基于PIC单片机的电力专用TIG焊机研究

发布时间：2017-07-19 13:09

  本文关键词：基于PIC单片机的电力专用TIG焊机研究

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【摘要】：伴随着超超临界火电机组的快速发展,新型耐热钢被广泛应用于主蒸汽和再热蒸汽等高温蒸汽管道,主要焊接特点是焊接工艺裕度小、焊接热敏性较强、工艺过程较复杂,这对传统的焊接工艺和焊接设备提出了新的要求和挑战。因此本文基于PIC单片机设计了一款抗网压波动能力强、电流稳定性高、电流精度高,能在小电流低线能量下稳定焊接的电力专用TIG多功能焊机,具有较高的科研价值和工程应用价值。本文设计了基于PIC单片机电力专用TIG焊机的主电路拓扑,阐述了其工作原理。为了降低电网对输出特性影响、降低回路的阻抗、提高焊接回路的动态响应速度,设计了两级主电路。前级采用恒频恒宽的全桥逆变整流电路,隔绝电网波动对电流的影响,负责功率转换,为后级提供高品质的直流电;后级采用BUCK降压电路,负责输出特性的调整,对前级输出直流进行二次变流。并对主电路中涉及到的相关器件进行分析和计算。本文同时设计了PIC单片机电力专用TIG焊机的控制系统,主要包括控制系统硬件电路和软件程序系统的设计。硬件电路包括前级恒频恒宽电路和后级特性调整电路,前级恒频恒宽电路控制IGBT实现稳定的直流参数输出;后级特性调整电路以PIC16F716单片机为核心,设计了一系列控制电路,为软件控制搭建硬件平台。软件部分采用汇编语言设计,主要包括主程序模块设计、MMA一体化调节程序设计、两步和四步子程序设计、中断处理程序的设计以及PI算法等,保障焊机功能的正常实现。本文还设计了PIC单片机电力专用TIG焊机的抗干扰措施,从硬件和软件两个方面入手,设计抗干扰措施,保障了焊接的稳定性不受外界干扰的影响。对设计的焊机性能进行了测试和分析,包括前级和后级IGBT控制时序和驱动信号、焊机焊接输出波形、焊机的外特性、焊机短路动态响应速度等。试验表明本文设计的焊机焊接电流输出稳定、波动小、动态响应速度快以及陡降恒流外特性等,达到本文设计目的。
【关键词】：TIG焊机 单片机 二次变流 两级结构 电力专用
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG434
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 选题的背景和实用价值12-13
• 1.1.1 国内电站耐热钢的应用情况12
• 1.1.2 电站耐热钢的焊接状况12-13
• 1.2 TIG焊简介13-15
• 1.2.1 TIG焊焊接方式14
• 1.2.2 TIG工作时序14-15
• 1.2.3 TIG引弧方式15
• 1.3 基于单片机焊机的发展15-16
• 1.3.1 基于单片机焊机的发展状况15
• 1.3.2 基于单片机焊机的基本特点15-16
• 1.4 主要研究内容16-18
• 第2章 功率变换主电路设计18-28
• 2.1 总体的设计目标及方案18-19
• 2.2 主电路拓扑结构设计19-22
• 2.2.1 前级主电路拓扑结构的设计20-21
• 2.2.2 后级主电路拓扑结构的设计21-22
• 2.3 主变压器设计22-24
• 2.4 功率开关器件的选择24-25
• 2.5 输入整流滤波电路设计25-26
• 2.6 输出整流电路设计26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 控制系统电路设计28-42
• 3.1 控制系统框图30-31
• 3.2 前级恒频恒宽电路设计31-33
• 3.3 后级特性调整电路的设计33-41
• 3.3.1 以PIC单片机为核心的时序控制电路的设计33-36
• 3.3.2 电流设定单元电路的设计36-38
• 3.3.3 恒流控制单元电路的设计38-40
• 3.3.4 驱动电路的设计40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 控制系统程序设计42-59
• 4.1 Maplab IDE开发环境的介绍42-43
• 4.2 控制软件实现的功能及其结构设计43-44
• 4.2.1 软件实现的功能43
• 4.2.2 软件的结构设计43-44
• 4.3 主程序模块设计44-46
• 4.4 功能子程序模块的设计46-58
• 4.4.1 MMA调节子程序46-47
• 4.4.2 TIG焊子程序47-53
• 4.4.3 中断处理程序53-56
• 4.4.4 PI控制算法56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 抗干扰设计59-63
• 5.1 硬件部分抗干扰设计59-61
• 5.1.1 外干扰及其抗干扰设计59-60
• 5.1.2 焊机内部干扰及其抗干扰设计60-61
• 5.2 软件部分抗干扰设计61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 试验数据分析63-72
• 6.1 前级输出PWM波形检测分析63-64
• 6.2 后级输出PWM波形检测分析64
• 6.3 焊机输出品质检测64-68
• 6.3.1 焊机输出电流波形分析65
• 6.3.2 电流输出品质对比65-66
• 6.3.3 电流上升速度检测66-68
• 6.4 焊机外特性的检测68-71
• 6.5 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-77
• 致谢77

【参考文献】

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1 曹太强;许建平;徐顺刚;;开关电源谐波的研究[J];电焊机;2007年05期

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本文编号：563028