[发明专利]基于STM32的脉冲MIG焊电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于STM32的脉冲MIG焊电源系统。

背景技术

脉冲MIG焊技术较多用于高性能的自动焊场合，它集高效优质和自动化于一体，其突出的工艺特点为：焊接电流调节范围比较宽，即脉冲MIG焊可在平均电流小于临界电流值的条件下获得射流过渡，包括短路过渡到喷射过渡的所有电流区域；熔池体积小，熔滴过渡和熔池金属的加热是间歇性的，不易发生淌流，可顺利完成横焊、立焊，有利于实现全位置焊；熔滴过渡过程可控性比较强，既可得到较大的熔深（因脉冲电流幅值大），又可控制总的平均焊接电流在较低的水平，可有效控制热输入量。

近年来随着市场竞争的日趋激烈，提高焊接生产率、保证产品质量、实现焊接生产的自动化、智能化越来越得到焊接生产企业的重视，特别是机器人焊接时对焊接质量和精度要求比较高的场合更是如此。加上现代人工智能技术、数字化信息处理技术、计算机视觉技术等高新技术的融入，也促使脉冲MIG焊技术正朝着焊接高速高效化、焊接控制数字化、控制系统智能化方向发展。

现有的脉冲MIG焊技术主要有以下几个方面的缺点：

（1）结构复杂。传统脉冲MIG焊电源是采用模拟控制系统实现控制的，元器件数量多，结构复杂，体积庞大。

（2）控制不够灵活，准确。传统的模拟控制系统进行复杂处理的能力有限，元器件数量多，并且控制系统的参数由电阻、电容等分立元件的参数决定，控制系统调试复杂、灵活性差；同时电阻、电容的参数分布影响控制系统的一致性，参数的稳定性差，如温度漂移影响控制系统的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于STM32的脉冲MIG焊电源系统，其元器件数量少、结构简单、体积小、控制调试简单灵活且参数准确稳定性好。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于STM32的脉冲MIG焊电源系统，包括逆变主电路和控制电路；所述逆变主电路包括依次电气连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和输出整流滤波模块；输入整流滤波模块的输入端与三相交流输入电网相连、输出整流滤波模块的输出端与电弧负载相连；

所述控制电路包括STM32数字化控制模块、电压电流检测模块、故障保护模块、人机界面模块以及高频驱动模块；电压电流检测模块输入电弧负载、输出至STM32数字化控制模块，故障保护模块输入三相交流、输出至STM32数字化控制模块，STM32数字化控制模块除与人机界面模块互联通讯外还经高频驱动模块连接至高频逆变模块。

所述的STM32数字化控制模块为采用控制芯片STM32F103ZET6，根据电压电流检测模块检测电弧负载的反馈电压电流参数与人机界面模块给定电压电流参数进行PI运算，发给STM32内嵌的移相脉宽调制模块控制信号，移相脉宽调制模块产生四路移相PWM信号，并通过高频驱动模块放大去控制高频逆变模块的开关管IGBT在零电压下的开通和关断，进行脉冲MIG焊电源输出脉冲电流和电压控制；所述的人机界面模块采用数字脉冲编码器实现焊接参数的精确给定，人机界面模块实时显示焊接参数。

所述故障保护模块包括相互连接的过压检测电路、欠压检测电路、过流检测电路和过温检测电路、与门电路和外围电路。

所述PWM驱动信号是通过高频驱动模块来增强驱动能力。

一种用于基于STM32的脉冲MIG焊电源系统的逆变主电路，包括输入整流桥（BR1），第一至第四IGBT开关管（VT1～VT4），每个开关管上带有寄生二极管和寄生电容（C9～C12)，第一和第三开关管（VT1和VT3）、第二和第四开关管（VT2和VT4）分别依次连接后再并联；另有第一电容和第三电容（C1和C3）、第二电容和第四电容（C2和C4）分别并联后再串联；输入整流桥（BR1）的正向输出经电感（L1）后加在第一电容（C1）正极和第三电容（C3）的一端、反向输出至第二电容（C2）负极和第四电容（C4）的一端；第一开关管和第三开关管（VT1和VT3）之间的输出或输入经并联的第五电容隔直电容（C5）、第六电容隔直电容（C6）后再经第二电感谐振电感（L2）最后至高频隔离变压器（T1）一输入端，第二开关管和第四开关管（VT2和VT4）之间的输出或输入至高频隔离变压器（T1）的另一输入端，第一和第三开关管（VT1和VT3）组成的桥臂为超前桥臂，第二和第四开关管（VT2和VT4）组成的桥臂为滞后桥臂，每个桥臂的2个IGBT开关管成180°互补导通，两个桥臂之间的导通角相差一个相位；