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基于DSP的双丝脉冲MAG高速焊逆变式电源数字化控制研究

缪正平  
【摘要】: 双丝脉冲MAG高速焊技术集高效优质和自动化于一体,愈来愈受到重视,已成为国内外焊接领域的研究热点,但是国内的相关研究起步相对较晚,并且还不能批量生产这种双丝焊装备。本论文在广东省科技计划(No.2007A010300005)项目的资助下,结合电力电子技术和数字化控制技术,提出了基于DSP的双丝脉冲MAG高速弧焊电源的数字化系统,并对其特性和应用进行了研究。 论文首先分析双丝脉冲MAG高速焊相关特征,完善了协同控制的主从机双丝脉冲MAG焊总体方案。分析了主从机逆变式弧焊电源主电路拓扑结构,根据输出功率要求,弧焊电源主电路采用并联式全桥逆变主电路拓扑结构;针对双丝脉冲MAG焊控制系统的要求,分析了外特性的选择和多相位协同控制方案。 设计了以DSP为核心的硬件和软件控制系统,实现了双丝高速焊的多相位数字化协同控制。通过对双丝高速焊试验场所干扰源的分析,进行了硬件和软件的抗干扰设计。针对双丝高速焊主从机电源峰值阶段恒流+基值阶段恒流外特性方式的电弧自调节能力差,电弧电压波动大的缺点,本论文采用电压阈值方法和PI控制基值时间方法来控制弧长,实现了双丝高速焊过程中弧长的稳定控制。 为了实现双丝脉冲MAG焊电源多参数的精确给定、记忆与显示问题,本课题设计了基于DSP+LCD结构的数字化人机交互系统。本论文进行了DSP与LCD、触摸屏、EEPROM等接口的硬件设计,并在此基础上进行了相应的软件设计,通过RS232总线与焊接过程控制系统进行通信,实现了弧焊电源人机界面的数字化。 应用所研制的双丝脉冲MAG高速焊多相位数字化协同控制电源装备进行了大量的双丝高速焊工艺试验。试验结果表明,所研制的双丝脉冲MAG高速焊电源控制系统满足设计要求,实现了双丝焊同步、交替和随机三种相位输出焊接过程,并在合适的脉冲焊参数匹配条件下,焊接过程稳定、焊接速度快、焊缝成形好。


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