[实用新型]一种全数字PWM控制的交流脉冲MIG焊接系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全数字PWM控制的交流脉冲MIG焊接系统，属于焊接设备及自动化领域。

背景技术

交流MIG焊是20世纪90年代出现的一种新的焊接方法，技术关键是采用什么样的电流输出模式，如何实现对焊接电流的控制，从而有效地控制熔滴过渡、焊缝的熔深、焊缝的成形。清华大学在国内较早研究交流MIG焊，其采用一种被称为“双凹形”的电流波形，在电弧极性变换时具有自稳弧功能。

该交流脉冲MIG焊的特点是，采用了自稳弧措施，不用另外增加稳弧装置，但是在脉冲电流期间变换极性，增加了开关管的负担；在EN、EP极性里都有两个脉冲，易造成多个熔滴过渡，很难实现对熔滴过渡的精确控制。

北京工业大学前期采用单片机80C196KC为控制核心，研制成功AC PMIG焊机，它是用单片机控制，数据处理能力有限，可用的IO接口不充裕，PWM用模拟的DA+SG3526方式实现，这种模拟控制的方式实现的，有着固有的缺点：①电路复杂，可靠性差，成本高；②PWM频率由RC值决定，市场上的电容和电阻精度不高，导致PWM信号频率很难实现精确控制；③SG3526产生三角波易于振荡，进一步导致PWM信号的不稳定。④DAC7625的数模转换时间最大为10us，为此产生PWM信号频率受限制。该设备的稳定性还存在一定问题，EN极性、EP极性基值电流的幅值相同，不能进行单独调节，焊接参数的调节很不方便，系统的功能还不完善，有待于进一步研究和提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了现有的交流脉冲MIG焊接控制系统的上述不足，提出了一种全数字PWM控制的交流脉冲MIG焊接系统，该系统具有如下优点：

1)主控制器采用DSP来实现控制功能，他运算速度快，数据处理能力强，IO口充裕，可以完成实时精确控制。

2)采用CPLD实现数字化PWM，代替原来的DA+SG3526的PWM方式，控制灵活，抗干扰能力强。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。包括有主电路1和控制电路2；主电路1包括有整流滤波电路1.1、一次逆变电路1.2、二次整流电路1.3、二次逆变电路1.4、电弧能量输出1.5和高压稳弧电路1.6；控制电路2包括有核心控制部分A、控制执行部分B、前面板输入及显示部分C和送丝系统D；其中，送丝系统包括有焊枪开关信号D1、气阀开关量信号D3、送丝给定信号D2和送丝机调速电路D4；前面板输入及显示部分C包括有焊接参数给定C1和焊接参数显示C2，控制执行部分B包括有一次逆变驱动电路B1、二次逆变驱动电路B2和稳弧驱动电路B3，一次逆变驱动电路B1与主电路1中的一次逆变1.2相连，二次逆变驱动电路B2与主电路1中的二次逆变1.4相连，稳弧驱动电路B3与主电路1中的高压稳弧电路1.6相连；其特征在于：所述的核心控制部分A包括有DSP系统A3、电流采样及滤波电路A1、电压及采样滤波电路A2、CPLD系统A5和保护电路A4；电流采样及滤波电路A1和电压及采样滤波电路A2的一端与DSP系统A3相连，另一端与主电路1中的LEM块相连；DSP系统A3分别与CPLD系统A4、前面板输入及显示部分C中的焊接参数给定C1、焊接参数显示C2、送丝系统D中的焊枪开关信号D1、气阀开关量信号D3和送丝给定信号D2相连，CPLD系统还与保护电路A4和控制执行部分B中的一次逆变驱动电路B1相连，一次逆变驱动电路B1接收来自CPLD系统A5的数字化PWM信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)焊接过程实时可控、过程稳定可靠，几乎无飞溅，电弧稳定性强。由于本实用新型方法将DSP系统和CPLD系统配合起来，达到完全的数字化控制，相比与以往D/A+SG3526模拟控制的方式，控制灵活，能达到精确控制，实时性好，所以能够提高电弧稳定性和使焊接过程几乎无飞溅。

2)整体控制简单，无需考虑中间的数模转换及模拟PWM过程，保护电路也可大大简化且控制灵活，大大降低了设备及控制方法的复杂性和难度。根据实际要求将焊接参数预先设定好，在焊接过程中可达到精确实时控制，抗干扰性能好。

3)应用范围广；可以应用于薄板铝合金焊接，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1焊接系统结构组成图

图2交流脉冲MIG焊电流波形控制图

图3DSP系统主程序软件方案图

图4CPLD系统主程序软件方案图

图5数字时钟分频程序流程图

图6同步整形滤波程序流程图