專利名稱：應用于焊機上的dsp電源控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源控制方法，尤其涉及一種應用于焊機上的DSP電源控制方法。
背景技術：
TIG焊接鋁合金時，DCEP(電極接正)具有陰霧化作用，可以去除表面致密的氧化膜，實 現(xiàn)有效焊接，但是此時電弧對鎢極的加熱很強，會造成電極燒損嚴重；DCEN(電極接負)電弧 對電極的加熱較弱，電極的燒損小，能夠保持鴒極端頭形狀，但沒有陰極霧化作用，無法實 現(xiàn)有效焊接。特別是在自動焊接中，在保證陰極霧化的前提下，盡量減少鎢極燒損的新的焊 接工藝和焊接電源成為焊接工作者的努力方向。
變極性電源是一種電流頻率和正負半波電流幅值、時間比可以分別獨立調節(jié)的方波交流 電源。其輸出電流為交流矩形波，電流過零極快，因此電弧穩(wěn)定性大大改善。由于電流頻率 和正負半波電流幅值、時間比可以分別調節(jié)，通過這些參數(shù)的調節(jié)，可以達到所要求的工作 效果。
DSP(數(shù)字信號處理器)的高速運算能力和強大的實時信號處理能力為高速實時控制在焊 接控制系統(tǒng)中的應用創(chuàng)造了條件，以DSP為控制核心的數(shù)字化弧焊電源已成為現(xiàn)代焊接設備 的主要發(fā)展方向。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種應用于焊機上的DSP電源控制方法，保證了陰極霧化作用， 并最大限度地減小鴒極的燒損，提高工作效率，避免了由于變壓器直流磁化導致的一次側功 率開關管過流燒損，提高了焊機的穩(wěn)定性。
為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種應用于焊機上的DSP電源控制方法，其包括步驟
1) 由DSP芯片產(chǎn)生同步的一次逆變控制信號和二次逆變控制信號，且所述二次逆變控 制信號正負半波時間都是所述一次逆變控制信號周期的整數(shù)倍，所述二次逆變控制信號的負 半波電流幅值大于所述二次逆變控制信號的正半波電流幅值；
2) 所述一次逆變控制信號控制一次逆變實現(xiàn)輸出電流大小控制；
3) 所述二次逆變控制信號控制二次逆變實現(xiàn)極性轉換控制電流方向。
較佳地，所述二次逆變控制信號正半波時間是所述一次逆變控制信號周期的5倍，所述 二次逆變控制信號負半波時間是所述一次逆變控制信號周期的3倍。
較佳地，所述二次逆變控制信號的負半波電流幅值是所述二次逆變控制信號的正半波電 流幅值的1.3~1.5倍。
較佳地，還包括一采集過電流、過熱、過欠電壓、短路或手柄信號的一種或幾種，并根 據(jù)采集的信號控制電源關閉的步驟。
采用了本發(fā)明的應用于焊機上的DSP電源控制方法，通過控制一次逆變控制信號和二次 逆變控制信號的同步，且所述二次逆變控制信號正負半波時間都是所述一次逆變控制信號周 期的整數(shù)倍，所述二次逆變控制信號的正半波電流幅值大于所述二次逆變控制信號的負半波 電流幅值，來保證陰極霧化作用，并最大限度地減小鴒極的燒損，提高工作效率，避免由于 變壓器直流磁化導致的一次側功率開關管過流燒損，提高焊機的穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明的一具體實施例的電流波形控制流程圖。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明的焊機性能實時記錄方法作進一步的詳細描述。
在本發(fā)明的應用于焊機上的DSP電源控制方法中，首先由DSP芯片產(chǎn)生同步的一次逆 變控制信號和二次逆變控制信號，且所述二次逆變控制信號正負半波時間都是所述一次逆變 控制信號周期的整數(shù)倍，所述二次逆變控制信號的負半波電流幅值大于所述二次逆變控制信 號的正半波電流幅值；所述一次逆變控制信號控制一次逆變實現(xiàn)輸出電流大小控制；所述二 次逆變控制信號控制二次逆變實現(xiàn)極性轉換控制電流方向。
在本發(fā)明的一具體實施例中，所述二次逆變控制信號正半波時間是所述一次逆變控制信 號周期的5倍，所述二次逆變控制信號負半波時間是所述一次逆變控制信號周期的3倍。
較佳地，所述二次逆變控制信號的負半波電流幅值是所述二次逆變控制信號的正半波電 流幅值的1.3~1.5倍。
較佳地，還包括一采集過電流、過熱、過欠電壓、短路或手柄信號的一種或幾種，并根 據(jù)采集的信號控制電源關閉的步驟。
DSP芯片可以采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320LF2407A。 TMS320LF2407集成了 兩個事件管理器EVA和EVB,每個包括兩個16位通用定時器；8個16位的脈寬調制(PWM) 通道，16通道的A/D轉換器等。4個通用定時器分別用^L一次逆變PWM的生成、二次逆變
控制信號的生成、A/D轉換的定時、焊接過程控制的所有定時。DSP芯片的第二定時器生成 一路頻率40kHz的PWM經(jīng)過CD4081和CD4027 二分頻成兩路20 kHz的PWM傳送給一次 逆變驅動，控制一次逆變；由第一定時器控制的比較單元生成相位互補的兩路二次逆變控制 信號，經(jīng)過電平轉換后直接傳送到二次逆變驅動來控制二次逆變。主電路采用硬開關方式。
電流波形控制的主程序的流程框圖如圖1所示。軟件設計時，需要解決的兩個關鍵問題 就是一次逆變控制信號(PWM)與二次逆變控制信號的同步問題以及二次逆變控制信號的周 期為PWM周期整數(shù)倍的問題。同步問題的解決主要是通過DSP中通用定時器的同步來解決， 通過正確的配置T2CON，第一通用定時器可與第二通用定時器實現(xiàn)同步，這時，第二通用定 時器將第一通用定時器的周期寄存器作為它自己的周期寄存器(忽略它自身的周期寄存器)使 用。但是，因為兩個定時器使用同一個周期寄存器，當此周期寄存器裝載的值一定時，第二 定時器產(chǎn)生的PWM與第一定時器產(chǎn)生的二次逆變控制信號的周期就必須相同。實際上PWM 的頻率為20 kHz, 二次逆變控制信號的頻率只有幾十到幾百Hz。在軟件設計時，首先選定 PWM的頻率為20kHz,然后將設定的焊接電流的周期T,與PWM的周期通過四舍五入取整， 如式(l),得出一個近似值n,
T/TpwM。n (1) 同樣也設定的焊接電流正半波的時間Tp與PWM的周期進行整數(shù)倍計算，如式(2),得出 一個近似值i。
Tp/TPWM I (2) 將周期寄存器裝栽PWM的周期，設置一個標志位flag^，當flag〈i時，裝載第一定時器 的比較寄存器使其輸出的PWM占空比為100%，當i〈flag〈n時，裝載第一定時器的比較寄存 器使其輸出的PWM占空比為0。在周期中斷程序里修改flag的值。這樣由i個占空比100% 的PWM和n-i個占空比為0的PWM共同組成了一個二次逆變控制信號周期，實現(xiàn)了 PWM 的周期作為二次逆變控制信號周期的計數(shù)單位，從而同時解決了所要求的一次與二次的同步 問題。
比如，設置PWM的頻率為500 Hz。當設置焊接電流的頻率為80 Hz，正半波時間占周 期的30%時，程序通過整數(shù)倍的計算，自動將焊接電流的頻率調整到83 Hz，正半波時間占 焊接電流周期的33°/。。計算輸入頻率為10 200Hz焊接電流整數(shù)倍調整后的偏差，其最大值 不超過0.7%，不會影響正常焊接。由此可見，PWM和二次逆變控制信號在相位上嚴格同步 并且二次逆變控制信號正負半波時間都是PWM周期的整數(shù)倍，從而解決了一次逆變和二次 逆變的同步協(xié)調問題。
這樣，通過修改第二定時器的比較寄存器的值來調節(jié)電流正負半波的幅值，通過改變n
和i的值來改變變極性電流的周期和正負半波時間比，從而實現(xiàn)了變極性電流的頻率和正負 半波電流幅值、時間比分別獨立可調。
本發(fā)明以數(shù)字信號處理器為核心，采用IGBT二次逆變技術， 一次逆變利用PWM技術 實現(xiàn)輸出電流大小控制；二次逆變實現(xiàn)極性轉換控制電流方向，并且一次逆變控制信號 (PWM)和二次逆變控制信號在相位上嚴格同步，二次逆變控制信號正負半波時間都是一次 逆變控制信號周期的整數(shù)倍，來獲得預期的焊接電流波形。
綜上所述，本發(fā)明的應用于焊機上的DSP電源控制方法保證了陰極霧化作用，并最大限 度地減小鵠極的燒損，提高工作效率，避免了由于變壓器直流磁化導致的一次側功率開關管 過流燒損，提高了焊機的穩(wěn)定性。
在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種 修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限 制性的。
權利要求
1. 一種應用于焊機上的DSP電源控制方法，其特征在于，包括步驟:1)由DSP芯片產(chǎn)生同步的一次逆變控制信號和二次逆變控制信號，且所述二次逆變控制信號正負半波時間都是所述一次逆變控制信號周期的整數(shù)倍，所述二次逆變控制信號的負半波電流幅值大于所述二次逆變控制信號的正半波電流幅值；2)所述一次逆變控制信號控制一次逆變實現(xiàn)輸出電流大小控制；3)所述二次逆變控制信號控制二次逆變實現(xiàn)極性轉換控制電流方向。
2. 如權利要求1所述的應用于焊機上的DSP電源控制方法，其特征在于，所述二次逆變控 制信號正半波時間是所述一次逆變控制信號周期的5倍，所述二次逆變控制信號負半波 時間是所述一次逆變控制信號周期的3倍。
3. 如權利要求1所述的應用于焊機上的DSP電源控制方法，其特征在于，所述二次逆變控 制信號的負半波電流幅值是所述二次逆變控制信號的正半波電流幅值的1.3 1.5倍。
4. 如權利要求1所述的應用于焊機上的DSP電源控制方法，其特征在于，還包括一采集過 電流、過熱、過欠電壓、短路或手柄信號的一種或幾種，并根據(jù)采集的信號控制電源關 閉的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用于焊機上的DSP電源控制方法，包括步驟1)由DSP芯片產(chǎn)生同步的一次逆變控制信號和二次逆變控制信號，且二次逆變控制信號正負半波時間都是一次逆變控制信號周期的整數(shù)倍，二次逆變控制信號的負半波電流幅值大于二次逆變控制信號的正半波電流幅值；2)一次逆變控制信號控制一次逆變實現(xiàn)輸出電流大小控制；3)二次逆變控制信號控制二次逆變實現(xiàn)極性轉換控制電流方向，本發(fā)明的應用于焊機上的DSP電源控制方法保證了陰極霧化作用，并最大限度地減小鎢極的燒損，提高工作效率，避免了由于變壓器直流磁化導致的一次側功率開關管過流燒損，提高了焊機的穩(wěn)定性。
文檔編號H02M1/08GK101388613SQ200810201848
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權日2008年10月28日
發(fā)明者余定斌 申請人:上海滬工電焊機制造有限公司