中文核心期刊論文發(fā)表期刊推薦《科技管理研究》雜志創(chuàng)刊于1981 年，是經(jīng)國家科技部、國家新聞出版總署批準(zhǔn)出版，向國內(nèi)外公開發(fā)行的綜合性學(xué)術(shù)期刊，月刊。由廣東省科學(xué)學(xué)與科技管理研究會(huì)主辦，并與中國科技指標(biāo)研究會(huì) 合辦。國際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào):ISSN 1000-7695 國內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào):CN 44-1223/G3 郵發(fā)代號(hào)：46-120。
　　【摘要】 重點(diǎn)介紹了全數(shù)字化控制的逆變焊接電源的概念，組成部分及工作原理，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器DSP控制的IGBT逆變焊接電源的主電路、控制電路及接口的數(shù)字化控制方式進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。

　　【關(guān)鍵詞】 中文核心期刊論文發(fā)表,數(shù)字化控制,逆變電源,軟開關(guān)技術(shù),數(shù)字信號(hào)處理器

　　隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)及控制論的發(fā)展，弧焊電源的制造技術(shù)也一日千里。于是，全數(shù)字化的逆變弧焊電源成為焊接設(shè)備的最新發(fā)展趨勢(shì)。全數(shù)字化控制的弧焊逆變電源就是將逆變技術(shù)和數(shù)字化控制技術(shù)相結(jié)合，控制電路由數(shù)字技術(shù)取代傳統(tǒng)的模擬技術(shù)，控制信號(hào)亦由模擬信號(hào)過渡到0/1編碼的數(shù)字信號(hào)。這種新型的焊接電源不僅體積小，電氣性能穩(wěn)定、焊接效果好、控制精度高，而且容易大規(guī)模集成、便于升級(jí)，推動(dòng)了焊接產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。

　　一、全數(shù)字化控制的逆變焊接電源的構(gòu)成及工作原理

　　焊接電源向數(shù)字化方向發(fā)展，主要包括三方面的內(nèi)容，一是主電路的數(shù)字化;二是電路的多特性控制技術(shù)，亦即控制電路的數(shù)字化;三是控制接口的數(shù)字化。其中一和二是實(shí)現(xiàn)弧焊電源數(shù)字化的內(nèi)核。

　　1.1主電路的數(shù)字化

　　焊接電源的主電路是一種功率轉(zhuǎn)換電路，其功能是從電網(wǎng)吸取電能，經(jīng)整流、濾波、逆變、降壓隔離等處理后，轉(zhuǎn)換成可供焊機(jī)使用的焊接電源。逆變技術(shù)的應(yīng)用使主電路的數(shù)字化控制成為可能，而軟開關(guān)控制技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生更使得它成為逆變主電路控制技術(shù)的主要發(fā)展方向。

　　軟開關(guān)技術(shù)是功率變換器得以高頻化的重要技術(shù)之一，它應(yīng)用諧振的原理，使開關(guān)器件中的電壓電流按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化，在功率器件換流的瞬間實(shí)現(xiàn)功率器件的零電流或零電壓開關(guān)，從而減少開關(guān)的損耗，提高了焊接電源的可靠性。本文所研究的是以功率開關(guān)管IGBT構(gòu)成的全橋相移諧振軟開關(guān)逆變主電路。其原理圖如圖一所示：

　　由圖可看出，電路由四個(gè)IGBT管構(gòu)成，其中 IGBT1和IGBT3構(gòu)成電路的超前臂;IGBT2和IGBT4構(gòu)成滯后臂，通過控制超前臂與滯后臂的相位差來調(diào)節(jié)輸出功率。由于超前臂和滯后臂的上下一對(duì)開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷相位上互差180度且死區(qū)不變，每個(gè)橋臂上都有并聯(lián)的電容，可錯(cuò)開功率器件的電流與電壓同時(shí)處于較高值的硬開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)超前臂與滯后臂的零電壓關(guān)斷，在電流連續(xù)時(shí)完成各橋臂的零電流開通的軟開關(guān)過程。并有效克服了感性關(guān)斷電壓尖峰和容性開通時(shí)管溫過高的缺點(diǎn)，減少了開關(guān)損耗與干擾，提高了電路效率。

　　1.2 控制電路的數(shù)字化

　　控制電路是整個(gè)焊接電源至關(guān)重要的部分，它直接關(guān)系到整機(jī)性能的優(yōu)劣和可靠性，決定著焊接電源的外特性、動(dòng)特性與調(diào)節(jié)特性。在全數(shù)字化控制的逆變弧焊電源中，通常采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。借助DSP的強(qiáng)大功能完成控制算法和PWM信號(hào)發(fā)生電路的數(shù)字化。本文研究的控制系統(tǒng)以TMS320F240 DSP芯片作為控制核心。該芯片內(nèi)部采用的是哈佛結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和程序存儲(chǔ)空間，可同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)和程序?qū)ぶ�，形成指令與數(shù)據(jù)并存;廣泛使用流水線技術(shù)，具有專門的硬件乘法器，在一個(gè)周期內(nèi)可并行完成多條指令，從而使其處理能力得到優(yōu)化，提高了運(yùn)行速度。其結(jié)構(gòu)框圖如圖二所示：

　　1.3控制接口的數(shù)字化

　　我們采用的TMS320L240芯片中內(nèi)嵌了現(xiàn)場總線的應(yīng)用熱點(diǎn)CAN;帶有串行異步數(shù)字通信接口模塊(SCI);同步串行外設(shè)接口模塊(SPI)，支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制。因此由它控制的逆變焊接電源與焊接機(jī)器人、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)及其它外部設(shè)備間可方便地進(jìn)行大量的信息交換，既可實(shí)現(xiàn)焊接電源系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的通信，又能積極人機(jī)互動(dòng)和遠(yuǎn)程控制，便于焊接功能的改進(jìn)和升級(jí)。

　　二、結(jié)論

　　全數(shù)字化的逆變焊機(jī)以其控制精度高、穩(wěn)定性好、產(chǎn)品一致性好、接口兼容及系統(tǒng)升級(jí)方便等優(yōu)點(diǎn)成為了今后焊接設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)。不僅推動(dòng)了焊接技術(shù)從技藝走向科學(xué)，而且是弧焊電源網(wǎng)絡(luò)化、信息化的基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)焊接產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了重大影響。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2] 陳善本. 焊接過程現(xiàn)代控制技術(shù)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001

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