软开关型IGBT逆变弧焊电源的仿真研究

发布时间：2017-09-28 11:18

  本文关键词：软开关型IGBT逆变弧焊电源的仿真研究

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【摘要】：本研究基于逆变和软开关核心电源技术,自主建立了移相全桥零电压零电流PWM控制逆变主电路(FB-ZVZCS-PWM),耦合硬件和软件两个方面全面研究了基于DSP的逆变弧焊电源控制系统。本研究依托于TI公司开发生产的数字信号处理芯片——TMS320F2812,同时协调可作为DSP最小应用系统的Tech_V-2812嵌入式控制板,在控制系统的硬件方面,多元化建立了电流电压采样反馈电路、IGBT驱动电路以及焊接参数预置与显示电路;在控制系统的软件方面,基于离散化研究理论开发了涵盖主程序、中断程序以及模糊控制子程序在内的多功能控制系统软件程序。依托于MATLAB软件Simulink仿真工具,多参数化构建了移相PWM控制模型、功率负载模型及主电路整体模型,基于模拟仿真数据验证了所开发的主电路能够较优实现超前臂的零电压导通和滞后臂的零电流关断。同时,精确构建了电流电压采样保持模型,软启动模型,恒压、恒流、恒流带外拖等电源外特性模型。针对恒压外特性、恒流电源外特性的仿真模拟过程,对比分析确定了模糊控制的量化因子及比例因子,仿真了各种电源外特性在不同负载状态下的电弧电压和焊接电流参数波形,经对比验证所构建的电源控制系统模型能够实现焊接所需的外特性的输出。经验证,通过多元化、多参数化、分层次开发的主电路、控制电路及相关模型,准确度较高,为焊接设备的实际操作提供了理论依据。
【关键词】：软开关 逆变弧焊电源 控制系统 IGBT MATLAB
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG434.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 逆变弧焊电源的国内外研究现状及发展趋势11-14
• 1.2.1 国外发展现状11-12
• 1.2.2 国内发展现状12-13
• 1.2.3 发展趋势13-14
• 1.3 逆变弧焊电源目前主要存在的问题14
• 1.4 软开关技术14-15
• 1.5 软开关技术在逆变弧焊电源中的应用15-22
• 1.5.1 软开关型逆变主电路的基本形式15-19
• 1.5.2 移相控制的软开关逆变器19-22
• 1.6 课题研究的主要内容22-23
• 第二章 逆变弧焊电源主电路的设计23-33
• 2.1 逆变弧焊电源的基本原理23
• 2.2 主电路设计23-25
• 2.2.1 输入电路的选取23-24
• 2.2.2 软开关逆变电路的选取24-25
• 2.2.3 输出电路的选取25
• 2.3 电路参数的选择25-32
• 2.3.1 中频变压器变比与占空比的确定26-27
• 2.3.2 输入整流电路的设计与计算27-28
• 2.3.3 逆变电路的设计与计算28-31
• 2.3.4 输出整流电路的设计与计算31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 逆变弧焊电源控制系统硬件设计33-40
• 3.1 控制系统的组成33
• 3.2 DSP最小应用系统33-34
• 3.3 电流电压采样反馈电路34-36
• 3.3.1 电流采样电路35
• 3.3.2 电压采样电路35-36
• 3.4 驱动电路36-38
• 3.5 焊接参数预置与显示电路38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 逆变弧焊电源控制系统软件设计40-50
• 4.1 控制系统的软件流程40-44
• 4.1.1 主程序40-41
• 4.1.2 中断程序41-42
• 4.1.3 模糊控制程序42-44
• 4.2 移相PWM波形的生产44-47
• 4.2.1 移相脉冲生成原理44-45
• 4.2.2 移相PWM波形程序45-47
• 4.3 外特性获得原理47-49
• 4.3.1 恒压外特性和恒流外特性47-48
• 4.3.2 缓降外特性48
• 4.3.3 恒流带外拖外特性48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 逆变弧焊电源电气特性的MATLAB仿真50-71
• 5.1 MATLAB简介50
• 5.2 主电路的建模及仿真50-58
• 5.2.1 移相PWM控制模型50-52
• 5.2.2 功率负载模型52
• 5.2.3 主电路模型52-53
• 5.2.4 主电路的仿真53-58
• 5.3 控制系统的建模及仿真58-69
• 5.3.1 电流电压采样模型的建立及仿真58-59
• 5.3.2 恒压外特性的建模及仿真59-63
• 5.3.3 恒流外特性的建模及仿真63-67
• 5.3.4 恒流带外拖外特性建模及仿真67-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第六章 结论71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录76-77

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