基于DSP控制的超音频感应加热电源研制

论文摘要

为了跟上国际感应加热电源技术朝节能、节材、自动化、智能化发展趋势，本文研制一种高性能、高频、大功率感应加热电源。介绍了以数字信号处理器TMS320F2812DSP为核心、采用IGBT模块研制出300KW／15KC并联谐振感应加热电源的控制系统。结合实际的板簧行业淬火生产工艺，论文中详细地给出了感应加热电源硬件电路和部分软件设计思路。本文介绍了数字处理器DSP在感应加热电源中的具体运行，较为详细地分析了整流控制系统的各个环节的数学模型，并推导出适合淬火工艺的电压、电流调节器PI参数。通过电压、电流双闭环控制调节和数字锁相环技术，使整流电路输出抗干扰能力很强的恒定直流电压。逆变控制系统设计了一种特殊的扫频式零电压启动方式，在跟踪频率中采用简单的增量查询式。而在逆变正常运行中采用锁相环技术，并考虑反压时间因数，将逆变器的工作频率锁定在接近固有谐振频率内，使得该电源运行在功率因数接近1的状态。采用新型功率器件IGBT，使得研制的电源高效节能、实现小型轻量化、智能化。采用DSP数字控制技术克服了目前模拟系统所存在的问题，并优于传统系统的控制特性，能够实现精确控制和高效率的处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 主要符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研制的背景
• 1.1.1 电力电子技术进入到IGBT运用时代
• 1.1.2 电力电子技术进入到微机控制时代
• 1.1.3 国内市场现状及发展观测
• 1.1.4 国际市场现状及发展观测
• 1.2 主要目的
• 1.2.1 紧跟现代电力电子运用技术的发展
• 1.2.2 研制一种节能环保、高性能的超音频电源
• 1.2.3 开发适合我公司板簧热处理加热电源
• 1.3 本文研究的目标
• 1.3.1 超音频电源频率的确定
• 1.3.2 超音频电源功率的确定
• 第2章 主电路的设计
• 2.1 整流器的设计
• 2.1.1 整流晶闸管元件的选择
• 2.1.2 晶闸管的阻容吸收的选择
• 2.2 波电感Ld的选择
• 2.2.1 电感Ld对输出电流波形的影响
• 2.2.2 电感Ld对电流脉动的影响
• 2.2.3 电感Ld对超音频电流的影响
• 2.2.4 电感Ld对短路电流的影响
• 2.3 逆变器主电路的设计
• 2.3.1 逆变器的主电路结构设计思路
• 2.3.2 逆变器元件参数的选择
• 2.4 负载电路的设计
• 2.4.1 谐振电容器的计算
• 2.4.2 加热线圈电感值的计算
• 第3章 控制系统硬件的设计
• 3.1 信号处理器TMS320F2812主控板的介绍
• 3.1.1 TMS320F2812型芯片构成
• 3.1.2 TMS320LF2812事件管理器（EV）简介
• 3.1.3 TMS320F2812的ADC模数转换器
• 3.1.4 TMS320F2812电源模块的电路设计
• 3.1.5 TMS320LF2812与外围控制系统的通信接口设计
• 3.2 整流控制系统信号处理电路硬件结构设计
• 3.2.1 工频电流采样电路
• 3.2.2 超音频电压信号采样电路
• 3.2.3 给定电压信号采样电路
• 3.2.4 整流同步认相电路
• 3.2.5 整流触发功放电路
• 3.3 逆变控制系统信号电路硬件的设计
• 3.3.1 谐振频率跟踪获取电路
• 3.3.2 逆变脉冲驱动功放电路
• 3.4 保护控制系统硬件设计
• 3.5 IGBT驱动电路的设计
• 第4章 控制系统软件设计
• 4.1 软件设计思路
• 4.2 锁相环概念
• 4.3 整流控制系统的软件设计
• 4.3.1 系统控制结构图
• 4.3.2 系统控制各环节传递函数的分析
• 4.3.3 整流控制系统的数字触发器的运用
• s的选择'>4.3.4 整流控制系统采样周期T_s的选择
• 4.4 逆变控制系统的软件设计
• 4.4.1 逆变角检测模块程序设计
• 4.4.2 扫频式零电压软起动
• 4.4.3 槽路谐振频率的跟踪
• 第5章 结论
• 5.1 整体思路
• 5.2 论文所取得的成就
• 5.3 实验结果
• 5.4 本设计存在的不足
• 致谢
• 参考文献
• 在校学习期间所发表的论文、获奖