逆变弧焊电源嵌入式控制系统的建模与仿真

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1、逆变弧焊电源嵌入式控制系统的建模与仿真摘要逆变弧焊电源在弧焊设备及弧焊机器人中的应用为焊接设备的发展带来了革命性的变化。目前逆变弧焊电源电路中存在系统的可靠性、电磁兼容性及结构模块化等严重不足，从而制约了弧焊电源的进一步发展。基于DSP嵌入式控制技术不仅是解决目前逆变弧焊电源应用中存在的上述问题的有效途径，也是实现逆变弧焊电源数字化的有效手段。而系统的建模与仿真是实现逆变弧焊电源嵌入式控制系统的核心技术，其对逆变弧焊电源数字化的进一步研究和开发具有重要的意义。本课题针对目前逆变弧焊电源系统中存在的问题，将DSP嵌入式控制技术应用到逆变弧焊电源的控制中，围绕系统的建

2、模与仿真，着重研究了以下内容。首先阐述了逆变弧焊电源的研究意义以及目前的发展现状，并指出其发展中的不足，以此为据介绍了课题研究的目的，提出解决问题的最佳方案一一基于DSP的嵌入式控制技术。引入了逆变弧焊电源的“数字化”概念，并着重阐述了解决逆变弧焊电源“数字化”的最佳方案。分析了其核心部件(DSP控制芯片)从分类发展、工作原理及特点等几个方面做了详细的介绍，并以选择的TMS320F2812为例，介绍了DSP芯片的结构及程序控制方式等；并分析了嵌入式控制系统工作原理及结构；系统的分析了逆变弧焊电源的硬件并建立了系统的硬件结构；并对系统的工作原理进行了进一步的研究。在

3、建立的硬件结构基础上，通过仿真软件Matlab对整个电源系统进行建模。分析逆变弧焊电源的主电路，该电路是由输入整流滤波电路、IGBT全桥式逆变开关电路、中频变压器以及输出整流滤波电路等模块组成：通过对主电路各模块分别建模并进行特性仿真测试，再组合成整体再进行测试验证，并根据资料对各部分元器件进行选型和参数设置；对逆变弧焊电源的控制电路部分采用基于DSP嵌入式控制系统，建模中，将嵌入式控制系统拆分为PID控制和PWM两部分分别进行，验证之后封装在一起，与采样滤波部分一起组成控制电路：最后将主电路与控制电路组合成完整的电源系统电路，针对SMAW方式，通过反复的运行测试

4、确定各部分元器件参数。最后以SMAW焊接方式为例，使用改变负载的方法对建立的模型进行外特性测试，并将测试结果与松下焊机外特性进行比较，验证系统的正确性和性能的实用性。关键词：逆变弧焊电源、DSP、建模与仿真、Matlab、嵌入式控制系统ModelingandSimulationofEmbeddedControlSystemofInverterArcWeldingPowerSupplyAbstractArcweldinginverterbroughtthedevelopmentofarevolutionarychangeforweldingequipment，int

5、heapplicationofweldingequipmentandweldingrobots．Circuitriesofarcweldinginvertercurrentlyexistingrosslyinadequate，suchasreliabilityofthesystem：electromagneticcompatibilityandmodularstructure，etc．therebyconstrainingthefurtherdevelopmentofweldingpowersource．DSP—basedembeddedcontrolinvert

6、erweldingtechnologyisnotonlytosolvetheaforementionedproblemsandtheapplicationofeffectivesolutionschannels，butisalsoaneffectivemeansofdigitalarcweldinginverter．Andthemodelingandsimulationofsystemisthecoretechnologyfordigitalarcweldinginverter，ThereisagreatsignificanceforDigitalweldingi

7、nverteronthefurtherresearchanddevelopment．Inviewofthecurrentarcweldinginvertersystemproblems，EmbeddedDSPtechnologywillbeappliedtothecontrolofarcweldinginverterpowersource，andfocusingonthemodelingandsimulation，Thispaperstudiesthefollowing．Thefirstdescribesthesignificanceofarcweldinginv

8、erter