3．弧焊逆变器输出电流反馈控制系统
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弧焊逆变器输出电流控制是保证自身运行可靠性和满足焊接工艺需求的关键.对于包含时变性非线性的连续电弧负载和逆变器开关控制变量的混合系统,合理的控制方式应基于瞬态处理原则,而不应是传统的输出量平均值反馈.
作者提出了“本脉冲PWM控制”方法PWM-脉宽调制),其基本原理如图1a所示.在逆变器每一脉冲输出期间,一对输出电流if的瞬态信息(而非平均值)进行反使处理,根据给定值Ig即刻决定逆变器控制单元当前输出量uo的脉冲宽度 Ton(Ton≤Wmax);反馈信号处理环节只对电流瞬态信息进行整形以调节灵敏度并改善系统稳定性,不存在滤波滞后.如果电流信号的采样点选在主变压器原边逆变回路中,则可从原理上根本避免功率开关元件的过流损坏.图1b是给定值Ig为常数的情形,数学推导和实验测试证明此时逆变电源显示恒流外特性,也就是说尽管本脉冲控制仅针对瞬态信息进行处理,但也达到了对输出电流平均量的控制效果,可以满足焊接工艺的热输入控制要求.
由于受IGBT开通和关断耗时的影响,在电源输出短路(或低压)状态下,对电流的控制不能局限于PWM方式.基于图1a所示的本脉冲控制器,对其输出脉宽uo的最小值加以限制(≥1μs),瞬态反馈信号if取自电源输出端,这样就合理地实现了脉冲宽度调制和脉冲频率调制(PWM+PFM)的综合调节方式.
弧焊逆变器输出电流“本脉冲控制”方法在MGA、TIG、CO2、MIG等焊接中取得了很好的应用效果.
