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微机控制变极性等离子焊电源的研制

郝礼杰  
【摘要】: 通过比较目前国内外变极性等离子焊电源及其控制方式的优缺点,提出一种新的实现变极性电源的方案。主电路采用双电源供电,其电流幅值可单独调节。通过对以单片机80C552为核心组成的控制电路参数预置实现电流频率、正负半波导通比的调节和控制。该方案不仅克服了传统方案存在的主维弧干涉现象,而且可大大降低钨电极的烧损,提高焊接过程的稳定性。同时具有参数调节灵活、方便,实时数显及故障报警等优点。 电源主电路的功能是完成能量的传输和功率转换,通过控制主电路IGBT的开通与关断,实现电流波形转换,获得所需要的焊接电流、电压,以满足焊接工艺的需要。 控制电路是变极性等离子焊电源的重要组成部分。在本课题中扩展了一片可编程定时/计数器8253芯片作为脉冲信号发生器,8253输出信号经EXB841功率放大后,控制IGBT的开通/关断。针对IGBT过流时8253脉冲信号无法及时关断的局限性,采用脉宽调制控制芯片SG3525作为8253的时钟信号,IGBT过流时在安全区时间内缓慢关断驱动信号,从而减少IGBT的开关损耗。 采用高级语言KeilC51进行软件设计,可以不考虑单片机的具体内部结构及运算过程要求,编写的程序比汇编更符合人们思考习惯。在本课题中按照控制电路的功能模块分别编制了采样、计算、显示、中断等函数,而在主程序中分别调用这些函数来实现相应功能。 作为动态负载的变极性等离子弧需采用高频引弧,极性变换时功率器件又工作在较高频率下,这些都可能成为干扰源,使系统不能稳定工作。本文详细分析了干扰产生的原因及软、硬件抗干扰措施。 通过联机调试,测得相应功率转换波形,并对波形进行了分析,证明该电源主电路、控制电路及控制软件设计合理,运行可靠,满足性能指标。


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