基于DSP与CPLD的铝电磁铸造复合磁场控制器设计详解

本文主要探讨的是基于DSP (数字信号处理器TMS320F2808)、单片机C8051F410和CPLD (复杂可编程逻辑器件EPM7128)的铝电磁铸造磁场控制器的设计与实现。铝电磁铸造作为一种先进的金属生产技术，其关键在于能够通过特殊复合磁场对铝合金的结晶过程进行精细调控，从而提高铸件的质量和性能。该控制器的设计背景是针对铝合金生产中的实际需求，尤其是为了改进未经细化处理的铝合金晶粒结构，提升深拉性能。 文章首先介绍了铝合金在工业中的重要地位及其与晶粒细化和铸锭表面质量的关系，强调了复合电磁场在铸造过程中的积极作用。在此基础上，作者详细阐述了系统的总体设计，其中DSP作为主控制核心，负责复杂的算法处理和数据管理；单片机作为人机交互界面，确保操作的便捷性和用户友好性；CPLD负责生成精确的晶闸管触发脉冲，采用了高频双窄脉冲列的技术，提高了能量传输效率。 系统硬件设计部分着重讨论了电磁感应装置的选择和主电路设计，选择交一交变频方式并创新了电路结构，确保能够产生所需的特殊复合磁场。此外，文章还提及了线圈L和L'的配置，以及VF组和VR组变流器的工作原理，它们协同工作以产生所需电流，从而实现磁场控制目标。对于晶闸管触发脉冲的设计，作者提出了新颖的高频双窄脉冲列方案，相较于传统方法，它在能量传输效率上有显著提升，有助于减小脉冲变压器的体积和能耗。 本文的核心内容是通过集成先进的微控制器技术，设计出一种能够有效控制铝电磁铸造复合磁场的高效控制器，旨在优化铝合金的生产过程，提高产品质量，满足工业生产的实际需求。这样的控制器在现代制造业中具有重要意义，并展示了在工业控制领域的创新应用。