斩波控制钨极氩弧焊电源研究

发布时间：2017-09-06 11:21

  本文关键词：斩波控制钨极氩弧焊电源研究

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【摘要】：直流钨极氩弧焊具有焊接参数稳定性高、电弧观察性好、易获得稳定焊接质量等特点，得到广泛应用，可用于焊接重要结构。直流脉冲钨极氩弧焊采用脉冲电流，可在较低平均焊接电流的条件下获得较大熔深及较低热输入。提高脉冲频率可提高电弧压力以及焊接质量。 本文主要研究直流脉冲钨极氩弧焊高频脉冲控制技术。应用电力MOSFET器件作为开关器件，采用直流斩波控制技术，研究设计直流脉冲钨极氩弧焊高频脉冲弧焊电源系统。研究设计的电源系统包括功率斩波系统、频率脉宽可调数字控制系统、驱动系统等部分。功率斩波系统采用功率MOSFET器件IRF450。频率脉宽可调数字控制系统由4M时钟源、十进制计数器系统，触发及转换计数系统、启动控制电路、计数调节部分等构成。驱动系统由光电隔离器件、电平转换电路、功率驱动电路等部分构成。 频率脉宽可调数字控制系统在4MHz的时钟源无降频的情况下，输出脉冲频率范围9.523Hz-109.89kHz，，输出脉宽占空比1%-99%，满足脉冲焊频率脉宽调节的要求。驱动电路通过高速光电隔离器等器件，输出驱动电压在+12V和-5V之间快速转换，转换时刻其上升过程及下降过程非常快，满足脉冲钨极氩弧焊高频脉冲电流斩波控制的驱动的要求。功率MOSFET由多个单管并联而成，满足功率斩波控制的要求。采用功率MOSFET斩波控制器件，其开关频率可达到100kHz以上，满足设计要求。 研究设计的高频斩波控制钨极氩弧焊电源系统经制造、调试及进行的焊接实验，脉冲焊接电流其脉冲频率达到了11.364kHz。采用此系统焊接0.3mm的不锈钢薄板，焊接过程稳定，焊缝成型美观。实验表明，研究设计的斩波控制钨极氩弧焊电源系统结构合理，系统运行稳定。
【关键词】：斩波控制 MOSFET 钨极氩弧焊 脉冲 频率脉宽调节
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG444.74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 钨极氩弧焊概述11-16
• 1.2.1 钨极氩弧焊的原理11
• 1.2.2 钨极氩弧焊的电源11-13
• 1.2.3 钨极氩弧焊的特点13
• 1.2.4 钨极氩弧焊的应用13-14
• 1.2.5 直流脉冲 TIG 焊接的发展14-15
• 1.2.6 直流脉冲 TIG 焊的原理及特点15-16
• 1.3 斩波控制技术16-17
• 1.3.1 降压式斩波电路16-17
• 1.3.2 升压式斩波电路17
• 1.4 研究任务及意义17-19
• 第2章 钨极氩弧焊斩波控制电路总体设计19-27
• 2.1 斩波控制钨极氩弧焊电源控制系统结构设计19
• 2.2 斩波控制钨极氩弧焊电源控制系统电路设计19-21
• 2.3 斩波控制钨极氩弧焊控制系统主电路主要器件21-24
• 2.4 斩波控制钨极氩弧焊控制系统电源特性要求24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 钨极氩弧焊电源斩波控制电路27-42
• 3.1 钨极氩弧焊电源控制原理27-28
• 3.2 频率脉宽可调数字控制脉冲电路28-35
• 3.2.1 时钟源电路28
• 3.2.2 降频电路28-29
• 3.2.3 启停电路29-30
• 3.2.4 逻辑电路30-31
• 3.2.5 频率脉宽控制电路31-33
• 3.2.6 数字信号触发电路33-34
• 3.2.7 频率脉宽可调数字控制脉冲电路时序图34-35
• 3.3 驱动电路35-37
• 3.4 MOSFET 电路控制37-38
• 3.5 实验设备实物图38-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 钨极氩弧焊电源控制系统调试及试验42-48
• 4.1 频率脉宽可调数字控制脉冲电路调试结果42-45
• 4.2 驱动电路调试结果及分析45-46
• 4.3 焊接试验及焊接电流波形测试46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 结论48-49
• 参考文献49-52
• 在学研究成果52-53
• 致谢53

【参考文献】

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本文编号：802825