出占空比；
17、步骤八：abcd四相pwm依次移相1/4个pwm周期，当a相pwm一个周期完成，触发a相电流ad采样开始和输入输出电压采样开始；当b相pwm一个周期完成，触发b相电流ad采样开始；当c相pwm一个周期完成，触发c相电流ad采样开始；当d相pwm一个周期完成，触发d相电流ad采样开始；
18、步骤九：将fpga内电压、电流、状态等信息传递到mcu，mcu将定点数转化为浮点的物理量发送给上位机进行观测。
19、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤七还包括以下步骤：
20、a1：boost模式下，电压反馈值为输出侧电压，buck模式下，电压反馈值为输入侧电压，电压闭环将电压反馈值与电压指令比较，通过计算获得参考电流值；
21、a2：为提高效率，负载管理状态机根据负载电流大小进行相数切换，负载电流小时减小使能相数，负载电流大时增加使能相数，电压环输出的电流给定分配给每个使能相；
22、a3：当某相电流环被使能时，根据该相电流给定和电流反馈计算获得占空比；
23、a4：boost升压模式下，占空比对应驱动模块下桥有效开通时间，buck降压模式下，占空比对应驱动模块上桥有效开通时间。
24、由于采用了上述技术方案，本专利技术相对现有技术来说，取得的技术进步是：
25、本专利技术提供一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统，fpga的并行计算能力要远高于mcu数据串行计算能力，采用fpga和mcu互相配合的方式，fpga负责dcdc算法中数据的并行化处理及控制信号输出，mcu负责控制任务的调度以及参数的标定，能够有效提高控制器的运行速度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的系统，其特征在于：包括主控MCU、FPGA、电源管理模块、ADC采样模块组成的控制单元，SIC功率驱动模块和高压采样模块组成的驱动单元。
2.根据权利要求1所述的一种基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的系统，其特征在于：电源管理模块负责产生单片机和其他芯片所需工作电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的系统，其特征在于：ADC采样模块负责将四相电流信号及输入输出电压信号进行处理得到AD数字量。
4.根据权利要求1所述的一种基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的系统，其特征在于：主控MCU负责控制任务的调度以及参数的标定，MCU与FPGA数据交互后，FPGA负责DCDC算法中数据的并行化处理，计算控制信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的系统，其特征在于：SIC功率驱动模块进行控制信号的输出执行，实现Buck、Boost电路，使DCDC输出侧达到目标电压。
7.根据权利要求1所述的一种基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的系统，其特征在于：驱动单元采用多相交错并联双向DCDC拓扑可以提高功率减少电流纹波，并通过采用FPGA可以更有效地进行PWM设置和实现算法，对于基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于MCU和FPGA协作实现大功率双向DCDC的系统，其特征在于：所述步骤七还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统，其特征在于：包括主控mcu、fpga、电源管理模块、adc采样模块组成的控制单元，sic功率驱动模块和高压采样模块组成的驱动单元。
2.根据权利要求1所述的一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统，其特征在于：电源管理模块负责产生单片机和其他芯片所需工作电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统，其特征在于：adc采样模块负责将四相电流信号及输入输出电压信号进行处理得到ad数字量。
4.根据权利要求1所述的一种基于mcu和fpga协作实现大功率双向dcdc的系统，其特征在于：主控mcu负责控制任务的调度以及参数的标定，mcu与fpga数据交互后，fpga负责dcdc算法中数据的并行化处理，计算控制信号。
5.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗梦，肖洋，李亦舟，
申请(专利权)人：江苏金脉电控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。