專利名稱：雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字化逆變式等離子切割的電源控制器。
背景技術(shù)：
逆變式等離子切割具有成本低、效率高的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)低碳鋼、低合金、不銹鋼 和鋁等多種金屬材料的切割，故其應(yīng)用得到很快的普及。目前，主流的逆變式等離子切割電源使用絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)做開(kāi)關(guān)管 實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)制，加上切割過(guò)程中動(dòng)態(tài)電阻的非線性與輸出電感的非線性等問(wèn)題，使得電源 為強(qiáng)非線性系統(tǒng)；同時(shí)，等離子切割作為一種開(kāi)放的工作過(guò)程，其切割質(zhì)量直接受到諸多現(xiàn) 場(chǎng)因素的影響，大量現(xiàn)場(chǎng)信息的處理和優(yōu)化控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)對(duì)提高電源運(yùn)行穩(wěn)定性起著非 常重要的作用。若基于傳統(tǒng)的模擬控制電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，很難在本質(zhì)上進(jìn)一步提高切 割性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明擁有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的核心微處理器DSP和單片機(jī)P89C52雙芯結(jié)構(gòu)作 為其控制核心，并在此硬件基礎(chǔ)上采用算法預(yù)測(cè)PI算法控制策略控制系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng) 數(shù)據(jù)處理速度，對(duì)逆變式等離子切割電源切割各個(gè)階段電流、電壓波形進(jìn)行控制。上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其組成包括控制電路板，所述的控制 電路板安裝有核心微處理器DSP，所述的核心微處理器DSP分別連接AD轉(zhuǎn)換電路、復(fù)位電 路、串口通訊電路、供電電路、單片機(jī)和光電耦合器組。所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，所述的單片機(jī)同時(shí)連接供電電 路、顯示電路LED、顯示電路IXD和按鍵，所述的核心微處理器DSP采用精確地獲得驅(qū)動(dòng)電路 IGBT的驅(qū)動(dòng)波形和切割電源輸出波形的高性能的核心微處理器，以DSPTMS320LFM07芯片 作為核心，配以單片機(jī)P89C52通用芯片構(gòu)成的雙芯結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，所述的光電耦合器組有光電耦 合器，所述的光電耦合器連接驅(qū)動(dòng)電路IGBT，所述的光電耦合器與驅(qū)動(dòng)電路IGBT連接的組 合有四個(gè)，它們之間是并聯(lián)關(guān)系。所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，所述的核心微處理器DSP和單 片機(jī)的雙芯結(jié)構(gòu)作為逆變式等離子切割電源控制核心。這個(gè)技術(shù)方案有以下有益效果1.本發(fā)明的系統(tǒng)采用高性能的核心微處理器DSPTMS320LFM07作為核心，配以單 片機(jī)P89C52通用芯片構(gòu)成的雙芯結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以精確地獲得驅(qū)動(dòng)電路IGBT的 驅(qū)動(dòng)波形和切割電源輸出波形。2.本發(fā)明同時(shí)由于數(shù)據(jù)傳輸量小，單片機(jī)、DSP與PC機(jī)之間相互通信采用常用的 全雙工異步串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，便于快速實(shí)現(xiàn)，可靠性高。從而提高了控制系統(tǒng)運(yùn)算速
3度及穩(wěn)定性，使切割質(zhì)量得以改善，且操作更加簡(jiǎn)單方便。3.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源的各種狀態(tài)信息可自動(dòng)進(jìn)行診斷、處理、顯示、報(bào)警等功 能，具有一定的智能。4.本發(fā)明的控制系統(tǒng)運(yùn)算速度快，控制精度高，提高了切割速度，改善了切割質(zhì) 量，系統(tǒng)效率達(dá)到了 90%，暫載率85%。5.本發(fā)明控制系統(tǒng)運(yùn)算速度快、運(yùn)算精度高，系統(tǒng)電路簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單方便，工作 穩(wěn)定，功耗小。本發(fā)明以TMS320LFM07數(shù)據(jù)處理器DSP和P89C52雙芯結(jié)構(gòu)作為控制系統(tǒng)核心， 在工作時(shí)系統(tǒng)通過(guò)控制面板上電壓、電流旋鈕以及溫度、電流反饋等參數(shù)信號(hào)經(jīng)過(guò)DSP的 A/D采樣并經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算帶入脈寬給定程序?qū)WM脈寬進(jìn)行給定調(diào)制，分別對(duì)斬波與逆 變電路的IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；并且系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)通訊，由自制鍵盤輸入信號(hào)經(jīng)過(guò) 單片機(jī)處理對(duì)切割過(guò)程的各功能開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，各功能開(kāi)關(guān)的選定后由光藕隔離送入I/O 口，對(duì)電源的氣閥、電點(diǎn)火器等進(jìn)行時(shí)序控制。


附圖1是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)框圖。附圖2是本產(chǎn)品的DSP核心微處理器電路圖。附圖3是本產(chǎn)品的AD轉(zhuǎn)換電路原理圖。附圖4是本產(chǎn)品的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
附圖5是本產(chǎn)品的串口通訊電路原理圖。附圖6是本產(chǎn)品的按鍵與顯示電路原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其組成包括控制電路板1，所述的控 制電路板1安裝有核心微處理器DSP2，所述的核心微處理器DSP2分別連接AD轉(zhuǎn)換電路3、 復(fù)位電路4、串口通訊電路5、供電電路6、單片機(jī)7和光電耦合器組8。所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，所述的單片機(jī)同時(shí)連接供電電 路、顯示電路LED、顯示電路IXD和按鍵，所述的核心微處理器DSP采用精確地獲得驅(qū)動(dòng)電路 IGBT的驅(qū)動(dòng)波形和切割電源輸出波形的高性能的核心微處理器，以DSPTMS320LFM07芯片 作為核心，配以單片機(jī)P89C52通用芯片構(gòu)成的雙芯結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，所述的光電耦合器組8有光電 耦合器12，所述的光電耦合器12連接驅(qū)動(dòng)電路IGBT13，所述的光電耦合器與驅(qū)動(dòng)電路IGBT 連接的組合有四個(gè)，它們之間是并聯(lián)關(guān)系。實(shí)施例2 實(shí)施例1所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，所述的核心微處理器 DSP和單片機(jī)的雙芯結(jié)構(gòu)作為逆變式等離子切割電源控制核心。實(shí)施例3 實(shí)施例1或2所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，所述的控制電路板的運(yùn)算放大芯片Ul的型號(hào)為TLC2274 ；控制器DSP芯片U2的型號(hào)為TMS320LFM07 ； 門芯片U3的型號(hào)為74LS08 ；外部RAM芯片U4的型號(hào)為CY7C1021 ；數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動(dòng)器U5的 型號(hào)為74LS245 ；鎖存器芯片TO-Ull的型號(hào)為74ALS573 ；按鍵與顯示控制芯片U12的型 號(hào)為ZLG7290 ；LCD控制芯片U13的型號(hào)為SED1335 ；單片機(jī)U14的型號(hào)為P89C51 ；收發(fā)器 CAN、U15的型號(hào)為SN65HVD230 ；電平轉(zhuǎn)換芯片RS232、U16的型號(hào)為MAX232 ；快速光耦芯片 U17-U20的型號(hào)為6附37。
權(quán)利要求
1.一種雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其組成包括控制電路板，其特征 是所述的控制電路板安裝有核心微處理器DSP，所述的核心微處理器DSP分別連接AD轉(zhuǎn) 換電路、復(fù)位電路、串口通訊電路、供電電路、單片機(jī)和光電耦合器組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其特征是所述 的單片機(jī)同時(shí)連接供電電路、顯示電路LED、顯示電路IXD和按鍵，所述的核心微處理器DSP 采用精確地獲得驅(qū)動(dòng)電路IGBT的驅(qū)動(dòng)波形和切割電源輸出波形的高性能的核心微處理 器，以DSPTMS320LFM07芯片作為核心，配以單片機(jī)P89C52通用芯片構(gòu)成的雙芯結(jié)構(gòu)對(duì)系 統(tǒng)進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其特征是 所述的光電耦合器組有光電耦合器，所述的光電耦合器連接驅(qū)動(dòng)電路IGBT，所述的光電耦 合器與驅(qū)動(dòng)電路IGBT連接的組合有四個(gè)，它們之間是并聯(lián)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其特征是 所述的核心微處理器DSP和單片機(jī)的雙芯結(jié)構(gòu)作為逆變式等離子切割電源控制核心。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其特征是所述 的核心微處理器DSP和單片機(jī)的雙芯結(jié)構(gòu)作為逆變式等離子切割電源控制核心。
全文摘要
雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，逆變式等離子切割具有成本低、效率高的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)低碳鋼、低合金、不銹鋼和鋁等多種金屬材料的切割，故其應(yīng)用得到很快的普及。雙核逆變式空氣等離子弧切割電源控制器，其組成包括控制電路板(1)，所述的控制電路板(1)安裝有核心微處理器DSP(2)，所述的核心微處理器DSP(2)分別連接AD轉(zhuǎn)換電路(3)、復(fù)位電路(4)、串口通訊電路(5)、供電電路(6)、單片機(jī)(7)和光電耦合器組(8)。本發(fā)明用于離子弧切割的電源控制器。
文檔編號(hào)G05B19/042GK102122138SQ20101003243
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者尤波, 賈德利 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)