逆變焊接電源的反饋模塊設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u5464逆變焊接電源的反饋模塊設(shè)計案例 1118271.1雙閉環(huán)控制基本原理 1200131.2仿真模型 3181891.3本章小結(jié) 418612第二章逆變焊接電源控制系統(tǒng)仿真模型及結(jié)果 4232592.1仿真模型 428802.2仿真結(jié)果及分析 5在逆變器控制早期使用的是輸出電壓瞬時值反饋的單閉環(huán)控制，這種反饋方式在一定程度上抑制了負載的擾動，但是由于動態(tài)響應慢，在負載擾動較大時，輸出電壓波形畸變嚴重，并且調(diào)整時間長，不利于及時調(diào)整。在開關(guān)頻率較低、濾波電容也不大時，單環(huán)和雙環(huán)控制性能差不多，甚至單環(huán)抑制擾動能力更強。但是太低的開關(guān)頻率會導致諧波增加。為了提高響應速度，本文的simulink仿真反饋環(huán)節(jié)決定采用電壓電流雙閉環(huán)控制，即在電壓環(huán)內(nèi)添加一個電流環(huán)反饋。下面介紹這種控制方法的基本原理。1.1雙閉環(huán)控制基本原理1.電流環(huán)控制原理電壓環(huán)反饋工作頻率低，響應慢，電流環(huán)變化較快，可以加快系統(tǒng)的響應。內(nèi)環(huán)電流反饋可分為電感電流和電容電流兩種，控制結(jié)構(gòu)如圖5-1和5-2所示。圖5-1電感電流內(nèi)環(huán)反饋控制結(jié)構(gòu)圖5-2電容電流內(nèi)環(huán)反饋控制結(jié)構(gòu)電壓環(huán)的輸出用來當作電流環(huán)控制量的給定值，誤差值經(jīng)電流調(diào)節(jié)器，輸出控制信號來控制開關(guān)器件通斷。使用電感電流內(nèi)環(huán)反饋時，由于電感和開關(guān)器件串聯(lián)，電流相同，因此只需要控制電感電流就可以起到對整個電路的控制作用。電感電流為濾波電路和負載兩電流之和，若想控制負載電流，只需控制電感電流就可以實現(xiàn)。如果負載變化較大，則會造成輸出波形畸變，為了解決這一現(xiàn)象，可以在反饋系統(tǒng)中加入負載電流反饋。電容和電感反饋的主要區(qū)別在于反饋系統(tǒng)中是否影響負載電流，是否對負載的抗擾動能力造成影響，負載阻抗越小，負載變化引起輸出電壓的變化越小，系統(tǒng)抗干擾能力越強。根據(jù)反饋控制結(jié)構(gòu)圖可以得出，電感電流反饋輸出阻抗為:U0s電容電流反饋輸出阻抗為:U0其中K代表電流調(diào)節(jié)器將兩種電流反饋進行比較，結(jié)合幅頻特性曲線，可以看出：在低頻段時，負載擾動對輸出電壓的影響不明顯，電容電流反饋抗干擾性能更好；高頻段時，二者抗干擾性能接近甚至相同。因此電容電流內(nèi)環(huán)反饋對電路的畸變抑制能力更強。在進行內(nèi)環(huán)反饋系統(tǒng)設(shè)計時，輸出電壓電容電流反饋系統(tǒng)的影響可以忽略不計，然后可以簡化為一階慣性環(huán)節(jié)來分析，簡化后的慣性環(huán)節(jié)如圖5-3所示。圖5-3電容電流一階慣性環(huán)節(jié)控制結(jié)構(gòu)其開環(huán)傳遞函數(shù)為:Gio其中P為比例控制系數(shù)。2.電壓環(huán)控制原理電流內(nèi)環(huán)工作頻率較高，當電流閉環(huán)截止頻率大于或者等于電壓閉環(huán)截止頻率時，電流環(huán)反饋過程遠快于電壓環(huán)反饋過程，將其簡化為一階慣性環(huán)節(jié)，電流內(nèi)環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:Gis=簡化后的傳遞函數(shù)為：Gi式中：Tc=L/PK。簡化后的電壓外環(huán)控制系統(tǒng)為典型Ⅱ型系統(tǒng)，抗擾動能力強，控制結(jié)構(gòu)如圖5-4所示。圖5-4電壓環(huán)控制結(jié)構(gòu)電壓控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:Guos=k式中：Kp表示比例控制系數(shù)；Tp表示積分時間常數(shù)。1.2仿真模型在圖5-5中，Vload為逆變環(huán)節(jié)輸出電壓采樣信號，Iload為輸出電流采樣信號。Gain模塊從左往右，從上到下參數(shù)依次為21、0.03115、2.67、27.066、1/300。圖5-5雙閉環(huán)控制模型1.3本章小結(jié)本章介紹了電流環(huán)、電壓環(huán)、電壓電流雙閉環(huán)的基本原理及結(jié)構(gòu)，通過比較選擇了電壓電流雙閉環(huán)控制方式，這種控制方式大大增強了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，最后設(shè)計控制電路并在simulink上仿真。第2章逆變焊接電源控制系統(tǒng)仿真模型及結(jié)果2.1仿真模型圖6-1逆變焊接電源控制系統(tǒng)simulink仿真模型2.2仿真結(jié)果及分析將變壓器設(shè)置為理想變壓器，經(jīng)過一次整流和逆變之后，輸出為20kHz的高頻交流電，將變壓器設(shè)置為理想變壓器，變壓器降壓之后