IGBT逆變式等離子弧切割電源.pdf

1、等離子切割法是以等離子弧為熱源的高能率熔化切割方法，具有切割速度快、切口的熱影響區(qū)窄、工件變形小、可切割材料廣泛、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。目前空氣等離子切割已成為機(jī)械制造工業(yè)中不可缺少的新工藝。 切割逆變技術(shù)是針對(duì)切割電弧負(fù)載特性和切割工藝要求，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子學(xué)理論和自動(dòng)控制理論，實(shí)現(xiàn)電能的高效變換和控制的一門(mén)應(yīng)用學(xué)科。其研究?jī)?nèi)容橫跨焊接電弧物理、切割工藝學(xué)、功率電子和電磁器件及開(kāi)關(guān)電路拓?fù)涞雀鱾€(gè)領(lǐng)域。切割逆變電源現(xiàn)在正向著高效、節(jié)能

2、、優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展。 本論文主要介紹了所研制的等離子切割電源的組成結(jié)構(gòu)和控制原理。分別就電源主電路、控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及高頻引弧電路做了詳細(xì)的分析，并從軟硬件兩個(gè)方面給予了系統(tǒng)的闡述。 該切割電源選取IGBT為主控開(kāi)關(guān)功率轉(zhuǎn)換器件，采用輸出功率較大的全橋式逆變結(jié)構(gòu)，配以高頻變壓器和輸出電抗器組成了本系統(tǒng)的主電路系統(tǒng)，討論了高頻變壓器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，IGBT的特性與使用時(shí)的注意事項(xiàng)等，并在MATLAB中對(duì)所設(shè)計(jì)的主

3、電路進(jìn)行了仿真。 控制電路以16位高性能單片機(jī)80C196KC為核心，對(duì)整個(gè)電源進(jìn)行實(shí)時(shí)精確閉環(huán)控制，文中采用了目前比較常用的脈寬調(diào)制方法來(lái)控制切割電源的輸出外特性，單片機(jī)輸出的控制量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，通過(guò)脈寬調(diào)制芯片SG3525調(diào)制出兩路互不重疊的觸發(fā)脈沖，再經(jīng)IGBT專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行功率放大后觸發(fā)IGBT，以實(shí)現(xiàn)功率的輸出。系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果送入單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)離散PI算法后，輸出相

4、應(yīng)的控制量來(lái)調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制芯片的輸出脈寬，進(jìn)而調(diào)整輸出電流，以此來(lái)達(dá)到控制切割電源外特性的目的。保護(hù)電路主要涉及到過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)壓以及欠壓保護(hù)等。 在電源的主電路和控制電路部分都進(jìn)行了可靠性與抗干擾設(shè)計(jì)，系統(tǒng)分析了可能影響電源正常工作的各種干擾及其產(chǎn)生原因，并在原理圖設(shè)計(jì)、PCB制作以及程序編制的過(guò)程中采取了相應(yīng)的軟硬件抗干擾措施。所采取的硬件措施主要包括：屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)、隔離及接地技術(shù)等；采取的軟件措施主要有：看門(mén)狗