[发明专利]一种用于超高频脉冲TIG焊电源的数字化控制系统

说明书

本发明公开了一种用于超高频脉冲TIG焊电源的数字化控制系统，包括MCU模块、DSP模块和CPLD模块，DSP模块用于实现三路直流电源的数字给定与调节、高频引弧控制以及一元化调节功能；MCU模块用于完成数字化人机交互、工艺参数的USB存储与调用、送丝机控制以及与上位机的通讯功能；DSP模块与MCU模块之间采用双机通讯，用于传递通过触摸屏设定的工艺参数以及需要在触摸屏上显示的焊接状态参数；利用所述DSP模块和CPLD模块来实现超高频脉冲方波变极性电流的变换和控制。该系统可在超高频脉冲TIG焊接平台上实现对焊接电流特征参数的精确控制和独立调节，满足开展超高频脉冲TIG自动焊接工艺研究的需要。

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种用于超高频脉冲TIG焊电源的数字化控制系统。

背景技术

脉冲弧焊技术通过在焊接过程中加入脉冲能量，可以有效控制电弧能量状态，达到改善焊缝成形质量和提高接头性能的目的。对自由电弧进行脉冲电流调制，当调制脉冲频率达到较高频率时焊接电弧能够产生高频效应，可以提高焊接电弧的稳定性，且对熔池液态金属的结晶过程以及熔池中气体的逸出均有很好的作用效果。

北京航空航天大学近年来率先开展了超高频脉冲TIG焊技术研究工作，在基于新型主电路拓扑结构和控制方法所搭建的超高频脉冲TIG焊接平台上，可以实现超高频直流脉冲TIG焊和超高频脉冲方波变极性TIG焊等多种焊接方法。在该焊接平台上所开展的多种金属材料的焊接加工试验表明，超高频脉冲电弧调制手段在改善焊缝成形和提高焊接接头性能具有明显效果。然而，现有的超高频脉冲方波变极性TIG焊电源样机上还存在一些制约该新型焊接工艺推广应用的问题，主要表现在如下几个方面：现有的引弧方式、人机交互模式无法满足焊机自动焊接的需要：在焊接过程各个阶段均需手动设置焊接参数，操作使用不便，导致焊接效率较低；波形变换和控制技术难以满足高质量焊接和焊接现场对焊机柔性化实现多种焊接工艺的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于超高频脉冲TIG焊电源的数字化控制系统，该系统可在超高频脉冲TIG焊接平台上实现对焊接电流特征参数的精确控制和独立调节，满足开展超高频脉冲TIG自动焊接工艺研究的需要。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于超高频脉冲TIG焊电源的数字化控制系统，所述控制系统包括微控制器MCU模块、数字信号处理器DSP模块和复杂可编程逻辑器件CPLD模块，其中：

所述DSP模块用于实现三路直流电源的数字给定与调节、高频引弧控制以及一元化调节功能；

所述MCU模块用于完成数字化人机交互、工艺参数的USB存储与调用、送丝机控制以及与上位机的通讯功能；

所述DSP模块与所述MCU模块之间需要进行双机通讯，用于传递通过触摸屏设定的工艺参数以及需要在触摸屏上显示的焊接状态参数；

进一步利用所述DSP模块和CPLD模块来实现超高频脉冲方波变极性电流的变换和控制，具体来说：

通过所述DSP模块和CPLD模块的协同工作，所述控制系统能提供3对双端数字化PWM脉冲输出，且使3对双端数字化PWM脉冲在时序上呈现一定的逻辑关系，实现对超高频脉冲方波电流的变换和控制。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述系统可在超高频脉冲TIG焊接平台上实现对焊接电流特征参数的精确控制和独立调节，满足开展超高频脉冲TIG自动焊接工艺研究的需要，从而适应航空航天等国防工业领域高质量自动焊接的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。