本文關鍵詞：逆變式晶體管弧焊電源的設計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微機控制的逆變晶體管弧焊電源,在提高弧焊電源的性能和焊接質量,以及推進弧焊機器人的應用,都具有明顯的價值,為此展開研究工作。本課題在分析弧焊工藝及焊接電弧特性的基礎上,給出了焊接工藝對弧焊電源設計的基本要求;進而確定了由MCS-51單片機為控制核心,采用大功率晶體管模塊構建半橋功率變換電路,實現恒流和陡降焊接特性的總體方案。首先在控制系統保護結構設計過程中,采用了冗余設計思想,即軟、硬件結合的方法,通過采用CW3524構建了脈寬調制輸出線路,避免了因系統受到干擾而軟件程序飛出或死循環(huán)使半橋功率轉換電路的兩個大功率晶體管直通,導致逆變顛覆現象,確保了功率變換電路下的可靠工作。其次為了提高系統的可維護性和可靠性,控制系統中還設計了自檢測功能,即利用系統硬件冗余,編制了自檢軟件,實現了開機自動檢測片內和片外數據存儲器、A/D轉換線路、D/A轉換線路及脈寬輸出線路的檢測。然后在軟件設計過程中,采用了模塊化設計方法,設計了電流、電壓采樣子程序、濾波子程序、控制算法子程序、脈寬調制輸出子程序、自檢子程序和顯示子程序,為系統軟件調試和升級提供了方便。最后在控制算法設計中,采用了實用經典的PID算法,運用擴充響應曲線法與試湊法整定了PID參數,實驗結果表明,在恒流焊接特性下,系統能夠實現焊接電流在0-160A范圍內連續(xù)可調,誤差僅為±0.1A,逆變頻率高達20Khz,可為社會提供一種小型化便攜式的弧焊設備。
【關鍵詞】：MCS-51 冗余設計 自檢測 模塊化 PID
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG434.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-20
• 1.1 關于弧焊電源的基本要求和原理7-13
• 1.1.1 焊接電弧的電特性7-11
• 1.1.2 關于弧焊電源的幾點基本要求11-13
• 1.2 弧焊電源的分類與特點13-16
• 1.3 弧焊逆變電源的國內外發(fā)展現狀16-20
• 1.3.1 弧焊逆變電源發(fā)展歷程回顧16-17
• 1.3.2 弧焊逆變電源發(fā)展方向17-18
• 1.3.3 弧焊逆變電源的展望18-20
• 第二章 方案論證及整體設計20-23
• 2.1 研究內容20
• 2.2 方案論證20-23
• 第三章 硬件設計23-40
• 3.1 單片機系統23-34
• 3.1.1 MCS—51單片機的硬件結構23-29
• 3.1.2 A/D轉換器與8031接口29-31
• 3.1.3 DAC0832芯片介紹31-32
• 3.1.4 數據存儲器的擴展32-34
• 3.2 開關電源控制模塊CW3524的結構和工作原理34-35
• 3.3 保護電路及抗干擾措施35
• 3.4 逆變晶體管電源的自診斷功能35-40
• 3.4.1 概述35
• 3.4.2 控制系統的硬件自檢35-36
• 3.4.3 EPROM的自檢功能36
• 3.4.4 模數轉換的自檢36
• 3.4.5 數模轉換線路的自檢36-38
• 3.4.6 CW3524的自檢38-39
• 3.4.7 主電路的自檢功能39-40
• 第四章 控制算法及軟件設計40-52
• 4.1 PID控制算法40-43
• 4.1.1 PID算式的離散化41
• 4.1.2 PID控制算法的實現41-42
• 4.1.3 PID參數整定42-43
• 4.2 系統軟件設計43-49
• 4.2.1 主程序的設計43-44
• 4.2.2 中斷服務程序44-45
• 4.2.3 鍵盤及顯示程序45-48
• 4.2.4 采樣程序48-49
• 4.3 試驗結果分析49-52
• 第五章 結論52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻54-56
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文56

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本文編號：292759