基于dsp控制的交直流方波逆变电源系统研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文摘要数字化逆变电源的出现和发展是焊接技术的进步，有人甚至把它比作焊接技术的数字化革命，也有人把它比作焊接技术的IT革命。数字化逆变电源不仅仅推动了焊接电源的发展，更重要的是它对焊接技术的长远发展产生了积极的影响作用。本文首先介绍了“数字化”的概念，分析了数字化逆变弧焊电源的特征。结合当前数字化逆变弧焊电源在国内外的发展趋势，阐明了进行本课题研究的必要性。本论文简要介绍了数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor)的产生、应用领域及发展趋势等，接着详细阐述了其工作原理、结构特征及芯片的选

2、型。重点介绍了所研制的IGBT逆变交直流方波TIG焊接电源系统的组成部分和控制原理。分别就逆变电源的主电路、控制电路、保护电路和驱动电路做了详细分析，并从软硬件两方面进行了系统的阐述。电源主电路采用输出功率较大的IGBT全桥式逆变结构，由输入整流滤波电路、逆变电路、高频变压器、输出整流电路、二次逆变电路组成。文中详细介绍了主电路的设计要点及元件选型和参数计算。控制系统以16位数字信号处理器TMS320F240为核心，采用了目前比较常用的脉宽调制方式PWM(PulsewidthModulation)即控制IGBT的导通时间来实现焊机输

3、出功率与输出特性的控制。由于TMS320F240难以直接产生需要的带死区的脉冲波形，因此设计了专门的“分频电路”。前级驱动脉冲是利用TMS320F240的比较单元输出一路PwM脉冲，经分频电路分频后产生两路互不重叠的触发脉冲，再经IGBT专用驱动模块M57959L进行功率放大后，触发IGBT。后级驱动脉冲是利用DSP输出另外一路PwM脉冲分频再经放大后得到的两路互不重叠的触发脉冲。系统实时对输出电流进行采样，将采样结果送入到DSP进行A／D转换。本文还详细阐述了DSP片内的资源分配和外围电路的功能等。并针对焊接过程中可能出现的典型故

4、障：过流、过热、过／欠压等，没计了相应的保护电路。在焊机的主电路和控制电路部分都进行了抗干扰设计。系统软件采用汇编语言，以模块化方法设计。文中详细介绍了主程序及中断服务程序的功能和结构。文中还详细介绍了DSP开发环境cCS的安装和设置以及开发工具XDS510的使用。通过试验，对该电源的实现方案、组成部分进行了分析，得到了初步的试验结果，给出了在试验过程中记录的相关数据与波形；对试验过程中出现的问题进行研究分析，提出了解决方法。试验结果表明：该焊机主电路响应速度快，硬件电路简单可靠，系统软件高效、移植性好，抗干扰能力强，基本达到了最初

5、设计的构想和要求。基于DsP控制的交直流方被逆变电源系统研究最后，针对本焊机的后续研究工作提出了进一步完善的建议，为数字化焊机今后的深入研究奠定了良好的基础。关键词：DsPs；逆变电源；lGBT；交直流方波；TMs320F24011兰些竺三查兰堡圭茎堡鎏圣AbstractTheappearanceanddeVelopmentofdigitalinVerterweldingpowersourcearetheimproVementofweldingtechn0109y．Itissaidthatdigitalinverterwelding

6、powersourceisthedigitalreVolutionorITreVolutionofweldjngtechnologyItnotonlypromotesdeVelopmentofweldingpowersource，butalsotakesgoodactsonthefhturedeVelopents．Thispaperintl’oduesthecenceptofdigitalizationnrstly，thenanalyzesthecharacteristicsofdigitalinVerterweldingpower

7、source．Accordingtotheresearchtrendathomelandandoverseas，itisverynecessarytoresearch．TheapplicationfieldanddeVelopmenttrendofDSPareintroducedb“enyanditsworkp“nciple，stucturecharacteristicsandselectareexplainedindetail．Thispaperemphasizesontheconlponentpartsandcontrolp“n

8、cipleofdigitalizedIGBTinverterAC／DCsquarewaVeweldingpowersource．Maincircuit，controlcircuit，protectioncircuitanddriVec