專利名稱：基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種弧焊逆變控制技術，尤其涉及一種基于晶閘管模塊的弧焊 逆變控制系統。
背景技術：
弧焊逆變器由逆變主電路及其控制系統組成。近年來逆變技術日趨成熟，而其 控制系統還是以單片機控制為主。數字化已成為電子信息技術的發展趨勢與潮流， 在這種趨勢與潮流的推動下，數字信號處理的理論與實現手段獲得了前所未有的發 展，成為當今發展最快的學科之一。而晶閘管模塊作為數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 破性的發展，對傳統單片機控制系統構成嚴峻挑戰。隨著孤焊逆變器更為復雜的應 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展的瓶頸。
同時，在晶閘管模塊中，美國Texas Instruments^司的TMS320系列以其優越的 性能價格比在國內外市場上占有重要地位，該公司新推出的控制用晶閘管模塊 TMS320LF2407A，把一個高性能的晶閘管模塊內核和微處理器的片內外圍設備集 成為一個芯片，成為傳統的微控制器(MCU)和昂貴的控制多片設計的一種廉價 的替代產品，堪稱業界最具竟爭能力的數字化控制器。
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、保護功能齊全的基于晶閘管模塊的 弧焊逆變控制系統。
為了達到上述的目的，本實用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統如
下該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統，其主要特點是，所述的控制系統包括
整流逆變濾波功能模塊、IGBT柵極驅動模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸出模塊、 傳感放大模塊、過載信號偵測模塊，所述的晶閘管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，且該晶閘管處理模塊還通過所述 的IGBT柵極驅動模塊與所述的整流逆變濾波功能模塊相連接。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統中的整流逆變濾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次通過逆 變器功能單元、輸出濾波功能單元與所述的傳感放大^^莫塊相連接，且所述的逆變器 功能單元與所述的IGBT柵極驅動模塊相連接。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統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^L單元與所迷的晶閘
管處理模塊相連接。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統中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。
該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統中的晶閘管處理模塊為 TMS320LF2407A芯片。
綜上所述，本實用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統把晶閘管模塊技 術應用于弧焊逆變器系統的控制，可以提供更加穩定、精確、靈活的性能，控制也 更加柔性化，智能化、硬件設計簡單、軟件設計靈活多樣，所需外圍電路很少，從 而為孤焊逆變器的控制提供了更廣闊的發展空間，具有廣泛的應用前景。
本實用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統由以下的實施例及附圖給出。
圖l是本實用新型的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統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晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統作進一步的詳細 描述。
請參見圖l所示，該基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統，其中，所述的控制
系統包括整流逆變濾波功能模塊、IGBT柵極驅動模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸 出模塊、傳感放大模塊、過栽信號偵測模塊，所述的晶閘管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，且該晶閘管處理模塊還 通過所述的IGBT柵極驅動模塊與所述的整流逆變濾波功能模塊相連接。
其中，所述的整流逆變濾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 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晶閘管處理模塊相連接；所述 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；所述的晶閘管處 理模塊為TMS320LF2407A芯片。
在實際使用當中，TMS320LF2407A是一種特殊用途的微處理器，其結構和指 令集特別適合于執行"信號處理"類算法，豐富的片內外圍設備又使其適于控制應 用。根據TMS320LF2407A體系結構，晶閘管模塊的結構特點特別有利于在控制系 統中應用，主要表現為
(1) 改進的哈拂結構。具有分離的程序和數據總線，這種多總線結構允許同 時取指令和操作數，使得指令和數據能并行移動和同步執行，加快了執行速度。
(2) 流水線操作。流水線操作使取指、譯碼、取操作數和執行等操作可重疊 執行。流水線操作決定了晶閘管模塊的指令基本上都是單周期指令。
(3) 采用硬件乘法器。晶閘管模塊的硬件乘法器使得乘法運算可以在l個指令 周期內完成，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，因此， 實現乘法運算就比較慢。
(4) 快速的指令周期。晶閘管模塊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 )特殊的晶閘管模塊指令。晶閘管模塊的一個重要特征就是有l套專門為數字信號處理而設計的指令系統。晶閘管模塊的指令集簡化了數字信號處理過程。
(6)優化的事件管理模塊和外圍電路。在TMS320LF2407A芯片中集成了A/D 轉換、大容量存儲器、定時器、比'較單元、捕獲單元、PWM波形發生器、數字1/0 口、 SPI,SCI,CAN等，其中4個通用定時器和12個比較單元的結合能產生多達16路 的PWM輸出，足以滿足IGBT主電路的驅動。
此外，TMS320LF2407A具有快速的中斷處理能力、數據指針的逆序尋址功能、 硬件尋址控制以及多種節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用。
同時，對于電壓、電流反々赍運算，輸出電壓、電流經采樣、變換后送入ADC1 和ADC2通道，用定時器l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增 /減計數模式。
對于該控制系統的實現方法，主要包括主程序和中斷服務子程序設計，程序采 用模塊化編程，具有很強的移植性。
主程序的任務主要是系統初始化，初始化模塊主要完成系統時鐘、看門狗、I/O 端口、系統中斷、事件管理模塊的各個控制寄存器及其中斷等的設置，以及軟件中 各變量的初始化和輔助寄存器的設置等功能。
中斷服務子程序的設計中，中斷服務程序主要包括電壓、電流的反饋運算、 PWM波形的生成、功率馭動保護的實現等。中斷服務子程序設計中，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晶閘 管模塊內核中同 一中斷優先級，因而對每一個中斷源發出的中斷請求都有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程序時，僅有IFR位被自動清除，相 應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子程序中用 軟件加以清除(通常都是向該位寫l以清除此標志)。如果不清除此標志，當共享內 核同一中斷級的某個中斷源(記為中斷源A)發出中斷請求，程序響應此中斷請求 進入通用中斷服務程序時，如果中斷源A的優先級低于標志位未被清除的中斷源，務子程序，所以在中斷返回前必須對相應控制 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，上述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統把晶閘管模塊技術應用 于弧焊逆變器系統的控制，可以提供更加穩定、精確、靈活的性能，控制也更加柔 性化，智能化、硬件設計簡單、軟件設計靈活多樣，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展空間，具有廣泛的應用前景。
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 應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求1、一種基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統，其特征在于，所述的控制系統包括整流逆變濾波功能模塊、IGBT柵極驅動模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過載信號偵測模塊，所述的晶閘管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，且該晶閘管處理模塊還通過所述的IGBT柵極驅動模塊與所述的整流逆變濾波功能模塊相連接。
2、 根據權利要求l所述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統，其特征在于， 所述的整流逆變濾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次通過逆變器功能單元、輸出濾波功能單元與所述的 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柵極驅動模塊相連 接。
3、 根據權利要求l所述的基于晶閘管模塊的孤焊逆變控制系統，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晶閘管處理模塊相連接。
4、 根據權利要求l所述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統，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、 根據權利要求l所述的基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統，其特征在于， 所述的晶閘管處理模塊為TMS320LF2407A芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種基于晶閘管模塊的弧焊逆變控制系統，系統包括整流逆變濾波功能模塊、IGBT柵極驅動模塊、晶閘管處理模塊、輸入輸出模塊、傳感放大模塊、過載信號偵測模塊。方法包括關閉總中斷和看門狗、設置寄存器、初始化晶閘管處理模塊中的數模轉換單元、設置全比較寄存器和死區控制寄存器、配置I/O引腳、設置定時器允許下溢和周期中斷下溢中斷、設置EVAIMRA和IMR并允許INT1和INT2中斷、清除中斷標志、開放總中斷、進入循環等待狀態。本實用新型把晶閘管模塊技術應用于弧焊逆變器系統的控制，可以提供更加穩定、精確、靈活的性能，控制柔性化、智能化，硬件設計簡單，軟件設計靈活多樣，所需外圍電路很少，具有廣泛的應用前景。
文檔編號B23K9/10GK201376133SQ200920070009
公開日2010年1月6日 申請日期2009年4月7日 優先權日2009年4月7日
發明者潘岳棠 申請人:上海滬工電焊機制造有限公司