基于DSP的手弧焊逆变电源外特性控制技术

摘要

弧焊逆变电源的外特性形状不仅影响“电源-电弧”系统的稳定性，还关联着焊接工艺参数的稳定，只有为一定形状的电弧静特性选择适当形状的电源外特性，才能既满足系统的稳定条件又能保证焊接工艺参数稳定。 本文讨论了三种典型的弧焊逆变电源外特性控制方式--模拟控制式、单片机控制式、DSP控制式，同过比较可知DSP控制技术是是实现数字化逆变焊机的关键。 设计了逆变弧焊电源外特性系统的硬件电路，包括电弧电压、电流的反馈采样电路，DSP最小系统。根据手弧焊外特性控制特点对逆变电源采用PI控制策略，建立了控制系统的数字模型，并利用MATLAB的仿真模块对该系统进行仿真，以获得PI控制的最佳控制参数Kp、Ki。在外特性控制系统的软件设计方面，合理选择AD转换通道及转换启动信号，编制PI运算程序，并利用DSP的EPWM模块，得到两路脉宽相同，相位差180°的PWM波形来触发IGBT管导通。 在试验方面，设计了基于SEED-DSK28016开发板、PC机、示波器及波形发生器的试验平台，验证了逆变电源外特性控制系统软件的可行性。

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致谢

第一章绪论

1.1逆变弧焊电源的发展状况

1.2逆变弧焊电源外特性控制技术的发展

1.3 DSP控制式弧焊逆变电源的特点

1.4 DSP芯片的选择

1.5本文的组织

第一章外特性控制系统的硬件设计

2.1电源的总体设计

2.2电源主电路设计

2.3 DSP控制系统硬件设计

2.3.1信号采样反馈电路

2.3.2 TMS320F28016 DSP的最小系统

2.4本章小结

第三章外特性控制系统的建模与仿真

3.1外特性控制算法

3.2外特性控制系统框图

3.3控制系统的传递函数

3.3.1电源系统传递函数G(S)的确定

3.3.2电压反馈环节传递函数H1(s)的确定

3.3.3电流反馈环节传递函数H2(s)的确定

3.4数字PI参数仿真与选定

3.4.1电压数字PI控制器的参数整定

3.4.2电流数字PI控制器的参数整定

3.5本章小结

第四章外特性控制系统的软件设计

4.1 DSP软件集成开发步骤

4.2手弧焊外特性的控制原理

4.2.1手弧焊对弧焊电源外特性的要求

4.2.2外特性控制原理

4.3控制系统软件设计

4.3.1主程序功能及流程图

4.3.2 A/D子程序设计

4.3.3 PI控制软件设计

4.3.4 PWM程序设计

4.4本章小结

第五章外特性控制试验

5.1试验测试平台

5.2试验数据测试与分析

5.2.1 A/D测试

5.2.2试验输出结果与分析

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文