用于感应加热电源的数字化整流控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于感应加热电源的数字化整流控制器，包括DSP模块、FPGA模块、驱动模块和显示操控模块，所述DSP模块与FPGA模块经由数据总线相连接，于所述DSP模块上经由SPI串行通讯连接有模拟量采样单元，在所述DSP模块上还设有双闭环控制电路；所述FPGA模块通过I/O接口与驱动模块相连接，驱动模块与数字化整流控制器的输出电路相连接，在所述FPGA模块上连接有三相交流同步信号检测电路；所述显示操控模块连接于DSP模块的SCI通讯接口上。本实用新型所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器，以克服现有的感应加热电源控制系统的不足，提高系统的控制精度，保证控制系统的快速响应及高效稳定的运行。
【专利说明】用于感应加热电源的数字化整流控制器
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及电力电子【技术领域】，特别设及一种用于感应加热电源的数字化整 流控制器。
【背景技术】
[0002] 感应加热电源在实际应用中需要根据负载等效参数随温度的变化和加热工艺的 需要，随时对电源输出功率进行调节。目前，感应加热电源的功率调节方式主要由直流调 功和逆变调功，在感应加热系统直流调功中，如果负载容量较大或者要求直流电压脉动较 小时，一般要求采用=相可控娃整流方式，通过调节可控娃的导通角，使其输出电压连续可 调，从而实现系统的功率调节，该种调功方式比较成熟，且成本也较低。但传统的整流控制 方式对电网电压相序和触发脉冲之间的同步问题有严格的要求，而W单片机为核屯、的控制 器，控制精度低，输出功率也容易受电网电压波动及负载变化的影响。因而现有的控制系统 存在着动态响应相对较慢，整流后的直流稳态电压波动大，控制手段单一，W及限压限流等 限制控制效果差等问题。 实用新型内容
[0003] 有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于感应加热电源的数字化整流控制器，W 克服现有的感应加热电源控制系统的不足，提高系统的控制精度，保证控制系统的快速响 应及高效稳定的运行。
[0004] 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是该样实现的：
[0005] 一种用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特征在于：包括DSP模块、FPGA模 块、驱动模块和显示操控模块，所述DSP模块与FPGA模块经由数据总线相连接，于所述DSP 模块上经由SPI串行通讯连接有模拟量采样单元，在所述DSP模块上还设有双闭环控制电 路；所述FPGA模块通过I/O接口与驱动模块相连接，驱动模块与数字化整流控制器的输出 电路相连接，在所述FPGA模块上连接有S相交流同步信号检测电路；所述显示操控模块连 接于DSP模块的SCI通讯接口上。
[0006] 进一步的，所述的双闭环控制电路采用直流电压调节为外环、电流调节为内环的 双闭环PI调节电路。
[0007] 进一步的，所述S相交流同步信号检测电路采用S相锁相环电路。
[000引进一步的，在所述DSP模块上经由SPI串行通讯连接有模拟量输出单元。
[0009] 进一步的，所述模拟量输出单元采用DAC8564巧片。
[0010] 进一步的，所述模拟量采样单元采用16位AD转换巧片AD7606。
[0011] 进一步的，所述DSP模块采用TMS320LF28335数字信号处理器，所述FPGA模块采 用XC3S400大规模口阵列，所述驱动模块采用TLP250模块。
[0012] 相对于现有技术，本实用新型具有W下优势；本数字化整流控制器WDSP模块和 FPGA模块为核屯、组成全数字化整流控制平台，实现对整流器的控制，具有运算速度快，控制 精度高的特点，并可构成功能齐全的智能化保护措施。利用显示操控模块可对控制器相关 控制参数进行灵活设置，W适应电源的功率等级和控制要求。采用直流电压调节为外环、电 流调节为内环的双闭环PI调节电路，可根据给定方式的不同使控制器工作在不同的模式 下，W保证整流器恒功率输出，也能够实现限流控制和限压控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新 型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在 附图中：
[0014] 图1为本实用新型实施例所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器的电路 框图；
[0015] 图2为本实用新型实施例所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器的主回 路的电路原理图；
【具体实施方式】
[0016] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可 W相互组合。
[0017] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[001引本实用新型设及一种用于感应加热电源的数字化整流控制器，如图1和图2中所 示，其包括DSP模块、FPGA模块、驱动模块和显示操控模块，DSP模块与FPGA模块经由数据 总线相连接，于DSP模块上经由SPI串行通讯连接有模拟量采样单元，在DSP模块上还设有 可对DSP模块的采样反馈值和给定值进行比较计算的双闭环控制电路；FPGA模块通过I/O 接口与驱动模块相连接，驱动模块与数字化整流控制器的输出电路相连接，在FPGA模块上 连接有=相交流同步信号检测电路；显示操控模块则连接于DSP模块的SCI通讯接口上。
[0019] 由DSP模块通过模拟量采样单元可进行给定和反馈量的采样处理，同时也可通过 显示操控模块将控制器的实时数据进行显示。DSP模块将采集的给定值和反馈值通过双闭 环控制电路进行比较计算，从而得到可控娃的导通角，并经由数据总线将导通角值传递给 FPGA模块，FPGA模块即可根据其检测到的S相交流同步信号输出脉冲信号来触发可控娃， 实现整流器的功率输出。
[0020] 本实施例中的DSP模块可采用TMS320LF28335数字信号处理器，模拟量采样单元 可采用16位AD转换巧片AD7606，可检测整流器的直流侧电压、S相进线侧电流W及电位器 模拟给定电压，采样信号转换时间为4US，并通过SPI串行通讯将16位采样数据传送给DSP 模块。在DSP模块上还可通过SPI串行通讯连接模拟量输出单元，W可将DSP模块实时检 测和计算的电压、电流W及功率等数据进行输出。模拟量输出单元可采用DAC8564巧片。
[0021] 本实施例中的显示操控模块可采用液晶显示板，DSP模块通过SCI接口与液晶显 示板建立通讯，可将实时数据传送给液晶显示板进行显示，同时也可通过液晶显示板对DSP 模块的控制参数进行设置并传送给DSP模块，W达到不同的控制效果。同时为了进一步便 于整流器的检测和控制，在DSP模块的SPI接口上还可连接设置上位机通讯、光纤通讯等通 讯模块。FPGA模块可采用XC3S400大规模口阵列，其上连接设置的S相交流同步信号检测 电路则可采用=相锁相环电路。DSP模块W检测到的直流电压和=相进线侧电流作为反馈 量，通过双闭环控制电路计算得出可控娃整流桥的实时导通角并传送给FPGA模块，FPGA模 块即可根据所检测的=相同步状态输出相应的6路触发脉冲给驱动模块，W驱动=相可控 娃整流桥，实现整流器的稳压稳流的闭环控制。
[0022] 本实施例中驱动模块可采用TLP250模块，可控娃脉冲的触发时刻也可通过锁相 环电路控制。DSP模块中的双闭环控制电路则可采用直流电压调节为外环、电流调节为内环 的双闭环PI调节电路，其具体电路结构可如图2中所示。DSP模块的采用控制周期和双闭 环控制周期可W通过液晶显示板的参数设置进行调整，W适应不同的控制要求。本控制器 即通过高精度的数字化信号处理W及灵活的控制参数设置，可保证控制器具有快速响应和 很好的稳定性。
[0023] 在本实施例中的电压外环电流内环的双闭环控制过程中，当控制系统工作在电压 模式或功率模式时，系统采用双闭环运行。系统功率模式运行时，实时计算负载的阻抗值， 并利用公式U = 计算该功率条件下所需的实时稳压参考值，同直流侧电压进行比较 并通过电压环的闭环调节计算电流参考值。电流参考值与电流反馈值相比较，再通过电流 内环的闭环调节来调节可控娃整流桥的触发角，从而达到恒功率运行。
[0024] 系统电压模式运行时，也采用上述的双闭环运行，W给定电压为参考值通过电压 外环计算电流参考值，再W电流内环计算触发角，从而实现稳定跟踪给定电压。在双闭环运 行中，如果电压参考值或电流参考值超过设定的限压值或限流值，闭环将W该限制值为参 考值进行闭环运算，从而实现限制环的运行。该样的限制环只需要一套闭环控制参数，且可 W实现控制环和限制环的平滑切换。
[0025] 当系统在电流模式运行时，即切除电压外环，只W电流内环进行单闭环运行，并可 根据限流值的大小进行限流运行。在感应加热电源系统中，一般整流电路的负载为阻感性 负载，此时若整流变压器采用星形连接时，变压器二次侧电流有效值与直流侧电流具有如 下的关系式
【权利要求】
1. 一种用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特征在于：包括DSP模块、FPGA模 块、驱动模块和显示操控模块，所述DSP模块与FPGA模块经由数据总线相连接，于所述DSP 模块上经由SPI串行通讯连接有模拟量采样单元，在所述DSP模块上还设有双闭环控制电 路；所述FPGA模块通过I/O接口与驱动模块相连接，驱动模块与数字化整流控制器的输出 电路相连接，在所述FPGA模块上连接有三相交流同步信号检测电路；所述显示操控模块连 接于DSP模块的SCI通讯接口上。
2. 根据权利要求1所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特征在于：所述 的双闭环控制电路采用直流电压调节为外环、电流调节为内环的双闭环PI调节电路。
3. 根据权利要求2所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特征在于：所述 三相交流同步信号检测电路采用三相锁相环电路。
4. 根据权利要求3所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特征在于：在所 述DSP模块上经由SPI串行通讯连接有模拟量输出单元。
5. 根据权利要求4所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特征在于：所述 模拟量输出单元采用DAC8564芯片。
6. 根据权利要求1所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特征在于：所述 模拟量采样单元采用16位AD转换芯片AD7606。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的用于感应加热电源的数字化整流控制器，其特 征在于：所述DSP模块采用TMS320LF28335数字信号处理器，所述FPGA模块采用XC3S400 大规模门阵列，所述驱动模块采用TLP250模块。
【文档编号】H05B6/06GK204206518SQ201420743159
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】李臣, 刘永飞, 甄幸禄, 张小龙, 王玉杰 申请人:保定四方三伊电气有限公司