隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計算機信息技術(shù)的發(fā)展,對于數(shù)字化焊機系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點,本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機控制系統(tǒng)的研究工作,設(shè)計了數(shù)字化逆變焊機的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機”的概念,分析了數(shù)字化焊機較傳統(tǒng)的焊機的優(yōu)勢,然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機的國內(nèi)外發(fā)展形勢,針對數(shù)字信號處理技術(shù)的特點,闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個數(shù)字化逆變焊機的設(shè)計思路和方案,簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點,較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求,選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz),由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設(shè)計要點及元件的選型和參數(shù)的計算,并對所設(shè)計的主電路進(jìn)行了Matlab計算機仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計中,采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU,由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點,為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個焊接電源進(jìn)行了實時的閉環(huán)控制與焊接過程的實時監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制,即:控制IGBT的導(dǎo)通時間來實現(xiàn)焊機輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計了專門的“分頻電路”,DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后,再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動模塊M57959L,進(jìn)行功率放大后,觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實時采樣,采用離散的PI控制算法計算后,輸出相應(yīng)的控制量來實時調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動脈沖的脈寬,進(jìn)而調(diào)制輸出電流,達(dá)到控制焊機輸出的目的。 經(jīng)過實驗,得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動的實驗波形,該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機的工作要求。 最后,在對本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上,對于本逆變焊機的進(jìn)一步完善工作提出了建議,為數(shù)字化焊機控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽:
IGBT
數(shù)字化
逆變
上傳時間:
2013-08-01
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