基于DSP逆变式弧焊电源的设计

论文摘要

逆变式弧焊电源以其体积小、重量轻、效率高、控制方式灵活等优点,成为当今弧焊电源发展的主流方向。随着数字控制技术,尤其是高速数字处理芯片（DSP）的广泛应用,有效的提高了逆变式弧焊电源的性能,正是其所具有的这些特性,引起了工程师及研究者们越来越多的关注。本课题研究工作重点集中于4.5KVA逆变式弧焊电源的功率变换电路设计和数字控制电路实现。基于AC-DC-AC-DC变换的主电路,具有高效率、稳定电弧输出、高密度功率变换和低噪声性能。在功率变换过程中,由于使用了全控型功率变换器件IGBT,使得逆变式弧焊电源开关频率得以大幅度提高。在逆变电路中,中频变压器磁心使用了非晶体材料,从而有效的减小了逆变式弧焊电源的铁磁损耗。逆变式弧焊电源的工作离不开控制电路,本文中弧焊电源控制电路采用美国TI公司出品的TMS320LF2407作为控制核心,通过编译DSP芯片来完成诸如A/D变换、PID控制算法实现、PWM脉冲信号发生等工作,实现对系统的闭环反馈控制。同时课题针对PID控制算法进行了MATLAB仿真,编译了数字PID子编程,以达到输出与给定值相匹配的稳定电流的控制目的。最后,对4.5KVA逆变式弧焊电源进行了整机调试,实验结果表明使用TMS32LF2407进行数字控制,逆变式弧焊电源的性能得以提高,并具有控制灵活、便于调试、可靠性高等优点,值得开发应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 弧焊电源发展概况
• 1.2 逆变式弧焊电源的特点与发展趋势
• 1.3 弧焊逆变器控制电路的发展
• 1.4 控制算法介绍
• 1.5 课题的研究背景及达到的目标
• 第二章 主电路的设计与计算
• 2.1 主电路的设计思想
• 2.2 逆变电路的设计
• 2.2.1 IGBT逆变电路拓扑结构的选择
• 2.2.2 逆变电路的计算
• 2.3 输入整流滤波电路的设计
• 2.3.1 整流二极管的计算
• 2.3.2 滤波电容的计算
• 2.3.3 合闸软启动电路的设计
• 2.4 输出整流滤波电路的设计
• 2.4.1 输出整流二极管的选取
• 2.4.2 输出直流电抗器的设计
• 2.4.3 二极管RC吸收回路的计算
• 第三章 PID算法与Matlab仿真
• 3.1 PID控制算法简介
• 3.2 PID控制原理
• 3.3 Matlab仿真软件的简介
• 3.4 控制电路的仿真研究
• 3.4.1 PID参数的确定
• 3.4.2 控制电路的Matlab仿真
• 第四章 DSP硬件介绍与控制电路软件设计
• 4.1 DSP硬件介绍
• 4.1.1 DSP芯片介绍
• 4.1.2 TMS320LF2407 的硬件资源
• 4.2 控制电路设计思想
• 4.3 控制电路的软件设计
• 4.3.1 控制电路主程序设计
• 4.3.2 控制模块子程序设计
• 4.3.3 外设中断设计
• 4.4 DSP软件开发环境简介
• 第五章 驱动电路的设计
• 5.1 IGBT的开关过程分析
• G对驱动电路的影响'>5.2 门极电阻R_G对驱动电路的影响
• 5.3 IGBT门极驱动电路的设计要求
• 5.4 门极驱动电路的设计
• 第六章 实验结果与分析
• 6.1 PWM脉冲波形实验
• 6.2 驱动电路实验
• 6.3 整机调试实验
• 第七章 结论与展望
• 7.1 课题结论
• 7.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介