数字化焊接电源控制系统的研制开发将为系列化高档焊机生产奠定基础。同时,由于采用了数字化控制技术,焊接电源已不再是单纯的焊接能量提供源,还应具有数字操作系统平台、多特性适应调整、送丝驱动外设及接口、焊接参数动态自适应调整、过程稳定质量原评定、保护及自诊断提示以及远程网络监控、生产质量管理等功能,焊接电源的概念实际上已拓宽为焊接电源系统。因此,在学术水平和使用价值方面都具有重要意义。
近年来,随着大规模专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)及复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门陈列(FPGA)等新型半导体器件的发展,弧焊电源的控制电路已经由过去的分立元件、简单集成电路发展到以单片机、DSP、CPLD/FPGA为核心的数字化控制电路,即向数字化方向发展。弧焊逆变电源的上述优势在模拟控制系统中没能得到充分的发挥。国内外弧焊电源的最新技术趋势是逆变技术和数字化控制技术相结合,即弧焊逆变电源的数字化控制技术,使原有的逆变电源更可靠,性能更好,功能更全。
弧焊逆变电源的数字化控制技术主要有两个目的:一是迅速解决弧焊逆变电源自身问题;二是提升弧焊逆变电源的功能,满足先进制造技术的需求。弧焊逆变电源的控制实现数字化具有以下明显优势:减少控制元件数量,提高系统抗干扰能力和系统稳定性:设计和制造灵活,每台电源间的一致性好,改变控制方法只需修改程序,无需变动硬件电路,大大缩短了设计周期;可以采用更先进的控制方法,输出电能质量好,可靠性高,便于实现智能控制;由于控制方法灵活,便于多个逆变器并联运行控制,从而实现更大功率输出;功能升级方便,采用可编程芯片可方便地对软件修改和升级。
数字化弧焊电源实现了柔性化控制和多功能集成电源系统的控制,替代了模拟式的硬件电路,利于系统控制策略的优化和多种焊接工艺集成在同一电源系统:控制精度稳定好;电源处于高频微处理器的精确控制之中,避免了模拟电源的参数漂移、温度稳定性差、反应速度慢等缺陷;科学分配功率输出,功率损耗大大减少。
与模拟控制系统相比,数字化弧焊电源具有以下显着特点:电源外特性可通过软件灵活控制,容易实现一机多用,对于自动焊机,可以增加焊接参数预置、记忆与再现等功能。利用精确的数字控制,采用电子电抗器和波形控制等技术能实现高效气体保护焊,包括高速焊接和高熔敷率焊接;利用计算机的存储功能和高速、高精度数字信号处理技术,可以使焊机向多功能化和智能化发展,便于在焊机中引入自适应控制、模糊控制、神经网络控制等现代控制方法,进行焊接参数的优化、焊接质量的控制等;利用单片机及专用数字信号处理器的高速计算能力和丰富的外部接口与通讯能力,在引入模糊控制等智能控制技术的基础上可以实现简单的焊接参数一元化调整,实现逆变焊机的“傻瓜式”
操作;许多任务既能通过硬件、也能通过软件完成,可以用一台电源为基础,通过配合不同的控制箱,利用积木方式构成不同类型的焊机。焊接电源的开发周期短、成本也低;同一类型的焊机,功能的改进可以只通过软件设计,来实现,对现今技术更新特别快的时代.可以大大提高焊机的使用寿命和使用范围。在为焊接专机配套时,可以灵活改变焊机的性能,便于实现专机专配。
数字化是弧焊电源的发展方向。
逆变技术的应用实现了电源主电路的数字化,基于单片机、DSP及CPLD/FPGA等新型半导体器件的控制系统实现了控制电路的数字化。DSP、CPLD/FPCA由于其强大的性能与极大的灵活性,将在弧焊电源数字化控制系统中具有广泛的应用前景和优势。可以预见,采用DSP、CPLD/FPCA进行高精度高性能的弧焊逆变电源的数字化控制技术的研究将是今后弧焊电源的发展主流,必将得到很大的发展。
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