文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
波形控制的CO<,2>弧焊电源微机控制系统的研究
姓名:李文杰
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:于有生
20040301
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
气体保护焊是一种高效、优质的焊接工艺方法,但是其在焊接过程
中存在的大量飞溅和焊缝成型差这两个问题制约着焊的推广。如何实现
少飞溅甚至无飞溅是人们致力要解决的。随着微机技术在焊接领域的应用不
断深入,把波控技术应用于焊接电源中是当今解决焊飞溅问题的一
大方向。本课题以波控技术为基本指导思想,应用微机技术,对弧焊电
源控制系统加以研究。根据焊短路过渡过程的特点把短路过程细分为七
个阶段。在熔滴形成过程中,提高电流上升速度,促进颈缩形成在短路过
渡后期降低电流,使液桥在低能量下爆断,依靠表面张力完成熔滴过渡,实
现小飞溅甚至无飞溅的短路过渡。同时,通过实时采样,准确判断焊接所处
状态,把状态信号输送到微机,控制输出符合短路过渡特点的电流电压波形。
本文精确分析焊飞溅产生的机理,在此基础上探讨了短路过渡过程
的控制策略。针对一般表面张力过渡控制中,在短路中期对焊接电流峰值的
控制效果不理想的弱点,提出在短路中期利用电流反馈原理,以电流峰值
为目标量,采用比例积分控制调节电流。本电源控制系统采用抗不平
衡能力强的半桥逆变形式主回路,通过精心设计的硬件电路实时、准确地检
测短路始末状态、液桥颈缩爆断时刻以及各细分阶段的电弧参数值,并
利用单片微机控制的快速性和准确性的特点,根据原理输出不同占空
比的信号来驱动主回路中的两个大功率开关器件处于交替开关状态,
得到符合焊短路过渡细分各阶段的电源外特性。
单片机控制系统采用,充分利用它的特有资源,如富有特色
的高速入口,转换接口等。本系统还设有键盘显示和指示、
报警电路,用于指示过程所处状态和系统故障报鳌。软件设计中,采用了中
断服务技术和子程序编制程序结构的思想。此外,系统在软硬件方面都采用
了抗干扰措施,有力地保证了系统稳定。
经研究证明,本系统是可行的,尤其在检测短路状态信息方面的措施使
得整个控制系统更加快速准确。
关键词短路过渡波形控制。单片机
武汉理工大学硕士学位论文

玩
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武汉理工大学硕士学位论文
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武汉理工大学硕士学位论文
第章绪论
波控焊机及其发展现状
气体保护焊是一种高效、优质的焊接工艺方法,具有节能、生产率
高、成本低、焊接品质好以及利于实现焊接自动化等特点,因此在现代工业
生产得到了广泛的应用和飞速发展。然而,施焊过程中引起的飞溅以及焊缝
成型不理想制约了焊的加速推广。
分析焊熔滴短路过渡和飞溅产生的机理知道,飞溅主要由冶金因素
和工艺因素造成。减小飞溅的非电控措施包括对保护气体及焊材的控制以
改进电弧状态和熔滴过渡形式以及以脉动方式实现变送丝方式控制
减小飞溅的电控措施有传统的在主回路串联电抗器限制及的方式,
但此方式难以兼顾短路过程这两个阶段对电流大小的需求,不能实现少飞溅
甚至无飞溅焊接切换电源外特性控制法,包括双阶梯型外特性、复合外
特性、三维外特性等控制法利用单选钮使焊接参数达到最佳匹配的
一元化控制方法波控法,即细化分析熔滴过渡各阶段,获得焊接电
弧在理想状态下得电流波形
波控法及其原理
波形控制法是指把熔滴过渡过程分段细化,根据对短路过渡焊接电弧各
个瞬态过程的分析,以获得焊接电弧在理想状态下的电流波形。其基本思路
是按时序输出设定的理想焊接电流波形。
波控法主要特点是从解决问题入手,从改善焊缝成型,减少焊接飞溅的
角度出发,根据短路机理寻找规律,并对焊接电流、弧焊电压波形提出理想
要求。
波控法主要原理为在缩颈形成过程中,提高电流上升速度,促进缩颈
形成在短路过渡后期,降低电流,使液桥爆破在低的爆炸能量下完成,获
得无飞溅的短路过渡过程。
武汉理大学硕十学位论文
波控法发展现状
波控法是伴随着逆变技术的发展以及对短路过渡机理的不断深入认识发
展起来的。对于精细控制,离开硬件基础也是不行的。当前,电力电子技术
和电子器件的发展迅猛,同时微机在焊接中的应用不断深入,通过改善弧焊
电源外特性来实现对电弧熔滴的控制成为了主流。其中,应用于逆变式
弧焊电源,实现了以上的频响,为精确分析和控制熔滴过渡过程的电
流、电压波形奠定了硬件基础。同时,智能控制思想也引入了电源的研发过
程,使焊逆变电源的控制效果发生了质的飞跃。