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基于极点配置的逆变焊接电源最小拍控制及其稳定鲁棒性

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清华大学学报（自然科学版） 2019年第2期59卷 85-90页

作者：朱志明符平坡夏铸亮程世佳清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室北京100084

最小拍控制律应用于基于全桥功率变换电路的逆变焊接电源恒流输出控制,具有良好的动态性能,然而最小拍控制对焊接回路的电感值变化较为敏感,系统的稳定鲁棒性较差。电源输出电缆会给焊接回路带来额外寄生电感,并将有可能导致最小拍控制... 详细信息

最小拍控制律应用于基于全桥功率变换电路的逆变焊接电源恒流输出控制,具有良好的动态性能,然而最小拍控制对焊接回路的电感值变化较为敏感,系统的稳定鲁棒性较差。电源输出电缆会给焊接回路带来额外寄生电感,并将有可能导致最小拍控制失稳。采用极点配置法对最小拍控制律进行改进,能够有效提升控制系统对电感值变化的适应能力。实验结果和研究表明:系统的鲁棒性随着配置极点的个数和极点与原点间距离的增加而增强,但动态性能会受到一定影响。通过调整配置极点的个数和位置,能够实现控制系统稳定鲁棒性和快速性的折中和平衡,满足实际焊接电源输出特性控制的要求。

关键词：逆变焊接电源最小拍控制极点配置稳定鲁棒性系统动态

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逆变焊接电源的离散建模与最少拍控制

逆变焊接电源的离散建模与最少拍控制

2014年全国计算机辅助焊接工程学术研讨会

作者：朱志明杨中宇夏铸亮汤莹莹清华大学机械工程系清华大学先进成形制造教育部重点实验室

采用全桥、半桥等功率变换电路的逆变焊接电源可以等效为Buck变换器。在对Buck变换器离散建模的基础上,通过直接时域推导,建立了可应用于逆变焊接电源闭环控制的最少拍控制律。所构建的最少拍控制算法充分考虑了模型参数与系统实际参数... 详细信息

采用全桥、半桥等功率变换电路的逆变焊接电源可以等效为Buck变换器。在对Buck变换器离散建模的基础上,通过直接时域推导,建立了可应用于逆变焊接电源闭环控制的最少拍控制律。所构建的最少拍控制算法充分考虑了模型参数与系统实际参数之间误差的影响、最少拍控制的纹波问题以及最大最小占空比限制,通过添加约束方程,实现了无纹波的最少拍控制。对不同负载和模型参数匹配条件下的控制效果进行了仿真研究,结果表明,负载和模型参数匹配时,实现了"没有稳态误差、不存在控制纹波、输出幅值受限"的最少拍控制;即使负载与模型参数不匹配,仍能获得满意的控制效果。输出滤波电感的变化影响最少拍控制的稳定性及控制效果,稳定条件为模型所用电感最大值不能超过实际电感值的1.67倍。不同电感参数下的仿真结果表明,实际电感L和模型电感Lm之间的偏差会导致系统稳定性下降,只有当Lm=L时,系统为最少拍控制。

关键词：逆变焊接电源最少拍控制 Buck变换器离散建模稳定性分析

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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脉冲逆变焊接电源建模与仿真

焊接学报 2012年第4期33卷 57-60,64页

作者：段彬张承慧孙同景张光先郭民山东大学控制科学与工程学院济南250061 山东奥太电气有限公司济南250000

构建了包含输入、输出整流滤波和逆变、降压等电路的物理模型,通过非线性接口模型,研究了主回路和数字控制系统的整体建模与仿真.建立了动态焊接过程的系统数学模型,利用Matlab对焊接电源系统进行了仿真研究,然后定量分析了扰动作用下... 详细信息

构建了包含输入、输出整流滤波和逆变、降压等电路的物理模型,通过非线性接口模型,研究了主回路和数字控制系统的整体建模与仿真.建立了动态焊接过程的系统数学模型,利用Matlab对焊接电源系统进行了仿真研究,然后定量分析了扰动作用下各物理量变化规律和系统动态响应过程,有效预测了脉冲MIG焊接电源的工作过程,指出了焊接电流和电弧电压控制的意义,为进一步研究指明了方向.

关键词：逆变焊接电源脉冲焊数学建模仿真

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高频逆变焊接电源教学实验平台

实验技术与管理 2020年第8期37卷 114-118页

作者：范霁康彭勇冯曰海王克鸿周琦南京理工大学材料科学与工程学院江苏南京210094

针对高校焊接类专业缺少逆变焊接电源实验平台与相关实践课程的现状,以培养“新工科”人才为出发点,设计了用于教学实验的高频逆变焊接电源平台。实验平台主要由主电路和控制检测电路两部分组成,其中主电路包括整流滤波Ⅰ、逆变模块、... 详细信息

针对高校焊接类专业缺少逆变焊接电源实验平台与相关实践课程的现状,以培养“新工科”人才为出发点,设计了用于教学实验的高频逆变焊接电源平台。实验平台主要由主电路和控制检测电路两部分组成,其中主电路包括整流滤波Ⅰ、逆变模块、变压电路、整流滤波Ⅱ、电弧焊枪等模块,控制检测电路包括人机交互系统、主控制电路、IGBT驱动电路、电压电流信号安全监测点等模块。通过问卷调查和成绩分析方式对实践效果进行了评估,结果表明该平台有助于学生充分理解基础理论知识,培养学生的动手创新能力和科研素质。

关键词：焊接类专业逆变焊接电源实验平台教学实践效果

基于触摸屏控制的中频逆变式焊接电源系统研究

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基于触摸屏控制的中频逆变式焊接电源系统研究

作者：靳坤安徽理工大学

学位级别：硕士

电阻逆变焊接技术在工业生产中占有重要的地位。近年来,随着电力电子新技术和现代控制理论的不断发展,以及新材料的竞相涌现,逆变式焊接电源逐渐向着数字化、多功能化和高精度化方向发展。针对国内逆变式焊接电源焊接参数设置繁琐,控制... 详细信息

电阻逆变焊接技术在工业生产中占有重要的地位。近年来,随着电力电子新技术和现代控制理论的不断发展,以及新材料的竞相涌现,逆变式焊接电源逐渐向着数字化、多功能化和高精度化方向发展。针对国内逆变式焊接电源焊接参数设置繁琐,控制精度不高,智能化程度低以及主电路中均压电阻发热量大、寿命短等问题,本文提出了一种“基于触摸屏控制的中频逆变式焊接电源系统”。该系统是以工业触摸屏作为上位机,中频逆变式焊接电源作为下位机,通过一个触摸屏可以群控多台焊接电源设备。在中频逆变式焊接电源设计中,采用DSP和MCU组成的双控制芯片来设计数字化控制电路,充分地发挥了DSP强大的数据快速处理能力以及单片机控制能力强的优势。在中频逆变式焊接电源主电路中,首先介绍了IGBT两端尖峰电压脉冲产生的机理,并探寻降低尖峰电压的措施,包括主电路采用叠层母排结构以及在电路中添加缓冲回路。然后,在MATLAB环境下搭建逆变电路模型,并且对论文给出的措施进行实验仿真。在控制电路中,介绍了由DSP和MCU组成的控制系统硬件电路。首先设计了一款多路输出的反激稳压开关电源,然后设计了A/D采样电路、过压保护电路、电容端电压检测控制电路、缺相保护电路、三相半控整流桥触发电路以及IGBT驱动电路等功能电路。在焊接电源的软件控制策略上,采用了模块化程序设计思路,重点设计了A/D采样子程序、PWM控制子程序以及恒流控制算法。最后,基于触摸屏上位机的开发,给出了触摸屏软件界面的编写过程。通过实验测试得出,设计的基于触摸屏控制的中频逆变式焊接电源系统较好地解决了一些技术问题。主电路采用叠层母排结构并且添加放电阻止型RCD缓冲回路,有效地降低了IGBT两端的尖峰电压。电容端电压检测控制电路的引入,避免了均压电阻一直处于耗流状态,既节能,又增强了电源系统的热稳定性。在恒流控制算法中,创新地采用了带死区的积分分离式数字PID控制算法,显著提高了焊接过程中的实时控制能力。触摸屏作为上位机群控多台焊接电源,彻底解决了焊接电源繁琐的参数设置过程。

关键词：触摸屏逆变焊接电源 DSP IGBT 尖峰电压均压电阻

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逆变焊接电源节能高效的绿色设计

金属加工（热加工） 2009年第2期 50-55页

作者：杨希炯陈要玲石文波无锡汉神电气有限公司江苏214192

逆变焊机的应用越来越普及,但是实测的AC/DC的电效率却很低,主要是由逆变器的输入整流器高次谐波电流造成的。高次谐波电流不仅降低焊机的功率因数,而且对电网造成很大的污染和破坏。本文对逆变焊机采用有源功率因数校正器提高功率因数... 详细信息

逆变焊机的应用越来越普及,但是实测的AC/DC的电效率却很低,主要是由逆变器的输入整流器高次谐波电流造成的。高次谐波电流不仅降低焊机的功率因数,而且对电网造成很大的污染和破坏。本文对逆变焊机采用有源功率因数校正器提高功率因数的问题进行了详细分析,重点介绍了UC3854控制的升压型电路和开关整流器电路的工作原理及设计问题。

关键词：逆变焊接电源绿色设计节能高效有源功率因数校正器高次谐波电流高功率因数开关整流器 UC3854

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逆变焊接电源的特征

内蒙古工业大学学报（自然科学版） 2010年第2期29卷 100-103页

作者：韩永全杜茂华姚青虎吴永军内蒙古工业大学材料学院呼和浩特010051

在介绍了逆变焊接电源特点、应用现状的基础上,分析了制约国内逆变焊接电源存在的问题,并提出了相应的对策.随着经济的发展和制造业的腾飞,逆变焊接电源必将全面代替传统弧焊电源.目前我国逆变焊接电源存在的问题主要体现在产品结构不... 详细信息

在介绍了逆变焊接电源特点、应用现状的基础上,分析了制约国内逆变焊接电源存在的问题,并提出了相应的对策.随着经济的发展和制造业的腾飞,逆变焊接电源必将全面代替传统弧焊电源.目前我国逆变焊接电源存在的问题主要体现在产品结构不合理、质量不过关和创新性不足等方面.随着电力电子技术和数字控制技术的日臻成熟,数字化、绿色化和高效化将成为逆变焊接电源发展方向.

关键词：逆变焊接电源数字化高效化

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直接功率控制双PWM焊接电源研究

电源技术 2013年第3期37卷 478-480页

作者：刘暐王红艳宫成万健如河北工程技术高等专科学校电气自动化系河北沧州061001 天津大学电气与自动化工程学院天津300072

常规逆变焊机的大量使用会引起谐波污染电网,并导致功率因数降低。随着相关谐波限制标准的出台和实施以及人们对电网污染认识的不断加深,对逆变焊机进行功率因数校正、抑制谐波产生势在必行。因此提出一种基于直接功率控制双PWM焊接电源... 详细信息

常规逆变焊机的大量使用会引起谐波污染电网,并导致功率因数降低。随着相关谐波限制标准的出台和实施以及人们对电网污染认识的不断加深,对逆变焊机进行功率因数校正、抑制谐波产生势在必行。因此提出一种基于直接功率控制双PWM焊接电源,通过仿真发现可有效提高功率因数并抑制网侧电流谐波,制作样机进行小功率实验,实验结果证明与仿真分析相一致。

关键词：直接功率控制双PWM 逆变焊接电源 DSP

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应用PFC的数字化逆变焊接电源的研究

应用PFC的数字化逆变焊接电源的研究

作者：刘洪柳长春工业大学

学位级别：硕士

焊接电源的实质是一种通过各种不同途径将电能转化为热能来对物件进行集中加热的工具。传统的焊接电源由于受自身结构和技术的限制,它的体积、能耗、控制精度上都不尽人意,取而代之的是功率因数高、输出波形稳定、系统动态响应快的逆变... 详细信息

焊接电源的实质是一种通过各种不同途径将电能转化为热能来对物件进行集中加热的工具。传统的焊接电源由于受自身结构和技术的限制,它的体积、能耗、控制精度上都不尽人意,取而代之的是功率因数高、输出波形稳定、系统动态响应快的逆变式焊接电源。伴随着新型的控制芯片的出现,逆变焊接电源也朝着数字化方向发展,电源的控制性能和稳定性都得到了很大的提高,整体的开放性和电能利用率都有了明显的进步。按照本设计的技术参数指标,通过分析和对比已有的资料和文献,利用软开关技术,选择半桥电路作为逆变器的拓扑结构,以IGBT作为核心开关器件,通过PWM控制模式来完成逆变电源的功率调节。整个电源系统采用P89LPC933为主控芯片,完成了电源系统的采样、驱动、控制以及杂项保护等设计。同时采用倍福系列产品模块作为操作界面,打造了一台工作频率为20kHz的数字化逆变焊接电源。同时本文将功率因数校正技术应用于焊接电源中,通过分析和对比现有PFC电路的优缺点,得出最优的控制方案。选用交错并联Boost PFC拓扑结构,以UCC28061为控制芯片,采用BCM控制策略,对电源的功率因数做出了校正。并且对PFC控制部分进行建模仿真,通过仿真数据验证,本文所设计PFC电路可将THD控制在5%以下,功率因数提高到0.99以上。最后对电源进行了焊接工艺实验,测试了电源的暂载率、主要工作波形、功率因数等。通过实验数据表明,本文所设计的数字化焊接电源高效节能、系统稳定、性能可靠。

关键词：逆变焊接电源功率因数校正数字化 PWM