变极性TIG焊电源的研制
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摘要
本文介绍所研制变极性TIG电源的主电路、控制原理及软硬件组成。
电源的主电路采用两级逆变结构，前级恒流源采用IGBT半桥逆变方式，后级
为全桥式IGBT逆变结构。以单片机80C552作为核心控制系统主要包括采样电路、
脉宽调制电路、驱动电路、保护电路、显示电路等。
电源前级恒流源采用分时给定电流（Ig1和Ig2）信号方案，控制前级输出脉动
直流基值和脉冲幅值，而分时时间由定时器T0控制。后级采用可编程定时器8253
作为脉冲发生器，实现对不对称电流频率和正负半波导通比的控制。
试验结果表明本文所研制的变极性TIG电源系统稳定可靠，且输出电流在
DCEP期间的幅值Ip和DECN期间幅值In、频率和正负半波导通比都独立可调，
满足铝及其合金焊接的工艺需求。
The variable polarity power source for TIG welding developed in this thesis is
introduced, with its main circuit ,the controlling principle and configuration of soft~vare
and hardware.
This power source developed incorporates constant source and inverter. Here the
constant current power is half-bridge inverter with IGBTS. And a controlling system is
developed using 80C552 single-chip computer as its core unit with circuit of
sampling ,drive ,PWM and display.
The pulsed constant is outputted by the double lg(IlgI and 1g2) in the constant source.
the programmed timer-8253 is used to control turn-on and turn-off of the second
inverters.
The result of experiments show that this variable polarity power source is rational.
and reliable ,and polarity time and current amplitude of DCEN and DCEP can be
adjusted separately ,which satisFy the needs for aluminum welding.
电源的主电路采用两级逆变结构，前级恒流源采用IGBT半桥逆变方式，后级
为全桥式IGBT逆变结构。以单片机80C552作为核心控制系统主要包括采样电路、
脉宽调制电路、驱动电路、保护电路、显示电路等。
电源前级恒流源采用分时给定电流（Ig1和Ig2）信号方案，控制前级输出脉动
直流基值和脉冲幅值，而分时时间由定时器T0控制。后级采用可编程定时器8253
作为脉冲发生器，实现对不对称电流频率和正负半波导通比的控制。
试验结果表明本文所研制的变极性TIG电源系统稳定可靠，且输出电流在
DCEP期间的幅值Ip和DECN期间幅值In、频率和正负半波导通比都独立可调，
满足铝及其合金焊接的工艺需求。
The variable polarity power source for TIG welding developed in this thesis is
introduced, with its main circuit ,the controlling principle and configuration of soft~vare
and hardware.
This power source developed incorporates constant source and inverter. Here the
constant current power is half-bridge inverter with IGBTS. And a controlling system is
developed using 80C552 single-chip computer as its core unit with circuit of
sampling ,drive ,PWM and display.
The pulsed constant is outputted by the double lg(IlgI and 1g2) in the constant source.
the programmed timer-8253 is used to control turn-on and turn-off of the second
inverters.
The result of experiments show that this variable polarity power source is rational.
and reliable ,and polarity time and current amplitude of DCEN and DCEP can be
adjusted separately ,which satisFy the needs for aluminum welding.
引文
[1] 姜焕中 电弧焊电渣焊 北京 机械工业出版社 1989
[2] 罗树方 变极性方波电源的研制 电焊机 1998、2
[3] 韦鲲 微机控制的IGBT逆变弧焊电源的研究 甘肃工业大学硕士论文 1998
[4] 黄石尘 电子控制弧焊电源 北京 机械工业出版社 1986
[5] 徐松英 变极性方波脉冲弧焊电源 焊接研究与生产 1995、4
[6] 殷树言 铝合金TIG焊变极性电源 焊接学报 1994．2
[7] MILLER Company Alumitations Welding Journal 1999、7
[8] MILLER Company Alumitations Welding Journal 1999、8
[9] 易绛弘 逆变电源的可靠性 电焊机 1998、1
[10] 郑兵 方波交流等离子弧立焊主维弧干涉原因及解决措施 焊接学报 1995、3
[11] 占景辉 IGBT逆变焊机的可靠性 电焊机 1997、8
[12] 陈庆嘉 多国单片机实用技术 北京 微计算机信息部 1992
[13] 何德孚 逆变控制焊机电源的主电路分析 电力电子技术 1997、2
[14] 董元景 IGBT的驱动与保护 电焊机
[15] 三菱公司 三菱电机应用手册
[16] A.C NUNES "Variable Polarity Plasma Arc Welding On The Space Shuttle External tank" Welding Journal 1984.9
[17] 卢本美 美国MILLER公司SP系列工频方波电源的控制电路分析
[18] 丁志民 多功能双逆变式弧焊电源研究 电焊机
[19] 郑兵 SYNCOWACE—300(S)弧焊电源低频方波交流输出的实现 第八届焊接会议论文集
[20] 罗树方 TIG焊机的现状和发展趋势
[21] 张义 SCR—MOSEFT双逆变交流方波电源的研究第八届焊接会议论文集
[22] 赵学 Intel8253定时器产生PWM脉宽调制 甘肃工业大学学报
[23] 王英剑 新型开关电源实用技术 北京 电子工业出版社 1999
[24] 戴先中 用PSPICE仿真IGBT宏模型 电力电子技术 1998、4
[25] 徐晓峰 IGBT逆变器吸收电路研究 电力电子技术 1998、3
[26] 黄石生 新型弧焊电源及其智能技术 北京 机械工业出版社 2000、9
[27] S.BARHORST "The cathodic Etching Technique for Automated Aluminum Tube Welding" Welding Journal May 1985
[28] 山本英幸 矩形波交流GTA溶接电极消耗检讨轻金属溶接 1990 Vol.28 no.4
[29] 三田常夫 最近溶接机 1991、6
[30] 三田常夫 制御溶接实用化 溶接技术
[31] 殷树言 气体保护焊工艺 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 1989
[32] 王志强 绝缘门双极晶体管交流方波弧焊电源 焊接学报 1992、9
[33] 赵家瑞 逆变电源与切割电源 北京 机械工业出版社 1995
[34] "ANDREN CUKKISION" 1992.AWS.Inter National Welding Exposion In review" Welding Journal 1992.June
[35] 张广军 200A变极性电源的研制 哈尔滨工业大学硕士论文 1994
[36] 杭争翔 方波交流晶闸管弧焊微机控制系统 电焊机 1995、1
[37] 张广军 多功能TIG焊机的单片机控制系统研究 电焊机 1999、11
[38] EXBB41使用说明
[39] 武自芳 微机控制系统及其应用 西安 西安交通大学出版社 1998
[40] 福尼斯焊机产品介绍。
[41] FUERSCHBACH "Cathodic Cleaning and Heat Input in Variable Polarity Plasma Arc Welding of Aluminum" Welding Journal 1998.June
[42] 张培仁 单片微机应用与实践 中国科学技术大学 1993 合肥
[43] 沈美明 IBMPC汇编语言程序设计 清华大学出版社 1991 北京
[44] 吴麒 自动控制原理上册 清华大学出版社 1990 北京
[45] 吴麒 自动控制原理下册 清华大学出版社 1990 北京
[46] 丁道宏 电力电子技术 北京航空出版社 1992
[47] 黄俊 半导体变流技术 北京 机械工业出版社 1986
[48] 康华光 电子技术基础(数字电路)北京 高等教育出版社 1998
[49] 李志康 软开关控制IGBT弧焊电源 焊接技术 1999、4
[50] 王远 模拟电子技术 北京 机械工业出版社 1994
[51] 刘豹 现代控制理论 北京 机械工业出版社 1998
[52] 于勃 现代控制理论 杭州 浙江大学出版社 1992
[53] 纪家南 单片机外围器件手册(输入通道器件分册) 北京 北京航空航天大学出版社 1998
[54] 崔忠勤 标准集成电路数据手册(运算放大器分册)北京 电子工业出版社 1990
[55] 邬宽明 单片机外围器件手册(数据传输接口器件分册) 北京 北京航空航天大学出版社 1998
[56] 窦振中 单片机外围器件手册(存储器件分册) 北京 北京航空航天大学出版社 1998
[57] 黄石生 大功率逆变技术的发展及应用 机械工程学报 2000、6
[58] 皮佑国 弧焊逆变器的频域数学模型 焊接学报 1999、3 VOL20、NO.1
[59] 杨旭 零点压过度PWM软开关电路损耗计算
[60] 路德阳 快速过零点逆变交流方波电源的研制 电焊机 1998、6
[61] 周好斌 单片机控制TIG焊自动引弧系统 焊接技术 1995、1
[62] 韩曾晋 自适应控制 北京 清华大学出版社 1990
[63] 蒋静坪 计算机实时控制系统 杭州 浙江大学出版社 1992
[2] 罗树方 变极性方波电源的研制 电焊机 1998、2
[3] 韦鲲 微机控制的IGBT逆变弧焊电源的研究 甘肃工业大学硕士论文 1998
[4] 黄石尘 电子控制弧焊电源 北京 机械工业出版社 1986
[5] 徐松英 变极性方波脉冲弧焊电源 焊接研究与生产 1995、4
[6] 殷树言 铝合金TIG焊变极性电源 焊接学报 1994．2
[7] MILLER Company Alumitations Welding Journal 1999、7
[8] MILLER Company Alumitations Welding Journal 1999、8
[9] 易绛弘 逆变电源的可靠性 电焊机 1998、1
[10] 郑兵 方波交流等离子弧立焊主维弧干涉原因及解决措施 焊接学报 1995、3
[11] 占景辉 IGBT逆变焊机的可靠性 电焊机 1997、8
[12] 陈庆嘉 多国单片机实用技术 北京 微计算机信息部 1992
[13] 何德孚 逆变控制焊机电源的主电路分析 电力电子技术 1997、2
[14] 董元景 IGBT的驱动与保护 电焊机
[15] 三菱公司 三菱电机应用手册
[16] A.C NUNES "Variable Polarity Plasma Arc Welding On The Space Shuttle External tank" Welding Journal 1984.9
[17] 卢本美 美国MILLER公司SP系列工频方波电源的控制电路分析
[18] 丁志民 多功能双逆变式弧焊电源研究 电焊机
[19] 郑兵 SYNCOWACE—300(S)弧焊电源低频方波交流输出的实现 第八届焊接会议论文集
[20] 罗树方 TIG焊机的现状和发展趋势
[21] 张义 SCR—MOSEFT双逆变交流方波电源的研究第八届焊接会议论文集
[22] 赵学 Intel8253定时器产生PWM脉宽调制 甘肃工业大学学报
[23] 王英剑 新型开关电源实用技术 北京 电子工业出版社 1999
[24] 戴先中 用PSPICE仿真IGBT宏模型 电力电子技术 1998、4
[25] 徐晓峰 IGBT逆变器吸收电路研究 电力电子技术 1998、3
[26] 黄石生 新型弧焊电源及其智能技术 北京 机械工业出版社 2000、9
[27] S.BARHORST "The cathodic Etching Technique for Automated Aluminum Tube Welding" Welding Journal May 1985
[28] 山本英幸 矩形波交流GTA溶接电极消耗检讨轻金属溶接 1990 Vol.28 no.4
[29] 三田常夫 最近溶接机 1991、6
[30] 三田常夫 制御溶接实用化 溶接技术
[31] 殷树言 气体保护焊工艺 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 1989
[32] 王志强 绝缘门双极晶体管交流方波弧焊电源 焊接学报 1992、9
[33] 赵家瑞 逆变电源与切割电源 北京 机械工业出版社 1995
[34] "ANDREN CUKKISION" 1992.AWS.Inter National Welding Exposion In review" Welding Journal 1992.June
[35] 张广军 200A变极性电源的研制 哈尔滨工业大学硕士论文 1994
[36] 杭争翔 方波交流晶闸管弧焊微机控制系统 电焊机 1995、1
[37] 张广军 多功能TIG焊机的单片机控制系统研究 电焊机 1999、11
[38] EXBB41使用说明
[39] 武自芳 微机控制系统及其应用 西安 西安交通大学出版社 1998
[40] 福尼斯焊机产品介绍。
[41] FUERSCHBACH "Cathodic Cleaning and Heat Input in Variable Polarity Plasma Arc Welding of Aluminum" Welding Journal 1998.June
[42] 张培仁 单片微机应用与实践 中国科学技术大学 1993 合肥
[43] 沈美明 IBMPC汇编语言程序设计 清华大学出版社 1991 北京
[44] 吴麒 自动控制原理上册 清华大学出版社 1990 北京
[45] 吴麒 自动控制原理下册 清华大学出版社 1990 北京
[46] 丁道宏 电力电子技术 北京航空出版社 1992
[47] 黄俊 半导体变流技术 北京 机械工业出版社 1986
[48] 康华光 电子技术基础(数字电路)北京 高等教育出版社 1998
[49] 李志康 软开关控制IGBT弧焊电源 焊接技术 1999、4
[50] 王远 模拟电子技术 北京 机械工业出版社 1994
[51] 刘豹 现代控制理论 北京 机械工业出版社 1998
[52] 于勃 现代控制理论 杭州 浙江大学出版社 1992
[53] 纪家南 单片机外围器件手册(输入通道器件分册) 北京 北京航空航天大学出版社 1998
[54] 崔忠勤 标准集成电路数据手册(运算放大器分册)北京 电子工业出版社 1990
[55] 邬宽明 单片机外围器件手册(数据传输接口器件分册) 北京 北京航空航天大学出版社 1998
[56] 窦振中 单片机外围器件手册(存储器件分册) 北京 北京航空航天大学出版社 1998
[57] 黄石生 大功率逆变技术的发展及应用 机械工程学报 2000、6
[58] 皮佑国 弧焊逆变器的频域数学模型 焊接学报 1999、3 VOL20、NO.1
[59] 杨旭 零点压过度PWM软开关电路损耗计算
[60] 路德阳 快速过零点逆变交流方波电源的研制 电焊机 1998、6
[61] 周好斌 单片机控制TIG焊自动引弧系统 焊接技术 1995、1
[62] 韩曾晋 自适应控制 北京 清华大学出版社 1990
[63] 蒋静坪 计算机实时控制系统 杭州 浙江大学出版社 1992