中频电源

1万 · 2018-12-5 14:52

工GBT集成驱动模块主要有:三菱公司的M579系列、TLP250及SKH工系列
等[[59]。本系统选用三菱M57962AL工GBT驱动模块，它具有隔离放大和输入、输
出间光电隔离的作用，采用的是双电源驱动(+15V、-lOV)，并且通电或复位后
均需要一定的自检时间，内部有定时逻辑短路保护电路及过电流保护电路，降低
了工GBT损坏的风险，其内部结构框图如图3.6所示。
M57962AL能为工GBT的栅极提供负电压，从而进一步保证工GBT的可靠关
断，同时它采用的是双电源供电，可以输出一lOV的偏置电压，更有利于工GBT
的关断。
M57962AL内部主要由检测电路、锁存电路、复位电路、隔离放大电路及门
关断电路组成。其中，过电流保护输出信号端子和与TTL电平相兼容的输入接
口，引脚13, 14为信号输入端。M57962AL各引脚说明分别如表3-5所示。

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当检测引脚1的电压高于7V时，M57962AL进入保护状态，故障输出引脚8则
输出低电平，同时驱动输出引脚5电平下降，Q3导通工GBT可靠关断，延时2}3
秒后，若检测到引脚13为高电平，则M57962AL恢复工作。

1万 · 2018-12-5 14:53

1万 · 2018-12-5 14:54

焊接启动信号就的脚踏开关的信号，通过检测脚踏开关是否合上或上位机焊
接按钮是否开启来判断系统是否进行焊接。其电路原理图如图3.9所示，由于控
制芯片的引脚电压为0一3.3 V，为了确保控制芯片正常工作，所以在输入端采用
了电阻分压，输入端的电阻、电容是对输入信号进行滤波。当脚踏开关踩下时，
电路导通，则焊接启动信号为高电平;脚踏开关抬起时，电路断开，则焊接启动
信号为低电平。在实际的控制系统中，对系统进行初始化和焊接参数设置以后，
STM32一直等待并检测PCO引脚，检测到高电平则进行焊接程序的执行;检测
到低电平则继续等待检测。

1万 · 2018-12-5 14:56

1万 · 2018-12-5 15:03

点焊过程的电流非常大，工作时一些部件会产生大量的热，如:逆变变压器、
电极等。为了使各部件都能正常工作，必须向整个系统提供冷却水。变压器的次
级非常电流大，因而冷却方式是采用空心铜管水冷;电极的材料是铜，在高温下
会出现软化现象，严重影响焊接质量，也需要进行冷却。其电路原理图如图3.10
所示，输出信号接到控制机芯片STM32F 103ZET6的PC1管脚。

其工作原理:当水压开关闭合时，电路导通，A点变成高电平，通过光电藕
合器U3将信号传递到B点，致使B点也变成高电平，再送入控制芯片进行处理，
说明冷却水已开，可以进行焊接;当水压不够时，则水压开关断开，A点为低电
平，B点也为低电平，说明水压不够，系统进行报警并进行断电操作。

1万 · 2018-12-5 15:04

焊接电流检测电路的工作原理:从霍尔传感器输出的焊接电流是微分信号
并且工S值很小，需要经过积分电路将其还原成适当的模拟信号，但是积分后的信
号还是很弱，所以还需要经过放大电路进行放大，再经过A/D转换后，送入控
制芯片。最后在控制芯片中计算出电流的有效值，并与最初设置的电流有效值进
行比较，从而产生误差和误差变化率，再对其进行模糊插值，实现对电流有效值
的调节，修正工GBT开关管的控制角输出，最终达到稳定的焊接电流输出。

1万 · 2018-12-5 15:04

1万 · 2018-12-5 15:05

1万 · 2018-12-5 15:05

点焊过程是一个温度场、电磁场相互藕合的时变的非线性系统，影响焊接质
量的因素非常多，并且焊核的形成是封闭不可见，这非常不利于接头质量信息的
提取。因此，对点焊过程进行有效的监控难度非常大。
点焊恒流控制系统是由三部分组成:电流采样、电流处理、控制输出。常用
的控制算法有PID控制和模糊控制，这两种控制方法能基本消除控制过程的超
调和震荡，但是它们都存在一定的缺点，如:PID控制需要建立数学模型，PI
的参数必须经常调整才能达到控制系统的要求;常规模糊控制在量化过程存在量
化误差，并且鲁棒性有待提高[[60,61];因此，本系统采用基于插值算法的模糊控制
方法来实现点焊过程的恒流控制，即保持常规的FC的设计方法不变，在线运行
时对变量不量化处理，相反对所有的输入信号都以查模糊规则表为基础进行线性
插值计算，得出相应的控制输出量，基于插值算法的点焊模糊控制系统框图如4.1
所示。

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1万 · 2018-12-5 15:18

本文的控制思想是对焊接电流进行控制，因而，CAN通信程序设计主要是
实现焊接电流和焊接时间的传输。CAN通信的整个过程关键在于编写CAN总线
驱动程序，驱动程序的编写主要是依据CAN2.0协议。CAN总线通信接口模块
程序主要包括四个部分组成:下位机CAN控制器初始化程序、CAN节点报文的
发送与接收程序及其检错处理程序。关于下位机CAN节点通信的硬件电路已经
在第三章进行了详细的阐述，本节主要介绍程序设计中的流程图，下位机CAN
控制器通信的程序流程图如图5.2所示。