CN209267458U - 一种基于dsp的锁相环控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于DSP的锁相环控制电路，涉及锁相环控制领域；其包括逆变器、采集电路、驱动电路和DSP，逆变器输入端连接驱动电路，其输出端连接采集电路，采集电路连接DSP，DSP连接驱动电路；DSP包括A/D模块、捕获模块、定时器和事件管理器；通过DSP实现频率跟踪控制，范围根据设定值进行逐次逼近等改变，大大增大跟踪范围；采用分段进行DSP控制，一方面保证跟踪的稳定性和快速性，另一方面受环境干扰影响小，解决了现有锁相环硬件组成导致频率跟踪范围固定、后环境干扰大导致可靠性差的问题，达到了实时跟踪频率，增大频率跟踪范围，采用DSP控制提高可靠性的效果。

Description

一种基于DSP的锁相环控制电路

技术领域

本实用新型涉及锁相环控制领域，尤其是一种基于DSP的锁相环控制电路。

背景技术

锁相指相位同步的自动控制，锁相坏指能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环***，简称PLL，它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域；其中锁相环包括鉴相器、压控振荡器和环路滤波器。感应加热电源在工作过程中，尤其是被加热工件达到目标温度附近，其会因温度变化和炉料熔化等因素，使负载等效参数和固有频率发生变化，为了提高电源效率应使逆变器始终工作在准谐振状态，因此要求逆变器的输出频率能跟随负载固有频率而变化。现有技术中采用集成锁相环为核心的模拟电路对负载电流进行频率跟踪，其存在以下缺点：一、其全部组成为硬件，电路构成意味着跟踪频率固定，因此无法满足大范围的频率跟踪；二、受环境(强磁场)影响大，导致频率跟踪可靠性差。

发明内容

本实用新型的目的在于：本实用新型提供了一种基于DSP的锁相环控制电路，解决了现有锁相环频率跟踪范围固定、可靠性差的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于DSP的锁相环控制电路，包括逆变器、采集电路、驱动电路和DSP，所述逆变器输入端连接驱动电路，其输出端连接采集电路，所述采集电路连接DSP，所述DSP连接驱动电路。

优选地，所述逆变器包括通过驱动电路驱动对角IGBT导通或者截止的逆变电路，所述逆变电路包括晶体管V1、V2、V3和V4；串联连接的晶体管V1和V3与串联连接的晶体管V2和V4并联连接。

优选地，所述采集电路包括检测电路和采样电路，所述检测电路连接逆变器后连接采样电路，所述采样电路连接DSP。

优选地，所述采集电路还包括调理电路，所述调理电路一端连接逆变器，其另一端连接检测电路。

优选地，所述采集电路包括电流互感器和电压互感器，所述调理电路包括整流器、极性电容和稳压电路，所述整流器一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈同名端，其另一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端，其正极连接极性电容正极，其负极连接极性电容负极；所述极性电容与稳压电路并联；所述电压互感器连接稳压电路两端，所述电流互感器连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端。

优选地，所述DSP包括A/D模块、捕获模块、定时器和事件管理器，所述A/D模块连接采集电路，用于对采集的电流电压进行模/数转换；所述捕获模块连接定时器，用于计算采集的电流电压的相位差和周期；所述事件管理器通过采集电路连接逆变器，用于同步电流电压的相位和频率。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过DSP实现频率跟踪控制，范围根据设定值进行逐次逼近等改变，大大增大跟踪范围；采用分段进行DSP控制，一方面保证跟踪的稳定性和快速性，另一方面受环境干扰影响小，解决了现有锁相环硬件组成导致频率跟踪范围固定、后环境干扰大导致可靠性差的问题，达到了实时跟踪频率，增大频率跟踪范围，采用DSP控制提高可靠性的效果；

2.本实用新型的采集电路还设置有调理电路，去除干扰，确保采集的电压电流的准确度，减小检测误差，利于DSP根据采集数据进行稳定控制；

3.本实用新型在负载电压电流的相位差大于设定值时采用PI控制，在负载电压电流的相位差小于设定值时采用逐次逼近控制，保证了频率跟踪的快速性和稳定性；

4.本实用新型通过DSP进行控制，不受环境干扰影响，利于提高锁相环控制的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的控制框图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术问题：解决了现有锁相环硬件组成导致频率跟踪范围固定、后环境干扰大导致可靠性差的问题；

技术手段：一种基于DSP的锁相环控制电路，包括逆变器、采集电路、驱动电路和DSP，所述逆变器输入端连接驱动电路，其输出端连接采集电路，所述采集电路连接DSP，所述DSP连接驱动电路。

逆变器包括通过驱动电路驱动对角IGBT导通或者截止的逆变电路，所述逆变电路包括晶体管V1、V2、V3和V4；串联连接的晶体管V1和V3与串联连接的晶体管V2和V4并联连接。

采集电路包括检测电路和采样电路，所述检测电路连接逆变器后连接采样电路，所述采样电路连接DSP。

采集电路还包括调理电路，所述调理电路一端连接逆变器，其另一端连接检测电路。

采集电路包括电流互感器和电压互感器，所述调理电路包括整流器、极性电容和稳压电路，所述整流器一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈同名端，其另一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端，其正极连接极性电容正极，其负极连接极性电容负极；所述极性电容与稳压电路并联；所述电压互感器连接稳压电路两端，所述电流互感器连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端。

DSP包括A/D模块、捕获模块、定时器和事件管理器，所述A/D模块连接采集电路，用于对采集的电流电压进行模/数转换；所述捕获模块连接定时器，用于计算采集的电流电压的相位差和周期；所述事件管理器通过采集电路连接逆变器，用于同步电流电压的相位和频率。

技术效果：本实用新型通过DSP实现频率跟踪控制，范围根据设定值进行逐次逼近等改变，大大增大跟踪范围；采用分段进行DSP控制，一方面保证跟踪的稳定性和快速性，另一方面受环境干扰影响小，解决了现有锁相环硬件组成导致频率跟踪范围固定、后环境干扰大导致可靠性差的问题，达到了实时跟踪频率，增大频率跟踪范围，采用DSP控制提高可靠性的效果；采集电路还设置有调理电路，去除干扰，确保采集的电压电流的准确度，减小检测误差，利于DSP根据采集数据进行稳定控制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种基于DSP的锁相环控制电路，包括逆变器、采集电路、驱动电路和DSP，逆变器输入端连接驱动电路，其输出端连接采集电路，采集电路连接DSP，DSP连接驱动电路。DSP包括A/D模块、捕获模块、定时器和事件管理器，所述A/D模块连接采集电路，用于对采集的电流电压进行模/数转换；所述捕获模块连接定时器，用于计算采集的电流电压的相位差和周期；所述事件管理器通过采集电路连接逆变器，用于同步电流电压的相位和频率；采集电路包括检测电路和采样电路，所述检测电路连接逆变器后连接采样电路，所述采样电路连接DSP。DSP包括A/D模块、捕获模块、定时器和事件管理器，A/D模块连接采集电路，用于对采集的电流电压进行模/数转换；捕获模块连接定时器，用于计算采集的电流电压的相位差和周期；事件管理器通过采集电路连接逆变器，用于同步电流电压的相位和频率。

基于DSP的锁相环控制原理：通过改变逆变器输出电压频率即驱动PWM的频率来改变逆变器输出电压电流的相位差；利用DSP通过驱动电路驱动逆变器进行逆变，采集电路连接逆变器获取逆变后的电流和电压，电流、电压经采集电路连接DSP的A/D模块进行模数转换，获取第一次采集对应的周期和相位，通过中断和定时器进行数据锁存；第n次采集同理，DSP通过比较两次的输出电压电流相位获取相位差，若负载电流超前负载电压，则加大PWM频率；若负载电流滞后负载电压，则减小PWM频率；通过不断调整PWM驱动频率实现逆变器输出电流频率和逆变器输出电压频率一致，实现频率跟踪。通过改变DSP中事件管理器的周期寄存器的值来更改PWM频率；DSP采用的型号为：TMS320LF2407；逆变器包括晶体管V1、V2、V3和V4，其型号为：FF200A12KS4；采集电路的电流电压检测通过电压互感器和电流互感器进行检测，电流互感器型号为：CSM100LT，电压互感器型号为：JSZV12A10RG；驱动电路为现有的通用电路，在此不进行赘述；通过确定型号的各器件，本申请的电路连接是清楚、完整的，本领域技术人员可根据记载的型号进行电路连接实现本申请，其中为现有的电路且非本申请改进点的电路在此不进行赘述。

本实用新型通过DSP实现频率跟踪控制，范围根据设定值进行对应改变，大大增大跟踪范围，避免现有硬件电路组成的锁相环跟踪范围固定的缺点；同时通过DSP控制，控制受环境影响因素小，抗干扰能力更强，控制可靠性高。

实施例2

采集电路包括检测电路和采样电路，检测电路连接逆变器后连接采样电路，采样电路连接DSP。采集电路还包括调理电路，调理电路一端连接逆变器，其另一端连接检测电路。检测电路为本领域公知的电压、电流检测，在此不进行赘述；调理电路包括整流器、极性电容和稳压电路，整流器一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈同名端，其另一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端，其正极连接极性电容正极，其负极连接极性电容负极；极性电容与稳压电路并联；电压互感器连接稳压电路两端，电流互感器连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端。稳压电路包括稳压芯片和对应的***电路，所示稳压芯片型号采用7805；通过将逆变器输出的交流电通过整流、滤波和稳压后连接检测电路，确保检测数据的精确度，降低检测误差，进一步提高DSP控制的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于DSP的锁相环控制电路，其特征在于：包括逆变器、采集电路、驱动电路和DSP，所述逆变器输入端连接驱动电路，其输出端连接采集电路，所述采集电路连接DSP，所述DSP连接驱动电路；

所述逆变器包括通过驱动电路驱动对角IGBT导通或者截止的逆变电路，所述逆变电路包括晶体管V1、V2、V3和V4；串联连接的晶体管V1和V3与串联连接的晶体管V2和V4并联连接；

所述采集电路包括检测电路和采样电路，所述检测电路连接逆变器后连接采样电路，所述采样电路连接DSP；

所述DSP包括A/D模块、捕获模块、定时器和事件管理器，所述A/D模块连接采集电路，用于对采集的电流电压进行模/数转换；所述捕获模块连接定时器，用于计算采集的电流电压的相位差和周期；所述事件管理器通过采集电路连接逆变器，用于同步电流电压的相位和频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的锁相环控制电路，其特征在于：所述采集电路还包括调理电路，所述调理电路一端连接逆变器，其另一端连接检测电路。

3.根据权利要求2所述的一种基于DSP的锁相环控制电路，其特征在于：所述采集电路包括电流互感器和电压互感器，所述调理电路包括整流器、极性电容和稳压电路，所述整流器一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈同名端，其另一个输入端连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端，其正极连接极性电容正极，其负极连接极性电容负极；所述极性电容与稳压电路并联；所述电压互感器连接稳压电路两端，所述电流互感器连接逆变器中变压器的副边线圈非同名端。