數(shù)字化交流方波埋弧焊電源的研究.pdf

1、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進(jìn)步推動(dòng)弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級(jí)，成為焊機(jī)的發(fā)展方向，推動(dòng)了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機(jī)主電路實(shí)現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文詳細(xì)介紹了埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個(gè)方面闡述了數(shù)字化逆

2、變電源的發(fā)展歷程，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入探討，設(shè)計(jì)了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點(diǎn)和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊機(jī)主電路，一次逆變電路選用改進(jìn)的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓?fù)湫问剑⒀芯苛藘纱文孀冞^程的原理和控制方式，進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)計(jì)算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計(jì)要求，電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁

3、，選擇集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動(dòng)。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機(jī)主控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機(jī)ATmega64L主要負(fù)責(zé)送絲機(jī)和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運(yùn)算、電機(jī)PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護(hù)電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負(fù)責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運(yùn)算以及控制焊接時(shí)序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行焊接參數(shù)和焊接狀

4、態(tài)的給定，預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測焊機(jī)狀態(tài)并加以保護(hù)。 主控板芯片之間通過SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運(yùn)行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對焊接效果的影響，通過對焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計(jì)的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、收弧等焊接時(shí)