DSP绿色高效GMAW焊接电源设计+电路图(2)
基于如此的现状，数字化焊机的研究成为国内焊接界在现在和将来一段时间内的主要研究和开发方向。
1.2 国内外研究现状
1.3 本课题体研究内容
本课题针对当前国内的焊机能源利用率低、焊接效率低、浪费严重、对国家电网污染大的缺点，对绿色高效GMAW焊接电源的结构和原理进行研究。
在运用PROTEL软件设计电源系统的原理图和PCB图的基础上，完成对新型数字化GMAW焊接电源的系统工作原理以及控制电路的设计。完成DSP硬件控制系统的设计与调试，并完成PWM的设计与调试，组装完成绿色高效化逆变焊机的调试。主要研究内容如下：
（1）设计数字GMAW焊接电源系统方案和DSP控制电路。
（2）绘制DSP硬件系统开发板电路图。
（3）完成控制电路、调速电路PCB电路板的设计，并制作出相应的PCB电路板。
2 绿色高效GMAW焊机系统方案设计
2.1 传统模拟焊接电源的结构原理研究
为了更好的研究焊接电源的结构和电路设计以及为后期的电源设计和调试作准备。我们对一台旧式的焊接电源进行了拆解,记录了线路的走向然后取下各电 路板，弄清它们的作用。电源内部结构如图2.1所示。
图2.1 电源内部结构图
传统的模拟焊接电源无法实现电流、电压、功率以及焊接参数等数字控制和LCD显示。传统的弧焊逆变电源采用模拟控制，其系统框图如图2.2所示。可见，弧焊逆变电源的核心是其给定参数控制器和PWM调制[10]。
图2.2 模拟式逆变弧焊电源原理图
2.2 数字GMAW 焊接电源的系统设计
对于绿色高效的GMAW焊机的设计，需要从两个方面进行：绿色和高效。整个电源的框图如图2.3所示。绿色主要针对在焊机工作过程当中逆变器的输入整流器和电容滤波器所产生的高次谐波。高次谐波不仅对电网造成了很大的污染和破坏，也降低了焊机的功率因数（PF）。高效主要是提高焊机的功率因数，增大焊机的有效功率在总消耗能量中的比值。
图2.3 电源总体框图
由于通过电容输入的整流电源是一个非线性的负载，从而导致供电线路的电流发生严重畸变，从而导致电压的畸变，以致影响焊机的效率。使用功率因数较正（PFC ）器可以解决这个问题。功率因数较正器可以有效的提高功率因数，使焊机的焊接效率得到大范围的提高，同时减小高次谐波产生的影响[11]。
主电路设计包括三部分：输入整流滤波电路、逆变器和输出整流滤波电路。逆变器是主电路的核心。输入和输出整流滤波采用电容和电阻串联达到滤波功能。鉴于全桥滤波电路利用率较高，而且适用于大功率焊机，逆变器则采用全桥滤波电路。
控制电路的设计则需要从核心芯片开始，根据核心芯片的选择来选择各种元器件的大小和功能。控制电路包括最小系统和其他功能器件。控制电路的设计思路是从最小系统开始设计，设计完成最小系统以后，补充完善电路系统各个功能。
2.3 主电路
主电路是焊接的整体结构框架，对于焊机的改造和使用寿命都有一定得影响。主电路图如图2.4所示，采用的是全桥式整流逆变电路。外界输入三相380V的交流电压，经过变压器变压之后变化为540V，540V的电压输入到全桥逆变电路。全桥逆变电路对电流经过处理之后，再向其他元器件输入工作电流。