基于DSP芯片TMS320LF2407A的超聲電源系統(tǒng)的控制電路

　　2 控制策略

　　下面對(duì)主電路控制策略的工作過程進(jìn)行作進(jìn)一步分析，逆變器在工作過程中，功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間恒定。導(dǎo)通順序?yàn)閆1→Z4→ Z2→Z3，同一橋臂2個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，需要一定延時(shí)時(shí)間，防止上下橋臂直通，保證開關(guān)管的安全。

　　PS-PWM功率控制的逆變電路在1個(gè)周期內(nèi)的主要有以下幾種工作模態(tài)，如圖3所示。

　　(1)工作模式1[t0時(shí)刻](見圖3(a))：在t0時(shí)刻，Z1和Z4同時(shí)導(dǎo)通，電流i的流向：Z1→R→L→C→Z4。

　　(2)工作模式2[t0，t1](見圖3(b))：在t0時(shí)刻關(guān)斷Z1，電流i給C1充電，C3的電荷被抽走。C1的電壓從零開始線性上升，C3的電壓從E開始線性下降，Z1是ZVS關(guān)斷。

　　(3)工作模式3[t，t2](見圖3(c))：t1時(shí)刻，C3的電壓下降到零，D3自然開通，將Z3箝位在零，此時(shí)開通Z3，Z3是ZVS開通，此時(shí)Z3中沒有電流流過。

　　(4)工作模式4[t，t3](見圖3(d))：在t2時(shí)刻關(guān)斷Z4，電流i抽走C2的電荷，同時(shí)給C4充電。Z4的電壓從零開始上升，Z4是ZVS關(guān)斷。t3時(shí)刻，C4上的電壓上升到E，即C2上電荷量為零時(shí)，D2自然導(dǎo)通。

　　(5)工作模式5[t3，t4](見圖3(e))：t3時(shí)刻，D2導(dǎo)通，將Z2箝位在零，此時(shí)Z2開通，因此Z2是ZVS開通。雖然Z2開通，但沒有電流流過。t4時(shí)刻，D2，D3自然關(guān)斷，Z2和Z3中將流過電流。

　　(6)工作模式6[t4，t5](見圖3(f))：在t4時(shí)刻，電流由正方向過零，并向負(fù)方向增加，電流i的流向：Z2→C→L→R→Z3。到t5時(shí)刻，Z3關(guān)斷，逆變器開始另一半周期的工作，工作情況類似上述半個(gè)周期。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　在此結(jié)合高性能DSP數(shù)字芯片設(shè)計(jì)了一種新穎的超聲波電源控制系統(tǒng)，其整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖4所示。DSP采用TMS320LF2407A，外擴(kuò)FLASH采用CY7C1021V33-122芯片，PWM為脈沖輸出，分別由PWMl，PWM2，PWM3，PWM4引出，并經(jīng)過集成驅(qū)動(dòng)隔離送至IGBT，控制其導(dǎo)通與關(guān)閉。Iset為給定電路，Io，Id，Udt分別為負(fù)載電流、逆變器的直流輸入電流和電壓，將這3路信號(hào)分別送至各自的調(diào)理電路，經(jīng)過調(diào)理送入DSP的A/D接口。如遇到外部故障，如過熱等，向DSP發(fā)出中斷請(qǐng)求，實(shí)施保護(hù)。

　　在此采用TMS320LF2407A來(lái)實(shí)現(xiàn)PS-PWM算法，利用其EV產(chǎn)生PWM控制信號(hào)。功率控制程序的作用是通過將從負(fù)載處檢測(cè)到的電流值與功率設(shè)定量相比較，其差值通過數(shù)字PI控制算法進(jìn)行處理，進(jìn)而得到所需要調(diào)整的移相角度θ值，結(jié)果返回主程序影響比較單元1(CMPRl)的設(shè)定值。PS-PWM功率控制算法如圖5所示。

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