逆變弧焊電源峰值電流模式雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的研究(編輯修改稿)
2025-07-17 03:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Principle diagram of fullbridge arc welding inverter with constant current output characteristic in peak current mode由于全橋逆變電路可等效為BUCK電路，因此分析時(shí)峰值電流反饋可由電感電流獲得（電感電流峰值與IGBT集電極電流峰值之比為變壓器的變比），設(shè)ia為電感電流瞬時(shí)值經(jīng)傳感器變換而得的電流值，并設(shè)電流變換系數(shù)為Ni，即： （8）ia對控制信號(hào)ue的電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)[3]： （9）ωs是電感電流交流成分的頻率，Qs為阻尼系數(shù)，其表達(dá)式為： （10）其中，m1為電感電流上升率，m2為電感電流下降率，m為補(bǔ)償斜率。 （11） （12）把（8）、（10）、（11）和（12）代入（9）可得，輸出電流io對控制信號(hào)ue的電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)： （13）io對輸入電壓us的開環(huán)傳遞函數(shù)為： （14）利用Matlab對所設(shè)計(jì)的峰值電流模式恒流輸出特性全橋弧焊電源分析(其中kp=1，τi=，T=，us=540/8=，L=50181。H。，D=，m1=，m2=，取m=)，得到如圖7所示系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性和相頻特性，其中，曲線1為控制到輸出的特性（即G7G4），曲線2為校正環(huán)節(jié)的特性（即G1G5），曲線3為校正后的特性（即G1G7G4G5）。從曲線1可以看出從控制到輸出的特性在變換器頻率的一半以下近似為比例特性，這是由于內(nèi)環(huán)“吸收”了電感的作用（系統(tǒng)慣性顯著降低），控制到輸出的特性的轉(zhuǎn)折頻率在變換器頻率的一半處，不受負(fù)載的影響，圖7(峰值電流模式控制) 曲線1比圖3(電壓模式控制)曲線1的轉(zhuǎn)折頻率高得多。圖8所示是峰值電流模式恒流輸出特性全橋弧焊電源系統(tǒng)在上述參數(shù)下不同負(fù)載的階躍響應(yīng)仿真波形。由圖8可知，系統(tǒng)響應(yīng)的速度比電壓模式控制快得多，而且負(fù)載電阻很小時(shí)沒有超調(diào)。圖9和圖10所示是電壓模式單閉環(huán)控制系統(tǒng)和峰值電流模式雙閉環(huán)控制系統(tǒng)弧焊電源在實(shí)驗(yàn)條件和測試條件相同的條件下，負(fù)載突變時(shí)（輸出電流為150A，）輸出電流波形。由圖可知：峰值電流模式控制下，輸出電流波動(dòng)比電壓模式控制下的波動(dòng)顯著減小。圖7峰值電流模式控制的恒流輸出特性全橋逆變弧焊電源的開環(huán)bode圖 Open loop bode graph of fullbridge arc welding inverter with constant current output characteristic in peak current mode圖8峰值電流模式控制的恒流輸出特性全橋逆變弧焊電源的閉環(huán)階躍響應(yīng) Close loop step response graph of fullbridge arc welding inverter with constant current output characteristic in peak current mode輸出電流（50A/格）基線
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