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《逆變點焊電源軟開關的數(shù)字控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、逆變點焊電源軟開關的數(shù)字控制摘要：數(shù)字信號處理器(dsp)具有高速運算特性及獨特的結構，其在逆變點焊電源領域中的應用研究已引起人們的關注。采用ti司的tms320lf2407a芯片為全橋移相零電壓點焊逆變電路提供p驅動脈沖。分析表明：利用軟件編程可對p方波脈沖的頻率、移相角及死區(qū)時間進行靈活的設定和修改，可對焊接電流、電弧電壓采樣實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字控制。硬件，軟件測試結果與專用移相控制芯片進行了對比驗證。關鍵詞：逆變點焊電源；數(shù)字信號處理器；p方波：數(shù)字控制中國分類號：tg438．2：tp273．5文獻標識碼：b在航空和汽車等制造
2、行業(yè)，逆變點焊電源以其焊接變壓器輕小、動態(tài)響應速度快、控制精度高、焊接電流脈動小、熱效率高、電網(wǎng)三相平衡、無次級感抗及功率因數(shù)高等優(yōu)點得到了日益廣泛的應用。但傳統(tǒng)的逆變電源多為模擬控制或者模擬與數(shù)字相結合的控制系統(tǒng)．雖然模擬控制技術已經(jīng)非常成熟．但其存在很多固有的缺點．如控制電路的元器件較多、靈活性不夠、不便于調試等]。而焊接是強非線性、強耦合性、多變性和復雜性的過程，若采用數(shù)字化控制技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬控制技術，充分利用逆變主電路準數(shù)字化的特點，可以提高焊接質量，促進焊接電源的發(fā)展。數(shù)字信號處理器(dsp)用于工業(yè)控制近幾年來
3、發(fā)展非常迅速，控制理論及新型控制算法和方案的提出，強大的數(shù)據(jù)處理能力和快速運算能力．都為焊接信號的實時處理提供了技術基礎，促進了焊接電源實現(xiàn)數(shù)字化。從國內外各高校及研究所的研究成果來看．dsp在焊接領域已有不少的應用。在此分析討論了零電壓開關脈寬調制(zvs—p)逆變點焊電源的工作原理及p方波產生的機理．并在此基礎上對逆變點焊電源的數(shù)字控制進行了研究。1逆變點焊電源主電路工作原理l_1主電路工作原理零電壓開關(zvs)逆變點焊電源主電路包括輸入整流濾波電路、軟開關逆變器、中頻變壓器和輸出整流濾波電路等，其核心是由4只功率開關管
4、及其并聯(lián)的二極管和電容組成的軟開關逆變器．如圖1a所示。圖1a中，定義先導通的開關管q和q，組成的橋臂為超前橋臂，滯后導通管q和q組成滯后橋臂。q，q，和q，q分別輪流導通180。，其中q和q3的導通時刻不收稿日期：2007—03—16：修回日期：2007—07—14變，控制q和q，使q，q和q3，q的導通相差在0。-180。之間變化，開關管重疊導通時間的長短決定了逆變器輸出的大小。如圖1b所示，當q先開通，經(jīng)移相后開通q，關斷q后，一次側電流從q中轉移到c和c3支路中，給c充電，同時給c3放電，由于c兩端電壓不能突變，q是零
5、電壓關斷。當c3的電壓下降到零，d，自然導通，d，的導通使q，兩端電壓近似為零，為q，提供了零電壓開通的條件嘲。滯后臂管子的開關原理與此類似(a)軟開關點焊逆變電源主電路(b)igbt驅動波形圖1逆變器主電路和igbt驅動波形控制方式即斜對角的2只開關管同時開通和關斷，由于會出現(xiàn)4只開關管全部處于關斷的狀態(tài)，其并聯(lián)電容就會與漏感產生諧振。那么，當斜對角開關管開通時．并聯(lián)電容上的電壓可能不為零，其電荷就直接通過開關管釋放。電容的能量將全部消耗在開關管中，且在開關管中還將產生開通電流尖峰。開關管不能實現(xiàn)軟開關。因此，采用了圖1b所
6、示的斜對角2只開關管錯開切換的移相p控制。1．2死區(qū)時間為實現(xiàn)開關管的零電壓開通。必須有足夠的電路諧振能量來抽走將要開通的開關管的諧振緩沖電容上的電荷，并給同一橋臂將要關斷開關管的并聯(lián)諧振電容充電。當諧振電容充放電結束．要開通開關管的反并聯(lián)二極管，將開關管兩端電壓箝至接近零位時，驅動開關管，即可實現(xiàn)零電壓開通。所以要實現(xiàn)開關管的零電壓開通．除了要有足夠的能量來抽走并聯(lián)電容上的電荷．既要滿足一定的能量條件，又必須滿足一定的時間條件?？梢?，在軟開關逆變點焊電源中，死區(qū)時間一方面可以防止同一橋臂的2只開關管發(fā)生直通現(xiàn)象。同時也是為了
7、滿足開關管零電壓換流的時間條件。超12全文查看前臂和滯后臂的諧振換流能量是不一樣的。對于超前臂而言，變壓器二次回路的等效電感厶和一次漏感共同參與諧振。能量較大，容易實現(xiàn)零電壓開關。而滯后臂的諧振能量只由一次漏感提供。二次回路的等效電感不參與諧振，顯然滯后臂實現(xiàn)零電壓開關要困難一些。因此．在設計計算兩橋臂的死區(qū)時間時，只要滿足了滯后臂的時間條件。也就確保了超前臂的時間條件。2驅動方波的產生與控制2．1p方波系統(tǒng)采用tms320lf’2407adsp為控制核心，該控制器的工作電壓為3．3v，指令執(zhí)行速度最高可達到40mips，高性
8、能10位模／數(shù)轉換器(adc)的轉換時間為500n8，提供多達l6路的模擬輸入。在逆變電源系統(tǒng)中dsp的作用是產生輸出p波形、對反饋電壓進行a／d采樣并實時監(jiān)測電壓波動情況，調整輸出p波形占空比。穩(wěn)定輸出電壓。利用dsp的事件管理器模塊，通過軟件算法可以使其輸出移相p波形。2
