航空航天科技的快速發(fā)展對航天鋁合金材料的焊接質(zhì)量提出了更高要求,而高性能的全數(shù)字化變極性等離子弧焊電源是提高鋁合金材料焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)前焊接電源主控電路較為成熟,其性能很大程度依賴于數(shù)字控制器的設(shè)計(jì),尤其體現(xiàn)在恒流閉環(huán)控制策略上。根據(jù)弧焊逆變電源時變性、非線性等特點(diǎn),需分別設(shè)計(jì)焊接電源工作在大、小信號工作范圍內(nèi)的控制方法。變極性等離子弧焊電源是一種具有重復(fù)性質(zhì)的雙工況運(yùn)行系統(tǒng),工況一為DCEN（工件接正,鎢極接負(fù)）,工況二為DCEP（鎢極接正,工件接負(fù)）。針對這一特點(diǎn),以機(jī)器人控制領(lǐng)域富有成效的迭代學(xué)習(xí)控制算法為基本原理,提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的大信號系統(tǒng)控制方法。通過采用被控對象后級反饋量（焊接電流）的主反饋與被控對象前級反饋量（全橋驅(qū)動占空比）的局部反饋相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)焊接電源閉環(huán)控制。前級反饋量通過在收斂誤差內(nèi)采樣多個控制周期的歷史數(shù)據(jù)（驅(qū)動占空比）得到,其作為大信號范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的驅(qū)動數(shù)據(jù),并通過弧焊逆變電源系統(tǒng)的大信號平均模型解釋了歷史數(shù)據(jù)所表征的物理意義。獲取了控制器在負(fù)載試驗(yàn)時輸出的大量歷史數(shù)據(jù),并分析比較在不同電流時的基本特征。控制系統(tǒng)采用內(nèi)核為Cortex-M4的微控制器... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

焊接電流和變壓器原邊電流采樣電路

圖 2-4 一次全橋逆變驅(qū)動電路Figure 2-4 Full bridge primary inverter drive circuit2.2.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)欠壓、過熱保護(hù)電路如圖 2-5 所示。大功率開關(guān)管在頻繁開通、關(guān)斷、以及導(dǎo)通時均會產(chǎn)生熱損耗，為防止其結(jié)溫過高，需對 IGBT 模塊進(jìn)行過熱監(jiān)測，即使用溫度繼電器貼在散熱片表面。當(dāng)?shù)綔囟壬仙皆O(shè)定閾值時，溫度繼電器常閉合信號斷開將二極管 Q7 導(dǎo)通，觸發(fā)過熱報警指示燈動作。同時將過熱信號送入MCU 控制板，CPU 獲取信號后，停止一次逆變驅(qū)動信號的輸入，焊接過程進(jìn)入�；⊙訒r送氣階段。等待過熱信號解除后方可開始燃弧再次進(jìn)入焊接過程。為保證 IGBT 功率級驅(qū)動電路正常工作，需穩(wěn)定的驅(qū)動電壓，即 IGBT 開啟電壓穩(wěn)定在 15V 左右。較高的開啟電壓有利于 IGBT 快速導(dǎo)通，減小開通損耗。功率級驅(qū)動電路的供電電源是單相 220V 經(jīng)交流變壓器轉(zhuǎn)化為 13.5V 電壓接入CON1 口。由 2KBP10 整流橋得到 17.5V 的直流電壓，經(jīng)三端穩(wěn)壓芯片 LM7815

北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)換為 15V 電壓供功率級驅(qū)動電路使用�，F(xiàn)監(jiān)測 17.5V 供電電壓，當(dāng)電壓下降到 15V 以下時運(yùn)算放大器 LF353 輸出高電平，一路信號觸發(fā)欠壓報警指示燈，一路信號傳入 MCU 控制板經(jīng) HCPL2630 光耦隔離輸送給微控制器 IO 口。CPU獲取此信號將�；∵M(jìn)入延時送氣階段，等待欠壓信號解除后可開始下一次焊接過程控制。


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