具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机制造技术

本发明专利技术的具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，包括功率主电路、主控母板、主控MCU、送丝驱动电路、ARM控制人机交互系统、硬件PID控制器，硬件PID控制器、送丝驱动电路、主控MCU设置于主控母板，送丝驱动电路与主控MCU连接，硬件PID控制器与主控MCU、功率主电路的控制端口连接，功率主电路电流输入端与市电连接，功率主电路的电流输出端与焊接负载连接。本发明专利技术采用MCU+ARM为控制核心，通过硬件PID控制器产生PWM实现主电路的驱动控制，降低了主控MCU的工作负荷，主控MCU快速稳定地完成焊接工艺流程控制和双脉冲波形数据库管理任务，提高了焊接效率，实现了铝合金从小电流到大电流的稳定焊接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双脉冲铝合金数字化焊机
，特别涉及一种具有平滑过渡双脉 冲参数的铝合金数字化焊机。
技术介绍
随着电力电子技术、数字化技术的发展，高性能的单片机(MCU)在功能、处理速度 和处理能力方面都取得了划时代的突破，数字信号处理的理论与实现手段获得了前所未有 的发展，成为当今发展最快的学科之一。高档单片机MCU被成功引入焊接电源控制领域后， 为进一步提高焊接工艺性能提供了可能，为尝试新的焊接工艺提供了机遇。MCU以其稳定 性、可重复性、实时数字信号处理、柔性化编程、大规模集成等特点成为焊接电源控制和数 字信号处理的最佳选择器件，使得数字化、智能化弧焊电源应运而生。在国外，以奥地利FR0NIUS、德国EWM、芬兰的KEMPPI公司为代表的国际上知名的 焊接设备公司，都已经开发出了一系列带有专家数据库的数字化焊机系统，这些焊接的售 价昂贵。目前国内的数字化焊机正处于研发阶段，主要有唐山松下、山西星云、北京时代、 山大奥太等公司在开发，部分推出数字化焊机产品。在双脉冲铝合金焊接方面，以奥地利 FR0NIUS公司为代表的欧洲国家所生产的铝合金焊机比较成熟，焊接过程稳定。而国内生产 厂家都还在探索铝合金的双脉冲焊接技术，目前尚未取得实质性突破，主要是对在双脉冲 参数的设计上还未找到内在规律性。究其原因，主要是因为双脉冲的焊接参数多，相互间的 合适匹配需要大量的工艺试验，而铝合金散热快，焊接过程极不稳定；此外，电弧弧长不稳 定，焊丝易回烧、短路，且焊丝熔点低易蒸发都导致电弧状态很不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足而提供具有平滑过渡双脉冲参数的铝合 金数字化焊机，其焊接机的主控MCU可以快速稳定地完成焊接工艺流程控制和双脉冲波形 数据库管理任务，焊接效率高，实现了铝合金从小电流到大电流的稳定焊接。本专利技术的目的通过以下技术措施实现具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，包括功率主电路、主控母板、主控MCU、 送丝驱动电路、ARM控制人机交互系统、硬件PID控制器，硬件PID控制器、送丝驱动电路、 主控MCU设置于主控母板，送丝驱动电路与主控MCU连接，硬件PID控制器与主控MCU、功率 主电路的控制端口连接，功率主电路电流输入端与市电连接，功率主电路的电流输出端与 焊接负载连接，ARM控制人机交互系统与主控MCU连接。其中，功率主电路包括无源谐波抑制整流滤波电路、IGBT全桥逆变电路、中频变压 器、整流电路，无源谐波抑制整流滤波电路的输入端与市电连接，无源谐波抑制整流滤波电 路的输出端与IGBT全桥逆变电路的电流输入端连接，IGBT全桥逆变电路的电流输出端与 中频变压器的输入端连接，中频变压器的输出端与整流滤波电路连接，整流滤波输出端与 焊接负载连接。其中，还包括电流米样电路、电压米样电路，硬件PID控制器输入端与电流米样电 路、电压采样电路连接，硬件PID控制器将电压采集电路采集的电压信息、电流采样电路检 测采集的电流信息反馈给主控MCU。其中，还包括3846驱动电路，3846驱动电路包括主控芯片U3，U3的5脚与硬件 PID控制器连接，U3的14脚、11脚、4脚与IGBT全桥逆变电路的控制信号输入端连接，U3的 4脚与IGBT全桥逆变电路的初级电流反馈端连接，U3的16脚与保护信号输入端连接，电压 信号经过主控MCU处理后通过硬件控制PID控制器传送进U3，U3根据4脚接收到的IGBT 全桥逆变电路反馈过来的初级电流反馈信息，以及U3的5脚收到的经过主控MCU的运算处 理后的电流电压反馈信号，共同调节输出电压驱动IGBT全桥逆变电路的开关管。其中，3846驱动电路的主控芯片U3的型号是UC3846，3846驱动电路实现有限双极 性软开关控制IGBT全桥逆变电路。其中，主控MCU采用基于数学模型设计的双脉冲MIG焊波形的定频和变频计算方 法，实现小电流到大电流的精细调节，在小电流到大电流的调节过程中强弱脉冲个数和基 值大小根据平均电流大小自适应变化。其中，基于数学模型设计的双脉冲MIG焊波形的定频和变频计算方法具体为设T 为一个脉冲群的周期，T强为一个脉冲周期内强脉冲时间，T弱为一个脉冲周期内的弱脉冲 时间，tl为强脉冲群的基值时间，t2为弱脉冲群的基值时间，a为强脉冲群基值电流，b为弱 脉冲群基值电流，c为峰值电流大小，nl为强脉冲群中脉冲个数，n2为弱脉群中脉冲个数， f表示双脉冲调制频率，I为平均电流；一个脉冲周期内T弱=T强=T/2=500/f ；首先设定nl、n2初始值，单位脉冲时间为t ms,则有；权利要求1.具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，其特征在于包括功率主电路、主 控母板、主控MCU、送丝驱动电路、ARM控制人机交互系统、硬件PID控制器，硬件PID控制 器、送丝驱动电路、主控MCU设置于主控母板，送丝驱动电路与主控MCU连接，硬件PID控制 器与主控MCU、功率主电路的控制端口连接，功率主电路电流输入端与市电连接，功率主电 路的电流输出端与焊接负载连接，ARM控制人机交互系统与主控MCU连接。2.根据权利要求1所述的具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，其特征在 于功率主电路包括无源谐波抑制整流滤波电路、IGBT全桥逆变电路、中频变压器、整流电 路，无源谐波抑制整流滤波电路的输入端与市电连接，无源谐波抑制整流滤波电路的输出 端与IGBT全桥逆变电路的电流输入端连接，IGBT全桥逆变电路的电流输出端与中频变压 器的输入端连接，中频变压器的输出端与整流滤波电路连接，整流滤波输出端与焊接负载 连接。3.根据权利要求2所述的具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，其特征在 于还包括电流采样电路、电压采样电路，硬件PID控制器输入端与电流采样电路、电压采 样电路连接，硬件PID控制器将电压采集电路采集的电压信息、电流采样电路检测采集的 电流信息反馈给主控MCU。4.根据权利要求3所述的具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，其特征在 于还包括3846驱动电路，3846驱动电路包括主控芯片U3，U3的5脚与硬件PID控制器连 接，U3的14脚、11脚、4脚与IGBT全桥逆变电路的控制信号输入端连接，U3的4脚与IGBT 全桥逆变电路的初级电流反馈端连接，U3的16脚与保护信号输入端连接，电压信号经过主 控MCU处理后通过硬件控制PID控制器传送进U3，U3根据4脚接收到的IGBT全桥逆变电 路反馈过来的初级电流反馈信息，以及U3的5脚收到的经过主控MCU的运算处理后的电流 电压反馈信号，共同调节输出电压驱动IGBT全桥逆变电路的开关管。5.根据权利要求4所述的具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，其特征在 于3846驱动电路的主控芯片U3的型号是UC3846，3846驱动电路实现有限双极性软开关 控制IGBT全桥逆变电路。6.根据权利要求5所述的具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，其特征在 于主控MCU采用基于数学模型设计的双脉冲MIG焊波形的定频和变频计算方法，实现小电 流到大电流的精细调节，在小电流到大电流的调节过程中强弱脉冲个数和基值大小根据平 均电流大小自适应变化。7.根据权利要求6所述的具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有平滑过渡双脉冲参数的铝合金数字化焊机，其特征在于：包括功率主电路、主控母板、主控ＭＣＵ、送丝驱动电路、ＡＲＭ控制人机交互系统、硬件ＰＩＤ控制器，硬件ＰＩＤ控制器、送丝驱动电路、主控ＭＣＵ设置于主控母板，送丝驱动电路与主控ＭＣＵ连接，硬件ＰＩＤ控制器与主控ＭＣＵ、功率主电路的控制端口连接，功率主电路电流输入端与市电连接，功率主电路的电流输出端与焊接负载连接，ＡＲＭ控制人机交互系统与主控ＭＣＵ连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛家祥，陈小峰，林放，徐海波，崔龙彬，
申请(专利权)人：广东易事特电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44