变极性TIG焊机的研制

论文摘要

本文查阅了大量的国内外文献资料,分析了国内外变极性TIG焊电源的发展概况、趋势及研究进展,提出了一种变极性TIG焊双逆变电路结构,即电源的主电路采用两级逆变,一次逆变采用IGBT全桥逆变方式,二次逆变同样为IGBT全桥式逆变结构,并对主电路参数进行设计。另外,使用MATLAB软件对变极性TIG焊主电路进行建模、仿真。其仿真波形与实验波形对比基本相同。文中对所研制的变极性TIG焊接电源的主电路、控制电路、驱动电路进行了研究和设计。控制系统采用PWM模式控制方式,一次逆变器采用PWM3525控制电路,并且采用PWM专用驱动芯片M57962L进行驱动,二次逆变器采用555控制电路,通过控制脉冲和光耦器TLP250进行驱动二次逆变电路。本文深入研究变极性TIG焊主电路的工作原理。此外,还介绍了保护电路。分析对比了各种常用电力电子器件,选择了IGBT作为一次逆变和二次逆变开关元件。同时设计了软启动电路,可以防止装置在合闸瞬间产生的浪涌电流,保护逆变功率开关管。本文还给出了变极性TIG焊接电源安装调试过程中的实验波形,并对各波形进行了分析。试验结果表明,变极性TIG焊接电源能输出稳定的交变间歇方波脉冲,各项性能指标均达到设计要求。试验结果表明本文所研制的变极性TIG电源系统稳定可靠,且输出的电流在DCEP期间的幅值I_p和DCEN期间幅值I_n、频率和正、负半波导通比都独立可调,满足铝及其合金焊接的工艺需求,是一种理想的焊接电源。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及研究意义
• 1.1.1 课题的选题依据
• 1.1.2 变极性 TIG焊接电源的发展
• 1.1.3 变极性 TIG焊接电源国内外发展状况
• 1.2 课题研究的主要内容
• 第二章 主电路参数设计
• 2.1 主变压器的设计
• 2.1.1 铁芯选择及原、副边绕组计算
• 2.1.2 导线线径及股数的计算
• 2.1.3 校核窗口面积
• 2.2 输出滤波电感的设计
• 2.2.1 输出滤波电感的工作情况
• 2.2.2 输出滤波电感的计算
• 2.3 输入滤波电容容量的计算
• 2.3.1 选取原则
• 2.3.2 Cin容量计算
• 2.4 输出滤波电容容量的计算
• 2.5 输出整流二极管的容量计算
• 2.6 主功率管 IGBT
• 2.6.1 主功率管的选择
• 2.6.2 一次逆变主功率管 IGBT的容量计算
• 2.6.3 二次逆变功率管 IGBT的容量计算
• 2.7 主电路的仿真
• 2.7.1 二次逆变电路的波形仿真过程分析
• 第三章 变极性电源控制电路的设计
• 3.1 控制方式的选择
• 3.2 一次逆变控制系统
• 3.2.1 脉宽调制电路
• 3.2.2 一次逆变驱动电路
• 3.3 二次逆变控制系统
• 3.3.1 二次 PWM芯片的选择
• 3.3.2 二次 PWM波形产生电路
• 3.3.3 二次驱动电路的设计
• 3.4 外特性控制电路
• 3.5 稳压供电电源
• 第四章 变极性 TIG焊系统调试
• 4.1 实验条件
• 4.1.1 系统调试
• 4.1.2 波形测试
• 4.1.3 实验结果分析与参数优化
• 4.1.4 焊接实验
• 4.2 电弧稳定性研究
• 4.3 阴极清理机理研究
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢