CN103862135B - 数字控制mig焊接脉冲波形生成系统及生成方法 - Google Patents

数字控制mig焊接脉冲波形生成系统及生成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103862135B
CN103862135B CN201410091041.6A CN201410091041A CN103862135B CN 103862135 B CN103862135 B CN 103862135B CN 201410091041 A CN201410091041 A CN 201410091041A CN 103862135 B CN103862135 B CN 103862135B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
welding
digital
current
mcu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410091041.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103862135A (zh
Inventor
宓玮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Yinuopu Electric Co Ltd (joint Venture)
Original Assignee
Jiangsu Yinuopu Electric Co Ltd (joint Venture)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Yinuopu Electric Co Ltd (joint Venture) filed Critical Jiangsu Yinuopu Electric Co Ltd (joint Venture)
Priority to CN201410091041.6A priority Critical patent/CN103862135B/zh
Publication of CN103862135A publication Critical patent/CN103862135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103862135B publication Critical patent/CN103862135B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/092—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits characterised by the shape of the pulses produced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本发明涉及金属焊接加工设备的控制技术，具体是一种数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统及生成方法。该系统包括有逆变电源、与逆变电源的电源共同构成焊接回路的焊枪和被焊接件、用于控制逆变电源输出电流的DSP或MCU； DSP或MCU包括模拟数字转换器、数字模拟转化器或脉宽调制发生器；数字模拟转化器或脉宽调制发生器的信号输出端经过RC滤波电路连接至比较器的一个输入端；比较器的另一个输入端连接逆变电源的输出电流信号；比较器的输出端经过电流调节器控制逆变电源的功率开关器件。本发明系统工作量小、处理速度快、便于针对不同焊接对象进行参数调整、可提高焊接电源整体可靠性。

Description

数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统及生成方法
技术领域
本发明涉及金属焊接加工设备的的控制技术，具体是一种用于脉冲MIG(MetalInert Gas)焊接设备的数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统及生成方法。
背景技术
焊接电源普遍采用高频逆变的方式使得电源体积减小，重量轻，能量转换效率提高，同时控制性能好和动态响应快的特点，其中脉冲MIG(Metal Inert Gas)焊接工艺直到逆变技术被应用后才得以发展广，它具有焊弧稳定，焊接质量优良，能焊接各种金属的特点，并可大大提高焊接生产率。
为了保证焊接过程的稳定，脉冲MIG焊通常采用一脉一滴的熔滴过渡形式。在一脉一滴过渡形式下，熔滴大小均匀，过渡有规律，可控性好，便于实现稳定的焊接，能够控制过渡金属量和焊缝成形，可以很容易地提高焊接质量。在这种过渡形式中，要保证脉冲的幅值和脉冲的宽度满足一定的关系，并且这种关系在系统运行过程中不能够受影响。因此脉冲波形的产生是关系到MIG焊接质量的关键。焊接电流各个阶段对控制系统的要求是不一样的，这体现在各个阶段的波形斜率不同。
现有实现电流脉冲波形的控制的方法有两种：
一种是采用全模拟线路，利用运放等线路构成电压反馈电路，这样的线路难以实现脉冲波形各个过渡过程的精确控制。同时存在元器件多，电路复杂及器件特性易受外部环境如温度变化影响的不利因素。
另一种是采用高速数字器件，也就是利用数字信号处理器DSP或微处理器MCU等，根据弧长或输出电压等反馈信号，采用数字化来控制给定电流脉冲波形，保证输出电流的一致性和可重复性。但是这种方法一方面需要将一些控制策略或大量波形数据嵌入到数字系统中，开发人员需要花费大量的实验来调准数据，从而得到最佳的焊接效果。另一方面执行这些控制策略也占用了高速数字信号处理器的大量中断时间，影响到焊接电源其他任务的实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种系统工作量小、处理速度快、便于针对不同焊接对象进行参数调整、可提高焊接电源整体可靠性的数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统及生成方法。
本发明的数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统包括有用于形成焊接电源的逆变电源、与逆变电源的电源输出端连接并共同构成焊接回路的焊枪和被焊接件、用于控制逆变电源输出电流的DSP或MCU；所述DSP或MCU包括连接焊接回路电弧电压和电流信号U2及I2的模拟数字转换器；所述DSP或MCU还包括数字模拟转化器或脉宽调制发生器；所述数字模拟转化器或脉宽调制发生器的信号输出端经过一个由数字电位器和电容构成的RC滤波电路连接至比较器的一个输入端；所述比较器的另一个输入端连接逆变电源的输出电流信号；比较器的输出端经过电流调节器控制逆变电源的功率开关器件。
所述数字电位器由DSP或MCU中的数字接口，诸如SPI或I2C模块控制。
所述电流调节器内置于DSP或MCU中或为独立的电流调节器。
本发明的数字控制MIG焊接脉冲波形生成方法是：建立由逆变电源1、焊枪2和被焊接件3构成的焊接回路；将焊接回路电弧的电压信号U2经滤波后送入DSP或MCU中的模拟数字转换器A/D处理后，经数字模拟转化器或脉宽调制发生器D/A或PWM产生方波脉冲信号；该方波脉冲经过RC滤波电路滤波后产生上升沿和下降沿按RC指数规律可变的脉冲信号，该脉冲信号和逆变电源输出的电流信号I2相比较后输出至独立的电流调节器或内置于DSP或MCU的电流调节器，由电流调节器控制逆变主电路的功率开关器件，使得焊接电源输出电流符合MIG焊接所需的脉冲电流波形。
所述RC滤波电路中，电阻是SPI或I2C可控的数字电位器，电容值是固定值；在任何时候，电压信号的上升和下降均需满足t＝RC；由DSP或MCU通过SPI或I2C来改变电阻R值，从而使脉冲波形斜率动态可控。
本发明的优点体现在：
1、DSP或MCU通过SPI或I2C改变电阻R值，使得占用DSP或MCU的处理时间大大减小，节约出来的时间可以用来进行其他任务的处理,从而提高了焊接电源整体的可靠性。
2、不用移植各类控制策略到微处器其中，大大简化了系统设计的工作量。
3、设计者可选择不同的R值，建立一个适应不同焊接调节的专家数据库。最终焊接用户可仅仅选择不同R值，就可调节适合于用户工艺要求的电焊效果。
附图说明
图1是本发明的系统原理图；
图2是本发明实施例中方波脉冲信号和RC指数规律可变的脉冲信号波形曲线图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统包括有用于形成焊接电源的逆变电源1、与逆变电源的电源输出端连接并共同构成焊接回路的焊枪2和被焊接件3、用于控制逆变电源输出电流的DSP或MCU；所述DSP或MCU包括连接焊接回路电弧电压和电流信号U2及I2的模拟数字转换器；所述DSP或MCU还包括数字模拟转化器或脉宽调制发生器；所述数字模拟转化器或脉宽调制发生器的信号输出端经过一个由数字电位器和电容构成的RC滤波电路连接至比较器的一个输入端；所述比较器4的另一个输入端连接逆变电源的输出电流信号；比较器的输出端经过电流调节器控制逆变电源的功率开关器件。所述数字电位器由DSP或MCU中的SPI或I2C模块控制。所述电流调节器独立或内置于DSP或MCU中。
本发明实施例工作过程中，焊接回路电弧的电压信号U2经滤波后送入DSP或MCU中的模拟数字转换器A/D处理后，经数字模拟转化器或脉宽调制发生器D/A或PWM产生方波脉冲信号；该方波脉冲经过RC滤波电路滤波后产生上升沿和下降沿按RC指数规律可变的脉冲信号，该脉冲信号和逆变电源输出的电流信号I2相比较后输出至独立的电流调节器或内置于DSP或MCU的电流调节器，由电流调节器控制逆变主电路的功率开关器件，使得焊接电源输出电流符合MIG焊接所需的脉冲电流波形。
所述RC滤波电路中，电阻是SPI或I2C可控的数字电位器，电容值是固定值；在任何时候，电压信号的上升和下降均需满足t＝RC；由DSP或MCU通过SPI或I2C来改变电阻R值，从而使脉冲波形斜率动态可控。
本发明实施例的方波脉冲信号和RC指数规律可变的脉冲信号波形如图2所示，该实施例中：
当t<t0,R＝r1,由于i2b为直流信号，i2(t)＝i2b；
当t0≤t≤t1,R＝r2,当t＝t1时,i2(t)＝i2P1；
当t1<t≤t2,R＝r3,当t＝t2时,i2(t)≈i2P；
当t2<t≤t3,R＝r4,当t＝t3时,i2(t)≈i2p2；
当t3<t≤t4,R＝r5,当t＝t4时,i2(t)≈i2p3；
当t4<t≤t5,R＝r6,当t＝t5时,i2(t)≈i2b；
当t5<t,R＝r1，由于i2b为直流信号，i2(t)＝i2b。

Claims (5)

1.一种数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统，其特征是：包括有用于形成焊接电源的逆变电源、与逆变电源的电源输出端连接并共同构成焊接回路的焊枪和被焊接件、用于控制逆变电源输出电流的DSP或MCU；所述DSP或MCU包括连接焊接回路电弧电压和电流信号U2及I2的模拟数字转换器；所述DSP或MCU还包括数字模拟转化器或脉宽调制发生器；所述数字模拟转化器或脉宽调制发生器的信号输出端经过一个由数字电位器和电容构成的RC滤波电路连接至比较器的一个输入端；所述比较器的另一个输入端连接逆变电源的输出电流信号；比较器的输出端经过电流调节器控制逆变电源的功率开关器件。
2.根据权利要求1所述的数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统，其特征是：所述数字电位器由DSP或MCU中的数字接口控制。
3.根据权利要求1所述的数字控制MIG焊接脉冲波形生成系统，其特征是：所述电流调节器内置于DSP或MCU中。
4.一种数字控制MIG焊接脉冲波形生成方法，其特征是：建立由逆变电源（1）、焊枪（2）和被焊接件（3）构成的焊接回路；将焊接回路电弧的电压信号U2经滤波后送入DSP或MCU中的模拟数字转换器A/D处理后，经数字模拟转化器或脉宽调制发生器D/A或PWM产生方波脉冲信号；该方波脉冲经过RC滤波电路滤波后产生上升沿和下降沿按RC指数规律可变的脉冲信号，该脉冲信号和逆变电源输出的电流信号I2相比较后输出至独立的电流调节器或内置于DSP或MCU的电流调节器，由电流调节器控制逆变主电路的功率开关器件，使得焊接电源输出电流符合MIG焊接所需的脉冲电流波形。
5.根据权利要求4所述的数字控制MIG焊接脉冲波形生成方法，其特征是：所述RC滤波电路中，电阻是SPI或I2C可控的数字电位器，电容值是固定值；在 任何时候，电压信号的上升和下降均需满足t＝RC；由DSP或MCU通过SPI或I2C来改变电阻R值，使脉冲波形斜率动态可控。
CN201410091041.6A 2014-03-12 2014-03-12 数字控制mig焊接脉冲波形生成系统及生成方法 Expired - Fee Related CN103862135B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410091041.6A CN103862135B (zh) 2014-03-12 2014-03-12 数字控制mig焊接脉冲波形生成系统及生成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410091041.6A CN103862135B (zh) 2014-03-12 2014-03-12 数字控制mig焊接脉冲波形生成系统及生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103862135A CN103862135A (zh) 2014-06-18
CN103862135B true CN103862135B (zh) 2015-10-21

Family

ID=50901480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410091041.6A Expired - Fee Related CN103862135B (zh) 2014-03-12 2014-03-12 数字控制mig焊接脉冲波形生成系统及生成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103862135B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11027352B2 (en) * 2015-09-14 2021-06-08 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for analyzing weld signatures using pulse forensic features
US10661373B2 (en) 2015-09-14 2020-05-26 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for providing weld quality confidence
US12076824B2 (en) 2018-10-30 2024-09-03 Illinois Tool Works Inc. Automated monitoring systems for welding-type production cells
US11373262B2 (en) 2019-03-25 2022-06-28 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for providing part quality confidence
US12042887B2 (en) 2019-05-22 2024-07-23 Illinois Tool Works Inc. Weld monitoring systems with unknown downtime disabling
US11768483B2 (en) 2019-05-22 2023-09-26 Illinois Tool Works Inc. Distributed weld monitoring system with job tracking
US11400537B2 (en) 2019-09-12 2022-08-02 Illinois Tool Works Inc. System and methods for labeling weld monitoring time periods using machine learning techniques

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3689734A (en) * 1969-03-04 1972-09-05 North American Rockwell Programmed control system
CN1695866A (zh) * 2005-06-20 2005-11-16 北京工业大学 一种双丝mag焊接控制方法及其焊接电源
EP2218537A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Welding control apparatus for pulse arc welding using consumable electrode type, arc length control method for use with the same, and welding system having such welding control apparatus
CN102218581A (zh) * 2011-04-28 2011-10-19 北京工业大学 复合型高频脉冲焊接系统及工艺
CN202317370U (zh) * 2011-11-02 2012-07-11 温岭万顺机电制造有限公司 全数字化逆变焊机

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09253846A (ja) * 1996-03-25 1997-09-30 Tokyo Gas Co Ltd 溶接装置の電気的特性の計測方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3689734A (en) * 1969-03-04 1972-09-05 North American Rockwell Programmed control system
CN1695866A (zh) * 2005-06-20 2005-11-16 北京工业大学 一种双丝mag焊接控制方法及其焊接电源
EP2218537A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Welding control apparatus for pulse arc welding using consumable electrode type, arc length control method for use with the same, and welding system having such welding control apparatus
CN102218581A (zh) * 2011-04-28 2011-10-19 北京工业大学 复合型高频脉冲焊接系统及工艺
CN202317370U (zh) * 2011-11-02 2012-07-11 温岭万顺机电制造有限公司 全数字化逆变焊机

Also Published As

Publication number Publication date
CN103862135A (zh) 2014-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103862135B (zh) 数字控制mig焊接脉冲波形生成系统及生成方法
CN110635707B (zh) 基于谐波干扰观测器的三相lcl型逆变器控制方法及装置
CN104868493B (zh) 逆变装置及其控制方法
CN102781152B (zh) 一种脉冲x射线的产生方法及脉冲x射线发生装置
CN103856062A (zh) 移相全桥同步整流电路的双环控制电路
WO2015127849A1 (zh) 分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统及方法
CN104716668B (zh) 提高lcl型并网逆变器对电网适应性的前馈控制方法
CN113078840B (zh) 电源电路、重复平顶脉冲强磁场发生装置及其控制方法
WO2014072794A8 (en) Method and system to control heat input in a welding operation
CN103368432B (zh) 柔性直流输电模块化多电平换流器的调制方法及控制装置
CN107026580A (zh) 一种isop分布式逆变器系统的输出同相位控制方法
CN103414342A (zh) 动态电压调节开关变换器的定频恒定通断时间控制方法
CN106208031A (zh) 直流微网中可抑制环流的改进下垂控制方法和系统
CN105656309B (zh) 一种用于风电变流器的硬件滞环电流控制方法
CN103433608A (zh) 一种模块化斩波式等离子切割电源控制方法及装置
CN104953832B (zh) 基于输入电压前馈控制的Buck降压型电路及其控制方法
CN102931832B (zh) 脉宽调制型可调阻容电路及其调节方法
CN106655856A (zh) 一种逆变器并联系统及其控制方法和装置
CN103904884A (zh) 一种电子电容电路及其控制方法
CN108712097B (zh) 一种逆变系统多目标实时优化装置和方法
CN116582010A (zh) 一种可编程交流电源的闭环反馈复合电路及控制方法
CN103607104A (zh) 一种正弦波调制电路及调制方法
CN109038860A (zh) 一种wpt系统的pdm控制序列优化方法
CN203817590U (zh) 全数字变极性多功能方波脉冲焊接电源
CN109839524A (zh) 电压暂降发生器及电压暂降控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151021

Termination date: 20170312