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段彬,孙同景,李振华,梅高青,张光先摘要:脉冲宽度调制(PWM)数字化驱动控制是数字逆变电源的关键。这个新思想的提出,基于现场可编辑门列阵(FPGA)的。首先,对于数字PWM原理的讨论。在变压器正常且具备磁偏置条件的情况下分析初级、次级电流的电流特性。第二,提出了两种基于初级电流反馈的数字化方法用于研究PWM的调制原理。虽然这两种方法可以消除磁偏,但是实现起来很困难。对于双闭环电路的研究,把初级电流作为保护信号,把次级电流作为反馈信号,解决了上诉方法的困难。最后,对次级电流控制模式的讨论和实现。焊接实验结果表明:该方法具有较强的灵活性和适应性,可以用来实现全数字化弧焊电源。关键词:全数字化焊接电源,初级电流反馈,次级电流反馈,现场可编辑门列阵引言弧焊逆变电源是个特殊的开关电源,由两个主要部分构成,主回路和控制电路。驱动控制电路决定了整个系统的可靠性和稳定性。在中国,用特殊的芯片来设计模拟驱动电路技术已经成熟,例如电压模式PWM芯片SG3526,电流模式PWM芯片UC3846。模拟电路精度低,温度对其影响较大,而且对工艺要求严格,一但设计完毕,电路的逆变频率和相关参数就固定而不能改变了。数字电路有很多良好的特性,比如集成度高,可靠,抗干扰性强,而且可以根据实际电路需要改变PWM信号的参数。一个电路可以实现许多弧焊方式。全数字化逆变器技术的关键如何实现数字化PWM驱动控制。全数字化逆变器的核心技术是:微控制单元(MCU),数字信号处理(DSP)或者电子设计自动化。集成在MCU或DSP上的产生单一信号的PWM调制通常无法符合设计需要。基于FPGA的半定制电路有大量的逻辑元件和延时,用于高速系统。对于三个基于FPGA的数字化PWM方法的优点和缺点都要详细研究,这样基于次级电流反馈的控制系统才能得以实现。弧焊实验结果表明上述方法可以产生精确的,灵活的PWM驱动脉冲,具有高度的灵活性和安全性。基于FPGA的半定制电路有大量的逻辑元件和延时,用于高速系统。对于三个基于FPGA的数字化PWM方法的优点和缺点都要详细研究,这样基于次级电流反馈的控制系统才能得以实现。弧焊实验结果表明上述方法可以产生精确的,灵活的PWM驱动脉冲,具有高度的灵活性和安全性。。PWM产生有两种模式,一个是电压式PWM和电流式PWM。电压式PWM下,调制过程是开环的,所以输出电流波动大,精度低。电流式PWM控制是闭环的,输入和反馈信号用来产生驱动脉冲,对输出电流的调制快,精度高。电流式PWM可以防止过载,使用广泛。根据不同的反馈信号,反馈电流可分为初级电流反馈和次级电流反馈,所以数字化PWM的实现可用两种方式。图片1:逆变器是由一个用4个IGBTs的桥式电路来转变高压直流电变成高频低压交流电。但桥式电路无法消除磁偏。,图片2b是输出电流有20KHZ的反转频率,大约44%的占空比。桥腿开关产生正,负脉冲形成初级电流。如果给的电流是恒定的,输出电流也是恒定的。逆变器打开和关闭时会有很大的噪声干扰。如果PWM驱动脉冲不被控制,混乱无序的话,产生的磁偏会导致大量的热损失。当温度超过限制,逆变器可能会坏掉。所以,避免磁偏是很重要的。