對(duì)于simulink的脈沖mig焊接電源仿真分析

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com試驗(yàn)研究r縟擄基于Simulink的脈沖MIG焊接電源仿真分析惠州學(xué)院電子科學(xué)系統(tǒng)(516007)廖天發(fā)蔡昭權(quán)華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車學(xué)院(廣州市510640)薛家祥龍鵬摘要針對(duì)傳統(tǒng)的鋁合金薄板脈沖MIG焊接電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、效率低、成本高等問(wèn)題，提出了建立相應(yīng)的焊接電源仿真模型，包括IGBT逆變電路、輸入整流濾波電路、降壓及二次整流濾波電路、PWM模塊、PID模塊等。通過(guò)仿真分析，確定了諧振電感和濾波電感的參數(shù)和驗(yàn)證PID控制算法。最后，利用自主開(kāi)發(fā)的鋁合金薄板脈沖MI

2、G焊接電源進(jìn)行了有限雙極性控制方法的2．0mm鋁合金薄板的焊接工藝試驗(yàn)，并且得到較好的焊接效果。關(guān)鍵詞：鋁合金薄板仿真分析脈沖MIG焊中圖分類號(hào)：TG434勢(shì)：對(duì)電路拓?fù)涞暮侠硇赃M(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)關(guān)鍵元件0前言的參數(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，并能通過(guò)仿真直觀的反映關(guān)鋁合金薄板越來(lái)越多在汽車和其他工業(yè)上用來(lái)鍵元件對(duì)于系統(tǒng)的影響；通過(guò)建模仿真可以方便的降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，而脈沖熔化極氣體保護(hù)嘗試系統(tǒng)對(duì)不同算法適應(yīng)程度，幫助設(shè)計(jì)更為優(yōu)化焊(MIG)是應(yīng)用最廣的鋁合金焊接方法，因此鋁合的控制算法。金薄板脈沖MIG焊現(xiàn)在是焊接技術(shù)

3、研究的熱點(diǎn)1。1MIG焊接電源仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁合金薄板脈沖MIG焊電源設(shè)計(jì)是在確定總體設(shè)計(jì)思路之后，根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求進(jìn)行理論根據(jù)主電路的元器件連接關(guān)系和控制電路輸入輸計(jì)算，并以此為雛形進(jìn)行多次參數(shù)調(diào)試，直到合乎設(shè)出信號(hào)傳遞方向，將各模塊按照實(shí)際環(huán)節(jié)連接起來(lái)，即計(jì)要求。建立相應(yīng)的電源模型進(jìn)行仿真分析是一種可建立整體脈沖MIG焊接電源整體仿真模型，如圖1電源設(shè)計(jì)與研究控制算法的新方法，有著明顯的優(yōu)所示。圖1脈沖MIG焊接電源整體仿真模型1．1輸人整流濾波電路模型首先應(yīng)對(duì)輸入電能進(jìn)行整流濾波，從而獲得高壓直三相38

4、0V工業(yè)用電為弧焊電源提供輸入能量，流電。由于后續(xù)電路的存在的非線性，使整流濾波模塊的輸出會(huì)受到后級(jí)負(fù)載的影響，為更真實(shí)的反映焊接過(guò)程，建立了輸入整流濾波模塊，如圖2所收稿日期：2015—06—21基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51374111)示。2016年第2期15學(xué)兔兔www.xuetutu.com俘擄試驗(yàn)研究比。由于在同一橋臂上的2個(gè)IGBT管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)此橋臂才能導(dǎo)通，因此對(duì)超前臂占空比的調(diào)節(jié)實(shí)際上控制了電路導(dǎo)通的時(shí)間，超前臂的占空比越大輸出電壓越高，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖占空比的控制即是對(duì)輸出電壓的控制

5、。由DSP控制核心產(chǎn)生的20kHz的中頻PWM信號(hào)，經(jīng)調(diào)制電路放大可以控制IGBT全橋?qū)φ鳛V波的直流電進(jìn)行斬波，并根據(jù)需要調(diào)整輸出方波的占空?qǐng)D2輸入整流濾波電路模型比，從而達(dá)到對(duì)弧焊電源輸出的控制。1．2PWM仿真模型設(shè)計(jì)弧焊電源系統(tǒng)的PWM信號(hào)采用有限雙極性控制方法由DSP產(chǎn)生四路相關(guān)變化的信號(hào)，信號(hào)決定于反饋采樣的焊接電流信號(hào)。由于反饋信號(hào)的實(shí)時(shí)變化和PWM信號(hào)生成的相關(guān)性，在仿真模擬中若用信號(hào)發(fā)生器代替不能達(dá)到對(duì)PID參數(shù)整定仿真的意義，因此需要建立與實(shí)際PWM信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理類似的PWM驅(qū)動(dòng)發(fā)生器模型

6、。通過(guò)DSP關(guān)于PWM引腳控制寄存器，可對(duì)PWM信號(hào)的頻率和占空比進(jìn)行設(shè)置。通過(guò)D觸發(fā)器進(jìn)行二分頻得到PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)邏輯運(yùn)算與功率放大得到可以驅(qū)動(dòng)IGBT的PWM信號(hào)。PWM仿真模型，如圖圖4IGBT全橋逆變電路模型3所示1．4降壓及二次整流濾波電路模型EPWM計(jì)數(shù)器1弧焊電源的輸出是低電壓大電流的電壓平穩(wěn)的直流電，因此需要進(jìn)一步對(duì)IGBT斬波后得到的高頻方波交流電進(jìn)行降壓、二次整流與濾波，搭建了降壓與二次整流濾波電路模型，如圖5所示。開(kāi)l_]EPWM計(jì)數(shù)器2①L?～I(xiàn)l、2u-11一¨iiJr—I．

7、TT2U~2變同lD—QII．，，r一lII開(kāi)l一—、一——L一一—：斗一一J、L一一一—_c>一圖3PWM仿真模型圖5降壓及二次整流濾波電路模型1．3IGBT全橋逆變電路仿真模型設(shè)計(jì)IGBT全橋逆變電路模型，如圖4所示。4個(gè)IGBT1．5PID仿真設(shè)計(jì)構(gòu)成全橋逆變的路的橋臂，由于采用了有限雙極性控PID參數(shù)整定是PID控制的關(guān)鍵技術(shù)，好的PID參制策略，IGBT1與IGBT2為超前臂，IGBT3與IGBT4為數(shù)能使系統(tǒng)傳遞函數(shù)收斂、優(yōu)良的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)響滯后臂。在逆變過(guò)程中，滯后臂PWM驅(qū)動(dòng)波形的相位應(yīng)性

8、能。因此采用基本的增量式PID算法建立模型與占空比均固定，且占空比一般小于50％，并在兩滯后進(jìn)行PID參數(shù)整定方法進(jìn)行研究，輸入量為反饋電流j臂導(dǎo)通期間留有死區(qū)。而超前臂與所對(duì)應(yīng)的滯后臂同和給定電流，，求取兩者偏差e進(jìn)行PID運(yùn)算，控制量時(shí)導(dǎo)通，且先于滯后臂關(guān)斷，占空比小于滯后臂占空為得到占空比增量，如圖6所示。162016年第2期學(xué)兔兔www.xuetutu.com一試驗(yàn)研究r縟搭4433221l∞∞∞∞∞∞如