高频逆变电阻点焊电源的研制

发布时间：2017-08-22 10:20

  本文关键词：高频逆变电阻点焊电源的研制

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【摘要】：随着我国先进制造技术朝着精密化方向发展,出现了大量微电子器件、超薄元件以及精密仪器的焊接。微型零件的焊接需要焊接电源具有较好的控制精度和较快的动态响应,因此高频逆变电阻点焊电源成为了逆变电阻点焊电源的发展趋势。目前市场上逆变电阻点焊电源的逆变频率大部分为1k-4kHz,该类点焊电源存在着能量输出控制不够精确,动态特性不能满足要求等缺点,使得其不能焊接微型零件或者焊接质量得不到保证,因此设计和研制高频逆变电阻点焊电源,使焊接电源具有更好的控制精度和更快的动态特性,满足微型零件的焊接要求。本文首先确定电源的总体方案,电源主电路采用IGBT全桥逆变拓扑结构,完成主电路中高频变压器的和次级整流电路的设计；电源控制系统以高性能DSP为核心,包括采样电路、保护电路、开关量控制电路、通讯接口电路以及人机交互接口电路等,并根据要求设计了相应的控制电路PCB板；完成电源控制程序的设计和调试,包括PWM控制程序、A/D采样程序、PI控制程序、LCD显示程序和按键程序等。搭建高频逆变电阻点焊电源硬件平台,并对电源进行调试,通过整定PI控制参数,使电源实现了恒流、恒压和恒功率等三种反馈控制模式；可灵活设置参数实现3段焊接电流输出等多种波形输出,以满足不同场合的焊接要求；电源逆变频率为25kHz,输出波形稳定。与中频逆变电阻点焊电源电流波形进行对比,结果表明高频逆变电阻点焊电源电流波形上升时间明显地缩短,且输出电流波形也较平整,所研制的高频逆变电阻点焊具有更好的控制精度和更快的动态特性；对电源占空比丢失现象进行实验测试,通过所测数据得出占空比与电流基本成线性关系,在有限双极性控制方式下,占空比丢失现象不明显；对微型灯丝进行电阻点焊工艺试验,电源能够在短时通电时间内完成微型灯丝的焊接过程,样品焊接效果良好,试验结果表明高频逆变电阻点焊电源满足微型零件焊接工艺要求,在实际应用中具有一定的价值。
【关键词】：电阻点焊 高频逆变 DSP 精密焊接
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG438.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 逆变电阻点焊电源的发展现状12-16
• 1.2.1 国外逆变电阻点焊电源的发展现状13-14
• 1.2.2 国内逆变电阻点焊电源的发展现状14-15
• 1.2.3 高频逆变电阻点焊电源的发展现状15-16
• 1.3 提高逆变频率的依据及存在问题16-19
• 1.3.1 提高逆变频率的限制16-17
• 1.3.2 提高逆变频率的优势17-18
• 1.3.3 提高逆变频率存在的问题18-19
• 1.4 占空比丢失19-22
• 1.5 研究意义22
• 1.6 研究内容22-24
• 第二章 高频逆变电阻点焊电源硬件设计24-43
• 2.1 电源总体方案设计24-25
• 2.2 电源主电路的设计25-29
• 2.2.1 高频变压器的设计25-29
• 2.2.2 次级整流电路设计29
• 2.3 电源控制系统的设计29-39
• 2.3.1 控制系统的功能30
• 2.3.2 控制系统整体结构30-31
• 2.3.3 控制芯片的选取31-32
• 2.3.4 反馈电路的设计32-35
• 2.3.5 有效值处理电路的设计35-36
• 2.3.6 过流保护电路设计36-37
• 2.3.7 网压检测电路的设计37
• 2.3.8 通讯接口电路设计37-38
• 2.3.9 开关量电路设计38
• 2.3.10 人机界面接口电路设计38-39
• 2.4 IGBT驱动电路的设计39-40
• 2.5 硬件抗干扰设计40-42
• 2.6 本章小结42-43
• 第三章 电源控制系统软件设计43-57
• 3.1 控制策略43-45
• 3.1.1 全桥逆变电路有限双极性控制43-44
• 3.1.2 多种反馈控制模式44-45
• 3.2 控制系统软件45-55
• 3.2.1 控制系统主程序45-46
• 3.2.2 PWM程序设计46-47
• 3.2.3 A/D采样程序设计47-48
• 3.2.4 PI程序设计48-50
• 3.2.5 定时器控制程序设计50-51
• 3.2.6 故障保护控制程序设计51-52
• 3.2.7 A/D中断服务程序设计52-53
• 3.2.8 液晶显示程序设计53-54
• 3.2.9 按键程序设计54-55
• 3.3 软件抗干扰设计55-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 整机安装调试及实验结果分析57-76
• 4.1 电源硬件平台的搭建57
• 4.2 控制系统的调试57-58
• 4.3 空载电压调试58-59
• 4.4 模拟负载下电源的调试59-66
• 4.4.1 恒流控制模式调试59-64
• 4.4.2 恒压控制模式调试64-65
• 4.4.3 恒功率控制模式调试65-66
• 4.5 动态负载下电源的调试66-70
• 4.5.1 恒流控制模式调试66-68
• 4.5.2 恒压控制模式调试68-69
• 4.5.3 恒功率控制模式调试69-70
• 4.6 实验结果分析70-72
• 4.6.1 恒流实验结果分析70
• 4.6.2 占空比与输出电流的关系70-72
• 4.7 工艺试验72-75
• 4.8 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果82-83
• 致谢83-84
• 附件84

【参考文献】

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本文编号：718567