基于56F803型DSP的大功率超聲波電源的設計

3．1 頻率跟蹤控制的實現

采用鎖相法實現頻率跟蹤控制。使用KT20A/P型電流傳感器和KV20A／P型電壓傳感器分別檢測換能器二端的電壓和電流,經過滯環(huán)控制得到電壓和電流的方波信號,如圖3所示。該滯環(huán)的回差為lV。然后,對二路方波信號經過異或門和D觸發(fā)器得到相位差波形和相位差符號。相位差波形送入DSP的捕獲口,計算出相位差大小T,相位差符號送入GPIOA7口．獲得符號標志量flag。當T≠O,flag=o時,表示電壓超前電流。此時,應該減小開關管的頻率f;當T≠O,flag=l時,表示電壓滯后電流,此時,應該增加開關管的頻率f,然后把頻率量轉化成時間量附給DSP模值寄存器,從而改變輸出PWM信號的周期。

3．2 功率控制的實現

為了使高頻逆變電路的輸出功率滿足換能器所需要的額定功率,要采用功率控制電路,即采集直流側的電流信號與給定的電流值進行比較,并對偏差進行數字PI調節(jié),從而改變移相控制波形的移相角．進而改變高頻逆變電路的輸出電壓。

采集直流側的電流來實現功率控制的主要原因是通過換能器的電壓和電流是交流,需要檢波、濾波等處理過程才能檢測到,這樣比較困難。而直流側電壓是直流量,基于這種考慮,采用了檢測直流側電流的方法。采用增量式數字PI運算減小偏移量,從而達到無靜差控制。直流側電流實時跟蹤給定電流,改變軟開關控制信號的移相角,從而改變高頻逆變電路的輸出電壓,當移相角增大時輸出電壓也增大,所以高頻逆變電路最終會輸出換能器所要求的功率。

3．3 周期分段實現移相控制

本系統(tǒng)的開關采用占空比為50％的PWM信號移相控制。傳統(tǒng)移相控制方法有二種：一種是采用UC3875產生移相控制波形．但電路復雜,不便于調試。精度低：另一種是采用單片機,這種方法大部分采用正弦表產生移相波形,程序冗長、復雜、可讀性差。本系統(tǒng)采用周期分段控制方法實現移相控制波形。在每個PWM周期中把開關管的控制波形分為4段．每段波形中DSP模值寄存器PWMCM的值等于計數器PWMVAL的值。變量Count代表輸出的是第幾段波形,當Count=l或Count=3時．把波形I或Ⅲ的模值MODUL01(I和Ⅲ的模值相同)賦給模值寄存器。當Count=l時,PWM模塊的0通道和3通道分別輸出高電平和低電平。當Count=3時．PWM模塊的0通道和2通道分別輸出低電平和高電平;當Count=2或Count=4時．把波形Ⅱ或IV的模值MODULO2(Ⅱ和IV的模值相同)賦給模值寄存器．當Count=2時,PWM模塊的O通道和3通道都輸出高電平。當Count=4時．PWM模塊的0通道和2通道都輸出低電平。然后,按照上述方式循環(huán)輸出波形,如圖4所示程序框圖。