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《南昌航空大学》 2010年
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CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究

张可平  
【摘要】: CO2焊因具有高效、节能、成本低等特点已被广泛应用于生产实践中,但其存在飞溅大、焊缝成形差等缺点,当焊接速度提高到0.5m/min以上时,这两大问题变得更加突出,阻碍了其高速、优质等特点的发挥。针对这一问题,本文根据熔滴过渡的特点,提出了在短路阶段采用双斜率控制,在燃弧阶段采用双恒功率控制的波形控制方案;以dsPIC30F6010芯片为控制核心,设计了一套CO2焊逆变电源波形控制系统,并进行实验研究。 本文以IGBT为功率开关器件,主电路采用全桥逆变有限双极性的控制方式,利用DSP芯片内部的PWM模块生成四路PWM波形,激励IGBT使其导通,通过调节逆变器的占空比控制逆变电源的动特性。系统采用自适应模糊PI控制器实现短路阶段电流闭环控制,燃弧阶段功率反馈控制。采用MATLAB软件对控制系统进行仿真研究,并引进遗传算法对自适应模糊PI控制器参数进行优化,使系统处于最优的控制状态。文中详细介绍了驱动电路、保护电路等外围电路的设计,并采用模块化编程,编写了焊接主程序、短路/燃弧子程序、自适应模糊PI控制子程序、A/D采样子程序以及各初始化子程序等。 对焊机进行脱机和联机调试,调试结果表明:设计的波形控制系统实现了逆变电源恒功率外特性输出,达到了设计要求。搭建实验平台,在短路阶段都采用双斜率控制,在燃弧阶段分别采用恒压控制和恒功率控制进行实验。结合焊缝成形,采用汉诺威质量分析仪以及MATLAB软件对电信号在焊接稳定性及电弧能量两方面进行统计,分析两种控制方式对焊接过程稳定性和焊缝成形质量的影响。实验结果表明:在焊接速度为0.8m/min时,由于逆变电源的输出电感较小,采用恒压控制,焊缝成形与焊接稳定性均不是很理想。而采用功率反馈可以有效的提高输出能量的稳定性,提高了过渡周期的均匀性和焊缝成形质量。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG434.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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5 洪朴;基于碳化硅肖特基二极管的光伏逆变电源的设计[D];西安电子科技大学;2011年
6 徐兵常;高效臭氧发生器逆变电源的研制[D];河海大学;2002年
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