IGBT双逆变式方波交流TIG焊机研究

摘要

随着镁、铝及其合金在生产生活中的使用范围越来越大，迫切需要对这种金属材料的焊接技术进行进一步的深入研究和改进。本次设计从材料焊接时的各项要求和常见难点出发，结合焊机的功能，应用模拟电路为控制核心设计了IGBT双逆变式方波交流TIG焊机，以提高铝、镁合金的焊接性、获得优质的焊接接头。
　　本文详细说明了IGBT双逆变式方波交流焊机各部分的设计过程，对焊机的各元件、模拟控制电路、高频引弧装置和抗干扰措施等进行了详细介绍。文中还对焊机电路的设计要点、元器件的选择和参数计算做了详细说明。
　　焊机控制系统以模拟电路为核心,控制方式为脉冲宽度调制PWM，通过模拟控制电路驱动IGBT开关元件来实时控制电源的电流波形、幅值等参数。模拟控制电路输出的控制量由滤波电路滤波整定、调整后，由控制核心元件SG3525给出两路脉冲信号，然后分别通过集成元件M57959L、TLP250进行比较放大后驱动前后级IGBT元件，最终得到焊接用电流。通过线性霍尔传感器实时采集焊接电流，经放大缓冲后反馈到电路中，实现对瞬时电流的实时调节控制。
　　本文通过试验，对焊机电源的工作原理、电路控制、可靠性和抗干扰性进行了系统的分析，列明了试验过程中的相关数据。针对焊接过程中的氧化、气孔、变形、焊缝性能降低等问题，研究出了相应的解决方式，同时根据模拟电路的特点和过流、过热等常见故障有针对性的设计了保护电路。分析了影响焊机正常工作的各方面干扰因素及其产生的原因，并做了相应的抗干扰措施。通过实际空载调试和静负载调试发现，本次设计的焊机主电路设计合理，抗干扰能力好，控制系统元件少、电路简单、使用方便，焊接电流、占空比、电流缓降时间、脉冲频率等参数均可分别进行调节,可输出预定的焊接参数及多种外特性，能进行多种复杂条件下的焊接，能够很好的对铝镁及其合金进行焊接，得到优良的焊接接头。
　　针对焊机工作中的参数预置、数据存储和输出波形的控制等有关问题，本文提出了完善的建议，为今后铝、镁合金焊接技术的发展及焊接电源的深入研究奠定了良好的基础。

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第1章 绪论

1.1铝镁及其合金的焊接性能

1.2方波交流TIG焊的提出

1.3逆变式弧焊电源

1.4弧焊电源的研究现状

1.5方波交流TIG焊接逆变电源设计思想、方案与目标

第2章双逆变式方波交流TIG焊机主电路设计

2.1主电路总体设计

2.2高频变压器的设计

2.3输入滤波电容的选择

2.4 IGBT的选择

2.5输出滤波电感设计

2.6吸收电路与抗干扰电路

2.7本章小结

第3章 双逆变式方波交流TIG焊机控制电路设计

3.1基本模拟电路的简介

3.2模拟控制系统的设计要求

3.3模拟控制系统的工作原理

3.4模拟控制电路的硬件组成

3.5高频引弧装置设计

3.7本章小结

第4章 系统的抗干扰设计

4.1电磁干扰的来源与抑制电磁干扰的原则

4.2硬件抗干扰设计

4.3模拟控制电路抗干扰设计

4.4本章小结

第5章系统调试结果

5.1脱机调试

5.2联机调试

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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