CO2焊接逆变电源-电弧系统的仿真

由于短路过渡CO2焊接电弧负载的非线性与时变性的特点，CO2焊接电源-电弧系统的研究与设计有其固有的难点。作者采用在控制领域最具影响的MATLAB软件，在对CO2焊接电弧建模、逆变电源-电弧系统建模的基础上，仿真了波形控制CO2焊接逆变电源-电弧系统的动态过程，并且在模拟示波器上输出了CO2焊接电弧的几个典型参数的动态波形。通过计算机仿真，提出了CO2焊接过程平衡长度的概念，揭示了焊接过程平衡长度的物理过程，CO2焊接过程平衡长度的变化范围必须是大于零、最大值是几毫米(具体值与焊接参数有关)的数量程度。给出了波形控制CO2焊接逆变电源-电弧系统的控制结构，通过仿真可以看出短路过渡CO2焊接逆变电源控制参数对系统的影响规律，辅助优化设计系统。     

CO_2气体保护焊逆变电源闭环控制系统

建立了CO2气体保护焊焊接负载数学模型及相关电源—负载系统仿真模型;采用燃弧末期恒压控制、其余阶段表面张力过渡(surface tension transition,STT)电流波形控制的焊接逆变电源闭环控制结构,设计了焊接电流和电弧电压的模糊神经元PI控制器,构建了CO2焊接逆变电源控制系统仿真平台.结果表明,所设计的闭环控制结构和控制算法能使焊接电流更接近理想的STT电流波形,可改善焊缝成形质量、实现无飞溅过渡;燃弧末期电弧电压恒定,可使电弧有更好的自调节特性.     

串联预稳压全桥移相逆变电路系统模型仿真

弧焊逆变电源具有低电压、大电流的特点,为了提高其在大功率、高频化场合中电源系统的动态性能,提出一种Boost串联预稳压输入,全桥移相并联输出的弧焊逆变电源拓扑结构。通过小信号模型分析,研究电源系统的稳定性和响应速度;利用Matlab/Simulink建立电源系统的动态特性仿真模型,进一步研究了电源系统在输入电压、负载突变和给定信号变化情况下系统的动态响应过程,优化了电源系统的闭环控制参数,有效地预测了弧焊逆变电源系统的稳定性和响应速度。     

波控高速焊系统的仿真

通过对高速焊过程的分析，提出了一种新形的焊接电流波形控制方法，并利用MATLAB环境下的Simulink工具，建立了波控高速焊系统的动态仿真模型，包括逆变电源模型、电弧负载模型、送丝机构模型和波控控制系统模型。在此基础上，进行了仿真分析，并通过试验进行验证。结果表明，仿真结果与试验结果相一致，说明所建立的模型是正确的。     

基于S-Function的弧焊逆变电源Simulink仿真研究

在研究基于微处理器控制的数字化弧焊逆变电源的基础上,提出了数字化控制器的变结构控制方法。以S函数作为闭环控制核心,结合Simulink电路模型建立程序化控制的弧焊逆变电源仿真模型。对该模型的外特性以及动特性进行仿真实验并分析,结果表明,仿真模型的外特性曲线符合一般规律,变结构控制相比独立PI调节方式极大提升了电流突变时的电流响应速度,并具有超调量小、调整时间短以及控制稳定等优势。该仿真模型对数字化弧焊电源的设计工作具有重要的指导意义。     

基于DSP的电磁搅拌器逆变电源控制系统设计

以TMS320F2812作为控制电路芯片,采用二相六桥臂式电路作为逆变主电路,利用DSP生成三对六路SPWM控制信号对逆变主电路中的功率器件通断进行控制,在输出端得到了两相正交的正弦交流电。在此基础上,使用PI控制技术对输出电压幅值进行调节,实现了对电流频率和有效值的解耦控制。为了验证该逆变电源控制系统的动态响应性能,在Simulink支持下,构建了逆变电源控制系统的仿真电路,对电源控制系统在1 Hz、500 A和3 Hz、800 A工况下的动态响应性能进行仿真。结果表明,所设计的电磁搅拌器逆变电源控制系统可以输出频率与有效值在对应范围内可解耦控制的两相正交正弦电流,能够满足铸造生产中电磁搅拌器的实际使用需要。     

半桥型弧焊逆变电源的建模与仿真

采用状态空间平均法,建立了半桥型弧焊逆变电源的小信号开关模型,从而计算出控制至输出的传递函数。针对弧焊逆变电源的输出特性要求,设计了逆变输出滤波器的参数,建立了半桥逆变弧焊电源电压反馈控制系统框图,然后设计PI控制器补偿网络,运用MATLAB仿真并比较系统补偿前后的波特图,观察到补偿后系统稳定性提高。     

磁控摆动电弧MIG焊建模仿真系统

进行了将磁控电弧技术应用于焊缝跟踪的研究.针对磁控摆动电弧自身的特点,在建立数学模型的基础上,利用Simulink结合编写的相关M文件建立了系统的MATLAB仿真模型;通过编写相关对象回调函数设计了仿真系统对应的图形用户界面(GUI),使用户的操作形象生动,且方便灵活;最后对相关参数的影响规律进行了仿真分析.为磁控电弧传感器的设计和建立磁控摆动电弧焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

短路过渡焊接电源系统建模及仿真研究

通过分析焊接过程中产生飞溅的原因,提出了可变电感的电流波形控制方案,应用Matlab/Simulink建立了逆变焊接电源系统的仿真模型.该模型包括弧长变化模型、电弧负载模型、逆变电源占空比模型、焊接电路模型,特别是从飞溅控制方面考虑建立了可变电感仿真模型.试验波形与仿真波形对比表明了此模型的合理性,从而为深入焊接电源研究提供了一定的理论基础.     

逆变式焊条电弧焊电源的Simulink仿真

逆变式焊条电弧焊 (SMAW)电源及其电弧负载是典型的强非线性时变系统 ,对该系统建模并准确地找到其动态特性的解析解是相当困难的 ;用其它仿真方法求解往往较复杂且一般只能得到小信号近似解。集成在Matlab中的动态系统建模、仿真工具Simulink具有编辑可视化以及极高的编程效率 ,对该类系统的仿真研究具有极大的优越性。通过建立SMAW电源在焊接状态时的完整的Simulink仿真模型 ,尤其突出的是其中的PWM模型 ,人工运条电弧等模型的成功建立。仿真试验研究了电弧电压、电流及弧长和时间的关系 ;采用霍尔集成传感器实时采集信号 ,由高频记忆示波器记录输出测量结果 ,仿真试验结果与实际测量结果一致。因而 ,所提供的仿真模型是研究逆变式焊条电弧焊电源的有效手段     

场效应管弧焊逆变器焊接性能的研究

本文主要介绍场效应管弧焊逆变器的工艺试验结果与分析。通过钨极氩弧焊方法对不锈钢、矽钢片、铜的大量工艺试验表明,这种高效省料轻巧的新型电子弧焊电源,具有引弧容易、电弧稳定性好、焊缝成型美观、无噪声等优良的工艺性能,而且在进一步减轻重量、节省材料和简化制造工艺等方面,也大大优于晶体管弧焊逆变器和晶闸管弧焊逆变器,从而为今后的推广应用展示了广阔的前景.     

无熔滴电弧热丝GTAW自润滑耐磨堆焊层组织及性能

目的采用无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术,在Q235钢表面堆焊具有自润滑功能的含石墨相耐磨合金。方法设计含有镍包石墨粉的药芯焊丝,并使用无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术和传统GMAW两种方法进行对比堆焊。焊后,采用销盘式摩擦磨损试验机对堆焊层进行对比摩擦磨损性能测试,利用光学显微镜、SEM和EDS研究堆焊层的微观结构及成分,并对磨损面形貌进行对比分析,探究自研焊接系统制备含石墨相堆焊层的工艺特点和堆焊层自润滑耐磨性能。结果无熔滴电弧热丝GTAW可以有效降低母材的稀释率,保证药芯焊丝自润滑石墨相过渡,且能提高熔敷率。堆焊层形成了Fe-Cr-B耐磨基体,并在晶界处分布大量的颗粒状石墨相。摩擦磨损实验中,堆焊层摩擦系数可低至约0.65,随着摩擦时间的延长,摩擦系数进一步减小,磨损面未发现典型犁沟,表面平滑且呈黑色,堆焊层具有自润滑功能,且摩擦系数与焊接参数有关。传统GMAW方法制备的堆焊层的摩擦系数为1.4左右,且随着磨损时间的延长,摩擦系数略有增大。结论无熔滴电弧热丝GTAW堆焊技术低热输入和高熔敷率的工艺特点适合堆焊,尤其适合防止焊丝化学成分烧损的堆焊。在合理控制工艺参数,焊接稳定的前提下,选择低辅助电流,可以成功制备含石墨相的自润滑耐磨堆焊层。     

DSP控制的单位功率因数弧焊逆变电源

为了使弧焊逆变电源具有单位功率因数和恒电流输出特性,在研究PWM整流、逆变技术的基础上,提出了采用DSP实现弧焊逆变电源功率因数校正控制和后级逆变桥路控制的策略。前级功率因数校正环节采用基于三相dg旋转坐标下的双闭环PI控制整流技术,后级全桥逆变器采用传统的PWM调制技术。采用Matlad)软件simulink电源模块,对前后级控制电路进行校正和仿真分析,并得到仿真波形。通过对实验样机验证了方案的可行性,输入电流总谐波畸变率能控制在10％以内,功率因数接近1。     

Characterization of in situ synthesized TiC particle reinforced Fe-based composite coatings produced by multi-pass overlapping GTAW melting process

In this paper, in situ synthesized TiC particles reinforced Fe-based surface composite coatings by multi-pass overlapping gas tungsten arc welding (GTAW) melting process employing a proper amount of graphite and ferrotitanium (FeTi) on AISI 1020 steel substrate was produced. The microstructure and wear properties of the composite coatings were investigated by means of an electron microprobe microanalysis (EPMA), X-ray diffractometer and wear tester. The results showed that the multi-pass overlapping GTAW melting surface composite coatings can be obtained under suitable welding parameters, and no crack and porosity are found in the tracks. The X-ray and EPMA results confirm that TiC particles can be formed via reaction of FeTi and graphite during multi-pass overlapping GTAW melting process. TiC particles present cubic and dendrite shape in the non-overlapping zone. It is found that there occurred TiC particles coarsening at the overlap regions, which can lead to detrimental effects on the hardness and wear performance. Composite coatings give a high hardness and excellent wear resistance; and the wear friction coefficient of the coating is less than that of the 1020 steel. As a result, multi-pass overlapping GTAW melting process can be used effectively for producing surface composite coatings with a pre-placed powder to improve wear resistance of the AISI 1020 steel.     

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。     

变极性脉冲MIG焊控制系统

以DSP(数字信号处理器)芯片TMS320F2812作为控制核心,采用IGBT二次逆变技术研制了变极性脉冲MIG焊的控制系统,一次逆变实现内环的恒流控制,二次逆变实现外环的恒压控制.系统由软件PI调节、I/O口和D/A转换器对输出焊接参数进行控制,控制精度高,明显降低了设备的复杂性,具有多焊接参数调节功能,实现了对变极性脉冲焊接电流输出波形的准确控制.     

Study on welding power source used in intelligent control system for weld pool shape in pulsed GTAW

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弧焊逆变器的新发展——大功率场效应管弧焊逆变器

本文介绍了用于微束等离子弧焊和钨极惰性气体保护焊的大功率场效应管弧焊逆变器及其性能指标,并从理论和试验研究上,论述了采用新型的大功率场效应管代替双极型大功率晶体管,作为弧焊逆变器中的快速开关,具有可靠工作范围更宽,频率和效率更高,体积更小以及控制功率极小,可直接用微处理机进行控制等优点,从而更加充分地体现弧焊逆变器的独特优越性,为它的进一步发展技到又一条途径。同时,本文还针对研制该机的主要难点,论述了在设计、工艺和结构等方面必须注意的问题,以及预言了此种新型弧焊逆变器的发展前途。     

基于模糊PI控制器的异步电机DTC系统研究

传统的异步电机直接转矩控制系统采用滞环控制器,依据转矩误差、定子磁链幅值误差来选择逆变器的开关状态,属Band-Band控制,无法区分转矩误差、定子磁链误差的等级,开关频率不恒定,过扇区时电流与磁链畸变,导致低速时转矩脉动大,影响了系统的控制效果。针对这一问题,提出了一种基于模糊PI控制的异步电机直接转矩控制方案,介绍了系统的原理,应用模糊理论设计了控制器的参数,用TMS320F2812作为主控芯片,PM30CSJ060作为逆变器主电路搭建了全数字实验系统。实验结果表明系统控制动、静态性能好,低速时系统运行平稳,达到了预想的控制效果。     

基于DSP的单脉冲焊及双脉冲焊全数字控制系统的研究

设计并实现了脉冲焊电流和弧长的全数字控制，取得了良好的控制性能：电流波形的灵活精确控制和弧长的高速稳定调节。采用变参数数字PI调节器，取得了良好的脉冲电流波控效果，同时在孤长调节中不再应用PI或PID控制器，实现了在全范围内对孤长的快速、稳定调节，满足自动焊、无人干涉焊接的需要。实验结果表明，设计的脉冲焊全数字控制系统取得了一致性好的理想电流波形，在焊矩高度等扰动发生时。孤长可以实现快速、稳定地调节。同时将上述设计应用于双脉冲焊焊铝的设计中，实验证明同样获得了好的控制效果和工艺效果。