基于TMS320LF2407的一個新的超聲波穩壓器的研
作者：上海穩壓器廠 發布時間：2016-09-23
0引言超聲技術在工業中的應用始于第二十世紀初。隨著超聲波技術的發展,其應用也越來越廣泛。在控制方式上,感應加熱穩壓器由傳統的控制技術,如差分元件老化引起的存在或工作點漂移和產品的升級的原因的一致性…0引言超聲波技術在工業中的應用,在第二十世紀初,隨著超聲波技術的發展,其應用越來越廣泛。在控制方式上,采用模擬技術對傳統感應加熱穩壓器控制進行控制,并存在元器件易老化、工作點漂移和產品一致性差等缺點。隨著數字集成芯片或單片機或DSP或FPGA的到來,感應加熱穩壓器的數字化控制已成為一種趨勢,靈活方便的升級,只需修改相應的控制算法,無需硬件電路有大轉變的需要等。隨著穩壓器穩壓器設備的發展,電路控制技術迅速發展。最初開發的控制電路作為一種手段的相位控制或作為一個分立的組件,它被開發成一個集成的控制器,然后到一臺計算機來控制的高頻或低損耗和數字的方向。超聲波發生器應用數字控制技術一般有3種形式:單片機控制、DSP控制或FPGA控制的使用的使用。相比較而言,DSP是適合低采樣率和高復雜度的軟件的場合;當采樣率系統的高(MHz級),高數據速率(20 MB/s以上),操作條件,任務是固定的,FPGA的優勢。在本文中,采用高速DSP芯片TMS320LF2407A控制全橋變換器作為功率超聲振動系統的變換主電路控制電路的設計,解決了由于負載諧振頻率漂移,溫度變化,保證了系統的高效。本文研究了粗細復合材料的頻率跟蹤方案。采用掃頻法實現頻率粗跟蹤。實現精細跟蹤。這兩種方法的結合,不僅保證了在很寬的頻率范圍內的頻率自動跟蹤,而且還保證了快速,準確的跟蹤。為了滿足負荷變化的要求,系統的輸出功率可以采用軟開關移相調功控制方法不斷調整。1主電路拓撲分析超聲波穩壓器主電路采用全橋逆變拓撲,如圖所示。其中:Z1 ~ Z4是主功率開關管;D1 ~ D4 Z1 ~ Z4的內部反并聯二極管的寄生;C1 ~ C4外并聯電容器或穩壓器晶體管的寄生電容;T高頻脈沖穩壓器;L0串聯調諧匹配電感;超聲換能器。逆變器采用寄生電容和并聯的功率管,電容和漏感穩壓器實現軟開關移相控制零電壓(ZVS-PSP-WM)。零電壓開關是依靠穩壓器開關管的反并聯二極管的傳導,通過功率器件實現零電壓開關,通過諧振電容器的充電過程,實現零電壓開關穩壓器裝置。在一個開關周期中,有12種開關模塊的相位控制,在分析之前,做如下假設:所有開關器件Z1 ~ Z4和反并聯二極管D1 ~ D4在(1)電路理想開關器件;(2)所有電感或電容的理想元素不考慮(3)雜散電感值不考慮線路;逆變器中加入死區時間的影響;輸入電壓(4)恒定電壓源逆變器。示出了4個開關管驅動波形的相移控制逆變器。2穩壓器逆變器的每個橋臂管成180°;互補,1個階段的2個橋臂導通角的差異,即相移。Z2、Z3為固定相的手臂,Z4,Z1為相移臂。Z1和Z2分別在Z3和Z4傳導相位角和φ,和披;調節;輸出電壓逆變器[工業電器網-中國工業電器網]裝置可以改變大小,從而調節正弦波的輸出電流的幅值、輸出功率可調部分。在逆變器的運行過程中,穩壓器開關管的導通和關斷時間是恒定的。兩個相同的橋臂開關管開通和關閉,需要一定的延遲時間,防止手臂上下橋,以確保安全開關。2控制策略的主電路控制策略,為進一步分析工作過程,在工作過程中,對逆變器的功率開關管和關斷時間常數。在Z1 RARR秩序;Z4 →Z2 →Z3,與臂管導通2開關關閉,需要一定的延遲時間,防止上下橋臂直通,確保安全開關。在對主要周期1逆變電路移相調功功率控制有以下幾種操作模式,如圖所示。(1)工作模式1 [t0時間](見(a)):在T0時間,同時Z1和Z4,電流I:Z1 →R →l →C →Z4。(2)工作方式2 [T0、T1](見(b)):在T0時間Z1,目前我對C1充電,C3被抽走。C1的電壓從零開始線性上升,C3電壓從E開始直線下降,Z1是ZVS關。對(3)3 [T的工作模式,T2](見(c)):T1時刻,C3的電壓降到零,D3自然會打開,Z3箝位在零,然后打開Z3,Z3 ZVS開通,在Z3沒有電流。(4)工作方式4 [,]#T3 bthkh18khbth#):在T2時間Z4,目前我把C2的電荷,而C4充電。Z4的電壓從零開始上升,ZVS Z4了。T3的時候,C4上的電壓上升到E,即C2上的電荷量為零,D2自然傳導。對(5)5 [T3 T4]的工作方式,(見(e)):T3時刻,D2導通,Z2將鉗位到零,然后打開開關,Z2,Z2是開放的。雖然Z2是開放的,但沒有電流。T4時間,D2、D3自然關機,Z2和Z3將流過的電流。(6)工作方式6 [T4、T5](見(f)):在T4時刻,電流從正向過零點,和增加的負方向,我電流:l →C →R →Z2 →Z3。在T5時間,Z3,逆變器開始工作周期的一半,其工作方式類似于半周期。3軟件設計在這種結合高性能的數字信號處理器芯片設計的一種新型的超聲波功率控制系統,整個系統的硬件設計框圖如圖所示。基于TMS320LF2407A的DSP,使用Flash芯片cy7c1021v33-122擴張,PWM脈沖輸出,分別由PWML,PWM2,PWM3、PWM4、和驅動IGBT集成后,控制其開啟和關閉。我對于一個給定的電路,艾奧,ID,UDT,分別為負載電流和逆變器直流輸入電流和電壓,這3個信號分別送到各自的調理電路,調理到A/D DSP接口后。如果外部故障,如過熱,對信號處理器發出中斷請求,實施保護。;;;
