新型大功率等离子喷涂逆变器的研究

提出一种新型的采用激磁电感实现软开关的电路拓补,并将其应用到等离子喷涂逆变器的研究中,分析了大功率软开关电路关键参数的设计原则。将电流注入移相控制技术与大功率软开关等离子喷逆变器的研究结果相结合,研制成功全范围大功率软开关的等离子喷涂逆变器。     

软开关逆变焊接电源主电路主要参数设计

为满足波控焊机对电弧电压、电流的波形控制的要求,需要进一步提高逆变电源的工作频率,并减小其开关损耗、开关应力和电磁干扰。设计了零电压开通、零电流关断工作状态的软开关逆变电源主电路的参数。分析零电压零电流软开关逆变电源的工作机理,得出约束主电路参数的约束方程,为主电路参数计算提供了依据。结合逆变电源工作条件和软开关PWM的时序要求,计算阻断电容Cx;并设计可饱和电感取代输出回路的常规电感,提高电源短路电流的上升速度、缩颈电流下降速度。设计了可饱和电感的仿真模型,并建立零电压零电流软开关逆变电源的仿真电路,通过仿真结果验证其理论分析和参数设计的正确性。通过实验进一步验证了设计的正确性。     

基于DSP的软开关逆变CO2焊接电源燃弧电压控制系统的设计

介绍了基于型号为TMSLF2407A的DSP软开关逆变电源电压控制系统的构成和设计依据,设计了控制系统的信号反馈与隔离电路、驱动电路和保护电路。同时采用结构化程序设计方法设计控制系统主程序和各功能模块子程序,重点介绍了软开关PWM控制的DSP软件实现。最后通过软件调试和硬件电路的测试验证了所设计的控制系统能够满足软开关逆变电源的控制要求。     

零电压、零电流倍流整流电阴焊逆变电源

设计了一种新型的零电压、零电流倍流整流电阻焊逆变电源,采用移相控制实现零电压、零电流开关全桥变换,其中超前桥臂实现零电压开通,滞后桥臂实现零电流关断。变压器二次侧采用一种单线圈双电感双管全波整流电路,整流二极管实现零电流自然关断,逆变器所有的功率器件都工作在软开关状态,降低了功率器件的应力和开关损耗,提高了弧焊逆变器的电磁兼容性能力,突出了逆变电源节能、体积小、质量轻、响应速度快的优点,特别适合大功率场合。     

谐振式软开关弧焊逆变电源

研制的谐振式软开关弧焊逆变电源，主电路采用新型LCL结构，控制系统选用恒频移相调脉宽控制方案。介绍了此种弧焊电源的主电路原理，对其工作过程进行了分析。通过仿真及试验对比得出：新型LCL主电路能充分地利用变压器漏感，并能消除占空比丢失；还介绍了系统基本结构、电路及其工作原理，主要包括UC3875电路设置、电弧电压电流反馈电路、IGBT驱动电路；对研制的电源进行了调试及工艺试验。结果表明，焊机工作稳定，控制电路工作性能稳定可靠，具有良好的抗干扰能力，而且软开关范围宽，比较适合于钨极氩弧焊电源。     

等离子喷涂能量传递特征及其高效电源研究

分析了等离子喷涂的能量传递特征;根据等离子喷涂对电源的具体要求,提出了新型大功率软开关逆变电源并对其性能及能源效率问题进行了实验研究.研究分析表明,该电源具有优良的性能和较高的效率,能够很好满足等离子喷涂的工艺需求.     

数字化逆变弧焊电源采样策略研究

针对常规数字化逆变电源焊接电流采样可能出现的问题,提出了一种PWM三角波载波顶点同步采样焊接电流的方法,既避免了开关管开关的信号干扰,又可得到每个PWM控制周期的焊接平均电流,保证了焊接电流采样的准确性.同时分析了焊接电缆等效电感对电弧电压测量的影响,提出了两种易实现的电弧电压采样方法,确保电弧电压测量准确.整个控制系统采用离散PI调节器进行电流控制.应用所提出的电流电压采样策略,通过试验验证了该方案可以确保焊接电流稳定,响应速度快,超调小,测量电弧电压准确、稳定.     

基于软开关技术的高频链并联逆变器的设计

软开关技术和并联控制技术是当今逆变器技术发展的重要方向.针对逆变器软开关技术、无连线并联技术展开相应研究,设计了基于DSP的高频链逆变电源.所设计的高频链逆变电源采用全桥全波式拓扑结构,主电路由全桥逆变部分、高频变压器、周波变换器以及输入、输出滤波部分构成,实现了逆变器的零电压零电流软开关.系统采用改进的PQ算法实现了...     

基于TM320LF2812的数字化变极性钨极氩弧焊电源

设计了基于TMS320LF2812的数字化变极性钨极氩弧焊电源,该电源采用IGBT双逆变技术,一次逆变采用移相式软开关零电压、零电流PWM全桥电路(FB-ZCZVS-PWM)实现恒流闭环控制;二次逆变采用耦合电感型半桥逆变拓扑实现极性转换,设定特定的换向电流值使电源系统具有较宽的输出电流调节范围,兼顾了小电流焊接情况下的电弧稳定性和大电流焊接情况下二次逆变电路中IGBT的安全性.焊接试验结果表明,电源输出电流调节范围宽,焊接电弧稳定,焊缝成形优良、美观.     

大功率低纹波等离子喷涂斩波电源研制

等离子喷涂电源通常采用可控硅整流电源或逆变电源,存在效率低、输出电流纹波大等问题,难以满足等离子喷涂工艺的特殊要求.文中提出了一种基于八相交错并联Buck变换器的大功率等离子喷涂斩波电源.首先设计了斩波电源的电路拓扑,分析了斩波电源的工作原理和电流纹波产生机理,阐明了并联相数、占空比对电流纹波的影响规律,并进行了仿真验证.然后,基于等离子喷涂工艺对电源特性的要求,设计出功率为40 kW的四相交错并联模块,在CAN总线协同控制下,组成80 kW的八相交错并联斩波式等离子喷涂电源.最后,搭建了等离子喷涂斩波电源样机,进行了喷涂试验,测试了电源的输出纹波和效率.试验结果表明,与传统的可控硅整流电源和逆变电源相比,斩波电源的电流纹波率降低50%以上,电源效率最高达到94.5%.     

双零软开关逆变主电路的参数计算仿真与试验

全桥零电压零电流脉宽调制变换器在全桥零电压脉宽调制变换器的基础之上增加了一个饱和电感和阻断电容,使一次电流在箝位续流时段很快衰减到零并保持,滞后臂的功率开关器件实现了零电流关断,超前臂的功率开关器件实现了零电压开通,但是双零软开关逆变电源的性能受电路中各种元件参数的影响.本文在分析主电路工作过程的基础上,着重分析了影响软开关逆变电源的各种参数因素,推导出了实现双零软开关的边界条件,提出了关键元件参数的计算公式,并通过在MATLAB7.0中建模仿真及搭建实际电路试验进行了验证.试验结果与仿真结果均表明主电路实现了ZVSZCS,并与理论分析相吻合,验证了双零软开关边界条件和参数计算公式的正确性.     

软开关弧焊电源的设计及参数选择(I)

根据新型LCL谐振软开关弧焊逆变电源主电路原理,对这种弧焊电源进行了设计,并对电路中主要参数予以了确定。其内容包括:逆变电源输出电流Io及空载电压的计算、串联谐振电感Ls、电容Cs的参数选择、IGBT缓冲电容的参数选择。根据设计的电源参数,对研制的焊接电源进行试验。试验表明,该电源能够较好地实现软开关。从而证明该设计是合理的、有效的。     

逆变式交流方波弧焊电源新型控制策略研究

针对目前逆变弧焊电源电能损耗大、外特性控制困难等问题,设计了一种新型交流方波弧焊电源.使用零电压开关逆变器作为控制系统的核心.针对开关器件的时变、非线性特征,采用模糊预测控制算法使逆变电源输出电流、电压快速变化并保持稳定.将零电压软开关技术应用于逆变主电路当中,使IGBT的开关损耗减少,延长了使用寿命,提高了电能利用率;针对系统的非线性特征,将模糊控制和预测控制相结合,具有良好的控制效果.仿真结果表明,该控制系统具有较好的稳态精度和动态性能,提高了逆变电源的工作效率.     

软开关弧焊电源的设计及参数选择(I)

根据新型LCL谐振软开关弧焊逆变电源主电路原理，对这种弧焊电源进行了设计，并对电路中主要参数予以了确定。其内容包括：逆变电源输出电流Io及空载电压的计算、串联谐振电感La、电容Ca的参数选择、IGBT缓冲电容的参数选择。根据设计的电源参数，对研制的焊接电源进行试验。试验表明，该电源能够较好地实现软开关。从而证明该设计是合理的、有效的。     

基于DSP的数字化控制逆变式空气等离子切割电源研究

采用数字信号处理器DSP56F805,建立了逆变式空气等离子切割电源数字化控制系统.利用霍尔电流传感器检测电源输出电流,通过采样与A/D变换、数字滤波和PID控制实现了稳定的恒电流输出特性,并通过大林算法克服了数字PWM控制以及功率变换电路输出本身的延迟效应.此外,电源系统还采用Boost电路进行有源功率因数校正,输入EMI滤波电路滤除高频干扰,从而有效地提高了电源系统的功率因数和工作稳定性,以及数字化控制系统的抗高频干扰能力.实验结果表明,该数字化控制逆变式空气等离子切割电源切割过程稳定,切割质量良好.     

软开关逆变式双丝高速脉冲焊电源

将软开关技术、脉冲焊技术和总线通信技术等有机结合,研制了协同控制的Tandem型双丝脉冲MAG焊电源。脉冲焊接电源主电路采用饱和电感并充分利用励磁能量拓宽软开关范围,针对双丝脉冲焊电弧形态、熔滴过渡及电源外特性和动特性的要求,提出了基于电流峰值模式的双闭环恒电流和恒电压控制模式,并进行了分析与设计;利用SOC单片机C8051F020和RS485总线通信技术实现了双丝脉冲焊的数字化协同控制,解决了双丝高速焊两路输出脉冲同步、反相与随机输出形式的协同控制。试验表明,电源性能满足设计要求,高速焊接过程稳定、焊缝成形好、飞溅小、变形小。     

电流模式控制零电压软开关弧焊逆变器

采用具有电流模式的UC3879移相控制芯片 ,研究了一种新型全桥软开关电路的拓扑结构。研究了电流模式移相控制下的驱动电路、过流检测电路和主电路变压器输出波形特点。结合大功率弧焊逆变器的设计 ,分析了领先桥臂和滞后桥臂实现零电压软开关的条件。试验表明 ,无论占空比为何值 ,当功率变压器初级电压为零时 ,初级电流基本维持最大值不变 ;领先桥臂中点电压变换期间 ,变压器初级电流基本保持最大值 ,使得领先桥臂容易实现软开关 ;由于激磁电感参与了滞后桥臂换流 ,滞后桥臂中两只IGBT也实现了零电压软开关     

零电压、零电流倍流整流电阻焊逆变电源

设计了一种新型的零电压、零电流倍流整流电阻焊逆变电源,采用移相控制实现零电压、零电流开关全桥变换,其中超前桥臂实现零电压开通,滞后桥臂实现零电流关断.变压器二次侧采用一种单线圈双电感双管全波整流电路,整流二极管实现零电流自然关断,逆变器所有的功率器件都工作在软开关状态,降低了功率器件的应力和开关损耗,提高了弧焊逆变器的...     

中厚板等离子切割电源数字化PID调控策略及试验研究

针对中厚板精细热切割的需求,开发了基于Cortex-M4内核的大功率数字化等离子切割电源,设计了软件型电流软启动功能,有效杜绝浪涌电流引起的IGBT可见性炸管现象;开发了基于磁平衡式霍尔检零电流传感器搭建的电流检测电路,有效监测电源输出电流电压特性;设计了数字化离散型PID控制算法,并研究对应参数对起弧性能和切割工艺的影响。最后,结合机器人与切割控制箱构建数字化中厚板机器人等离子切割系统,实现了切割电流60~320 A的无级调节,有效切割钢板板厚可达50 mm,运行稳定可靠,可以获得良好的切割质量。     

基于移相全桥软开关的逆变式电弧喷涂电源

针对传统电弧喷涂电源存在体积大、质量重、无反馈控制、无法准确控制输出电压等缺点,研制了一种逆变式电弧喷涂电源,通过提高工作频率,大大减少了变压器、电感等器件的质量及体积,采用移相全桥控制,并利用软开关技术,使得全桥开关管及二次侧二极管实现软开关,大大降低了热耗和整机损耗,提高了变换器转换效率。逆变式电弧喷涂电源在缩小整机大小的基础上,提高了输出波形质量,优化了喷涂质量。研究电路基本工作原理并分析软开关的实现条件,建立对应的仿真模型并研制了试验样机,仿真及试验结果证明了该方案的可行性。