数字化弧焊逆变电源控制系统研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangdong1231
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随着工业机器人技术的飞速发展和机器人焊接应用的广泛开展,对焊接电源性能的要求越来越高。机器人焊接要求与机器人配套的焊接电源具有数字化的控制系统和能够进行实时通信的总线接口,而当前国内焊接电源厂家和研究机构在数字化焊接电源机器人接口领域的研究还处于起步阶段,研究带有总线通信功能的数字化弧焊逆变电源控制系统具有实际的意义和应用价值。本文在完成数字化弧焊逆变电源控制系统设计的基础上,提出利用DSP的eCAN模块实现总线通信的功能,并进行了数据收发程序的初步设计,为开发专用数字化焊接电源总线通信接口打下了基础。  本文首先针对数字化弧焊逆变电源的主电路进行了研究,对构成主电路的逆变电路、输入输出整流滤波电路的结构和原理进行了详细分析,明确了各部分的功能和控制要求。  采用TI公司的TMS320F2812作为数字化控制系统的主控芯片,设计制作 DSP最小系统。设计了电流电压信号反馈电路,采用霍尔传感器,对焊接过程中的电流和电压进行采集。之后针对弧焊逆变电源的具体使用要求进行了硬件抗干扰的设计。  控制系统软件在CCS集成开发环境中进行编写,采用C语言编程。采用模块化程序设计方法,控制系统软件共包含主程序、采样、故障处理、引弧、收弧、焊接子程序等几部分。为提高系统可靠性,软件设计中采用了多种抗干扰设计,保证焊接电源在恶劣环境下能够正常运行。  在Simulink中建立了弧焊逆变电源主电路的仿真模型,仿真并验证模型设计的正确性。选择 PI控制作为控制算法,建立控制电路仿真模型。将控制电路和主电路模型相结合,进行弧焊逆变电源的系统仿真,结果表明主电路在控制下能够输出较好的电流波形。  对CAN总线通信技术进行了研究和分析,结合 TMS320F2812 DSP内eCAN模块的功能和结构,模拟弧焊逆变电源与工业机器人进行通信的工作状态,设计了CAN总线数据发送和接收程序,并在DSP和上位机之间进行了CAN总线通信实验。  最后,对本文研究内容进行了总结,并对进一步研究做了设想,建立完善的数字化弧焊逆变电源实验平台,进行焊接电源性能和工艺的实验;开发专用的总线通信接口,实现工业机器人和数字化弧焊逆变电源的互操作和实时通信。
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