傳統(tǒng)的脈沖鎢極惰性氣體保護(hù)焊（Tungsten Inert Gas Welding,簡稱脈沖TIG焊）以電弧穩(wěn)定、零飛濺、焊接質(zhì)量高、可焊金屬范圍廣等優(yōu)勢而受到廣泛應(yīng)用,但其同時存在脈沖頻率較低、電弧能量不集中、熱輸入量較大等問題,容易導(dǎo)致焊縫的熱影響區(qū)增大、晶粒變粗大以及力學(xué)性能降低�？祛l脈沖TIG焊接方法能夠提高電弧收縮程度,改善能量密度和提高電弧挺度,有望可以解決傳統(tǒng)脈沖TIG焊接方法存在的不足,已成為脈沖TIG焊接領(lǐng)域的研究熱點之一。但是,在快頻脈沖TIG焊中加入的高頻調(diào)制電流會對焊接電源產(chǎn)生強烈電磁干擾,極易出現(xiàn)焊接電流不穩(wěn)定、高頻段電弧控制效果差等問題,尤其是對功率半導(dǎo)體器件的不利影響更甚,如何提升焊接電源的穩(wěn)定性是優(yōu)化快頻脈沖TIG焊的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)硅（Si）基功率器件的開關(guān)性能難以滿足新一代高性能焊接電源的應(yīng)用要求,而第三代寬禁帶碳化硅（SiC）功率器件特別適用于高溫、高頻高壓、抗輻射和大功率等應(yīng)用場合,在提高焊接電源整體性能方面具有極大的潛力。為此,本文采用新型SiC功率器件來研制滿足快頻脈沖TIG焊工藝需求的全數(shù)字化高性能焊接電源。論文首先分析了快頻脈沖TIG焊接的... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 快頻脈沖TIG焊接技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 快頻脈沖TIG焊接技術(shù)介紹
        1.2.2 快頻脈沖TIG焊接電源研究進(jìn)展
        1.2.3 快頻脈沖TIG焊接工藝研究進(jìn)展
    1.3 SiC功率器件的研究及進(jìn)展分析
        1.3.1 SiC功率器件與Si功率器件比較分析
        1.3.2 SiC功率器件在電源應(yīng)用中解決的關(guān)鍵問題
        1.3.3 SiC功率器件在電源應(yīng)用中的研究進(jìn)展
    1.4 課題研究的主要內(nèi)容
第二章 SiC快頻脈沖TIG焊接電源主電路設(shè)計
    2.1 焊接電源主電路總體方案設(shè)計
        2.1.1 焊接電源主電路拓?fù)溥x擇
        2.1.2 焊接電源拓?fù)浞治?br>    2.2 焊接電源主電路設(shè)計
        2.2.1 三相整流濾波電路設(shè)計與分析
        2.2.2 高頻變壓器設(shè)計與計算
        2.2.3 SiC功率器件選型與分析
        2.2.4 RC吸收電路設(shè)計與分析
        2.2.5 輸出濾波電抗設(shè)計
    2.3 焊接電源切換電路設(shè)計
        2.3.1 切換開關(guān)IGBT的設(shè)計與分析
        2.3.2 防反灌二極管選型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 SiC快頻脈沖TIG焊接電源數(shù)字化控制系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 焊接電源控制系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.2 焊接電源控制軟件設(shè)計
        3.2.1 總體任務(wù)控制程序流程設(shè)計
        3.2.2 波形控制程序設(shè)計
    3.3 PWM輸出驅(qū)動控制設(shè)計
        3.3.1 PWM信號隔離放大輸出電路
        3.3.2 SiC MOSFET驅(qū)動電路及控制
        3.3.3 切換開關(guān)IGBT驅(qū)動電路及控制
    3.4 ADC采樣及反饋控制設(shè)計
        3.4.1 ADC采樣反饋外圍電路
        3.4.2 數(shù)字PID控制算法
    3.5 高頻高壓脈沖引弧控制
        3.5.1 引弧控制方法分析
        3.5.2 抗干擾措施
    3.6 本章小結(jié)
第四章 快頻脈沖TIG焊電弧特性基礎(chǔ)分析
    4.1 快頻脈沖電弧收縮機理探討
        4.1.1 電磁收縮力
        4.1.2 電磁動壓力
        4.1.3 電場收縮力
    4.2 電弧仿真分析
        4.2.1 脈沖電流頻率對電弧收縮的影響分析
        4.2.2 脈沖電流頻率對電弧壓力的影響分析
    4.3 電流模式對TIG電弧形態(tài)的研究分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 SiC快頻脈沖TIG焊接電源測試與工藝試驗
    5.1 焊接電源試驗平臺介紹
        5.1.1 焊接電源系統(tǒng)搭建
        5.1.2 焊接電源試驗平臺搭建
    5.2 焊接電源波形及性能測試
        5.2.1 驅(qū)動波形測試
        5.2.2 高頻變壓器波形測試
        5.2.3 輸出特性測試
    5.3 SiC快頻脈沖TIG焊接工藝試驗
        5.3.1 基值電流值ID對焊縫成形影響
        5.3.2 主電流值Im對焊縫成形影響
        5.3.3 主電流占空比對焊縫成形影響
        5.3.4 脈沖電流模式對焊縫成形影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]水下機器人局部干法焊接系統(tǒng)[J]. 王振民,謝芳祥,馮允樑,張芩.  焊接學(xué)報. 2017(01)
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博士論文
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[2]全數(shù)字脈沖逆變焊接電源控制策略與應(yīng)用的研究[D]. 段彬.山東大學(xué) 2010
[3]小電流脈沖TIG弧的高頻特征[D]. 牛永.天津大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于SiC的水下機器人局部干法焊接電源研究[D]. 謝芳祥.華南理工大學(xué) 2018
[2]熱輸入變化對AZ鎂合金TIG焊接接頭組織和力學(xué)性能的影響[D]. 李洋.重慶大學(xué) 2015
[3]高頻逆變電阻點焊電源的研制[D]. 周華飛.華南理工大學(xué) 2015
[4]數(shù)字化高壓引弧式TIG焊機的研制[D]. 段然.北京工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3476308