专利名称：全数字化逆变焊机的制作方法
技术领域：
全数字化逆变焊机技术领域[0001]本实用新型涉及一种焊机，尤其涉及一种全数字化逆变焊机。
技术背景[0002]随着半导体技术的发展，功率开关器件的容量和开关频率越来越高，逆变式焊机的控制周期从3. 3ms提高到了 50us以内，这为精确控制焊接电流波形提供了可能。但此时各种逆变焊机仍然以模拟控制为主，这严重限制了控制的灵活性。随着对焊接工艺的不断研究，各种复杂的焊接工艺算法被不断提出。有些工艺算法要求焊接电流采用波形控制方式，模拟电路无法适应这些先进焊接工艺控制的要求。随着计算机控制技术和数字化控制技术的快速发展，产生了一系列性能完善、功能丰富、智能化的数字式焊接系统。在新型数字化焊接系统中采用了逆变电路代替传统的主回路，由数字控制代替模拟控制。如何提高焊接工艺水平、实现网络化管理及多功能集成问题在现代化生产中越来越重要。全数字逆变焊机作为一种现代化焊接设备，已经成为一个非常复杂和热门的交叉领域，涉及到电弧理论、焊接工艺理论、电力电子技术、控制技术等各方面，其中每一方面在实现高效焊接中都不可或缺。[0003]国内企业在核心技术和技术标准方面做得很不足，对于电弧理论、工艺理论的研究也出现了一些成果，但是却很难见到一些应用在产品中的新的焊接工艺方式。对于这些先进的焊接工艺和焊接方法，数字化控制是实现载体。[0004]北京工业大学采用“MCU+DSP”的双机控制的单片机控制焊接电源的方案，由单片机根据不同的焊接材料、送丝速度等按照一定的规则计算出相应的焊接电弧电压fe及脉冲电流参数rt、Ip、tb、tp等，具有相当的代表性；华南理工大学的研究者在脉冲MIG焊的研究方面实现了双脉冲的匹配，可在较大范围内调节中值脉冲电流和时间，熔滴直接可调， 改善了焊机性能；上海交通大学焊接研究所采用DSP作为控制系统核心，主要应用于熔化极气体保护焊电源系统的研究。[0005]现有技术的缺点是在针对弧长控制的算法上，采用了变参数增量式PID算式，虽然较传统的PID控制有很大的进步，也能满足焊接性能工艺要求更加高的需求，但是距离数字化专家数据库的方案还是有一定的差距。[0006]在焊接领域，无论是模拟焊机还是数字化焊机，传统PID算法最为常用。但是脉冲 MIG焊接电流要求峰值电流Ip、基值电流Λ和电流变化斜率都受到精确控制，通过反复选择PID算式的Kp、Ki, Kd参数，也只能折中这些控制指标。实用新型内容[0007]本实用新型的目的是提供一种全数字化逆变焊机，它通过使用变参数增量式PID 算式，可以单独测试不同控制回路负载下的PID参数，从而达到各个控制指标，然后在变参数环节自动将参数传递给PID控制器；能有效避免反馈控制中的时滞性和波动，从而加快系统响应速度和提高控制精度；前馈控制和反馈控制在一起组成前馈-反馈控制系统，既能发挥控制作用及的优点，又保证了反馈控制可以克服系统多个扰动和反馈检验的好处。[0008]为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案它包含波形周期控制信号1、焊接电流波形给定信号2、参数修改信号3、增量式PID控制器4、数字PWM 信号5、逆变电源6、焊接电流反馈信号7、焊接电压反馈信号8、第一比较器Xl和第二比较器X2，平均电弧电压Ug通过第一比较器Xl与波形周期控制信号1相连，波形周期控制信号 1与焊接电流波形给定信号2相连，焊接电流波形给定信号2通过第二比较器X2与增量式 PID控制器4相连，且参数修改信号3与增量式PID控制器4相连，增量式PID控制器4、数字PWM信号5和逆变电源6依次相连，逆变电源6通过焊接电流反馈信号7与第二比较器 X2相连，逆变电源6通过焊接电压反馈信号8与第一比较器Xl相连。[0009]本实用新型通过使用变参数增量式PID算式，可以单独测试不同控制回路负载下的PID参数，从而达到各个控制指标，然后在变参数环节自动将参数传递给PID控制器；能有效避免反馈控制中的时滞性和波动，从而加快系统响应速度和提高控制精度；前馈控制和反馈控制在一起组成前馈-反馈控制系统，既能发挥控制作用及的优点，又保证了反馈控制可以克服系统多个扰动和反馈检验的好处。
[0010]图1为本实用新型的电流环控制框图。
具体实施方式
[0011]参照图1，本具体实施方式
采用以下技术方案它包含波形周期控制信号1、焊接电流波形给定信号2、参数修改信号3、增量式PID控制器4、数字PWM信号5、逆变电源6、 焊接电流反馈信号7、焊接电压反馈信号8、第一比较器Xl和第二比较器X2，平均电弧电压 Ug通过第一比较器Xl与波形周期控制信号1相连，波形周期控制信号1与焊接电流波形给定信号2相连，焊接电流波形给定信号2通过第二比较器X2与增量式PID控制器4相连， 且参数修改信号3与增量式PID控制器4相连，增量式PID控制器4、数字PWM信号5和逆变电源6依次相连，逆变电源6通过焊接电流反馈信号7与第二比较器X2相连，逆变电源 6通过焊接电压反馈信号8与第一比较器Xl相连。[0012]本具体实施方式
通过实时计算平均电弧电压Uave从而实现在当前电流周期完成电弧调节的算法。该算法严格保证了每个周期的平均电弧电压feve恒定，为零误差系统。 其弧长调节器如下Uave < Ug 公式 2[0015]式中，Uave为平均焊接电压；U(i)为在此脉冲周期中的第i次采样的焊接电压； Np为峰值时间总得采样点数；nb为基值时间当前采样点个数；[0016]弧长调节器通过不断采样基值时刻的电弧电压来计算Uetve，当满足Uetve < Ug时， 启动下一个周期的脉冲电流。其调节方式如表a[0017]
权利要求1.全数字化逆变焊机，其特征在于它包含波形周期控制信号(1)、焊接电流波形给定信号O)、参数修改信号(3)、增量式PID控制器、数字PWM信号(5)、逆变电源(6)、焊接电流反馈信号(7)、焊接电压反馈信号(8)、第一比较器(Xl)和第二比较器(X2)，平均电弧电压(Ug)通过第一比较器(Xl)与波形周期控制信号(1)相连，波形周期控制信号(1) 与焊接电流波形给定信号( 相连，焊接电流波形给定信号( 通过第二比较器拟、与增量式PID控制器(4)相连，且参数修改信号( 与增量式PID控制器(4)相连，增量式PID 控制器、数字PWM信号(5)和逆变电源(6)依次相连，逆变电源(6)通过焊接电流反馈信号(7)与第二比较器、\1、相连，逆变电源(6)通过焊接电压反馈信号(8)与第一比较器 (Xl)相连。
专利摘要全数字化逆变焊机，它涉及一种焊机。它的平均电弧电压(Ug)通过第一比较器(X1)与波形周期控制信号(1)相连，波形周期控制信号(1)与焊接电流波形给定信号(2)相连，焊接电流波形给定信号(2)通过第二比较器(X2)与增量式PID控制器(4)相连，且参数修改信号(3)与增量式PID控制器(4)相连，增量式PID控制器(4)、数字PWM信号(5)和逆变电源(6)依次相连，逆变电源(6)通过焊接电流反馈信号(7)与第二比较器(X2)相连，逆变电源(6)通过焊接电压反馈信号(8)与第一比较器(X1)相连。它能有效避免反馈控制中的时滞性和波动，从而加快系统响应速度和提高控制精度。
文档编号B23K9/095GK202317370SQ201120436970
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者杨林聪 申请人:温岭万顺机电制造有限公司