探讨算法全数字逆变交流MIG焊接设备及工艺试验

论文导读：
摘要：近年来汽车、集装箱行业进展迅速，竞争也十分激烈，越来越多的企业选择采取薄板和超薄板作为生产材料，这样既能节省成本又能实现产品的轻量化。薄板加工不可避开的要利用焊接手段，而传统的焊接工艺很难运用于薄板的焊接，因为薄板焊接对焊接历程的热输入十分敏感，而传统焊接工艺对热输入很难做到精确的制约。在这样的大背景下，对薄板的焊接工艺就提出了更高的要求。由此研制一台可靠的具有稳定热输入特性的全数字交流MIG焊接设备是十分有必要的。基于以上理由，本课题设计了一种名为AC-VD的新型交流MIG弧长调节策略，并为此设计了一台基于dsPIC30F6011、dsPIC30F2020和PIC18F4580为核心制约芯片的新型的全数字交流MIG焊接设备。焊接电源的主电路部分通过两次逆变实现交流输出，一次逆变采取IGBT全桥拓扑结构，二次逆变采取IGBT推挽拓扑结构。本论文将通过整体框架设计，对焊接电源的主电路拓扑结构进行相应的浅析，并对相关电子器件进行了选型。通过制约电路硬件以及软件的设计，实现了焊接电源的全数字制约，包括一次逆变制约、二次逆变制约、高压稳弧制约、驱动电路设计、反馈电路设计、人际交互系统设计、送丝系统设计、通讯系统设计以及数字PID制约设计。在完成主电路、制约电路以及软件设计的前提下，对一次逆变、二次逆变、RCD吸收网络、焊接电源内环制约PID调节、高压稳弧系统、送丝系统等环节进行了相关参数优化，并对焊接电源进行了温升试验。本论文对焊接工艺进行了一定的探讨，设计了一种名为AC-VD的新型交流MIG弧长调节策略，在焊接电流和交流周期不变的条件下，通过调节EN极性EP极性在整个交流周期的比率，对焊接电弧的弧长进行调节。通过工艺试验证明，本弧长调节策略是可行的，并在焊接电流180A、交流频率100Hz、焊丝直径0.8mm的条件下，测试了AC-VD制约法的有效调节范围。关键词：交流论文MIG论文全数字论文弧长制约算法论文稳定热输入论文
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Abstract5-10
第1章 绪论10-20

1.1 课题背景10-11

1.2 交流 MIG 焊接技术及进展近况11-15

1.2.1 交流案例的提出11-12

1.2.2 交流 MIG 焊接技术12-13

1.2.3 国外交流 MIG 焊接技术进展情况13-14

1.2.4 国内 AC PMIG 焊接技术进展情况14-15

1.3 全数字化焊接电源的进展15-17

1.3.1 国外数字化焊接电源的进展情况16-17

1.3.2 国内数字化焊接电源的进展情况17

1.4 薄板焊接的弧长调节策略17-18

1.5 本课题的探讨思路及主要探讨内容18-20

第2章 交流 MIG 焊接设备整体设计20-30

2.1 AC-VD 弧长调节制约20-22

2.2 焊接设备的整体框架22-23

2.3 电源主电路拓扑结构及工作原理23-29

2.3.1 一次逆变电路工作原理以及器件选型24-26

2.3.2 二次逆变电路工作原理以及器件选型26-28

2.3.3 高压稳弧电路工作原理以及器件选型28-29

2.4 本章小结29-30

第3章 制约系统设计30-54

3.1 引言30

3.2 DSP 制约系统30-35

3.

2.1 一次逆变制约系统30-33

3.

2.2 二次逆变和高压稳弧制约系统33-35

3.3 驱动电路设计35-37

3.4 反馈电路设计37-38

3.4.1 采样电路设计37

3.4.2 dsPIC30F 系列 AD 采样37-38

3.5 人机交互系统38-41

3.5.1 人机交互系统整体结构设计38-39

3.5.2 人机交互系统软件设计39-40

3.5.3 人机交互系统抗干扰措施设计40

3.5.4 人机交互系统实物图40-41

3.6 送丝系统设计41-45

3.6.1 送丝电机调速工作原理41-42

3.6.2 送丝驱动电路设计42-43

3.6.3 送丝系统软件设计43-45

3.6.4 送丝系统实物图45

3.7 通讯系统设计45-49

3.7.1 CAN 总线设计46-48

3.7.2 SPI 通讯设计48-49

3.8 数字 PID 制约49论文导读：数优化60-634.5高压稳弧系统的参数优化63-674.5.1高压稳弧系统器件选型63-664.5.2实际焊接历程中高压稳弧电压测试66-674.6送丝系统的参数优化67-714.7焊接电源温升试验及焊接电源实物图71-724.9本章小结72-74第5章工艺试验74-865.1手工电焊条焊接试验74-755.2AC-VD制约法的可行性测试75-795.3AC-VD制约法参数影
-52

3.9 本章小结52-54

第4章 焊接电源稳定性测试以及参数优化54-74

4.1 一次逆变工作历程调试54-55

4.2 二次逆变工作历程调试55-57

4.3 开关管 RCD 吸收网络的参数优化57-60

4.4 焊接电源内环制约 PID 调节的参数优化60-63

4.5 高压稳弧系统的参数优化63-67

4.5.1 高压稳弧系统器件选型63-66

4.5.2 实际焊接历程中高压稳弧电压测试66-67

4.6 送丝系统的参数优化67-71

4.7 焊接电源温升试验及焊接电源实物图71-72

4.9 本章小结72-74

第5章 工艺试验74-86

5.1 手工电焊条焊接试验74-75

5.2 AC-VD 制约法的可行性测试75-79

5.3 AC-VD 制约法参数影响工艺试验79-83

5.4 本章小结83-86

结论86-88
参考文献88-92
攻读硕士学位期间所发表的学术论文92-94
致谢94