分布式感应加热电源的设计与研究

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现代半导体集成技术与功率半导体技术的发展,引起了感应加热电源技术甚至是整个电力电子学领域的一场革命,同时也使感应加热电源及其应用得到了飞速发展。数字化、分布式控制、大容量是中频感应加热电源的主要发展趋势,目前在国内,尚未能真正实现数字化感应加热电源的推广使用,同时以通用的DSP芯片替代专业的芯片具有较大的成本优势,故利用DSP实现对整个感应加热电源的控制具有重要的实用价值和市场价值。另外随着现场总线技术的发展,特别是CAN总线的广泛应用,使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及检修维护,都得到了极大的改善。在提高中频感应加热电源的容量方面,数字化控制更易于改变均流控制策略,便于实现电源的通信和监控等。而将数字均流技术与网络技术结合起来,即通过现场总线网络传递均流信息,提高了数据传递的速度与抗干扰性,可以更加有效提高整个系统的实时控制能力及稳定性。  针对中频感应加热电源的上述三大发展趋势,本文详细研究了中频感应加热电源分布式控制系统模型,通过分析感应加热电源的控制特点,提出了感应加热电源控制系统的信息产生规律,并据此分析了分布式感应加热电源的实时性能,而且进一步总结出实时性能的优化策略。  另外根据所提出的系统模型,设计了一款以DSP芯片TMS320F28335为核心的采用分布式控制系统的中频感应加热电源,该电源系统包括主控制单元、从控制单元、整流单元、逆变单元、就地操作单元。其中主控制单元、从控制单元都以TMS320F28335为核心,包括了TMS320F28335最小系统及外围电路、驱动及隔离电路、CAN总线接口。整流单元包括了以CPLD为核心的整流桥控制电路及三相全控桥式整流电路。逆变单元则包括零压扫频软启动电路、并联谐振逆变电路。就地操作单元则是由嵌入了ARM9芯片的一体化工业用触摸屏构成。
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