用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，包括DSP模塊、FPGA模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和顯示操控模塊，所述DSP模塊與FPGA模塊經(jīng)由數(shù)據(jù)總線相連接，于所述DSP模塊上經(jīng)由SPI串行通訊連接有模擬量采樣單元，在所述DSP模塊上還設(shè)有雙閉環(huán)控制電路；所述FPGA模塊通過(guò)I/O接口與驅(qū)動(dòng)模塊相連接，驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)字化整流控制器的輸出電路相連接，在所述FPGA模塊上連接有三相交流同步信號(hào)檢測(cè)電路；所述顯示操控模塊連接于DSP模塊的SCI通訊接口上。本實(shí)用新型所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，以克服現(xiàn)有的感應(yīng)加熱電源控制系統(tǒng)的不足，提高系統(tǒng)的控制精度，保證控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)及高效穩(wěn)定的運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別設(shè)及一種用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整 流控制器。

【背景技術(shù)】
[0002] 感應(yīng)加熱電源在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)負(fù)載等效參數(shù)隨溫度的變化和加熱工藝的 需要，隨時(shí)對(duì)電源輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前，感應(yīng)加熱電源的功率調(diào)節(jié)方式主要由直流調(diào) 功和逆變調(diào)功，在感應(yīng)加熱系統(tǒng)直流調(diào)功中，如果負(fù)載容量較大或者要求直流電壓脈動(dòng)較 小時(shí)，一般要求采用=相可控娃整流方式，通過(guò)調(diào)節(jié)可控娃的導(dǎo)通角，使其輸出電壓連續(xù)可 調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)，該種調(diào)功方式比較成熟，且成本也較低。但傳統(tǒng)的整流控制 方式對(duì)電網(wǎng)電壓相序和觸發(fā)脈沖之間的同步問(wèn)題有嚴(yán)格的要求，而W單片機(jī)為核屯、的控制 器，控制精度低，輸出功率也容易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)及負(fù)載變化的影響。因而現(xiàn)有的控制系統(tǒng) 存在著動(dòng)態(tài)響應(yīng)相對(duì)較慢，整流后的直流穩(wěn)態(tài)電壓波動(dòng)大，控制手段單一，W及限壓限流等 限制控制效果差等問(wèn)題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，W 克服現(xiàn)有的感應(yīng)加熱電源控制系統(tǒng)的不足，提高系統(tǒng)的控制精度，保證控制系統(tǒng)的快速響 應(yīng)及高效穩(wěn)定的運(yùn)行。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 一種用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特征在于：包括DSP模塊、FPGA模 塊、驅(qū)動(dòng)模塊和顯示操控模塊，所述DSP模塊與FPGA模塊經(jīng)由數(shù)據(jù)總線相連接，于所述DSP 模塊上經(jīng)由SPI串行通訊連接有模擬量采樣單元，在所述DSP模塊上還設(shè)有雙閉環(huán)控制電 路；所述FPGA模塊通過(guò)I/O接口與驅(qū)動(dòng)模塊相連接，驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)字化整流控制器的輸出 電路相連接，在所述FPGA模塊上連接有S相交流同步信號(hào)檢測(cè)電路；所述顯示操控模塊連 接于DSP模塊的SCI通訊接口上。
[0006] 進(jìn)一步的，所述的雙閉環(huán)控制電路采用直流電壓調(diào)節(jié)為外環(huán)、電流調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的 雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)電路。
[0007] 進(jìn)一步的，所述S相交流同步信號(hào)檢測(cè)電路采用S相鎖相環(huán)電路。
[000引進(jìn)一步的，在所述DSP模塊上經(jīng)由SPI串行通訊連接有模擬量輸出單元。
[0009] 進(jìn)一步的，所述模擬量輸出單元采用DAC8564巧片。
[0010] 進(jìn)一步的，所述模擬量采樣單元采用16位AD轉(zhuǎn)換巧片AD7606。
[0011] 進(jìn)一步的，所述DSP模塊采用TMS320LF28335數(shù)字信號(hào)處理器，所述FPGA模塊采 用XC3S400大規(guī)模口陣列，所述驅(qū)動(dòng)模塊采用TLP250模塊。
[0012] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有W下優(yōu)勢(shì)；本數(shù)字化整流控制器WDSP模塊和 FPGA模塊為核屯、組成全數(shù)字化整流控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整流器的控制，具有運(yùn)算速度快，控制 精度高的特點(diǎn)，并可構(gòu)成功能齊全的智能化保護(hù)措施。利用顯示操控模塊可對(duì)控制器相關(guān) 控制參數(shù)進(jìn)行靈活設(shè)置，W適應(yīng)電源的功率等級(jí)和控制要求。采用直流電壓調(diào)節(jié)為外環(huán)、電 流調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)電路，可根據(jù)給定方式的不同使控制器工作在不同的模式 下，W保證整流器恒功率輸出，也能夠?qū)崿F(xiàn)限流控制和限壓控制。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新 型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在 附圖中：
[0014] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器的電路 框圖；
[0015] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器的主回 路的電路原理圖；

【具體實(shí)施方式】
[0016] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可 W相互組合。
[0017] 下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[001引本實(shí)用新型設(shè)及一種用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，如圖1和圖2中所 示，其包括DSP模塊、FPGA模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和顯示操控模塊，DSP模塊與FPGA模塊經(jīng)由數(shù)據(jù) 總線相連接，于DSP模塊上經(jīng)由SPI串行通訊連接有模擬量采樣單元，在DSP模塊上還設(shè)有 可對(duì)DSP模塊的采樣反饋值和給定值進(jìn)行比較計(jì)算的雙閉環(huán)控制電路；FPGA模塊通過(guò)I/O 接口與驅(qū)動(dòng)模塊相連接，驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)字化整流控制器的輸出電路相連接，在FPGA模塊上 連接有=相交流同步信號(hào)檢測(cè)電路；顯示操控模塊則連接于DSP模塊的SCI通訊接口上。
[0019] 由DSP模塊通過(guò)模擬量采樣單元可進(jìn)行給定和反饋量的采樣處理，同時(shí)也可通過(guò) 顯示操控模塊將控制器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。DSP模塊將采集的給定值和反饋值通過(guò)雙閉 環(huán)控制電路進(jìn)行比較計(jì)算，從而得到可控娃的導(dǎo)通角，并經(jīng)由數(shù)據(jù)總線將導(dǎo)通角值傳遞給 FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊即可根據(jù)其檢測(cè)到的S相交流同步信號(hào)輸出脈沖信號(hào)來(lái)觸發(fā)可控娃， 實(shí)現(xiàn)整流器的功率輸出。
[0020] 本實(shí)施例中的DSP模塊可采用TMS320LF28335數(shù)字信號(hào)處理器，模擬量采樣單元 可采用16位AD轉(zhuǎn)換巧片AD7606，可檢測(cè)整流器的直流側(cè)電壓、S相進(jìn)線側(cè)電流W及電位器 模擬給定電壓，采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間為4US，并通過(guò)SPI串行通訊將16位采樣數(shù)據(jù)傳送給DSP 模塊。在DSP模塊上還可通過(guò)SPI串行通訊連接模擬量輸出單元，W可將DSP模塊實(shí)時(shí)檢 測(cè)和計(jì)算的電壓、電流W及功率等數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。模擬量輸出單元可采用DAC8564巧片。
[0021] 本實(shí)施例中的顯示操控模塊可采用液晶顯示板，DSP模塊通過(guò)SCI接口與液晶顯 示板建立通訊，可將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給液晶顯示板進(jìn)行顯示，同時(shí)也可通過(guò)液晶顯示板對(duì)DSP 模塊的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并傳送給DSP模塊，W達(dá)到不同的控制效果。同時(shí)為了進(jìn)一步便 于整流器的檢測(cè)和控制，在DSP模塊的SPI接口上還可連接設(shè)置上位機(jī)通訊、光纖通訊等通 訊模塊。FPGA模塊可采用XC3S400大規(guī)?？陉嚵校渖线B接設(shè)置的S相交流同步信號(hào)檢測(cè) 電路則可采用=相鎖相環(huán)電路。DSP模塊W檢測(cè)到的直流電壓和=相進(jìn)線側(cè)電流作為反饋 量，通過(guò)雙閉環(huán)控制電路計(jì)算得出可控娃整流橋的實(shí)時(shí)導(dǎo)通角并傳送給FPGA模塊，F(xiàn)PGA模 塊即可根據(jù)所檢測(cè)的=相同步狀態(tài)輸出相應(yīng)的6路觸發(fā)脈沖給驅(qū)動(dòng)模塊，W驅(qū)動(dòng)=相可控 娃整流橋，實(shí)現(xiàn)整流器的穩(wěn)壓穩(wěn)流的閉環(huán)控制。
[0022] 本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)模塊可采用TLP250模塊，可控娃脈沖的觸發(fā)時(shí)刻也可通過(guò)鎖相 環(huán)電路控制。DSP模塊中的雙閉環(huán)控制電路則可采用直流電壓調(diào)節(jié)為外環(huán)、電流調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán) 的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)電路，其具體電路結(jié)構(gòu)可如圖2中所示。DSP模塊的采用控制周期和雙閉 環(huán)控制周期可W通過(guò)液晶顯示板的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，W適應(yīng)不同的控制要求。本控制器 即通過(guò)高精度的數(shù)字化信號(hào)處理W及靈活的控制參數(shù)設(shè)置，可保證控制器具有快速響應(yīng)和 很好的穩(wěn)定性。
[0023] 在本實(shí)施例中的電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制過(guò)程中，當(dāng)控制系統(tǒng)工作在電壓 模式或功率模式時(shí)，系統(tǒng)采用雙閉環(huán)運(yùn)行。系統(tǒng)功率模式運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)載的阻抗值， 并利用公式U = 計(jì)算該功率條件下所需的實(shí)時(shí)穩(wěn)壓參考值，同直流側(cè)電壓進(jìn)行比較 并通過(guò)電壓環(huán)的閉環(huán)調(diào)節(jié)計(jì)算電流參考值。電流參考值與電流反饋值相比較，再通過(guò)電流 內(nèi)環(huán)的閉環(huán)調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)可控娃整流橋的觸發(fā)角，從而達(dá)到恒功率運(yùn)行。
[0024] 系統(tǒng)電壓模式運(yùn)行時(shí)，也采用上述的雙閉環(huán)運(yùn)行，W給定電壓為參考值通過(guò)電壓 外環(huán)計(jì)算電流參考值，再W電流內(nèi)環(huán)計(jì)算觸發(fā)角，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤給定電壓。在雙閉環(huán)運(yùn) 行中，如果電壓參考值或電流參考值超過(guò)設(shè)定的限壓值或限流值，閉環(huán)將W該限制值為參 考值進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)限制環(huán)的運(yùn)行。該樣的限制環(huán)只需要一套閉環(huán)控制參數(shù)，且可 W實(shí)現(xiàn)控制環(huán)和限制環(huán)的平滑切換。
[0025] 當(dāng)系統(tǒng)在電流模式運(yùn)行時(shí)，即切除電壓外環(huán)，只W電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行單閉環(huán)運(yùn)行，并可 根據(jù)限流值的大小進(jìn)行限流運(yùn)行。在感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)中，一般整流電路的負(fù)載為阻感性 負(fù)載，此時(shí)若整流變壓器采用星形連接時(shí)，變壓器二次側(cè)電流有效值與直流側(cè)電流具有如 下的關(guān)系式

【權(quán)利要求】
1. 一種用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特征在于：包括DSP模塊、FPGA模 塊、驅(qū)動(dòng)模塊和顯示操控模塊，所述DSP模塊與FPGA模塊經(jīng)由數(shù)據(jù)總線相連接，于所述DSP 模塊上經(jīng)由SPI串行通訊連接有模擬量采樣單元，在所述DSP模塊上還設(shè)有雙閉環(huán)控制電 路；所述FPGA模塊通過(guò)I/O接口與驅(qū)動(dòng)模塊相連接，驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)字化整流控制器的輸出 電路相連接，在所述FPGA模塊上連接有三相交流同步信號(hào)檢測(cè)電路；所述顯示操控模塊連 接于DSP模塊的SCI通訊接口上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特征在于：所述 的雙閉環(huán)控制電路采用直流電壓調(diào)節(jié)為外環(huán)、電流調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特征在于：所述 三相交流同步信號(hào)檢測(cè)電路采用三相鎖相環(huán)電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特征在于：在所 述DSP模塊上經(jīng)由SPI串行通訊連接有模擬量輸出單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特征在于：所述 模擬量輸出單元采用DAC8564芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特征在于：所述 模擬量采樣單元采用16位AD轉(zhuǎn)換芯片AD7606。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于感應(yīng)加熱電源的數(shù)字化整流控制器，其特 征在于：所述DSP模塊采用TMS320LF28335數(shù)字信號(hào)處理器，所述FPGA模塊采用XC3S400 大規(guī)模門(mén)陣列，所述驅(qū)動(dòng)模塊采用TLP250模塊。
【文檔編號(hào)】H05B6/06GK204206518SQ201420743159
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】李臣, 劉永飛, 甄幸祿, 張小龍, 王玉杰 申請(qǐng)人:保定四方三伊電氣有限公司