《DSP主控熔化极CO2气体保护焊波形控制的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSP主控熔化极CO2气体保护焊波形控制的研究（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、i D S P主控熔化极 C O2气体保护焊波形控制的研究 摘 要 随着控制技术和电源技术的不断发展 焊接正在向智能化和数字化的方向发展数字化是焊接电源发展的一个总体趋势而数字技术的关键是在于对焊接各个阶段中波形的精细控制CO2短路过渡焊的主要问题之一是飞溅较大 通过对短路过渡过程的机制及飞溅产生的机理分析表明 焊接飞溅主要来自于短路初期的瞬时短路飞溅及短路末期的电爆炸飞溅这两种飞溅均与短路过渡机制密切相关 本文所设计的控制系统采用了能快速处理实时信号的数字信号处理器DSP Digital Signal Processing利用 IGBT 的弧焊逆变器具有优异的可控性和快速响应能力的特点 针对
2、 CO2焊接设计了一种精细电流波形控制方法从而减小飞溅和提高电弧的稳定性本方法把每个短路燃弧周期分为四个阶段对其中的三个阶段进行控制 瞬时短路阶段当检测到熔滴与熔池发生短路后首先降低短路电流让熔滴在较低电流水平与熔池充分接触柔顺的过渡并减少瞬时短路产生的飞溅 2正常短路阶段在此阶段让短路电流自由上升不加控制. 3短路结束阶段当检测到短路结束立即输出一小段燃弧脉宽用以提高随后的燃弧阶段的能量 ii 4燃弧控制阶段在燃弧期间通过数字控制算法进行恒压控制 本文最后通过实验证实了所设计的精细波控方法的可行性 得到了较好的焊接效果 并分析了瞬时短路及其参数和燃弧控制对焊接效果的影响 通过在焊接系统中引入
3、 D S P控制系统可以灵活地实现波形控制而且可以方便地实现不同地控制方案和控制参数的调整满足不同焊接工艺的要求此系统在焊接加工领域中具有广泛的应用前景 关键词DSP 控制焊接电源波形控制 iii STUDY ON WAVEFORM CONTROL FOR METAL CO2 GAS PROTECTIVE WELDING MAINLY CONTROLLED BY DSP ABSTRACT With the unceasing development of control and power technology, welding technology is developing in the
4、directions of intelligentization and digitalization. The digitalization is the general trend of the development of welding power, while the key point of digital technology lies in the fine waveform control for welding in various stages. The main problems resulting from the CO2 transition welding are
5、 the spatter. The analysis on the mechanism of circuit transition and principle of spatter shows that the welding spatter comes from the instant circuit spatter in the initial stage of circuit and electrospark spatter, and these two kinds of spatter are all closely related to the mechanism of circui
6、t transition. The control system designed in this paper adopted the DSP which can treat real-time signal quickly. On base of characters of the excellent controllable and rapid response capability of arc welding invert of IGBT, we designed a kind of fine current waveform control method for CO2 iv wel
7、ding, thus lowed spatter and raised the stability of arc. This kind of method divided every “short circuit-arcing” period into four stages, of which three stages were controlled: (1) Instant short circuit stage: When the short circuit between droplet and molten pool is detected, first the short-circ
8、uit current is lower, and let droplet fully contact with molten pool at a lower current level, and transit flexibly with less spatter coming form instant circuit. (2) Normal short circuit stage: In this stage, let the short circuit current rise freely without control. (3) The stage at the end of sho
9、rt circuit: When short circuit is detected to be finish, one-stage arcing pulse width will be output in order to raise the following energy for arcing stage. (4) Arcing control stage: In the stage of arcing, digitalized control algorithm is adopted to control constant voltage. Finally, the paper has
10、 testified the feasibility of designed fine waveform control method by experiments, and better welding result is gained. At the same time, the influence on the welding result by instant short circuit and its parameter and arcing control is analyzed. DSP control system introduced, the welding system
11、can flexibly realize waveform control, and also can realize different control scheme and adjustment of control parameter conveniently, thus can meet different requirement from welding technology. The system will have extensive v applied prospect in the field of welding processing. KEY WORDS: DSP con
12、trol, welding power source, waveform control 1 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名李飞虎 日期 2005 年 2 月 20 日 2 附件五 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复
13、印件和电子版允许论文被查阅和借阅 本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密在 年解密后适用本授权书 本学位论文属于 不保密 请在以上方框内打 学位论文作者签名 李飞虎 指导教师签名金鑫 日期 2 0 0 5 年 2 月 2 0 日 日期 2 0 0 5 年 2 月 2 0 日 上海交通大学硕士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪 论 1 . 1 C O2焊接电源的发展状况 电力电子技术的发展已有 50 多年的历程1947 年第一只晶体管问世1958年晶闸管诞生1980 年以前电力电子技术以半控型器件晶
14、闸管(SCR)为主统称为传统电力电子时代1980 年至今以全控型(即自关断型)器件为主称为现代电力电子时代传统电力电子技术有很大的局限性首先是其半控功能不利于电路安全 分立器件工作频率低 目前国内较多采用SCR 和TRIAC(双向晶闸管)器件的发展已进入饱和期正逐步走向衰减和终止期据专家预测90 年代由于现代电力电子技术的发展SCR 的应用将变得更窄本世纪末在国际市场上将可能被淘汰1以全控制型器件为代表的现代电力电子技术的主要特点是集成化程度高且高频化全控化多功能化代表性器件有可关断晶闸管(GTO)全控制型功率晶体管(GTR)静电感应晶闸管(SITH)场效应功率晶体管(MOSFET)静电感应晶
15、体管(SIT)绝缘栅双极晶体管(IGBT)MOS 栅极晶体管(MCT)以及功率集成电路(PIC)等其中 MCT被认为是电力半导体器件中评价最高的混合部件美国已研制出产品PIC 又分为高压集成电路(HVIC)和智能功率集成电路(SPIC)两种前者为高压集成电路是横向高耐压器件与控制电路的单片集成后者是智能功率集成电路是纵向功率集成器件控制电路保护电路和传感电路的多功能集成PIC 使功率器件与电路集成强电和弱电集成动力与信息统一将成为机电的关键接口成为机电一体化的基础元件2 1 . 2 逆变电源的发展概况 普通弧焊电源均需要有一个单相或三相工频变压器 其功能是降压和安全隔离逆变弧焊电源都是经整流桥
16、直接将工频交流整流为直流再经直流逆变为高频交流高频交流经高频变压器实现降压和安全隔离进入输出回路晶闸管式逆上海交通大学硕士学位论文 第一章 绪论 2 变孤焊电源逆变频率为数千赫 I G B T 或M O S F E T 式逆变弧焊电源逆变频率为数十千赫甚至上百千赫逆变孤焊电源的关键技术是直流- 高频交流的换流因此这类焊接电源称为逆变弧焊电源3逆变电源技术是将工频交流电整流后再逆变成某种频率范围交流电的技术 其突出优点是动态性能好控制精度高有不同的或独特的输出特性频率和功率因数高空载损耗少又因省去工频变压器故制作的控制电源重量轻体积小便于携带容易制成比传统式焊接电源性能更好功能更强的电源是现在应用比较多的电源 早在 7 0 年代初逆变器已应用于中频加工领域1 9 7 8 年开始
