CN201287232Y - 应用于焊机上的dsp电源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用于焊机上的DSP电源控制系统，包括DSP芯片和变极性电源，DSP芯片包括控制单元、与控制单元连接的一次逆变信号生成单元和二次逆变信号生成单元，两者分别通过一次逆变驱动和二次逆变驱动与变极性电源的一次逆变功率开关管和二次逆变功率开关管连接，二次逆变功率开关管用于连接焊机，DSP芯片还可以包括与控制单元连接的A/D转换单元、焊接过程控制单元、信号采集单元等，所述DSP芯片还可与计算机连接用于通信，与控制面板连接用于参数设置和整个过程控制。本实用新型保证阴极雾化作用，并最大限度地减小钨极的烧损，提高工作效率，避免了由于变压器直流磁化导致的一次侧功率开关管过流烧损，提高了焊机的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及控制系统技术领域，特别涉及电源控制系统技术领域，具体是指一种应用于焊机上的DSP电源控制系统。
背景技术
TIG焊接铝合金时，DCEP(电极接正)具有阴雾化作用，可以去除表面致密的氧化膜，实现有效焊接，但是此时电弧对钨极的加热很强，会造成电极烧损严重；DCEN(电极接负)电弧对电极的加热较弱，电极的烧损小，能够保持钨极端头形状，但没有阴极雾化作用，无法实现有效焊接。特别是在自动焊接中，在保证阴极雾化的前提下，尽量减少钨极烧损的新的焊接工艺和焊接电源成为焊接工作者的努力方向。
变极性电源是一种电流频率和正负半波电流幅值、时间比可以分别独立调节的方波交流电源。其输出电流为交流矩形波，电流过零极快，因此电弧稳定性大大改善。由于电流频率和正负半波电流幅值、时间比可以分别调节，通过这些参数的调节，可以达到所要求的工作效果。
DSP(数字信号处理器)的高速运算能力和强大的实时信号处理能力为高速实时控制在焊接控制系统中的应用创造了条件，以DSP为控制核心的数字化弧焊电源已成为现代焊接设备的主要发展方向。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种应用于焊机上的DSP电源控制系统，该应用于焊机上的DSP电源控制系统保证阴极雾化作用，并最大限度地减小钨极的烧损，提高工作效率，避免了由于变压器直流磁化导致的一次侧功率开关管过流烧损，提高了焊机的稳定性。
为了实现上述目的，本实用新型的应用于焊机上的DSP电源控制系统具有如下构成：
该应用于焊机上的DSP电源控制系统，其特点是，包括DSP芯片和变极性电源，所述DSP芯片包括控制单元、与所述控制单元连接的一次逆变信号生成单元和二次逆变信号生成单元，所述一次逆变信号生成单元和所述二次逆变信号生成单元分别通过一次逆变驱动和二次逆变驱动与所述变极性电源的一次逆变功率开关管和二次逆变功率开关管连接，所述二次逆变功率开关管用于连接焊机。
较佳地，所述DSP芯片还包括与所述控制单元连接的A/D转换单元，所述A/D转换单元连接所述二次逆变功率开关管。
较佳地，所述DSP芯片还包括与所述控制单元连接的焊接过程控制单元，用于与焊接工作程序连接从而控制焊接工作过程。
较佳地，所述DSP芯片还包括与所述控制单元连接的信号采集单元，用于采集过电流、过热、过欠电压、短路或手柄信号的一种或几种。
较佳地，还包括计算机，所述计算机与所述DSP芯片的所述控制单元连接用于通信。
较佳地，还包括控制面板，所述控制面板与所述DSP芯片的所述控制单元连接用于参数设置和整个过程控制。
采用本实用新型，由于本实用新型采用DSP控制变极性焊接电源，在保证阴极雾化作用的前提下，可以最大限度地减小钨极的烧损，提高工作效率；通过采用DSP控制变极性焊接电源一次逆变恒流和二次逆变变极性控制信号，保证了两次逆变控制信号的同步触发和波形的协调控制，避免了由于变压器直流磁化导致的一次侧功率开关管过流烧损，提高了焊机的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的一具体实施例的基本结构图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1所示，本实用新型的应用于焊机上的DSP电源控制系统，包括DSP芯片和变极性电源，所述DSP芯片包括控制单元1、与所述控制单元1连接的一次逆变信号生成单元2和二次逆变信号生成单元3，所述一次逆变信号生成单元2和所述二次逆变信号生成单元3分别通过一次逆变驱动4和二次逆变驱动5与所述变极性电源的一次逆变功率开关管6和二次逆变功率开关管7连接，所述二次逆变功率开关管7用于连接焊机。
在本实用新型的一具体实施例中，所述DSP芯片还包括与所述控制单元1连接的A/D转换单元8，所述A/D转换单元8连接所述二次逆变功率开关管7。
在本实用新型的一具体实施例中，所述DSP芯片还包括与所述控制单元1连接的焊接过程控制单元9，用于与焊接工作程序连接从而控制焊接工作过程。
在本实用新型的一具体实施例中，所述DSP芯片还包括与所述控制单元1连接的信号采集单元10，用于采集过电流、过热、过欠电压、短路或手柄信号的一种或几种。
在本实用新型的一具体实施例中，还包括计算机(未示出)，所述计算机与所述DSP芯片的所述控制单元1连接用于通信。
在本实用新型的一具体实施例中，还包括控制面板(未示出)，所述控制面板与所述DSP芯片的所述控制单元1连接用于参数设置和整个过程控制。
在本实用新型的一具体实施例中，DSP芯片采用TI公司的数字信号处理器TMS320LF2407A。TMS320LF2407集成了两个事件管理器EVA和EVB，每个包括：两个16位通用定时器；8个16位的脉宽调制(PWM)通道，16通道的A/D转换器等。4个通用定时器分别用做一次逆变PWM的生成、二次逆变控制信号的生成、A/D转换的定时、焊接过程控制的所有定时。
本实用新型使用时，二次逆变功率开关管7是与焊机连接的，打开电源，DSP芯片的一次逆变信号生成单元2生成一路频率40kHz的PWM经过CD4081和CD4027二分频成两路20kHz的PWM传送给一次逆变驱动4，控制一次逆变的功率开关管6；二次逆变信号生成单元3生成相位互补的两路二次逆变控制信号，经过电平转换后直接传送到二次驱动5来控制二次逆变的功率开关管7。主电路采用硬开关方式。
在TIG焊中，为了获得良好的焊缝成形和焊接质量，通常采用恒流特性的电源。在本实用新型中采用变极性电源，变极性电源要求电流频率和正负半波电流幅值、时间比可以分别独立调节。有研究证明：DCEN电流幅值较小而时间较长；DCEP电流幅值较大(为EN电流幅值的1.3～1.5倍)而时间较短(为EN的20％)，可在保证阴极雾化作用的前提下，最大限度地减小钨极的烧损，提高工作效率。通过采用DSP芯片控制变极性电源，使得一次逆变控制信号(PWM)和二次逆变控制信号在相位上严格同步，并且二次逆变控制信号正负半波时间都是一次逆变控制信号周期的整数倍，来获得预期的焊接电流波形。
如果二次逆变驱动信号正半波或负半波的时间不是PWM周期的整数倍，在一个周期内流过变压器正反方向的电流大小就可能不一样，从而产生变压器的直流磁化问题。因为会导致变压器铁心偏磁，改变变压器的工作点，使原来磁化曲线工作区的一部分移至铁心磁饱和区，结果总励磁电流变成尖顶波。这样，一方面使变压器的铁损和铜损增加，效率降低，温升提高；另一方面还会使焊接电流的波形严重畸变，有可能导致变压器一次侧电流迅速增大，增大了一次侧开关管的开关应力，严重时有可能导致开关管过电流损坏。
另一方面，由于电流正负半波幅值不同，在控制时必须对一次逆变与二次逆变的控制信号同步触发。一次侧逆变与二次侧逆变的同步触发是前面所讲到的波形协调的前提，如果不能实现同步还有可能使二次逆变在电流最大的时间换向，从而造成二次侧功率开关管的开关应力增大。该系统中，此问题的解决主要是通过在软件设计时使两次逆变控制信号的相位完全相同来实现的。
本实用新型以数字信号处理器为核心，采用IGBT二次逆变技术，一次逆变利用PWM技术实现输出电流大小控制；二次逆变实现极性转换控制电流方向。在控制系统设计时，使一次逆变控制信号(PWM)和二次逆变控制信号在相位上严格同步，并且二次逆变控制信号正负半波时间都是一次逆变控制信号周期的整数倍，来获得预期的焊接电流波形。
综上，本实用新型的应用于焊机上的DSP电源控制系统保证阴极雾化作用，并最大限度地减小钨极的烧损，提高工作效率，避免了由于变压器直流磁化导致的一次侧功率开关管过流烧损，提高了焊机的稳定性。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (6)
1.一种应用于焊机上的DSP电源控制系统，其特征在于，包括DSP芯片和变极性电源，所述DSP芯片包括控制单元、与所述控制单元连接的一次逆变信号生成单元和二次逆变信号生成单元，所述一次逆变信号生成单元和所述二次逆变信号生成单元分别通过一次逆变驱动和二次逆变驱动与所述变极性电源的一次逆变功率开关管和二次逆变功率开关管连接，所述二次逆变功率开关管用于连接焊机。
2.如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制系统，其特征在于，所述DSP芯片还包括与所述控制单元连接的A/D转换单元，所述A/D转换单元连接所述二次逆变功率开关管。
3.如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制系统，其特征在于，所述DSP芯片还包括与所述控制单元连接的焊接过程控制单元，用于与焊接工作程序连接从而控制焊接工作过程。
4.如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制系统，其特征在于，所述DSP芯片还包括与所述控制单元连接的信号采集单元，用于采集过电流、过热、过欠电压、短路或手柄信号的一种或几种。
5.如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制系统，其特征在于，还包括计算机，所述计算机与所述DSP芯片的所述控制单元连接用于通信。
6.如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制系统，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板与所述DSP芯片的所述控制单元连接用于参数设置和整个过程控制。
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