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等離子切割電源前饋補(bǔ)償雙閉環(huán)復(fù)合控制策略

作者: 時(shí)間:2013-09-05 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2.2 等離子系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)
根據(jù)所提控制策略,設(shè)計(jì)基于TMS320F2808主控芯片,采用策略的數(shù)字控制器,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括半橋DC/DC環(huán)節(jié)及低頻引弧裝置。以低頻引弧裝置取代高頻引弧裝置,采用定電流短路引弧方式進(jìn)行低頻引弧。圖5示出逆變式空氣等離子系統(tǒng)框圖。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/175721.htm

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3 仿真及實(shí)驗(yàn)
3.1 仿真結(jié)果分析
采用Simulink搭建等離子切割電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)提出的雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證;對(duì)電源短路定電流低頻引弧、引弧轉(zhuǎn)移至切割及能量突變過程進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果如圖6所示。仿真結(jié)果驗(yàn)證了采用的控制策略具有良好的穩(wěn)定性和快速性,表明了該控制策略的可行性和正確性。

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3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
根據(jù)仿真結(jié)果及控制策略的分析,設(shè)計(jì)TMS320F2808數(shù)字控制器,搭建20 kW,切割電流為100 A的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。圖7a示出低頻引弧過程。
起弧前,電極與噴嘴處于短路狀態(tài),引弧電流為25 A,在壓縮氣體到來時(shí),出現(xiàn)弧電流跌落,需快速建立弧電壓來維持電流穩(wěn)定,保證成功起弧。
圖7b示出弧轉(zhuǎn)移過程,此過程由非轉(zhuǎn)移弧向轉(zhuǎn)移弧轉(zhuǎn)變,電弧轉(zhuǎn)移時(shí)會(huì)出現(xiàn)弧柱電壓跌落,此時(shí)需快速跟隨電流變化并迅速穩(wěn)定電弧,可見實(shí)驗(yàn)達(dá)到良好的控制效果。

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圖7c示出轉(zhuǎn)移弧穩(wěn)定時(shí)能量突變過程,電流由25 A突增至80 A,切割電流快速跟隨且穩(wěn)定。
圖7d示出在50 A切割情況下的波形,具有良好的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論
提出了策略設(shè)計(jì)TMS320F2808數(shù)字控制器,搭建20 kW/100 A等離子切割電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明所提控制策略對(duì)系統(tǒng)輸出電壓及切割電流具備良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程和魯棒性,結(jié)果表明控制策略能快速響應(yīng)并跟蹤系統(tǒng)突變,且系統(tǒng)超調(diào)很小,在引弧過程、弧轉(zhuǎn)移及能量突變過程中具有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性,非線性處理能力強(qiáng),十分適用于低頻引弧方式下的逆變式切割電源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該控制策略的可行性和正確性,同時(shí),改善了電源性能,還提高了切割質(zhì)量和切割效果。

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