專利名稱：基于dsp芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種弧焊逆變控制技術(shù)，尤其涉及一種基于DSP芯片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。近年來逆變技術(shù)日趨成熟，而其控制系統(tǒng) 還是以單片機控制為主。數(shù)字化已成為電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢與潮流，在這種趨勢與潮流 的推動下，數(shù)字信號處理的理論與實現(xiàn)手段獲得了前所未有的發(fā)展，成為當今發(fā)展最快的學(xué) 科之一。而DSP作為數(shù)字信號處理的主要方法和手段，自20世紀70年代末80年代初誕生 以來，無論在性能上還是價格上都取得了突破性的發(fā)展，對傳統(tǒng)單片機控制系統(tǒng)構(gòu)成嚴峻挑 戰(zhàn)。隨著弧焊逆變器更為復(fù)雜的應(yīng)用和性能要求的提高，單片機運算速度慢、抗干擾能力差、 編程靈活性差的缺點越實用新型顯，成為制約弧焊逆變器發(fā)展的瓶頸。
同時，在DSP中，美國Texas Instruments公司的TMS320系列以其優(yōu)越的性能價格比在 國內(nèi)外市場上占有重要地位，該公司新推出的控制用DSP TMS320LF2407A,把一個高性能 的DSP內(nèi)核和微處理器的片內(nèi)外圍設(shè)備集成為一個芯片，成為傳統(tǒng)的微控制器(MCU)和昂 貴的控制多片設(shè)計的一種廉價的替代產(chǎn)品，堪稱業(yè)界最具竟爭能力的數(shù)字化控制器。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、保護功能齊全的基于DSP芯片的弧焊逆變控 制系統(tǒng)。
為了達到上述的目的，本實用新型的基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)如下 該基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其主要特點是，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)動模塊、DSP中央處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過 載信號偵測模塊，所述的DSP中央處理模塊分別與所述的輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過 栽信號偵測模塊相連接，且該DSP中央處理模塊還通過所述的IGBT柵極驅(qū)動模塊與所述的 整流逆變?yōu)V波功能模塊相連接。
該基于DSP芯片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此通過逆變器功能單元、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) 動模塊相連接。
該基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)中的輸入輸出模塊包括上位機單元、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上位機單元與所述的DSP中央處理模塊相連接。
該基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)中的過栽信號偵測模塊為過電壓、欠電壓、過電流、 過熱偵測模塊。
該基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)中的DSP中央處理模塊為TMS320LF2407A芯片。 綜上所述，本實用新型的基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)把DSP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)計簡單、軟件設(shè)計靈活多樣，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。


本實用新型的基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)由以下的實施例及附圖給出。 圖1是本實用新型的基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)的硬件功能原理示意圖。
具體實施方式
以下將對本實用新型的基于DSP芯片的弧焊逆變控制方法作進一步的詳細描述。
請參見圖l所示，該基于DSP芯片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)動模塊、DSP中央處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大 模塊、過載信號偵測模塊，所述的DSP中央處理模塊分別與所述的輸入輸出模塊、傳感放大 模塊、過載信號偵測模塊相連接，且該DSP中央處理模塊還通過所述的IGBT柵極驅(qū)動模塊 與所述的整流逆變?yōu)V波功能^^莫塊相連接。
其中，所迷的整流逆變?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)動模塊相連接；所述的輸入 輸出模塊包括上位機單元、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上位 機單元與所述的DSP中央處理模塊相連接；所述的過載信號偵測模塊為過電壓、欠電壓、過 電流、過熱偵測才莫塊；所述的DSP中央處理模塊為TMS320LF2407A芯片。
在實際使用當中，TMS320LF2407A是一種特殊用途的^t處理器，其結(jié)構(gòu)和指令集特別適合于執(zhí)行"信號處理"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)，DSP的結(jié)構(gòu)特點特別有利于在控制系統(tǒng)中應(yīng)用，主要表現(xiàn)為
(1) 改進的"^合拂結(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)允許同時取指令和 操作數(shù)，使得指令和數(shù)據(jù)能并行移動和同步執(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 DSP的指令基本上都是單周期指令。
(3 )采用硬件乘法器。DSP的硬件乘法器使得乘法運算可以在1個指令周期內(nèi)完成，而 單片機的乘法指令實際上是由加法和移位以軟件方式來實現(xiàn)，因此，實現(xiàn)乘法運算就比較慢。
(4) 快速的指令周期。DSP的工作時鐘頻率很高，TMS320LF2407A的時鐘頻率達到 40MHz,即指令周期為25ns,運算能力為40 MIPS (每秒百萬條指令)。
(5) 特殊的DSP指令。DSP芯片的一個重要特征就是有1套專門為數(shù)字信號處理而設(shè) 計的指令系統(tǒng)。DSP的指令集簡化了數(shù)字信號處理過程。
(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、 大容量存儲器、定時器、比較單元、捕獲單元、PWM波形發(fā)生器、數(shù)字I/O 口 、 SPI， SCI, CAN 等，其中4個通用定時器和12個比較單元的結(jié)合能產(chǎn)生多達16路的PWM輸出，足以滿足 IGBT主電路的驅(qū)動。
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?、硬件?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，對于電壓、電流反饋運算，輸出電壓、電流經(jīng)采樣、變換后送入ADC1和ADC2 通道，用定時器1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算，用定 時器2下溢中斷完成反饋電壓的運算，2個定時器都工作在連續(xù)增/減計數(shù)模式。
對于該控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，主要包括主程序和中斷服務(wù)子程序設(shè)計，程序采用模塊化 編程，具有很強的移植性。
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)時鐘、看門狗、1/0端口、系 統(tǒng)中斷、事件管理模塊的各個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)計中，中斷服務(wù)程序主要包括電壓、電流的反饋運算、PWM波形的 生成、功率馭動保護的實現(xiàn)等。中斷服務(wù)子程序設(shè)計中，中斷標志位的處理是一個極為重要 的問題。由于TMS320LF2407A采用了多個中斷源共享DSP內(nèi)核中同一中斷優(yōu)先級，因而對
每一個中斷源發(fā)出的中斷請求都有2個中斷標志進行標識。中斷標志寄存器(IFR)中包含了INTI INT6中斷級中已發(fā)送至CPU的可屏蔽中斷請求的標志位，共享某個中斷級的每個中 斷源在相應(yīng)的控制寄存器中都有自己的中斷標志位。當進入通用中斷服務(wù)程序時，僅有IFR 位被自動清除，相應(yīng)控制寄存器中的標志位不會被自動清除，這時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1以清除此標志)。如果不清除此標志，當共享內(nèi) 核同一中斷級的某個中斷源(記為中斷源A)發(fā)出中斷請求，程序響應(yīng)此中斷請求進入通用 中斷服務(wù)程序時，如果中斷源A的優(yōu)先級低于標志位未被清除的中斷源，程序會根據(jù)標志位 進入錯誤的中斷服務(wù)子程序，所以在中斷返回前必須對相應(yīng)控制寄存器中的標志位加以清除。
由于TMS320LF2407A采用了多個中斷源共享內(nèi)核同一中斷級這種中斷方式，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求(如定時器下溢、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DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)把DSP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 簡單、軟件設(shè)計靈活多樣，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。
在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出 各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認為是說明性 的而非限制性的。
權(quán)利要求1、一種基于DSP芯片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)動模塊、DSP中央處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過載信號偵測模塊，所述的DSP中央處理模塊分別與所述的輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過載信號偵測模塊相連接，且該DSP中央處理模塊還通過所述的IGBT柵極驅(qū)動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1所述的基于DSP芯片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^f莫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)動模塊相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(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上 位機單元與所述的DSP中央處理模塊相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的過 載信號偵測模塊為過電壓、欠電壓、過電流、過熱偵測模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP芯片的弧焊逆變控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的DSP 中央處理模塊為TMS320LF2407A芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種基于DSP芯片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)動模塊、DSP中央處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過載信號偵測模塊。方法包括關(guān)閉總中斷和看門狗、設(shè)置寄存器、初始化DSP中央處理模塊中的數(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、清除中斷標志、開放總中斷、進入循環(huán)等待狀態(tài)。本實用新型把DSP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)計簡單，軟件設(shè)計靈活多樣，所需外圍電路很少，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號B23K9/10GK201287231SQ200820154520
公開日2009年8月12日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者郁麗芳 申請人:上海滬工電焊機制造有限公司