论文部分内容阅读
本文围绕实现数字化的波控逆变CO2焊机的目标，构建了软开关逆变电源主电路和基于小波变换的CO2焊短路信号检测系统。 针对基于IGBT的软开关全桥逆变电源实现20kHz开关频率的技术要求，建立了软开关逆变电源的主电路。首先根据软开关逆变电源实现移动臂中功率开关元件零电压开通和固定臂中功率开关元件零电流关断的工作机理建立了主电路中各元件参数之间的约束方程，为验证主电路中各元件参数设计的正确性建立其理论基础。其次根据全桥逆变电源主电路的拓扑结构建立了逆变电源的MATLAB仿真模型，同时根据计算出的功率开关元件IGBT及其并联电容、隔直电容、串联谐振电感、中频变压器等元件参数值设置了MATLAB仿真模型中的元件值，通过仿真分析验证了软开关逆变电源主电路拓扑结构的合理性，以及各元件参数设计的正确性。最后构建逆变电源主电路，实验验证该电路能在一定的负载范围内实现软开关，具有减小开关损耗和开关应力的功能，为进一步提高逆变电源的开关频率打下基础。 针对课题中所需元件的特殊性，自制了电感值可变的可饱和电感和对原边漏感具有较高要求的中频变压器。实验验证，自制的可饱和电感为和中频变压器满足既定技术性能要求。 针对目前波控焊机无法准确、可靠、及时检测到短路、缩颈信号的问题，研制了基于小波变换的CO2焊短路信号DSP检测系统，以提高信号检测的准确性、可靠性和实时性。首先从理论上验证利用小波变换检测短路信号的可行性和其优越性，为基于小波变换的CO2焊短路信号DSP检测系统建立了理论基础。其次建立基于快速傅立叶变换的DSP信号频谱分析系统，实时分析弧焊电源的电弧电压信号的频谱特征，据此设计短路信号检测系统的信号预处理电路，为短路信号检测提供了既滤除了干扰信号又保留了信号细节的电弧电压信号。再次通过MATLAB中小波工具箱对实测电弧电压信号的仿真分析建立最优数字滤波器组。最后构造了基于小波变换的DSP短路信号检测系统，通过实验验证了该信号检测系统的实时性、可靠性、准确性和对真、假短路信号判定条件具有可调性，为实现焊接电压、电流波形控制提供了决定性的前提条件。