一种脉冲恒流源控制环路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种脉冲恒流源控制环路，包括电流给定模块、PI调节器、负载、电流采样模块，通道选择器、预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块；高电平电压常量输入模块、低电平电压常量输入模块和电流采样模块分别连接通道选择器的三个输入端，通道选择器的输出端连接PI调节器的反馈输入端。在给定电流的上升沿，选通预设低电平；待预设低电平的选通时间计数达到一定阈值后，选通采样电流；在给定电流的下降沿，选通预设高电平；预设高电平的选通时间计数达到一定阈值后，选通采样电流。本实用新型专利技术能极大程度的降低输出电流的上升、下降时间，对于提高激光切割、焊接的精度，具有非常大的促进作用。具有非常大的促进作用。具有非常大的促进作用。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲恒流源控制环路


[0001]本技术涉及脉冲恒流源，特别涉及一种脉冲恒流源控制环路。

技术介绍

[0002]脉冲恒流源在工业领域有着广泛的应用，且向着智能化、小型化、高集成度的方向发展。
[0003]在激光切割、焊接领域，脉冲恒流源的电流输出特性决定了激光切割、焊接的精度，所以用于激光切割、焊接领域的脉冲恒流源对电流的上升、下降时间有严格的限制，通常需控制在在30uS以内。
[0004]如图1所示，是目前普遍采用的常规脉冲恒流源控制环路的框图，PI调节器根据电流给定的频率、幅值，结合电流采样的反馈，向负载端输出与“电流给定同频率、特定比例幅值的电流。
[0005]在激光切割、焊接领域，电流给定通常为幅值、频率可变的方波，频率范围通常在1—5000Hz，要求PI调节器输出的电流也必须为方波，且电流上升、下降时间在30uS以内。
[0006]受限于PI调节器的带宽、响应速度，目前市场上脉冲恒流源的输出电流上升、下降时间很难达到30uS，最终使激光切割、焊接的精度降低。

技术实现思路

[0007]本技术目的是：提供一种脉冲恒流源控制环路，使脉冲恒流源的输出电流上升、下降时间大幅降低。
[0008]本技术的技术方案是：
[0009]一种脉冲恒流源控制环路，包括依次连接的电流给定模块、PI调节器、负载、电流采样模块，还包括通道选择器、预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块；
[0010]所述预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块和电流采样模块输出端分别连接通道选择器的三个输入端，通道选择器的输出端连接PI调节器的反馈输入端。
[0011]具体的，所述电流给定模块输出给定电流，电流采样模块采集负载电流并输出采样电流；预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块分别输出预设高电平、预设低电平。
[0012]优选的，在给定电流的上升沿，所述通道选择器选通预设低电平；同时开启PI调节器的周期计数，以计算预设低电平的选通时间。
[0013]优选的，待PI调节器对预设低电平的选通时间计数达到一定阈值
△
ab后，通道选择器关断预设低电平，同时选通采样电流。
[0014]优选的，在给定电流的下降沿，所述通道选择器选通预设高电平；同时开启PI调节器周期计数，以计算预设高电平的选通时间。
[0015]优选的，待PI调节器对预设高电平的选通时间计数达到一定阈值
△
cd后，通道选择器关断预设高电平，同时选通采样电流。
[0016]优选的，随着给定电流的变化，环路循环切换工作状态，输出与给定电流同相位的电流。
[0017]本技术的优点是：
[0018]本技术与传统的脉冲恒流源控制环路相比，能极大程度的降低输出电流的上升、下降时间，对于提高激光切割、焊接的精度，具有非常大的促进作用。
附图说明
[0019]下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：
[0020]图1为现有的脉冲恒流源控制环路的框图；
[0021]图2为本技术的脉冲恒流源控制环路的框图；
[0022]图3为本技术的脉冲恒流源控制环路时序图；
[0023]图4为本技术的脉冲恒流源控制环路输出波形图；
[0024]图5为本技术的脉冲恒流源控制环路输出电流上升时间波形图；
[0025]图6为本技术的脉冲恒流源控制环路输出电流下降时间波形图。
具体实施方式
[0026]如图2所示，本技术的脉冲恒流源控制环路，除了包括现有的依次连接的电流给定模块、PI调节器、负载、电流采样模块，还包括通道选择器、预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块；所述预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块和电流采样模块输出端分别连接通道选择器的三个输入端，通道选择器的输出端连接PI调节器的反馈输入端。
[0027]具体的，所述电流给定模块输出给定电流，电流采样模块采集负载电流并输出采样电流；预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块分别输出预设高电平、预设低电平。
[0028]本技术的脉冲恒流源控制环路工作过程，如图3的时序图所示，包括：
[0029]S1、在给定电流的上升沿Ta，所述通道选择器选通预设低电平，即将预设低电平反馈给PI调节器，以使PI调节器以最高的爬升率输出最大值；同时开启PI调节器的周期计数，以计算预设低电平的选通时间。
[0030]S2、待PI调节器对预设低电平的选通时间计数达到一定阈值
△
ab后，即Tb时刻，通道选择器关断预设低电平，同时选通采样电流，即将采样电流反馈给PI调节器，以使负载电流的幅值符合给定电流的高电平。
[0031]S3、在给定电流的下降沿Tc，所述通道选择器选通预设高电平，即将预设高电平反馈给PI调节器，以使PI调节器以最高的衰减率输出最小值；同时开启PI调节器周期计数，以计算预设高电平的选通时间。
[0032]S4、待PI调节器对预设高电平的选通时间计数达到一定阈值
△
cd后，即Td时刻，通道选择器关断预设高电平，同时选通采样电流，即将采样电流反馈给PI调节器，以使负载电流的幅值符合给定电流的低电平。
[0033]S5、随着给定电流的变化，环路循环切换S1
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S4工作状态，输出与给定电流同相位的电流。
[0034]在具体实施时，某一款3KW的激光脉冲恒流源，额定输入电压DC200V，额定输出电压DC135V，额定输出电流25A。由于该款3KW的脉冲恒流源输出电压高、电流大，按常规的控制环路进行设计开发后，经测试其输出电流的上升、下降时间远大于激光切割、焊接所要求的30uS，无论怎么调整控制环路的软、硬件参数，也无法达到30uS的要求值。
[0035]将该3KW脉冲恒流源的控制环路按本技术的方案进行整改后，微调“预设高电平”、“预设低电平”、
△
ab及
△
cd的值后，使用改善控制环路的脉冲恒流源，用示波器抓取给定电流和输出电流波形，如图4所示，输出电流能够准确跟随电流给定的频率、相位、比例幅值，符合激光切割、焊接的要求。如图5、6所示，其输出电流的上升、下降时间在20uS左右，远远超过了激光切割、焊接所要求的30uS的极限值。
[0036]上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲恒流源控制环路，包括依次连接的电流给定模块、PI调节器、负载、电流采样模块，其特征在于：还包括通道选择器、预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块；所述预设高电平电压常量输入模块、预设低电平电压常量输入模块和电流采样模块输出端分别连接通道选择器的三个输...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓明，俞玉春，杨立杰，
申请(专利权)人：苏州易德龙科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：