基于DSP的软开关弧焊逆变电源控制系统及其仿真研究

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1、基于DSP的软开关弧焊逆变电源控制系统及其仿真研究摘要逆变式弧焊电源具有节能省材、轻巧灵便、工作频率高、响应速度快等特点，已成为焊接电源发展的必然趋势。硬开关式逆变弧焊电源通常会产生较大的开关应力和损耗，降低了电路效率，因此以软开关技术取代硬开关技术是逆变式弧焊电源的发展方向。本课题正是在这一背景下，利用DSP技术研究弧焊逆变电源软开关控制技术，主要完成以下研究内容：对目前软开关电路拓扑研究现状进行了概述，并重点介绍了三种全桥式软开关电路拓扑：零电压(zvs)、零电流(zcs)、零电压零电流(zvzcs)，尤其对本文所选用的FB．ZVZCS．PWM逆变器的工作原理进行了系统的理论分析。控制

2、系统芯片选用数字信号处理器TMS320F28016，设计的硬件电路包括DSP最小系统设计、信号采样反馈电路、PI参数的仿真与选定以及抗干扰系统设计等。本系统软件部分采用模块化化程序设计，根据功能将整个控制系统划分为几个模块。文中介绍了主程序控制流程，然后分模块介绍了结构化程序设计思路，主要有A／D转换子程序，PI控制算法，PWM子程序等。针对论文中设计的主电路和控制电路，通过Matlab／Simulink工具箱搭建了双零软开关系统以及与之对比分析的硬开关仿真模型，并给出了主电路中IGBT的工作波形、变压器初级电压电流波形和控制系统的仿真波形，对波形进行了分析。本文还对实现超前臂零电压开通和

3、滞后臂零电流关断的核心元器件进行了参数优化设计。关键词：弧焊逆变电源；DSP；软开关；零电压；零电流：计算机仿真StudyonDSP·-basedsoft—-switchweldingpowercontrolsystemandSlmnlatl011'●l·●ABSTRACTInverterarcweldingpowerhasbecometheinevitabletrendofdevelopmentofweldingpowerbecauseofitsenergy—savingmaterials，lightweightflexible，highfrequency，fastresponsecha

4、racteristics．Hard-switchinginverterarcweldingpowersupplyswitchesusuallyhaveagreaterstressandwearandtear，reducingtheefficiencyofthecircuit．Sosoft-switchingtechnologywillreplacehard—switchinginverterweldingpowersourcetechnologyinfuture．Thistopicstudiessoft—switcharcweldinginvertercontroltechnologyby

5、usingDSPinthiscontext，andcompletesthefollowingcontents．Firstly，thispapersummarizessoft-switchingtopologyoverviewofcurrentresearch，andhighlightsthreefullbridgesoft-switchingcircuittopology：Zerovoltage(zvs)，zerocurrent(zcs)，zero-voltagezero-current(zvzcs)，Particularly,thispapersystematictheoreticala

6、nalysistheFB-·ZVZCS·PWMinverterworkingprinciplewhichweselected．ControlsystemchoosesdigitalsignalprocessorchipTMS320F28016，hardwaredesignincludesDSPminimumsystemdesign，signalfeedbackcircuitsampling，thesimulationandselectionofPIparametersandanti-jammingsystem．Thesoftwarepartadoptsthemodularizationde

7、sign，thewholeprocessisdividedintoseverallargemodulesaccordingtofunction．Thispaperintroducesthemainprocessofprogramcontrol，andthenintroducestheideaofstructuredprogramming，suchasA／Dconversionroutines，PIcontrolalgor