双管正激电路高频数字化弧焊电源研究

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焊接电源是焊接技术中最重要的部分,焊接电源的精密程度直接决定焊接质量的好坏。目前焊接电源主要朝着高频化,数字化方向发展,使得焊接控制技术得到很大的提升,焊接的工艺效果也得到了很大的改善。国内大部分焊接电源工作频率仍处在20-30KHZ上,限制了焊接电源的精密控制,动态响应性能不好。随着电力电子的发展,数字焊接电源正逐渐取代传统的模拟电源,数字控制具有控制精度高,响应速度快,稳定性好的特点,是未来焊接电源发展的方向之一。  本课题通过对组合式的四种方案进行对比,确定串并组合双管正激电路为本课题主电路的设计方案,其结构是采用两路采用的双管正激电路在变压器原边串联,副边并联的方式组合而成的,特点是:首先,主电路功率器件承受一半的输入电压,能够选取低耐压值易达到高频的MOSFET功率器件;其次,两路交替工作,输出占空比要比一路输出大一倍,提高了功率等级。针对在高频工作时开关管存在开关损耗的问题,在主电路中增加LCD缓冲电路,可以有效的抑制电压尖峰和延缓开关管电压上升时间;并且通过仿真主电路,得到缓冲LCD缓冲电路参数范围,经过试验测试得到缓冲电容与开关管尖峰电压上升速率的关系,电感与谐振周期的关系,最后得出最佳的LCD参数。  高质量焊接性能需要焊接电源的精密控制,采用数字控制焊接电源能够提高控制的精确度。电源控制方式中电流型PWM控制具有控制响应速度快,稳定性等特点得到了广泛的应用。为了保证一个周期内两组PWM保持一致,防止变压器发生偏磁,对电流内环进行了测试,得出控制精度和反应速度能够满足设计的要求;在主电路上电测试中,通过电流双闭环控制,使得电源系统达到恒流控制,给定电流阶跃信号可得到输出电流响应时间为200ns左右,并且在三个周期内脉宽达到最大,能够体现出电流型PWM控制在动态响应速度上的优势;根据电流控制的特点,设计了斜波补偿电路,增加控制电路的稳定性;在相同的参数下雨电压型控制比较得出电流型控制的响应速度是电压型的一倍。经过试验测试得出焊接电源在不同的输出电流时的外特性曲线,恒流效果达到设计的要求。  通过对主电路和控制电路参数的优化设计后,使两路双管正激同时工作。由于两路共用输出滤波电感,两路相互产生了影响,经过对主电路的改进后,消除了干扰因素,使每一路输出电流达到200A以上。最后,对主电路逆变部分和输出整流部分散热情况做了温升实验,得出散热器的尺寸能够满足设计的要求。
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