埋弧焊送丝电机H桥控制系统研究

摘要

埋弧焊工艺自上个世纪三、四十年代发展至今，工艺己经比较成熟，由于埋弧自动焊工艺具有较高的生产率、优良的焊接质量、灵活的调节特性以及较好的劳动条件等诸多优点，已在船舶、能源、机械等工业部门得到广泛的应用。埋弧自动焊接过程中，送丝系统的性能对焊接质量有着直接的影响，目前普通晶闸管整流送丝系统主要存在以下一些不足之处： 1．晶闸管属于半控型器件，存在单向导电性、需要强迫换流关断，功率系数较低； 2．器件开关周期比较长，系统动态性能较差； 3．系统机电惯性比较大，较难实现送丝电机的快速调节。 针对上述不足研制的埋弧焊送丝电机H桥控制系统，使用MOSFET与L292集成电路组成双极式可逆H桥PWM直流电机控制系统。MOSFET为全控型器件，具有开关频率高、集成度高和动态响应快等优点。由MOSFET组成送丝电路可以提高系统的效率，抑制谐波和机械噪声。双极式H桥可逆PWM控制机制可使送丝电机在四个象限运行：低速稳定性好；电机停转时有微振电流，能消除静死区；调速范围大。系统采用电弧电压负反馈闭环控制，结合电流环反馈电路，在一定程度上消除送丝系统机电惯性与速度变化滞后现象，提高埋弧焊送丝系统反应速度以及稳定性，进而提高电弧燃烧稳定性与焊接质量。 总之，本文提出的埋弧焊送丝电机H桥控制系统思路新颖；所研制的控制系统操作简便、运行可靠、性能较高、满足工作要求，具有一定的理论意义及工程实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1埋弧焊综述

1.1.1埋弧焊的焊接过程与特点

1.1.2埋弧焊的冶金特点

1.1.3埋弧焊的研究动态

1.2本论文研究的背景和意义

1.3本论文主要完成的工作

第2章埋弧焊控制系统分析

2.1埋弧焊自动调节概念

2.1.1埋弧焊自动调节的必要性

2.1.2影响焊接电流和电弧电压稳定性的因素

2.2等速送丝自动调节系统

2.2.1等速送丝调节系统的静特性

2.2.2等速送丝调节系统电弧自身调节作用

2.3电弧电压负反馈自动调节系统

2.3.1电弧电压负反馈自动调节弧长的基本原理

2.3.2电弧电压负反馈自动调节系统的静态特性

2.3.3电弧电压负反馈自动调节过程

2.3.4电弧电压负反馈自动调节的灵敏度

2.3.5电弧电压负反馈自动调节的精度

2.3.6变速送丝埋弧焊焊接电流和弧压调节方法

2.4埋弧焊直流送丝电机控制系统

2.4.1晶闸管整流式直流调速系统

2.4.2直流PWM斩波调速系统

第3章送丝电机H桥控制系统设计

3.1控制系统综述

3.2送丝控制集成电路选择

3.3送丝控制系统设计

3.3.1电源电路设计

3.3.2逻辑控制电路设计

3.3.3比例积分控制电路设计

3.3.4弧压负反馈、送丝电压设置电路设计

3.3.5 L292外围电路设计

3.3.6直流送丝电机的控制设计

第4章焊接试验

4.1送丝电机H桥控制系统调试

4.2平焊缝焊接试验

4.2.1 400A焊接电流试验

4.2.2 500A焊接电流试验

4.2.3 600A焊接电流试验

4.3角焊缝焊接试验

4.4焊接试验结果分析

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附图