基于56F803型DSP的大功率超聲波電源的設(shè)計

3．1 頻率跟蹤控制的實(shí)現(xiàn)

采用鎖相法實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤控制。使用KT20A/P型電流傳感器和KV20A／P型電壓傳感器分別檢測換能器二端的電壓和電流,經(jīng)過滯環(huán)控制得到電壓和電流的方波信號,如圖3所示。該滯環(huán)的回差為lV。然后,對二路方波信號經(jīng)過異或門和D觸發(fā)器得到相位差波形和相位差符號。相位差波形送入DSP的捕獲口,計算出相位差大小T,相位差符號送入GPIOA7口．獲得符號標(biāo)志量flag。當(dāng)T≠O,flag=o時,表示電壓超前電流。此時,應(yīng)該減小開關(guān)管的頻率f;當(dāng)T≠O,flag=l時,表示電壓滯后電流,此時,應(yīng)該增加開關(guān)管的頻率f,然后把頻率量轉(zhuǎn)化成時間量附給DSP模值寄存器,從而改變輸出PWM信號的周期。

3．2 功率控制的實(shí)現(xiàn)

為了使高頻逆變電路的輸出功率滿足換能器所需要的額定功率,要采用功率控制電路,即采集直流側(cè)的電流信號與給定的電流值進(jìn)行比較,并對偏差進(jìn)行數(shù)字PI調(diào)節(jié),從而改變移相控制波形的移相角．進(jìn)而改變高頻逆變電路的輸出電壓。

采集直流側(cè)的電流來實(shí)現(xiàn)功率控制的主要原因是通過換能器的電壓和電流是交流,需要檢波、濾波等處理過程才能檢測到,這樣比較困難。而直流側(cè)電壓是直流量,基于這種考慮,采用了檢測直流側(cè)電流的方法。采用增量式數(shù)字PI運(yùn)算減小偏移量,從而達(dá)到無靜差控制。直流側(cè)電流實(shí)時跟蹤給定電流,改變軟開關(guān)控制信號的移相角,從而改變高頻逆變電路的輸出電壓,當(dāng)移相角增大時輸出電壓也增大,所以高頻逆變電路最終會輸出換能器所要求的功率。

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、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．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,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．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．把波形Ⅱ或IV的模值MODULO2(Ⅱ和IV的模值相同)賦給模值寄存器．當(dāng)Count=2時,PWM模塊的O通道和3通道都輸出高電平。當(dāng)Count=4時．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。