基于DSP的HPWM逆变式电子束焊机高压电源的研究

摘要

电子束焊机因其独特的焊接优势,受到人们越来越多的关注,从原来对军工产品的焊接逐步发展到了民用产品的使用中。高压电源为电子束提供加速电压,在焊接中起着举足轻重的作用,但是国内电子束焊机发展较晚,电子束焊机高压电源技术水平相对落后,效率低,与现在提倡的高效节能、高智能化、数字化设备格格不入。针对目前存在的技术缺点,为了提高电源效率,数字化和智能化程度,本文设计了基于DSP的HPWM逆变式电子束焊机高压电源。
　　论文提出了基于DSP的HPWM逆变式电子束焊机高压电源控制方案,并采用该方案建立高压电源样机,分别对主电路及控制电路软硬件作了详细设计计算,并通过仿真和实验验证设计结果。主电路采用AC-DC-AC-DC的级联变换模式,前级整流采用三相桥式整流,中间级采用HPWM控制的IGBT逆变,将直流变为高频交流后通过高频变压器升压,高压整流采用单相不控整流方式。控制电路采用 DSP2407为核心,形成DSP+PLC+HMI的一体化控制方式。HPWM采用DSP软件生成及逻辑电路分配的方法,控制算法采用积分分离的PI控制算法,驱动电路选用了富士公司的EXB841模块。电源设计了高压过压、束流过流和高压放电保护等多重保护方案,并在强电与弱电之间严格设置隔离,保证了高压电源的高可靠性。
　　仿真和实验结果表明,基于DSP的HPWM逆变控制式电子束焊机高压电源采用DSP全数字化控制的HPWM脉宽调制方式,不仅提高了电源的控制精度和响应速度,还增加了整个系统的灵活性、智能性和可靠性,全方面完成了设计指标,体现了数字化控制系统的优越性。

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第一章 绪论

§1.1 电子束焊机概述

§1.2选题的背景和意义

§1.3论文的主要研究工作

第二章 高压电源系统设计方案

§2.1 电子束焊机高压电源设计指标

§2.2 HPWM脉宽调制原理及特点

§2.3 数字Pl控制原理及参数整定

§2.4基于DSP的HPWM逆变控制高压调节方案

§2.5 本章小结

第三章 高压电源主电路设计

§3.1 三相整流电路设计

§3.2 逆变电路设计

§3.3偏磁抑制电路设计

§3.4两重逆变电路

§3.5升压变压器设计

§3.6高压整流滤波电路设计

§3.7本章小结

第四章 控制及保护电路设计

§4.1 TMS320LF2407A芯片的性能特点

§4.2 基于DSP2407的HPWM的实现

§4.3 一体化控制单元

§4.4 DSP2407最小系统设计

§4.5电压电流采样电路

§4.6脉冲分配电路

§4.7 IGBT驱动电路的设计

§4.8 保护电路设计

§4.9本章小结

第五章高压电源控制系统软件设计

§5.1 触摸屏界面设计

§5.2 PLC 软件程序设计

§5.3 DSP软件程序设计

§5.3本章小结

第六章仿真与试验

§6.1 高压电源仿真

§6.2高压电源试验

§6.3本章小结

第七章 结论与展望

§7.1 结论

§7.2 展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士期间主要研究成果

附录