论文摘要
随着微机技术及DSP在焊接领域的应用不断深入，采用精细控制尤其是波控技术应用于CO2焊接电源是当今解决CO2焊飞溅问题的一大方向。本课题以波控技术为基本指导思想，应用DSP，将CO2焊短路过渡过程细分为七个阶段。在短路初期以低电压低电流促进溶池形成稳固的短路桥；然后提高电流上升速度，促进颈缩形成；在短路过渡后期降低电流，使液桥在低能量下爆断，依靠表面张力完成熔滴过渡，实现小飞溅甚至无飞溅的短路过渡。专门设计短路信号检测电路判断焊接短路开始与结束，颈缩检测电路检测短路中期du／dt设定值，同时通过实时电流／电压采样电路，把状态信号输送到DSP，由DSP的EVA（事件管理器模块）输出占空比可变的PWM波来控制短路过渡各段的电流电压波形。本文精确分析CO2焊飞溅产生机理，在此基础上探讨了短路过渡过程的控制策略。采用抗不平衡能力强的半桥逆变式主电路，精心设计的硬件电路实时、准确地检测CO2短路始末状态、液桥颈缩爆断时刻以及各细分阶段的电弧参数值，并利用DSP控制的快速性和准确性的特点，根据PWM原理输出不同占空比的信号来驱动主回路中的两个大功率开关器件（IGBT）处于交替开关状态，得到符合CO2焊短路过渡细分各阶段的电源外特性的电压／电流波形。数字控制系统选用美国TI公司的TMS320LF2407 DSP作为控制CPU，利用DSP特有资源，如XINT1，XINT2外部中断入口，PDPINTA及PDPINTB功率驱动保护中断输入引脚，A／D转换模块，PWM输出EVA（事件管理器模块）等。另设有驱动电路，键盘和显示接口电路，保护报警电路等，保证系统正常运行。软件设计采用模块技术，除主程序外，引入中断向量表，各功能都编有相应子程序，中断时直接跳到相应子程序。此外，硬件设计采用Multisim 8进行模拟仿真，减少损失，节约时间，优化了电路功能；同时系统在软硬件方面都采用了抗于扰措施，有力地保证了系统稳定。经示波器实测的各波形结果及后续分析，证明该焊机主电路响应速度快，硬件电路简单可靠，系统软件高效稳定。该CO2弧焊电源数字控制系统是可行的。