[实用新型]一种基于FPGA的数字电源淬火装置

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA的数字电源淬火装置，包括FPGA控制单元、整流单元、逆变单元、谐振单元和感应单元，同时装置集成了相应的保护电路。本实用新型采用FPGA芯片作为主控单元，利用锁相环进行频率的跟踪，结合FPGA芯片的时序逻辑，能够适应负载的变化，实现了频率的自适应，具有较高的功率调节范围，可实现额定功率30%‑100%的功率调节范围，广泛适用于中频到超音频范围；将整流单元和逆变单元进行模块化，为后期的维修提供了便利。

技术领域

本实用新型涉及数字电源领域，尤其涉及一种基于FPGA的数字电源淬火装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展进步，目前晶体管变频器得到了飞速发展，在传动控制、焊接设备、脉冲电源设备、家用电器等领域中得到了大量应用；负载及电路自身特性的变化就会引起谐振频率的变化，为了确保系统中逆变器能够工作在功率因数接近或等于1的准谐振或谐振状态，实现逆变器的零电压或零电流开关，利用FPGA进行频率跟踪，省略了外围电路的补偿，减小了装置的体积，提升了装置的效率。

发明内容

针对当前数字电源的特点，本实用新型提供一种基于FPGA的数字电源淬火装置，采用了模块化集成的方式，整流单元与逆变单元采用全模块化结构，时序逻辑采用FPGA控制，电源的水、电连接均采用标准插接件连接，内部检修有较大空间并安装有检修照明与插座，结构紧凑，集成度较高，具有维修方便，操作简单，高效节能的特点。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于FPGA的数字电源淬火装置，包括主空气开关、控制单元、整流单元、逆变单元、谐振单元、感应单元、水冷单元以及操作测量系统，三相进线、主空气开关、整流单元、逆变单元依次连接，谐振单元与逆变单元连接，谐振单元输出至感应单元，水冷单元以及操作测量系统与逆变单元、谐振单元连接，其特征在于：

所述整流单元是一个单独集成的模块，整流单元的结构为：包括三相全控整流桥，并且在三相全控整流桥的输出端设置平波电抗器；三相全控整流桥与平波电抗器集成为整流单元；

逆变单元是一个单独集成的模块；

所述控制单元是FPGA芯片，结合FPGA芯片内部相应的频率跟踪和相位锁定电路，形成闭环结构，实现频率的自适应，控制时序逻辑，用于频率跟踪。

进一步的，所述逆变单元四组IGBT模块组成。

进一步的，所述谐振单元采用L-C并联谐振电路，结构简单，易于实施。

进一步的，操作测量系统包含了电压采样电路、电流采样电路、过流保护逻辑、故障显示及处理电路，电压采样电路、电流采样电路主要是为了获取逆变电路的电流及母线电压，由FPGA芯片控制保护逆变单元不被损坏。

本实用新型的有益效果是：采用FPGA芯片作为主控单元，利用锁相环进行频率的跟踪，结合FPGA芯片的时序逻辑，能够适应负载的变化，实现了频率的自适应，具有较高的功率调节范围，可实现额定功率30%-100%的功率调节范围，广泛适用于中频到超音频范围；将整流单元和逆变单元进行模块化，为后期的维修提供了便利。

附图说明

图1是本实用新型一种基于FPGA的数字电源淬火装置的模块框图。

图2是本实用新型中整流单元的电路布置图。

图3是本实用新型中FPGA芯片内部数字锁相环的布置图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为本实用新型的限定，附图1只是简要的画出了本实用新型的几个模块连接，实际电气连接并不仅限于此。