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基于DSP的中频逆变电阻焊机电源的研制
摘要
本研究旨在研发一种基于数字信号处理器（DSP）的中频逆变电阻焊机电源，该电源具有快速响应、高效率、高效能、去磁能力强等优点，能够满足电阻焊机产品生产需要。本文介绍了中频逆变电阻焊机电源的设计原理、系统构成与控制策略，制作并测试了实际电路板样机，结果表明该电源具有良好的性能和稳定性。
关键词：DSP，中频逆变电阻焊机电源，控制策略
Abstract
Theaimofthisstudyistodevelopamiddle-frequencyinverterresistanceweldingpowersupplybasedondigitalsignalprocessor(DSP).Thispowersupplyhastheadvantagesoffastresponse,highefficiency,highpower,strongdemagnetizationability,etc.,andcanmeettheneedsofresistanceweldingmachineproducts.Thispaperintroducesthedesignprinciple,systemcompositionandcontrolstrategyofmiddle-frequencyinverterresistanceweldingpowersupply,andproducesandteststheactualcircuitboardprototype.Theresultshowsthatthepowersupplyhasgoodperformanceandstability.
Keywords:DSP,middle-frequencyinverterresistanceweldingpowersupply,controlstrategy
一、引言
电阻焊机是一种常见的加工设备，常用于金属零件和其他材料的连接，例如管道、线路、汽车、船舶和建筑。电阻焊机的加工过程需要稳定的电源供应，高功率电源是保证电阻焊机正常进行的关键之一。
传统的电阻焊机电源采用直流电流或低频交流电流，采用大功率的变压器和整流器等传统电路，这种方法存在能量损失、响应慢、效率低等问题。近年来，随着数字信号处理器（DSP）和中频逆变电源技术的发展，逆变电源成为了一种替代传统电源的新型电源，拥有快速响应、高效率、节能、去磁能力强等优点。
本文研发一种基于DSP的中频逆变电阻焊机电源，采用半桥反激式逆变器拓扑结构，通过DSP控制，实现对输出电压、电流的精确定时和调节，使电阻焊机加工更加稳定高效。
二、中频逆变电阻焊机电源设计原理
1.中频逆变电源概述
中频逆变电源是将220V（或380V）高频变压器通过半桥反激式逆变器拓扑结构将交流电源转换为中频正弦波的逆变电源。中频逆变系统的特点是其电路简单、效率高、节能、体积小、质量轻，具有快速响应、去磁能力强，并在焊接过程中不会烧焊接工件。
2.中频逆变电源设计思路
本文所研发的中频逆变电阻焊机电源采用半桥反激式逆变器拓扑结构，方案如下：
该电源系统由变压器、半桥开关电路、滤波电路、控制电路和反馈电路组成，整体框图如图1所示。其中，变压器由N1、N2两个互感线圈和磁芯组成，输入端为交流电源，输出端接入半桥开关电路，实现交，直流变换。半桥开关电路主要由两个MOSFET管及其驱动电路、变压器中心接地电容组成，用来产生交流中频正弦波。滤波电路由谐振电容和电感组成，对中频正弦波进行平滑滤波。反馈电路通过非接触式电流传感器传感电流信号，传感器电流信号与反馈电路信号进行比较，驱动功率MOSFET管的开关，实现电流闭环控制。
3.中频逆变电源控制策略
本文研发的中频逆变电阻焊机电源采用DSP控制，通过数字信号处理器对中频逆变电源进行控制，从而实现对输出电压、电流的精确定时和调节。
该电源的控制策略主要包括如下三个部分：
（1）电流采样与控制
通过非接触式电流传感器对输出电流进行采样，将采样的电流信号通过滤波电路和放大电路放大，并与设定值进行比较，得到误差信号，再通过PID控制器进行处理，产生控制信号，控制功率MOSFET管进行开关。
（2）输出电压采样与控制
通过模拟输入输出信号，使用AD转换器对输出电压进行采样，将采样的电压信号通过滤波、放大、比较，再通过PID控制，控制半桥开关电路的工作状态，实现对输出电压的精确控制。
（3）保护措施
为保护电源和焊接工件，应采取过流保护、过压保护、过温保护等措施，防止电源开路、断路等故障。在程序中需要设置过流、过压、过温保护标准，一旦接收到异常信号，立即驱动功率MOSFET管关闭半桥开关电路，使电阻焊机停止工作。
三、中维逆变电阻焊机电源的制作与测试
基于上述设计原理和控制策