摘要：数字信号处理器(dsp)具有高速运算特性及独特的结构，其在逆变点焊电源领域中的应用研究已引起人们的关注。采用ti& 司
的tms320lf2407a芯片为全桥移相零电压点焊逆变电路提供pwm驱动脉冲。分析表明：利用软件编程可对pwm方波脉冲的频率、移相
角及死区时间进行灵活的设定和修改，可对焊接电流、电弧电压采样实现系统的数字控制。硬件，软件测试结果与专用移相控制芯片进
行了对比验证。
关键词：逆变点焊电源；数字信号处理器；pwm方波：数字控制
中国分类号：tg438．2：tp273．5 文献标识码：b
在航空和汽车等制造行业，逆变点焊电源以其焊接变压器
轻小、动态响应速度快、控制精度高、焊接电流脉动小、热效
率高、电网三相平衡、无次级感抗及功率因数高等优点得到了
日益广泛的应用。但传统的逆变电源多为模拟控制或者模拟与
数字相结合的控制系统．虽然模拟控制技术已经非常成熟．但
其存在很多固有的缺点．如控制电路的元器件较多、灵活性不
够、不便于调试等 ]。而焊接是强非线性、强耦合性、多变性
和复杂性的过程，若采用数字化控制技术代替传统的模拟控制
技术，充分利用逆变主电路准数字化的特点，可以提高焊接质
量，促进焊接电源的发展。
数字信号处理器(dsp)用于工业控制近几年来发展非常
迅速，控制理论及新型控制算法和方案的提出，强大的数据处
理能力和快速运算能力．都为焊接信号的实时处理提供了技术
基础，促进了焊接电源实现数字化。从国内外各高校及研究所
的研究成果来看．dsp在焊接领域已有不少的应用。在此分析
讨论了零电压开关脉宽调制(zvs—pwm)逆变点焊电源的工
作原理及pwm方波产生的机理．并在此基础上对逆变点焊电
源的数字控制进行了研究。
1 逆变点焊电源主电路工作原理
l_1 主电路工作原理
零电压开关(zvs)逆变点焊电源主电路包括输入整流滤
波电路、软开关逆变器、中频变压器和输出整流滤波电路等，
其核心是由4只功率开关管及其并联的二极管和电容组成的软
开关逆变器．如图1a所示。图1a中，定义先导通的开关管q 和
q，组成的桥臂为超前桥臂，滞后导通管q 和q 组成滞后桥臂。
q ，q，和q ，q 分别轮流导通180。，其中q 和q3的导通时刻不
收稿日期：2007—03—16：修回日期：2007—07—14
变，控制q 和q ，使q ，q 和q3，q 的导通相差在0。-180。之间
变化，开关管重叠导通时间的长短决定了逆变器输出的大小。
如图1b所示，当q 先开通，经移相 后开通q ，关断q 后，一
次侧电流从q 中转移到c 和c3支路中，给c 充电，同时给c3放
电，由于c 两端电压不能突变，q 是零电压关断。当c3的电压
下降到零，d，自然导通，d，的导通使q，两端电压近似为零，为
q，提供了零电压开通的条件嘲。滞后臂管子的开关原理与此类
似
(a)软开关点焊逆变电源主电路
(b)igbt驱动波形
图1 逆变器主电路和igbt驱动波形
weldinz technology vol_36 no．5 oct．2007 ·焊接设备与材料· 41
主电路中．分别给4只开关管并联了电容c。～g，实现开关管
的软开关。控制策略上如果采用传统的pwm控制方式即斜对角
的2只开关管同时开通和关断， 由于会出现4只开关管全部处于关
断的状态，其并联电容就会与漏感产生谐振。那么，当斜对角开
关管开通时．并联电容上的电压可能不为零，其电荷就直接通过
开关管释放。电容的能量将全部消耗在开关管中，且在开关管中
还将产生开通电流尖峰。开关管不能实现软开关。因此，采用了
图1b所示的斜对角2只开关管错开切换的移相pwm控制。
1．2 死区时间
为实现开关管的零电压开