專利名稱：基于fpga的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于變壓器監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力的安全、可靠和有效供應(yīng)，是現(xiàn)代社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，事關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。變壓器作為電力系統(tǒng)最重要的設(shè)備之一，其冷卻控制系統(tǒng)是保證變壓器安全正常運(yùn)行的重要部分。我國目前使用較多的是油浸式變壓器，此類變壓器的冷卻方式有油浸自冷、油浸風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻等。傳統(tǒng)的控制方式大多采用繼電器控制，此種控制技術(shù)主要由機(jī)械觸點(diǎn)邏輯電路實(shí)現(xiàn)，元件多，接線復(fù)雜，安全隱患多，自動(dòng)化程度低，故障點(diǎn)多，并且只能工作在工頻段，在變壓器溫升不高的情況下造成不必要的能源浪費(fèi)。并且，繼電器邏輯控制雖能實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)控制功能，但功能很不完善，已不能適應(yīng)變電站綜合自動(dòng)化與變電站無人值守要求，特別是現(xiàn)有的變壓器冷卻控制系統(tǒng)沒有網(wǎng)絡(luò)通信功能，使變電運(yùn)行集控中心不能實(shí)時(shí)監(jiān)控變壓器冷卻控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)和故障情況。雖然目前變壓器冷卻系統(tǒng)的控制已采用了一些改進(jìn)技術(shù)，如可編程邏輯控制器(PLC)、單片機(jī)等，但是由于PLC雖然抗干擾能力強(qiáng)，但需要另外擴(kuò)展PWM產(chǎn)生等模塊；單片機(jī)抗干擾能力差。因此，需要一種新的變壓器冷卻控制系統(tǒng)以解決上述問題。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有變壓器領(lǐng)域監(jiān)控技術(shù)的缺陷，提供一種靈活方便的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案一種基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)，包括FPGA控制器、電源電路模塊、顯示電路模塊、電平轉(zhuǎn)換電路模塊、通信裝置模塊、狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊，所述電源電路模塊、顯示電路模塊和電平轉(zhuǎn)換電路模塊均連接所述FPGA控制器，所述通信裝置模塊、狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊均連接所述電平轉(zhuǎn)換電路模塊。發(fā)明原理采用FPGA作為控制器，通過采集變壓器的油溫、環(huán)境溫度、負(fù)荷電流等參數(shù)，基于模糊控制方法的邏輯推理和判斷，利用模糊控制規(guī)則本身對(duì)參數(shù)的改變不敏感特性，進(jìn)行各種參數(shù)數(shù)據(jù)的對(duì)比，自動(dòng)控制變壓器冷卻設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器冷卻設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該系統(tǒng)是以純硬件來實(shí)現(xiàn)控制的，適應(yīng)高溫時(shí)對(duì)可靠性的要求。有益效果本實(shí)用新型的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)1)功能完善控制中常用的邏輯判斷與算術(shù)運(yùn)算，可由VHDL語言描述和驗(yàn)證，并由FPGA簡(jiǎn)捷實(shí)現(xiàn)；2)自動(dòng)化程度高在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊控制器是一種介于專用集成電路和通用處理器之間的方案，具有電子產(chǎn)品的高速度、高可靠性、小型化、集成化、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，保密性能好；3)設(shè)計(jì)靈活相較于常規(guī)控制，F(xiàn)PGA控制器由于采用模糊控制技術(shù)，無需建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，基于專家經(jīng)驗(yàn)就能實(shí)現(xiàn)控制，并且模擬人類思維的推理邏輯，易于接受，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；4) FPGA可無限次加載程序，并且可現(xiàn)場(chǎng)編程，適應(yīng)性好，調(diào)試簡(jiǎn)單；5)體積小。

圖1本實(shí)用新型的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求所限定的范圍。請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)，包括FPGA控制器、電源電路模塊、顯示電路模塊、電平轉(zhuǎn)換電路模塊、通信裝置模塊、狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊。其中，電源電路模塊、顯不電路模塊和電平轉(zhuǎn)換電路模塊均連接FPGA控制器，通信裝置模塊、狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊均連接電平轉(zhuǎn)換電路模塊。FPGA控制器與電平轉(zhuǎn)換電路模塊為雙向連接，與電源電路模塊、顯示電路模塊均為單向連接，用于信號(hào)數(shù)據(jù)的對(duì)比和邏輯判斷，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。電平轉(zhuǎn)換電路模塊與通信裝置模塊為雙向連接，與狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊均為單向連接，用于各個(gè)模塊之間電平的轉(zhuǎn)換。顯示電路模塊用于顯示FPGA控制器輸出的數(shù)據(jù)。電源電路模塊用于向FPGA控制器提供電能。通信裝置模塊用于本系統(tǒng)和遠(yuǎn)方集控中心的通信，可實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)和遙控，其與集控中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。狀態(tài)信號(hào)采集模塊用于自動(dòng)采集主變壓器冷卻器的風(fēng)扇電機(jī)、油泵電機(jī)的運(yùn)行信
肩、O故障檢測(cè)模塊用于自動(dòng)采集主變壓器冷卻器的風(fēng)扇電機(jī)、油泵電機(jī)的故障信息。控制信號(hào)輸出模塊用于輸出FPGA控制器發(fā)出的要求實(shí)現(xiàn)主變壓器冷卻器的自動(dòng)循環(huán)投入、切換或退出運(yùn)行等信號(hào)。本實(shí)用新型的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)I)功能完善控制中常用的邏輯判斷與算術(shù)運(yùn)算，可由VHDL語言描述和驗(yàn)證，并由FPGA簡(jiǎn)捷實(shí)現(xiàn)。2)自動(dòng)化程度高在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊控制器是一種介于專用集成電路和通用處理器之間的方案，具有電子產(chǎn)品的高速度、高可靠性、小型化、集成化、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，保密性能好。3)設(shè)計(jì)靈活相較于常規(guī)控制，F(xiàn)PGA控制器由于采用模糊控制技術(shù)，無需建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，基于專家經(jīng)驗(yàn)就能實(shí)現(xiàn)控制，并且模擬人類思維的推理邏輯，易于接受，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。4) FPGA可無限次加載程序，并且可現(xiàn)場(chǎng)編程，適應(yīng)性好，調(diào)試簡(jiǎn)單。5)體積小。
權(quán)利要求1.一種基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)，包括FPGA控制器、電源電路模塊、顯示電路模塊、電平轉(zhuǎn)換電路模塊、通信裝置模塊、狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊，所述電源電路模塊、顯示電路模塊和電平轉(zhuǎn)換電路模塊均連接所述FPGA控制器，所述通信裝置模塊、狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊均連接所述電平轉(zhuǎn)換電路模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA 控制器與所述電平轉(zhuǎn)換電路模塊為雙向連接，與所述電源電路模塊、顯示電路模塊均為單向連接。
3.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換電路模塊與所述通信裝置模塊為雙向連接，與所述狀態(tài)信號(hào)采集模塊、故障檢測(cè)模塊和控制信號(hào)輸出模塊均為單向連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于FPGA的變壓器冷卻模糊控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用FPGA作為控制器，通過采集變壓器的油溫、環(huán)境溫度、負(fù)荷電流等參數(shù)，基于模糊控制方法的邏輯推理和判斷，利用模糊控制規(guī)則本身對(duì)參數(shù)的改變不敏感特性，進(jìn)行各種參數(shù)數(shù)據(jù)的對(duì)比，自動(dòng)控制變壓器冷卻設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器冷卻設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該系統(tǒng)是以純硬件來實(shí)現(xiàn)控制的，適應(yīng)高溫時(shí)對(duì)可靠性的要求，并且功能完善、自動(dòng)化程度高，具有設(shè)計(jì)靈活、現(xiàn)場(chǎng)可編程、調(diào)試簡(jiǎn)單和體積小等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B13/02GK202854508SQ20122055475
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者孫永輝 申請(qǐng)人:揚(yáng)州希瑞電氣有限公司