蒙_开题报告-20070420

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1、华南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告论文题目　移相软开关逆变式气体保护焊电源的研究班级　　03机电（2）班　姓名　　　蒙万俊　　　　学号　　200330002046　　指导教师　　　王振民　　　　　填表日期2007年4月17日二00七年四月10姓名蒙万俊开题时间2007.4学制四年专业机械电子工程指导教师王振民论文题目：移相软开关逆变式气体保护焊电源的研究10一、课题研究的背景和意义1.1　课题研究的背景随着国际市场竞争的加剧，提高焊接生产率与实现焊接过程自动化、智能化愈来愈备受重视。然而，传统的焊接

2、方法和工艺已经不能满足日益增长的生产效率需要，因此人们就把重点转向了高效化数字化焊接设备的开发和焊接工艺的研究。在此背景下，高效化焊接技术日益得到重视。而软开关技术的出现以及先进控制技术的兴起，为解决弧焊逆变电源诸多问题提供了新的途径。软开关技术具有降低功率器件开关功耗、提高开关频率、降低电磁干扰、改善器件的工作环境等优点，是近年来电力电子领域研究的热点。目前新推出的弧焊电源都是以单片机为核心来提升其控制性能，虽然单片机逻辑功能强大，但是随着数字化焊接电源系统的提出，单片机抗干扰能力差，集成度不高，运算量

3、小，实时性和精度不高等已不能适应现在焊接条件及精确高效的要求。随着微电子技术的发展，DSP以其高速和强大的数据处理能力为弧焊电源的数字化提供了可能。1.2　课题研究的意义相对于其它弧焊机，MIG焊机添加了送丝结构及相应的送丝控制电路，在焊接过程中实现了半自动化，不但提高了效率，也减少了损耗。焊接过程中使用惰性气体作保护，使得起弧容易，焊接成本低而效果好。而且，送丝速度、输出电压可调节，可使两者达到良好匹配，提高了焊接质量，适用于各类焊接。以DSP作为控制系统的核心，实现对移相软开关逆变式气体保护焊过程电流

4、波形的有效控制，从而达到对熔滴过渡形式的控制，获得最佳的熔滴过渡形式及其参数。从而降低功率器件开关功耗、提高开关频率，提高焊接电源的稳定性、数字处理能力和对焊接过程的控制能力。二、本课题研究的背景知识2.1　逆变电源随着微电子技术、计算机技术、自动控制理论和电力电子技术的发展，弧焊电源电路结构不断吸收相关学科的先进成果。从早期机械控制型，发展为电磁控制型，到今天发展为电子控制型，逆变弧焊器是当前发展的主流。从1972年美国首先研制出300A10晶闸管弧焊逆变器以来，自关断器件不断涌现。弧焊逆变器从晶闸管→

5、晶体管→场效应管→IGBT弧焊逆变器。虽然弧焊逆变器性能好、轻巧、节能、省材，但目前在我国应用覆盖面还不很大。现代交流弧焊电源主要基于逆变技术,逆变电源运用先进的功率电子器件和高频逆变技术，比传统的工频整流电源的材料减少80%～90%，节能20%～30%，动态反应速度提高2～3个数量级。随着功率开关元器件、微电子技术和控制技术的发展，新的技术成果和新产品不断研究开发出来，使得逆变电源向着高频化、轻量化、模块化、智能化和大容量化方向发展。作为现代交流弧焊电源的逆变功率元件,主要有MOSFET和IGBT等,其

6、中IGBT的应用较多。一次逆变电路的结构形式主要有全桥逆变电路和半桥逆变电路。二次逆变电路的结构形式主要有全桥逆变电路和推挽逆变电路。一次逆变的性能决定了交流弧焊电源的第一性能指标，二次逆变的性能决定了交流弧焊电源的第二性能指标。现代交流弧焊电源的主电路结构形式有：一次IGBT全桥逆变及二次IGBT全桥逆变式交流弧焊电源，一次IGBT全桥逆变及二次IGBT推挽逆变式交流弧焊电源等。由于现代交流弧焊电源的一次逆变是基础、二次逆变输出交流，交流是它的重心，于是简要称作IGBT全桥逆变式交流弧焊电源或IGBT推

7、挽逆变式交流弧焊电源。2.2　移相软开关技术软开关技术是解决电源稳定性的核心技术，在改善功率开关器件工作状态方面效果明显。软开关技术的引入使开关管在零电压或零电流条件下开通和关断，开关应力小，电磁干扰低，开关损耗进一步降低。在传统硬开关逆变电源的体积小、质量轻、效率高、动特性好等优点的基础上进一步改善了硬开关电源开关应力大、电磁干扰强等缺点。因此各类软开关技术在逆变电源中得到广泛应用。1988年移相控制全桥零电压软开关变换器首次被报道。由于它具有高频零电压软开关运行、移相控制实现方便、电流和电压应力小、巧

8、妙利用寄生元件等一系列优点，受到了广泛的关注。在基本全桥式软开关电路中，领先桥臂是利用输出滤波电感中的能量限制实现零电压转换的，软开关范围很宽。而滞后桥臂换相时，变压器二次侧正处于短路续流状态，滞后桥臂只能利用变压器漏感中的能量，它的软开关范围窄。近年来，针对基本全桥软开关电路中滞后桥臂软开关范围较窄、占空比损失较大、整流二极管电压振荡、一次侧有换相损耗等方面存在的问题，众多专家进行了深入研究，取得了许多重要的进展。目前应用比