等離子切割電源前饋補(bǔ)償雙閉環(huán)復(fù)合控制策略

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)，對提出的前饋補(bǔ)償雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證；對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。

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，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)移時會出現(xiàn)弧柱電壓跌落，此時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。

圖7c示出轉(zhuǎn)移弧穩(wěn)定時能量突變過程，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
提出了前饋補(bǔ)償雙閉環(huán)復(fù)合控制策略設(shè)計TMS320F2808數(shù)字控制器，搭建20 kW／100 A等離子切割電源實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明所提控制策略對系統(tǒng)輸出電壓及切割電流具備良好的動態(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，改善了電源性能，還提高了切割質(zhì)量和切割效果。