FB-ZVZCS-PWM逆变电阻焊机研究

1、卷逆变电阻焊机研究摘要：研制了以单片机为控制核心的精密逆变电阻焊机，配合为控制核心的电源，可以完成覆盖焊接全部功能。通过单片机系统的程序设计可以完成点焊循环工作过程，单片机还能对焊接参数进行优化匹配，使焊接电源具有优良的特性。该电焊电源是一种最有效的电阻点焊接控制设备，通过快速参数组合可以达到最佳的焊接效果。穴江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室，江苏镇江雪于明，方臣富，穴，雪关键词：软开关；单片机；逆变；点焊机中图分类号：文献标识码：文章编号：穴雪熏，穴雪，；前言电阻点焊具有生产效率高、操作简单、易于实现自动化等优点，在汽车、摩托车、工程机械、航空航天等领域均得到了广泛的应用。近年来，随着

2、新材料、新技术的发展，对点焊的质量和控制提出了新的要求。仪器、设备的精密化要求点焊过程更加稳定、可靠，焊接输入能量必须能够精密控制，以获得质量可靠、表面美观、尺寸符合要求的焊点。逆变点焊机由于高频带来的一系列优点，符合新材料、新技术发展对点焊提出的新要求，所以发展逆变点焊技术具有实用价值。软开关技术在逆变电阻焊机中的应用，使得功率器件的开关应力和开关损耗大大降低，从而有效地提高了电源效率。采用单片机控制的逆变点焊电源控制过程简单，控制精度高，控制性能优良。促进点焊设备的自动化、智能化具有重大意义眼演。计算机技术、电力电子技术、信息技术的迅猛收稿日期：作者简介：于明穴雪，男，黑龙江讷河人，在读硕

3、士，主要从事电力电子方面的研究。发展，对电阻焊技术的发展产生了深刻的影响。计算机技术的发展大大降低了焊接控制系统设计成本，可以设计出功能复杂的焊接实时监控和控制程序。电力电子技术和微电子技术的发展，使逆变的关键器件大功率开关器件的可靠性和稳定性有了很大的提高。逆变技术在弧焊设备中的成熟应用，为逆变电阻焊电源提供技术支持。因此，发展逆变式点焊机的条件已日臻成熟。逆变阻焊电源系统的组成逆变点焊系统的原理框图如图所示，交流穴雪工频电经整流滤波后变成平滑的直流电穴雪，然后通过大功率功率器件组成的全桥逆变器逆变后又变成交流穴雪，再经过中频变压器降压，降成适合于焊接的电压，最后经过全波整流整成直流穴雪。其

4、核心部分是控制电路，而控制电路的核心是脉宽调制电路，脉宽调制电路采用的是集成电路。在主电路中，通过霍尔传感器检测焊接电流的大小，并给出一反馈信号，与电流给定信号相比较，其偏差经误差放大器放大并经调节运算，从而调节逆变器输出的占空比，实现焊接电流的控制。其中由给定电路给定，而则是采用霍尔传感器对焊接电流隔离采样，然后经电流电压转换得到反馈信号。耗。超前臂采用零电压开关，其实现原理在文献眼演中详细阐述；本研究着重说明滞后臂零电流实现的原理及条件。的控制信号、两桥臂中点电压、变压器一次电流和电容两端电压的波形如图所示。图逆变点焊系统的原理框图主电路的选择用于逆变电阻焊电源的主电路主要有双管正激电路和

5、全桥电路。全桥电路中的变压器工作在双向励磁的模式下，可以减小变压器的质量和体积，而且全桥电路中变压器二次侧的最大占空比接近，对比于双管正激电路，输出电流的上升速度大大提高。因此，选用全桥逆变主电路拓扑结构，其原理如图所示。是输入的直流电压源；是功率器件；分别是的反向并联二极管；，分别是，的并联大电容；为阻断电容；是变压器的漏感；是变压器；和是输出整流二极管；是负载眼演。图功率器件的控制信号及主电路主要波形变换器采用阻断电容，并采用二极管和阻断电流反向增加。与传统电路拓扑相比，和没有并联大电容，因此，实现零电流软开关。图采用阻断二极管的变换器主电路时间内穴即雪变化很小，在该时间内对充电，穴雪则。

6、穴雪从，一次侧环流电流从衰减到零，设的时间为，在这一时间内电容的电压加在漏感上，时刻变换器一次侧等效电路见图。在时刻内，穴雪即。穴雪时刻关断，开始充放电，时刻充放电结束，导通为开通创造了零电压开通的条件，一次电流环流开始。此时，电容的电压全加在变压器的漏感上，一次电流很快衰减，时刻一次电流衰减到零，阻断电流反向增加，使一次电流保持为零，从而实现零电流关断。设为占空比，为周期，时刻一次电流为，为电容的峰值电压，和共同导通主电路工作过程分析在控制方式上，采用有限双极性控制，在超前臂并联更大的电容，从而减小超前臂的关断损65研究与设计图时刻变换器一次侧等效电路将式穴雪代入式穴雪可得眼演。穴雪超前臂换

7、相的时间为关断的条件是，则实现滞后臂零电流。穴雪软件设计软件系统流程图如图所示。先由键盘输入预置电流波形参数，焊接过程开始后对实际电流进行采样，并与给定值进行比较、运算，结果经转换后对焊接电流波形进行实时控制。同时，系统还在每次焊接之前都对管组各管的工作状况进行自检，若有故障则立即报警。图软件流程实验通过对该焊机的实验测试得到：其输出电流在第卷调，电流、，时时间间调在节精度分别为内，电流波。形任键盘意可置有“预制”“置毕”“时间”“电流”等功能键和通过加减键使个数值发生变化。图为预制焊接电流波形，为预压时间，时间，为第一次焊接时为第一次焊接电流上升间间。，为第二次电流上升时间，根据焊接工艺的要求，每一段为冷却时间，时为第二次焊接时间可在该设定范围内进行变化。除和变化范围为，其余均为。图为实测焊接电流波形。图预置焊接电流波形图实测焊接电流波形结论臂并穴雪联电采容用改善了超前臂变的换效器果，通滞过后加臂大实现桥了零电流开关，消除了拖尾电流的影响，关断损耗和应力明显降低，通过合理设计阻断电容和最大占空比实现实验穴雪了全负载范围内软开关。结采果表用单明片，该机电对路焊接程控制精序度进行高，控控制制