弧焊逆变电源的研究与展望

本文总结了弧焊逆变电源的历史，分析了弧焊逆变电源的现状和存在的问题，着重讨论了弧焊逆变电源的发展趋势。     

数字化弧焊逆变电源研究的现状与分析

介绍了国内外数字化弧焊逆变电源的研究现状;讨论了典型逆变电路模型和软开关技术;概括了功率开关器件IGBT在逆变电源中的应用,以及数字信号处理(DSP)的发展对弧焊电源控制系统的作用;分析了数字化弧焊逆变电源对满足高质量焊接要求的重要意义;总结了数字化弧焊逆变电源以后待解决的几个问题。     

漏感对弧焊逆变器静特性影响的Multisim仿真

利用仿真方式研究了主变压器漏感对弧焊逆变电源静特性的影响,介绍了EDA仿真软件NI Multisim,对弧焊逆变电源进行了仿真研究。搭建所需逆变主电路和逆变控制器的模型,并构建了电压、电流反馈闭环控制的弧焊逆变电源模型,仿真分析了恒电压、恒电流模式工作时漏感对弧焊逆变电源静特性的影响规律。     

充分发挥数字化控制的优势，全面提升焊接逆变电源的工艺性能和软开关适应性

数字化控制是焊接逆变电源的研究热点和重要发展方向之一.在介绍数字化控制焊接逆变电源内涵和发展历程的基础上,阐述了如何充分发挥数字化控制的优势,全面提升焊接逆变电源的工艺性能,以及如何通过数字化控制和功率变换电路的紧密配合,实现焊接逆变电源的全负载范围功率器件软开关.对数字化控制焊接逆变电源的全面理解和认识,将促进更深入的研究开发和更广泛的生产应用.     

单片机控制MAG焊逆变电源设计

开发了基于单片机控制的MAG焊逆变电源，并介绍其控制原理及软硬件组成。采用IGBT全桥主电路拓扑结构，设计了MAG焊逆变电源的主电路。选用PIC16F877单片机为：控制核心，设计了MAG焊逆变电源的控制电路，包括逆变电源系统的反馈电压、电流的采集，控制量的输出以及数字量的输入、输出。此外，还设计了数字化脉宽调制送丝系统。     

脉冲MIG焊逆变电源的研究现状

对国内外近20年来脉冲MIG焊逆变电源的研究现状进行了分析，从实现焊接高速高效化、焊接控制数字化、控制系统智能化3方面进行了较为详细的介绍与评价。指出存在的主要问题。就脉冲MIG焊逆变电源的特点、应用范围、改进方向提出建议。进一步展望脉冲MIG焊逆变电源的发展趋势。     

弧焊逆变龟源DSP的选型

针对弧焊逆变电源控制系统的要求，介绍了适于弧焊逆变电源控制用的3种典型DSP芯片。通过对这3种控制用典型DSP芯片的性能进行对比，分析了DSP芯片的选型原则，从而为弧焊逆变电源控制系统的设计提供DSP芯片选型参考。     

高功率因数弧焊逆变电源的整流器设计与实验

分析了弧焊逆变电源功率因数校正技术的特点,阐述了弧焊逆变电源中基于差接三角形自耦变压器十二脉波整流电路的原理与设计及其功率因数校正机理.通过仿真分析,弧焊逆变电源采用这种电路后,功率因数可以达到99%,电流谐波畸变率降低到7%.实验证明所提方案确实可行.     

软开关弧焊逆变电源数字化控制的研究

介绍了弧焊逆变电源的软开关技术及其实现。在与传统的弧焊电源控制比较的基础上,提出了一种软开关弧焊逆变电源的数字控制方案。该方案采用数字信号处理器(DSP)作为控制系统的核心,使得焊接逆变电源无论是在数字运算能力还是过程控制能力上都能够满足现代逆变焊接的要求。     

弧焊逆变电源变压器优化设计的仿真

为实现弧焊逆变电源系统动态响应性能的提高，对逆变电源变压器的电感L进行优化，提出两种提高弧焊逆变电源动态响应性能的方法。即在保证变压器原副边最简匝数之比不变的前提下，采用减少变压器原副边匝数或采用变压器输入输出端并联来实现弧焊逆变电源动态响应性能的提高。采用Simulink仿真软件搭建弧焊逆变电源主电路模型和控制系统模型，证明负载瞬时变化时变压器电感L对闭环控制动态性能有影响。并采用PSpice仿真软件搭建弧焊逆变电源主电路模型和变压器模型来证明两种方法的可行性。     

基于ARM的全数字多功能方波逆变焊机

研制了一种基于ARM(advanced RISC machines)全数字多功能方波逆变焊机,主电路采用双逆变结构,前级逆变电路选用全桥拓扑,后级逆变电路采用双半桥并联结构;以基于Cortex-M3内核的LM3S8971 ARM微处理器为核心,设计了焊接过程数字化控制系统;通过电流闭环控制和数字PID调节,实现前级逆变电路的恒流特性输出,同时对后级逆变电路进行数字化低频调制,获得多种电流波形输出;设计了基于ARM+CPLD双芯结构的数字化面板,实现了人机交互的数字化.结果表明,研制的多功能逆变焊机动态性能好、控制灵活、操作便利、设计合理可行.     

Digital control of pulsed gas metal arc welding inverter using TMS320LF2407A

A digital control of pulsed gas metal arc welding inverter was proposed. A control system consisting of analogue parts was replaced with a new digital control implemented in a TMS320LF2407A DSP chip. The design and constructional features of the whole digital control were presented. The resources of the DSP chip were efficiently utilized and the circuits are very concise, which can enhance the stability and reliability of welding inverter. Experimental results demonstrate that the developed digital control has the ability to accomplish the excellent pulsed gas metal arc welding process and the merits of the developed digital control are stable welding process, little spatter and perfect weld appearance.     

数字弧焊逆变电源PWM芯片的VHDL语言设计

随着弧焊逆变电源的全数字化和软开关化 ,满足数字化控制系统要求的PWM发生芯片的设计成为技术发展的关键。文中在研究分析脉宽调制芯片工作原理的基础上 ,在Altera公司MAX PLUSII集成开发环境下采用VHDL语言完成了数字PWM芯片的设计描述。软件仿真和功率试验表明设计的数字PWM芯片能够满足DSP快速信号传输和弧焊逆变电源中IGBT驱动的需要 ,具有可靠性高、抗干扰能力强、设计灵活的特点     

新型半桥软开关CO2逆变焊机

针对降低CO2逆变焊机的开关损耗、输出电压纹波以及数字化控制等问题,分析了一种在直流母线回路增加两只功率开关器件的半桥DC-DC变换器软开关工作机理.基于先进精简指令微处理器（advanced RISC machines,简称ARM）设计具有电流和电压双闭环控制策略的全数字化CO2逆变焊机.在Matlab/Simulink环境下,对新型半桥DC-DC变换器的软开关工作过程进行仿真分析.结果表明,与传统模拟控制的半桥逆变焊机相比,这种ARM控制的新型半桥软开关逆变焊机具有开关损耗低、电压纹波小、编程灵活、稳定性好等优点.     

逆变埋弧焊机及其自动焊系统的数字化控制

研究设计了基于单片机控制的逆变埋弧焊机及其自动焊控制系统。对逆变埋弧焊机的主电路、模拟控制技术、单片机数字控制技术以厦埋弧自动焊控制系统的数字化控制技术做了详细的介绍。逆变埋弧焊机在节能和控制灵活性方面具有很多优点。通过采用数字化控制手段，逆变埋弧焊机的人机界面人性化，操作便捷。使焊接性能和技术水平得到很大提升。     

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.     

A digital controlled alternating electromagnetic stirring generator based on dual inverter structure

A digital controlled alternating electromagnetic stirring generator is proposed in this paper. The main circuit of the generator makes use of dual inverter structure among which the former inverter uses full bridge zero voltage switching topology and the latter inverter uses full bridge inverter circuit. To improve the dynamic response performance, the inverting frequency of the former inverter is as high as 100kHz. The Cortex-M3 kernel based ARM microcontroller LM3S818 is adopted as the cybernetics core of the digital control system to achieve accurate, stable and flexible control of the generator. All the PWM signals for the former and latter inverters are generated by the LM3S818 directly. The constant current characteristic of the former inverter is obtained through current close-loop feedback control, and can ensure the operation safety when the output current waveform is at zero crossing point. Both simulation and experiment results show that the proposed generator is with such advantages as wide soft-switching range, perfect control accuracy and flexible waveform modulation, and can fulfill the requirements of electromagnetic stirring process.     

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.     

DSP在弧焊逆变器中的应用

针对传统单片机控制的弧焊逆变器的缺点，阐述了DSP适于弧焊逆变器控制的特点，提出用DSP实现弧焊逆变器的数字化控制，并给出控制系统的硬件和软件设计。