用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其包括DSP模块，所述DSP模块包括CPU最小系统，以及连接于所述CPU最小系统上的通讯接口单元、模数转换器、数模转换器和光电耦合开入开出单元；与所述DSP模块经由并行总线相连的FPGA模块，所述FPGA模块包括依次相连的过零检测电路、锁相调节电路和脉冲发生电路；以及连接于所述DSP模块和FPGA模块的输入输出端上的外部接口模块。本实用新型所述的用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，可解决纯硬件电路调节方式的不足，提高控制器的可靠性。
【专利说明】用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子【技术领域】，特别涉及一种用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器。
【背景技术】
[0002]电磁感应加热电源控制器输出驱动脉冲频率与负载回路的固有谐振频率接近时，负载回路工作处于准谐振状态，此时系统的功率因数接近1，电源的工作效率最高。电磁感应加热电源在对金属工件加热过程中，金属工件的物理性质会随温度的升高而发生变化，如电导率、磁导率等，负载的等效参数如电感、电容、电阻也会随之改变，从而会改变负载回路的固有谐振频率。在实际应用中，电源需要根据负载回路等效参数的变化和加热工艺的不同，实时调节控制器的驱动脉冲频率，并将电源的工作频率稳定在负载回路固有谐振频率附近，以提高电源的工作效率。逆变控制器的传统设计方式是采用纯硬件电路，在实际应用中由于负载等效参数和生产工艺的不同，负载谐振频率变化的范围很宽，为了提高电源的工作效率，需要调整硬件电路中的电阻或电容参数以匹配控制器输出的脉冲频率和负载回路固有频率，这在现场使用时很不方便。而且电路板上需要调节的电位器很多，操作也比较繁琐，电路上的模拟分立器件如可调电位器等也较多，这些器件精度较差，也会影响电路板的可靠性。
实用新型内容
[0003]有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，以解决纯硬件电路调节方式的不足，提高控制器的可靠性。
[0004]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其包括:
[0006]DSP模块，所述DSP模块包括CPU最小系统，以及连接于所述CPU最小系统上的通讯接口单元、模数转换器、数模转换器和光电耦合开入开出单元，在所述DSP模块上经由通讯接口单元连接有显示操控模块；
[0007]FPGA模块，与所述DSP模块经由并行总线相连，所述的FPGA模块包括依次相连的过零检测电路、锁相调节电路，与锁相调节电路相连的FPGA处理器，以及连接于FPGA处理器上的脉冲发生电路；
[0008]外部接口模块，连接于所述DSP模块和FPGA模块的输入输出端上。
[0009]进一步的，所述的CPU最小系统包括浮点型DSP处理器、看门狗电路以及非易失性存储器EEPROM。
[0010]进一步的，所述的通讯接口单元包括2路RS485接口和I路光纤接口。
[0011 ] 进一步的，所述的模数转换器为一路-1OV?+1V的4通道模数转换电路，所述数模转换器为一路OV?+1V的2通道数模转换电路；所述模数转换器和数模转换器经由SPI串行接口与浮点型DSP处理器连接。
[0012]进一步的，所述浮点型DSP处理器经由RS485接口连接显示操控装置。
[0013]进一步的，所述的显示操控装置为一体式触摸屏。
[0014]相对于现有技术，本实用新型具有以下优势:
[0015]本用于感应电磁加热电源的数字化逆变控制器，通过DSP+FPGA的架构方案，并通过显示操控模块对DSP模块的参数进行设置，从而可实现对控制器的灵活调节，避免现有纯硬件电路调节方式的不足，硬件操作的减少也提高了控制器的可靠性。看门狗电路可保证控制器的正常运行，非易失性存储器用于参数设定值的稳定存储。RS485接口和光纤接口可实现控制器与各种外部模块间的通讯连接。显示操控模块采用一体式触摸屏可使控制器参数设置方便易行，提高控制器的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]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:
[0017]图1为本实用新型实施例所述的用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器的结构框图。
【具体实施方式】
[0018]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以相互组合。
[0019]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0020]本实施例涉及一种用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，如图1中所示，其包括DSP模块，和DSP模块经由并行总线相连的FPGA模块，以及连接于DSP模块和FPGA模块的输入输出端上的外部接口模块。DSP模块包括CPU最小系统，以及连接于CPU最小系统上的通讯接口单元、模数转换器、数模转换器和光电耦合开入开出单元，在DSP模块上还经由通讯接口单元连接有图中未示出的显示操控模块。FPGA模块则包括依次相连的过零检测电路、锁相调节电路，与锁相调节电路相连的FPGA处理器，以及连接于FPGA处理器上的脉冲发生电路。
[0021]本实施例中DSP模块的CPU最小系统包括看门狗电路、非易失性存储器EEPROM，以及浮点型DSP处理器。本实施例中浮点型DSP处理器可采用TMS320F28335芯片，而FPGA模块则可采用XC3S400芯片。DSP模块中的通讯接口单元也包括2路RS485接口和I路光纤接口，而模数转换器则为一路-1OV?+1V的4通道模数转换电路，数模转换器为一路OV?+1V的2通道数模转换电路，模数转换器和数模转换器经由SPI串行接口与浮点型DSP处理器连接，且本实施例中数模转换器可为采用TY5618芯片，模数转换器则可采用AD7606芯片。显示操控模块也为经由RS485接口连接于DSP处理器上，且该显示操控模块可为采用一体式触摸屏。当然显示操控模块除了可为一体式触摸屏，其也可为其它可进行数据显示及参数设置的HMI部件。
[0022]DSP处理器可通过光纤通讯与整流控制器相连接，以接收整流控制器发送的移相指令，然后可经由并行总线将该指令传给FPGA处理器，以供FPGA处理器执行，同时DSP处理器也可向整流控制器发送逆变电路的故障信息。DSP处理器与一体化触摸屏间经由RS485通讯传送显示数据及参数设定值，参数设定值保存于DSP模块中的非易失性存储器中，以确保参数调整的稳定性。模数转换电路可将现场的温度、霍尔等采集信号转化后传送给DSP处理器，DSP处理器也通过数模转换电路将其产生的信号传送给模拟信号处理电路执行。
[0023]光电耦合开入开出单元可将外部传送来的故障信号进行光耦隔离和电平转换，以使DSP处理器控制FPGA模块采取实时的硬件保护。FPGA模块可采集负载回路的电压和电流信号，并可根据DSP处理器的控制信号输出逆变脉冲。其中FPGA模块的过零检测电路包括2路并行的过零比较器，以对负载回路电压采样信号进行过零检测，过零检测电路输出的采样信号再送入到锁相调节电路进行PI调节，之后采样信号送入FPGA处理器以产生带有死区的输出脉冲，并最终经由脉冲发生电路隔离和放大后输出。
[0024]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其特征在于包括: DSP模块，所述DSP模块包括CPU最小系统，以及连接于所述CPU最小系统上的通讯接口单元、模数转换器、数模转换器和光电耦合开入开出单元，在所述DSP模块上经由通讯接口单元连接有显示操控模块； FPGA模块，与所述DSP模块经由并行总线相连，所述的FPGA模块包括依次相连的过零检测电路、锁相调节电路，与锁相调节电路相连的FPGA处理器，以及连接于FPGA处理器上的脉冲发生电路； 外部接口模块，连接于所述DSP模块和FPGA模块的输入输出端上。
2.根据权利要求1所述的用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其特征在于:所述的CPU最小系统包括浮点型DSP处理器、看门狗电路以及非易失性存储器EEPROM。
3.根据权利要求2所述的用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其特征在于:所述的通讯接口单元包括2路RS485接口和1路光纤接口。
4.根据权利要求2所述的用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其特征在于:所述的模数转换器为一路-10V?+10V的4通道模数转换电路，所述数模转换器为一路0V?+10V的2通道数模转换电路；所述模数转换器和数模转换器经由SPI串行接口与浮点型DSP处理器连接。
5.根据权利要求2所述的用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其特征在于:所述浮点型DSP处理器经由RS485接口连接显示操控装置。
6.根据权利要求5所述的用于电磁感应加热电源的数字化逆变控制器，其特征在于:所述的显示操控装置为一体式触摸屏。
【文档编号】H05B6/06GK204259197SQ201420743087
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】张小龙, 齐涛, 李亚斌, 胡宝颖, 王飞 申请人:保定四方三伊电气有限公司