CN201287231Y - 基于dsp芯片的弧焊逆变控制系统 - Google Patents

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CN201287231Y CNU2008201545208U CN200820154520U CN201287231Y CN 201287231 Y CN201287231 Y CN 201287231Y CN U2008201545208 U CNU2008201545208 U CN U2008201545208U CN 200820154520 U CN200820154520 U CN 200820154520U CN 201287231 Y CN201287231 Y CN 201287231Y
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Abstract

本实用新型公开了一种基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，系统包括整流逆变滤波功能模块、IGBT栅极驱动模块、DSP中央处理模块、输入输出模块、传感放大模块、过载信号侦测模块。方法包括关闭总中断和看门狗、设置寄存器、初始化DSP中央处理模块中的数模转换单元、设置全比较寄存器和死区控制寄存器、配置I/O引脚、设置定时器允许下溢和周期中断下溢中断、设置EVAIMRA和IMR并允许INT1和INT2中断、清除中断标志、开放总中断、进入循环等待状态。本实用新型把DSP技术应用于弧焊逆变器系统的控制，可以提供更加稳定、精确、灵活的性能，控制柔性化、智能化，硬件设计简单，软件设计灵活多样，所需外围电路很少，具有广泛的应用前景。

Description

基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种弧焊逆变控制技术，尤其涉及一种基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统。
背景技术
弧焊逆变器由逆变主电路及其控制系统组成。近年来逆变技术日趋成熟，而其控制系统还是以单片机控制为主。数字化已成为电子信息技术的发展趋势与潮流，在这种趋势与潮流的推动下，数字信号处理的理论与实现手段获得了前所未有的发展，成为当今发展最快的学科之一。而DSP作为数字信号处理的主要方法和手段，自20世纪70年代末80年代初诞生以来，无论在性能上还是价格上都取得了突破性的发展，对传统单片机控制系统构成严峻挑战。随着弧焊逆变器更为复杂的应用和性能要求的提高，单片机运算速度慢、抗干扰能力差、编程灵活性差的缺点越实用新型显，成为制约弧焊逆变器发展的瓶颈。
同时，在DSP中，美国Texas Instruments公司的TMS320系列以其优越的性能价格比在国内外市场上占有重要地位，该公司新推出的控制用DSP TMS320LF2407A，把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外围设备集成为一个芯片，成为传统的微控制器(MCU)和昂贵的控制多片设计的一种廉价的替代产品，堪称业界最具竞争能力的数字化控制器。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、保护功能齐全的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统。
为了达到上述的目的，本实用新型的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统如下：
该基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，其主要特点是，所述的控制系统包括整流逆变滤波功能模块、IGBT栅极驱动模块、DSP中央处理模块、输入输出模块、传感放大模块、过载信号侦测模块，所述的DSP中央处理模块分别与所述的输入输出模块、传感放大模块、过载信号侦测模块相连接，且该DSP中央处理模块还通过所述的IGBT栅极驱动模块与所述的整流逆变滤波功能模块相连接。
该基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统中的整流逆变滤波功能模块包括整流滤波单元、逆变器功能单元、输出滤波功能单元，所述的整流滤波单元依此通过逆变器功能单元、输出滤波功能单元与所属的传感放大模块相连接，且所述的逆变器功能单元与所述的IGBT栅极驱动模块相连接。
该基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统中的输入输出模块包括上位机单元、键盘装置和显示装置，所述的键盘装置和显示装置分别通过上位机单元与所述的DSP中央处理模块相连接。
该基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统中的过载信号侦测模块为过电压、欠电压、过电流、过热侦测模块。
该基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统中的DSP中央处理模块为TMS320LF2407A芯片。
综上所述，本实用新型的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统把DSP技术应用于弧焊逆变器系统的控制，可以提供更加稳定、精确、灵活的性能，控制也更加柔性化，智能化、硬件设计简单、软件设计灵活多样，所需外围电路很少，从而为弧焊逆变器的控制提供了更广阔的发展空间，具有广泛的应用前景。
附图说明
本实用新型的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统由以下的实施例及附图给出。
图1是本实用新型的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统的硬件功能原理示意图。
具体实施方式
以下将对本实用新型的基于DSP芯片的弧焊逆变控制方法作进一步的详细描述。
请参见图1所示，该基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，其中，所述的控制系统包括整流逆变滤波功能模块、IGBT栅极驱动模块、DSP中央处理模块、输入输出模块、传感放大模块、过载信号侦测模块，所述的DSP中央处理模块分别与所述的输入输出模块、传感放大模块、过载信号侦测模块相连接，且该DSP中央处理模块还通过所述的IGBT栅极驱动模块与所述的整流逆变滤波功能模块相连接。
其中，所述的整流逆变滤波功能模块包括整流滤波单元、逆变器功能单元、输出滤波功能单元，所述的整流滤波单元依此通过逆变器功能单元、输出滤波功能单元与所属的传感放大模块相连接，且所述的逆变器功能单元与所述的IGBT栅极驱动模块相连接；所述的输入输出模块包括上位机单元、键盘装置和显示装置，所述的键盘装置和显示装置分别通过上位机单元与所述的DSP中央处理模块相连接；所述的过载信号侦测模块为过电压、欠电压、过电流、过热侦测模块；所述的DSP中央处理模块为TMS320LF2407A芯片。
在实际使用当中，TMS320LF2407A是一种特殊用途的微处理器，其结构和指令集特别适合于执行“信号处理”类算法，丰富的片内外围设备又使其适于控制应用。根据TMS320LF2407A体系结构，DSP的结构特点特别有利于在控制系统中应用，主要表现为：
(1)改进的哈拂结构。具有分离的程序和数据总线，这种多总线结构允许同时取指令和操作数，使得指令和数据能并行移动和同步执行，加快了执行速度。
(2)流水线操作。流水线操作使取指、译码、取操作数和执行等操作可重叠执行。流水线操作决定了DSP的指令基本上都是单周期指令。
(3)采用硬件乘法器。DSP的硬件乘法器使得乘法运算可以在1个指令周期内完成，而单片机的乘法指令实际上是由加法和移位以软件方式来实现，因此，实现乘法运算就比较慢。
(4)快速的指令周期。DSP的工作时钟频率很高，TMS320LF2407A的时钟频率达到40MHz，即指令周期为25ns，运算能力为40MIPS(每秒百万条指令)。
(5)特殊的DSP指令。DSP芯片的一个重要特征就是有1套专门为数字信号处理而设计的指令系统。DSP的指令集简化了数字信号处理过程。
(6)优化的事件管理模块和外围电路。在TMS320LF2407A芯片中集成了A/D转换、大容量存储器、定时器、比较单元、捕获单元、PWM波形发生器、数字I/O口、SPI，SCI，CAN等，其中4个通用定时器和12个比较单元的结合能产生多达16路的PWM输出，足以满足IGBT主电路的驱动。
此外，TMS320LF2407A具有快速的中断处理能力、数据指针的逆序寻址功能、硬件寻址控制以及多种节电模式等特有的性能，这些特性将有利于TMS320LF2407A在弧焊逆变器控制中的应用。
同时，对于电压、电流反馈运算，输出电压、电流经采样、变换后送入ADC1和ADC2通道，用定时器1下溢中断和周期中断完成反馈电压、电流的采样和反馈电流的运算，用定时器2下溢中断完成反馈电压的运算，2个定时器都工作在连续增/减计数模式。
对于该控制系统的实现方法，主要包括主程序和中断服务子程序设计，程序采用模块化编程，具有很强的移植性。
主程序的任务主要是系统初始化，初始化模块主要完成系统时钟、看门狗、I/O端口、系统中断、事件管理模块的各个控制寄存器及其中断等的设置，以及软件中各变量的初始化和辅助寄存器的设置等功能。
中断服务子程序的设计中，中断服务程序主要包括电压、电流的反馈运算、PWM波形的生成、功率驭动保护的实现等。中断服务子程序设计中，中断标志位的处理是一个极为重要的问题。由于TMS320LF2407A采用了多个中断源共享DSP内核中同一中断优先级，因而对每一个中断源发出的中断请求都有2个中断标志进行标识。中断标志寄存器(IFR)中包含了INTI～INT6中断级中已发送至CPU的可屏蔽中断请求的标志位，共享某个中断级的每个中断源在相应的控制寄存器中都有自己的中断标志位。当进入通用中断服务程序时，仅有IFR位被自动清除，相应控制寄存器中的标志位不会被自动清除，这时必须在特定的中断服务子程序中用软件加以清除(通常都是向该位写1以清除此标志)。如果不清除此标志，当共享内核同一中断级的某个中断源(记为中断源A)发出中断请求，程序响应此中断请求进入通用中断服务程序时，如果中断源A的优先级低于标志位未被清除的中断源，程序会根据标志位进入错误的中断服务子程序，所以在中断返回前必须对相应控制寄存器中的标志位加以清除。
由于TMS320LF2407A采用了多个中断源共享内核同一中断级这种中断方式，不仅提供了更多的中断源，而且使得用户能方便地处理各种中断源的中断请求(如定时器下溢、串口接收、外部引脚跳变等)，编写出适合自己需要的控制程序。
综上所述，上述的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统把DSP技术应用于弧焊逆变器系统的控制，可以提供更加稳定、精确、灵活的性能，控制也更加柔性化，智能化、硬件设计简单、软件设计灵活多样，所需外围电路很少，从而为弧焊逆变器的控制提供了更广阔的发展空间，具有广泛的应用前景。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1、一种基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括整流逆变滤波功能模块、IGBT栅极驱动模块、DSP中央处理模块、输入输出模块、传感放大模块、过载信号侦测模块，所述的DSP中央处理模块分别与所述的输入输出模块、传感放大模块、过载信号侦测模块相连接，且该DSP中央处理模块还通过所述的IGBT栅极驱动模块与所述的整流逆变滤波功能模块相连接。
2、根据权利要求1所述的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，其特征在于，所述的整流逆变滤波功能模块包括整流滤波单元、逆变器功能单元、输出滤波功能单元，所述的整流滤波单元依此通过逆变器功能单元、输出滤波功能单元与所属的传感放大模块相连接，且所述的逆变器功能单元与所述的IGBT栅极驱动模块相连接。
3、根据权利要求1所述的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，其特征在于，所述的输入输出模块包括上位机单元、键盘装置和显示装置，所述的键盘装置和显示装置分别通过上位机单元与所述的DSP中央处理模块相连接。
4、根据权利要求1所述的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，其特征在于，所述的过载信号侦测模块为过电压、欠电压、过电流、过热侦测模块。
5、根据权利要求1所述的基于DSP芯片的弧焊逆变控制系统，其特征在于，所述的DSP中央处理模块为TMS320LF2407A芯片。
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