Design Optimization of Charger Based on PSPICE Simulation

The design of a high-frequency switching mode charger (HFSMC) was optimized using a PSPICE simulation of the charging system including a valve regulated lead-acid (VRLA) battery pack and the HFSMC.A high-frequency battery charging circuit model was developed to describe the battery dynamics when charging with DC current having high-frequency ripples. An IGBT circuit model, a high-frequency pulsed transformer coupling model and a silicon fast recovery diode model were also developed. Simulations were compared to laboratory measurements to verify the battery and system models. Simulation of the working states of an Fe-based nanocrystalline magnetic core used in the transformer shows that the transformer design can be optimized by adjusting the core gap and by employing an RC network. Further simulations show that the components in the output unit of the charger main circuit can also be optimized. Simulations also show that the battery dynamics Including the inductance should be considered for design optimization of the HFSMC.     

逆变式 MMA 弧焊电源控制系统研究

针对手工焊条电弧焊（ＭＭＡ）弧焊过程特点，建立了绝缘栅型晶体管逆变式弧焊电源控制系统。该系统采用新的外特性控制方法，能够区分空载和近空载燃弧状态并分别进行闭环控制，使得空载损耗小于１０Ｗ，并有利于焊接过程电弧稳定。将所提出的弧焊逆变器“本脉冲反馈控制”技术应用于恒流输出及电弧推力控制。研究表明：在焊接规范调节全范围内，电源输出电流动态响应时间均小于０．５ｍｓ，且无超调。由燃弧或短路向空载状态转换时，空载电压建立时间实测值小于２μｓ，上述指标能够很好地满足ＭＭＡ弧焊工艺要求。     

激光-等离子弧复合焊熔池的流动特性

为了研究激光-等离子弧复合焊接熔池的流动特性,该文建立了焊接过程中液相区、糊状区和固相区的三维模型,采用体热源来模拟小孔效应,并利用有限控制容积法计算了复合焊接熔池的流场和温度场,重点研究了表面张力和电磁力的作用。数值分析结果表明:表面张力流是决定复合焊熔池流动的主要原因,是影响焊接成形的主要因素;与表面张力流相比,电磁力流的强度较低,但可增加熔深和下表面熔宽。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与试验相符合。     

考虑对流换热因素的阶形脉冲激光加工热过程解析解及实验验证

材料的激光加工热过程是涉及激光束、工件及周围环境相互作用的复杂热交换问题, 特别是对流换热边界条件的变化将对温度场分布及加工质量产生很大影响. 而以往的温度场求解中, 对流换热条件基本都被简化或忽略, 直接影响了温度场及后续流场、应力场的计算准确性和精度. 研究了考虑对流换热边界条件的材料表面脉冲激光加工热过程, 通过Laplace变换的方法求解出物体温度场分布的解析解, 对无量纲参数进行了适当地设置和定义, 研究了无量纲距离x′、无量纲时间τ、表面无量纲能量吸收M及Biot数Bi与温度分布(无量纲温度T ′)之间的相互关系. 通过分析表明, 随着Bi值的增大, 外界的对流换热作用越来越强烈, 使得温度最大值所处位置偏离开材料表面, 逐渐向内部偏移. 采用红外测温的方法对解析解模型进行了实验验证, 取得了较为理想的结果.     

焊接电弧的三维外特性控制研究

传统的固定外特性电源对焊接电弧的控制常难于达到最佳效果。为此,提出了三维外特性的概念,并对其进行了数学描述。在此基础上,分析了弧焊电源系统必须满足的两个必要条件,并设计了微机控制的绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）逆变电源,该电源可通过分析电弧状态及焊接工艺要求实时调整其输出,实现了焊接电弧的三维外特性控制。实验表明,三维外特性控制用于ＣＯ２焊接时减少了飞溅,改善了焊缝成形,用于纤维素焊条全位置焊时,解决了断弧和熄弧难题。     

Structure and Control of an Inverter Type Power Source for Robot Arc Welding

ＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆａｎＩｎｖｅｒｔｅｒＴｙｐｅＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｆｏｒＲｏｂｏｔＡｒｃＷｅｌｄｉｎｇ＊ＤｕＤｏｎｇ（都东）,ＨａｎＺａｎｄｏｎｇ（韩赞东）,ＸｉａｏＰｉｎｇ（肖平）,ＺｈａｎｇＱｉａｎ（张前）,ＺｈａｎｇＲ...     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

激光-等离子弧复合焊熔池的流动特性

为了研究激光-等离子弧复合焊接熔池流动特性,该文建立了焊接过程中液相区、糊状区和固相区的三维模型,采用体热源来模拟小孔效应,并利用有限控制容积法计算了复合焊接熔池的流场和温度场,重点研究了表面张力和电磁力的作用。数值分析结果表明:表面张力流是决定复合焊熔池流动的主要原因,是影响焊接成形的主要因素;与表面张力流相比,电磁力流的强度较低,但可增加熔深和下表面熔宽。针对1420铝锂合金的复合焊工艺试验表明计算结果与试验相符合。     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

动力型蓄电池充电过程高频瞬态模型

现今充电器大多数工作于高频开关模式,因此需要新的电池模型来解释蓄电池在该模式下的充电过程中出现的新特点。为研究蓄电池高频下的瞬态特性及其对充电器工作状况的影响,建立了一个动力型蓄电池充电过程高频瞬态模型。不同于现有蓄电池模型多偏重于描述电池的容性特性,该模型串联加入了一个电感L来描述高频状况下蓄电池的感性特性。依据该模型,对蓄电池充电过程进行了仿真。结果验证了该模型的正确性。基于该模型的系统仿真表明了蓄电池高频瞬态特性对高频开关型充电器输出特性的影响,也可为其优化设计提供准确的依据。