[发明专利]一种等离子体清洗用电源系统及其功率跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种等离子体清洗用电源系统及其功率跟踪控制方法，该系统包括电源硬件电路、负载电路和控制面板，所述电源硬件电路连接电网、负载电路和控制面板，所述负载电路连接控制面板，电源硬件电路将电网的220V交流电转换为高频高压的交流方波电给负载电路中的负载枪头，负载枪头则在高频高压交流方波电压的驱动下产生等离子体，控制面板则进行功率跟踪控制，从而产生有最佳脉宽和频率的PWM波驱动电源硬件电路中的全桥逆变电路，同时它还检测负载工作时的电压、电流、气压和温度等信号，从而在需要的时候做出各种保护动作。本发明基于功率跟踪算法的等离子清洗用电源系统，能够使负载枪头工作在最佳的条件上，提升等离子电源系统的转换效率。

技术领域

本发明涉及等离子清洗用电源的研究领域，尤其涉及一种等离子体清洗用电源系统及其功率跟踪控制方法。

背景技术

目前正对等离子体用电系统的功率跟踪控制，一般采用经验值给出特定的脉宽和频率进行开环控制或者增加电路或芯片。前一种方法，虽然成本低，但是其可移植性低，可靠性及稳定性也低。后一种方法，通过增加电路或芯片，来保证负载的电流和电压同相位，进而保证负载工作在谐振频率。增加了电路的复杂度，也增加了设备的成本，同时，大功率等离子的电流和电压波形会产生很多高频毛刺噪声，容易造成电流过零检测和电压过零检测的误采样，进而造成频率计算的错误。而消除高频毛刺噪声又要额外增加硬件电路或者复杂的算法来实现。

鉴于此，采用了最大功率跟踪的控制方法，来保证负载工作在谐振频率，提高等离子发生器的工作效率。即降低了设备的成本，又降低了硬件电路和控制算法的复杂性，同时，也延长了管子的寿命，也减少了对电网的谐波污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种等离子体清洗用电源系统的功率跟踪控制方法，能够提高等离子发生器的工作效率，同时保证其电源系统运行的稳定性，降低了设备的成本，并且降低了硬件电路和控制算法的复杂性，减少对电网的谐波污染。

本发明的另一目的在于提出一种等离子体清洗用电源系统。

为实现以上目的，本发明采取如下技术方案：

一种等离子体清洗用电源系统的功率跟踪控制方法，包括下述步骤：

S1、电源系统进行初始化，规定主程序的各个任务的优先级；所述主程序的各个任务包括LCD显示任务、LED任务、状态检测任务、ADC转换任务和PWM调节任务；

S2、在主程序中，首先判断设定的目标功率所处的范围，根据该范围输出PWM，并根据输出的PWM分配一个脉宽D和周期T；然后进行软启动；

S3、检测等离子体发生器当前的输出功率是否在设定的功率范围内，如果在，则执行步骤S4；如果不在，则执行功率跟踪调控程序，以此来获取新的脉宽D和周期T，然后判断负载枪头的工作状态信号是否正常，如果正常，则执行并保存调控后新的脉宽D和周期T，并不断执行当前步骤，实现实时追踪控制，如果不正常，则停止程序并报错；

S4、判断负载枪头在当前输出功率下，工作状态信号是否正常，如果正常，则执行调控前的脉宽D和周期T，并不断执行步骤S3和S4，如果不正常，则停止程序并报错。

作为优选的技术方案，步骤S1中，所述初始化包括：定时器的初始化、串口初始化、LCD初始化、接口的初始化和ADC转换的初始化。

作为优选的技术方案，步骤S3中，所述执行功率跟踪调控程序，包括下述步骤：

S301、执行功率跟踪算法：获得目标功率与当前实际功率的差值进行PI计算获得步长d，然后根据功率调节的方向，对周期T进行加减步长d的运算，获得新的脉宽D和周期T，使实际输出功率不断逼近主程序所设定的目标功率；