基于FPGA和NiosII的逆變焊接電源控制器
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根據以上的設計思路，采用VHDL語(yǔ)言描述、以狀態(tài)機的形式設計ADC控制器。
2．1．2 DPWM控制器
數字PWM(DPWM)控制器作為連接控制算法與焊接電源主回路的橋梁，作用至關(guān)重要。在以DPWM方式控制的逆變電源系統中，DPWM一般可以分為電壓型DPWM和電流型DPWM兩種方式。電流型DPWM反饋電流和鋸齒波疊加后，與控制信號直接比較，DPWM信號可以迅速輸出電流的變化，動(dòng)態(tài)性能較好，因此本文采用電流型設計方案。
DPWM控制器一般需要滿(mǎn)足：占空比可變，而且PWM占空比更新快；有足夠的死區時(shí)間保證IGBT可靠關(guān)斷；能快速抑制不正常輸出電流的突變，以防止焊接電源負載在短路、焊接電弧、斷路之間切換時(shí)造成系統不穩定；當出現過(guò)流等異?，F象時(shí)，能快速封鎖DPWM驅動(dòng)信號，保護主回路。
此外，為了避免系統輸出出現極限震蕩現象，要求DPWM控制信號的分辨率要高于采樣分辨率。本設計中，ADC有效采樣分辨率設置為10位，采用150 MHz的計數頻率和30 kHz的逆變器開(kāi)關(guān)頻率，由式(1)可推算出DPWM控制信號的分辨率：
為DPWM控制信號的分辨率。代入實(shí)際數據可得，計數上限為5000，即至少13位的分辨率，高于A(yíng)DC的采樣分辨率。綜合上述分析，電流型DPWM控制器的結構如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191363.htm
2．1．3 雙閉環(huán)控制算法
(1)電流控制方案
脈沖MIG焊一般采用帶后中值的焊接電流波形，如圖3所示。焊接過(guò)程的要求各階段電流穩定，且峰值電流Ip、基值電流Ib、中值電流Im以及電流變化斜率都應精確控制，以保證焊縫質(zhì)量。因此，保證控制脈沖參數的精度為電流控制的基本要求。閉環(huán)形式的PID算法最為常用，但是各階段的電流變化斜率不盡相同，即使反復選擇PID算式的kp、ki、kd參數，也只能折中各階段的控制指標。變參數PID控制則可以分段設定kp、ki、kd參數，優(yōu)化控制效果。本文采用變參數PID作為控制方案。
根據波形的6個(gè)階段，將PID參數分為6組，分別分段調試取優(yōu)后存儲。工作時(shí)控制器根據當前的焊接電流階段選擇最優(yōu)PID參數，以充分保證焊接電流的各個(gè)指標。這里采用增量式PID方案，變參數PID電流環(huán)控制方案如圖4所示。
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