新型软开关弧焊逆变电源系统研究

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1、兰州理工大学硕士论文摘要本文首先概述了弧焊逆变技术的发展状况和研究进展，阐述了传统硬开关逆变电源的局限性和新型软开关弧焊逆变电源的优点；系统的研究了软开关弧焊逆变器的电路拓扑和工作机理，通过对比研究，选用移相控制FB．ZVZCS．PWM新型软开关电路拓扑。进行软开关逆变电源的计算机仿真研究，建立了系统数学模型和SIMULINK仿真模型；获得了移相控制信号、软开关电路负载状态、电源外特性、电源动特性、占空比损失等仿真波形和零电压零电流软开关换流相位图；验证了FB．ZVZCS．PWM变换器具有最小的环流损耗和最大的能

2、量传输效率，为电源设计提供了理论依据。文中系统介绍了新型软开关逆变电源主电路设计、控制电路设计及控制软件设计，并进行了样机调试分析。电源主电路采用全桥二次逆变结构，功率开关器件选用IGBT。文中详细讨论了高频变压器、输入输出电路、IGBT电路、谐振回路等参数设计。控制电路以商性能16位单片机80C196KC为控制核心，采用闭环负反馈控制模式，实时采样焊接电流电压，调节脉冲占空比实现电源功率输出控制。重点介绍了移相控制电路、前后级同步驱动电路、送丝电路、参数预置及显示电路、串行通讯电路和保护电路设计。采用专用移相控

3、制芯片UC3879控制一次逆交，通过软件编程使80C196KC的高速输出口阻S0)产生两路PWM脉冲输出来控制二次逆变，获得正负半波可调的交流方波。系统控制软件采用模块化程序设计技术，以简洁高效、直接面向硬件的汇编语言编写程序；采用PI算法，实现电源恒流外特性控制。中断服务程序实现对焊接过程中出现的过流、过热、过欠压等故障的实时响应和处理。此外，进行了硬件和软件两个方面的多种抗干扰设计，显著的提高了系统的可靠性。通过联机调试分析，获得了样机试验数据和相关波形。试验表明，研制的软开关逆变电源实现了频率、幅值、正负半

4、波导通比均可独立调节的交流方波输出，响1应及时，运行稳定。关键词：软开关逆变电源；FB—ZVZCS．PWM；计算机仿真；SIMULINK；PI算法：电路设计兰州理工大学硕士论文AbstractFirstly,developmentconditionandresearchprogressofarcweldinginvertertechniqueareintroducedinthispaper．Limitationofconventionalhardswitchinginverterandmeritsofthenov

5、elsoft—switchingageinvefler；sourceareexpounded．Circuittopologyandoperatingprincipleofsoft,switchingarcweldinginverterarestudiedsystematically．Anovelsoft-switchingcircuittopologywhichisthefullbridgephaseshiftingzerovoltageZerOcurrentswitchingfFB·ZVZCS-PWM)isad

6、opted．Computersimulationstudyofsoft—switchinginverterSOUrCCiscarrythrough，mathematicalmodelofsystemandSIMULINKmodelissetup，andtransitionphasefigureofFB—ZVZCS-PWMandsimulationwaveformsuchasphaseshiftingcontrolsignal，circuitloadstateofsoft-switching,generatorch

7、aracteristic，dynamicperformancedutycycleloss，andSOon，areobtained．SoitisverifiedthatFB-ZVZCS-PWMisinthenatureofminimalcirculatingcurrentlossandmaximalenergytransferefficiency,anditprovidestheoreticallawsforpowerdesign．Maincircuitsign，controlcircuitsignandsyste

8、msoftwareofsoft-switchinginvertersourceareintroducedsystematicallyanddebuggingandanalysisofsystemiscompletedinthispaper．Thestructureoffullbridgesecondinverterisadopted．whileIGBT(insulated