一种基于DSP逆变式等离子切割电源装置制造方法及图纸

一种基于ＤＳＰ逆变式等离子切割电源装置，包括依次连接的高压电输入模块、整流滤波模块、ＩＧＢＴ斩波模块、ＩＧＢＴ逆变模块、变压器模块、整流模块、控制器模块、驱动电路模块，所述整流模块还与切割机割矩模块连接，所述驱动电路分别与ＩＧＢＴ斩波模块、ＩＧＢＴ逆变模块连接。本实用新型专利技术采用高性能的ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７作为核心，配以各种专用芯片进行控制，并在整个电路的各个环节中采取了多种抗干扰与保护措施。该装置电路简洁，操作方便，工作稳定，系统得到明显优化，系统效率达到了９０％，暂载率８５％。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种切割电源装置，尤其涉及一种基于DSP逆变式等离子切割电源装置。
技术介绍
逆变式等离子切割是一种新型的热切割技术，由于它使用方便，切割成本低，能够适应多种金属材料的切割，因此很快得到了普及应用。在现阶段，逆变式等离子切割电源的研制受到广泛的关注，其i殳备多是由4莫拟器件构成，受噪声、温度、器件老化等因素影响较大，而且使用元件多，控制电路复杂。随着高性能数字信号处理器(DSP)的面世，实现脉冲序列控制、自动相移修正、多机并联、谐波控制、功率因数调节和实时监测显示等功能的数字化控制已成为可能。同时，利用DSP强大的编程能力，可不断才艮据市场要求进^f于功能扩展，提升智能化程度。因此，凄t字化控制技术是逆变式等离子切割电源的必然发展方向。
技术实现思路
本技术的目的在于提出 一种基于DSP逆变式等离子切割电源装置，实现数字化控制切割电源，将原有的模拟控制方式改变为数字式控制，引入拥有强大数据处理能力的DSP,再配合单片机，实现智能化、人性化的高性能系统。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案一种基于DSP逆变式等离子切割电源装置，包括依次连接的高压电输入模块、整流滤波模块、IGBT斩波模块、IGBT逆变模块、变压器模块、整流模块、控制器模块、驱动电路模块，所述整流模块还与切割机割矩模块连接，所述驱动电路分别与IGBT斩波模块、IGBT逆变模块连接。进一步的，所述控制器模块包括依次连接的单片机、RS232扩展模块、DSP模块、人机交互电路、逻辑控制电路。进一步的，所述变压器模块是铁基非晶合金铁心变压器。进一步的，所述整流模块与控制器模块之间还设有温度电流反馈模块。本技术采用高性能的TMS320LF2407作为核心，配以各种专用芯片进4亍控制，并在整个电路的各个环节中采取了多种抗干扰与保护措施。该装置电路简洁，搡作方便，工作稳定；专用的保护电路使系统可以稳定工作在比较恶劣的环境；IGBT的驱动波形由DSP软件实现，抗干扰能力强，控制精度高，切割质量好，参数修改及系统升级方便；对DSP进行数字化改造后，系统得到明显优化，系统效率达到了90%，暂载率85%。附图说明图1本技术4支佳实施例的示意图。图2是温度反馈电路图3是IGBT电压电流保护电路具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步描述如图1所示，本技术一种基于DSP逆变式等离子切割电源装置，包括依次连接的高压电输入模块、整流滤波模块、IGBT斩波4莫块、IGBT逆变模块、变压器模块、整流模块、控制器模块、驱动电路模块，所述整流模块还与切割机割矩模块连接，所述驱动电路分别与IGBT斩波模块、IGBT逆变模块连接。进一步的，所述控制器模块包括依次连接的单片机、RS232扩展模块、DSP模块、人机交互电路、逻辑控制电路。进一步的，所述变压器模块是铁基非晶合金铁心变压器。进一步的，所述整流模块与控制器模块之间还设有温度电流反馈模块。本技术使用双芯结构，DSP与P89C54单片机作为系统控制器，充分结合DSP的强处理能力与单片机的强控制能力，使系统在实现实时处理的同时满足低成本的要求。通过实现串口 DSP与单片机的数据交流。系统采用型号为TMS320F2407的DSP，这种型号的DSP芯片具有如下优点(1)强大的数据处理能力，16位DSP可提供40MIPS最高运算速度。四级指令执行流水线；丰富4的片内资源，如高速RAM等，极大地提高了其数据处理速度；(2)丰富的片内资源32k xl6bit的片上FLASH; 2k xl6bit的单口 RAM; 544 xl6bit的双口 RAM;优化过的2个独立的事件管理器；16路10位模数转换器(ADC)，转换速度达到375ns; 5种不同的片上标准通信端口可作为主机；丰富的片上资源极大地降低了板级空间及系统成本，可使设计更简单、更高效、更经济；(3)采用静态CMOS技术，使得供电电压降为3. 3V，减小了控制器的功耗，并且在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器，可以并行执行多个操作。系统对IGBT的导通时间、关断时间、死区时间及变压参数较为敏感，因此对其选型时要求比较高，若选择不当，易造成系统性能下降或系统成本上升。在高频开关状态下，由于开关管频繁地开通关断，在此期间，IGBT管会产生^艮大的开关损耗，造成资源浪费、系统效率下降及降低系统寿命等后果。控制器所产生的PWM波的死区时间对系统也有着重要影响。死区时间太长易造成系统效率就降低；反之易出现逆变电路同一桥臂两IGBT管同时导通的情况，这样会对系统产生破坏；而且死区时间对输出电压波形造成影响。因此，这里采用DSP编程，并通过多次试验来确定死区时间及选择针对实际系统的参数。变压参数的设计主要包括变压器磁性材料选择、气隙的设计、绕组排列方式的设计。主要目的是尽量消除磁滞回环、磁饱和及漏感等降低系统效率的因素。鉴于价格、节能及可行性等理由，系统中采用了铁基非晶合金铁心变压器。如图2所示，逆变式等离子切割电源电路中，IGBT的保护电路和DSP的契合是影响系统性能的关键电路。在高频的驱动下，由于IGBT产生了损耗，会使开关管急剧升温，导致IGBT性能下降，甚至击穿。因此，为其设计了温度反々赍控制，以使系统正常工作。在电路设计中，采用了LM35系列精密温度传感器。通过反馈控制，实时、精确地将温度转换为DSP的A/D能识别的电压信号，以及时在IGBT过热时对系统进行保护。因为TMS320LF2407本身带有A/D模块，系统可直接利用TMS320LF2407的A/D转换模块。要注意，参考电压设置为Urefhi=3. 3V和Ureflo-OV，模拟电压的输入(ADCIN)不能超过3. 3V。 DSP自带内置采样/保持(S/H)的10位模数转换模块ADC。如果输入电压超过3. 3V,必须要经过电平转换电路。如图3所示，该电路分为栅极电压箝位和RC网络吸收两部分。前者用于在驱动电压过高时提供栅极保护，后者则用于吸收浪涌信号带来的多余的能量。实践表明，该保护电路可以在浪涌电压或浪涌电流到来时对IGBT起到很好的保护作用。无感电阻R9， RIO， Rll， R12和无感电容C14, C15, C16, C17的作用是减小吸收网络回路中的电感。3软件平台技术方案3.1软件的实现系统设计中使用DSP与单片机同时进行处理与控制。根据这两种控制器各自的特点，实际使用时DSP用于数据的采集和处理、PWM控制和预测PI控制算法等需要实时处理的运算。单片机用于人机交互、逻辑控制等处理。对DSP系统与单片机系统均进行了适当的扩展。3.1.1 DSP软件流程DSP负责系统主要数据的处理和PWM输出。由于系统的实时性要求较高，所以在DSP中尽量不处理其他辅助功能，而把辅助功能交给单片机完成。DSP系统实现温度和电流电压的实时采集、预测PI电流控制、温度保护、PWM波输出、RS232通信等功能。领域普通技术人员可在不脱离本技术思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本技术的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。权利要求1、一种基于DSP逆变式等离子切割电源装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＤＳＰ逆变式等离子切割电源装置，其特征是：包括依次连接的高压电输入模块、整流滤波模块、ＩＧＢＴ斩波模块、ＩＧＢＴ逆变模块、变压器模块、整流模块、控制器模块、驱动电路模块，所述整流模块还与切割机割矩模块连接，所述驱动电路分别与ＩＧＢＴ斩波模块、ＩＧＢＴ逆变模块连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新春，
申请(专利权)人：上海沪工电焊机制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]