逆变式晶体管弧焊电源的设计与研究

发布时间：2017-04-08 11:18

  本文关键词：逆变式晶体管弧焊电源的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微机控制的逆变晶体管弧焊电源,在提高弧焊电源的性能和焊接质量,以及推进弧焊机器人的应用,都具有明显的价值,为此展开研究工作。本课题在分析弧焊工艺及焊接电弧特性的基础上,给出了焊接工艺对弧焊电源设计的基本要求;进而确定了由MCS-51单片机为控制核心,采用大功率晶体管模块构建半桥功率变换电路,实现恒流和陡降焊接特性的总体方案。首先在控制系统保护结构设计过程中,采用了冗余设计思想,即软、硬件结合的方法,通过采用CW3524构建了脉宽调制输出线路,避免了因系统受到干扰而软件程序飞出或死循环使半桥功率转换电路的两个大功率晶体管直通,导致逆变颠覆现象,确保了功率变换电路下的可靠工作。其次为了提高系统的可维护性和可靠性,控制系统中还设计了自检测功能,即利用系统硬件冗余,编制了自检软件,实现了开机自动检测片内和片外数据存储器、A/D转换线路、D/A转换线路及脉宽输出线路的检测。然后在软件设计过程中,采用了模块化设计方法,设计了电流、电压采样子程序、滤波子程序、控制算法子程序、脉宽调制输出子程序、自检子程序和显示子程序,为系统软件调试和升级提供了方便。最后在控制算法设计中,采用了实用经典的PID算法,运用扩充响应曲线法与试凑法整定了PID参数,实验结果表明,在恒流焊接特性下,系统能够实现焊接电流在0-160A范围内连续可调,误差仅为±0.1A,逆变频率高达20Khz,可为社会提供一种小型化便携式的弧焊设备。
【关键词】：MCS-51 冗余设计 自检测 模块化 PID
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG434.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-20
• 1.1 关于弧焊电源的基本要求和原理7-13
• 1.1.1 焊接电弧的电特性7-11
• 1.1.2 关于弧焊电源的几点基本要求11-13
• 1.2 弧焊电源的分类与特点13-16
• 1.3 弧焊逆变电源的国内外发展现状16-20
• 1.3.1 弧焊逆变电源发展历程回顾16-17
• 1.3.2 弧焊逆变电源发展方向17-18
• 1.3.3 弧焊逆变电源的展望18-20
• 第二章 方案论证及整体设计20-23
• 2.1 研究内容20
• 2.2 方案论证20-23
• 第三章 硬件设计23-40
• 3.1 单片机系统23-34
• 3.1.1 MCS—51单片机的硬件结构23-29
• 3.1.2 A/D转换器与8031接口29-31
• 3.1.3 DAC0832芯片介绍31-32
• 3.1.4 数据存储器的扩展32-34
• 3.2 开关电源控制模块CW3524的结构和工作原理34-35
• 3.3 保护电路及抗干扰措施35
• 3.4 逆变晶体管电源的自诊断功能35-40
• 3.4.1 概述35
• 3.4.2 控制系统的硬件自检35-36
• 3.4.3 EPROM的自检功能36
• 3.4.4 模数转换的自检36
• 3.4.5 数模转换线路的自检36-38
• 3.4.6 CW3524的自检38-39
• 3.4.7 主电路的自检功能39-40
• 第四章 控制算法及软件设计40-52
• 4.1 PID控制算法40-43
• 4.1.1 PID算式的离散化41
• 4.1.2 PID控制算法的实现41-42
• 4.1.3 PID参数整定42-43
• 4.2 系统软件设计43-49
• 4.2.1 主程序的设计43-44
• 4.2.2 中断服务程序44-45
• 4.2.3 键盘及显示程序45-48
• 4.2.4 采样程序48-49
• 4.3 试验结果分析49-52
• 第五章 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文56

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘新林,刘长进,齐建勇,刘宏飞;晶闸管多功能弧焊电源的研制[J];焊接技术;2000年02期

2 乌日根;综合课《弧焊电源应用基础》教学初探[J];机械职业教育;2001年07期

3 张瑾,黄念慈,赵彦春,吴月涛;IGBT逆变型埋弧焊电源[J];电焊机;2001年12期

4 徐洪凯,王晓东,柳刚,范荣焕;弧焊电源智能评价与诊断系统测试平台的建立[J];电焊机;2002年11期

5 柳刚,李f[,徐洪凯,范荣焕;弧焊电源智能化测试、分析与评价平台[J];电焊机;2003年12期

6 卢屹东,亢世江,于立国,丁敏;浅析弧焊电源的现状与发展[J];河北工业大学成人教育学院学报;2005年02期

7 于立国,王秀梅,杜金星,苏彦莽,宁长利;弧焊电源的现状与发展[J];焊接技术;2005年04期

8 肖迪;;浅析弧焊电源的现状与发展[J];黑龙江冶金;2006年04期

9 陈树君;杜利;卢振洋;刘泽伟;殷树言;;弧焊电源传导骚扰试验研究[J];北京工业大学学报;2007年10期

10 张巍钟;滕青芳;孔令刚;詹平红;;弧焊电源的建模与仿真研究[J];电力电子技术;2007年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张光先;尹海;苗华伟;刘晨;;一种采用多重化整流技术的低谐波逆变弧焊电源[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年

2 王新军;李道民;孙艺;;弧焊电源检测装置校准方法的探讨[A];山东省优秀计量学术论文选编（2011年度）[C];2012年

3 刘会杰;张九海;;提高晶体管模拟式弧焊电源电效率的阶梯设计法[A];中国电子学会焊接专业青年委员会第一届学术会议论文集[C];1994年

4 朱锦洪;梁文林;涂益民;史耀武;;弧焊逆变电源动态特性的建模,仿真和测试[A];第十次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2001年

5 陈恒林;路登平;;逆变弧焊电源电磁兼容性问题的探讨[A];第十次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2001年

6 杨泗霖;顾健;刘晓红;武月英;;弧焊电源空载电压危险性分析[A];第九次全国焊接会议论文集（第1册）[C];1999年

7 殷树言;陈树君;卢振洋;刘嘉;;拓宽软开关弧焊电源谐振切换的负载范围[A];第十次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2001年

8 李有良;;逆变弧焊电源用非晶软磁合金的研究[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年

9 莫春立;薛小怀;国旭明;刘乐昕;;ZX型弧焊电源触发器的两种改进方案[A];第九次全国焊接会议论文集（第2册）[C];1999年

10 唐鹏;景小军;;采用PWM芯片的弧焊电源模糊控制[A];全国冶金自动化信息网2014年会论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 朱国荣;特种数字化弧焊电源关键技术研究[D];华中科技大学;2009年

2 高理文;基于噪声、相关与时耗复合维归约的弧焊电源动特性自适应在线监测[D];华南理工大学;2012年

3 高忠林;弧焊电源控制及焊接质量在线监测数字化基础研究[D];天津大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 岳慧;软开关型IGBT逆变弧焊电源的仿真研究[D];太原科技大学;2015年

2 潘佳昕;逆变式晶体管弧焊电源的设计与研究[D];长春工业大学;2016年

3 李琛;基于逆变技术的弧焊电源研制[D];大连理工大学;2008年

4 王清龙;埋弧焊电源数字化改造[D];西南交通大学;2010年

5 黄文超;智能弧焊电源的优化控制及其专家系统[D];华南理工大学;2010年

6 潘洪雷;IGBT逆变弧焊电源工作过程计算机仿真与试验研究[D];太原科技大学;2010年

7 李思奇;智能给定逆变弧焊电源的开发与设计[D];太原科技大学;2011年

8 侯润石;软开关式逆变弧焊电源的研究[D];江苏科技大学;2005年

9 刘金涛;模糊控制逆变弧焊电源的研究与设计[D];天津大学;2005年

10 李蕴泽;逆变弧焊电源嵌入式控制系统的建模与仿真[D];合肥工业大学;2007年

  本文关键词：逆变式晶体管弧焊电源的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：292759