国产FPGA在海上风电设备中的应用

针对海上风电并网系统频繁遇到的谐波谐振问题，研制海上风电信息处理板，可以有效地减小谐波谐振对海上风电设备的影响，保证海上风电并网系统的安全稳定运行。

图 海上风电信息处理板本方案主要负责三相电压电流信号的的采集和信号处理，采用双FPGA+DSP架构，主要由FPGA处理单元、DSP处理单元、光纤接口单元、ADC接口单元以及DAC接口单元组成。FPGA处理单元选用中科亿海微的EQ6HL130和EQ6HL9型FPGA。EQ6HL130负责对外接口，包括千兆以太网接口、AD/DA接口、GPS授时接口、变流器数字量接口、USB-C接口实现。EQ6HL9负责上电控制、电压电流监控、信号处理流程监控管理、故障上报等功能。DSP负责信号处理算法。本方案具有接口丰富可扩展、信号处理性能高、全链路延时低、高可靠高可用的特点。

方案优势

1、基于FPGA+DSP异构架构，主FPGA负责对外接口，DSP负责核心处理算法，从FPGA进行整板自检和监控管理，功能划分清晰；

2、对外接口丰富

• 六路ADC采样电路，可实现三相电压、三相电流的同时采样；
• 八路DAC模数转换电路，可实现将原始或处理后数据转为模拟信号输出；
• 八路数字信号输出，可实现将原始或处理后数据通过RS422/RS485接口输出；
• 多路光纤接口，FPGA与DSP均有对外光纤接口，有灵活的扩展性；
• USB-C调试接口，调试便捷，可用过通用TYPE-C数据线实现设备调试。

3、全链路低延时，采用高性能DSP实现数据处理算法，处理延时可达us级，配合FPGA的高速数据并行处理能力，全链路延时在us级；4、高可靠性，采用从FPGA对整板以及主FPGA和DSP进行监控，具备故障上报，异常保护等功能。

推荐器件

亿海神针系列 EQ6HL130型、EQ6HL9型

1、EQ6HL130型FPGA

逻辑规模（万门）：1360；

存储单元（M4K）：1200；

锁相环PLL/全局时钟：8/16；

最大可编程用户I/O：498；

最宽温度范围：-55℃~125℃；

封装形式：CSG484/FGG676。

2、EQ6HL9型FPGA

逻辑规模（万门）：86；

存储单元（M4K）：64；

锁相环PLL/全局时钟：2/16；

最大可编程用户I/O：202；

最宽温度范围：-40℃~100℃；

封装形式：TQG144/CSG225/FTG256/CSG324。