全数字化弧焊逆变电源控制系统的研制

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随着焊接工艺研究的深入以及电力电子技术的大力发展和其在焊接领域的广泛应用,对焊接电源的精确控制和智能化提出了更高的要求。弧焊技术是现代焊接技术的重要组成部分,其应用几乎囊括现代工业生产中的各个领域。当前弧焊逆变电源的逆变频率一般集中在20-100KHz的范围之内,在逆变频率不断提高的发展趋势下,弧焊逆变电源的重量和体积也相应的不断减小,同时焊机的输出电感也相应的减小,这为弧焊逆变电源的时间控制提供了很好的发展基础。但是,由于当前弧焊逆变电源基本都采用模拟电路进行控制,这在一定程度上抑制了弧焊电源的智能化和精确控制程度。因此,本文针对弧焊逆变电源的精确控制和智能化,对弧焊逆变电源的数字化进行了研究。  所谓的数字化弧焊逆变焊机,实际上是利用现代计算机技术,以0和1的方式完成对弧焊工艺过程的工艺参数的闭环调节。研究弧焊逆变电源数字控制器的实质其实就是研究数字控制和传统模拟电路控制的不同之处,在设计和优化数字控制器策略的同时,得到一套满足弧焊逆变电源控制应用所需要的数字控制器参数。本文在这部分的研究过程中,首先结合国内外弧焊逆变电源的研究现状,分析了弧焊逆变电源的工作过程,对控制效果进行了初步的理论分析。  如何实现弧焊逆变电源的数字化的关键在于构建一个数字化弧焊逆变电源的控制系统,本文在结合逆变弧焊电源的研究现状和发展趋势的基础上,结合计算机技术和嵌入式技术的最新发展成果,选用ST公司新处理器CORTEX-M4系列单片机STM32F407VGT6为控制核心的一套数字化弧焊逆变电源的控制系统。  本文中设计的弧焊逆变电源的控制系统不仅实现了焊接过程中对焊接参数的输入,显示,调用,存储以及实际焊接参数的采集和监控功能,并可实现焊接过程中焊接参数的恒流控制。不仅可实现主站PC对焊机的远程交互,还可将微控制器采集到的焊接数据实时上传进行监测,根据监测情况,实时修正焊接工艺参数,以达到更高的焊接工艺要求和获得更为优化的焊接质量。
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