控制系统开发平台和复合开发平台的制作方法

1.本实用新型涉及系统开发平台的技术领域，具体涉及一种控制系统开发平台和复合开发平台。


背景技术：

2.开发一款电力电子设备的控制系统时，往往需要反复验证测试，然而，传统的电力电子设备的控制系统开发平台的功能种类固定且扩展性弱，通常只能满足某一种类型电力电子设备的控制系统开发，因此，现有的电力电子设备的控制系统开发平台存在对电力电子设备的控制系统的开发性能单一的技术缺陷。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种控制系统开发平台和复合开发平台，可以增加开发平台对电力电子设备的控制系统的开发性能的多样性，从而拓展开发平台对电力电子设备的控制系统的开发性能。
4.本实用新型的一个实施例提供一种控制系统开发平台，包括：主控单元、采样单元、开入开出单元、通信单元和驱动单元；
5.其中，所述主控单元包括拓展底板和核心板，所述拓展底板设有多个接口，所述拓展底板的各个接口分别与所述核心板连接，所述核心板兼容多种架构，且所述核心板用于执行控制系统的数据处理和算法控制；
6.当所述采样单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述采样单元能用于采集外部输入的信号，并经由所述拓展底板传输给所述核心板；
7.当所述开入开出单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述开入开出单元将外部开入的强电信号转换为弱电信号，并经由所述拓展底板传输给所述核心板；
8.当所述通信单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述通信单元通过所述拓展底板与所述核心板进行数据交互；
9.当所驱动单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述驱动单元单元通过所述拓展底板获取所述核心板的控制信号并输出给与所述驱动单元连接的电力电子设备。
10.进一步，所述核心板为嵌入式处理器，所述嵌入式处理器兼容多种芯片架构。
11.进一步，所述采样单元包括电流采样模块、电压采样模块、温度采样模块和数模转换器，所述数模转换器包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述拓展底板的接口包括转换器接口；
12.所述电流采样模块与所述数模转换器的第一输入端连接，所述电压采样模块与所述数模转换器的第二输入端连接，所述温度采样模块与所述数模转换器的第三输入端连接，所述数模转换器的输出端通过所述拓展底板的转换器接口与所述核心板连接。
13.进一步，所述开入开出单元包括开入模块、开出模块和继电器模块，所述拓展底板的接口包括开入接口和开出接口；
14.所述开入模块通过所述拓展底板的开入接口与所述核心板连接，所述开出模块通过所述拓展底板的开出接口与所述核心板连接，所述继电器模块分别与所述开入模块和所述开出模块连接。
15.进一步，所述通信单元包括以太网通信模块、串口通信模块、光纤通信模块、无线通讯模块和usb通讯模块；所述拓展底板的接口包括以太网通信接口、串口通信接口、光纤通信接口、无线通信接口和usb通信接口；
16.所述以太网通信模块通过所述拓展底板的以太网通信接口与所述核心板连接；所述串口通信模块通过所述拓展底板的串口通信接口与所述核心板连接；所述光纤通信模块通过所述拓展底板的光纤通信接口与所述核心板连接；所述无线通讯模块通过所述拓展底板的无线通信接口与所述核心板连接；所述usb通讯模块通过所述拓展底板的usb通信接口与所述核心板连接。
17.进一步，所述驱动单元包括mosfet驱动模块和igbt驱动模块，所述拓展底板的接口包括驱动模块接口；所述mosfet驱动模块和所述igbt驱动模块分别通过所述驱动模块接口与所述核心板连接。
18.进一步，还包括：风机控制单元，所述风机控制单元包括调速回路和风机，所述拓展底板的接口包括风机调试接口；所述风机控制单元的调速回路的输入端通过所述拓展底板的风机调试接口与所述核心板连接，所述调速回路的输出端与所述风机连接。
19.本实用新型还提供了一种复合开发平台，包括：一个主开发平台和若干个从开发平台，所述主开发平台和所述从开发平台分别为如上所述的控制系统开发平台；各个所述从开发平台的核心板分别与所述主开发平台的核心板连接。
20.相对于现有技术，本实用新型通过主控单元的多个接口，以及丰富的功能单元，可以灵活拓展出多种功能场景，还可以针对电子电力设备的不同，选用不同的功能单元与主控单元连接，因此可以增加开发平台对电力电子设备的控制系统的开发性能的多样性，从而拓展开发平台对电力电子设备的控制系统的开发性能。
21.为了能更清晰的理解本实用新型，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。
附图说明
22.图1为本实用新型一个实施例的控制系统开发平台的连接结构示意图。
23.图2为本实用新型一个实施例的电流采样模块原理图。
24.图3为本实用新型一个实施例的电压采样模块原理图。
25.图4为本实用新型一个实施例的数模转换器原理图。
26.图5为本实用新型一个实施例的开入模块原理图。
27.图6为本实用新型一个实施例的开出模块原理图。
28.图7为本实用新型一个实施例的以太网通信模块原理图。
29.图8为本实用新型一个实施例的光纤通信模块原理图。
30.图9为本实用新型一个实施例的串口通信模块原理图。
31.图10为本实用新型一个实施例的igbt驱动模块原理图。
32.图11为本实用新型一个实施例的调速回路原理图。
33.图12为本实用新型一个实施例的复合开发平台的连接结构示意图。
34.图13为本实用新型例子一的连接关系示意图。
35.图14为本实用新型例子二的连接关系示意图。
36.101、主控单元；103、采样单元；105、开入开出单元；107、通信单元；109、驱动单元；110、风机控制单元；201、主开发平台；203、从开发平台。
具体实施方式
37.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
38.请参阅图1，其是本实用新型一个实施例的控制系统开发平台的连接结构示意图，所述控制系统开发平台是一种开发平台，用于电力电子设备的控制系统的开发。
39.本技术的第一实施例提供了一种控制系统开发平台，包括：主控单元101、采样单元103、开入开出单元105、通信单元107和驱动单元109；
40.其中，所述主控单元101包括拓展底板和核心板，所述拓展底板设有多个接口，所述拓展底板的各个接口分别与所述核心板连接，所述核心板兼容多种架构，且所述核心板用于执行控制系统的数据处理和算法控制；
41.当所述采样单元103通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述采样单元103能用于采集外部输入的信号，并经由所述拓展底板传输给所述核心板；
42.当所述开入开出单元105通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述开入开出单元105将外部开入的强电信号转换为弱电信号，并经由所述拓展底板传输给所述核心板；
43.当所述通信单元107通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述通信单元107通过所述拓展底板与所述核心板进行数据交互；
44.当所驱动单元109通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述驱动单元109单元通过所述拓展底板获取所述核心板的控制信号并输出给与所述驱动单元109连接的电力电子设备。
45.在一个可行的实施例中，所述核心板为嵌入式处理器，所述嵌入式处理器兼容多种芯片架构。其中，芯片架构包括但不限于单芯片架构、多芯片架构和异构架构。
46.在一个可行的实施例中，所述采样单元103包括电流采样模块、电压采样模块、温度采样模块和数模转换器，所述数模转换器包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述拓展底板的接口包括转换器接口；
47.所述电流采样模块与所述数模转换器的第一输入端连接，所述电压采样模块与所述数模转换器的第二输入端连接，所述温度采样模块与所述数模转换器的第三输入端连接，所述数模转换器的输出端通过所述拓展底板的转换器接口与所述核心板连接。
48.具体地，电流采样模块、电压采样模块、温度采样模块分别用于采集电子电力设备的电流信号、电压信号和温度信号，然后传输给数模转换器，数模转换器将接收到的信号转换为对应的数字信号并通过拓展底板的转换器接口传输给核心板。
49.其中，电流采样模块的电路图如图2所示，电压采样模块的电路图如图3所示，模数
转换模器的电路图如图4所示
50.在一个可行的实施例中，所述开入开出单元105包括开入模块、开出模块和继电器模块，所述拓展底板的接口包括开入接口和开出接口；
51.所述开入模块通过所述拓展底板的开入接口与所述核心板连接，所述开出模块通过所述拓展底板的开出接口与所述核心板连接，所述继电器模块分别与所述开入模块和所述开出模块连接。
52.其中，通过开入模块、开出模块和继电器模块，开入开出单元105可以将外部开入的强电信号接入，并转换为可供核心板识别的弱电信号，另一方面开入开出单元105接收核心板的控制信号，控制继电器模块分合。
53.具体地，开入模块的电路图如图5所示，开出模块的电路图如图6所示。
54.在一个可行的实施例中，所述通信单元107包括以太网通信模块、串口通信模块、光纤通信模块、无线通讯模块和usb通讯模块；所述拓展底板的接口包括以太网通信接口、串口通信接口、光纤通信接口、无线通信接口和usb通信接口；
55.所述以太网通信模块通过所述拓展底板的以太网通信接口与所述核心板连接；所述串口通信模块通过所述拓展底板的串口通信接口与所述核心板连接；所述光纤通信模块通过所述拓展底板的光纤通信接口与所述核心板连接；所述无线通讯模块通过所述拓展底板的无线通信接口与所述核心板连接；所述usb通讯模块通过所述拓展底板的usb通信接口与所述核心板连接。
56.具体地，以外网通信模块的电路图如图7所示；光纤通信模块的电路图如图8所示；串口通信模块的电路图如图9所示；。
57.其中，通信单元107的各个通信模块可以通过排线与主控单元101进行连接，使通信单元107一方面接收主控单元101发出的数字信号，并通过各个通讯模块以不同通信介质将数据发出，另一方面通过通讯模块接收外界数据并将其转换成数字信号发送至主控单元101。
58.在一个可行的实施例中，所述驱动单元包括mosfet驱动模块和igbt驱动模块，所述拓展底板的接口包括驱动模块接口；所述mosfet驱动模块和所述igbt驱动模块分别通过所述驱动模块接口与所述核心板连接。
59.具体地，igbt驱动模块的电路如图10所示。
60.其中，驱动单元109通过排线接收来自主控单元101下发的控制信号，经过驱动模块处理，输出驱动信号，最终达到控制mosfet或igbt的目的。
61.在一个可行的实施例中，还包括：风机控制单元110，所述风机控制单元110包括调速回路和风机，所述拓展底板的接口包括风机调试接口；所述风机控制单元110的调速回路的输入端通过所述拓展底板的风机调试接口与所述核心板连接，所述调速回路的输出端与所述风机连接。
62.具体地，调速回路的电路图如图11所示。
63.其中，风机控制单元110的调速回路通过排线接收来自主控单元101下发的控制信号，并根据接收到的信号控制风机的转速，可以为主控单元101或电子电力设备进行散热。
64.相对于现有技术，本实用新型通过主控单元101的多个接口，以及丰富的功能单元，可以灵活拓展出多种功能场景，还可以针对电子电力设备的不同，选用不同的功能单元
与主控单元101连接，因此可以增加开发平台对电力电子设备的控制系统的开发性能的多样性，从而拓展开发平台对电力电子设备的控制系统的开发性能。
65.请参阅图12，本实用新型的第二实施例提供了一种复合开发平台，包括：一个主开发平台201和若干个从开发平台203，所述主开发平台201和所述从开发平台203分别为如上所述的控制系统开发平台；各个所述从开发平台的核心板分别与所述主开发平台201的核心板连接。
66.其中，主开发平台201和各个从开发平台203之间可以通过光纤连接。
67.本技术第二实施例提供的复合开发平台与本技术第一实施例的控制系统开发平台属于同一构思，其体现实现过程详见上述实施例，这里不再赘述。
68.为了进一步体现本实用新型的作用，提供了以下例子：
69.请参阅图13，本实用新型的例子一的控制系统开发平台用于apf装置控制系统的开发，其中，主控单元中核心板采用arm+fpga双芯片架构，通信单元上位机电性连接，从而实现对apf设备的监控，采样单元与apf内传感器电性连接，完成采样功能，驱动单元与apf主回路电性连接，完成功率部分驱动，风机控制单元与主控单元电性连接，完成apf设备散热功能。
70.请参阅图14，本实用新型的例子二的复合开发平台应用于级联svg控制系统的开发，其中，包括主开发平台，以及a相控制系统开发平台、b相控制系统开发平台、c相控制系统开发平台等三个从开发平台。a相控制系统开发平台、b相控制系统开发平台和c相控制系统开发平台分别包括主控单元、通信单元和驱动单元，a相控制系统开发平台、b相控制系统开发平台和c相控制系统开发平台分别与主开发平台电性连接。其中，主开发平台的的核心板采用dsp+fpga架构，a相控制系统开发平台、b相控制系统开发平台和c相控制系统开发平台的核心板均采用单片fpga架构。主开发平台通过对应的通信单元与上位机进行电性连接，从而实现对svg设备的监控，主开发平台与svg主回路电性连接，完成采样功能、整机散热功能、开关信号采集及控制功能，a相控制系统开发平台、b相控制系统开发平台和c相控制系统开发平台分别与svg主回路电性连接，从而实现功率驱动功能。
71.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种控制系统开发平台，其特征在于，包括：主控单元、采样单元、开入开出单元、通信单元和驱动单元；其中，所述主控单元包括拓展底板和核心板，所述拓展底板设有多个接口，所述拓展底板的各个接口分别与所述核心板连接，所述核心板兼容多种架构，且所述核心板用于执行控制系统的数据处理和算法控制；当所述采样单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述采样单元能用于采集外部输入的信号，并经由所述拓展底板传输给所述核心板；当所述开入开出单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述开入开出单元将外部开入的强电信号转换为弱电信号，并经由所述拓展底板传输给所述核心板；当所述通信单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述通信单元通过所述拓展底板与所述核心板进行数据交互；当所驱动单元通过所述接口与所述拓展底板连接时，所述驱动单元单元通过所述拓展底板获取所述核心板的控制信号并输出给与所述驱动单元连接的电力电子设备。2.根据权利要求1所述的控制系统开发平台，其特征在于，所述核心板为嵌入式处理器，所述嵌入式处理器兼容多种芯片架构。3.根据权利要求1所述的控制系统开发平台，其特征在于，所述采样单元包括电流采样模块、电压采样模块、温度采样模块和数模转换器，所述数模转换器包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述拓展底板的接口包括转换器接口；所述电流采样模块与所述数模转换器的第一输入端连接，所述电压采样模块与所述数模转换器的第二输入端连接，所述温度采样模块与所述数模转换器的第三输入端连接，所述数模转换器的输出端通过所述拓展底板的转换器接口与所述核心板连接。4.根据权利要求1所述的控制系统开发平台，其特征在于，所述开入开出单元包括开入模块、开出模块和继电器模块，所述拓展底板的接口包括开入接口和开出接口；所述开入模块通过所述拓展底板的开入接口与所述核心板连接，所述开出模块通过所述拓展底板的开出接口与所述核心板连接，所述继电器模块分别与所述开入模块和所述开出模块连接。5.根据权利要求1所述的控制系统开发平台，其特征在于，所述通信单元包括以太网通信模块、串口通信模块、光纤通信模块、无线通讯模块和usb通讯模块；所述拓展底板的接口包括以太网通信接口、串口通信接口、光纤通信接口、无线通信接口和usb通信接口；所述以太网通信模块通过所述拓展底板的以太网通信接口与所述核心板连接；所述串口通信模块通过所述拓展底板的串口通信接口与所述核心板连接；所述光纤通信模块通过所述拓展底板的光纤通信接口与所述核心板连接；所述无线通讯模块通过所述拓展底板的无线通信接口与所述核心板连接；所述usb通讯模块通过所述拓展底板的usb通信接口与所述核心板连接。6.根据权利要求1所述的控制系统开发平台，其特征在于，所述驱动单元包括mosfet驱动模块和igbt驱动模块，所述拓展底板的接口包括驱动模块接口；所述mosfet驱动模块和所述igbt驱动模块分别通过所述驱动模块接口与所述核心板连接。7.根据权利要求1所述的控制系统开发平台，其特征在于，还包括：风机控制单元，所述风机控制单元包括调速回路和风机，所述拓展底板的接口包括风机调试接口；所述风机控
制单元的调速回路的输入端通过所述拓展底板的风机调试接口与所述核心板连接，所述调速回路的输出端与所述风机连接。8.一种复合开发平台，其特征在于，包括：一个主开发平台和若干个从开发平台，所述主开发平台和所述从开发平台分别为如权利要求1至7任一项所述的控制系统开发平台；各个所述从开发平台的核心板分别与所述主开发平台的核心板连接。

技术总结
本实用新型提供一种控制系统开发平台和复合开发平台，所述控制系统开发平台包括：主控单元、采样单元、开入开出单元、通信单元和驱动单元；主控单元包括拓展底板和核心板，拓展底板设有多个接口，拓展底板的各个接口分别与核心板连接，核心板兼容多种架构，且核心板用于执行控制系统的数据处理和算法控制；采样单元能用于采集外部输入的信号，并经由拓展底板传输给核心板；开入开出单元将外部开入的强电信号转换为弱电信号，并经由拓展底板传输给核心板；通信单元通过拓展底板与核心板进行数据交互；驱动单元单元通过拓展底板获取核心板的控制信号并输出给与驱动单元连接的电力电子设备。可以拓展开发平台对电力电子设备的控制系统的开发性能。系统的开发性能。系统的开发性能。


技术研发人员：李尚盛 段笑林 徐瑜
受保护的技术使用者：广州善博睿科技有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/17