基于AVR单片机的移相零电压逆变电阻焊接电源的研究

论文摘要

逆变电阻焊接电源由于其性能的优越性,在工业上有着越来越广泛的应用。而传统模拟控制硬开关方式的逆变电阻焊接电源不但不易实现智能控制,且开关损耗较大,严重限制了焊接质量的提高。在详细分析了传统模拟控制硬开关方式的逆变电阻焊接电源的缺陷和不足以及数字控制的优势之后,分析了两种全桥式移相PWM软开关电路的基本拓扑及其工作原理和控制方法,进而提出了一种基于AVR单片机实现智能数字控制的新型零电压逆变电阻焊接电源,并介绍了所采用的AVR单片机的相关结构和性能指标、单片机资源的分配以及单片机与模拟电路接口,详细分析了系统硬件设计的总体思路以及系统电路各部分的具体设计,包括逆变器主电路、软启动电路、单片机控制电路、驱动电路、采样电路、智能接口电路等。并分析了系统软件设计的整体思路以及各模块的具体程序设计。实验结果表明,系统设计合理,控制方案切实可行,达到了预期实验效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 逆变电阻焊接电源的研究背景
• 1.1.1 电阻焊的原理
• 1.1.2 逆变电阻焊的发展和优点
• 1.1.3 国内外技术发展现状和研究趋势
• 1.2 单片机嵌入式系统的应用领域
• 1.3 单片机数字控制
• 1.3.1 单片机数字控制的优缺点
• 1.3.2 AVR单片机简介
• 1.4 项目概述和本文主要工作
• 第二章 系统主电路拓扑的选择
• 2.1 传统硬开关方式的逆变电阻焊机的限制
• 2.2 逆变电阻焊接电源与移相软开关技术
• 2.3 全桥式移相PWM软开关电路的两种基本拓扑及其优缺点分析
• 2.3.1 移相零电压PWM电路
• 2.3.2 带饱和电感的零电压零电流移相PWM电路
• 2.4 本设计主电路拓扑及零电压软开关影响因素分析
• 2.4.1 本设计主电路拓扑
• 2.4.2 影响零电压转换因素分析
• 第三章 系统硬件电路设计
• 3.1 智能控制逆变电阻焊接电源总体设计
• 3.2 主电路设计
• 3.2.1 输入整流电路
• 3.2.2 开关器件的选择
• 3.3 软启动电路设计
• 3.4 变压器的设计
• 3.5 控制电路设计
• 3.5.1 控制电路电源
• 3.5.2 驱动电路
• 3.5.3 电流信号采样及调理电路
• 3.6 键盘输入电路设计
• 3.7 LED显示电路设计
• 3.7.1 LED数码管显示原理
• 3.7.2 多位LED显示方式
• 3.8 上下桥臂直通保护电路设计
• 3.9 单片机控制电路设计
• 3.9.1 单片机最小硬件系统设计
• 3.9.2 单片机资源分配以及控制实现介绍
• 3.9.3 单片机与模拟驱动接口
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件设计总体思路
• 4.2 键盘输入模块程序设计
• 4.2.1 矩形键盘的工作原理及简单按键状态机设计分析
• 4.2.2 基于状态机的键盘接口程序设计
• 4.3 LED显示模块程序设计
• 4.4 A/D采样模块程序设计
• 4.4.1 10种软件滤波方法的研究
• 4.4.2 A/D采样程序设计
• 4.5 移相PWM程序模块设计
• 4.5.1 移相PWM数字控制算法的研究
• 4.5.2 具体程序设计
• 第五章 实验结果及其分析
• 5.1 硬件实验平台主电路拓扑及具体实验参数
• 5.2 上下桥臂直通保护电路实验波形
• 5.3 单片机产生的实验波形
• 5.4 IGBT的门极驱动波形
• 5.5 开环调试波形
• 5.5.1 逆变器输出变压器原边侧电压实验波形
• 5.5.2 输出电流的波形
• 5.5.3 电流采样的实验结果波形
• 5.6 闭环调试分析
• 5.7 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文