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串联谐振逆变控制系统设计是什么?
2021-09-04

传统的串联谐振中频感应加热电源控制系统仍然多采用模拟控制或模拟与数字相结合的控制方式,传统的模拟电源主要有以下一些缺点:

 

(1)控制电路结构复杂,体积庞大,需要使用很多分立元器件;

 

(2)模拟器件特性存在差异,致使电源一致性较差;

 

(3)模拟器件存在温度漂移,会导致系统参数的变化,使系统不稳定;

 

(4)硬件电路设计完成后,控制策略就不能改变,不利于系统升级;

 

(5)由于以上缺点必然使得系统开发调试比较麻烦。

 

为了克服以上缺点我们采用数字处理技术,将传统采用模拟控制方式的模拟电源升级为数字电源(DPS--DigitalPowerSupply),数字电源控制电路的核心器件是数字信号处理器(DSP),目前数字信号处理(DSP)技术逐渐成熟,因此本次中频电源的设计以TMS320F2812型DSP为控制电路的核心,控制电路主要实现的功能有:整流软启动、整流及逆变触发及驱动、数字锁相运算、电压电流采集、功率的运算调节、显示工作状态、与上位机通信、输出过压过流与水温水压故障等的保护等等。

 

下面对控制电路的各个部分分别作简要介绍。

 

4.1整流软启动控制电路

 

由上一章的分析我们终确定的整流主电路为三个晶闸管与三个二极管组成的三相全桥半控整流电路,三个晶闸管主要起软启动和故障急停的作用,因此电源工作时就需要控制电路给晶闸管驱动脉冲,整流控制电路有一下几个方案:

 

(1)用几kHz高频脉冲驱动晶闸管,这种方案的好处是不用取过零同步信号,控制电路简单,但是这种方案的缺点是不能进行移相软启动,只能通过在主电路上串接大功率电阻来进行软启动,使主电路复杂且安全性不高。

 

(2)在控制电路中取三相电压同步信号,直接给DSP,通过DSP的计算,用DSP的PWM模块发出出发脉冲驱动晶闸管,这种方案可以实现整流软启动和故障急停,而且控制电路简单,但是这种方案有个缺点,控制电路取同步信号给DSP,这就会造成DSP不断进入中断,影响DSP的运算处理能力。

 

(3)对整流设计专门的驱动电路,DSP只给驱动电路发送移相角度及封锁等信号,驱动电路能自动完成同步信号采集,移相角度控制及驱动脉冲的生成等,通过综合比较,终本次设计选用第三种方案整流对整流进行控制,本次设计的整流触发脉冲产生电路原理框图,此脉冲产生电路主要由同步信号采样电路、脉冲形成电路和脉冲放大电路三部分组成。

 

功率调节

 

操作人员通过上位机或功率调节旋钮将功率设定值传送给DSP,DSP通过将功率设定值与实际值进行比较并进行PI调节算法。

 

本控制系统为电压电流双闭环控制系统,工作过程如下:操作人员通过上位机或功率调节旋钮将电压基准Vref与输出电压采样值比较生成电压误差信,经过一个PI调节环节后电压环的输出作为电流环基准Iref,Iref与输出电流采样信号比较,并经过PI调节环节输出,其输出经过变换转换为移相角β,通过移相角来调节输出电压,输出电压的改变进而影响输出电流的变化,从而实现功率调节,其中Kvf、Kif分别表示电流和电压调理电路的增益,Kβ为移相角到输出电压的转换比例,Zo为输出负载的等效阻抗。

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