基于PWM整流器的中频逆变电阻焊机系统研究

论文摘要

论文的主要工作是围绕在设计3KW中频逆变电阻焊机电源产品的基础上展开的。现代逆变电阻焊机电源系统的能量转换过程为：AC-DC-AC-DC,其中包括了三相二极管整流和滤波、H桥逆变、次级二极管全波整流和滤波等电路。此类电源系统的显著特点在于最终输出端的电流有上千至几万安培,而输出的电压只有几伏到几十伏。论文着重对现代逆变焊机系统的硬件和软件进行研究分析,阐述三相电压型PWM整流电路工作原理及控制策略,通过对三相二极管整流和PWM整流电路的仿真比较得出PWM整流电路不仅能够克服二极管整流所带来的大量谐波以及对电网的严重污染等问题,实现单位功率因数控制,而且使得整流输出的直流电压增大、可调节。其次,对H桥逆变及MOS管同步整流原理加以分析,并通过仿真证实了应用MOS管同步整流所带来的电源效率比快恢复整流二极管要高的多。在控制系统软件设计方面,根据焊接条件的不同文章中采用模糊-PI双模控制算法,进行切换使用。最后,在理论研究的基础上,一方面设计3KW中频逆变电阻焊机系统进行试验,对各参数波形分析,加以调试修改,最终使得系统稳定、可靠,实现了基本焊接功能,达到了设计要求,初步设计出产品并投入生产销售；另一方面对H桥逆变及MOS管同步整流进行实验验证,根据得到的各组数据波形分析比较,同样说明了：采用导通电阻极低的MOS管同步整流相比快恢复整流二极管整流而言,大大提高了整个系统的电源效率,而且电路设计更加精密,简单可靠,控制效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外逆变电阻焊机电源的发展状况
• 1.3 本文研究的主要工作
• 2 PWM整流技术原理分析
• 2.1 PWM整流器拓扑结构分类
• 2.2 电压型PWM整流器（VSR）
• 2.3 三相VSR dp模型的建立
• 2.3.1 三相物理量的通用矢量描述
• 2.3.2 三相禁止坐标系与两相禁止坐标系之间的转换
• 2.3.3 三相静止坐标系与两相旋转坐标系之间的转换
• 2.3.4 矢量坐标变换的仿真
• 2.3.5 三相VSR dq模型
• 2.4 三相电压型PWM整流器（VSR）控制策略
• 2.5 三相二极管整流与三相电压型PWM整流电路仿真比较分析
• 2.6 本章小结
• 3 PWM逆变技术及MOS管同步整流原理分析
• 3.1 PWM逆变电路拓扑结构及工作原理
• 3.2 绝缘栅双极晶体管（IGBT）介绍
• 3.2.1 IGBT的内部结构及其开关过程详细分析
• 3.2.2 IGBT驱动电路设计要点
• 3.2.3 IGBT缓冲电路研究分析
• 3.2.4 保护电路设计方案
• 3.3 MOS管同步整流技术原理
• 3.4 MOS管模块化设计
• 3.5 PWM逆变及MOS管同步整流电路仿真分析
• 3.6 本章小结
• 4 逆变焊机系统的闭环控制策略
• 4.1 闭环控制策略的选取
• 4.1.1 电压补偿控制设计
• 4.1.2 恒流控制设计
• 4.2 控制器软件设计
• 4.3 本章小结
• 5 中频逆变电阻焊机电源系统的仿真研究
• 5.1 双PWM控制技术在中频逆变焊机中的仿真分析
• 5.2 本章小结
• 6 基于"DSP+MCU"的逆变焊机系统实验
• 6.1 3KW中频逆变电阻焊机系统试验电路设计
• 6.2 焊接试验分析
• 6.3 同步整流电路设计及实验分析
• 6.4 50KW中频逆变电阻焊机电源系统的主要参数设计详解
• 6.5 本章小结
• 7 总结
• 7.1 论文和收获总结
• 7.2 论文工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果