- 相關(guān)推薦
80C196MC在中頻感應電源中的應用
摘要：針對晶閘管中頻電源，提出了一種基于80C196MC的逆變控制電路，給出了該構思的硬件和軟件設計。通過(guò)對試驗結果進(jìn)行了分析，證明該電路很好地實(shí)現了電源的掃頻式零電壓軟啟動(dòng)和正常工作時(shí)槽路諧振頻率的跟蹤，而且簡(jiǎn)單實(shí)用，啟動(dòng)成功率高，可靠性和通用性得到改善。1 概述
隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，中頻電源的應用也日益廣泛，如在金屬熔煉、透熱、熱處理、焊接等方面，其工作方式多采用并聯(lián)逆變，結構如圖1所示。其工作原理為采用三相橋式全控整流電路將交流電整流為直流電，經(jīng)電抗器平波后，成為一個(gè)恒定的直流電流源，再經(jīng)單相逆變橋，把直流電流逆變成一定頻率的單相中頻電流。負載是由感應線(xiàn)圈和補償電容器組成的，連接成并聯(lián)諧振電路。目前市場(chǎng)上的中頻電源，其逆變部分控制電路多采用模擬元器件，電路復雜，控制參數難以調整，因而通用性差。本文采用Intel公司80C196MC微控制器構成逆變控制電路，較好地克服了以上弊端，簡(jiǎn)化了電路，控制參數可以調節并顯示，大大提高了中頻電源的可靠性和通用性。
2 80C196MC微控制器簡(jiǎn)介
80C196MC微控制器具有適合于PWM逆變器、變頻器及電機高速控制所需的許多特性。它由一個(gè)C196核心、一個(gè)三相波形發(fā)生器WFG、一個(gè)多通道A／D轉換器及其他片內外設（如兩個(gè)定時(shí)器、一個(gè)事件處理門(mén)陣列EPA、兩個(gè)通用PWM模塊）等構成。其C196核心包含512字節的寄存器RAM，其中的絕大部分可為用戶(hù)程序所用。80C196MC對片內外設的操作全部是通過(guò)存取相應的專(zhuān)用寄存器（SFR）來(lái)完成的。
中頻電源逆變控制的核心任務(wù)就是跟蹤槽路的諧振頻率，不斷地調整逆變脈沖的頻率。80C196MC內置的波形發(fā)生器使之能高效、可靠地完成逆變脈沖變頻任務(wù)。WFG具有3個(gè)同步的PWM模塊，能產(chǎn)生3對同載波、同操作方式、等死區時(shí)間，但脈寬相互獨立的PWM波形。能以載波頻率重載脈寬等數據，并向CPU定時(shí)提出中斷申請。WFG具有4種操作方式，常用的是中心對準方式0。WFG的功能配置及脈寬調制是通過(guò)設置其專(zhuān)用寄存器來(lái)完成的：控制寄存器WG_CON定義WFG的操作方式，并設置死區時(shí)間；輸出配置寄存器WG_OUT定義WFG各引腳的有效狀態(tài)；WG_RELOAD設置三角載波頻率；相比較寄存器WG_COMPx（x=1，2，3）設置各相脈沖寬度；保護寄存器WG_PROTECT配置WFG的保護功能。逆變脈沖變頻的實(shí)現就是在WFG的專(zhuān)用寄存器中設置WG_RELOAD以產(chǎn)生合適的載波頻率。
圖3
3 基于80C196MC的逆變控制器設計
根據中頻電源的工作原理，逆變控制器的功能主要是實(shí)現電源的掃頻式零電壓軟啟動(dòng)和正常工作時(shí)槽路諧振頻率的跟蹤。
掃頻式零電壓軟啟動(dòng)是一種新型的啟動(dòng)方式，其過(guò)程如下：在逆變電路啟動(dòng)前，以一個(gè)高于槽路諧振頻率的他激信號從高向低掃描，去觸發(fā)逆變晶閘管。當他激信號頻率下降到接近槽路諧振頻率時(shí)，中頻電壓便建立起來(lái)。啟動(dòng)成功后逆變控制電路自動(dòng)跟蹤槽路諧振頻率，使設備進(jìn)入穩態(tài)運行。如果他激信號頻率下降至最低，中頻電壓仍未建立，則他激信號恢復到最高值，重復上述啟動(dòng)過(guò)程，直至啟動(dòng)成功。整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中將直流電壓限定在較低的水平，以減小沖擊。該啟動(dòng)方式無(wú)需輔助裝置，電路簡(jiǎn)單，啟動(dòng)成功率高。
槽路諧振頻率的跟蹤實(shí)現方法如下：通過(guò)檢測電路取出中頻電壓、中頻電流的過(guò)零點(diǎn)，比較得出二者的相位差，即負載的阻抗角φ。當φ大于設定值時(shí)，降低逆變觸發(fā)信號的頻率；當φ小于設定值時(shí)，升高逆變觸發(fā)信號的頻率。這樣就可以自動(dòng)跟蹤槽路阻抗特性的改變，從而保證負載一直工作在接近諧振狀態(tài)。由于采用了數字電路，系統的抗干擾性增強，電路簡(jiǎn)化，參數設定調節方便。
3.1 硬件設計
硬件電路總體結構如圖2所示。根據功能要求，控制器的輸入輸出信號主要有中頻電壓、中頻電流過(guò)零信號，功率自動(dòng)控制部分產(chǎn)生的逆變角調節信號，啟動(dòng)時(shí)的直流電壓限幅信號，啟動(dòng)失敗關(guān)機信號，與其它控制設備通信信號，人機對話(huà)數據信號等。
中頻電壓過(guò)零檢測電路如圖3所示。中頻電壓由1000∶20電壓互感
【80C196MC在中頻感應電源中的應用】相關(guān)文章：
TLC2543在中頻電源中的應用03-07
采用IGBT的正弦波中頻逆變電源03-19
飽和電感及其在開(kāi)關(guān)電源中的應用03-18
PIC單片機在智能雙電源裝置中的應用03-19
感應加熱電源的負載匹配方案01-09
80C196MC的外設事務(wù)服務(wù)器及其應用03-19
兩種優(yōu)化開(kāi)關(guān)模式在高頻SVPWM逆變電源中的應用03-21
通信電源的運行管理與應用研究03-18