电阻焊机非对称控制技术研究

论文摘要

次级整流电阻焊机和逆变电阻焊机是当今世界电阻焊机发展的主要方向,一般说来,这两类焊机均需对焊接电流进行次级整流,存在着因次级整流元件而带来的问题。为了解决电阻焊机存在的上述问题,本文在无次级整流直流电阻焊机分段斩波控制方法的基础上,提出了电阻焊机非对称控制方法,该方法不仅可以提高焊接变压器的输出电流密度,同时还可以起到进一步提高焊接控制精度、减小焊接变压器体积与重量的作用。随着32位高性能ARM微处理器的推广和大量嵌入式操作系统的出现,嵌入式技术已成为目前最热门的技术之一,被广泛地应用在机器人、数控机床、智能仪器仪表、汽车电子和工业分布式控制系统等工业控制领域。本文采用了PHILIPS公司的基于ARM7TDMI-S核LPC2114单片机作为控制核心,进行了控制系统的软件设计,编制了非对称控制程序。该控制程序可以方便地调节如斩波频率、导通占空比、退磁时间和波头数目等参数。本文基于电阻焊机非对称式控制原理,采用嵌入式系统作为控制核心,进行了大量模拟实验来分析验证该原理。在电阻性负载实验应用电路的基础上,重点开展了变压器初级电压实验。研究结果表明,非对称控制的初级等效电压高于分段斩波控制方法情况下的电压。此外,变压器初级等效电压随变压器铁芯截面积的增加而增加;变压器初级等效电压随斩波频率的增加而增加;变压器初级等效电压随导通占空比的增加而增加;变压器初级等效电压随退磁时间的增加而减少;变压器初级等效电压随波头数目的增加而增加。基于IGBT和EXB841改进了模拟实验电路,进行了变压器次级电压实验。研究结果表明,变压器初、次级等效电压工作时电压的衰减是一致的。此外,变压器次级等效电压随斩波频率的增加而增加;变压器次级等效电压随导通占空比的增加而增加;变压器次级等效电压随退磁时间的增加而减少;变压器次级等效电压随波头数目的增加而增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电阻焊机的发展
• 1.1.1 单相工频电阻焊机
• 1.1.2 三相低频电阻焊机
• 1.1.3 次级整流电阻焊机
• 1.1.4 电容储能电阻焊机
• 1.1.5 逆变式电阻焊机
• 1.2 电阻焊机的最新研究进展
• 1.2.1 无次级整流直流电阻焊机
• 1.2.2 无次级整流直流电阻焊机非对称控制方法的提出
• 1.3 电阻焊机控制器的应用现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 控制系统软件设计
• 2.1 嵌入式系统与ARM
• 2.1.1 嵌入式系统的定义与特点
• 2.1.2 ARM处理器简介及应用
• 2.2 控制系统软件编程环境介绍.
• 2.2.1 EasyARM2100 开发板简介
• 2.2.2 EasyARM2100 功能特点及硬件结构
• 2.2.3 ADS 集成开发环境简介
• 2.3 控制程序的编制
• 2.3.1 控制程序编制前的分析
• 2.3.2 机器周期的确定
• 2.3.3 程序功能及流程图
• 2.4 本章小结
• 第3章 电阻性负载实验研究
• 3.1 电路元器件设计及应用电路
• 3.1.1 光耦的选择
• 3.1.2 开关管及辅助元件设计
• 3.1.3 电阻性负载应用电路
• 3.2 电阻性负载电压波形分析
• 3.2.1 对称电压波形分析
• 3.2.2 非对称电压波形分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 变压器初级电压实验研究
• 4.1 变压器磁滞现象介绍
• 4.2 变压器初级电压实验应用电路
• 4.3 变压器初级电压分析
• 4.3.1 分段斩波控制方法与非对称控制方法分析比较
• 4.3.2 变压器初级电压的影响因素
• 4.4 本章小结
• 第5章 变压器次级电压实验研究
• 5.1 开关管的选择
• 5.1.1 双极型隔离栅晶体管IGBT
• 5.1.2 混合集成驱动电路模块EX8841
• 5.2 变压器次级电压实验应用电路
• 5.3 变压器次级电压分析
• 5.3.1 变压器初、次级电压的比较
• 5.3.2 变压器次级电压的影响因素
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢