山东科技大学-毕业论文开题报告

山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目250A全桥逆变式手弧焊机主电路及驱动电路电源的设计系部名称专业班级学生姓名学号指导教师填表时间：年月日设计（论文）题目250A全桥逆变式手弧焊机主电路及驱动电路电源的设计设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它√一、本课题的研究目的和意义逆变焊机设计的意义：逆变式焊机具有独特的优点，在国内外已普遍得到公认，且正在全面推广应用国内有些技术力量雄厚、研发基础好、生产经验丰富的单位和企业、已较好地解决了逆变式焊机的没计、制造丁艺以及产品可靠性、安全性等问题。然而，在进入全面推广应用中，还有不少研发单位和企业尚未很好地把握产品的可靠性、稳定性和质量。再之，即使已把握了产品质量可靠性和稳定性的研发单位和企业，随着输出功率的增大、对焊接性能要求的提高以及优化性能价格比等需求，也需利用新的功率器件和数字化技术，进一步提高产品性能，使产品不断升级，充分发挥逆变式焊机的优越性，如此等等，都要求逆变式焊机技术进一步发展。设计的目的：1、对课本上所学的知识进一步加深和巩固。2、了解逆变焊机的工作原理。3、学会分析电路、设计电路的方和步骤。培养学生一定的动手与制图能力。二，本课题的主要研究内容（提纲）本设计针对250A全桥逆变式手弧焊机主电路及驱动电路电源的研究，通过对逆变焊机的发展，逆变焊机的特点和逆变焊接电源的发展方向进行大体了解。进而对逆变焊机的主电路结构，功率单元的控制方式功率开关器件及其选择等研究。主要章节如下：第一章前言1.1、国内外逆变式焊机发展与应用现状1.2、逆变式弧焊机的优点1.2.1重量轻，体积小1.2.2、功率因数高1.2.3、高效节能1.3、逆变焊机设计的意义1.4、设计的目的第二章250A手弧焊机的设计2．1、总原理框图2.2、主电路的设计2.2.1、主电路原理图2.2.2、主电路工作原理2.2.3、整流滤波部分电路参数的意义及工作原理2.2.4、逆变部分电路参数的意义及工作原理2.2.5、IGBT的选择2.2.6、整流滤波电路参数的计算及其元器件的选择2.2.7、逆变电路参数的计算及其元器件的选择2.2.8、高频变压器的设计2.2.8.1、磁芯的选择2.2.8.2、磁芯规格及磁通密度B的选取2.2.8.3、高频变压器的设计2.2.8.4、绕组导线线径的计算2.2.9、二次整流电路二极管（D19、D110）的选择2.3、控制电路稳压电源的设计2.3.1、控制电路稳压电源原理图2.3.2、工作原理2.3.3、电路元器件的选择与计算及变压器的计算第三章过流过压保护电路3.1、过流过压保护电路3.1.1、电压保护电路3.1.2、过流过压保护电路原理3.1.3、电流保护电路第四章经济与社会效益分析参考文献致谢附录1英文文献原文附录2逆变器附录2整流桥原理三、文献综述随着焊接技术的广泛应用,生产中对焊接质量与焊接生产效率的要求越来越高。高质量高效率的焊接离不开高水平的焊接电源。随着数字化、智能化技术的发展,数字化焊接电源系统的研究已经成为该领域的前沿和热门课题,并代表了当今焊接电源发展的方向。本文深入分析了国内外数字化焊接电源的研究进展,从完善数字化焊接电源系统以及充分发挥数字化优势的角度出发,采用单片机+DSP双处理器架构,设计了一套可灵活应用于CO2焊等多种焊接方法的焊接电源数字化控制系统,并主要对其单片机系统做了深入研究和设计。本文根据双处理器控制数字化焊接电源对于单片机系统的功能要求,设计了其硬件电路,建立了功能丰富的单片机系统软、硬件平台。本文重点设计并实现了人机交互模块,该模块采用了网状结构,即在传统树形结构的基础上增加了焊接向导功能。它能够灵活方便的进行页面跳转,实现了焊接方法等机器参数的选择、焊接参数的设置与存储、参数的动态显示与实时调节等功能。整个人机交互模块具有功能丰富、界面友好,显示直观、操作灵活等特点。本文实现了焊接时序控制功能,对整个焊接过程中单片机与DSP之间的动作进行了协调,设计并实现了二步与四步两种不同的时序操作方式。本文采用PI控制策略设计了送丝调速系统,并建立了系统仿真模型,利用Simulink软件仿真确定了PI控制参数,然后以此指导实际,对PI控制参数进行了实验整定。实验研究表明,本文所设计的单片机系统实现了人机交互功能,能够完成焊接时序操作,送丝系统速度输出准确可靠,能满足CO2焊接电源的要求,并为今后多功能数字化焊接电源系统的设计与研究提供了可靠的软硬件平台。四、拟解决的关键问题1主电路及驱动电路设计2控制电路及控制电源设计五、研究思路和方法。1、统整体方案的可行性分析2、逆变主电路的工作原理与元件选择3、逆变控制电路的工作原理与元件选择4、控制电路及驱动电路工作原理与元件选择5、绘制有关原理图六、本课题的进度安排1熟悉课题，收集资料，补相关的基础课2继续熟悉有关资料3总体方案设计4确定主电路形式5确定各电路的逻辑方框图6进行计算，选取元器件参数7选择元器件8设计总体图9设计各所选专题的原理图10熟悉电路设计软件，完成所选的电路原理图的设计和相应电路板的计算机设计11根据所选专题完成1#图纸的设计12整体全部设计图纸13撰写设计计算说明书14答辩参考文献：1吴宪平逆变焊机的研究现状与发展长沙大学学报2003年6月第17卷第二期2吴宪平洪波逆变弧焊机中IGBT的防护电焊机，1996（5）23～253IGBT逆变弧焊机可靠性的探讨吴宪平,汪大鹏,夏卿坤(长沙大学工程系,湖南长沙410003)机电产品开发与创新第17卷第2期4黄石生,《新型弧焊电源及其智能控制》机械工业出版社5现代逆变技术及其应用李爱文张承慧(编著)6秦曾煌主编.电工学下册：电子技术北京：高等教育出版社，19997弧焊电源的发展浙江大学冯瀚徐德鸿汪生8提高IGBT逆变焊机性能的研究电焊机，Vol.31,2001(7):3～5张滨，王克争，龙光华（清华大学，北京100084）9大功率全桥式IGBT逆变焊机及其控制齐铂金刘玉池辛军(北京航空航天大学制造工程系)1996年12月第22卷第6期10黄继昌.电子元器件应用手册.北京：人民邮电出版社，2004，11郑宜庭，黄石生．弧焊电源[M].北京：机械工业出版社，198812SabreJA.Designconsiderationsforhigh-voltage,high-power,full-bridge,zero-voltageswitchedPWMconverter.APEC[C].1990:275~284.13Guiehao.AnInprovedFull-BridgeZero-Voltage-SwitchedPWMConverterUsingaSaturableInductor.IEEETransonPowerElectronics,1993.8(4:53~534).14SabateJAHigh-voltage,High-power,ZVS,Full-bridge,PWMConverterEmpolyinganActiveSnubber[A].APEC[C].1991:158~163.15李中友，刘秀明，等.变极性方波电源的换向与控制[J].焊接学报，2002，23（2）：68～71.16李爱文，张光先，等.现代通信基础开关电源的原理与设计[M].北京：科技出版社，2001.17陈树君，卢正祥，等.双零软开关弧焊逆变电源[J].焊接学报，2002，23（3）：1～5.18俞尚知.焊接工艺人员手册[M].上海科学技术出版社，1991.2.19王其隆.弧焊过程质量实时传感与控制[M].机械工业出版社，2000.20王兆安，电力电子技术（第四版）[M].机械工业出版社，2005.21刘锦波，张承慧，等.电机与拖动[M].清华大学出版社，2006.22Dr.FritMartinGmbH,Co.KG,Nurnberg.PowerElectronicsLeistungselektronik’99.SEMIKRONINTERNATIONAL,1998.23U.S.patent.5148001.SystemandmethodofshortcircuitArcwelding[P].2000.指导教师意见指导教师（签名）：年月日所在系（所）意见负责人（签章）：年月日