基于DSP的大功率逆变焊接电源的研究

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1、摘要摘要随着焊接工艺研究的深入以及焊接生产自动化和柔性化的发展，对焊接电源本身的控制精度提出了更高的要求。通过对弧焊逆变电源国内外的发展现状进行总结，指出目前焊接电源存在的问题，进而提出本课题研究的目的和意义。本文对焊接电源的数字化特性以及全桥大功率软开关主电路进行了研究。目前焊接逆变电源所应用的大功率电路多采用硬开关电路，这样在功率器件导通和关断过程中会产生很大的损耗，并且随着逆变频率的提高，损耗会增大，这样就降低了焊机的效率。结合软开关实现原理，本文首先对比分析了软开关在提高效率、降低EMI干扰等方面的技术优

2、势，分析研究了全桥移相零电压(P江ZVS—FB)软开关电路，详细介绍了该电路的软开关实现过程，并给出了电路模型和关键元件的设计参数。传统的模拟控制方法已经不能满足现代焊接生产的需要，本文采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，构成了数字化焊接电源的控制系统，通过采用基于DSP的PI功率控制算法，获得了恒压、恒流特性的焊接电源。在理论分析的基础上，对大功率逆变焊接电源进行了仿真分析，包括移相功率控制仿真、变压器功率合成仿真和系统整体仿真。同时，设计了一台200kW的大功率逆变焊接电源实验样机，逆变器工作频率为20

3、kHz，控制核心采用TI公司的TMS320LF2407ADSP控制芯片，对大功率逆变焊接电源进行了数字化设计，提高了性能。经实验验证，DSP化的数字化焊接电源的性能满足焊接工艺的要求。关键字：焊接电源；软开关；移相控制；DSPabstractAbstractThedevelopmentofweldingprocessresearch，weldingautomationandweldingflexiblemanufacturesystemhasraisedanever-increasingrequirementfo

4、rthecontrolprecisionandtheflexibleoftheweldingpowersource．Throughabriefintroductiononthepresentstateanddevelopmentoftheweldinginverter,thisPaperanalyzesthedrawbacksoftheweldingmachineandblurtsoutthemeaningofthispaper．Thispaperresearchesthedigitalcharacteristi

5、esoftheweldingpowersupplyandthemaincircuitofthefullbridgehighpowersoft．switching．Nowadays．weldingmachinesusuallyapplythehard-switchingasthetopology,whichcausestheproblemofhigherlOSSandlowerefficiency．TheproblemismuchmorecriticalwhentheinverterfrequencyiShigh．

6、Inaweldingmachine，themaincircuitwiththetechnologyofthesoft．switchingiSmuchidealerthanthehard—switching．Firstlyofall，bythetheoryofthesoft．switching．thispaperrelativelyanalysistheadvantagesofthesoft．switchingand．analyzesthemaincircuitofthefullbridgeshift-phased

7、zerovoltage(ZVS)soft．switching．Then，thepapergivestheonandofftheoryofthesoft—switching，themodelofthemaincircuit，keypointandtheparametersofthedesign．Thedisadvantagesofthetraditionalanaloguecontrolcircuithavebecomeabluroftheweldingpowersupplythispaperappliestheu

8、p·-to·-datecontrolchipDSPdesignedforthecontrolmachineandinverter．What’more．thispaperalSOprovidedthealogrithmofPIdigitalpowercontrollingbasedonDSP,whichCanensurethesysterm’stableoperation．