IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统，涉及电源控制技术领域，解决了电源控制系统不稳定导致的设备运行性能不佳的技术问题；本发明专利技术设置了电源主控制单元并详细阐述了电源主控制单元的控制步骤，该设置能够对电源的故障进行预警检测，有助于提高本发明专利技术的工作效率和鲁棒性；本发明专利技术设置了开始子单元，该设置在收到启动操作信号时，对标志位和控制面板进行初始化；将启动标志位设置为1和停止标志位清零；将启动灯设置为亮灯状态、将停止灯设置为灯灭状态；将主接触器设置为闭合，将FPGA控制信号置高；开始子单元的设置为本发明专利技术高效运作奠定了基础；本发明专利技术设置了PID子单元，该设置有助于提高本发明专利技术工作的稳定性和高效性。

【技术实现步骤摘要】
IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统
本专利技术属于电源控制
，具体是IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统。
技术介绍
IGBT感应加热电源广泛应用于金属热处理、淬火、退火、透热、熔炼、焊接、热套、半导体材料炼制、塑料热合、烘烤和提纯等场合；利用在高频磁场作用下产生的感应电流引起导体自身发热而进行加热。感应加热与炉式加热、燃烧加热或者电热丝加热相比，具有显著节能、非接触、速度快、工序简单、容易实现自动化等优点。但是IGBT感应加热电源也存在诸多缺点，如功率元件IGBT容易损坏、功率因数较低、设备可靠连续运行性能欠佳等；上述缺点中很大一部分可以通过优化电源的数字控制系统避免；因此亟需一种IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统。
技术实现思路
为了解决上述方案存在的问题，本专利技术提供了IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统，包括DSP核心板和控制模块；所述DSP核心板设置有通信接口；所述通信接口包括面板参数接口、触摸屏通信接口、DSP核心板电源接口、逻辑开关控制接口、信号输出接口、晶闸管控制接口、电平转换接口、扩展预留接口和A/D转换接口；所述控制模块包括电源主控制单元和子单元，所述子单元包括定时中断控制子单元、PID子单元、DAC子单元、开始子单元、停止子单元、急停子单元和ECAPIGBT过流中断子单元。优选的，所述面板参数接口包括至少一个SPI接口和三个I/0接口；所述触摸屏通信接口包括至少一个SCI接口，所述SCI接口通过RS232电路与触摸屏进行通信；所述DSP核心板电源接口为双排针接口，所述DSP核心板与5V电源之间通过双排针进行连接；所述逻辑开关控制接口包括7个I/0接口，所述DSP核心板通过逻辑开关控制接口控制启动、停止、急停、模式选择、温度开关和故障报警；所述信号输出接口包括5个I/0接口，所述DSP核心板通过信号输出接口输出报警信号、主接触器及辅助接触器闭合信号、启动和停止按钮灯信号；所述晶闸管控制接口包括5个I/0接口，所述DSP核心板通过晶闸管控制接口和串行D/A电路控制晶闸管的功率；所述电平转换接口包括至少一个CAP接口和2个I/0接口；所述扩展预留接口包括10个I/0接口；所述A/D转换接口包括采样ADC接口和预留ADC接口，所述采样ADC接口包括6个ADC接口，所述预留ADC接口包括5个ADC接口，所述采样ADC接口通过采样调理电路对母线电流、负载电流、逆变电压、逆变电流进行采样。优选的，所述电源主控制单元的控制步骤包括：步骤S1：将函数和变量初始化；函数和变量初始化设置参照表1；步骤S2：获取电位器的复位状态；当电位器未复位时，跳转到步骤S21，当电位器复位时，则进行步骤S3；步骤S201：将未复位标志位设置为1，并进行未复位报警操作，通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S2；步骤S3：清除未复位标志位，清除未复位报警操作；步骤S4：数码管显示子单元；步骤S5：触摸屏与子单元通讯；步骤S6：获取急停按钮的状态；当急停按钮按下时，则跳转到步骤S61，当急停按钮未按下时，则进行步骤S7；步骤S61：则将急停标志位设置为1，并进行急停报警，通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S6；所述急停报警包括蜂鸣器报警；步骤S7：清除急停标志位；步骤S8：触摸屏与子单元通讯；步骤S9：获取操作状态；所述操作状态包括手动状态和自动状态；当操作状态为自动状态时，则跳转到步骤S91，当操作状态为手动状态时，则进行步骤S10；步骤S91：对手动标志位进行清零，将自动标志位设置为1；通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S9；步骤S10：获取启动按钮的状态；当启动按钮未按下时，则通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S9；当启动按钮按下时，进行下一步；步骤S11：跳转至开始子单元；步骤S12：获取扫频启动标志位的状态；当扫频启动标志位为1时，则跳转到步骤S15，否则通过DAC子单元输出小电压，并切换到锁相环单元；步骤S13：当扫频启动成功时，则进行下一步；当扫频启动失败时，跳转到步骤S23；步骤S14：将DAC子单元的输出设置为0，扫频启动标志位设置为1；步骤S15：当电位器有值时，则将FPGA锁相环切换信号设置为1，并跳转至步骤S17；当电位器没有值时，进行下一步；步骤S16：将FPGA锁相环切换信号清零；步骤S17：获取停止按钮的状态；当停止按钮按下时，则跳转至停止子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，并跳转至步骤S2；当停止按钮未按下时，则进行下一步；步骤S18：通过数码管显示子单元；步骤S19：获取急停按钮的状态；当急停按钮按下时，跳转至急停子单元，通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，并跳转至步骤S23；当急停按钮未按下时，进行下一步；步骤S20：通过触摸屏与子单元进行通讯；步骤S21：故障检测；所述故障检测是对感应加热电源的过温、过流以及过压进行保护检测；当检测出故障时，则跳转到停止子单元，并进行下一步；当故障检测未检测出故障时，跳转至步骤S15；步骤S22：跳转到停止子单元；步骤S23：通过数码管显示子单元；步骤S24：通过触摸屏与子单元进行通讯，并跳转至步骤S23。优选的，所述开始子单元在收到启动操作信号时，对标志位和控制面板进行初始化，包括：将启动标志位设置为1和停止标志位清零；将启动灯设置为亮灯状态、将停止灯设置为灯灭状态；将主接触器设置为闭合，将FPGA控制信号置高。优选的，所述停止子单元在接收到关闭电源信号时，通过数字量a对控制面板和标志位进行操作，包括：步骤Z1：关闭PIE中断；步骤Z2：通过DAC子单元获取数字量a；步骤Z3：当数字量a满足a>10时，将数字量a赋值为a-10，并将赋值之后的数字量a输入到DAC子单元，并跳转到步骤Z2；当数字量a满足a≤10时，进行下一步；步骤Z4：将运行灯设置为灭灯状态，停止灯设置为亮灯状态；将手动标志位和自动标志位设置为0；将FPGA控制信号置低；将停止标志位设置为1，启动标志位设置为0；将主接触器断开；步骤Z5：开启PIE中断。优选的，所述DAC子单元用于对三相整流出发脉冲相位进行控制，包括：步骤X1：将装载引脚LD置高；步骤X2：将片选引脚CS置低；步骤X3：进行编码并输出数字量a；步骤X4：时钟引脚CLK置低，并准备启动转换；步骤X5：延时10us，时输出模拟电压稳定；步骤X6：转载引脚LD置高。优选的，所述PID子单元用于提高系统的稳定性和高效性。优选的，所述定时中断控制子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统，其特征在于，包括DSP核心板和控制模块；/n所述DSP核心板设置有通信接口；所述通信接口包括面板参数接口、触摸屏通信接口、DSP核心板电源接口、逻辑开关控制接口、信号输出接口、晶闸管控制接口、电平转换接口、扩展预留接口和A/D转换接口；/n所述控制模块包括电源主控制单元和子单元，所述子单元包括定时中断控制子单元、PID子单元、DAC子单元、开始子单元、停止子单元、急停子单元和ECAP IGBT过流中断子单元。/n

【技术特征摘要】
1.IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统，其特征在于，包括DSP核心板和控制模块；
所述DSP核心板设置有通信接口；所述通信接口包括面板参数接口、触摸屏通信接口、DSP核心板电源接口、逻辑开关控制接口、信号输出接口、晶闸管控制接口、电平转换接口、扩展预留接口和A/D转换接口；
所述控制模块包括电源主控制单元和子单元，所述子单元包括定时中断控制子单元、PID子单元、DAC子单元、开始子单元、停止子单元、急停子单元和ECAPIGBT过流中断子单元。


2.根据权利要求1所述的IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统，其特征在于，所述面板参数接口包括至少一个SPI接口和三个I/0接口；所述触摸屏通信接口包括至少一个SCI接口；所述DSP核心板电源接口为双排针接口，所述DSP核心板与5V电源之间通过双排针进行连接；所述逻辑开关控制接口包括7个I/0接口；所述信号输出接口包括5个I/0接口；所述晶闸管控制接口包括5个I/0接口；所述电平转换接口包括至少一个CAP接口和2个I/0接口；所述扩展预留接口包括10个I/0接口；所述A/D转换接口包括采样ADC接口和预留ADC接口，所述采样ADC接口包括6个ADC接口，所述预留ADC接口包括5个ADC接口，所述采样ADC接口通过采样调理电路对母线电流、负载电流、逆变电压、逆变电流进行采样。


3.根据权利要求1所述的IGBT感应加热熔炼电源数字控制系统，其特征在于，所述电源主控制单元的控制步骤包括：
步骤S1：将函数和变量初始化；
步骤S2：获取电位器的复位状态；当电位器未复位时，跳转到步骤S21，当电位器复位时，则进行步骤S3；
步骤S201：将未复位标志位设置为1，并进行未复位报警操作，通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S2；
步骤S3：清除未复位标志位，清除未复位报警操作；
步骤S4：数码管显示子单元；
步骤S5：触摸屏与子单元通讯；
步骤S6：获取急停按钮的状态；当急停按钮按下时，则跳转到步骤S61，当急停按钮未按下时，则进行步骤S7；
步骤S61：则将急停标志位设置为1，并进行急停报警，通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S6；所述急停报警包括蜂鸣器报警；
步骤S7：清除急停标志位；
步骤S8：触摸屏与子单元通讯；
步骤S9：获取操作状态；所述操作状态包括手动状态和自动状态；当操作状态为自动状态时，则跳转到步骤S91，当操作状态为手动状态时，则进行步骤S10；
步骤S91：对手动标志位进行清零，将自动标志位设置为1；通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S9；
步骤S10：获取启动按钮的状态；当启动按钮未按下时，则通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，跳转到步骤S9；当启动按钮按下时，进行下一步；
步骤S11：跳转至开始子单元；
步骤S12：获取扫频启动标志位的状态；当扫频启动标志位为1时，则跳转到步骤S15，否则通过DAC子单元输出小电压，并切换到锁相环单元；
步骤S13：当扫频启动成功时，则进行下一步；当扫频启动失败时，跳转到步骤S23；
步骤S14：将DAC子单元的输出设置为0，扫频启动标志位设置为1；
步骤S15：当电位器有值时，则将FPGA锁相环切换信号设置为1，并跳转至步骤S17；当电位器没有值时，进行下一步；
步骤S16：将FPGA锁相环切换信号清零；
步骤S17：获取停止按钮的状态；当停止按钮按下时，则跳转至停止子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，并跳转至步骤S2；当停止按钮未按下时，则进行下一步；
步骤S18：通过数码管显示子单元；
步骤S19：获取急停按钮的状态；当急停按钮按下时，跳转至急停子单元，通过数码管显示子单元，通过触摸屏与子单元进行通讯，并跳转至步骤S23；当急停按钮未按下时，进行下一步；
步骤S20：通过触摸屏与子单元进行通讯；
步骤S21：故障检测；所述故障检测是对感应加热电源的过温、过流以及过压进行保护检测；当检测出故障时，则跳转到停止子单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王依民，贺书航，
申请(专利权)人：淮北市华明工业变频设备有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34