專利名稱：基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種弧焊逆變控制技術(shù)，尤其涉及一種基于晶閘管模塊的弧焊 逆變控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
弧焊逆變器由逆變主電路及其控制系統(tǒng)組成。近年來(lái)逆變技術(shù)日趨成熟，而其 控制系統(tǒng)還是以單片機(jī)控制為主。數(shù)字化已成為電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與潮流， 在這種趨勢(shì)與潮流的推動(dòng)下，數(shù)字信號(hào)處理的理論與實(shí)現(xiàn)手段獲得了前所未有的發(fā) 展，成為當(dāng)今發(fā)展最快的學(xué)科之一。而晶閘管模塊作為數(shù)字信號(hào)處理的主要方法和
手段，自20世紀(jì)70年代末80年代初誕生以來(lái)，無(wú)論在性能上還是價(jià)格上都取得了突 破性的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著孤焊逆變器更為復(fù)雜的應(yīng) 用和性能要求的提高，單片機(jī)運(yùn)算速度慢、抗干擾能力差、編程靈活性差的缺點(diǎn)越 實(shí)用新型顯，成為制約弧焊逆變器發(fā)展的瓶頸。
同時(shí)，在晶閘管模塊中，美國(guó)Texas Instruments^司的TMS320系列以其優(yōu)越的 性能價(jià)格比在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上占有重要地位，該公司新推出的控制用晶閘管模塊 TMS320LF2407A，把一個(gè)高性能的晶閘管模塊內(nèi)核和微處理器的片內(nèi)外圍設(shè)備集 成為一個(gè)芯片，成為傳統(tǒng)的微控制器(MCU)和昂貴的控制多片設(shè)計(jì)的一種廉價(jià) 的替代產(chǎn)品，堪稱業(yè)界最具竟?fàn)幠芰Φ臄?shù)字化控制器。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、保護(hù)功能齊全的基于晶閘管模塊的 弧焊逆變控制系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)如
下該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是，所述的控制系統(tǒng)包括
整流逆變?yōu)V波功能模塊、IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸出模塊、 傳感放大模塊、過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊，所述的晶閘管處理模塊分別與所述的輸入輸出 模塊、傳感放大模塊、過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊相連接，且該晶閘管處理模塊還通過(guò)所述 的IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊與所述的整流逆變?yōu)V波功能模塊相連接。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)中的整流逆變?yōu)V波功能模塊包括整流 濾波單元、逆變器功能單元、輸出濾波功能單元，所述的整流濾波單元依次通過(guò)逆 變器功能單元、輸出濾波功能單元與所述的傳感放大^^莫塊相連接，且所述的逆變器 功能單元與所述的IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊相連接。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)中的輸入輸出模塊包括上位機(jī)單元、鍵 盤裝置和顯示裝置，所述的鍵盤裝置和顯示裝置分別通過(guò)上位^L單元與所迷的晶閘
管處理模塊相連接。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)中的過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊為過(guò)電壓、欠電 壓、過(guò)電流、過(guò)熱偵測(cè)模塊。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)中的晶閘管處理模塊為 TMS320LF2407A芯片。
綜上所述，本實(shí)用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)把晶閘管模塊技 術(shù)應(yīng)用于弧焊逆變器系統(tǒng)的控制，可以提供更加穩(wěn)定、精確、靈活的性能，控制也 更加柔性化，智能化、硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、軟件設(shè)計(jì)靈活多樣，所需外圍電路很少，從 而為孤焊逆變器的控制提供了更廣闊的發(fā)展空間，具有廣泛的應(yīng)用前景。


本實(shí)用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)由以下的實(shí)施例及附圖給出。
圖l是本實(shí)用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)的硬件功能原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將對(duì)本實(shí)用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì) 描述。
請(qǐng)參見(jiàn)圖l所示，該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其中，所述的控制
系統(tǒng)包括整流逆變?yōu)V波功能模塊、IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸 出模塊、傳感放大模塊、過(guò)栽信號(hào)偵測(cè)模塊，所述的晶閘管處理模塊分別與所述的 輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊相連接，且該晶閘管處理模塊還 通過(guò)所述的IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊與所述的整流逆變?yōu)V波功能模塊相連接。
其中，所述的整流逆變?yōu)V波功能模塊包括整流濾波單元、逆變器功能單元、輸 出濾波功能單元，所述的整流濾波單元依此通過(guò)逆變器功能單元、輸出濾波功能單 元與所屬的傳感放大模塊相連接，且所述的逆變器功能單元與所述的IGBT柵極驅(qū) 動(dòng)模塊相連接；所述的輸入輸出模塊包括上位機(jī)單元、鍵盤裝置和顯示裝置，所述 的鍵盤裝置和顯示裝置分別通過(guò)上位機(jī)單元與所述的晶閘管處理模塊相連接；所述 的過(guò)栽信號(hào)偵測(cè)模塊為過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、過(guò)熱偵測(cè)模塊；所述的晶閘管處 理模塊為TMS320LF2407A芯片。
在實(shí)際使用當(dāng)中，TMS320LF2407A是一種特殊用途的微處理器，其結(jié)構(gòu)和指 令集特別適合于執(zhí)行"信號(hào)處理"類算法，豐富的片內(nèi)外圍設(shè)備又使其適于控制應(yīng) 用。根據(jù)TMS320LF2407A體系結(jié)構(gòu)，晶閘管模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特別有利于在控制系 統(tǒng)中應(yīng)用，主要表現(xiàn)為
(1) 改進(jìn)的哈拂結(jié)構(gòu)。具有分離的程序和數(shù)據(jù)總線，這種多總線結(jié)構(gòu)允許同 時(shí)取指令和操作數(shù)，使得指令和數(shù)據(jù)能并行移動(dòng)和同步執(zhí)行，加快了執(zhí)行速度。
(2) 流水線操作。流水線操作使取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等操作可重疊 執(zhí)行。流水線操作決定了晶閘管模塊的指令基本上都是單周期指令。
(3) 采用硬件乘法器。晶閘管模塊的硬件乘法器使得乘法運(yùn)算可以在l個(gè)指令 周期內(nèi)完成，而單片機(jī)的乘法指令實(shí)際上是由加法和移位以軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此， 實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算就比較慢。
(4) 快速的指令周期。晶閘管模塊的工作時(shí)鐘頻率很高，TMS320LF2407A的 時(shí)鐘頻率達(dá)到40MHz，即指令周期為25ns,運(yùn)算能力為40 MIPS(每秒百萬(wàn)條指令)。
(5 )特殊的晶閘管模塊指令。晶閘管模塊的一個(gè)重要特征就是有l(wèi)套專門為數(shù)字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)。晶閘管模塊的指令集簡(jiǎn)化了數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程。
(6)優(yōu)化的事件管理模塊和外圍電路。在TMS320LF2407A芯片中集成了A/D 轉(zhuǎn)換、大容量存儲(chǔ)器、定時(shí)器、比'較單元、捕獲單元、PWM波形發(fā)生器、數(shù)字1/0 口、 SPI,SCI,CAN等，其中4個(gè)通用定時(shí)器和12個(gè)比較單元的結(jié)合能產(chǎn)生多達(dá)16路 的PWM輸出，足以滿足IGBT主電路的驅(qū)動(dòng)。
此外，TMS320LF2407A具有快速的中斷處理能力、數(shù)據(jù)指針的逆序?qū)ぶ饭δ堋?硬件尋址控制以及多種節(jié)電模式等特有的性能，這些特性將有利于 TMS320LF2407A在弧焊逆變器控制中的應(yīng)用。
同時(shí)，對(duì)于電壓、電流反々赍運(yùn)算，輸出電壓、電流經(jīng)采樣、變換后送入ADC1 和ADC2通道，用定時(shí)器l下溢中斷和周期中斷完成反饋電壓、電流的采樣和反饋 電流的運(yùn)算，用定時(shí)器2下溢中斷完成反饋電壓的運(yùn)算，2個(gè)定時(shí)器都工作在連續(xù)增 /減計(jì)數(shù)模式。
對(duì)于該控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，主要包括主程序和中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)，程序采 用模塊化編程，具有很強(qiáng)的移植性。
主程序的任務(wù)主要是系統(tǒng)初始化，初始化模塊主要完成系統(tǒng)時(shí)鐘、看門狗、I/O 端口、系統(tǒng)中斷、事件管理模塊的各個(gè)控制寄存器及其中斷等的設(shè)置，以及軟件中 各變量的初始化和輔助寄存器的設(shè)置等功能。
中斷服務(wù)子程序的設(shè)計(jì)中，中斷服務(wù)程序主要包括電壓、電流的反饋運(yùn)算、 PWM波形的生成、功率馭動(dòng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)等。中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)中，中斷標(biāo)志位 的處理是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。由于TMS320LF2407A采用了多個(gè)中斷源共享晶閘 管模塊內(nèi)核中同 一中斷優(yōu)先級(jí)，因而對(duì)每一個(gè)中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求都有2個(gè)中斷 標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)識(shí)。中斷標(biāo)志寄存器(IFR)中包含了INTI ~ INT6中斷級(jí)中已發(fā)送至CPU 的可屏蔽中斷請(qǐng)求的標(biāo)志位，共享某個(gè)中斷級(jí)的每個(gè)中斷源在相應(yīng)的控制寄存器中 都有自己的中斷標(biāo)志位。當(dāng)進(jìn)入通用中斷服務(wù)程序時(shí)，僅有IFR位被自動(dòng)清除，相 應(yīng)控制寄存器中的標(biāo)志位不會(huì)被自動(dòng)清除，這時(shí)必須在特定的中斷服務(wù)子程序中用 軟件加以清除(通常都是向該位寫l以清除此標(biāo)志)。如果不清除此標(biāo)志，當(dāng)共享內(nèi) 核同一中斷級(jí)的某個(gè)中斷源(記為中斷源A)發(fā)出中斷請(qǐng)求，程序響應(yīng)此中斷請(qǐng)求 進(jìn)入通用中斷服務(wù)程序時(shí)，如果中斷源A的優(yōu)先級(jí)低于標(biāo)志位未被清除的中斷源，務(wù)子程序，所以在中斷返回前必須對(duì)相應(yīng)控制 寄存器中的標(biāo)志位加以清除。
由于TMS320LF2407A采用了多個(gè)中斷源共享內(nèi)核同一中斷級(jí)這種中斷方式， 不僅提供了更多的中斷源，而且使得用戶能方便地處理各種中斷源的中斷請(qǐng)求(如 定時(shí)器下溢、串口接收、外部引腳跳變等)，編寫出適合自己需要的控制程序。
綜上所述，上述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)把晶閘管模塊技術(shù)應(yīng)用 于弧焊逆變器系統(tǒng)的控制，可以提供更加穩(wěn)定、精確、靈活的性能，控制也更加柔 性化，智能化、硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、軟件設(shè)計(jì)靈活多樣，所需外圍電路很少，從而為弧 焊逆變器的控制提供了更廣闊的發(fā)展空間，具有廣泛的應(yīng)用前景。
在此說(shuō)明書中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍 可以作出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖 應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1、一種基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)包括整流逆變?yōu)V波功能模塊、IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊，所述的晶閘管處理模塊分別與所述的輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊相連接，且該晶閘管處理模塊還通過(guò)所述的IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊與所述的整流逆變?yōu)V波功能模塊相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的整流逆變?yōu)V波功能模塊包括整流濾波單元、逆變器功能單元、輸出濾波功能 單元，所述的整流濾波單元依次通過(guò)逆變器功能單元、輸出濾波功能單元與所述的 傳感放大模塊相連接，且所述的逆變器功能單元與所述的IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊相連 接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于晶閘管模塊的孤焊逆變控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的輸入輸出模塊包括上位機(jī)單元、鍵盤裝置和顯示裝置，所述的鍵盤裝置和顯 示裝置分別通過(guò)上位機(jī)單元與所述的晶閘管處理模塊相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊為過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、過(guò)熱偵測(cè)模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的晶閘管處理模塊為TMS320LF2407A芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括整流逆變?yōu)V波功能模塊、IGBT柵極驅(qū)動(dòng)模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過(guò)載信號(hào)偵測(cè)模塊。方法包括關(guān)閉總中斷和看門狗、設(shè)置寄存器、初始化晶閘管處理模塊中的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、設(shè)置全比較寄存器和死區(qū)控制寄存器、配置I/O引腳、設(shè)置定時(shí)器允許下溢和周期中斷下溢中斷、設(shè)置EVAIMRA和IMR并允許INT1和INT2中斷、清除中斷標(biāo)志、開放總中斷、進(jìn)入循環(huán)等待狀態(tài)。本實(shí)用新型把晶閘管模塊技術(shù)應(yīng)用于弧焊逆變器系統(tǒng)的控制，可以提供更加穩(wěn)定、精確、靈活的性能，控制柔性化、智能化，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)靈活多樣，所需外圍電路很少，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B23K9/10GK201376133SQ200920070009
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者潘岳棠 申請(qǐng)人:上海滬工電焊機(jī)制造有限公司