脉冲MIG焊接电源数字控制系统设计.pdf

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1、第45卷第11期电力电子技术Vo1．45，No．112011年11月PowerElectronicsNovember201l脉冲MIG焊接电源数字控制系统设计庞清乐(山东工商学院，山东烟台264005)摘要：针对模拟控制和单片机控制的MIG焊接电源控制系统灵活性差、控制精度低及可靠性差等缺点，设计了基于32位微处理器(MCF5213CAF80)和FPGA的数字控制系统。介绍了控制系统的整体硬件电路设计方案、采样和A／D转换电路、PWM驱动电路。同时，介绍了FPGA的软件设计和在MCF5213CAF80上的嵌入式操作系统设计。实验结果表明，基于微处理器和FPGA的脉冲MIG焊接电源控制系统动态响

2、应快、可靠性高、弧长控制稳定。关键词：焊接电源；现场可编程门阵列；控制系统中图分类号：TG434．5文献标识码：A文章编号：1000-100X(2011)11-0014-03DesignofDigitalControlSystemforPulsedMIGWeldingPowerSourcePANGQing．1e(ShandongInstituteofBusinessandTechnology，Yantai264005，China)Abstract：Controlsystembasedonmicrocontroller(MCF5213CAF80)andfiledprogrammablegated

3、array(FPGA)forMIGweldingpowersourceisdesignedtosolvethedeficienciesinthecontrolsystembasedonanalogouscontroltechnologyandsingle-chipcontroltechnology，suchaspoorflexibility，controlprecisionandreliability．Theoverallhardwarecircuitscheme。samplingandA／DconvertercircuitsandPWMdrivecircuitsarepresented．Fu

4、rthermore，tIlesoftwaredesignofFPGAandthesoftwaredesignofreal—timeembeddedoperatingsystemonMCF5213CAF80areproposed．TheexperimentalresultsshowthatthecontrolsystembasedonmicrocontrollerandFPGAforpulsedMIGweldingpowersourcehastheadvantagesofquickerresponse，betterreliabilityandmorestablearclength．Keyword

5、s：weldingpowersource；filedprogrammablegatedarray；controlsystemFoundationProject：SupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50777040)；PostdoctoralScienceFoundationofChina(No．20090461204)；NationalScienceFoundationofShandongProvince(No．ZR201OEL030)1引言2脉冲MIG焊机控制系统控制方案弧焊逆变电源自八十年代问世以来．经过逐焊接电流和电弧

6、弧长是影响脉冲MIG焊接步发展完善。目前逆变式弧焊电源己成为焊接电质量的两个重要因素。对焊接电流采用变参数PI源的主流产品『11，传统的模拟控制系统和单片机控制；弧长不能直接测量，采用焊机输出电压来表控制系统由于灵活性差、控制精度低和可靠性差征弧长，对输出电压采用PID控制。整个控制系统等缺点，严重制约了弧焊电源的发展【。随着EDA为双闭环控制．即电流内环和电压外环控制。控制技术和DSP技术的发展．实现了控制系统的数字系统的总体框图如图1所示。化。国内外学者对MIG焊接电源的数字控制系统进行了研究『3_1。我国数字化电源的研究起步较晚，主要集中在研究所和几所高校中[5-8]。为了进一步提高焊机

7、质量．满足MIG焊接电源数字控制所需的实时性和控制精度。提出了基于32位微控制器(MCF5213CAF80)与FPGA的焊机控制系统。萋学基金r(目20：0国904家61自20然4)；山东省自‘然科学基金；(中ZR国20博10E士L后030科)3⋯．1整一体硬一件”设一计方“案一定稿日期：2o11一o6—10脉冲MIG焊机控制系统的整体硬件设计框作者简介：庞清乐(1969一)，男，山东聊城人，副教