[實用新型]基于STM32的脈沖MIG焊電源系統

有效

• 申請號: 201320670197.0
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN203664899U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 董重里;吳開源;李順華;李華佳;胡平
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;華南理工大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/095;B23K9/173
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本實用新型涉及一種基于STM32的脈沖MIG焊電源系統。

背景技術

脈沖MIG焊技術較多用于高性能的自動焊場合，它集高效優質和自動化于一體，其突出的工藝特點為：焊接電流調節范圍比較寬，即脈沖MIG焊可在平均電流小于臨界電流值的條件下獲得射流過渡，包括短路過渡到噴射過渡的所有電流區域；熔池體積小，熔滴過渡和熔池金屬的加熱是間歇性的，不易發生淌流，可順利完成橫焊、立焊，有利于實現全位置焊；熔滴過渡過程可控性比較強，既可得到較大的熔深（因脈沖電流幅值大），又可控制總的平均焊接電流在較低的水平，可有效控制熱輸入量。

近年來隨著市場競爭的日趨激烈，提高焊接生產率、保證產品質量、實現焊接生產的自動化、智能化越來越得到焊接生產企業的重視，特別是機器人焊接時對焊接質量和精度要求比較高的場合更是如此。加上現代人工智能技術、數字化信息處理技術、計算機視覺技術等高新技術的融入，也促使脈沖MIG焊技術正朝著焊接高速高效化、焊接控制數字化、控制系統智能化方向發展。

現有的脈沖MIG焊技術主要有以下幾個方面的缺點：

（1）結構復雜。傳統脈沖MIG焊電源是采用模擬控制系統實現控制的，元器件數量多，結構復雜，體積龐大。

（2）控制不夠靈活，準確。傳統的模擬控制系統進行復雜處理的能力有限，元器件數量多，并且控制系統的參數由電阻、電容等分立元件的參數決定，控制系統調試復雜、靈活性差；同時電阻、電容的參數分布影響控制系統的一致性，參數的穩定性差，如溫度漂移影響控制系統的穩定性。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種基于STM32的脈沖MIG焊電源系統，其元器件數量少、結構簡單、體積小、控制調試簡單靈活且參數準確穩定性好。

解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于STM32的脈沖MIG焊電源系統，包括逆變主電路和控制電路；所述逆變主電路包括依次電氣連接的輸入整流濾波模塊、高頻逆變模塊、功率變壓模塊和輸出整流濾波模塊；輸入整流濾波模塊的輸入端與三相交流輸入電網相連、輸出整流濾波模塊的輸出端與電弧負載相連；

所述控制電路包括STM32數字化控制模塊、電壓電流檢測模塊、故障保護模塊、人機界面模塊以及高頻驅動模塊；電壓電流檢測模塊輸入電弧負載、輸出至STM32數字化控制模塊，故障保護模塊輸入三相交流、輸出至STM32數字化控制模塊，STM32數字化控制模塊除與人機界面模塊互聯通訊外還經高頻驅動模塊連接至高頻逆變模塊。

所述的STM32數字化控制模塊為采用控制芯片STM32F103ZET6，根據電壓電流檢測模塊檢測電弧負載的反饋電壓電流參數與人機界面模塊給定電壓電流參數進行PI運算，發給STM32內嵌的移相脈寬調制模塊控制信號，移相脈寬調制模塊產生四路移相PWM信號，并通過高頻驅動模塊放大去控制高頻逆變模塊的開關管IGBT在零電壓下的開通和關斷，進行脈沖MIG焊電源輸出脈沖電流和電壓控制；所述的人機界面模塊采用數字脈沖編碼器實現焊接參數的精確給定，人機界面模塊實時顯示焊接參數。

所述故障保護模塊包括相互連接的過壓檢測電路、欠壓檢測電路、過流檢測電路和過溫檢測電路、與門電路和外圍電路。

所述PWM驅動信號是通過高頻驅動模塊來增強驅動能力。

一種用于基于STM32的脈沖MIG焊電源系統的逆變主電路，包括輸入整流橋（BR1），第一至第四IGBT開關管（VT1～VT4），每個開關管上帶有寄生二極管和寄生電容（C9～C12)，第一和第三開關管（VT1和VT3）、第二和第四開關管（VT2和VT4）分別依次連接后再并聯；另有第一電容和第三電容（C1和C3）、第二電容和第四電容（C2和C4）分別并聯后再串聯；輸入整流橋（BR1）的正向輸出經電感（L1）后加在第一電容（C1）正極和第三電容（C3）的一端、反向輸出至第二電容（C2）負極和第四電容（C4）的一端；第一開關管和第三開關管（VT1和VT3）之間的輸出或輸入經并聯的第五電容隔直電容（C5）、第六電容隔直電容（C6）后再經第二電感諧振電感（L2）最后至高頻隔離變壓器（T1）一輸入端，第二開關管和第四開關管（VT2和VT4）之間的輸出或輸入至高頻隔離變壓器（T1）的另一輸入端，第一和第三開關管（VT1和VT3）組成的橋臂為超前橋臂，第二和第四開關管（VT2和VT4）組成的橋臂為滯后橋臂，每個橋臂的2個IGBT開關管成180°互補導通，兩個橋臂之間的導通角相差一個相位；