逆變式直流弧焊-切割電源的數(shù)字化控制.pdf

1、焊/割電源是弧焊切割技術中最重要的部分之一,隨著現(xiàn)代電力電子技術和自動控制技術的發(fā)展,焊/割電源不斷的更新?lián)Q代。如今,逆變式直流焊/割電源及其數(shù)字化實現(xiàn)已成為焊/割電源研究的熱點,因此本文提出了集手工弧焊及空氣等離子切割功能于一身的逆變式直流焊/割電源,并對其數(shù)字化控制進行了研究。
　　本文首先介紹了焊/割電源前級整流裝置采用的基于自耦變壓器的十二相整流電路,它可以有效減少整流器輸入電流的總諧波含量,同時與傳統(tǒng)的十二相整流器相比,

2、大大減小了變壓器的體積和重量。接著討論了移相全橋 ZVS變換器的拓撲結(jié)構和工作原理,在此基礎上提出了一種適合直流弧焊和空氣等離子切割兩用的移相全橋ZVS變換器拓撲結(jié)構,并詳細介紹了電路中主要元器件參數(shù)的選取方法。
　　針對直流弧焊和空氣等離子切割電源這兩種特殊的開關電源,本文詳細分析了它們對控制系統(tǒng)的特殊要求,并基于Buck電路和狀態(tài)空間平均法建立了移相全橋ZVS變換器小信號模型,在此基礎上給出逆變式焊/割電源控制系統(tǒng)整體結(jié)構、電

3、路設計和軟件流程。
　　文章介紹了逆變式焊/割電源的兩種數(shù)字控制方式:電流閉環(huán)電壓閉環(huán)并聯(lián)切換控制方式和電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方式。對于雙環(huán)并聯(lián)切換控制方式,分別采用了 PI控制和滑模變結(jié)構控制。對于雙閉環(huán)控制方式,通過仿真分析證明了該方案的可行性。
　　在上述研究的基礎上設計了一臺20kW逆變式直流焊/割電源樣機,并給出了實驗結(jié)果。結(jié)果證明實驗電源效率高、動靜態(tài)特性好,采用雙環(huán)并聯(lián)切換控制方式時空載工況下電壓恒定,負