基于DSP软开关逆变点焊电源的研究

摘要

逆变点焊电源是点焊电源领域研究的一个重要发展方向。软开关技术能充分利用电路中器件和线路寄生参数，不仅减少了开关管的开关损耗和开关应力，而且能降低电磁干扰，从而使逆变点焊电源的性能在稳定性、可靠性以及电源的效率方面得以提高。本文着重对逆变点焊电源软开关技术进行了探讨。
　　本文详细分析了ZVS-PSFB变换器的电气原理以及换流方式，对比目前三种主流新型软开关拓扑结构，并结合逆变点焊电源自身的特点，选用了一种带辅助网络的新型ZVS拓扑结构，该拓扑能够协助滞后桥臂在较轻负载时也能实现软开关，扩宽其软开关范围。分析了该新型ZVS拓扑结构的各工作状态，推导了其主要的电气参数关系，并利用saber仿真软件对其进行了仿真分析，归纳了并联谐振电容和辅助网络参数变化对开关管软开关的影响规律。结合理论分析和仿真结果，对新型ZVS逆变点焊电源主电路进行了设计，给出了其主要器件的具体参数。本课题对带辅助网络的新型ZVS拓扑实验样机进行了设计与搭建，并进行了部分实验。
　　在控制方面，选用TI公司生产的C2000系列DSP芯片TMS320F28335作为控制核心处理器，设计了其外围电路、电压电流采样调理电路、IGBT驱动电路以及键盘电路和LCD显示电路，并对其软件设计思想进行了系统阐述。
　　仿真和实验结果表明采用带辅助网络的新型软开关拓扑结构的逆变点焊电源拓宽了滞后桥臂的软开关范围，在负载较轻时也能实现滞后桥臂的软开关。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 点焊原理与逆变点焊电源特点概述

1.3 国内外逆变点焊电源发展状况

1.4 逆变点焊电源关键技术研究现状

1.5 本课题的主要研究内容

第二章 逆变点焊电源软开关分析

2.1 基本全桥变换器

2.2 移相全桥ZVS技术

2.3 改进的ZVS软开关拓扑

2.4 移相全桥ZVS实现条件

2.5 本章小结

第三章 逆变点焊电源主电路参数设计

3.1 频率选择

3.2 中频点焊变压器设计

3.3 IGBT选型

3.4 输入滤波电容选型

3.5 次级滤波电感参数计算

3.6 谐振电容与辅助网络参数计算

3.7 本章小结

第四章 DSP控制系统硬件设计

4.1 DSP选型

4.2 DSP控制系统硬件结构

4.3 DSP最小系统设计

4.4 采样电路

4.5 IGBT驱动电路设计

4.6 人机交互

4.7 本章小结

第五章DSP控制系统软件设计

5.1 点焊恒流控制原理

5.2 点焊规范

5.3 主程序

5.4 焊接子程序

5.5 人机交互子程序

5.6 本章小结

第六章 仿真与实验

6.1 仿真分析

6.2 实验波形

第七章 总结

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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