本發(fā)明涉及焊機送絲機控制，尤其涉及一種送絲機調(diào)速系統(tǒng)的控制方法。

[

背景技術(shù)：
]

在溶化極氣體保護焊中，等速送絲是傳統(tǒng)的一種送絲方式，而現(xiàn)有對送絲機的控制方案主要有兩種。

1、通過采集電機的速度信號(可以是電機反電動勢電壓，也可以是通過碼盤進行采樣電機的真實速度)，再通過軟件進行環(huán)路控制，控制電機的開關(guān)管(BUCK電路模式)進行電機調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)控制，再通過一個MOS管進行電機的制動控制(耗能型)。這種控制方法的優(yōu)點是電路簡單，缺點是對送絲速度控制的靈活性不夠，同時不能實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)。

2、同樣通過采集電機的速度信號，通過控制芯片進行環(huán)路控制，同時也對電機進行電流環(huán)(轉(zhuǎn)矩環(huán))進行內(nèi)環(huán)控制，也通過H橋?qū)崿F(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制。但是沒有專門的電機制動方法，只是簡單對電機的H橋進行能量反饋式的制動，同時內(nèi)部的控制方式是在正轉(zhuǎn)的情況下只是開通H橋的對角開關(guān)管Q1，Q3，其另外對角開關(guān)管Q2，Q4處于關(guān)斷狀態(tài)，需要反轉(zhuǎn)的時候是開通對角開關(guān)管Q2，Q4，而對角開關(guān)管Q1，Q3是關(guān)斷狀態(tài)。而制動控制就是通過反向控制其對角開關(guān)減速到零。

這種控制方式存在缺點有：在軟件中實現(xiàn)其控制比較復(fù)雜。需要對不同情況分別對對角開關(guān)管進行控制，由于是單獨控制，其軟件進行突變控制時候(如在正轉(zhuǎn)的時候突然需要其反轉(zhuǎn))對于軟件來確定其初始狀態(tài)和突變方式選擇也相對困難，如果選擇不合適，就會出現(xiàn)不可控狀態(tài)，超調(diào)比較大，環(huán)路不穩(wěn)定。

[

技術(shù)實現(xiàn)要素：
]

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種控制簡單，動態(tài)響應(yīng)快，速度變化的一致性好的送絲機調(diào)速系統(tǒng)的控制方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種送絲機調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，送絲機調(diào)速系統(tǒng)包括送絲電機、電機電源和調(diào)速電路，調(diào)速電路包括微處理器、H橋電機驅(qū)動電路和電機電流采樣電路，送絲電機串接在H橋電機驅(qū)動電路的橫臂中，H橋電機驅(qū)動電路4個開關(guān)管的控制端分別接微處理器對應(yīng)的PWM控制信號輸出端，電機電流采樣電路的輸出端接微處理器對應(yīng)的采樣信號輸入端；電機電流采樣電路采樣到的電流大于設(shè)定值時，H橋電機驅(qū)動電路切換到單對橋驅(qū)動模式，電機電流采樣電路采樣到的電流小于設(shè)定值時，H橋電機驅(qū)動電路切換到雙對橋驅(qū)動模式。

以上所述的控制方法，單對橋驅(qū)動模式下，H橋電機驅(qū)動電路第一對角線上的一對開關(guān)管同時工作，第二對角線上的一對開關(guān)管始終關(guān)閉；雙對橋驅(qū)動模式下，H橋電機驅(qū)動電路第一對角線上的一對開關(guān)管同時工作，第二對角線上的一對開關(guān)管同時工作，第一對角線上的一對開關(guān)管與第二對角線上的一對開關(guān)管的開閉狀態(tài)互補。

以上所述的控制方法，雙對橋驅(qū)動模式下，H橋電機驅(qū)動電路第一對角線上的一對開關(guān)管的占空比為D，第一對角線上的一對開關(guān)管的占空比為(1-D-T)，其中T為死區(qū)時間。

以上所述的控制方法，調(diào)速電路包括和電機轉(zhuǎn)速采樣電路，電機轉(zhuǎn)速采樣電路的輸出端接微處理器對應(yīng)的采樣信號輸入端，電機電源包括母線電容；在送絲電機的制動過程中，速度下降到設(shè)定值時，將H橋電機驅(qū)動電路4個開關(guān)管中的兩個上管關(guān)斷，兩個下管打開。

以上所述的控制方法，兩個上管關(guān)斷，兩個下管打開的具體做法是，先關(guān)斷H橋電機驅(qū)動電路4個開關(guān)管一個周期，在下一個周期開通兩個下管，保持兩個上管的關(guān)斷狀態(tài)不變。

本發(fā)明送絲機調(diào)速系統(tǒng)的控制方法控制過程簡單，動態(tài)響應(yīng)快，速度變化的一致性好。

[附圖說明]

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明實施例送絲機調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖。

圖2是本發(fā)明實施例送絲機調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的流程圖。

圖3是本發(fā)明實施例雙對橋驅(qū)動模式下H橋電機驅(qū)動電路MOS管的驅(qū)動波形圖。

圖4是本發(fā)明實施例單對橋驅(qū)動模式下H橋電機驅(qū)動電路MOS管的驅(qū)動波形圖。

圖5是本發(fā)明實施例送絲電機的速度控制圖。

[具體實施方式]

如圖1所示，本發(fā)明實施例送絲機調(diào)速系統(tǒng)包括送絲電機、電機電源和調(diào)速電路。

調(diào)速電路包括微處理器(DSP數(shù)字信號處理器)、H橋電機驅(qū)動電路、電機電流采樣電路和電機轉(zhuǎn)速采樣電路。

送絲電機串接在H橋電機驅(qū)動電路的橫臂中，由H橋電機驅(qū)動電路4個開關(guān)管控制轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向。H橋電機驅(qū)動電路4個開關(guān)管，MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3和MOS管Q4的控制端分別接微處理器對應(yīng)的PWM控制信號輸出端，接口PWM1，PWM2，PWM3，PWM4，接口PWM1，PWM2，PWM3，PWM4負責提供電機MOS管Q1至Q4的驅(qū)動信號。

電機電源為系統(tǒng)提供能量，其能量通過MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3和MOS管Q4，實現(xiàn)對送絲電機的控制。

電機電流采樣電路的輸出端和電機轉(zhuǎn)速采樣電路的輸出端分別接微處理器對應(yīng)的采樣信號輸入端。

電機電流采樣電路包括霍爾電流傳感器，采樣送絲電機電流，霍爾電流傳感器接微處理器的COMP/TZ接口，霍爾電流傳感器采樣電機電流，為控制系統(tǒng)提供一個轉(zhuǎn)矩環(huán)和電流環(huán)的參考。COMP/TZ接口負責對采樣過來的電流進行比較，判斷。從而能快速關(guān)閉PWM接口，為電機過流等異常情況進行快速保護。

電機轉(zhuǎn)速采樣電路從送絲電機光柵碼盤的脈沖信號，為系統(tǒng)提供電機的真實轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)方向。電機轉(zhuǎn)速采樣電路的輸出端接微處理器的EQEPA接口和EQEPB接口。

碼盤信號為電機速度提供一個采樣值。系統(tǒng)通過采樣到的速度信號和電流信號通過環(huán)路計算控制PWM發(fā)波情況，完成對電機的控制。

如圖2所示，微處理器先給定一個帶方向的速度指令，與送絲電機的實際速度通過碼盤采樣和微處理器的EQEP模塊處理得到一個帶方向的實際轉(zhuǎn)速信號比較，再通過數(shù)字的PI調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行速度環(huán)控制，其結(jié)果作為電流環(huán)的給定，同時與采樣到的實際電流進行比較，再進行電流環(huán)的PI調(diào)節(jié)，得到的PWM波形。經(jīng)過驅(qū)動隔離放大驅(qū)動H橋的MOS管。對送絲電機進行控制。

圖3所示為雙對橋驅(qū)動模式，雙對橋驅(qū)動模式在一個開關(guān)周期中，4個MOS管都有開關(guān)動作，其中MOS管Q1和MOS管Q4(第一對角線上的一對開關(guān)管)開通一致，而且與MOS管Q3成互補，MOS管Q3和MOS管Q2(第二對角線上的一對開關(guān)管)同時驅(qū)動，DSP微控制器中對這4個驅(qū)動采用兩組PWM模塊，相當于4個PWM驅(qū)動口，這樣就可以實現(xiàn)分別對4個MOS管單獨操作，為送絲電機制動方案提供硬件可能。采用這種驅(qū)動方式，其環(huán)路參數(shù)只需要設(shè)定一個MOS管的占空比D，如MOS管Q1的占空比為D1，則其他開關(guān)管開通時間就完全確定了，可以得到MOS管Q3的占空比為(1-D1-T)，其中，T為死區(qū)時間。MOS管Q4的占空比為D1，MOS管Q2的占空比為(1-D1-T)，雙對橋驅(qū)動模式的優(yōu)點是，可以保證速度變化的一致性，動態(tài)調(diào)節(jié)更快，不需要選擇環(huán)路變化時候的初始值，控制簡單，適合對電機有快速變速響應(yīng)的要求。

在電機變速或者正反轉(zhuǎn)要求時候，設(shè)置好MOS管Q3，MOS管Q4，MOS管Q2對應(yīng)MOS管Q1的要求，只要控制MOS管Q1的占空比D1就可以完全控制整個系統(tǒng)。雙對橋驅(qū)動模式的缺點是：會帶來MOS管額外的損耗。紋波電流電壓會比單對橋驅(qū)動模式高一倍左右。

圖4所示為單對橋驅(qū)動模式，單對橋驅(qū)動模式下，H橋電機驅(qū)動電路第一對角線上的一對開關(guān)管MOS管Q1和MOS管Q4同時工作，第二對角線上的一對開關(guān)管MOS管Q2和MOS管Q3始終關(guān)閉。單對橋驅(qū)動模式的缺點是，在電機由高速調(diào)到低速的過程中其時間不可控，受負載(如電機的所帶的焊絲重量，電機供電線纜長短等)影響很大。對于雙脈沖焊接是一個致命的缺點。

為了滿足損耗的要求，本發(fā)明需要采用兼容上述兩種模式優(yōu)點的技術(shù)方案，既滿足系統(tǒng)的動態(tài)要求同時也滿足系統(tǒng)的損耗要求。

本發(fā)明的控制方法是，當電機電流大于設(shè)定的電流值時(當負載很大，或者不同型號的電機，其最大損耗接近MOS的最大損耗)，切入到單對橋驅(qū)動模式，當電機電流小于設(shè)定的電流值時，切入到雙對橋驅(qū)動模式。

送絲機的制動過程容易損壞MOS管是送絲機制動電路一個重要問題，現(xiàn)有技術(shù)通過MOS管和電阻耗能模式實現(xiàn)送絲機的制動，這種控制方式除了制動時間不可控外，在負載(包括電機本身)能量很大的時候，靠MOS管和電阻耗能很容易損壞MOS管。

如圖5所示，T1～T2區(qū)間是電機啟動過程，T2～T3區(qū)間為電機正常運行過程，T3～T4區(qū)間為電機的制動過程1，此三過程處于運行過程，采用上述的控制方式。在T3～T4區(qū)間，當送絲速度下降到V1時候(本實施例中設(shè)定V1為每分鐘1米)為雙對橋驅(qū)動模式，在T3～T4區(qū)間，其能量是通過控制，回饋到母線電容。在T3～T4時間段中，原來用來作為電機功能的兩個對角MOS管占空比會變小，而另外的一組對角MOS管會變大，總的能量是通過電機把自身存儲的能量通過占空比變大的一組對角MOS管灌入母線電容中，從而達到了電機制動的目的。T4～T5區(qū)間的制動過程2是通過關(guān)斷兩個上管，開通兩個下管實現(xiàn)的。具體的做法是，先關(guān)掉全部4個MOS管一個周期的時間，在下一個周期，也就是20us后，開通MOS管Q3和MOS管Q4，保持MOS管Q1和MOS管Q2關(guān)斷狀態(tài)不變。此時電流只是在送絲電機、MOS管Q3和MOS管之間Q4形成通路，電機的能量通過MOS管Q3、MOS管Q4、電機線纜和電機內(nèi)阻消耗掉。其優(yōu)點是通過回饋方式已經(jīng)把大部分的能量都沖入了母線電容。由于母線電容電壓高，所以T3～T4段的下降斜率大，但是由于電機速度已經(jīng)下降到很小值，可以在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)耗能制動，這個時候?qū)OS管的沖擊幾乎可以忽略。實現(xiàn)了快速制動和減少對MOS沖擊。

本發(fā)明上述實施例關(guān)斷電機是通過能量損耗來實現(xiàn)的，所以在T3～T4區(qū)間電機速度下降斜率大，而T4～T5區(qū)間電機速度下降斜率較小，本發(fā)明采用先回饋減速，再通過分別控制4個MOS開通實現(xiàn)耗能式制動，減少對MOS管的沖擊，同時保證制動時間可控。