基于ARM Cortex-M3的全數(shù)字化大功率方波逆變焊接電源的研究.pdf

1、隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境、能源和資源利用率等問題日益凸顯，對綠色科技技術(shù)的要求提出了新的考驗。綠色金屬材料對于未來綠色科技技術(shù)發(fā)展提供了良好的材料基礎(chǔ)，特別在一些特殊部門比如：航空、航天和核能等領(lǐng)域，鎂鋁及其合金材料都得到廣泛應(yīng)用。大功率方波逆變焊接電源對于綠色金屬材料由于其自身物理特性和冶金特性引起的焊縫效果差的缺點有很大改善，因此它成為一種理想的綠色金屬材料焊接電源。
　　 本文采用Cortex-M3內(nèi)核的ARM控制器，研究

2、設(shè)計具有直流、直流脈沖和方波三種焊接模式的全數(shù)字化大功率方波逆變焊接電源，其中方波焊接模式主要應(yīng)用于鋁鎂等綠色金屬材料的焊接，而加入的直流和直流脈沖焊接模式，能更好的滿足多種材料的焊接要求。論文研究的主要工作包括大功率方波電源的主電路硬件設(shè)計，控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，控制系統(tǒng)軟件設(shè)計以及實驗驗證和波形分析。
　　 本文首先闡述了該課題的研究背景和意義，逆變焊接電源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。其次，在分析全橋拓撲結(jié)構(gòu)與半橋拓撲結(jié)構(gòu)的工作原理的基

3、礎(chǔ)上，根據(jù)課題要求設(shè)計出一次逆變電路選用全橋拓撲、二次逆變電路選用半橋拓撲的主電路結(jié)構(gòu)，并詳細設(shè)計了主電路中關(guān)鍵器件的參數(shù)。然后，根據(jù)全數(shù)字化控制系統(tǒng)對微處理器的性能要求，選擇采用Cortex-M3內(nèi)核的ARM芯片作為控制核心，針對主電路控制設(shè)計了主控板的硬件和軟件，并針對參數(shù)數(shù)字化設(shè)計了數(shù)字面板。最后，研制出一個20kW的全數(shù)字方波逆變焊接電源，并對其分別進行了直流焊接試驗、直流脈沖焊接試驗和方波焊接試驗，獲得了理想的輸出波形并滿足了