本文關(guān)鍵詞：IGBT雙逆變式方波交流TIG焊機研究

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【摘要】：隨著鎂、鋁及其合金在生產(chǎn)生活中的使用范圍越來越大,迫切需要對這種金屬材料的焊接技術(shù)進行進一步的深入研究和改進。本次設(shè)計從材料焊接時的各項要求和常見難點出發(fā),結(jié)合焊機的功能,應(yīng)用模擬電路為控制核心設(shè)計了IGBT雙逆變式方波交流TIG焊機,以提高鋁、鎂合金的焊接性、獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。本文詳細說明了IGBT雙逆變式方波交流焊機各部分的設(shè)計過程,對焊機的各元件、模擬控制電路、高頻引弧裝置和抗干擾措施等進行了詳細介紹。文中還對焊機電路的設(shè)計要點、元器件的選擇和參數(shù)計算做了詳細說明。焊機控制系統(tǒng)以模擬電路為核心,控制方式為脈沖寬度調(diào)制PWM,通過模擬控制電路驅(qū)動IGBT開關(guān)元件來實時控制電源的電流波形、幅值等參數(shù)。模擬控制電路輸出的控制量由濾波電路濾波整定、調(diào)整后,由控制核心元件SG3525給出兩路脈沖信號,然后分別通過集成元件M57959L、TLP250進行比較放大后驅(qū)動前后級IGBT元件,最終得到焊接用電流。通過線性霍爾傳感器實時采集焊接電流,經(jīng)放大緩沖后反饋到電路中,實現(xiàn)對瞬時電流的實時調(diào)節(jié)控制。本文通過試驗,對焊機電源的工作原理、電路控制、可靠性和抗干擾性進行了系統(tǒng)的分析,列明了試驗過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)。針對焊接過程中的氧化、氣孔、變形、焊縫性能降低等問題,研究出了相應(yīng)的解決方式,同時根據(jù)模擬電路的特點和過流、過熱等常見故障有針對性的設(shè)計了保護電路。分析了影響焊機正常工作的各方面干擾因素及其產(chǎn)生的原因,并做了相應(yīng)的抗干擾措施。通過實際空載調(diào)試和靜負載調(diào)試發(fā)現(xiàn),本次設(shè)計的焊機主電路設(shè)計合理,,抗干擾能力好,控制系統(tǒng)元件少、電路簡單、使用方便,焊接電流、占空比、電流緩降時間、脈沖頻率等參數(shù)均可分別進行調(diào)節(jié),可輸出預(yù)定的焊接參數(shù)及多種外特性,能進行多種復(fù)雜條件下的焊接,能夠很好的對鋁鎂及其合金進行焊接,得到優(yōu)良的焊接接頭。針對焊機工作中的參數(shù)預(yù)置、數(shù)據(jù)存儲和輸出波形的控制等有關(guān)問題,本文提出了完善的建議,為今后鋁、鎂合金焊接技術(shù)的發(fā)展及焊接電源的深入研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：IGBT 方波交流 雙逆變 TIG 模擬電路
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG434.5
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 鋁鎂及其合金的焊接性能11-12
• 1.2 方波交流TIG焊的提出12-13
• 1.3 逆變式弧焊電源13-16
• 1.3.1 逆變式弧焊電源的概念13
• 1.3.2 逆變弧焊電源的優(yōu)點13-16
• 1.4 弧焊電源的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4.1 國外弧焊逆變電源研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.2 國內(nèi)弧焊逆變電源研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.3 弧焊逆變電源的發(fā)展趨勢19
• 1.5 方波交流TIG焊接逆變電源設(shè)計思想、方案與目標19-21
• 第2章 雙逆變式方波交流TIG焊機主電路設(shè)計21-33
• 2.1 主電路總體設(shè)計21-25
• 2.1.1 逆變電路拓撲結(jié)構(gòu)的選擇21
• 2.1.2 開關(guān)元件的選擇21-23
• 2.1.3 逆變頻率的確定23-24
• 2.1.4 TIG焊機的主電路結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2 高頻變壓器的設(shè)計25-27
• 2.2.1 焊機高頻變壓器設(shè)計要點25-27
• 2.2.2 焊機高頻變壓器參數(shù)確定27
• 2.3 輸入濾波電容的選擇27-28
• 2.4 IGBT的選擇28-31
• 2.4.1 IGBT的特性28-29
• 2.4.2 IGBT的參數(shù)選擇29-30
• 2.4.3 IGBT的使用注意事項30-31
• 2.5 輸出濾波電感設(shè)計31
• 2.6 吸收電路與抗干擾電路31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 雙逆變式方波交流TIG焊機控制電路設(shè)計33-52
• 3.1 基本模擬電路的簡介33-35
• 3.2 模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計要求35-36
• 3.3 模擬控制系統(tǒng)的工作原理36-37
• 3.4 模擬控制電路的硬件組成37-46
• 3.4.1 運算放大電路為主的電源板37-38
• 3.4.2 脈寬調(diào)制電路38-40
• 3.4.3 IGBT驅(qū)動電路40-44
• 3.4.4 數(shù)據(jù)采集電路44-45
• 3.4.5 保護電路45-46
• 3.5 高頻引弧裝置設(shè)計46-51
• 3.5.1 高頻引弧器的工作原理47-48
• 3.5.2 高頻引弧器的參數(shù)設(shè)計48-49
• 3.5.3 高頻引弧器的控制電路設(shè)計49-50
• 3.5.4 TIG焊接逆變電源的時序控制50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第4章 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計52-59
• 4.1 電磁干擾的來源與抑制電磁干擾的原則52
• 4.2 硬件抗干擾設(shè)計52-57
• 4.2.1 電源干擾的抑制53-54
• 4.2.2 模擬控制電路的抗干擾設(shè)計54-55
• 4.2.3 空間干擾的抑制55-56
• 4.2.4 印刷電路板的抗干擾設(shè)計56-57
• 4.3 模擬控制電路抗干擾設(shè)計57-58
• 4.3.1 模擬量采集58
• 4.3.2 開關(guān)量輸入輸出58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果59-65
• 5.1 脫機調(diào)試59-61
• 5.1.1 系統(tǒng)調(diào)試59
• 5.1.2 驅(qū)動波形測試59
• 5.1.3 保護電路測試59-61
• 5.2 聯(lián)機調(diào)試61-64
• 5.2.1 空載聯(lián)機調(diào)試61-62
• 5.2.2 靜負載波形測試62-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄71

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