基于DSP的弧焊逆变电源数字化控制体系的计划

    弧焊逆变电源(亦称弧焊逆变器)是一种高效、节能、简便的新型弧焊电源。如今，采取ICBT作为功率控制器件来进步功率主电路的控制 性和稳固性，以8位和16位单片机作为控制内核举行焊接步伐控制和焊接参数运算处理惩罚，进步了弧焊逆变电源的操纵性。 数字信号处理惩罚器(DSP)的遍及遍及和应用，为弧焊逆变电源控制体系的全部字化提供了须要的硬件和软件底子。 

    DSP与单片机性能比较阐发 

    单片机(MCU)遍及应用于家用电器、产业控制和智能终端，重要起控制作用。DSP可高速地实现已往由软件实现的大部分算法。表1比较了典范单片机和DSP的性能指标。 
    由表1可知，与单片机相比，DSP的上风表现为：数据处理惩罚本领强、高运算速率、能及时完成巨大谋略、单周期多成果指令、PWM辨别率 高、更短的采样周期。

                                                表1 典范单片机和DSP的性能比较

    就如今技能近况，将DSP和单片机连合起来计划体系是一种很好的要领，充分发挥单片机控制本领强的特点和DSP强大数据处理惩罚本领和高运行速率的上风。从而进步弧焊逆变电源控制体系的精度和及时性，餍足弧焊逆变电源更高的性能请求。 

    如今实用于弧焊逆变电源控制的DSP重要有TI公司的TMS320C2000系列、ADI公司的ADSP2100系列、Motorola公司的 DSP56F800系列。下面以TI公司的16位定点TMS320LF2407A为例阐明DSP的布局。

                                    由图1可见DSP的布局特性分外有利于在控制体系中应用，重要表现为： 

    改造的哈佛布局；流水线操纵；采取硬件乘法器；快速的指令周期；TMS320LF2407A的时钟频率到达40MHz，即指令周期为25ns，运算本领为40MIPS(每秒百万条指令)。芯片有一套专门为数字信号处理惩罚而计划的指令体系。指令简化了数字信号处理惩罚进程，优化的变乱办理模块和外围电路：从图1可见在DSP芯片中集成了A/D转换、大容量存储器、定时器、比较单位、捕获单位、PWM波形产生器、数字I/O口、SPI、SCI、 CAN，此中4个通用定时器和12个比较单位的连合能孕育产生多达16路的PWM输出，足以餍足IGBT主电路的驱动。 

    别的，TMS320LF2407A具有快速的停止处理惩罚本领、数据指针的逆序寻址成果、硬件寻址控制以及多种节电模式等特有的性能，这些特性将有利于TMS320LF2407A在弧焊逆变电源控制中的应用。 

    控制体系构成与事变原理 

    根据单片机和DSP的各自上风，我们选择了以单片机为上位机，DSP为下位机的弧焊逆变电源控制体系办理方案.

    控制体系由单片机、DSP、键盘、表现、电弧电压和焊接电流采样体系、送丝控制体系构成，与以单片机为内核的控制体系相比大大简化了体系构成。 

    方案中的单片机采取Winbond公司的W77E58，DSP为TI公司的TMS320LF2407A。 

    在这一方案中单片机重要完成焊接步伐控制和人机接口， 因人机接口对速率请求是比较低的， 对控制本领的请求较高，人机接口成果包括：焊接参数的给定及及时表现。 

    DSP重要完成采样信号的反馈运算及PWM脉冲序列的天生，DSP根据电弧电压和焊接电流的反馈量和单片机提供的给定值在DSP内部完成 巨大的算术逻辑运算，输出得当宽度的PWM脉冲信号，经驱动放大后用于IGBT栅极驱动，以控制电源的输出电流、电压，实现弧焊逆变电源的控制。单片机和DSP之间的通讯由SCI串行接话柄现。
控制体系紧张构成部分根本事变原理分述如下： 

    电流反馈 

    本体系采取零磁通霍尔元件电传播感器来检测电流，由于TMS320LF2407A的A/D输入信号范畴为0～5V，因此，必须将霍尔元件输出的小电流信号起首更改为电压信号，再经放大滤波掉队入A/D转换通道。 

    PWM输出和功率驱动 

    TMS320LF2407A的PWM产生电路可孕育产生16路具有可编程去世区和可变输出极性的PWM信号，有从0～16us的可编程去世区产生器控制PWM输出，可以克制孕育产生短路而击穿功率器件。功率驱动采取变压器驱动。 

    掩护成果 

    为了包管体系中功率转换电路及栅极驱动电路寂静可靠地事变。TMS320LF2407A提供了PDPINT引脚，利用它可方便地实现控制体系的过压、过流、欠压、过温等掩护成果。 
    种种妨碍信号经光电断绝后输入到PDPINT引脚，有任意妨碍状态出现时PDPINT引脚被拉为低电平，此时DSP内定时器立即克制计数，全部PWM输出引脚全部呈高阻状态，现时孕育产生停止信号，关照CPU有非常环境产生。整个进程不必要步伐干涉，全部主动完成，这对实现种种妨碍状态的快速处理惩罚非常有效。 

    控制体系特点 

    基于DSP从以下各个方面改进了弧焊逆变电源控制体系的技能指标： 

    计划方面 

    传统的单片机弧焊逆变电源控制体系其构成元器件较多，元器件易受损，从而增长了维修和维护的事变量，而基于DSP的弧焊逆变电源 数字化控制体系元器件明显淘汰。 

    速率方面 

    基于DSP的弧焊逆变电源数字化控制体系充分发挥了单片机和DSP的上风，从而大大进步了控制体系的及时性。 

    精度、稳固性方面 

    TMS320LF2407A为16位定点DSP，可以到达10-5的精度。消除了模仿体系中参数的容限、漂移导致的控制器参数的变革，稳固性进步。 

    机动性方面 

    基于DSP的控制体系机动性好，参数容易变化，便于升级。计划事变重要会合在软件上，通过编程可用同一块控制板实现差别的焊接工艺控制。 

    控制算法实现方面 

    基于DSP的弧焊逆变电源数字化控制体系有望突破经典控制要领，而采取更为先辈的当代控制技能。 

    接口方面 

    基于DSP的控制体系与别的当代数字技能为底子的体系或配置都是相互兼容的，与如许的体系接口以实现某种成果要比模仿体系与这些体系接口要容易得多。 

    结语 

    DSP技能的高速生长和DSP应用的遍及，为弧焊逆变电源控制体系的计划提供了一个很好的选择。就如今的技能近况，以单片机为上位机，认真焊接步伐控制和人机接口，以DSP为下位机，认真焊接参数反馈运算和PWM波形的孕育产生，是一种较好的办理方案。 这项技能在海内方才起步，是一项远景广阔的新技能，必将得到越来越遍及的应用。