逆變弧焊電源簡(jiǎn)介

(1)逆變電源內(nèi)部干擾源逆變電源是一個(gè)強(qiáng)電和弱電組合的系統(tǒng)。在焊接過(guò)程中,焊接電流可達(dá)到幾百甚至上千安培。因電流會(huì)產(chǎn)生較大的電磁場(chǎng),特別在逆變主電路采用高逆變頻率的焊接電源系統(tǒng)中,整流管整流,高頻變壓器漏磁,控制系統(tǒng)振蕩,高頻引弧,功率管開(kāi)關(guān)等均會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的諧波干擾。

其次,鎢極氬弧焊機(jī)如果采用高頻引弧時(shí),由于焊機(jī)利用頻率達(dá)幾十萬(wàn)赫茲,電壓高達(dá)數(shù)千伏的高頻高壓擊穿空氣間隙形成電弧,因此高頻引弧也是一個(gè)很強(qiáng)的諧波干擾源。對(duì)于計(jì)算機(jī)控制的智能化弧焊逆變電源來(lái)說(shuō),由于采用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行速度越來(lái)越高,因此控制板本身也成了一個(gè)諧波干擾源,對(duì)控制板的布線也提出了較高的要求。

(2)逆變電源外部干擾源電網(wǎng)上的污染對(duì)電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是較為嚴(yán)重的干擾,由于加到電網(wǎng)上的負(fù)載千變?nèi)f化,這些負(fù)載或多或少對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾,如大功率設(shè)備的使用使電網(wǎng)電壓波形產(chǎn)生畸變,偶然因素造成瞬時(shí)停電,高頻設(shè)備的開(kāi)啟造成電網(wǎng)電壓波形具有高頻脈沖、尖峰脈沖成分。另外在焊接車間內(nèi),由于不同焊接電源在使用時(shí)接地線可能相互連接,因此如不采取相應(yīng)的措施,高頻成分的諧波信號(hào)很容易竄入控制系統(tǒng),使電源不能正常工作,甚至損壞。2100433B

逆變弧焊電源在國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用舉足輕重。焊接質(zhì)量的好壞直接影響生產(chǎn)效能甚至人身安全。因此，提高焊接過(guò)程的可控性和效率，保證焊接質(zhì)量，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本項(xiàng)目按照立項(xiàng)時(shí)的申請(qǐng)書計(jì)劃順利執(zhí)行, 全面研究了逆變弧焊電源的拓?fù)潆娐?、非線性建模與控制、焊接信息精確檢測(cè)方法等關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題，以期全面提升系統(tǒng)的效率和魯棒性。 （1）設(shè)計(jì)了單逆變器大功率逆變弧焊電源主電路拓?fù)?本項(xiàng)目研究了適合于大功率逆變弧焊電源的新型軟開(kāi)關(guān)逆變拓?fù)?，提出了一種單逆變器大功率逆變弧焊電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并探索了基于新型SiC器件的功率變換電路，計(jì)算和分析了吸收電容和電阻、諧振電容和電感等參數(shù)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為進(jìn)一步提高焊接過(guò)程的可控性和效率奠定了基礎(chǔ)。 （2）提出了全橋逆變電路偏磁抑制方法 針對(duì)全橋逆變電路易產(chǎn)生偏磁而造成系統(tǒng)可靠性低的難題，提出了一種模擬檢測(cè)與數(shù)字控制相結(jié)合的偏磁實(shí)時(shí)檢測(cè)與抑制方法，并設(shè)計(jì)了偏磁控制器，能夠?qū)崟r(shí)輸出偏磁信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)刻和強(qiáng)弱，并快速、有效地抑制偏磁?？赏茝V應(yīng)用于全橋逆變電路。 （3）研究了基于雙閉環(huán)的全橋逆變器數(shù)字控制方法并優(yōu)化了熔滴過(guò)渡控制策略 通過(guò)對(duì)逆變弧焊電源整體建模，提出了基于雙閉環(huán)的全橋逆變器數(shù)字控制方法，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比，新方法能夠加快系統(tǒng)收斂速度，提高穩(wěn)定精度。設(shè)計(jì)基于模糊算法的弧長(zhǎng)與熔滴過(guò)渡控制策略，實(shí)現(xiàn)了焊接電弧的精準(zhǔn)控制，保證了焊接過(guò)程的穩(wěn)定和不同工藝條件下的焊接質(zhì)量。 （4）研究了執(zhí)行器飽和時(shí)端口控制的Hamilton系統(tǒng)的干擾容限和魯棒估計(jì)方法 研究了執(zhí)行器飽和時(shí)，開(kāi)環(huán)可能不穩(wěn)定的多輸入Hamilton系統(tǒng)的干擾容限和H∞控制問(wèn)題；提出了焊接電源信號(hào)的H∞數(shù)字濾波方法，實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)和噪聲變化時(shí)，H∞濾波器對(duì)外界干擾的影響具有更強(qiáng)的魯棒性，濾波效果良好。 （5）搭建了基于SOPC的全數(shù)字逆變弧焊電源試驗(yàn)平臺(tái) 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了基于混合信號(hào)FPGA的控制系統(tǒng)，集A/D采樣、控制策略、焊接工藝專家?guī)斓榷嗳蝿?wù)于一體，驗(yàn)證了所研究成果的性能；設(shè)計(jì)的全數(shù)字逆變弧焊電源系統(tǒng)性能可靠，能夠確保穩(wěn)定的焊接過(guò)程，滿足逆變弧焊工藝要求，保證焊接質(zhì)量。 該項(xiàng)研究的成果不僅對(duì)相關(guān)理論研究與應(yīng)用具有促進(jìn)作用，而且對(duì)發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)弧焊技術(shù)和推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化重大意義。 2100433B

有工業(yè)縫紉機(jī)之稱的弧焊電源在國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用舉足輕重。然而，弧焊電源異常復(fù)雜的非線性時(shí)變特性，不僅制約著焊接質(zhì)量大幅提高，而且使其能耗大、電磁污染嚴(yán)重、可靠性低等頑疾長(zhǎng)期未得到徹底解決，亟需新的理論和方法予以突破。本項(xiàng)目擬首先研究基于無(wú)源輔助諧振網(wǎng)絡(luò)的高頻軟開(kāi)關(guān)逆變拓?fù)?，提高系統(tǒng)效率和動(dòng)態(tài)響應(yīng)；然后研究并提出一種基于哈密頓理論的弧焊電源整體建模、分析與能量?jī)?yōu)化控制方法，從電路和控制的角度全面保證能量的高效利用和熔滴過(guò)渡的精細(xì)控制，解決有色金屬、高強(qiáng)鋼等的高質(zhì)量焊接難題；并運(yùn)用不確定時(shí)變系統(tǒng)魯棒估計(jì)理論，研究高性能、快響應(yīng)的焊接反饋信息濾波算法，克服強(qiáng)干擾因素的不利影響，提升系統(tǒng)可靠性；最后構(gòu)建基于SOPC的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證成果。本項(xiàng)目屬電力電子技術(shù)和非線性科學(xué)交叉前沿方向，不僅對(duì)相關(guān)理論研究與應(yīng)用有顯著促進(jìn)作用，而且對(duì)發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)弧焊技術(shù)和推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化具有重大意義。

第一章焊工基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)焊接方法的分類及特點(diǎn)

第二節(jié)焊接接頭及焊縫形式

第三節(jié)焊縫符號(hào)

第四節(jié)焊件的清理

第五節(jié)焊件的預(yù)熱、消氫及熱處理

第六節(jié)焊接檢驗(yàn)

第二章常用弧焊電源

第一節(jié)概述

第二節(jié)常用弧焊變壓器

第三節(jié)直流弧焊電源

第四節(jié)逆變弧焊電源

第五節(jié)常用弧焊電源的選擇和使用

第三章手工電弧焊

第一節(jié)基本操作技能

第二節(jié)應(yīng)用實(shí)例

第四章埋弧自動(dòng)焊

第一節(jié)焊接材料

第二節(jié)基本操作技能

第三節(jié)埋弧自動(dòng)焊的缺陷及其消除

第四節(jié)應(yīng)用實(shí)例

第五章氣體保護(hù)焊

第一節(jié)概述

第二節(jié)氬弧焊

第三節(jié)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

第六章氣焊與氣割

第一節(jié)氣焊

第二節(jié)氣割

第七章不銹鋼的焊接工藝

第一節(jié)焊接材料的選用

第二節(jié)　奧氏體不銹鋼的焊接工藝

第三節(jié)鐵素體不銹鋼的焊接工藝

第四節(jié)馬氏體不銹鋼的焊接工藝

第八章常用有色金屬的焊接

第一節(jié)鋁及鋁合金的焊接

第二節(jié)銅及銅合金的焊接

第九章焊接安全

第一節(jié)　電弧焊的安全操作規(guī)程

第二節(jié)氣焊（割）的安全操作規(guī)程