基于单片机和dsp的数字化igbt逆变焊机研究

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1、第３４卷第８期２００４年８月雹珲梭ＥｌｅｃｔｒｉｃＷｅｌｄｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＶｏｌ－３４Ｎｏ．８Ａｕｇ．２００４蓦晕攀肆褫翱嘧蠹≯秘簸鲁纯薰＠穆节遵囊撵ｉ瓤旃舞罗环敏，罗剑兵，许华明，习友宝（电子科技大学自动化工程学院，四川成都６１００５４）一Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ（ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆＩＧＢＴｉｎｖｅｒｔｅｒｗｅｌｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｂｙＬＵＯＨｕａｎ－ｍｉｎ，ＬＵＯＪｉａｎ－ｂｉｎｇ，ＸＵＨｕａ—ｍｉｎｇ，ＸＩＹｏｕ－ｂａｏＳｃｉｅｎｃｅＭＣＵａｎｄＤＳＰ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）蠛鏊Ａｂｓ

2、ｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐａｎｅｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｂｙＭＣＵａｎｄｗｅｌｄｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｂｙＤＳＰｉｎｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆＩＧＢＴｉｎｖｅｒｔｅｒｗｅｌｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｍａｉｎｌｙ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｂｅｔｗｅｅｎＤＳＰａｎｄＭＣＵｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．ｈａｒｄｗａｒｅｉｓｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ豳动化Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＧＢＴｉｎｖｅｒｔ

3、ｅｒｗｅｌｄｉｎｇｐｏｗｅｒｓｏｕｒｃｅ；ｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ；ＭＣＵ；ＤＳＰ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏＣＰＵＳ爝缓技术随着电子电力器件技术、智能控制技术的发展和对电焊机动态焊接过程的认识理论日趋完善，参数离散性大、飞溅大、焊缝成形不好的传统模拟焊机正逐渐向参数调试测试方便、飞溅小、焊缝成形美观的数字化控制焊机过渡。模拟控制的ＩＧＢＴ逆变焊机-48１模拟ＩＧＢＴ逆变焊机结构框图如图１所示，其主要原理是通过ＩＧＢＴ模块将５０Ｈｚ的整流电压变成几十千赫兹脉宽调制的交流电压，从而使电源频率也是到相应的提高。弧焊控制的速度提高，

4、为实现制参数调测不方便，功能单一，焊接质量不高。图１模拟ＩＧＢＴ逆变焊机框图好的控制策略奠定了硬件基础，焊接的动特性有了质的提高。在模拟焊机中，通过弧压传感器采样，取得焊接电流、电压等参数，通过电压比较器，再经过２２．１数字化ＩＧＢＴ逆变焊机的设计硬件设计模拟ＰＩ运算（比例放大器和积分器），去控制ＰＷＭ模块，从而控制ＩＧＢＴ模块的通断达到控制高频变压器的导通时间，实现动态控制焊接过程的目的ⅡＪ。整个电路全由模拟器件完成，器件参数离散性大，控硬件系统采用了双芯结构，单片机进行事务管理，完成参数的设定、存储和显示。ＤＳＰ单独完成主控部分，实现焊接状

5、态下对电压、电流的动态控制。ＤＳＰ主控板与单片机面板之间通过硬件接口的收稿日期：２００４—０６—０５’并行方式通信。硬件框图如图２所示。作者简介：罗环敏（１９７２－－），男，ｌ四Ｊｔｌ华蓉人，在读硕士，主要从事网络化测试技术和电焊机的数字化研究工作。万方数据２．１．１ＤＳＰ主控板设计采用德州仪器公司ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，简称ⅡＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｈｏｏｌ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ缓自萌化焊接技术罗环敏等：基于单片机和ＤＳＰ的数字化ＩＧＢＴ逆变焊机研究第８期兰一

6、单片机／Ｐ８９ｑＣ５８接口电路通信接口电路保护电路Ｄ／Ａ接口ｂ刮ｂ刊翼薹嘎釜电路Ｉ电压采样信号电流采样信号ＳＲＡＭＩ酽ＰＲＯＭｌＲＳ２３２图２数字化ＩＧＢＴ逆变焊机数字化部分框图公司）的ＴＭＳ３２０Ｃ２０００系列中的ＴＭＳ３２０Ｉ＿Ｆ２４０７Ａ，其片内有３２ｋ字的ＦＬＡＳ］Ｈ程序存储器和２．５ｋ字的数据／程序存储器，有１０位１６路的Ａ／Ｄ转换器，最小转换时间为３７５ｎｓ，主频工作速度可达４０ＭＨｚ，接信的接口功能，单片机的扩展外部端口地址分配如表１所示。预留的ＲＳ２３２接口作为以后通信的扩展用。ＥＥＰＲＯＭ用来存储整定好的焊接参数。表１扩展外部

7、端口地址分配表口丰富，可作控制使用【１１。在电路中，经过弧压传感器采样出电压、电流信号，经过隔离，输入给信号调理电路进行放大、滤波。由于电焊机的干扰特别大，在隔离电路中采用了ＢＢ公司的电容耦合型精密ＯＯＸ．键盘响应端Ｅｌ１！！茎查旦攘；｜｜毒蒸ｌ隔离放大器ＩＳ０１２２，信号从ＩＳ０１２２出来后，再经过Ｏ０Ｘ操作指示灯低通滤波器，以滤除高频干扰信号；另外，在信号调理电路中，为了使电弧各个阶段的采样信号满足ＤＳＰ藜辆睁１０，ｉｌｉ｝¨孓ｉ誊Ｘ＝¨ｌ１Ｘ濡篓望嚣觏口数字显示端ＩＺｌ窘动亿的Ａ／Ｄ电路输入电平的要求，采用ＡＤ公司的高性能模拟多

8、路开关（ＡＤＧ４０８）构成的程控多路选择器，根据采样信号的大小，选择不同的增益档位，并通过射极