大功率全數(shù)字交流方波埋弧焊焊接電源的研制.pdf

1、隨著工業(yè)制造的高速發(fā)展,高效焊接已經(jīng)成為焊接發(fā)展方向,特別是風(fēng)塔、造船、鋼構(gòu)、焊管等中厚板場合,進(jìn)一步提高焊接效率已經(jīng)成為焊接行業(yè)面對的重要課題。埋弧焊是效率較高的焊接方法,而多絲多弧焊接是提高埋弧焊接效率的最有效途徑。多絲多弧焊接系統(tǒng)必須由多臺交流電源組成,以克服電弧間的相互干擾。另外,國家能源戰(zhàn)略儲備工程中的液化天然氣(LNG)儲罐建設(shè),大量使用了對熱量輸入要求嚴(yán)格的9％鎳鋼,一般的直流埋弧焊熱輸入量無法有效控制,不能在LNG工程應(yīng)

2、用。因此研制交流相位可調(diào)、熱輸入量可控的逆變式全數(shù)字交流方波埋弧焊電源具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 在交流埋弧焊焊接波形控制和焊接工藝?yán)碚摶A(chǔ)上,本課題摒棄原來并聯(lián)復(fù)雜的主電路結(jié)構(gòu),提出了單中頻逆變器主電路和全數(shù)字控制的電源設(shè)計(jì)方案,并對交流電流過零再引弧的技術(shù)難題提出了獨(dú)特的解決方法。論文詳細(xì)研究了電源結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì),詳細(xì)計(jì)算了各器件的參數(shù),并對功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行了熱分析和結(jié)溫計(jì)算,制作了可進(jìn)行工程應(yīng)用的樣機(jī)。
　

3、　 本課題深入研究了交流方波電流過零再引弧的相關(guān)因素,設(shè)計(jì)了性能優(yōu)異的二次逆變主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),詳細(xì)分析了電路的工作原理及電路的工作模態(tài),并在充分研究的基礎(chǔ)上,提出了電流換向策略,實(shí)現(xiàn)了全電流范圍穩(wěn)定焊接。
　　 焊接電源的控制系統(tǒng)采用“MCU+FPGA”雙芯片結(jié)構(gòu),MCU負(fù)責(zé)焊接工藝參數(shù)存儲、事務(wù)協(xié)調(diào),用具有高速并行計(jì)算功能的FPGA進(jìn)行逆變器控制,選用雙口RAM進(jìn)行MCU和FPGA之間的高速數(shù)據(jù)通信。在FPGA內(nèi)部構(gòu)造出變參