文档介绍：北京航空航天大学学位论文
超音频感应钎焊电源及其数字化控制技术的研究
摘要
本文针对导管安装位置感应钎焊的工艺要求,采用电压型串联谐振电路作为超音濒
感应钎焊电源的主电路拓扑结构,将两组逆变电源并联实现了超音频感应钎焊电源的大
功率输出。
利用光纤传光技术和红外测温技术设计的测温系统探测工件上的温度,实现了温度
信号的远距离传输和精确测量同时,采用牛顿插值法逆合出温度检测公式,简化测
软件设计的复杂度。
设计出基于的数字化控制系统,既能够实现感应钎焊电源工作过程中谐振勿
率的自动跟踪,又能够根据变换技术的条件,采用温度控制鲜
略,调节感应钎焊设备的输出功率,实现对加热过程中温度的精确控制。此外,还对超
频感应钎焊电源中电磁干扰的来源进行了分析,并在软件和硬件电路上提出了相应的
干扰措施。
将先进的功率器件和控制技术应用到超音频感应钎焊设备中,不但提漓
了超音频感应钎焊电源的输出动特性和可靠性,提高导管钎焊的质量,而且使超音频
应钎焊电源的整体技术水平得到进一步提高。
关键词感应钎焊,红外测温,数字化控制,温度控制
北京航空航天大学学位论文
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本人声明
我声明,本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的,在
完成论文时所引用的资料都在参考文献中列出。
作者许海鹰
签名什禽鹰
年月日
北京航空航天大学学位论文
第一章绪论
选题的背景及意义
感应钎焊是依靠工件在交流电的交变磁场中产生感应电流的电阻热来加热的钎焊
方法感应钎焊具有加热迅速、加热均匀、加热区域可选择、温度可控、钎焊接头变
形小、可对特殊形状的接头进行焊接、对环境几乎没有污染、容易实现自动控制等独特
的优点,这使得感应钎焊在工业生产中得到广泛应用。
在航空航天制造业领域,有大量的导管需要连接,超音频感应钎焊技术不仅可以应
用到导管零部件的制造,而且在飞行器总装过程中,超音频感应钎焊的优越性是其它连
接方法不能与其相比的。例如我国从俄罗斯引进的某型飞机生产线中,一些液压系统导
管的连接工作需要在飞机总装现场进行。在现场操作时,由于飞机内空间狭小,管径细
且导管位置多,利用传统的焊接方法很难连接。俄罗斯采用了软式感应圈钎焊技术,成
功解决该型飞机总装过程中导管连接的难题。
传统的感应钎焊电源主要是真空电子管高频振荡器,这种感应钎焊电源突出的问题
是整机效率低仅有左右、热惯性大、寿命短、工作频率可调范围小,不能满足
不同工艺和不同负载的要求。电子管式感应钎焊电源在加热前要进行预热,在温度控制
过程中,该感应钎焊设备要频繁的开通和关断电源来实现功率控制,从而使感应钎焊过
程中温度波动过大,无法实现加热温度的恒温控制。
为了能够根据生产加工工艺的要求提供准确可控的加热能量,研制新型感应钎焊电
源显得尤为重要。
伴随着新型电力半导体器件晶闸管、特大功率晶体管绝缘栅双极型
晶体管静电感应晶体管的不断涌现电力电子技术水平得到不断提高
同时,新型半导体器件不断应用到感应钎焊设备中,促使感应钎焊设备不断更新换代。
在沈飞集团,已用于某型飞机生产线上的感应钎焊设备,还都是俄罗斯的真空电子
管式钎焊设备。为摆脱俄罗斯落后的感应钎焊设备对飞机生产进度的制约,我国开始研
制安装位置感应钎焊电源。由北京航空航天大学自主研制开发的超音频柔性感应钎焊设
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备己经交付沈阳飞机工业集团有限公司使用。与俄罗斯的同类设备相比,该设备具
有体积小、重量轻、功率损耗小、温度控制精度高、运行稳定等优点。该设备中虽然使
用作为功率开关器件,但该设备的控制部分为数模混合电路,主体为模拟控制,
数字化控制技术仅在温度检测电路中使用,人机交互不是很理想另一方面,逆变回路
中的开关管丁所需的脉冲由提供,由于主控芯片集成的
功能有限,控制系统一旦设计好,所输出脉冲的死区时间便被确定,调整
输出脉冲的频率,只能通过调节其脚上的外接电阻来实现。这使得外围器件较多,电
路复杂,动态响应速度较低。而且,在加热工件的过程中,为实现谐振频率的自动跟踪,
必须添加鉴相器及其它相关电路。
在数控技术已经日臻完善的今天,选择一款性能优良的替换现有的感应钎焊
电源控制器,是提高感应钎焊电源输出动特性、可靠性的有效途径。
在国外,已经成功的用于控制、步进马达、逆变器、感应加热电源等设备。
在国内,在控制大功率设备方面,尚处于起步阶段。基于的强大功能,以及
国外在这方面的成功先例,研制控制的超音频感应钎焊电源,在技术上完全可行。
同时,对提高我有重要的意义。
感应加热原理一焦耳热