电流型PWM控制器UC2846及其在逆变弧焊电源中的应用

叙述了逆变弧焊电源ＰＷＭ控制器的应用现状，分析了电流型ＰＷＭ控制技术与电压型ＰＷＭ控制技术的区别，详细介绍了电流型ＰＷＭ控制技术的优点及ＵＣ２８４６的工作原理、主要特点，简要介绍了ＵＣ２８４６在４００Ａ以下全桥式和半桥式逆变弧焊电源上的两种应用实例。     

弧焊发电机下降及平外特性控制

用于野外焊接施工的弧焊发电机,有时需要有下降特性和平特性的双重输出外特性。通过采样焊接电流和焊接电压的瞬时波形,直接通过运算电路得到控制IGBT导通的脉冲信号,用于调节同步发电机的励磁电流,对弧焊发电机的外特性进行快速的控制,可实现在电弧负载变化范围内对焊接电流的快速响应。通过改变焊接电压反馈和焊接电流反馈的深度,可使弧焊发电机获得下降特性和平特性两种输出。下降外特性输出具有下降带可调外拖的特点,在野外大口径管道焊接中可用于焊条电弧焊进行根焊;平特性输出用于等速送丝气体保护自动焊进行填充及盖面。     

基于数字通信技术的逆变式MAG焊机研究

送丝机和弧焊电源分别内置PIC单片机控制系统,由数据线和焊接电缆构成数据传输通道,并采用全双工异步串行通信模式,实现两者之间的信息交换。电源线和焊接电缆构成电源回路,为送丝机和控制系统提供电能。该焊机同时实现了人机界面、数字化焊接时序控制和数字化送丝功能,并可在送丝机上显示焊接参数。用数据线、电源线和焊接电缆代替原来的六根控制线和焊接电缆,来实现弧焊电源与送丝机的信息的交换,不但抗干扰能力强、可靠性和稳定性高,且节约材料,降低了成本,同时焊接参数调节更方便。     

PIDSL20AT机器人专用螺柱焊机－铝合金材料也能轻松焊接

PIDS—L20AT机器人专用螺柱焊机可轻松焊接铝合金材料,该产品已经在通用汽车0MGEA全铝车身项目上得到运用。PIDS—A20AT主机电源采用IGBT逆变技术和DSP数字控制技术,最大电流2000A,自带5个焊枪接口,可实现手工装钉、人工焊接、自动送钉、人工焊接和自动。     

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。     

VPPAW工艺的变极性焊接电流受控稳定性

在铝合金的变极性等离子弧焊(variable polarity plasma arc welding,VPPAW)工艺中,变极性焊接电流的受控稳定性是确保焊接成形质量的前提. 然而,等离子电弧形态会随焊接电流极性的切变而变化,使得等离子电弧作为VPPAW电源的输出负载具有显著的非线性特性,常规比例积分微分(proportional integral derivative, PID)控制策略无法确保VPPAW电源输出电流波形畸变,而输出焊接电流波形的畸变又会进一步加剧电弧负载的非线性特性,降低变极性焊接电流的受控稳定性. 为了改善VPPAW工艺的变极性焊接电流的受控稳定性,研究了常规PID控制策略下铝合金的变极性等离子弧穿孔立向上焊接工艺的焊接电流受控稳定性以及等离子电弧的动态稳定性,引入了模糊控制理论,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)的并行逻辑时序设计方法,设计出了一种具有并行运算能力的模糊PID控制器. 验证试验结果表明,具有并行运算能力的模糊PID控制器能够有效地改善VPPAW工艺的变极性焊接电流波形的受控稳定性.     

无反馈磁放大器在弧焊电源中的应用

目前无反馈磁放大器式硅整流弧焊电源在钨极氩弧焊领域中得到了较为广泛的应用。但国内电焊机厂生产的该种形式的弧焊电源,焊接电流调节比最大仅为1:17.2。我们经过一段时间的工作,制造出一台200安并联型无反馈磁放大器式硅整流弧焊电源,其焊接电流调节比达1:50满足了我厂     

基于模糊自整定参数PID控制的铝合金薄板脉冲MIG焊

针对铝合金薄板脉冲MIG焊,提出了一种比例积分微分(proportion integral derivative,PID)参数模糊自整定控制方法,文中介绍了其原理及设计思路,将模糊逻辑控制器引入已建立的PID控制器的Simulink仿真模型,实现了PID参数模糊自调节,并进行了输入适应性对比试验和抗干扰试验分析,表明PID参数模糊自整定控制器在输入适应性和抗干扰方面更胜一筹,能进一步提高弧焊电源性能.最后对铝合金1 mm薄板进行了传统PID控制和模糊自整定参数PID控制焊接试验对比.结果表明,该方法焊缝光亮、飞溅少、焊接过程比较平稳,可获得较好的焊缝质量和稳定的焊接过程.     

逆变弧焊电源用于NZ—500自动MIG焊机的改造

ＮＺ－５００自动ＭＩＧ焊机系小车式结构，并配有ＢＸ１０－５００、ＺＤＧ－５００－１两种焊接电源，广泛应用于航天、航空等领域。但也存在着一些不足之处：无脉冲功能；当使用交流ＴＩＧ焊接铝合金时，一旦隔直电容器击穿损坏，将导致焊接回路出现直流分量，造成焊接电流增大，使钨极脱落，在焊缝内产生钨极夹渣等缺陷，严重影响焊接质量。用手工逆变弧焊电源对ＮＺ－５００自动ＭＩＧ焊机进行改造，可使其焊接功能增加，焊接效率和产品质量提高。从芬兰ＫＥＭＰＰＩ公司引进手工弧焊逆变电源，其中包括：电源ＰＳＳ５０００、ＴＩＧ焊…     

一种晶闸管弧焊整流器的改进

前国内ＺＸ5系列焊机一般都没有电流调节和电弧推力调节功能。在小电流焊接时 ,电弧推力对电弧稳定性和增加熔深都起到很重要的作用 ,我公司在焊接热力管道时 ,由于全位置焊接 ,焊条与工件起弧次数多 ,而瞬间起弧冲击大 ,飞溅量也相应增多 ,容易造成焊道的熔穿和焊道清渣困难。通过对ＺＸ5 - 40 0晶闸管弧焊电源进行改进 ,取得了良好的焊接效果。使我公司生产效率得到一定提高。1　电路特点ＺＸ5 - 40 0整流弧焊电源主回路如图 1。图 1　ＺＸ5 -4 0 0整流弧焊电源回路主回路采用平衡电抗器的双反星形整流电路。在任何时刻每个周期内有 6个波…     

基于TM320LF2812的数字化变极性钨极氩弧焊电源

设计了基于TMS320LF2812的数字化变极性钨极氩弧焊电源,该电源采用IGBT双逆变技术,一次逆变采用移相式软开关零电压、零电流PWM全桥电路(FB-ZCZVS-PWM)实现恒流闭环控制;二次逆变采用耦合电感型半桥逆变拓扑实现极性转换,设定特定的换向电流值使电源系统具有较宽的输出电流调节范围,兼顾了小电流焊接情况下的电弧稳定性和大电流焊接情况下二次逆变电路中IGBT的安全性.焊接试验结果表明,电源输出电流调节范围宽,焊接电弧稳定,焊缝成形优良、美观.     

焊接磁搅拌装置的研制及其应用

介绍了一种新型的焊接磁搅拌装置,主电路采用全桥式双逆变结构,分别采用SG3525和SG3526作为一次逆变和二次逆变电路的PWM控制芯片.同时采用软启动电路防止浪涌电流,保护功率开关管.试验表明,该装置的参数调节范围大,操作方便.通过调节装置的频率、间歇时间和输出电流来控制铝合金MIG焊过程施加的磁场参数,有效地改善了铝合金的焊缝形貌.该装置适用于TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等多种焊接方法的磁搅拌控制,应用前景广泛.     

微束等离子弧焊电源的Saber仿真研究

小电流稳定性对微束等离子弧焊工艺至关重要,微束等离子孤焊一个显著的特点是小电流焊接,焊接电流可以达到0.05 A.当在小电流下焊接时,保持电孤稳定燃烧,对微束等离子弧焊电源提出了很高的要求.微束等离子弧焊的电源特性直接关系到微束等离子弧焊焊接工艺的好坏.针对晶体管微束等离子电源,采用Saber软件进行了仿真研究.内容包括微束等离子弧焊电源的主电路和反馈控制电路模型的建立,对晶体管微束等离子弧焊电源的电源特性(主电路开环特性、电源系统闭环控制特性),仿真分析了电源输出纹波等,探讨了电源小电流输出稳定性.     

DSP+MCU数字控制脉冲GMAW铝合金焊机研究

铝合金在工业中的广泛应用促进了铝合金脉冲GMAW焊接工艺及焊接设备的大发展,数字化技术为研发适合高效焊接铝合金工艺新电源提供了契机。文中基于数字信号处理器(DSP)和MCU双核数字控制,研制了数字化脉冲GMAW铝合金焊机。基于模块化设计思想,DSP主要处理焊接过程信号和焊接输出波形控制,MCU主要处理人机交互信息,双核之间采用通讯方式进行信息交互。设计的数字化控制电源具有焊接电源输出波形控制、熔滴过渡控制、电弧性能控制、专家系统等功能,适合各种铝合金不同场合的应用。焊接试验结果表明,焊接工艺性能良好,焊缝成形均匀一致,建立的焊接电源数字控制平台可用于铝合金焊接工艺的研究。     

基于复合控制数字化弧焊逆变电源的仿真分析

在分析了传统控制方法优缺点的基础上,提出了一种基于重复控制和双闭环控制相结合的复合控制弧焊数字化逆变电源控制方案.重复控制利用扰动的重复性特点,逐周期地修正输出电压可以较好地改善系统的稳态特性,双闭环控制利用电流内环快速、及时的抗扰性来有效地抑制负载扰动的影响,可以较好地改善系统的动态特性.在对弧焊的飞溅及焊缝成形影响因素分析的基础上,利用复合控制的数字化系统,在短路阶段通过实时调整di/dt及峰值电流,短路电流采用适当的外拖回拐量,在燃弧阶段,保持燃弧电压稳定的同时,提高再引弧电流,以改善焊接工艺性能.结果分析表明,采用该方式控制的焊接电源,可以减少飞溅,使焊接过程稳定,焊缝成形变好.     

基于模糊控制的焊缝自动跟踪系统的设计

为了提高CO2气体保护焊的自动化水平,研制了用于CO2气体保护焊的电弧传感焊缝跟踪系统.采用TMS320F240数字信号处理器作为CO2焊接电源和焊接摆动器的控制核心.CO2焊接电源采用IGBT全桥逆变主电路,根据电弧电压、电流反馈信号进行PID逻辑运算,据此调节PWM的脉冲宽度,使得逆变焊接电源具有恒压电源外特性.采用参数自调整模糊控制器对焊接电流信号分析,获得步进电机的调整步数和调整方向.设计了焊缝跟踪的执行机构焊接摆动器.实验证明,系统实现了0°到8°偏角以内的焊缝跟踪.     

弧焊逆变电源内嵌操作系统的分析与应用

在弧焊逆变电源中内嵌实时多任务操作系统是提高数字化弧焊电源动态响应速度的方法之一.采用ARM(advanced reduced instruction setcomputer machine)为数字化焊接电源的控制器,并移植μC/OS—Ⅱ操作系统,研制了弧焊逆变电源数字化控制系统.按照优先级原则,将焊接过程划分为15个任务.为避免多个任务同时对同一个共享资源的访问,引入两个信号量以确定共享资源的访问机制.为了提高重要任务的数据处理速度,将处理后的数据以消息的形式传递给非重要的任务.     

焊接设备——熔焊设备

沃尔什信号发生器在逆变焊接电源中的应用；双电弧共熔池脉冲GMAW电源的复合外特性；逆变弧焊电源的三相功率因数校正器；多功能数字化弧焊逆变电源人机交互系统；基于μC／OSⅡ的变极性焊接电源的研制 ；     

焊接电流信号滤波算法研究

弧焊电源在焊接工作过程中,电流信号容易受到内部与外部多种因素影响,从而使电流信号噪声变得尤为复杂。而高质量的焊接电流信号对于数字化的电源控制系统尤为重要。针对双丝电流信号干扰复杂、多样化的特点,提出了一种基于梯度自适应格型的焊接电源滤波算法。首先建立了梯度自适应格型滤波方程,提出采用梯度格型自适应联合估计的方法对电源信号进行滤波。针对选择不同的参数对滤波效果不同,确定了最佳的滤波参数。最后对提出的算法进行了仿真,仿真结果表明:自适应的梯度格型算法能够有效的滤除各种噪声,运行时间和光滑度上都表现较好。     

交错并联正激逆变器研究

在焊接系统中,为了提高焊接系统输出电压和电流的波形质量,针对单端正激逆变器存在的不足,采用两个单端正激逆变电源并联,即交错串并联逆变焊接电源。该电源脉冲电流频率是单端正激脉冲电流频率的一倍,可达到100 kHz,后接平波电感,这样焊接电流纹波小。两个单端正激逆变器都采用平特性,用于等速送丝熔化极脉冲弧焊时,电弧稳定,使用和调节方便。通过仿真和实验验证了该电路拓扑结构和控制方法的可行性。