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.     

单片机控制磁放大器式埋弧自动焊机

针对磁放大器式电源埋弧自动焊机设计了单片机控制系统。通过焊接电流反馈PI算法动态调节电源外特性;通过电压反馈PI算法调节送丝速度,实现了焊接规范的全闭环控制。使焊机具有参数预置、规范销定、数字显示及自动引弧和收弧等功能。     

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.     

基于μC/OS-Ⅱ焊接系统任务的定义与分析

将嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到LPC2119微处理器,实现嵌入式操作系统管理的数字化焊接系统,并对配置参数进行优化,将逆变电源系统中的软件工作以任务的形式进行划分,并分配任务的优先级,任务越重要,赋予的优先级应越高,系统总是运行就绪任务中优先级别最高的任务;为了避免多个任务同时对系统中的同一个共享资源进行访问,系统引入了ADCSem和LCDSem两个信号量,任何任务只有获得了该信号量后才能使用该资源;消息邮箱是系统的一种通信方式,通过传递消息,实现了多任务之间的信息交流。     

基于ARM微控制器的CO2电弧焊全数字化逆变电源设计

采用基于ARM7TDMI-S内核的LPC2131微控制器设计了一种全数字化控制的CO2电弧焊逆变电源,完成了硬件电路和软件程序.在设计方案中采用了独立的送丝系统和全桥逆变主电路,选择了送丝速度作为其它焊接参数控制的基准.充分利用了片内软硬件资源,ARM控制器产生一路双边沿PWM脉冲并转换输出,通过电流、电压检测以分时进行短路电流和燃弧电压控制.其硬件结构简单可靠,控制软件可通过升级接口更新算法.文中介绍了设计思路和方法,对全数字化焊接电源研究和开发具有参考价值.     

单片机控制IGBT逆变埋弧焊机设计

针对IGBT逆变埋弧焊机设计了基于单片机80C196KC的控制系统，介绍了系统软、硬件组成和控制原理。焊接电源采用PWN控制技术，通过电流反馈PI控制算法调节电源出外特性；送丝及行走小车调速系统采用MOSFET型开关电源，采用电弧电压反馈PI算法，实现了送丝速度的闭环控制。研制的焊机具有参数预置、数字显示、自动引弧收弧等功能。试验结果表明，样机性能稳定，工作可靠，达到了设计的要求。     

基于80C196KC的脉冲MIG焊机的研究

介绍80C196KC单片机在脉冲MIG焊机中的应用。根据MIG焊机特点,80C196KC单片机主要完成A/D转换、PI控制、焊接过程中的时序控制、故障处理、参数预置、参数显示、PWM以及数据采集等功能。通过脉宽调制芯片SG3525和IGBT专用驱动芯片EXB841配合来驱动IGBT;通过MOSFET的开关电源来调节送丝速度。采用离散的增量型PI算法对采样电流值和给定电流值进行PI控制,其结果经过D/A转换后改变IGBT的输出脉宽,最终得到恒电流脉冲。焊机整机测试静特性动特性,结果表明焊机性能良好,达到预期目标。     

一种便携式交流方波多功能氩弧焊机的设计

介绍了一种便携式逆变交流方波氩弧焊机的设计方案。这种焊机既能用于AC/DC氩弧焊(TIG),又可用于直流焊条电弧焊(MMA),是一种多功能焊机。着重阐述了焊机的主要电路及其工作原理,包括输入和EMI滤波电路、一次逆变主电路、PWM脉宽调制电路和驱动电路、过电压保护和上电缓冲电路、交直流输出控制电路以及高频控制电路。介绍了焊机抗电磁干扰的一些方法。试验结果表明:这些电路和方法能够降低焊机成本,提高工作可靠性。     

双丝窄间隙埋弧焊微机控制系统的研究

本文采用ＭＣＳ—５１单片机，利用双ＣＰＵ分时主—从机技术，解决了双丝窄间隙埋弧焊系统多复杂信息量的处理要求所带来的技术难题，实施了该系统的微机控制，所研制的微机控制系统由ＥＰＲＯＭ、ＲＡＷ、Ｉ／Ｏ、ＣＴＣ、Ａ／Ｄ等专用芯片，ＬＥＤ显示，键盘矩阵，打印机，光电隔离等电路组成，系统可实现：焊接过程状态及焊接规范参数的预置并可以修改，在焊接过程中，对焊接规范参数进行实时检测，反馈控制并动态显示，定时自动打印焊按规范本好，以便存档记录，为厚壁压力容器的焊接质量检测提供了可靠的依据。该系统还可以实现环缝焊接时焊接线速度的控制。系统Ｉ／Ｏ口全部采用光电隔离，整机抗干扰能力强，功能齐全，结构合理，运行可靠。     

用PLC控制的三相次级整流钢圈对焊机

本文介绍了一种用ＰＬＣ控制的ＵＺ－３５０三相次级整流钢圈闪光对焊机。与单相交流闪光对焊机相比，它具有三相负荷均衡、焊接热效率高、控制精度高等优点，适用于较大截面汽车钢圈的闪光对焊。     

PLC控制在汽车后桥壳焊接设备中的应用

将PLC（可编程控制器）自动控制技术用于汽车后桥壳环缝自动化焊接设备，利用PLC控制焊枪的运动，从而实现焊接过程的自动化。系统运行表明，焊机具有控制精度高、安全性好、响应速度快、自动化程度高的特点，达到降低工人劳动强度、提高焊缝质量和生产效率、降低废品率、操作方便、易维修的目的，特别对改善工人劳动条件和提高生产效率具有明显的实用意义。     

晶闸管弧焊整流数字控制的研究

针对大功率弧焊整流焊机的工作环境及工作特点,本文详细分析了弧焊整流电源的拓扑电路以及数字控制的分析。在焊接过程中,根据焊接的需要其焊接电流值大小应实时变化,当通过改变SCR的触发角不能满足焊接功率时,可通过改变三相变压器输出的电压值来自适应焊接电流的大小,因此,本文采用了多输出变压器来满足宽范围的焊接电流值；在数字控制中采用DSP和FPGA共同实现焊接的电压、电流和温度采样以及用FPGA对SCR可靠稳定的触发。数字控制实现时是对焊接输出出的电压和电流进行采样,通过闭环进行PI控制运算,实现方法是采用DSP芯片处理器控制整个电焊机的性能和功能以及开关量信号的采样,由FPGA运算SCR触发导通角的大小,并发出触发信号让SCR可靠稳定的导通和关断。通过理论分析,实验验证了该控制系统拓扑电路的正确性以及控制方法的可行性,从而保证系统能稳定和可靠的运行。     

基于ARM控制的多功能数字化逆变焊接电源

针对目前传统焊接电源存在的问题.主要讨论了多功能逆变焊接电源由模拟化向数字化改进的设计方法.介绍了硬件电路和软件系统的设计思路,包括如何用ARM处理器实现逆变焊接电源的数字化控制、主电路的设计、控制系统软件功能的设计和实现,最后对设计的样机进行了工艺试验.结果表明.基于ARM的数字化多功能逆变焊接电源具有较好的受控能力,能够满足高质量焊接的需要.     

多功能电脑焊接电源的研究与设计

本文介绍了最新研制成的ＺＸ５－４００Ｄ型多功能可控硅整流弧焊机的硬件与软件研究设计成果。这种新型焊机在硬件电路不变的情况下，通过改变控制软件就可实现直流脉冲，直流方波，外特性斜率与拐点可调等多种功能，充分发挥了微计算机程序控制的优势，为发展及改造现有普通焊接电源提供了有效的途径。     

基于双DSP数字化控制的交直流脉冲弧焊逆变电源

在论述研究开发交直流复合脉冲弧焊逆变电源必要性的基础上,通过对功率变换电路工作原理的分析,论证了实现电源交直流复合脉冲输出的可行性.采用Motorola 16位混合型数字信号处理器DSP 56F805建立了基于双DSP的IGBT弧焊逆变电源交直流复合脉冲输出数字化控制系统,以实现电源的人机交互、输出特性控制及工作状态监测与管理.     

埋弧自动焊数字控制器设计

介绍一种埋弧自动焊数字控制系统设计，适应于各种焊接整流器和直流电机驱动的送丝机构。控制器分别由两个单片机为核心构成，一个用于电源外特性控制；另一个完成送丝速度、小车速度以及焊接过程的控制，控制器之间通过串行接口交换数据。采用数字PI算法，由电流电压联合反馈调节电源输出特性，通过电弧电压和电机电枢电压双反馈调节送丝速度，从而获得精确的焊接工作点。控制软件根据焊丝与工件是否短接自动选择回抽或划擦引弧，收弧过程通过电流衰减方式填充弧坑。由液晶显示器构成的人机界面，用于系统变量、工艺参数和动态焊接数据的设置、显示、记忆和管理，拓宽了焊机的功能。     

基于ARM全数字化CO2气体保护焊的研究

CO2气体保护焊具有效率高、成本低、形变小、抗锈能力强等优点,在工业中应用广泛。国内电焊机在数字化方面的研究起步虽晚,但发展迅速。在电弧数学建模、控制算法的基础上,运用ST公司的32位ARM微处理器对CO2气体保护焊的全数字化系统进行了研究、设计与实现。CO2气体保护焊熔滴过渡存在短路、燃弧交替变化的特点,针对系统参数变化大、扰动复杂的情况,应用现代控制理论设计了熔滴短路过渡电流的模糊自适应PI控制器,在线识别电弧实时状态,改变控制量,保证系统控制品质在最佳范围,借鉴STT的控制策略,并在STM32F103微处理器上调试通过,获得了较好的焊接效果,实现了CO2气体保护焊的全数字化控制:控制算法数字化、功率输出数字化、馈丝系统数字化以及人机交互界面数字化。     

电力电站冷凝器钛合金管板自动焊机的研制

为提高电力电站冷凝器钛合金管板接头环形焊缝的焊接质量,研制了一种数字化、可视化以及自动化的管板焊机.为提高动态响应性能,焊接电源主电路采用了逆变频率为100 kHz的全桥拓扑结构;以基于ARM公司Cortex-M4内核的LM4F232 MCU(微控制器)为核心,设计了焊接过程数字控制系统,开发了基于模糊逻辑判断的参数自整定PI(比例积分)算法,提高了焊机对不同工况的适应性;设计了基于触摸屏和ARM微处理器的人机交互系统,实现了人机交互的数字化和可视化.系统测试以及焊接试验均表明,研制的管板焊机性能优良,能够满足冷凝器钛合金管板优质高效焊接的需求.     

HF—150环缝自动焊机控制器的研制

本文所介绍的ＨＦ－１５０环缝自动焊机控制器是一种新型的自动焊接专机控制器,具有焊接过程自动程序控制,焊接转角数字化设定,对高频焊接电源有较强的抗干扰能力等特点。该控制器与ＨＦ－１５０环缝自动焊接专机配套使用,能用于回转直径３００ｍｍ以内金属构件的自动环缝焊接,并可配用ＴＩＧ焊机,ＭＩＧ／ＭＡＧ焊机,微束等离子焊机等多种焊接电源。