【摘 要】
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弧焊逆变电源自八十年代问世以来，经过了二十多年的逐步发展完善，目前逆变式弧焊电源已经成为焊接电源的主流产品。弧焊逆变电源的逆变频率一般在20KHZ-100KHZ，但由于目前的逆变
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弧焊逆变电源自八十年代问世以来，经过了二十多年的逐步发展完善，目前逆变式弧焊电源已经成为焊接电源的主流产品。弧焊逆变电源的逆变频率一般在20KHZ-100KHZ，但由于目前的逆变电源普遍采用模拟电路进行控制，限制了逆变电源输出的精度和电源的多功能化。随着计算机技术的飞速发展，EDA技术和数字信号处理技术应运而生，这使得数字控制应用于弧焊逆变电源中成为了可能。同时，若将智能控制等先进控制策略引入到弧焊逆变电源的控制中来，必将使控制效果更加精确、电源产品更加柔性化。因此本文采用了两种数字控制算法，即变参数PI算法和模糊控制算法。为了确定系统的控制算法以及指导软件的编写，本文利用Matlab中的Simulink搭建了控制系统的仿真模型，并进行了仿真。然而，仿真试验说明了单纯的PI算法难以应对弧焊逆变电源中存在的参数的不确定性，因此我们采用将模糊控制与PID控制技术相结合，设计了双闭环控制系统。同时使用Simulink建立了控制系统的仿真模型，进行了仿真试验，试验结果验证了双闭环控制器能通过自综合特性保证控制系统运行的鲁棒性，能够在一定程度上应对电源模型参数的不确定性。在控制算法的实现上，由于焊机控制系统指标要求苛刻，传统的控制器由于速度慢，开发周期长等弱点已经远远不能满足高性能系统的要求和时代的发展。提高实时性和可靠性成为改进控制器的关键。为此，本文将EDA技术与传统的控制理论相结合，研制了一种全新的基于FPGA技术的PID控制器和基于DSC的模糊控制器。其中，基于FPGA的电流内环控制系统，其控制周期达到了8us，大大提高了控制的实时性，而且很自然地避开CPU的程序跑飞、死循环、复位不可靠等缺点，最大程度的提高设计效率和系统的可靠性；同时相对于传统的硬件控制器而言，它的高集成度所需较少外围电路，降低设计成本，为控制器的实现提供了一种新方案。
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