短路过渡CO2焊的数字化波形控制

介绍了一种通过DSP控制的逆变CO2焊接电源的电流、电压波形,简述了以软件方式实现双闭环并联控制的基本调节原理,并给出该控制方式下的短路过渡CO2焊焊接电流、电压波形,试验结果表明以DSP为核心的双闭环并联控制逆变波控CO2焊机系统具有良好的控制性能,且电路简单,调试方便.     

高速CO2焊电流波形控制系统

针对高速CO2焊焊缝成形差、飞溅大的问题,提出了一种新型的焊接电流波形控制方法,在短路阶段控制短路电流和电流上升率,在燃弧阶段采用大恒流 小恒流的两段恒流法来控制燃弧能量.根据该控制原理,设计了基于单片机控制的高速焊系统和控制软件.探讨了波控参数对焊缝成形的影响,并通过大量试验对波控参数进行优化.试验结果表明,该系统采用两段恒流控制法对电流波形实时控制,可精确控制燃弧能量,有效地改善焊接工艺性能,满足了高速CO2焊的控制要求.     

基于DSP的CO2焊短路过程控制

介绍了数字信号处理器(DSP)控制CO2焊短路过渡控制系统，DSP软件进行短路波形控制方案和燃弧波形控制的PI算法，给出了软件控制的焊接电流、电压波形。试验结果表明，该控制方法拄制性能良好，较好地满足工艺性能要求，实现了焊机控制的数字化。     

DSP波控逆变CO2焊接电源

详细论述了以TMS320C240数据处理器(DSP)为控制核心的波控逆变CO2焊接电源系统，包括系统构成、电源主电路，参数设置、送丝及时序控制系统等。介绍了软件进行波形控制的基本方案及控制算法。简单阐述了双闭环并联控制的基本调节原理，给出了双闭环并联控制下短路过渡CO2焊焊接电流、电压波形。试验结果表明，以DSP为核心的双闭环并联控制逆变波控CO2焊机系统具有良好的控制性能，且电路简单调试方便。     

熔焊设备

20093177斜特性式脉冲CO2焊电源自适应控制方法/蒋力培…//焊接学报.-2009,30(2):1~4在脉冲CO2焊设备采用恒流控制电流波形时,其外特性也就变为恒流特性,这样就需要在恒流闭环控制CO2焊脉冲电流波形的基础上采用相应措施,来保证CO2焊电源具有足够的电弧电压自动调节性能。从电弧能量控制的角度,研究了通过控制CO2焊燃弧过程峰值电流时间的途径来闭环自动调节脉冲CO2焊电弧电压的斜特性式控制方法;提出了以脉冲式CO2焊逆变电源外特性斜率为判据的控制算法,使脉冲CO2焊电源输出外特性斜率可调。结果表明,斜特性脉冲CO2焊电源能在焊接过程中自适应调节电弧电压,并可通过改变电源外特性斜率来定量调节电源对弧长的自动调节强度。图6参520093178新型变极性焊接电源二次逆变电路及其控制技术/陈杰…//焊接学报.-2009,30(2):29~33提出了一种用于变极性焊接电源的新型半桥式二次逆变电路拓扑,它由续流耦合电感、IGBT半桥电路及其RC缓冲电路组成。该电路既能确保在极性切换过程中获得快速的焊接电流换向速度,又能够通过硬件电路本身提供足够高的再燃弧电压,用以在焊接电流过零瞬间重新引燃电弧。针对新型...     

熔焊设备

20093177斜特性式脉冲CO2焊电源自适应控制方法/蒋力培…//焊接学报.-2009,30(2):1~4在脉冲CO2焊设备采用恒流控制电流波形时,其外特性也就变为恒流特性,这样就需要在恒流闭环控制CO2焊脉冲电流波形的基础上采用相应措施,来保证CO2焊电源具有足够的电弧电压自动调节性能。从电弧能量控制的角度,研究了通过控制CO2焊燃弧过程峰值电流时间的途径来闭环自动调节脉冲CO2焊电弧电压的斜特性式控制方法;提出了以脉冲式CO2焊逆变电源外特性斜率为判据的控制算法,使脉冲CO2焊电源输出外特性斜率可调。结果表明,斜特性脉冲CO2焊电源能在焊接过程中自适应调节电弧电压,并可通过改变电源外特性斜率来定量调节电源对弧长的自动调节强度。图6参520093178新型变极性焊接电源二次逆变电路及其控制技术/陈杰…//焊接学报.-2009,30(2):29~33提出了一种用于变极性焊接电源的新型半桥式二次逆变电路拓扑,它由续流耦合电感、IGBT半桥电路及其RC缓冲电路组成。该电路既能确保在极性切换过程中获得快速的焊接电流换向速度,又能够通过硬件电路本身提供足够高的再燃弧电压,用以在焊接电流过零瞬间重新引燃电弧。针对新型...     

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.     

CO2焊短路过渡过程的同步多信息分析及试验

采用高速摄像技术记录CO2焊的高速变化的短路过渡物理过程,利用计算机数据采集系统通过传感器采集多路信息,成功的实现了焊接电弧及熔滴过渡影像与电弧电压和焊接电流波形的同步控制,通过对照分析高速摄像所拍的影像和电信号检测法所得的波形关系,获得了所反映的焊接短路过渡过程信息,分析了CO2焊短路过渡过程的物理特征,提出了CO2焊短路过渡过程的不同阶段的合理控制方案,依此方案进行波控实验。实验结果显示,飞溅减少,焊缝成形改善。     

CO2气保焊表面张力过渡的建模及仿真

表面张力过渡(也称STT)是CO2气保焊中一种极低飞溅的过渡形式，它是基于熔滴过渡理论和电子化的焊接电源基础上发展起来的。该技术已应用于西气东输的管线打底焊接。作者在对CO2气保焊表面张力过渡理论研究的基础上，利用Matlab软件建立了电源-电弧非线性系统模型，和电流型逆变器系统模型，对表面张力过渡过程中的燃弧、短路等各个阶段进行了仿真，研究了燃弧阶段熔滴长大对弧长的影响，液桥分断阶段输出电感对电流下降率的影响。研究表明液桥分断时，输出电感的大小是控制飞溅量的关键条件。将仿真波形与实际波形相比较，二者基本吻合。     

斜特性式脉冲CO2焊电源自适应控制方法

在脉冲CO2焊设备采用恒流控制电流波形时,其外特性也就变为恒流特性,这样就需要在恒流闭环控制CO2焊脉冲电流波形的基础上采用相应措施,来保证CO2焊电源具有足够的电弧电压自动调节性能.从电弧能量控制的角度,研究了通过控制CO2焊燃弧过程峰值电流时间的途径来闭环自动调节脉冲CO2焊电弧电压的斜特性式控制方法;提出了以脉冲式CO2焊逆变电源外特性斜率为判据的控制算法,使脉冲CO2焊电源输出外特性斜率可调.结果表明,斜特性脉冲CO2焊电源能在焊接过程中自适应调节电弧电压,并可通过改变电源外特性斜率来定量调节电源对弧长的自动调节强度.     

Simulation of droplet transfer process and current waveform control of CO_2 arc welding

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣＯ2 ｓｈｉｅｌｄｅｄａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ,ｌｏｗｅｒｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ,ｌｅｓｓｈｙｄｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｈｉｇｈａｎｔｉ ｏｘ ｉｄａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ .Ｔｈｅｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｓａｍａｉｎｆｏｒｍｉｎＣＯ2 ａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ ,ｂｕｔｉｔｈａｓｔｏｏｍｕｃｈｓｐａｔｔｅｒｉｎｇ ,ａｎｄｕｎｓａｔｉｓｆ…     

CO2焊机智能波形控制器的研究

研制了智能型的ＣＯ２焊波控器,其波控电路是与焊接电弧并联的ＩＧＢＴ分流开关电路。此电路在微机系统实时控制下,能对ＣＯ２焊短路电流进行局部削波,起到定量控制短路电流波形的作用。本文对智能波控器的工作过程、波控规律及主要控制参数进行了深入分析,并提出了ＣＯ２焊熔滴短路过渡末期和重新燃弧初期进行组合波控的智能波控模式。     

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.     

CO2弧焊电流波形的多参数自寻优智能控制

研究并提出了一种CO2气体保护焊电流波形的多参数自寻优智能控制法,电流波形的模糊寻优计及弧焊过程特征参数的综合影响,并在表征短路过渡综合性能的特征综合值作为弧焊过程定量评价和目标实时寻优的函数。在波控参数基值的基础上,基于综合性能寻优过程采用三级模糊调节算法,对电流波形参数分步调节寻优。该法实际上将双输入三输出式的波控参数模糊控制系统化为多路,开关性的双输入单输出式的模糊控制,通过短路及燃弧初始阶段的电流波形控制参数的模糊自寻优,逐步使波控参数和焊接规范参数达到和谐匹配,以实现焊接过程熔滴的稳定可控过渡,改善焊接过程的综合性能。     

微机控制的变极性TIG焊电源的研制

开发了一套变极性TIG焊电源的微机控制系统,通过调节输出电流的正负半波的时间、幅值获得不对称方波,同时对硬件电路原理和软件模块化结构的设计进行了分析和讨论。试验结果表明,焊机设计合理,输出电流的波形可控,完全能够满足铝合金TIG焊的工艺要求。     

并联式波形控制对熔滴过渡的影响

为改善弧焊过程的动特性,减少飞溅,对一种并联式IGBT波形控制器的波控特性进行了实验研究,研究了该波形控制器对焊接过程焊机动特性的影响,并分析了波控参数对焊接熔滴过渡过程的影响.结果表明:并联式波控是一种低成本的、降低飞溅的有效方法,可以优化焊接电流的波形,抑制短路末期的峰值电流,确保短路末期液桥的柔顺破断,削弱燃弧初期电弧对熔池的冲击.     

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.