一种氩弧焊机的供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氩弧焊机的供电系统，涉及钢件焊接加工设备技术领域，包括锂电池和管理系统，管理系统包括充放电控制系统以及输出控制系统，所述充放电控制系统包括电池采样电路和PID控制器，输出控制系统包括电压滤波电路和斩波电路；通过PID控制器中的调节算法对采集的电压和电流进行计算和实际参考功率做比较，得到最大充电功率以及对理想最大放电电功率、参考最大放电功率、调节最大放电功率三者进行比较，得到最大放电功率，可以使得到的充电功率和放电功率更为精确；通过对锂电池进行电压滤波，再经过斩波电路，实现焊接所需的电流、电压的输出，以解决目前焊机加装锂电池所存在的电路复杂，成本较高问题。

【技术实现步骤摘要】
一种氩弧焊机的供电系统
本专利技术涉及钢件焊接加工设备
，具体涉及一种氩弧焊机的供电系统。
技术介绍
氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成熔池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接不锈钢、铁类五金金属；通常氩弧焊机通过市电或加装锂电池进行供电，而电池的主要性能是其充电及放电特性。由于动力锂离子电池高昂的成本及内部结构的复杂性，长时间的充电及放电会对锂离子电池造成永久损坏：如过度放电极易造成其内部结构塌陷，从而导致其容量损失，性能下降，寿命降低；而过度充电则会使得一些锂离子再也无法释放出来，容易发生爆炸。因此需要对锂离子电池充放电进行合理、有效的控制以及加装锂电池后连接电路复杂，成本较高。
技术实现思路
为解决现有技术问题，本专利技术通过对焊机设置锂电池对其进行供电，并通过PID控制器中的调节算法对采集的电压和电流数据进行调节计算理想的最大充电功率，降低误差和偏差，同时和实际参考功率做比较，取其中更小的功率数据为最大充电功率。可以使得到的充电功率更为精确；同时通过PID控制器的调节算法对理想最大放电电功率、参考最大放电功率、调节最大放电功率三者进行比较，取其三者最小的功率为锂电池的最大放电功率，可以使得到的放电电功率更为精确，更符合电池的实际情况；通过对锂电池进行电压滤波，再经过斩波电路，实现焊接所需的电流、电压的输出，以解决目前焊机加装锂电池所存在的电路复杂，成本较高、浪费严重以及不便于携带的问题。本专利技术具体采用以下技术方案：一种氩弧焊机的供电管理系统，包括用于对氩弧焊机进行供电的锂电池以对所述锂电池进行管理的管理系统，所述管理系统包括充放电控制系统以及输出控制系统，所述充放电控制系统包括电池采样电路和PID控制器，所述电池采样电路采集所述锂电池的电压和电流，所述采样电路的输出端与所述PID控制器的输入端电连接，所述PID控制器通过锂电池的实际充电功率、实际放电功率与锂电池的最大充电功率、锂电池的最大放电功率比较后对锂电池进行对应保护措施；所述输出控制系统包括电压滤波电路和斩波电路，所述锂电池与所述电压滤波电路电连接，用于将锂电池的输出电压整定到焊机焊接所需的焊接电压，所述斩波电路中电感一端与锂电池的正极连接，所述电感另一端分别与快速恢复二极管D1的阳极、与IGBT管Q1集电极C极电连接，所述IGBT管Q1发射极E极与所述锂电池组的负极电连接，基极B极通过驱动电路与所述PID控制器电连接。进一步的方案是，所述PID控制器将所述锂电池的理论最大充电功率和与锂电池的参考最大充电功率做比较，取两者之间最小的充电功率为锂电池的最大充电功率；通过所述电池采样电路采集锂电池的电压和电流，并根据所述电压和电流通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的理论最大充电功率；所述锂电池的最大充电电压和最大充电电流通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的理论最大充电功率。进一步的方案是，所述PID控制器将所述锂电池的理论最大放电功率、锂电池的参考最大放电功率、调节最大放电功率作比较，取三者最小的功率为锂电池的最大放电功率；通过所述电池采样电路采集锂电池的电压和电流，并根据所述电压和电流通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的理论最大放电功率，所述锂电池的最大放电电路和最小放电电压通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的参考最大放电功率；通过所述电池采样电路持续采集的电压和电流获得持续放电功率和瞬间放电功率，再根据所述持续放电功率和所述瞬间放电功率通过所述PID控制器的调节算法调节，得到调节最大放电功率。进一步的方案是，所述PID控制器使用前通过猫群算法进行参数整定。进一步的方案是，所述参数整定包括以下步骤：所述参数整定包括以下步骤：S1：根据待优化的目标函数建立三阶时滞模型；S2：猫群初始化设定：种群大小，种群维度，记忆池(SeekingMemoryPool，SMP)，基因变化范围，最大进化次数，随机初始化猫的群体位置，控制器参数的初值和范围；S3：将猫群个体在不同维度空间下的位置分量依次赋值给PID控制器参数Kp、Ki、Kd，运行仿真模型，根据性能指标函数计算初始化群体的适应值，并记录适应值最小的猫的位置以及猫的适应值；S4：根据混合率(MixtureRatio,MR)将猫群随机分组，MR表示跟踪组猫的数量在整个猫群中所占的比例，MR的大小决定了整个算法的全局搜索能力和局部搜索能力，一般取值较小，以保证算法在迭代后期的局部搜索能力；S5：猫处于搜寻组时，依据记忆池(SMP)大小复制自身位置，执行基因变异算子，更新SMP，计算SMP中变异个体的适应度值，用适应度值最小的变异个体来代替当前猫的位置，完成最优值的更新，跟踪组的猫则是根据猫群速度和位置迭代公式来更新自身的位置信息；S6：记录并保留种群中适应度值最小的猫；S7：判断是否满足终止条件，若满足则输出最优解，结束程序；否则，重复S4至S6进行寻优迭代处理。进一步的方案是，所述电池采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2，所述第一电阻R1第一端与锂电池正极连接，所述第一电阻R1第二端与所述第二电阻R2第一端连接，所述第二电阻R2第二端作为电池采样电路输出端与所述PID控制器电连接。本专利技术的有益效果：通过对焊机设置锂电池对其进行供电，并通过PID控制器中的调节算法对采集的电压和电流数据进行调节计算理想的最大充电功率，降低误差和偏差，同时和实际参考功率做比较，取其中更小的功率数据为最大充电功率。可以使得到的充电功率更为精确；同时通过PID控制器的调节算法对理想最大放电电功率、参考最大放电功率、调节最大放电功率三者进行比较，取其三者最小的功率为锂电池的最大放电功率，可以使得到的放电电功率更为精确，更符合电池的实际情况；通过对锂电池进行电压滤波，再经过斩波电路，实现焊接所需的电流、电压的输出，以解决目前焊机加装锂电池所存在的电路复杂，成本较高、浪费严重以及不便于携带的问题；将猫群算法应用到PID参数整定中，猫群算法具有良好的收敛速度和优化能力，同时在猫群算法中，根据分组率MR将猫群分成搜寻组和跟踪组，使得猫群算法在精度和收敛速度上都具有明显的优势.因此通过猫群算法能够得到更为理想的控制参数，使PID控制器具有较小的稳态误差、超调量和调节时间，提高了控制性能。附图说明图1为本专利技术实施例中电池采样电路的示意图；图2为本专利技术PID控制器的三阶时滞系统控制原理图；图3为本专利技术猫群算法对PID控制器参数整定过程示意图；图4为本专利技术在具体实施例下的性能指标变化曲线图；图5为粒子群算法整定PID控制器参数的性能指标变化曲线图；图6为本专利技术与粒子群算法在具体实施例下最优PID参数对应的单位阶跃响应曲线图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氩弧焊机的供电系统，包括用于对氩弧焊机进行供电的锂电池以对所述锂电池进行管理的管理系统，其特征在于：/n所述管理系统包括充放电控制系统以及输出控制系统，所述充放电控制系统包括电池采样电路和PID控制器，所述电池采样电路采集所述锂电池的电压和电流，所述采样电路的输出端与所述PID控制器的输入端电连接，所述PID控制器通过锂电池的实际充电功率、实际放电功率与锂电池的最大充电功率、锂电池的最大放电功率比较后对锂电池进行对应保护措施；/n所述输出控制系统包括电压滤波电路和斩波电路，所述锂电池与所述电压滤波电路电连接，用于将锂电池的输出电压整定到焊机焊接所需的焊接电压，所述斩波电路中电感一端与锂电池的正极连接，所述电感另一端分别与快速恢复二极管D1的阳极、与IGBT管Q1集电极C极电连接，所述IGBT管Q1发射极E极与所述锂电池组的负极电连接，基极B极通过驱动电路与所述PID控制器电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种氩弧焊机的供电系统，包括用于对氩弧焊机进行供电的锂电池以对所述锂电池进行管理的管理系统，其特征在于：
所述管理系统包括充放电控制系统以及输出控制系统，所述充放电控制系统包括电池采样电路和PID控制器，所述电池采样电路采集所述锂电池的电压和电流，所述采样电路的输出端与所述PID控制器的输入端电连接，所述PID控制器通过锂电池的实际充电功率、实际放电功率与锂电池的最大充电功率、锂电池的最大放电功率比较后对锂电池进行对应保护措施；
所述输出控制系统包括电压滤波电路和斩波电路，所述锂电池与所述电压滤波电路电连接，用于将锂电池的输出电压整定到焊机焊接所需的焊接电压，所述斩波电路中电感一端与锂电池的正极连接，所述电感另一端分别与快速恢复二极管D1的阳极、与IGBT管Q1集电极C极电连接，所述IGBT管Q1发射极E极与所述锂电池组的负极电连接，基极B极通过驱动电路与所述PID控制器电连接。


2.根据权利要求1所述的一种氩弧焊机的供电系统，其特征在于：
所述PID控制器将所述锂电池的理论最大充电功率和与锂电池的参考最大充电功率做比较，取两者之间最小的充电功率为锂电池的最大充电功率；通过所述电池采样电路采集锂电池的电压和电流，并根据所述电压和电流通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的理论最大充电功率；所述锂电池的最大充电电压和最大充电电流通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的理论最大充电功率。


3.根据权利要求1所述的一种氩弧焊机的供电系统，其特征在于：
所述PID控制器将所述锂电池的理论最大放电功率、锂电池的参考最大放电功率、调节最大放电功率作比较，取三者最小的功率为锂电池的最大放电功率；通过所述电池采样电路采集锂电池的电压和电流，并根据所述电压和电流通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的理论最大放电功率，所述锂电池的最大放电电路和最小放电电压通过所述PID控制器的调节算法得到所述锂电池的参考最大放电功率；通过所述电池采样电路持续采集的电压和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤，
申请(专利权)人：萍乡市四通环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36