基于DSP的低能量輸入GMAW焊接電源控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、數(shù)字化逆變電源的出現(xiàn)和發(fā)展是焊接技術(shù)的進(jìn)步，有人甚至把它比作焊接技術(shù)的數(shù)字化革命，也有人把它比作焊接技術(shù)的IT革命。數(shù)字化逆變電源不僅僅推動(dòng)了焊接電源的發(fā)展，更重要的是它對(duì)焊接技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響作用。本文首先介紹了“數(shù)字化”的概念，分析了數(shù)字化逆變弧焊電源的特征。結(jié)合低能量輸入GMAW推拉絲短路過(guò)渡的控制方式研究現(xiàn)狀，以及對(duì)短路過(guò)渡各階段控制的不斷細(xì)化的發(fā)展趨勢(shì)，將數(shù)字化技術(shù)引入控制過(guò)程中，使得焊接過(guò)程更加穩(wěn)定和精確，并能降

2、低焊接過(guò)程的飛濺和改善焊縫成形。
　　 本論文簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字信號(hào)處理器DSP(DigitalSignalProcessor)的產(chǎn)生、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)等，接著詳細(xì)闡述了其工作原理、結(jié)構(gòu)特征及芯片的選型。重點(diǎn)介紹了所研制的IGBT逆變GMAW焊接電源系統(tǒng)的組成部分和控制原理。分別就逆變電源的主電路進(jìn)行了簡(jiǎn)述，對(duì)控制電路、保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路做了詳細(xì)分析，并從軟硬件兩方面進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。
　　 主電路采用軟開(kāi)關(guān)式全橋逆變結(jié)構(gòu)

3、，選用IGBT作為逆變器件，逆變頻率選定為20KHz，主電路主要由下述幾部分組成：整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流以及輸出濾波電路。
　　 控制系統(tǒng)以32位數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812為核心，采用了目前比較常用的脈寬調(diào)制方式PWM(PulseWidthModulation)即控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。DSP輸出的控制量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，經(jīng)UC3846芯片及兩片555芯片產(chǎn)生四路脈

4、沖，再經(jīng)IGBT專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行功率放大后觸發(fā)IGBT。系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣，將采樣結(jié)果送入到DSP進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
　　 文中還詳細(xì)介紹了DSP開(kāi)發(fā)環(huán)境CCSv3.3的安裝和設(shè)置以及開(kāi)發(fā)工具ICETEK-5100USB的使用。
　　 本文還詳細(xì)闡述了DSP片內(nèi)的資源分配和外圍電路的功能等。并針對(duì)焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)的典型故障：過(guò)流、過(guò)熱、過(guò)/欠壓等，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的保護(hù)電路。
　　 在焊機(jī)的主電路和控制電路部分

5、都進(jìn)行了可靠性與抗干擾設(shè)計(jì)，系統(tǒng)分析了可能影響焊機(jī)正常工作的各種干擾及其產(chǎn)生原因，并在原理圖設(shè)計(jì)、PCB制作以及程序編制的過(guò)程中采取了相應(yīng)的軟硬件抗干擾措施。系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言，以模塊化方法設(shè)計(jì)。文中詳細(xì)介紹了主程序及中斷服務(wù)程序的功能和結(jié)構(gòu)。
　　 通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)該電源的實(shí)現(xiàn)方案、組成部分進(jìn)行了分析，得到了初步的試驗(yàn)結(jié)果，給出了在試驗(yàn)過(guò)程中記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)與波形；對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究分析，提出了解決方法。試驗(yàn)結(jié)果表明：硬