新型小功率逆变式点焊机的研究

摘要

随着焊接机械化、自动化、智能化程度的提高，电阻焊电源已经成为焊接电源领域的主要发展方向之一。近年来，软开关技术广泛应用于焊接电源,它可以减小电源的开关损耗、电磁干扰以及对电路寄生参数的敏感性，并从根本上改善了电源的输出特性、稳定性及可靠性，提高了电源的效率，本文设计的新型小功率逆变式电阻点焊机具有很高的热效率，输出电流平稳连续，焊接过程中飞溅小，焊点压痕尺寸小，接头表面成型优良。 本文首先对软开关逆变点焊电源主电路进行了详细分析,包括对主电路的参数设计和计算,点焊变压器的优化设计。主电路采用全桥ZVZCS PWM主电路拓扑的逆变电阻焊电源，实现了超前桥臂的零电压开通，滞后桥臂的零电流关断。同硬开关的电源相比，减小了开关损耗，提高了功率因数。另外，本文设计的点焊变压器能够输出高频的大电流，使软开关逆变点焊电源主电路工作稳定。在控制电路中，因为点焊是通过输出脉冲大电流来对焊件进行焊接的，所以必须通过控制输出电流来保证焊接质量，对点焊电流进行检测、比较、调节；给出了电流检测系统的工作流程及电流采样电路。本文所研究的点焊电源采用精确控制输出脉冲电流的平均值来保证焊接质量。针对传统的点焊电源系统存在的参数检测精度不高、实时性较差、电路复杂等缺点，本文提出了合理、简单、可靠的硬件电路来实现对焊接电流进行高精度数据采集与处理方法。另外，本文还深入分析了电流型PWM控制系统的基本工作原理，以及本文采用的峰值电流控制技术的优缺点及实现方法。对引入峰值电流控制模式后出现的一种不稳定现象进行讨论，得出，当占空比大于0.5的时候需加入一个斜坡补偿，否则会出现次谐波振荡，系统不稳定。对斜坡补偿电路进行了具体的优化设计，并指出了本逆变点焊电源采用控制芯片UC3846的斜坡补偿网络的优化设计。 此外，本课题研制的新型小功率逆变式电阻点焊电源具有良好的人机交互界面，实用方便，有多组参数供用户调用，用户能够对电阻点焊的主要参量进行焊前设定。