第7章弧焊电源的控制7.1弧焊电源控制系统的概述7.1.2弧焊电源各种控制方法的特点3.电子式控制的弧焊电源无论是弧焊电源的外特性还是动特性，都完全采用电子电路进行控制，包括电流、电压波形的任意控制，而与自身的结构没有决定性关系。电子式控制的弧焊电源主电路采用电力电子功率器件进行功率调节，常用的器件有晶闸管、晶体管、场效应管和IGBT等；采用微电子集成IC为核心的控制电路，使弧焊电源的性能得到大幅度的提升。电子式控制的弧焊电源的主要特点是：控制精度高，可控性好；参数调节范围宽，可调参数多；动特性好，动态响应速度快；高效、节能省材。4.数字式控制的弧焊电源是在电子式控制弧焊电源的基础上，以单片微处理器、DSP、ARM嵌入式芯片为核心实现弧焊电源的部分或全数字化控制。目前在弧焊电源中常用的微处理器有：各种型号的单片微机，有8位和16位的；DSP数字信号处理器，主要有通用型，如美国TI公司的TMS3202xx系列；32位的嵌入式ARM微处理器也开始在弧焊电源中使用。7.1.3对弧焊电源控制系统的要求7.2弧焊电源控制系统的关键技术7.2.2引弧和收弧控制技术7.2.3一元化调节技术7.2.4弧焊电源的波形控制技术7.2.4.1短路过渡的波形控制技术7.2.4.2脉冲电流的波形控制技术7.2.4.2脉冲电流的波形控制技术7.3弧焊电源的单片机控制7.3.1单片机控制的功能和特点外特性控制：通过不同的算法可获得不同外特性和输出线能量的任意控制。动特性控制：通过软件编程可以实现PI或PID调节器，在反馈量中加入电流变化率(di/dt)，可以控制电流的上升速度，使其符合焊接工艺的动态性能特征。预置焊接参数：可以将焊丝材料与直径、工件材质与板厚、保护气体成分等预置在单片机系统的ROM存储器中。焊接时，可通过面板选择具体的焊接工艺参数，单片机系统根据记忆再现，并在焊接过程监控这些焊接参数。实现“一元化”调节功能：针对某一焊接方法，在不同焊接规范下进行大量的焊接工艺试验，找出焊接参数之间的最佳组合。在焊接时，仅用单旋钮选择焊接电流(送丝速度)，其它工艺参数与之配合实现一元化调节。对焊接电流波形的控制：通过软件编程实现PID、模糊逻辑等控制算法，在焊接过程实时采集电流波形，可以实现波形控制。对焊接工艺程序的控制和焊接故障报警：如对先通气后通电、引弧、电流的递增和衰减等工艺程序进行控制；以及对焊接过程中可能产生的粘丝、熄弧、过流、过压、过热、触嘴等故障进行诊断和报警。二、单片机控制的特点弧焊电源采用单片机控制后，性能更好，功能更全，与传统弧焊电源相比，具有以下特点：(1)便于采用各种先进的控制算法：采用软件编程，不仅可以实现常规PID控制算法，而且可以实现更加先进、更加智能化的控制算法.(2)控制更加灵活、系统升级方便：采用单片机控制后，弧焊电源的许多控制功能可以通过软件编程实现，若改变弧焊电源的功能或对弧焊电源加以升级，只要修改软件重新装载到单片机系统，或者在线修改控制算法和工艺参数，而不必改动硬件电路。(3)控制电路的元器件数量明显减少：随着单片机的集成度的不断提高，以前需要专用IC和分立元件实现的功能，可以在一块单片机内实现。(4)控制系统的可靠性高，易于实现标准化：采用单片机后，许多模拟信号的处理被数字信号处理所代替，使控制系统的可靠性得到大大提高。对于某一系列的弧焊电源产品，可以采用同一套硬件控制电路板；而软件可以采用模块化设计，在产品开发时，根据不同的焊接方法，修改有关参数，并将所需要的软件模块组合起来即可实现相应的焊接工艺。这样从软硬件两方面都可以很容易实现标准化，进一步提高系统的性能和可靠性。(5)存储能力强，便于实现一机多用：存储技术的发展，出现不同的高速存储技术，而存储的密度在大幅度提高。在控制系统中就可以存放不同的焊接工艺应用程序及控制参数，这样就可以实现一机多用。(6)系统一致性好，便于生产制造：采用单片机实现信号的数字化处理，不会出现模拟器件中因温飘和时飘等带来的差异问题，使产品的一致性好。7.3.2单片机控制原理图7-9单片机控制的弧焊逆变器组成框图控制过程单片机控制过程如下：由键盘直接输入焊接规范参数，或借助于多圈电位从基准电源产生电压信号，并经过A/D转换输入焊接过程的规范参数，然后通过键盘或控制开关发出焊接指令。这时，单片机接上弧焊逆变器、送丝机、保护气体等设备的有关控制通道，并发出提前送气指令，然后是引弧指令，引弧成功后，单片机自动把电流从小递增到预定值。若是TIG焊，焊接电流通过电流反馈实现恒流特性控制。若是熔化极气体保护焊，微机控制系统通过对电弧电压、焊接电流信号的采集比较，使焊丝速度和电弧电压调节到预定焊接规范。待工件预热（工件厚度和电弧电压较大时才需预热）到一定时间后，单片机