基于DSP的鋁電磁鑄造磁場(chǎng)控制器的設計和實(shí)現

0 引言
鋁合金是重要的民用、戰略金屬材料，其力學(xué)性能與合金的晶粒尺寸和形態(tài)密切相關(guān)。但是未經(jīng)細化處理的結晶鋁合金晶粒粗大、柱狀晶發(fā)達、深拉性能差，嚴重影響其質(zhì)量。研究表明，在鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，在鑄造區引入特殊的低頻復合電磁場(chǎng)，可有效地起到細化晶粒和改善鑄錠表面品質(zhì)的作用。
針對鋁電磁鑄造特殊復合磁場(chǎng)的控制要求，根據前期研究和設計的鋁電磁場(chǎng)快速鑄軋控制器在福建瑞閩鋁板帶廠(chǎng)的實(shí)際運行情況，本文研究和設計了基于DSP(TMS320F2808)+單片機(C8051F410)+CPLD(EPM7128)的復合磁場(chǎng)控制器。

1 系統總體設計
復合磁場(chǎng)控制系統以DSP(TMS320F2808)為主控制處理核心，以單片機為專(zhuān)用人機接口控制核心，DSP和單片機之間采用同步串行SPI接口進(jìn)行通信；CPLD完成晶閘管觸發(fā)脈沖的形成，本文特別設計了采用高頻雙窄脈沖列的觸發(fā)方式；各模擬量的采集基于提高精度的考慮選用外擴雙極性16位的AD。系統總體框圖如圖1所示。

1．1 系統硬件設計
(1)系統主電路設計
產(chǎn)生特殊復合磁場(chǎng)的電磁感應裝置是鋁電磁場(chǎng)半連續鑄造的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據電磁半連續鑄造的特殊工藝要求，以及復合磁場(chǎng)感應器的特殊結構，選取了交一交變頻方式作為復合磁場(chǎng)控制器的變頻方式，同時(shí)設計了有別于傳統交一交變頻方式的主電路結構，如圖2所示。

L、L'是電磁感應裝置內部環(huán)繞在同一個(gè)鐵心上的兩個(gè)負載線(xiàn)圈(注意兩者之間沒(méi)有電氣連接)，VF組和VR組變流器均采用三相橋式全控整流。VF組工作時(shí)，線(xiàn)圈L中得到相應的正半波電流，VR組工作時(shí)，線(xiàn)圈L'中得到相應的負半波電流。在同一鐵心上將兩者疊加則相當于在負載線(xiàn)圈中引入了一個(gè)完整的電磁鑄造所需的特殊電流，從而最終獲得特殊的電磁場(chǎng)，達到控制目的。