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高频功率的闭环控制系统
作者：三伊天星 彭咏龙
1 前言
在高频感应加热领域内，为了保证焊接质量和加热温度的一致性，稳定的输出功率是至关重要的。我国目前设计与制造的高频感应加热设备大多采用阳压自动调节控制系统，通过人为调节阳极电压大小，调节高频输出功率，从而达到被控对象的要求。在自动化程度要求较高的场合或连续化生产线中（如冰箱管生产线），一般都有多台感应加热设备，这种情况下，采用阳压自动调节的感应加热设备难以满足提高整条生产线自动化生产水平的要求。因为在动态过程中，要保证车速和高频功率同步调节，对操作人员来说是一件难以实现的事情，因此实现高频功率的闭环控制对提高自动化生产水平是至关重要的。
提高感应加热设备的自动化水平，归纳起来是实现高频功率的闭环控制。对高频焊接设备来说，虽然焊接质量受到诸多因素的影响，但是高频输出功率与轧机速度之间的闭环控制是主要问题。
为了解决阳压调节难以满足生产要求这一问题，我们采用十六位单片机80C196研制了全数字控制系统，充分发挥单片机的计算与控制功能，采用软件和硬件相结合，并引入同步锁相触发技术，线性化校正技术，成功地解决了高频功率闭环控制问题。采用数字化控制不仅稳定性和一致性好，而且可以实现量化控制，调试维护简单方便，控制准确，具有良好的可操作性。该系统的研制成功为提高高频感应加热设备的自动化水平创造了条件。
2 硬件结构
控制电路主要由80C196最小系统、模拟量输入通道、开关量输入/输出、键盘与显示电路、同步锁相电路、脉冲形成与功放电路等组成，控制电路总体框图如图1所示。
图1 控制电路总体框图
2.1 80C196单片机最小系统
最小系统由80C196单片机、只读存贮器EPROM2764、地址锁存器74LS373、参数存贮器E2PROM2864构成，主要利用的硬件资源有：
①数据、地址和控制总线：单片机输入/输出接口P1、P3、P4口，用于读写程序和数据，并与外围接口电路联系；
②四通道10位A/D模数转换器：采集给定值、阳极电压、阳极电流和车速反馈值；
③高速输入、输出口HSI/HSO：用于输入计量移相角的基准频率f0和输出晶闸管触发脉冲信号；
④外中断输入口：用于输入对应自然换相点的同步中断信号和响应键盘操作处理。
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