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一種基于ARM的電子束焊機燈絲電源方案實現(xiàn)

作者: 時間:2014-01-15 來源:網(wǎng)絡 收藏
rgb(62, 62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; ">由于單相市電供電電壓通常存在±10%的波動,故整流電壓Us也至少存在±10%的波動,此外,陰極燈絲冷態(tài)和熱態(tài)時相差很大,控制系統(tǒng)設計的任務是抑制Us波動和燈絲電阻發(fā)生變化對Io的影響。系統(tǒng)的主要干擾來自Us的大幅波動,為了快速抑制系統(tǒng)波動采用負反饋和Us前饋的控制結構,控制系統(tǒng)結構如圖4所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/226934.htm

一種基于ARM的電子束焊機燈絲電源方案實現(xiàn)

控制器采用數(shù)字PI控制,即:

剛開機工作時,陰極燈絲處于冷態(tài),此時突然開啟,如果按照電壓控制,勢必會產(chǎn)生很大的沖擊電流,這會影響陰極燈絲的壽命,為了避免這種情況,故采用燈絲變壓器原邊電流控制方式。若采用電流控制時,當燈絲開路時會產(chǎn)生很高的電壓易損壞變壓器二次側元器件,為了解決這個問題,需要對輸出電壓進行限制,并及時提示用戶燈絲斷裂故障,然后自動將輸出電壓降到零。

2、系統(tǒng)軟件設計

CPU主要功能是完成閉環(huán)PI控制算法、發(fā)送PWM脈沖、故障保護、數(shù)據(jù)顯示和遠程通信。系統(tǒng)軟件主要是對STM32芯片的編程,編程語言采用C語言。

一種基于ARM的電子束焊機燈絲電源方案實現(xiàn)

程序由主程序和若干子程序:通信程序、采樣子程序、PWM中斷程序、顯示程序等組成。進入PWM中斷后,首先對各路反饋信號進行采集和處理,該流程圖如圖5所示,然后經(jīng)數(shù)字PI調節(jié)器運算后產(chǎn)生PWM脈沖輸出,經(jīng)驅動電路隔離放大后驅動IGBT,實現(xiàn)整個燈絲電源系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

本電源采用全數(shù)字操作界面,所有參數(shù)均能通過面板按鍵進行設置,實現(xiàn)了的全數(shù)字化操作,并且數(shù)碼管夠實時顯示系統(tǒng)的輸出電流、輸出電壓、運行狀態(tài)、故障信息等,當發(fā)生故障時,CPU將所有PWM脈沖全部封鎖,然后將過壓、過流以及燈絲斷裂信息等故障信息顯示出來。

實驗結果

的陰極燈絲一般采用很薄的片狀鎢絲,電阻值通常很小,通常需要燈絲兩端加上0~6V可調電壓,流過燈絲的最大電流可達30A左右。我們將制作的燈絲電源用在某知名廠家生產(chǎn)的電子束焊機上,圖6是在真空系統(tǒng)正常工作而高壓電源未開啟時,測量的燈絲電源工作時的波形。

一種基于ARM的電子束焊機燈絲電源方案實現(xiàn)

其中圖6是輸出燈絲電流設定21A時的波形,示波器CH1、CH3是燈絲變壓器原邊電壓、電流測量波形,CH2是燈絲電流測量波形。從圖中我們可看出燈絲電源能夠很好實現(xiàn)軟啟動功能,幾乎無超調,并且燈絲電流紋波非常小,控制在5%以內,達到了很好的控制效果。

總結

本文提出一種基于的全數(shù)字化控制的燈絲電源方案,分析了逆變式電源具有高精度、小體積、全數(shù)字等特點,所有電源參數(shù)直接通過人機界面設定并存儲,并具備與上位機遠程通信的功能。在實際焊接實驗過程中,燈絲能夠按照設定的上升和下降時間實現(xiàn)緩升和緩降功能,當燈絲斷裂的時候也能夠很快識別并及時關斷電源輸出,并及時提醒用戶需要跟換新的陰極燈絲,實現(xiàn)了燈絲電源的智能化,經(jīng)驗證,該方案中燈絲電源能夠精確地穩(wěn)定陰極燈絲電流,燈絲發(fā)射電子密度穩(wěn)定性好,達到很好的性能要求。


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