专利名称：双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字化逆变式等离子切割的电源控制器。
背景技术：
逆变式等离子切割具有成本低、效率高的特点，能够适应低碳钢、低合金、不锈钢 和铝等多种金属材料的切割，故其应用得到很快的普及。目前，主流的逆变式等离子切割电源使用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)做开关管 实现PWM调制，加上切割过程中动态电阻的非线性与输出电感的非线性等问题，使得电源 为强非线性系统；同时，等离子切割作为一种开放的工作过程，其切割质量直接受到诸多现 场因素的影响，大量现场信息的处理和优化控制规律的实现对提高电源运行稳定性起着非 常重要的作用。若基于传统的模拟控制电路对系统进行优化，很难在本质上进一步提高切 割性能。
发明内容
本发明拥有强大数据处理能力的核心微处理器DSP和单片机P89C52双芯结构作 为其控制核心，并在此硬件基础上采用算法预测PI算法控制策略控制系统，从而提高系统 数据处理速度，对逆变式等离子切割电源切割各个阶段电流、电压波形进行控制。上述的目的通过以下的技术方案实现双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其组成包括控制电路板，所述的控制 电路板安装有核心微处理器DSP，所述的核心微处理器DSP分别连接AD转换电路、复位电 路、串口通讯电路、供电电路、单片机和光电耦合器组。所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，所述的单片机同时连接供电电 路、显示电路LED、显示电路IXD和按键，所述的核心微处理器DSP采用精确地获得驱动电路 IGBT的驱动波形和切割电源输出波形的高性能的核心微处理器，以DSPTMS320LFM07芯片 作为核心，配以单片机P89C52通用芯片构成的双芯结构对系统进行控制。所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，所述的光电耦合器组有光电耦 合器，所述的光电耦合器连接驱动电路IGBT，所述的光电耦合器与驱动电路IGBT连接的组 合有四个，它们之间是并联关系。所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，所述的核心微处理器DSP和单 片机的双芯结构作为逆变式等离子切割电源控制核心。这个技术方案有以下有益效果1.本发明的系统采用高性能的核心微处理器DSPTMS320LFM07作为核心，配以单 片机P89C52通用芯片构成的双芯结构对系统进行控制，可以精确地获得驱动电路IGBT的 驱动波形和切割电源输出波形。2.本发明同时由于数据传输量小，单片机、DSP与PC机之间相互通信采用常用的 全双工异步串行方式进行数据传输，便于快速实现，可靠性高。从而提高了控制系统运算速
3度及稳定性，使切割质量得以改善，且操作更加简单方便。3.本发明实现了对电源的各种状态信息可自动进行诊断、处理、显示、报警等功 能，具有一定的智能。4.本发明的控制系统运算速度快，控制精度高，提高了切割速度，改善了切割质 量，系统效率达到了 90%，暂载率85%。5.本发明控制系统运算速度快、运算精度高，系统电路简洁，操作简单方便，工作 稳定，功耗小。本发明以TMS320LFM07数据处理器DSP和P89C52双芯结构作为控制系统核心， 在工作时系统通过控制面板上电压、电流旋钮以及温度、电流反馈等参数信号经过DSP的 A/D采样并经过一定的运算带入脉宽给定程序对PWM脉宽进行给定调制，分别对斩波与逆 变电路的IGBT进行驱动；并且系统通过单片机实现人机通讯，由自制键盘输入信号经过 单片机处理对切割过程的各功能开关进行设置，各功能开关的选定后由光藕隔离送入I/O 口，对电源的气阀、电点火器等进行时序控制。
附图1是本产品的结构框图。附图2是本产品的DSP核心微处理器电路图。附图3是本产品的AD转换电路原理图。附图4是本产品的IGBT驱动电路。
附图5是本产品的串口通讯电路原理图。附图6是本产品的按键与显示电路原理图。
具体实施例方式实施例1 双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其组成包括控制电路板1，所述的控 制电路板1安装有核心微处理器DSP2，所述的核心微处理器DSP2分别连接AD转换电路3、 复位电路4、串口通讯电路5、供电电路6、单片机7和光电耦合器组8。所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，所述的单片机同时连接供电电 路、显示电路LED、显示电路IXD和按键，所述的核心微处理器DSP采用精确地获得驱动电路 IGBT的驱动波形和切割电源输出波形的高性能的核心微处理器，以DSPTMS320LFM07芯片 作为核心，配以单片机P89C52通用芯片构成的双芯结构对系统进行控制。所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，所述的光电耦合器组8有光电 耦合器12，所述的光电耦合器12连接驱动电路IGBT13，所述的光电耦合器与驱动电路IGBT 连接的组合有四个，它们之间是并联关系。实施例2 实施例1所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，所述的核心微处理器 DSP和单片机的双芯结构作为逆变式等离子切割电源控制核心。实施例3 实施例1或2所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，所述的控制电路板的运算放大芯片Ul的型号为TLC2274 ；控制器DSP芯片U2的型号为TMS320LFM07 ； 门芯片U3的型号为74LS08 ；外部RAM芯片U4的型号为CY7C1021 ；数据缓冲驱动器U5的 型号为74LS245 ；锁存器芯片TO-Ull的型号为74ALS573 ；按键与显示控制芯片U12的型 号为ZLG7290 ；LCD控制芯片U13的型号为SED1335 ；单片机U14的型号为P89C51 ；收发器 CAN、U15的型号为SN65HVD230 ；电平转换芯片RS232、U16的型号为MAX232 ；快速光耦芯片 U17-U20的型号为6附37。
权利要求
1.一种双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其组成包括控制电路板，其特征 是所述的控制电路板安装有核心微处理器DSP，所述的核心微处理器DSP分别连接AD转 换电路、复位电路、串口通讯电路、供电电路、单片机和光电耦合器组。
2.根据权利要求1所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其特征是所述 的单片机同时连接供电电路、显示电路LED、显示电路IXD和按键，所述的核心微处理器DSP 采用精确地获得驱动电路IGBT的驱动波形和切割电源输出波形的高性能的核心微处理 器，以DSPTMS320LFM07芯片作为核心，配以单片机P89C52通用芯片构成的双芯结构对系 统进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其特征是 所述的光电耦合器组有光电耦合器，所述的光电耦合器连接驱动电路IGBT，所述的光电耦 合器与驱动电路IGBT连接的组合有四个，它们之间是并联关系。
4.根据权利要求1或2所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其特征是 所述的核心微处理器DSP和单片机的双芯结构作为逆变式等离子切割电源控制核心。
5.根据权利要求3所述的双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其特征是所述 的核心微处理器DSP和单片机的双芯结构作为逆变式等离子切割电源控制核心。
全文摘要
双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，逆变式等离子切割具有成本低、效率高的特点，能够适应低碳钢、低合金、不锈钢和铝等多种金属材料的切割，故其应用得到很快的普及。双核逆变式空气等离子弧切割电源控制器，其组成包括控制电路板(1)，所述的控制电路板(1)安装有核心微处理器DSP(2)，所述的核心微处理器DSP(2)分别连接AD转换电路(3)、复位电路(4)、串口通讯电路(5)、供电电路(6)、单片机(7)和光电耦合器组(8)。本发明用于离子弧切割的电源控制器。
文档编号G05B19/042GK102122138SQ20101003243
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者尤波, 贾德利 申请人:哈尔滨理工大学