全数字化控制机器人用IGBT逆变弧焊电源的研究

弧焊机器人在现代焊接生产中正在发挥越来越重要的作用，但目前现有焊接电源很难满足机器人系统对电源的要求，为了充分发挥其优势，本论文开展了全数字化控制机器人用ＩＧＢＴ逆变弧焊电源的研究工作。首先，建立了高响应速度为５００Ａ ＩＧＢＴ逆变弧焊整流器；其次，建立了功能丰富、实时性好及适应范围广的全数字控制系统，并对其进行了可靠性与抗干扰设计；最后，对低碳钢进行了工艺实验，实验结果表明，达到了设计要求。     

A research of arc welding inverter with high stable precision

This paper mainly introduces an output control method with high stable precision of a large power IGBT arc welding inverter.Experiments indicate that this kind of control mode can effectively improve the static and dynamic characteristics and stability of power supply system.And it can decrease the spatters in the welding process apparently.This power supply is especially suitable to automatic robot welding assembly line.It will be the developing direction of robot welding supply in the future.     

IGBT弧焊逆变器快速控制系统

在研制ＩＧＢＴ弧焊逆变器过程中，根据控制理论，分析了电弧焊中各种过渡过程的特点，提出了对逆变器系统设计的要求，利用输出电流的反馈取样，高效滤波，超前较正等措施，获得了具有良好抗扰性及跟随性的弧焊逆变器快速控制系统。有效的抑制了开关器件瞬态过流的产生，提高了整机可靠性，获得了优异的工艺性能。     

Insulated gate bipolar transistor inverter for arc welding

This paper introduces the Insulated gate bipolar transistor(IGBT)in-verter for arc welding.The principle of the inverter,the structure and charac-teristics of IGBT and the current feedback system using LEM current transduc-er are discussed.By the measurement of its efficiency and power factor and thetests of welding processes,the developed 150A IGBT inverter proves to be akind of energy-saving portable power supply for arc welding with broadprospects.     

IPM在TIG焊逆变电源中的应用

通过采用ＩＧＢＴ智能功率模块和ＭＣ８９８５０单片机等新型元器件,结合模糊控制软件,设计出适合小型便携式ＴＩＧ焊的逆变弧焊电源。本电源控制电路简洁,集成化程度高,整机可靠性好。     

全数字机器人VPPA焊接电源

为提高铝合金机器人VPPA(变极性等离子弧)焊接过程的稳定性,研制了一台600 A级基于ARM(advanced RISC machines)的全数字机器人VPPA焊接电源.主电路采用双逆变拓扑结构,初级逆变电路采用全桥拓扑,次级逆变电路采用双半桥并联拓扑;以基于Cortex-M4内核的STM32F405RGT6 ARM微处理器为主控芯片,植入FreeRTOS嵌入式实时操作系统,设计了机器人VPPA焊接过程数字化控制系统;采用自适应模糊免疫PID控制算法实现电流闭环控制,获得了稳定的电流输出波形;设计了基于ARM的数字面板,实现了人机交互的数字化.结果表明,研制的机器人VPPA焊接电源动态调节性能优良,焊接过程稳定可靠,焊缝成形良好.     

微机控制IGBT逆变式脉冲MIG焊电源的研究

建立了微机控制和ＩＧＢＴ逆变式脉冲ＭＩＧ焊电源系统,实现了ＭＩＧ焊接过程弧压自适应闭环控制。实验表明,该系统对弧长扰动有较强的适应能力,可在深坡口中稳定焊接。     

具有时变输出特性的CO2弧焊电源控制系统

建立了单片机控制的ＩＧＢＴ逆变弧焊电源系统，能够根据电弧的状态实时调整其外特性，满足焊接工艺要求。用于ＣＯ２焊接过程的控制，成功地减少了燃弧过程中的瞬时短路次数，降低了飞溅率，并提高燃弧功率，改善了焊缝成形。该方法对焊接过程中弧长的扰动具有较强的适应性，尤其适于半自动焊接过程。     

基于弧焊智能化的探索

弧焊智能化是对电弧焊接各环节进行智能化,传统的示教加再现的焊接机器人已无法满足要求,必须构建智能化弧焊机器人系统。对工业机器人控制、机器人视觉、六维力矩传感、激光2D/3D焊缝传感、高频逆变弧焊电源、机器人弧压调高技术、机器人弧焊工艺技术方面进行了研究。     

基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源研制

SiC功率器件具备开关速度快、开关损耗低、导通损耗小等优点,有利于进一步提升焊接电源的逆变频率、响应速度,实现电弧能量的精密化控制. 设计了一套脉冲变极性逆变焊接电源,主电路采用双逆变结构,前级高频逆变电路采用SiC模块,后级低频调制逆变电路采用绝缘栅双极型晶体管 IGBT模块;设计了SiC模块驱动电路,实现了快速短路保护及米勒钳位;设计了基于ARM的全数字化控制系统,实现了PWM (pulse width modulation)以及输出电流波形的数字化控制.研制的脉冲变极性焊接电源逆变频率达到100 kHz,额定输出电流为500 A,可实现规整的脉冲变极性波形输出.结果表明,研制的基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源能够实现稳定的焊接流程,可通过波形参数的调整有效控制焊接热输入量,获得良好的镁合金焊缝成形.     

微机控制机器人逆变弧焊电源的研究

根据机器人焊接电源的要求,研究了一种高速单片机８０Ｃ３２０为控制器的ＩＧＢＴ逆变式弧焊电源,具体分析其组成的结构,主电路控制作原理及实现。介绍了电源外特性的获得原理及与机器人通讯过程。     

CO2焊接过程熔滴过渡频率的Fuzzy/PID控制

在单片机控制ＩＧＢＴ逆变电源的基础上,建立ＣＯ２焊接过程熔滴过渡频率的Ｆｕｚｚｙ／ＰＩＤ控制系统,并对其系统结构、控制原理和控制算法进行了描述。本系统通过调节波形参数从而改变燃弧时间来控制熔滴守渡的频率,当熔滴过渡频率的误差较大时,采用Ｆｕｚｚｙ控制方法,而在误差较小时采用控制方法。本系统还在Ｆｕｚｚｙ控制过程中引入了控制参数自学习功能,保证了不同焊接规范时控制系统的动态响应和静态精度。焊接试验表     

弧焊机器人波控CO2逆变电源的设计及研制

为了满足弧焊机器人波控CO2高速焊的要求,研制了一种智能控制波控CO2焊系统,利用波控逆变电源控制参数多、可控的特点,解决了CO2焊过程飞溅大、焊缝成形差的缺点,在中薄板高速焊中,使焊接速度达到1．5m／min,提高了CO2焊接系统的工艺性能。     

高速短路过渡气体保护焊控制及工艺

在数字控制绝缘栅极晶体管逆变电源平台基础上,研究了短路过渡高速焊接工艺的参数匹配和波形控制规律.在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度提高,最佳匹配电压逐渐降低.且硬特性的电弧可以在较低的电弧电压下具有良好的稳定性,适合高速焊接工艺.研究了燃弧电压下降速度和焊接热输入以及电弧稳定性之间的关系,降低燃弧电压下降速度可以提高焊接电弧能量,但应当使电弧电压调节到稳定值所需的时间略小于该工艺参数下的燃弧平均时间.结果表明,当焊接速度为1.5m/min时,焊缝外观美观,熔透均匀,符合集装箱侧板对接焊的质量要求.     

CPV350 电焊机与弧焊机器人系统的接口设计

介绍了CPV350型逆变电焊机与弧焊机器人控制系统的连接方法。通过分析CPV350电焊机的接口特点,设计了系统连接的硬件方案;并开发了相应的软件模块,成功的实现了该电焊机与弧焊机器人系统的集成。     

单片机控制IGBT逆变式脉冲TIG焊电源的研究

本文介绍了单片机控制的ＩＧＢＴ逆变式脉冲ＴＩＧ焊电源系统的硬件结构及其焊接时序的控制和规范参数的调节方法。该系统采用接触提升引弧方式，并具有不合理规范参数的自动识别功能。     

IGBT逆变式波形控制CO2弧焊电源的研究

本文针对ＩＧＢＴ弧焊逆变器，提出并实现了适于短路过渡ＣＯ_２气体保护焊的输出波形控制方法。对焊接电弧参数实时采样以及工艺试验均表明，所研制的逆变式波控ＣＯ_２弧焊电源对减小金属飞溅和改善焊缝成型均有明显效果。     

提高IGBT逆变焊机性能的研究

在对IGBT逆变焊机主电路、驱动保护电路深入分析的基础上，提出了提高焊机可靠性的途径，并据此研制了400A移相全桥零压开关逆变焊机。