变极性PMIG焊接设备数字化控制系统研制

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1、摘要变极性PMIG(简称Ⅵ，PMIG)焊是一种交流脉冲熔化极焊接方法，可用于焊接铝合金、低碳钢以及不锈钢，它的优势是可以通过调整EN极性占整个变极性脉冲电流周期的比例(简称EN比率)，实现对焊接电弧能量的控制，从而达到对焊缝熔深、送丝速度的控制，非常适合于薄板铝和金焊接，并且可以获得很高的焊接效率。根据薄板铝合金焊接工艺要求，在基于DSP控制的Ⅵ，PMIG焊接设备结构的基础上，设计了逆变焊接电源数字化控制系统，完善了该焊接设备，系统工作过程稳定、控制精度高。焊接电源主电路采用IGBT二次逆变技术实现变极性焊接

2、电流的输出，内环电流反馈实现焊接电流的恒流控制，外环电压反馈通过控制电弧电压实现电弧弧长的调节。针对铝合金VPPMIG焊接电流过零后存在电弧再引燃问题，采用单电源供电方式，设计了一种全桥式高压脉冲稳弧电路，可实现小基值电流过零时的双向稳弧，保证了焊接电流过零时电弧燃烧的稳定性。采用DSP(1MS320F2812)作为控制系统核心，用软件编程实现复杂焊接过程的控制，减少了较多硬件控制电路，使焊接设备向柔性化控制方向发展。对于焊接过程的控制，采用数字化PI算法，实现了闭环的恒流控制。采用CPLD(EPM7128S

3、TCl00)作为数字化PWM控制系统核心，完成数字化PWM控制，避开了模拟PWM控制的种种缺陷，使PWM控制更灵活，更可靠，成本更低廉。应用了CPLD灵活的逻辑可编程能力，把保护电路融入其中，达到对PWM输出信号的控制作用。本文把完成所设计的数字化控制系统应用与焊机主电源上，编写软件实现了电源的恒流控制，并研究了该电源的电流、电压的响应性能。结果表明，所研制的数字化控制系统能实现精确的恒流控制，达到了最初的设定研究目标。关键词变极性；脉冲MIG焊；TMS320F2812；EPM7128ABSTRACTAbst

4、ractVariablePolarityPulsedMIG(VPPMIG)isaconsumableelectrodeACpulseweldingprocess．itcanusedtoweldaluminumalloy,mildsteelandstainlesssteel．Theadvantagessuchasweldingarcenergy,wiremeltingrateandpenetrationofweldCanbecontrolledbyregulatetheratioofENtimetotheper

5、iodofvariedpolaritypulsecurrenLVPPMIGisappropriatetoweldthinplateofaluminumalloyandefficiencyisgreaLAdi西talcontrolsystemofVPPMIGarcweldingpowersouroeisdevelopedbasedOnDSV,thetopologyandtheoutputcurrentwaveformdesignedcanmeettherequirementofthinplatewelding．

6、WaveformofVariedpolaritycurrentisrealizedbyusingIGBTa8switchesofsecondaryinverter,constantweldingcurrentisrealizedbyinsideloopoffeedbackofcurrent,regulateofarclength啪berealizedbyoutsideloopoffeedbackofarcvoltage．Afullbridgehighvoltagepulseda∞stabilizingcirc

7、uitwhichW：t_qpoweredbysinglepowersgxlroeisdesignedtoavoidofextinguishingofcrnsszeroweldingafc．儆circuitcanmaintainthestableofarcdi-directionallywhensmallbackgroundcurrent01"088zero，a坞哪呤thestableburningofweldingarcwhenwelding(torrentcrosszero．DSP(TMS320F2812)

8、isthecontrolkernelofVPPMIGpower80ur∞．Hardwarecircuitissimplifiedbyusingsoftwaretocontrolcomplicatedweldingprocem．Astocontrolofweldingpl'oce88，awayofdigjifitalPIarithmeticisusedforclosedloopofconstant-c