一体化双弧脉冲MIG煤接电源控制策略研究

发布时间：2017-11-04 12:00

  本文关键词：一体化双弧脉冲MIG煤接电源控制策略研究

  更多相关文章： 一体化电源 双弧脉冲MIG焊 DSP 模糊自适应PID 建模仿真

【摘要】：双弧脉冲MIG焊是一种低能量输入的焊接方法。目前,其普遍采取双电源协同的控制方法来完成。由于双电源控制方式存在系统结构复杂、协同控制困难、体积过大等问题,并且焊缝的工艺性能也制约了MIG弧焊电源控制系统的选择与实现。针对上述问题,本文提出了一种有效解决协同控制困难问题的一体化双弧脉冲MIG焊电源设计思想,并且进一步研究了双弧脉冲MIG焊一体化电源的控制策略。论文首先分析了双电源控制系统的特点和实现方式,并且根据双弧脉冲MIG焊的特点和控制要求,提出了一体化双弧脉冲MIG焊接电源的设计方案。通过一个DSP控制系统实现对主弧电路和旁弧电路的控制,解决双电源控制系统结构复杂、协同困难的问题。基于三相输入整流滤波电路、IGBT逆变电路、输出整流滤波电路构建了主弧电路和旁弧电路。IGBT逆变电路是弧焊电源至关重要的一个环节,所以采用了可控的IGBT有限双极性全桥式中频软开关逆变电路。同时,对主弧(旁弧)电路中用到的元件进行了参数的计算和型号的选择。基于三相输入整流滤波电路、IGBT逆变电路、输出整流滤波等电路搭建了一体化双弧脉冲MIG焊接电源的主电路Simulink仿真模型,以及由PWM波形发生器、数字PID控制器、自适应模糊PID控制器等组成的控制系统仿真模型。通过数字PID控制器、自适应模糊PID控制器的仿真结果发现,后者的控制效果较好。同时,采用主弧电路、旁弧电路电流反馈的方式实现弧焊电源输出电流恒定,利用主弧电路的电压反馈方式来控制送丝机的送丝速率,从而保证弧长的稳定。通过运行Simulink模型仿真了一体化双弧脉冲MIG焊接电源的焊接过程。根据数字一体化的设计思路,进行了一体化双弧脉冲MIG焊接电源的硬件电路和软件程序设计。首先,在硬件方面设计了以DSP F2812为核心的数字一体化控制的最小系统,实现了主弧电路与旁弧电路电流波形占空比、相位之间的匹配。为了保证控制系统精确、稳定、安全的工作,设计了电压电流反馈控制电路、A/D保护及校正电路、过W'过流保护电路和过热保护电路,以及IGBT驱动等电路。并在此基础上,进行了相应的软件设计。通过对PWM波形程序、AD采样程序以及模糊自适应PID程序的设计,使得一体化双弧脉冲MIG焊接电源的输出更加的精确、稳定。最后,进行了焊接工艺试验,通过采集的焊接过程中电压、电流数据与仿真数据对比,结果发现,此设计方案和设计的硬件电路能够满足焊接需求。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG434.1

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本文编号：1139295