[发明专利]基于DSP的并联式大功率脉冲MIG焊逆变电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于DSP的高频IGBT逆变技术，特别涉及一种基于DSP的并联式大功率脉冲MIG焊逆变电源系统。

背景技术

弧焊电源的发展经历了弧焊发电机、交流弧焊变压器、硅弧焊整流器及弧焊逆变电源等阶段。弧焊逆变电源采用高频逆变技术，具有体积小、重量轻、高效节能、控制周期短、整机动态响应快、能够进行精确控制等优势，逆变技术的应用实现了电源主电路的数字化，使弧焊电源的性能发生了革命性的进步，但是由于现有技术继承了比较多传统的模拟控制方式，使得弧焊逆变电源的优势未能得到充分的发挥。近年来，随着数字信号处理技术的迅速发展，数字化控制技术的需求与日俱增，在工程领域、工业生产、军事、医学以及科学研究中的应用日益普遍，在焊接领域，为了满足国内外市场的需求，数字化弧焊电源控制系统应运而生，特别是弧焊逆变电源的数字化控制技术，使原有的逆变电源更可靠，性能更好，功能更全。弧焊逆变电源的数字化控制技术主要有两个目的：一是使用数字化技术迅速解决弧焊逆变电源自身问题；二是用数字化技术提升弧焊逆变电源的功能，满足先进制造技术的需求。

高效高速化焊接对提高焊接生产效率效果明显，而要实现对大厚板高效高速化焊接，关键在于焊接电流的进一步提高，比如采用大功率焊接工艺及设备。目前，在脉冲熔化极惰性气体保护焊（Metal Inert Gas Shieled Welding，简称MIG焊）领域，因受到半导体功率器件容量的限制和高频变压器磁性材料的制约，输出功率不大，单个逆变单元模块输出功率往往不能满足大功率负载的要求，国内外传统的脉冲MIG焊电源主要以常规630A以下脉冲MIG焊为主，虽然在技术上比较成熟，但是输出功率小。为了填满大厚板的焊接坡口，国内外传统的脉冲MIG焊往往需要多道、层才能达到目的，很难实现一次成型焊接，故生产效率低。

由此可见，现有的脉冲MIG焊电源技术，主要有以下几个方面的缺点：

（1）输出功率小。

（2）对于大厚板，难以一次性实现成型的高效高速化焊接。

（3）生产效率低。

例如专利号为200810203848.9的基于DSP的数字化脉冲焊接电源控制方法，虽然采用了DSP数字化控制技术，但是由于受到单个逆变单元模块输出功率小的限制，因而存在上述缺陷。

再如现有技术文献资料中的“基于DSP的脉冲MIG焊数字化焊机的研制”（陆小明，熊敬清，李晋，等.电焊机，2009.02）是由单个全桥逆变单元模块和DSP数字化控制系统组成，虽然该脉冲MIG焊系统能够实现熔滴过渡的可控性，但其输出功率小（峰值电流250A），不能实现高效高速化焊接，故亦存在上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于DSP的并联式大功率脉冲MIG焊逆变电源系统，本系统采用了并联式大功率主电路，并对整个系统进行软件编程控制，输出功率大，生产效率高，易于实现一次成型焊接，可靠性高。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于DSP的并联式大功率脉冲MIG焊逆变电源系统，包括三相交流输入电网、主电路、电弧负载、人机界面模块和控制电路，所述控制电路包括数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)数字化控制模块，所述控制电路包括第一控制电路和第二控制电路，第一控制电路通过DSP数字化控制模块与第二控制电路连接，所述主电路包括第一主电路和第二主电路，第一主电路和第二主电路相互并联。

所述第一主电路和第二主电路的电路结构相同，都包括依次电气连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和输出整流滤波模块，所述输入整流滤波模块与三相交流输入电网相连接，所述输出整流滤波模块与电弧负载相连接。

所述第一控制电路和第二控制电路的电路结构相同，都包括一端均与DSP数字化控制模块相连接的故障保护模块、高频驱动模块、电压电流检测模块，所述故障保护模块的另一端与三相交流输入电网相连接，所述高频驱动模块的另一端与高频逆变模块相连接，所述电压电流检测模块的另一端与电弧负载相连接。

所述DSP数字化控制模块由一个数字信号处理器组成，通过一个数字信号处理器实现对第一主电路和第二主电路的并联控制。

所述DSP数字化控制模块与人机界面模块相连接，并且控制人机界面模块；所述数字信号处理器采用TMS320LF2407A芯片，调节主电路的脉冲峰值基值阶段电流和切换输出。