串谐感应加热电源DSP控制器若干问题研究与实现

论文摘要

随着工业技术的不断进步,感应加热在工业领域的应用越来越多,而高频化、数字化以及大功率化等是目前感应加热电源的发展趋势。感应加热电源控制器作为整个感应加热系统的核心,其工作性能往往决定感应加热系统的好坏。本文以串谐式感应加热为对象,采用TI公司的高性能DSP—TMS320F2812,就感应加热电源数字控制器的一些工程实现问题进行了较为深入地研究。本文在对串联感应加热电源负载特性和常用调功方式分析的基础上,就相控整流调压调功的控制方案,对三相交流电相序自适应、整流器软启动、弱感性工作保障、DSP数字触发与控制、逆变器启动等工程问题及其实现方法进行了较为详细地研究,提出了一种三相交流电相序自适应判别方法和一种逆变系统扫频启动方案,并采用MATLAB进行了仿真验证。在此基础上,采用DSP—TMS320F2812对基于整流相控调压调功的感应加热电源数字控制系统进行了编程整合与实现,实现了三相交流电相序自适应、晶闸管相控数字触发、数字锁相、逆变器启动与控制等主要功能。为了方便程序调试,采用VC编写与实现了DSP与PC机的通信,搭建了DSP外围硬件电路,对DSP控制器主要工作功能进行了在线检测与调试的模拟试验,试验结果验证了仿真分析和控制方案的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 串谐式感应加热电源的研究现状
• 1.3 本课题主要内容
• 2 串谐式感应加热电源工作特性分析
• 2.1 感应加热原理
• 2.2 串联谐振负载槽路特性分析
• 2.3 串谐式感应加热电源调功方案分析
• 2.4 基于DSP的控制系统
• 3 三相全控整流电路设计及仿真分析
• 3.1 三相全控整流流桥的工作原理
• 3.2 触发脉冲的产生
• 3.2.1 晶闸管脉冲触发技术的发展和要求
• 3.2.2 三相电压的同步
• 3.2.3 相序自适应
• 3.2.3 整流触发脉冲信号的发生
• 3.3 整流电路的软启动
• 3.4 恒功率输出的MATLAB/SIMULINK仿真
• 3.4.1 恒功率输出的原理及仿真模型
• 3.4.2 仿真结果分析
• 4 基于IGBT的全桥逆变器设计及仿真分析
• 4.1 串联与并联谐振对比
• 4.2 串联谐振逆变器的工作过程
• 4.3 数字锁相环DPLL
• 4.4 逆变器启动的探讨
• 4.4.1 逆变器启动失败分析
• 4.4.2 基于DSP的扫频启动
• 4.5 弱感性工作的保障
• 4.6 逆变电路的MATLAB/SIMULINK仿真
• 4.6.1 串联谐振逆变器仿真模型
• 4.6.2 仿真结果分析
• 5 控制系统的设计
• 5.1 系统的过程控制
• 5.1.1 主程序流程
• 5.1.2 系统的运行过程控制
• 5.1.3 三相电的缺相判断
• 5.1.4 三相电的相序检测
• 5.1.5 程序实现整流桥的半压软启动
• 5.1.6 程序实现逆变器的扫频启动
• 5.2 DSP外围信号处理硬件设计
• 5.2.1 三相同步电压检测
• 5.2.2 输出电压电流采样电路
• 5.2.3 逆变器输出电流的方波同步信号的获取
• 5.2.4 功率的给定
• 5.2.5 过流过压保护信号检测
• 5.3 基于串口通信的串联感应加热调试软件设计
• 5.3.1 TMS320F2812的SCI特点
• 5.3.2 通信协议的设定
• 5.3.3 上位机软件
• 5.3.4 DSP端下位机SCI通信程序
• 6 实验结果与全文总结
• 6.1 实验结果
• 6.1.1 三相全控整流
• 6.1.2 逆变器控制信号
• 6.1.3 数字锁相环
• 6.1.4 逆变器的弱感性保障
• 6.2 全文总结
• 致谢
• 参考文献