Zynq-7000芯片下的柔性直流输电桥臂控制器高性能设计

本文主要探讨了基于Xilinx Zynq-7000系列芯片，特别是Zynqxc7z020的柔性直流输电桥臂控制器设计。Zynq-7000芯片的独特之处在于其融合了FPGA和ARM处理单元，这使得设计者能够在单个芯片上实现高效的数据处理和控制功能。 在设计方案中，FPGA与ARM之间的数据传输采用AXI4总线，这是一种高性能的互连协议，能够提供高达8.9 Gb/s的数据速率，显著提升了桥臂控制系统的实时性能。AXI4总线允许FPGA和ARM之间进行高速、并行的数据交换，取代了传统的DSP+FPGA架构中低速的数据总线，从而减少了控制周期中的延迟，满足了阀控系统对控制速度的严格要求，即控制过程需在100μs内完成。 文章强调了Zynq-7000的集成优势，ARM双核Cortex-A9 MPCore处理器不仅可以运行独立的操作系统，如移植的Linux，还提供了HDMI图形控制界面和SD卡数据记录等额外功能，增强了人机交互和数据存储能力。此外，AXI4接口的使用优化了数据传输性能，通过内存映射型接口实现了双向数据传输，理论带宽高达9.6 Gb/s，有效解决了大规模子模块数据传输的问题。 设计的关键在于，通过Zynq-7000的高效硬件资源，桥臂控制器能快速处理来自子模块的16位电容电压和32位状态信息，生成控制指令，并在极短的时间内下发到所有子模块，确保了整个柔性直流输电系统的实时性和可靠性。 本文设计的桥臂控制器利用Zynq-7000芯片的先进特性，革新了传统直流输电控制架构，提高了系统的响应速度和灵活性，对于推动柔性直流输电技术的发展具有重要意义。这对于电力工程领域的控制类研究和实际应用具有很高的参考价值，尤其是在大型电力系统中，对于提升电力传输效率和稳定性具有不可或缺的作用。