[发明专利]高低频脉冲相位可调的大功率双丝双脉冲MIG焊电源系统及其控制方法

权利要求书

1.一种高低频脉冲相位可调的大功率双丝双脉冲MIG焊电源系统，其特征在于，所述电源系统包括STM32人机界面模块、主机电源和从机电源，

所述主机电源为主机电弧负载提供电流，所述从机电源为从机电弧负载提供电流；所述主机电源及从机电源分别由两台并联的主电路及控制电路组成，其中，每台主电路一端与三相交流连接，另一端并联后与电弧负载连接，每台主电路包括顺序连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和输出整流滤波模块；

每台控制电路包括DSP数字化协同控制模块、高频驱动模块、电压电流检测模块和故障保护模块；

所述高频驱动模块的一端与高频逆变模块的一端连接，另一端与DSP数字化协同控制模块的PWM端连接；

所述电压电流检测模块的一端与电弧负载连接，另一端与DSP数字化协同控制模块的A/D输入端连接；

所述故障保护模块的一端与输入整流滤波模块的一端连接，另一端与DSP数字化协同控制模块的一端连接；

所述STM32人机界面模块通过CAN总线分别与主机电源中的DSP数字化协同控制模块连接，所述STM32人机界面模块通过CAN总线分别与从机电源中的DSP数字化协同控制模块连接；所述STM32人机界面模块和所述DSP数字化协同控制模块内置eCAN模块实现上位机和下位机之间的数字化协同控制，从而实现7种模式的高低频双脉冲相位输出；所述7种模式的高低频双脉冲相位输出分别是：低频同步高频同步相位模式、低频同步高频交替相位模式、低频同步高频随机相位模式、低频交替高频同步相位模式、低频交替高频交替相位模式、低频交替高频随机相位模式、低频随机高频随机相位模式，其中，

所述电源系统工作在低频同步高频同步相位模式时，主从机输出电流高低频脉冲相位相同，即高低频脉冲相位差φ_h=φ_l=0°，且主从机高低频脉冲频率分别相等；在此相位模式下，主从机低频脉冲的强弱脉冲同步出现，即当主机低频脉冲处于强脉冲阶段时从机低频脉冲处于强脉冲阶段，反之当主机低频脉冲处于弱脉冲阶段时从机低频脉冲处于弱脉冲阶段；主从机高频脉冲的峰基值同步出现，即当主机高频脉冲处于峰值阶段时从机高频脉冲处于峰值阶段，反之当主机高频脉冲处于基值阶段时从机高频脉冲处于基值阶段；低频同步相位使熔池温度场的温差梯度较大，高频同步相位则使双电弧干扰程度比交替相位基值电弧干扰小，而峰值电弧干扰大；

所述电源系统工作在低频同步高频交替相位模式时，主从机输出电流低频脉冲相位相同，即低频脉冲相位差φ_l=0°，主从机低频脉冲的强弱脉冲同步出现，且主从机低频脉冲频率相等；但是主从机高频脉冲相位交替，即高频脉冲相位差φ_h=180°，主从机高频脉冲的峰基值交替出现，即在一个高频脉冲群中从机高频脉冲输出比主机高频脉冲输出延迟半个高频脉冲周期，且主从机高频脉冲频率相等；低频同步相位使熔池温度场的温差梯度较大，高频交替相位则使双电弧干扰程度比同步相位峰值电弧干扰少，而基值电弧干扰较大；

所述电源系统工作在低频同步高频随机相位模式时，主从机输出电流低频脉冲相位相同，即低频脉冲相位差φ_l=0°，主从机低频脉冲的强弱脉冲同步出现，且主从机低频脉冲频率相等；但是主从机高频脉冲相位随机，主从机高频脉冲的的峰基值随机出现，即在一个高频脉冲群中从机高频脉冲输出与主机高频脉冲输出相位随机，主从机高频脉冲可能同时输出基值或峰值，也可能是基值和峰值交替状态，且主从机高频脉冲相位随机；低频同步相位使熔池温度场的温差梯度较大，高频随机相位则使峰值电弧和基值电弧干扰程度在高频同步和交替相位之间；

所述电源系统工作在低频交替高频同步相位模式时，从机低频脉冲电流输出比主机低频脉冲输出延迟半个低频脉冲周期，即低频脉冲相位差φ_l =180°，高频脉冲相位同步，即高频脉冲相位差φ_h=0°，在此相位模式下，主从机低频脉冲的强弱脉冲交替出现，即当主机低频脉冲处于强脉冲阶段时从机低频脉冲处于弱脉冲阶段，反之当主机低频脉冲处于弱脉冲阶段时从机低频脉冲处于强脉冲阶段，且主从机低频脉冲频率相等；但是主从机高频脉冲的峰基值同步出现，且主从机高频脉冲频率相等；低频交替相位使熔池温度场的温差梯度较小，高频同步相位则使双电弧干扰程度比交替相位基值电弧干扰小，而峰值电弧干扰较大；

所述电源系统工作在低频交替高频交替相位模式时，主从机高低频脉冲电流输出分别比主机高低频脉冲输出延迟半个高低频脉冲周期，即高低频脉冲相位差φ_h=φ_l=180°，在此相位模式下，主从机低频脉冲的强弱脉冲交替出现，主从机高频脉冲的峰基值脉冲也交替出现，且主从机高低频脉冲频率分别相等；低频交替相位使温度场的温差梯度较小，高频交替相位则使双电弧干扰程度比同步相位模式峰值电弧干扰少，而基值电弧干扰较大；

所述电源系统工作在低频交替高频随机相位模式时，从机低频脉冲电流输出比主机低频脉冲输出延迟半个低频脉冲周期，即低频脉冲相位差φ_l =180°，在此相位模式下，主从机低频脉冲的强弱脉冲交替出现，且主从机低频脉冲频率相等；但是主从机高频脉冲可能同时输出基值或峰值，也可能是基值和峰值交替状态，且主从机高频脉冲相位随机；低频交替相位使熔池温度场的温差梯度较小，高频随机相位则使峰值电弧和基值电弧干扰程度在高频同步和交替相位之间；

所述电源系统工作在低频随机高频随机相位模式时，焊接过程中主从机的脉冲电流输出互不相关，相互独立，都是各自给定，两者之间没有严格的相位关系，主从机低频脉冲可能同时输出强脉冲或弱脉冲，也可能是强弱脉冲交替状态，且主从机低频脉冲相位随机；主从机高频脉冲可能同时输出基值或峰值，也可能是基值和峰值交替状态，且主从机高频脉冲相位随机；低频随机相位使熔池温度场的温度梯度介于低频同步相位与交替相位之间，高频随机相位则使双电弧干扰程度在高频同步和交替相位之间；

所述主电路的拓扑为硬开关、移相全桥软开关或LLC谐振软件开关拓扑。