基于DSP控制的交直流方波逆變電源系統(tǒng)研究.pdf

1、數(shù)字化逆變電源的出現(xiàn)和發(fā)展是焊接技術(shù)的進(jìn)步，有人甚至把它比作焊接技術(shù)的數(shù)字化革命，也有人把它比作焊接技術(shù)的IT革命。數(shù)字化逆變電源不僅僅推動(dòng)了焊接電源的發(fā)展，更重要的是它對(duì)焊接技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響作用。本文首先介紹了“數(shù)字化”的概念，分析了數(shù)字化逆變弧焊電源的特征。結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化逆變弧焊電源在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性。 本論文簡要介紹了數(shù)字信號(hào)處理器DSP(DigitalSignalProcess

2、or)的產(chǎn)生、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢等，接著詳細(xì)闡述了其工作原理、結(jié)構(gòu)特征及芯片的選型。重點(diǎn)介紹了所研制的IGBT逆變交直流方波TIG焊接電源系統(tǒng)的組成部分和控制原理。分別就逆變電源的主電路、控制電路、保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路做了詳細(xì)分析，并從軟硬件兩方面進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。 電源主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、高頻變壓器、輸出整流電路、二次逆變電路組成。文中詳細(xì)介紹了主電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件選型

3、和參數(shù)計(jì)算?？刂葡到y(tǒng)以16位數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F240為核心，采用了目前比較常用的脈寬調(diào)制方式PWM(PulseWidthModulation)即控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。由于TMS320F240難以直接產(chǎn)生需要的帶死區(qū)的脈沖波形，因此設(shè)計(jì)了專門的“分頻電路”。前級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖是利用TMS320F240的比較單元輸出一路PWM脈沖，經(jīng)分頻電路分頻后產(chǎn)生兩路互不重疊的觸發(fā)脈沖，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊M

4、57959L進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。后級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖是利用DSP輸出另外一路PWM脈沖分頻再經(jīng)放大后得到的兩路互不重疊的觸發(fā)脈沖。系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣，將采樣結(jié)果送入到DSP進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 本文還詳細(xì)闡述了DSP片內(nèi)的資源分配和外圍電路的功能等。并針對(duì)焊接過程中可能出現(xiàn)的典型故障：過流、過熱、過/欠壓等，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的保護(hù)電路。 在焊機(jī)的主電路和控制電路部分都進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件采用匯編語言，以模塊化方法設(shè)

5、計(jì)。文中詳細(xì)介紹了主程序及中斷服務(wù)程序的功能和結(jié)構(gòu)。 文中還詳細(xì)介紹了DSP開發(fā)環(huán)境CCS的安裝和設(shè)置以及開發(fā)工具XDS510的使用。 通過試驗(yàn)，對(duì)該電源的實(shí)現(xiàn)方案、組成部分進(jìn)行了分析，得到了初步的試驗(yàn)結(jié)果，給出了在試驗(yàn)過程中記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)與波形；對(duì)試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究分析，提出了解決方法。試驗(yàn)結(jié)果表明：該焊機(jī)主電路響應(yīng)速度快，硬件電路簡單可靠，系統(tǒng)軟件高效、移植性好，抗干擾能力強(qiáng)，基本達(dá)到了最初設(shè)計(jì)的構(gòu)想和要求