igbt软开关逆变colt2gt焊接电源与短路信号的小波检测研究

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1、摘要随着电力电子器件的飞速发展及专用的DSP出现，lOBT式逆变焊接电源逐渐成为焊接电源的主导产品，并向高效化，数字化方向发展。为克服硬开关的损耗大，感性关断电压尖峰大，容性开通电流尖峰大等问题，软开关技术的研究成为了热点，并将逐步应用于逆变焊接电源。将软开关逆变电源应用到C02气体保护焊，充分发挥逆变电源控制性好的优势，对C02焊熔滴短路过渡电流电压波形进行细微、严格控制，从而有望能使C02气体保护焊接飞溅大的问题得到有效的解决。精细控制就需要准确、可靠、及时检测出焊接过程中短路与缩颈信号。本课题正是在此背景下，提出并完成IGBT

2、软开关逆交C02焊接电源主电路与短路信号的小波检测研究。首先，本文从总体设计的角度，选择了FB．ZVSZCS--PWM电路作为软开关逆变C02焊接电源的主电路。通过对其工作机理的分析，根据C02焊接电源的技术要求，设计、选择了主电路中的功率元件。分析了可饱和电感(非线性电感)的工作机理，设计完成了测量饱和电感非线性实验。在上述基础之上，推导了实现软开关的边界条件。初步确定了变压器、IGBT、可饱和电感等核心元件的参数。其次，应用MATLAB软件，构建了可变电感模型和主电路仿真模型，进行了主电路系统的仿真，修正了各个元件的设计参数，仿

3、真结果实现了主电路的ZCSZVS。依据这些参数搭建主电路进行试验，根据实测的主电路超前臂和滞后臂上IGBT的驱动电压波形、集电极和发射极电压波形、滞后臂上的电流波形，说明主电路实现了zvszcS，。同时研究了主电路中主要元件的参数对主电路软开关工作过程的影响。最后，针对目前波控c02气体保护焊中存在的无法准确、可靠、及时的检测到短路、缩颈信号的问题，采用基于DSP的小波分析方法来检测c02焊短路信号，以提高信号检测的准确性、可靠性和实时性。通过对小波分析算法的研究和采用MATLAB小波工具箱对实测C02焊接电弧电压信号的辅助设计，选

4、择了对电弧电压信号进行小波分析的最优数字滤波器组，以此确定了实际焊接短路信号的小波检测算法。根据这一算法，应用DSP(TMS320LF2407)的软硬件资源编制了小波检测的程序。通过实验验证了该检测方法的准确性、可靠性和实时性。为实现焊接电压、电流波形的精细控制提供了前提条件。关键词：软开关逆变电源、可饱和电感、DSP(数字处理器)、小波分析、短路信号检测ABSlRACTWimdevelopmentofthepowerelectronicdeviceand印pear锄ceofspecial-purposeDSP，theIGBTtyp

5、eofweldingpowerinverterisbecomingtheleadingproductintheweldingpowersourc：e鲫uany,anditisdevelopingtowardstohigh-efficient,digital．Inordertooverc,omethelossofhardswitch,bec,allseofthehi．曲voltagespikeatIGBTshuttingoffandthehighcurrentspike砒IGBTtllrningon,thesoft-switching

6、technologyhasbecomethehotspotofresearchandwillbeappliedintoweldingpowerinverterprogressively．Thesoft-switchisappliedtoC02ShieldedWelding．Takingadvantageofthegoodcontrolcharacteristicoftheinvertertoimplementtheprecisewaveformcontrolling．theproblemofweldingspattercouldho

7、pefultobesolvedeffectively．ItisimportantthatprecisewaveformcontrollingdependsOndetectingshort-circuitsignalandliquidbridgeshl．inkinC02weldingaccurately、reliablyandpromptly．Firstly。themaincircuitofFB·ZVSZCSsoft-switchingC02weldinginverterwasselectedanddesignedinthispape

8、r．Throughallanalysisofthemaincircuit,thepowercomponentsinthemaincircuitWaSselectedanddesignedaccordingtotherequiremen