[go: up one dir, main page]

CN202735877U - 基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统 - Google Patents

基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN202735877U
CN202735877U CN2012202273688U CN201220227368U CN202735877U CN 202735877 U CN202735877 U CN 202735877U CN 2012202273688 U CN2012202273688 U CN 2012202273688U CN 201220227368 U CN201220227368 U CN 201220227368U CN 202735877 U CN202735877 U CN 202735877U
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
control module
module
coil
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN2012202273688U
Other languages
English (en)
Inventor
顾国兴
卜江涛
匡红波
章俊武
项立峥
杨鸿钧
张东生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI REGEON ELECTRIC CO Ltd
Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
SHANGHAI REGEON ELECTRIC CO Ltd
Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI REGEON ELECTRIC CO Ltd, Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co Ltd filed Critical SHANGHAI REGEON ELECTRIC CO Ltd
Priority to CN2012202273688U priority Critical patent/CN202735877U/zh
Priority to PCT/CN2012/077270 priority patent/WO2013170518A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202735877U publication Critical patent/CN202735877U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00—Control of nuclear reaction
    • G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/12—Means for moving control elements to desired position
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00—Control of nuclear reaction
    • G21C7/36—Control circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

本实用新型涉及控制棒驱动机构电流数字化控制技术领域，具体公开了一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统。该系统中控制模块通过驱动脉冲放大模块控制线圈供电电路，实现对输入到驱动机构线圈电流的控制；线圈供电电路的上端的电源线路通过三相电压采集模块与控制模块相连；线圈供电电路下端向驱动机构线圈提供电流的线路通过电流传感器与控制模块相连接，将电流传感器采集的驱动机构线圈电流信号反馈到控制模块；控制模块还通过外部接口模块与外部控制模块相互连通，且控制模块还与存储模块相互连通，用于存储控制模块控制参数。该系统结构紧凑、可靠性高、调试维护容易；可以向不同等级功率的核电厂控制棒驱动机构提供稳定的电流。

Description

基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统
技术领域
本实用新型属于核电厂控制棒驱动机构电流数字化控制技术领域，具体涉及一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统。
背景技术
控制棒驱动机构的可靠运行是保证核电站安全性和经济性的重要因素。本质上讲，控制棒驱动机构是一类电磁起重装置，需要相应的供电装置为其运行提供连续可调的电流。核电厂控制棒控制系统可以向控制棒驱动机构提供满足要求的电流，其控制系统的工作原理是：接收来自上游系统的控制信号及驱动机构的电流反馈信号，根据这些控制信号、电流反馈信号以及预先设置的电流时序生成晶闸管控制极驱动脉冲使整流电路产生满足要求的电流供给控制棒驱动机构，控制棒驱动机构的机械部件在磁力作用下有序动作，进而带动控制棒动作，最终完成核电厂核功率调节。
原有的控制棒控制系统基于分立器件构成的模拟电路。这种类型的设备空间利用率低下；对电磁兼容考虑较少；为调节和测试引入大量键钮开关和电位器，造成可靠性、稳定性下降，调试及检修不方便；最为不便的是一旦电路成形，功能便基本固化，几乎没有任何更新完善的空间。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，解决基于分立器件模拟电路构成的控制棒控制系统中，设备数量多，在调节和测试而引入大量键钮开关和电位器所造成可靠性、稳定性的下降；以及功能固化，不能完善扩展功能的问题。
本实用新型的技术方案如下：一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，该控制系统包括控制模块、线圈供电电路、驱动脉冲放大模块以及电流传感器，其中，控制模块通过驱动脉冲放大模块控制线圈供电电路，实现对来自控制棒电源三相电源经过线圈供电电路输入到驱动机构线圈的电流的控制；向线圈供电电路供电的控制棒电源三相电源线路通过三相电压采集模块与控制模块相连接；线圈供电电路向驱动机构线圈提供电流的线路上，通过电流传感器与控制模块相连接，将电流传感器采集的驱动机构线圈电流信号反馈到控制模块；控制模块还通过外部接口模块与外部控制模块相互连通，且控制模块还与存储模块相互连通，用于存储控制模块控制参数。
所述的控制模块由FPGA和DSP组成。
所述的控制模块中的FPGA和DSP可以产生驱动脉冲信号，通过驱动脉冲放大模块，控制线圈供电电路输出至驱动机构线圈的电流。
所述的控制模块中的FPGA和DSP根据外部控制模块通过外部接口模块提供的移动控制命令信号，产生控制棒提升或下插一步所要求的驱动机构线圈移动时序电流信号。
所述的控制模块中的FPGA和DSP对由电流传感器输入的驱动机构线圈电流信号进行采集和处理，并与要求的驱动机构线圈移动时序电流信号进行比较后，采用PID算法对驱动机构线圈电流进行闭环控制，并产生驱动脉冲信号，通过驱动脉冲放大模块，控制线圈供电电路输入到驱动机构线圈的电流。
所述的控制模块检测由三相电压采集模块发送采集后的三相电压信号，若出现三相电压缺相事故时，控制模块通过外部接口模块向外部控制模块发送故障报警信号。
所述的控制模块检测由电流传感器反馈到控制模块的电流信号，若出现驱动机构线圈电流过大或过小时，控制模块通过外部接口模块向外部控制模块发送故障报警信号。
所述的外部控制模块可以通过外部接口模块设置控制模块中的PID算法控制参数、驱动机构线圈要求移动时序电流参数以及线圈电流报警阈值参数。
所述的控制模块由FPGA和DSP组成，其中，FPGA采用美国ALTERA公司CYCLONE II系列，型号为EP2C20Q24OI8N，DSP采用美国TI公司的DSP，型号为TMS320F28335。
本实用新型的显著效果在于：本实用新型所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统采用数字化的控制方式实现驱动机构线圈电流的控制，通过该数字化控制器产生控制棒提升或下插一步所要求的驱动机构线圈移动时序电流信号，并对驱动机构线圈电流信号进行采集和处理，与要求的驱动机构线圈移动时序电流信号进行比较后，采用PID算法产生α控制角，并通过与棒电源三相电源进行同步后产生驱动脉冲信号控制驱动机构线圈的电流，从而形成线圈电流的闭环控制；该数字化控制器还实现对三相电源缺相、线圈电流过大或过小等故障进行报警；另外通过人机接口界面可实现控制器中控制参数的设置。相对目前国内采用模拟卡件的控制棒控制系统而言，本系统采用数字化控制器后大大减少了设备数量，提高了设备的可靠性和可扩展性。此外本系统通过人机接口界面控制参数的设置和修改后可以向不同等级功率的核电厂控制棒驱动机构提供稳定的电流，具有很好的适用性。并通过人机接口界面进行控制、调试及维护，大大减少了操纵人员的工作和维护费用。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统结构示意图
图中：1、控制模块；2、三相电压采集模块；3、线圈供电电路；4、外部接口模块；5、电流传感器；6、驱动脉冲放大模块；7、外部控制模块；8、存储模块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，包括控制模块1、线圈供电电路3、驱动脉冲放大模块6以及电流传感器5；控制模块1通过驱动脉冲放大模块6控制线圈供电电路3，实现对来自控制棒电源三相电源经过线圈供电电路3中的晶闸管，输入到驱动机构线圈电流的控制；同时，向线圈供电电路3的供电的控制棒电源三相电源线路通过三相电压采集模块2与控制模块1相连接，利用三相电压采集模块2向控制模块1发送降压后的三相电压信号，控制模块1对该信号进行同步处理，从而实现控制模块1控制线圈供电电路3中晶闸管与控制棒电源三相电源的同步控制；线圈供电电路3向驱动机构线圈提供电流的线路上，通过电流传感器5与控制模块1相连接，将电流传感器5采集的驱动机构线圈电流信号反馈到控制模块1；控制模块1由FPGA和DSP组成，其中，FPGA采用美国ALTERA公司CYCLONE II系列，型号为EP2C20Q24OI8N；DSP采用美国TI公司的DSP，型号为TMS320F28335。控制模块1还通过外部接口模块4与外部控制模块7相互连通，且控制模块1还与存储模块8相互连通，其中，控制模块1检测由三相电压采集模块2发送降压后的三相电压信号，控制模块1检测该信号，若出现三相电压缺相事故时，控制模块1通过外部接口模块4向外部控制模块7发送故障报警信号；同时，控制模块1检测由电流传感器5反馈到控制模块1的电流信号，若出现驱动机构线圈电流过大或过小时，控制模块1通过外部接口模块4向外部控制模块7发送故障报警信号。
本实用新型所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统中，当外部控制模块7通过外部接口模块4向控制模块1发送移动控制命令后，如提升或下插命令，控制模块1根据移动控制命令信号产生提升或下插一步所要求的驱动机构线圈移动时序电流信号作为要求信号，同时，电流传感器5采集流经驱动机构线圈的实际电流信号作为反馈信号送往控制模块1，在控制模块1内对两种电流信号进行比较，其偏差通过PID控制算法进行控制，产生用于控制线圈电流的控制信号，该控制信号经过与来自三相电压采集模块2的三相电压信号并在控制模块1中进行同步处理后，作为控制模块1的输出向驱动脉冲放大模块6发送线圈供电电路3中晶闸管触发信号，该信号经过驱动脉冲放大模块6的脉冲放大处理后向线圈供电电路3发送与控制棒电源三相电源相位相对应的晶闸管触发信号，控制棒三相电源经过线圈供电电路3中晶闸管后，向驱动机构线圈提供电流。整个过程构成一个闭环的线圈电流控制回路。操作员通过控制外部控制模块7，设置控制模块1中所需的控制参数，可以设置PID算法参数，驱动机构线圈要求移动时序电流参数，线圈电流报警阈值等通过修改控制参数，以适用于不同功率等级的核电厂控制棒控制系统，这些参数的设置存放在存储模块8中。

Claims (6)

1.一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，其特征在于：该控制系统包括控制模块（1）、线圈供电电路（3）、驱动脉冲放大模块（6）以及电流传感器（5）。其中，控制模块（1）通过驱动脉冲放大模块（6）控制线圈供电电路（3），实现对来自控制棒电源三相电源经过线圈供电电路（3）输入到驱动机构线圈的电流的控制；向线圈供电电路（3）供电的控制棒电源三相电源线路同时通过三相电压采集模块（2）与控制模块（1）相连接；线圈供电电路（3）向驱动机构线圈提供电流的线路上，通过电流传感器（5）与控制模块（1）相连接，将电流传感器（5）采集的驱动机构线圈电流信号反馈到控制模块（1）；控制模块（1）还通过外部接口模块（4）与外部控制模块（7）相互连通，且控制模块（1）还与存储模块（8）相互连通，用于存储控制模块（1）控制参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，其特征在于：所述的控制模块（1）由FPGA和DSP组成。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，其特征在于：所述的控制模块（1）中的FPGA和DSP可以产生驱动脉冲信号，通过驱动脉冲放大模块（6），控制线圈供电电路（3）输出至驱动机构线圈的电流。
4.根据权利要求2所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，其特征在于：所述的控制模块（1）检测由三相电压采集模块（2）发送采集后的三相电压信号，若出现三相电压缺相事故时，控制模块（1）通过外部接口模块（4）向外部控制模块（7）发送故障报警信号。
5.根据权利要求2所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，其特征在于：所述的控制模块（1）检测由电流传感器（5）反馈到控制模块（1）的电流信号，若出现驱动机构线圈电流过大或过小时，控制模块（1）通过外部接口模块（4）向外部控制模块（7）发送故障报警信号。
6.根据权利要求2所述的一种基于FPGA和DSP控制器的核电厂数字化控制棒控制系统，其特征在于：所述的外部控制模块（7）可以通过外部接口模块（4）设置控制模块（1）中的PID算法参数控制参数、驱动机构线圈要求移动时序电流参数以及线圈电流报警阈值参数。 
CN2012202273688U 2012-05-17 2012-05-17 基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统 Expired - Lifetime CN202735877U (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012202273688U CN202735877U (zh) 2012-05-17 2012-05-17 基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统
PCT/CN2012/077270 WO2013170518A1 (zh) 2012-05-17 2012-06-20 基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012202273688U CN202735877U (zh) 2012-05-17 2012-05-17 基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202735877U true CN202735877U (zh) 2013-02-13

Family

ID=47661560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012202273688U Expired - Lifetime CN202735877U (zh) 2012-05-17 2012-05-17 基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN202735877U (zh)
WO (1) WO2013170518A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104332187A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 中国核动力研究设计院 一种核电站驱动机构控制方法
CN104616705A (zh) * 2015-01-09 2015-05-13 中科华核电技术研究院有限公司 反应堆控制棒控制系统
CN104898069A (zh) * 2014-03-06 2015-09-09 江苏核电有限公司 一种控制棒驱动机构交流供电模件测试装置
CN106462137A (zh) * 2013-12-20 2017-02-22 西屋电气有限责任公司 用于保障工业控制系统的系统和方法
CN107045896A (zh) * 2016-02-05 2017-08-15 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 一种顺序可控储能装置和储能方法
CN107256728A (zh) * 2017-05-22 2017-10-17 福建福清核电有限公司 一种基于fpga的核电厂数字化控制棒电流监测卡件
CN111489838A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 中国核动力研究设计院 一种基于plc+fpga/dsp+igbt控制构架的控制棒驱动机构电源
CN112181035A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 中国核动力研究设计院 一种核电站驱动机构控制电流分段式精确控制方法
CN115206559A (zh) * 2022-07-15 2022-10-18 山东核电有限公司 一种控制棒驱动机构性能监测方法、装置、设备及介质

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999583A (en) * 1996-04-29 1999-12-07 Westinghouse Electric Company Llc Method and apparatus for control rod drive mechanism analysis using coil current signals
WO2004012327A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Sydkraft Ab Electric machine
US7505545B2 (en) * 2004-06-24 2009-03-17 Korea Electro Technology Research Institute Method for recognizing step movement sequence of control rod drive mechanism of nuclear reactor
CN101067976B (zh) * 2006-09-15 2010-05-19 核电秦山联营有限公司 压水堆核电站控制棒驱动机构的在线诊断及故障诊断方法
FR2910688A1 (fr) * 2006-12-21 2008-06-27 Data Systems & Solutions Soc P Systeme de commande de mecanismes de controle de barres de reacteur nucleaire.
CN101685679B (zh) * 2008-09-27 2012-05-16 中国核动力研究设计院 核电站反应堆及冷却剂系统松脱部件监测系统

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104332187A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 中国核动力研究设计院 一种核电站驱动机构控制方法
CN106462137A (zh) * 2013-12-20 2017-02-22 西屋电气有限责任公司 用于保障工业控制系统的系统和方法
CN106462137B (zh) * 2013-12-20 2019-04-30 西屋电气有限责任公司 用于保障工业控制系统的系统和方法
CN104898069A (zh) * 2014-03-06 2015-09-09 江苏核电有限公司 一种控制棒驱动机构交流供电模件测试装置
WO2016110171A1 (zh) * 2015-01-09 2016-07-14 中广核研究院有限公司 反应堆控制棒控制系统
CN104616705B (zh) * 2015-01-09 2017-08-29 中广核研究院有限公司 反应堆控制棒控制系统
CN104616705A (zh) * 2015-01-09 2015-05-13 中科华核电技术研究院有限公司 反应堆控制棒控制系统
CN107045896A (zh) * 2016-02-05 2017-08-15 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 一种顺序可控储能装置和储能方法
CN107045896B (zh) * 2016-02-05 2018-12-28 中国船舶重工集团公司第七一三研究所 一种顺序可控储能装置和储能方法
CN107256728A (zh) * 2017-05-22 2017-10-17 福建福清核电有限公司 一种基于fpga的核电厂数字化控制棒电流监测卡件
CN111489838A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 中国核动力研究设计院 一种基于plc+fpga/dsp+igbt控制构架的控制棒驱动机构电源
CN111489838B (zh) * 2019-01-25 2022-07-26 中国核动力研究设计院 一种基于plc+fpga/dsp+igbt控制构架的控制棒驱动机构电源
CN112181035A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 中国核动力研究设计院 一种核电站驱动机构控制电流分段式精确控制方法
CN112181035B (zh) * 2020-09-30 2022-02-11 中国核动力研究设计院 一种核电站驱动机构控制电流分段式精确控制方法
CN115206559A (zh) * 2022-07-15 2022-10-18 山东核电有限公司 一种控制棒驱动机构性能监测方法、装置、设备及介质

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013170518A1 (zh) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202735877U (zh) 基于fpga和dsp控制器的核电厂数字化控制棒控制系统
CN105144532A (zh) 用于将电功率馈送到供电网中的方法
CN102664459B (zh) 一种中压电力推进船舶功率管理系统
CN203405548U (zh) 变压器有载分接开关在线监测装置
CN103368495B (zh) 一种高压变频器“一拖二”的控制方法及控制系统
CN102354984B (zh) 一种基于boost斩波技术的变频稳压控制系统及方法
CN104600718A (zh) 一种直流输电分层接入系统无功控制方法及装置
CN105067230A (zh) 便携式阀门调试装置
CN104714443A (zh) 一种多晶硅还原调功电源及其电气控制系统
CN104571250B (zh) 一种并联式大功率开关电源
CN105305474A (zh) 一种电网负荷快速平衡调节系统及其控制方法
CN212356283U (zh) 起重机多功能集成驱动与控制系统
CN205039732U (zh) 一种数字式励磁调节器
CN103631177A (zh) 直流电源异步并联数字控制系统及其控制方法
CN203026943U (zh) 混合负载节电装置及供电系统
CN203658829U (zh) 一种矿山机械智能控制装置
CN111489838B (zh) 一种基于plc+fpga/dsp+igbt控制构架的控制棒驱动机构电源
CN203178748U (zh) 一种防爆控制箱
CN104514642A (zh) 一种移动电站用柴油机调速系统
CN104022519A (zh) 火电厂集控型脉冲式电压无功自动控制系统及控制方法
CN203352176U (zh) 自适应式静止型动态滤波补偿装置
CN211880085U (zh) 一种发电机振动报警的保护系统
CN207026686U (zh) 光伏焊带焊接控制系统
CN204423220U (zh) 一种并联式大功率开关电源
CN104135016A (zh) 一种适用于新能源并网发电系统的无功补偿装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20130213

CX01 Expiry of patent term