基于DSP的弧焊逆变电源的研究

论文以弧焊逆变电源为研究对象,针对目前弧焊逆变电源一般采用不控或相控整流方式,通过大电容滤波,导致输入功率因素低、谐波分量大,逆变器的主功率管开关应力大、整机损耗大、可靠性低以及对电网造成的污染等缺点,本课题将软开关技术和功率因数校正技术解决这些问题。为适应负载变化的要求,采用软开关的移相脉宽调制(Phase Shift Pulse Width Modulation,简称PS-PWM)方法,实现系统的输出功率连续可调,同时因IGBT存在较大的拖尾电流造成大量的开关损耗和箱位续流的环流造成的附加导通损耗,本文采用移相控制FB-ZVZCS-PWM逆变器;为适应弧焊逆变电源限制电流谐波的标准,将三相四开关有源功率因数校正电路应用到弧焊逆变电源中。本文分别对移相控制FB-ZVZCS-PWM逆变器和三相四开关有源功率因数校正电路进行原理分析和公式推导。 在移相控制FB-ZVZCS-PWM电路拓扑和三相四开关高功率因数变流器的基础上,设计了该变换器的主电路及其控制系统。主电路设计包括不控整流设计、功率因数校正电路设计、逆变电路设计。控制电路设计以TI公司的DSP TMS320LF2407为核心,简化了控制系统,其完成的功能有:读取控制面板的输入;利用DSP的A/D转换器采样通过不同的算法使TMS320LF2407产生相应的PWM信号,满足焊接工艺性能;故障处理;通过DSP的串行通讯口对系统进行在线编程和调试。同时设计了驱动电路、开关管的阻容吸收电路和保护电路,保护电路包括过压、过流、偏磁和热保护几部分。 在理论分析和电路设计的基础上进行仿真和实验,其结果表明,本设计能够较好地实现软开关,提高功率因数,降低弧焊逆变电源的功率损耗,满足谐波要求。同时能实现输出功率连续调节和各种保护功能,工作安全可靠,性能良好,适应性强,具有一定的应用价值。