高频脉冲变极性焊接电源及电弧压力分析

采用变极性和高频脉冲电路叠加,设计了一套变极性和高频脉冲复合电流输出特性的焊接电源,将高频脉冲电弧特性引入变极性焊接过程.建立电弧压力数学模型,结合具体工艺试验,分析了高频脉冲电流对于变极性焊接电弧特性的改善.结果表明,在相等电流有效值的情况下,电弧压力随脉冲频率的提高而增加,高频脉冲电流频率达到5kHz附近时,弧柱区电弧压力较常规直流电弧提高2倍左右,电弧的挺度和能量密度都有所增加,为进一步研究高频脉冲变极性焊接方法在铝合金焊接中的应用提供了理论依据.     

脉冲变极性弧焊逆变电源数字化控制系统

在采用数字信号处理器(DSP)DSP56F805构建基于双DSP的脉冲变极性弧焊逆变电源全数字化控制系统的基础上,针对数字化脉宽调制(PWM)控制脉冲存在的脉冲宽度保持和延迟对电源输出动态响应和稳态精度等控制性能的影响,提出了基于电源输出电感电阻(LR)负载模型的电流预估计算法,进而对简单数字比例积分微分(PID)控制算法进行了修正.同时,系统通过对电流/电压检测信号的预处理、A/D采样与PWM同步、数字滤波等措施有效地提高了系统的抗干扰性能.脉冲变极性输出特性控制试验验证了基于电流预估计的数字PID控制算法的正确性和有效性.     

A novel arc welding inverter with unit power factor based on DSP control

A novel inverter power source is developed characterized with constant output current and unit power factor input. Digital signal processor （ DSP ） is used to realize power factor correction and control of back-stage inverter bridge of the arc welding inverter. The fore-stage adopts double closed loop proportion and integration （PI） rectifier technique and the back- stage adopts digital pulse width modulation （ PWM） technique. Simulated waves can be obtained in Matlab/Simulink and validated by experiments. Experiments of the prototype showed that the total harmonic distortion （THD） can be controlled within 10% and the power factor is approximate to 1.     

基于DSP控制的变极性TIG逆变焊接电源的研制

提出了一种基于DSP的变极性TIG逆变焊接电源。讨论了用DSP芯片控制焊接电源的硬件设计和软件设计，重点介绍了基于DSP的触发电路和保护电路的设计，实验证明了该电源工作稳定可靠，较好地满足了工艺性能。     

变极性TIG焊接电源的研制

变极性TIG焊接电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接设备，其焊接电流频率、正负半波电流时间和幅值都可以分别独立调节。主电路结构采用2级逆变，前级为全桥逆变式结构，后级为半桥逆变式结构。该电源可实现变极性方波交流、直流、脉冲电流等多处输出。在DCEN向DCEP过渡时采用叠加电流脉冲进行稳弧，小电流时焊接电弧也十分稳定。调节正负半波的幅值、频率及占空比能满足铝及铝合金的焊接工艺要求。     

高频脉冲变极性焊接工艺性能研究

分析了高频脉冲电流对变极性焊接电弧特性、焊接工艺及焊缝性能的影响,试验结果表明,高频电流脉冲能够较大程度地压缩电弧等离子体、提高电弧轴向压力及电弧挺度,在相同焊接电流有效值的情况下,频率在5kHz以上的电流脉冲能将电弧力提高到普通变极性焊接的260%左右.同时高频脉冲电流能够提高变极性焊接的焊缝熔深,减小焊缝正面余高以及改善焊接效率.对于2219-T6时效强化铝合金而言,采用叠加10 kHz高频脉冲变极性焊接工艺,焊缝抗拉强度在未经任何焊后热处理的情况下能够达到300 MPa左右,相当于母材强度的67%.     

微机控制的变极性TIG焊电源的研制

开发了一套变极性TIG焊电源的微机控制系统,通过调节输出电流的正负半波的时间、幅值获得不对称方波,同时对硬件电路原理和软件模块化结构的设计进行了分析和讨论。试验结果表明,焊机设计合理,输出电流的波形可控,完全能够满足铝合金TIG焊的工艺要求。     

铝合金TIG焊变极性电源

本文介绍一种铝合金ＴＩＧ焊用变极性电源，电源电晶体管可控恒电源和Ｈ桥式ＩＧＢＴ管逆变器两大部分组成。电源正负半波的电流幅值和时间均可任意调节，采用特殊设计的模拟式晶体管电源，晶体管组所需功率仅为常规１／３。电源空载电压仅为４０Ｖ，但在焊接过程中无需外加稳弧脉冲，特别是在小电流时仍能保证焊接过程稳定。     

双脉冲变极性波形对铝合金TIG焊焊接质量的影响

研究设计了基于单片机控制的双脉冲混合调制变极性TIG焊接电源,该焊接电源以MSP430单片机为控制核心。将脉冲电流调制功能和变极性功能相结合,在变极性电流波形的基础上同时进行高低频混合脉冲调制。高低频混合调制变极性电流波形在保证铝合金清理效果、降低钨极烧损、提高电弧稳定性的前提下,可以减少气孔、控制焊缝成形,提高焊缝的拉伸强度和延伸率。试验表明,采用该电流波形焊接6mm厚的LD10铝合金,焊缝成形良好、力学性能高、气孔很少,从而获得了良好的焊接效果。     

铝合金脉冲变极性等离子弧焊接工艺

研发了一种单电源双脉冲混合调制VPPA(variable polarity plasma arc,VPPA)焊接系统,在典型VPPA焊接基础上加入高低频调制脉冲,可输出1~5 kHz高频脉冲,1~2 Hz低频脉冲及高低频混合脉冲. 以3003铝合金为试验对象,采用脉冲VPPA焊接方法,对其进行焊接试验,并通过焊接接头拉伸性能测试、显微相组织分析及断口扫描电镜等手段对铝合金的焊接质量和接头性能进行了分析. 结果表明,由于高低频混合脉冲电流的周期性变化,对熔池产生搅拌、冲击作用,从而提高了焊接接头抗拉强度,细化焊缝晶粒组织,断口韧窝趋于均匀且密度增加,提高了铝合金焊缝质量.     

新型变极性焊接电源二次逆变电路及其控制技术

提出了一种用于变极性焊接电源的新型半桥式二次逆变电路拓扑,它由续流耦合电感、IGBT半桥电路及其RC缓冲电路组成.该电路既能确保在极性切换过程中获得快速的焊接电流换向速度,又能够通过硬件电路本身提供足够高的再燃弧电压,用以在焊接电流过零瞬间重新引燃电弧.针对新型半桥式二次逆变电路的特点,研究了开关切换控制策略以及换向电流控制策略.结果表明,电源系统在具有良好的变极性输出性能的同时,还有硬件电路结构简单、成本低、系统效率高等优点,具有很好的产业化应用前景.     

基于现场总线技术的变极性等离子弧焊接控制系统

以嵌入式PC和德国倍福E-bus模块组成硬件平台,构建了一套基于现场总线的变极性等离子弧自动化焊接控制系统.利用EtherCAT协议构建系统的运动控制平台,建立空间笛卡儿三维坐标系,采用G代码命令编程,实现对于焊接空间轨迹的示教功能,同时利用DeviceNet协议构建系统的焊接工艺控制平台,建立变极性等离子焊接电源、等...     

DSP控制的单位功率因数弧焊逆变电源

为了使弧焊逆变电源具有单位功率因数和恒电流输出特性,在研究PWM整流、逆变技术的基础上,提出了采用DSP实现弧焊逆变电源功率因数校正控制和后级逆变桥路控制的策略。前级功率因数校正环节采用基于三相dg旋转坐标下的双闭环PI控制整流技术,后级全桥逆变器采用传统的PWM调制技术。采用Matlad)软件simulink电源模块,对前后级控制电路进行校正和仿真分析,并得到仿真波形。通过对实验样机验证了方案的可行性,输入电流总谐波畸变率能控制在10％以内,功率因数接近1。     

基于移相全桥ZVS-PWM变极性焊接电源的设计

针对提高变极性焊接电源的整机效率和可靠性,设计了基于移相软开关变换的变极性焊接电源.电源一次逆变采用移相软开关控制,并结合具体的变换过程,给出了实现零电压软开关变换的参数设计.一次逆变输出经过全桥硬开关二次逆变以及前后极的协调控制,实现占空比和正负半波幅值独立调节的变极性输出特性.运用PSICE对系统电路进行仿真分析,通过仿真结果得出实现软开关变换的条件以及该电路拓扑结构的缺点,验证了一次逆变桥在一定工作范围内,能够可靠地实现零电压软开关变换.     

变极性穿孔等离子弧焊接系统的研制

介绍了铝合金变极性穿孔等离子弧焊接控制系统，利用80C196单片机作为控制系统的核心，研制了包括变极性电源、步进电机控制系统等部分在内的变极性焊接系统。该系统主要应用于铝合金变极性穿孔等离子弧焊接工艺。     

变极性TIG焊电弧压力分析

采用压力传感器获取不同条件下的变极性钨极氩弧焊(VPTIG)横焊时的电弧压力,研究分析了电弧压力在径向上的分布规律,对比研究了直流TIG焊、反极性期间占5%,15%的变极性TIG中心电弧压力.结果表明,变极性TIG焊电弧压力的径向分布属于双面指数分布.焊接电流在100~140 A范围内,在电流均值相等的情况下,由于反极性期间电子发射机制和电弧发散等原因,随着一个周期内钨极为正半波的时间比例增加,电弧压力逐渐减小,且焊接电弧积分力与电流的平方近似成正比例关系.     

VPPA焊接的焊缝成形稳定性控制的研究现状

变极性等离子孤焊的优点在于能够灵活调节特征工艺参数,如电流频率、正负半波电流幅值及时间比,以满足铝合金焊接时的阴极清理和实现小孔焊接的要求.因此,在航空航天铝合金结构的焊接中获得了广泛的应用.主要介绍了该焊接方法在焊缝成形稳定性控制方面的研究现状,主要分为预置参数开环控制方式、实时检测闭环控制方式和多参数信息融合反馈控...     

发展中的变极性焊接电源技术

变极性电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接电源，其焊接电流频率和正负半波电流幅值，时间比可以分别独立调节，输出电源过零极快，因此电弧稳定性得到大大改善。在保证阴极清理作用的前提下，可以最大限度地减少钨极的烧损。目前主要应用于TIG焊和PAW焊中，和焊接铝及铝合金。随着电弧信息测控技术的不断进步，将加深对变极性焊接过程的认识，促进变极性焊接电源的发展和应用。     

变极性等离子弧焊研究进展

变极性等离子弧焊的优点在于能够灵活调节特征工艺参数如电流频率、正负半波电流幅值及导通时间比，以满足铝合金焊接时的阴极清理和形成穿孔焊。介绍了国内外在实现变极性电流波形、电弧稳定性、阴极清理机理、小孔信号检测等方面的研究现状。指出保证前后级同步是双逆变电路形式的技术关键，双通道形式可克服主、维弧干涉并降低钨电极烧损。溅射、电介质击穿及瞬时熔化和蒸发是目前解释阴极清理机理的主要理论，重要的是工艺参数对清理的影响规律。近年来又出现了几种新的小孔检测方法，而正面检测及多传感信息融合仍是其主要发展方向。     

变极性TIG焊电弧燃烧稳定性与恒占空比控制

电流换向的快速性和稳定性是影响变极性TIG焊接电弧燃烧稳定性的关键因素,尤其是在小电流变极性TIG焊时,极易出现熄弧和电弧燃烧不稳定问题. 对电流换向期间的电压/电流波形深入分析发现,一次逆变采用基于PID的电流反馈控制获得恒流输出时,在电流换向结束后易产生焊接电流回调现象,小电流焊接时甚至降至零,从而导致电弧熄灭,这与PID控制中的di/dt项密切相关. 提出了一次逆变在电流换向期间采用恒占空比控制新方法. 结果表明,该方法可有效提高换向电流的响应速度,防止换向后的电流回调或超调,增强了变极性电流换向过程的稳定性.