专利名称：应用于焊机上的dsp电源控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电源控制方法，尤其涉及一种应用于焊机上的DSP电源控制方法。
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，能够保持鴒极端头形状，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于焊机上的DSP电源控制方法，保证了阴极雾化作用， 并最大限度地减小鴒极的烧损，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。
为了达到上述的目的，本发明提供一种应用于焊机上的DSP电源控制方法，其包括步骤
1) 由DSP芯片产生同步的一次逆变控制信号和二次逆变控制信号，且所述二次逆变控 制信号正负半波时间都是所述一次逆变控制信号周期的整数倍，所述二次逆变控制信号的负 半波电流幅值大于所述二次逆变控制信号的正半波电流幅值；
2) 所述一次逆变控制信号控制一次逆变实现输出电流大小控制；
3) 所述二次逆变控制信号控制二次逆变实现极性转换控制电流方向。
较佳地，所述二次逆变控制信号正半波时间是所述一次逆变控制信号周期的5倍，所述 二次逆变控制信号负半波时间是所述一次逆变控制信号周期的3倍。
较佳地，所述二次逆变控制信号的负半波电流幅值是所述二次逆变控制信号的正半波电 流幅值的1.3~1.5倍。
较佳地，还包括一采集过电流、过热、过欠电压、短路或手柄信号的一种或几种，并根 据采集的信号控制电源关闭的步骤。
采用了本发明的应用于焊机上的DSP电源控制方法，通过控制一次逆变控制信号和二次 逆变控制信号的同步，且所述二次逆变控制信号正负半波时间都是所述一次逆变控制信号周 期的整数倍，所述二次逆变控制信号的正半波电流幅值大于所述二次逆变控制信号的负半波 电流幅值，来保证阴极雾化作用，并最大限度地减小鴒极的烧损，提高工作效率，避免由于 变压器直流磁化导致的一次侧功率开关管过流烧损，提高焊机的稳定性。
图1是本发明的一具体实施例的电流波形控制流程图。
具体实施例方式
以下将对本发明的焊机性能实时记录方法作进一步的详细描述。
在本发明的应用于焊机上的DSP电源控制方法中，首先由DSP芯片产生同步的一次逆 变控制信号和二次逆变控制信号，且所述二次逆变控制信号正负半波时间都是所述一次逆变 控制信号周期的整数倍，所述二次逆变控制信号的负半波电流幅值大于所述二次逆变控制信 号的正半波电流幅值；所述一次逆变控制信号控制一次逆变实现输出电流大小控制；所述二 次逆变控制信号控制二次逆变实现极性转换控制电流方向。
在本发明的一具体实施例中，所述二次逆变控制信号正半波时间是所述一次逆变控制信 号周期的5倍，所述二次逆变控制信号负半波时间是所述一次逆变控制信号周期的3倍。
较佳地，所述二次逆变控制信号的负半波电流幅值是所述二次逆变控制信号的正半波电 流幅值的1.3~1.5倍。
较佳地，还包括一采集过电流、过热、过欠电压、短路或手柄信号的一种或几种，并根 据采集的信号控制电源关闭的步骤。
DSP芯片可以采用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^L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。DSP芯片的第二定时器生成 一路频率40kHz的PWM经过CD4081和CD4027 二分频成两路20 kHz的PWM传送给一次 逆变驱动，控制一次逆变；由第一定时器控制的比较单元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逆变驱动来控制二次逆变。主电路采用硬开关方式。
电流波形控制的主程序的流程框图如图1所示。软件设计时，需要解决的两个关键问题 就是一次逆变控制信号(PWM)与二次逆变控制信号的同步问题以及二次逆变控制信号的周 期为PWM周期整数倍的问题。同步问题的解决主要是通过DSP中通用定时器的同步来解决， 通过正确的配置T2CON，第一通用定时器可与第二通用定时器实现同步，这时，第二通用定 时器将第一通用定时器的周期寄存器作为它自己的周期寄存器(忽略它自身的周期寄存器)使 用。但是，因为两个定时器使用同一个周期寄存器，当此周期寄存器装载的值一定时，第二 定时器产生的PWM与第一定时器产生的二次逆变控制信号的周期就必须相同。实际上PWM 的频率为20 kHz, 二次逆变控制信号的频率只有几十到几百Hz。在软件设计时，首先选定 PWM的频率为20kHz,然后将设定的焊接电流的周期T,与PWM的周期通过四舍五入取整， 如式(l),得出一个近似值n,
T/TpwM。n (1) 同样也设定的焊接电流正半波的时间Tp与PWM的周期进行整数倍计算，如式(2),得出 一个近似值i。
Tp/TPWM I (2) 将周期寄存器装栽PWM的周期，设置一个标志位flag^，当flag〈i时，装载第一定时器 的比较寄存器使其输出的PWM占空比为100%，当i〈flag〈n时，装载第一定时器的比较寄存 器使其输出的PWM占空比为0。在周期中断程序里修改flag的值。这样由i个占空比100% 的PWM和n-i个占空比为0的PWM共同组成了一个二次逆变控制信号周期，实现了 PWM 的周期作为二次逆变控制信号周期的计数单位，从而同时解决了所要求的一次与二次的同步 问题。
比如，设置PWM的频率为500 Hz。当设置焊接电流的频率为80 Hz，正半波时间占周 期的30%时，程序通过整数倍的计算，自动将焊接电流的频率调整到83 Hz，正半波时间占 焊接电流周期的33°/。。计算输入频率为10 200Hz焊接电流整数倍调整后的偏差，其最大值 不超过0.7%，不会影响正常焊接。由此可见，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PWM周期的整数倍，从而解决了一次逆变和二次 逆变的同步协调问题。
这样，通过修改第二定时器的比较寄存器的值来调节电流正负半波的幅值，通过改变n
和i的值来改变变极性电流的周期和正负半波时间比，从而实现了变极性电流的频率和正负 半波电流幅值、时间比分别独立可调。
本发明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，并且一次逆变控制信号 (PWM)和二次逆变控制信号在相位上严格同步，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。
综上所述，本发明的应用于焊机上的DSP电源控制方法保证了阴极雾化作用，并最大限 度地减小鵠极的烧损，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，本发明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发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限 制性的。
权利要求
1. 一种应用于焊机上的DSP电源控制方法，其特征在于，包括步骤:1)由DSP芯片产生同步的一次逆变控制信号和二次逆变控制信号，且所述二次逆变控制信号正负半波时间都是所述一次逆变控制信号周期的整数倍，所述二次逆变控制信号的负半波电流幅值大于所述二次逆变控制信号的正半波电流幅值；2)所述一次逆变控制信号控制一次逆变实现输出电流大小控制；3)所述二次逆变控制信号控制二次逆变实现极性转换控制电流方向。
2. 如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制方法，其特征在于，所述二次逆变控 制信号正半波时间是所述一次逆变控制信号周期的5倍，所述二次逆变控制信号负半波 时间是所述一次逆变控制信号周期的3倍。
3. 如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制方法，其特征在于，所述二次逆变控 制信号的负半波电流幅值是所述二次逆变控制信号的正半波电流幅值的1.3 1.5倍。
4. 如权利要求1所述的应用于焊机上的DSP电源控制方法，其特征在于，还包括一采集过 电流、过热、过欠电压、短路或手柄信号的一种或几种，并根据采集的信号控制电源关 闭的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种应用于焊机上的DSP电源控制方法，包括步骤1)由DSP芯片产生同步的一次逆变控制信号和二次逆变控制信号，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，二次逆变控制信号的负半波电流幅值大于二次逆变控制信号的正半波电流幅值；2)一次逆变控制信号控制一次逆变实现输出电流大小控制；3)二次逆变控制信号控制二次逆变实现极性转换控制电流方向，本发明的应用于焊机上的DSP电源控制方法保证了阴极雾化作用，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。
文档编号H02M1/08GK101388613SQ200810201848
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者余定斌 申请人:上海沪工电焊机制造有限公司