文档介绍：摘要
摘要
逆变电源技术在电阻点焊领域的成功应用,为点焊设备的精密化、智能化
提供了广阔的开发和应用前景。目前,以工为开关器件的逆变主电路技术己
经开发成熟,以新一代数字信号处理器为主控单元所构建的硬件和软件
控制系统,正在取代现有的单片机控制技术。本课题正是在这一背景下,提出
并完成了软开关逆变点焊电源智能控制系统的设计与开发。
本文首先从硬件设计的角度,构建了基于的基本系统,设计并搭建了
外围电路,包括指令输入电路、采样输入电路、脉宽调制输出电路、显
示输出电路、以及保护电路。软件设计首先完成了信号的输出与时序控制,
并设计了键盘输入功能模块、。显示功能模块、电流电压信号采样功能模块,
以及模糊神经算法自学习软件功能模块。推导了点焊逆变过程正、逆模型,将
模糊集合理论与人工神经网络结合,建立了恒流输出控制系统的网络结构。利
用算法,采用先正弦函数输入后恒定输入的分段方法对模糊神经网络进行训
练,实现了在线调整隶属函数参数,使控制系统具有感知和抑制外来干扰和过
程变化的能力。
利用软件,对整个系统进行了仿真控制。结果表明模糊神经网络
较好地实现了点焊恒流控制。在占空比为,网压波动士时,纠偏过程不
超过个逆变周期,系统响应时间较快电流控制误差不超过,稳态精度高。
系统可以按需要设定时变参考输入值,从而能够很好地实现电流的缓升、缓降
控制。比例因子选取,需要从响应速率和稳态性能等多方面协调
考虑。在抑制超调和振荡的前提下,尽可能提高系统的响应速率。
关键词逆变点焊软开关模糊神经网络仿真
两北工业大学工学硕士论文
,
第一章绪论
第一章绪论
研究背景与意义
电阻点焊技术作为焊接学科的一个分支,是各工业部门广泛应用的装配制
造方法。由于点焊在焊接过程中能量集中、变形小、生产率高,特别适宜于焊
接薄壁零件,因此在航空、航天制造工程和汽车、电子等工业领域得到越来越
广泛的应用,成为国民经济中不可缺少的一种制造工艺。
点焊电源的发展
点焊的发展史,实际上就是点焊电源的发展史。其发展经历了一个从简单
到复杂,从粗糙、低效率到高效和精密控制的完善发展过程。
目前在国内外应用面最广泛的点焊焊接电源仍然是单相工频点焊机,但从
能源的角度来看,单相工频点焊机是一种很不理想的电源。
首先,单相工频点焊机的功率因数很低,如系列点焊机的额定功率因
数仅为,而如果焊机机臂伸出长度大于时,其功率因数就下降至
以下。
其次,由于其为单相供电。当功率较大的焊机焊接时,将对供电电网造成
很大的冲击,例如一台、以额定功率工作的单相工频电阻点焊机,在
电压供电的情况下,其焊接瞬时的初级电流可达数百安培。通常点焊机的
焊接时间都很短,大约几个或几十个周波就可以形成一个焊点,故在焊接时将
会给电网造成很大的冲击,造成瞬间三相不平衡,对供电电网造成严重的污染。
再者,单相工频点焊机在焊接时存在着焊接电流每秒次过零的问题,
将造成焊接加热过程的不连续。因此,一般不采用此类焊机进行铝、钦等导热、
导电率都很高金属材料的焊接。
针对单相工频点焊机存在的问题,人们一直在寻求一种高效而实用的点焊
焊接电源。从世纪年代起,人们在开发研制采用三相电源供电的焊接电
源方面进行了大量的工作,先后研制出三相低频和次级整流等点焊机,这类新
型点焊机,对提高能源利用率,并降低焊机功率,以及改善三相不平衡度都是
西北工业大学工学硕十论文
有益的。次级整流焊机又可以分为单相次级整流和三相次级整流两种。单相次
级整流点焊机较之单相工频点焊机在节能和提高功率因数等方面有了长足的进
步,但是该类焊机还是不能解决单相供电而产生的对供电电网的冲击和污染。
采用三相次级整流电阻焊焊机虽然可以做到三相电源供电,并且可以大大减小
供电电源各相的线电流。但是由于采用了大功率次级整流二极管,又将带来新
的能量损耗。一般来说,用于次级整流的二极管有左右的管压降。在次级
输出电压为左右的小功率点焊机中,将约有被用来克服由于整流二极
管产生的压降,该损耗约占整个输出能量的。因此,在小功率精密点焊
领域,采用次级整流的方法是不经济的。逆变点焊技术正好填补了这一空白。
逆变点焊技术研究的必要性
新材料、新技术的发展,推动了点焊技术向精密、高效和智能化发展。仪
器、设备的精密化要求点焊的过程更加稳定、可靠,焊接输入能量必须能精密
控制,以获得质量可靠、表面美观、尺寸符合要求的焊点〔‘。
与普通工频交流点焊机相比,逆变式电阻点焊机由于高频带来一系列特点,
具有焊接变压器体积小、质量轻、动态