逆變點焊電源軟開關(guān)的數(shù)字控制.

《逆變點焊電源軟開關(guān)的數(shù)字控制.》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、逆變點焊電源軟開關(guān)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(jié)構(gòu)，其在逆變點焊電源領(lǐng)域中的應(yīng)用研究已引起人們的關(guān)注。采用TI司的TS320LF2407A芯片為全橋移相零電壓點焊逆變電路提供P驅(qū)動脈沖。分析表明：利用軟編程可對P方波脈沖的頻率、移相角及死區(qū)時間進行靈活的設(shè)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，軟測試結(jié)果與專用移相控制芯片進行了對比驗證。關(guān)鍵詞：逆變點焊電源；數(shù)字信號處理器；P方波：數(shù)字控制熱效到了擬與熟.中國分類號：TG438.2：TP273.文獻標識碼：B在航空和汽車等制造行業(yè)，逆變點焊電源以其焊接變壓器輕小、動態(tài)響

2、應(yīng)速度快、控制精度高、焊接電流脈動小、率高、電網(wǎng)三相平衡、無次級感抗及功率因數(shù)高等優(yōu)點得日益廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)的逆變電源多為模擬控制或者模數(shù)字相結(jié)合的控制系統(tǒng).雖然模擬控制技術(shù)已經(jīng)非常成但其存在很多固有的缺點.如控制電路的元器較多、靈活性夠、不便于調(diào)試等］。而焊接是強非線性、強耦合性、多變性和復(fù)雜性的過程，若采用數(shù)字化控制技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬控制技術(shù)，充分利用逆變主電路準數(shù)字化的特點，可以提高焊接質(zhì)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

3、術(shù)基礎(chǔ)，促進了焊接電源實現(xiàn)數(shù)字化。從國內(nèi)外各高校及研究所的研究成果來看.DSP在焊接領(lǐng)域已有不少的應(yīng)用。在此分析討論了零電壓開關(guān)脈寬調(diào)制(zVS-P)逆變點焊電源的工作原理及P方波產(chǎn)生的機理.并在此基礎(chǔ)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

4、_1主電路工作原理零電壓開關(guān)(ZVS)逆變點焊電源主電路包括輸入整流濾波電路、軟開關(guān)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(guān)管及其并聯(lián)的二極管和電容組成的軟開關(guān)逆變器.如圖1a所示。圖1a中，定義先導(dǎo)通的開關(guān)管Q和Q，組成的橋臂為超前橋臂，滯后導(dǎo)通管Q和Q組成滯后橋臂。Q,Q,和Q,Q分別

5、輪流導(dǎo)通180。，其中Q和Q3的導(dǎo)通時刻不收稿日期：XX—03—16：修回日期：XX—07一14變，控制Q和Q，使Q，Q和Q3,Q的導(dǎo)通相差在0。-180。之間變化，開關(guān)管重疊導(dǎo)通時間的長短決定了逆變器輸出的大如圖1b所示，當Q先開通，經(jīng)移相后開通Q，關(guān)斷Q后，一次側(cè)電流從Q中轉(zhuǎn)移到和3支路中，給充電，同時給3放電，由于兩端電壓不能突變，Q是零電壓關(guān)斷。當3的電下降到零，D，自然導(dǎo)通，D，的導(dǎo)通使Q，兩端電壓近似為零，為Q,提供了零電壓開通的條嘲。滯后臂管子的開關(guān)原理與此類似(a)軟開關(guān)點焊逆變電源主電路(b)IGBT驅(qū)動波形圖1逆變器主電路和IGBT驅(qū)動波形eldinzTe

6、hnlgVI_36N.t.XX■焊接設(shè)備與材料■41主電路中.分別給4只開關(guān)管并聯(lián)了電容。?G，實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)?？刂撇呗陨先绻捎脗鹘y(tǒng)的P控制方式即斜對的2只開關(guān)管同時開通和關(guān)斷，由于會出現(xiàn)4只開關(guān)管全部處于關(guān)斷的狀態(tài)，其并聯(lián)電容就會與漏感產(chǎn)生諧振。那么，當斜對角開關(guān)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(guān)管釋放。電容的能量將全部消耗在開關(guān)管中，且在開關(guān)管中還將產(chǎn)生開通電流尖峰。開關(guān)管不能實現(xiàn)軟開關(guān)。因此，采用了圖1b所示的斜對角2只開關(guān)管錯開切換的移相P控制。1.2死區(qū)時間為實現(xiàn)開關(guān)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(guān)管的諧振緩

7、沖電容上的電荷，并給同一橋臂將要關(guān)斷開關(guān)管的并聯(lián)諧振電容充電。當諧振電容充放電結(jié)束.要開通開關(guān)管的反并聯(lián)二極管，將開關(guān)管兩端電壓箝至接近零位時，驅(qū)動開關(guān)管，即可實現(xiàn)零電壓開通。所以要實現(xiàn)開關(guān)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，又必須滿足一定的時間條?？梢?，在軟開關(guān)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(guān)管發(fā)生直通現(xiàn)象。同時也是為了滿足開關(guān)管零電壓換流的時間條。超前臂和滯后臂的諧振換流能量來源是不一樣的。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(guān)。而滯后臂的諧振能量只

8、由一次漏感提供。二次回路的等效電感不參與諧振，然滯后臂實現(xiàn)零電壓開關(guān)要困難一些。因此.在設(shè)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。也就確保了超前臂的時間條。2驅(qū)動方波的產(chǎn)生與控制2.1P方波系統(tǒng)采用TS320LF’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40IPS,高性能10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD)的轉(zhuǎn)換時間為00n8,提供多達16路的模擬輸入。在逆變電源系統(tǒng)中DSP的作用是產(chǎn)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(diào)整輸出P波形占