基于56F803DSP的大功率超聲波電源的設(shè)計(jì)

3．3 周期分段實(shí)現(xiàn)移相控制

本系統(tǒng)的開關(guān)采用占空比為50％的PWM信號(hào)移相控制。傳統(tǒng)移相控制方法有二種：一種是采用UC3875產(chǎn)生移相控制波形．但電路復(fù)雜，不便于調(diào)試。精度低：另一種是采用單片機(jī)，這種方法大部分采用正弦表產(chǎn)生移相波形，程序冗長(zhǎng)、復(fù)雜、可讀性差。本系統(tǒng)采用周期分段控制方法實(shí)現(xiàn)移相控制波形。在每個(gè)PWM 周期中把開關(guān)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(jì)數(shù)器PWMVAL的值。變量Count代表輸出的是第幾段波形,當(dāng) Count=l或Count=3時(shí)．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(dāng)Count=l時(shí),PWM模塊的0通道和3 通道分別輸出高電平和低電平。當(dāng)Count=3時(shí)．PWM模塊的0通道和2通道分別輸出低電平和高電平；當(dāng)Count=2或Count=4時(shí)．把波形Ⅱ或 IV的模值MODULO 2(Ⅱ和IV的模值相同)賦給模值寄存器．當(dāng)Count=2時(shí)，PWM模塊的O通道和3通道都輸出高電平。當(dāng)Count=4時(shí)．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。

圖5為主程序框圖。在程序中，頻率跟蹤部分出現(xiàn)相位差時(shí)，先給頻率賦一個(gè)較大步長(zhǎng)(m=100)．然后隨著相位差的減?。饾u減小步長(zhǎng)．直到相位差為零。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

上述超聲波電源的主要參數(shù)是直流側(cè)電壓270 V；開關(guān)頻率fS=20 kHz；高頻變壓器匝比K=38：15；諧振電感Lf=3 mH；換能器采用工作頻率為20 kHz．內(nèi)阻為10Ω ,電容為12 000pF，最大輸出功率為1500 W。

圖6(a)給出逆變橋輸出電壓和電流實(shí)驗(yàn)波形。

圖6(b)是Q1管控制波形和漏一源極間電壓實(shí)驗(yàn)波形?？梢姡?dāng)控制信號(hào)使開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)。其漏極和源極之間的電壓已經(jīng)為零,實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管零電壓導(dǎo)通

圖6(c)是換能器二端電壓實(shí)驗(yàn)波形。換能器處于固有頻率諧振狀態(tài)時(shí)為純阻性負(fù)載，所以二端電壓為正弦。

5 結(jié)束語

采用頻率跟蹤和功率協(xié)調(diào)控制的數(shù)控式新型超聲波電源具有以下特點(diǎn)：

(1)采用帶輔助電路、電流增強(qiáng)型的ZVS全橋變換器．實(shí)現(xiàn)了所有開關(guān)管的ZVS；(2)實(shí)現(xiàn)了頻率跟蹤與功率控制的協(xié)調(diào)控制策略，跟蹤精度可達(dá)4Hz．能夠滿足超聲焊接、超聲清洗等控制的要求；(3)采用周期分段控制策略實(shí)現(xiàn)ZVS的移相控制，使得程序簡(jiǎn)化；(4)采用IR2110型集成驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單．減小了系統(tǒng)的體積，降低了成本。