基于FPGA的感应加热电源控制系统

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1、中文摘要中文摘要感应加热电源以其环保、节能等优点在工业生产中得到了广泛的应用，逆变控制电路是直接影响感应加热电源能否安全、高效运行的关键因素。目前的感应加热装置很多采用模拟电路控制，而模拟控制电路触点多，焊点多，系统可靠性低，对一些元件的工艺性要求高，电路中控制参数不容易进行修改，灵活性较差。近年来随着微处理机的发展，数字式控制精确，软件设计灵活，因而整个控制系统容易实现，在感应加热领域中运用数字式控制已是一个发展方向。本文在模拟逆变控制系统的基础上，在可编程逻辑器件(FPGA)上进行了数字式并联逆变控制系统的研究。首先，本文针对感应加热并联逆变控制的

2、数字化进行了详细的研究。在参阅国内外相关文献的基础上，结合已有模拟并联逆变控制电路的工作原理，设计了全数字锁相环、它激转自激扫频启动模块等逆变控制功能模块，并对各个模块进行了相关的数学分析和功能仿真，结果证明可以达到预定的功能指标和设计要求。然后，分析了感应加热电源的整体工作流程，针对模拟控制电路中控制参数不易进行修改、灵活性较差等问题，设计了数据采集、存储、显示等功能模块，有利于系统的调试，参数修改等实际操作。最后，以模拟逆变控制策略为基础，分析了数字控制器的控制要求和策略。由硬件状态机实现数字控制器的设计，完成对整个逆变控制系统的整体控制操作。通过

3、自上而下的总体设计，将各个部分组合起来，构成一个S0c系统。在FPGA集成软件中进行了各部分和整体的仿真验证，结果证明该设计可以完成逆变控制的各项需求和预定的人机交互操作。关键词：感应加热电源SOC全数字锁相环现场可编程门阵列英文摘要ABSTRACTInductionheatingpowerhasbeenusedwidelyinindustrialareasfortheadvantagesofprotectingenvironmentandsavingenergy．Thecontrolmethodforinverteriscrucialtodeterm

4、inewhetherinductionheatingpowercanworksafelyandefficiently．Atpresent，theinductionheatingequipmentsmostlyuseanalogcontrolcircuit．Theanalogcontrolcircuithassomedisadvantagessuchastoomuchcontacts，jointingpointsandlowsystemavailability．Theanalogcontrolcircuithasdifficultinmodifyingt

5、hecontrolparameter,andhaslowagility．Duringtheseyears，withthedevelopmentofthemicro-computer,digitalcontrolismoreprecise．Thedesignofthesoftwareismoreagileandthewholecontrolsystemiseasyimplemented．Inthispaper,adigitalcontrolsystemwhichbasedontheFPGAisdesignedbasedontheanaloginverte

6、rcontrolsystem．Firstly,thedigitalparallelinvertercontrolsystemoftheinductionheatingisresearched．Basedontheavailabledocumentsathomeandabroadonthissubject，theinverterfunctionmodules，suchasalldigitalphase—lockedIoop(ADPLL)andswept．fiequencystartcircuit，aredesigned．Theyarebasedonthe

7、operatingprincipleoftheanalogcontrolcircuit．Eachmoduleshasbeenanalyzedwithmathematicsandsimulatedfunctionally．Theresultsshowthemodulesreachthefunctiontargetanddesignrequires．Afterwards，thewholeoperationprocessoftheinductionheatingpowerisanalyzed．Theanalogcontrolcircuithasdifficu

8、ltiesinmodifyingparameterandhaslowagility．Forth