逆变电源国内外研究现状
时间:2017-04-14 14:42 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 逆变电源发展至今，技术越来越成熟，特别是半导体功率器件的发展以及计算机的应用，是逆变电源的发展呈现出一些趋势：①体积小型化，由于无力化学技术的应用和材料的发展，解决了设备的散热问题，电源的体积更加小型化，便于携带和移动。②功能模块化，将设备按功能进行模块化设计，一个功能集中在一个模块中，一个模块完成一个功能，模块之间可以方便的以积木方式进行搭建。每个模块的可靠性问题得到了解决。③功率标准化，将逆变电源按一定的功率进行设计，形成一个标准的功率模块，当需要更大的功率时，只需要将多个标准的功率模块进行并联，由于是标准模块，容易解决各模块之间的并联均流问题。④整个系统安全化，在采用模块化、标准化设计后，系统很容易进行模块冗余。特别是采用m+n冗余形式，而不是采用m+1冗余形式的并联，系统的冗余数量多了，安全级别自然大大提高。⑤输出电压、电流的波形任意化，根据需要输出的电压或电流（通过电压反馈、电流反馈实现），输出信号的波形可以是标准正弦波，也可以是可调脉宽的方波、三角波、锯齿波、脉冲波等[2]。7243 数字焊机在先进工业化国家已取得了突破并形成了产业化，而我国也取得了长足的进步和发展。数字控制逆变焊机的原理分成两类，一类为以单片机为主的，另一类为以单片机和DSP双机为核心的控制系统。在以单片机为主的控制系统中，单片机主要完成控制信号的给定和焊机的管理功能，如图1所示。由于单片机的数据运算能力较弱，使得电源系统仍要借助于较多的模拟电路环节来进行控制，也就是说单片机控制的逆变焊机仅为低级的数字化焊机。 图1 典型单片机控制焊机系统 以单片机和DSP双机位核心的控制系统如图2所示。因单片机有较强的事件处理能力，而DSP有较强的数据处理能力，把两者集合起来形成双机控制系统，则该系统将有很强的综合处理能力，从而实现对于复杂焊接系统的控制[3]。 图2 典型数字化焊机系统框图 在目前国际上最流行的高铁建设上，目前主要是采用了二次拓补式来实现逆变焊接电流过零点后的再引弧来完成焊接过程，而且目前还在研究新的方法来达到更好的效果。例如山东大学和山东奥太电器有限公司联合研制的二次逆变电路（图3），该电路就可以解决在高铁焊接时的过零点引弧问题，同时引弧的效果可以不受输出电缆长度的影响[4]。 图3 二次逆变电路原理图 GMAW焊接是目前制造低成本金属零件的快速制造一种很有效的方法。GMAW焊机制造成本低，市场反应速度快，经济性好，材料利用率高，组织均匀，可控性强。它也是目前市面上应用较为广泛的焊接仪器之一。对于影GMAW焊接的因素较为广泛，比如焊接速度、焊接电流、电弧电压、焊丝伸长度、保护气体成分等，这些目前也处于在研究和开发的阶段。 对于GMAW焊接，目前采用DSP控制的较为常见。以DSP为控制核心的核心电源以及外围系统所组成的GMAW焊接电源的全系统的的优点有：1）由于DSP本身丰富的外设资源，可以大大减少控制系统的外围硬件控制系统与外围电路之间仅通过光电隔离进行信息沟通，这样可以大大提高控制系统的抗干扰能力和稳定性；2）DSP的指令执行速度快具有高速进行和进行大运算量的计算优势；3）由于控制软件和调节参数是嵌入FLASH中，使得软件的修改和各项焊接参数的优化变得非常容易，也就是说更加适合于产品的更新换代和升级；实现柔性化控制，同时也可以实现一机多能，适应市场的不同需求；4）可以实现焊接外围设备的智能化管理、网络化通信，便于计算机管理，适应现代化工业生产车间的统一调度和生产管理，以及生产档案及时存储和管理；5）由于控制核心为软件编程，有利于保护研发者的指示产权，同时形成具有自主指示产权的产品系列，提高产品的市场竞争力[5]。 (责任编辑：qin) |