弧焊电源主电路的MATLAB仿真分析开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着制造业的不断发展,焊接技术应用越来越广泛,各种新的焊接工艺不断产生对各种焊接设备的要求也越来越高,各种新型的电弧焊机也不断出现。弧焊电源作为电弧焊机的核心部分,是焊接作业中不可缺少的部件,它的性能很大程度上决定了得到的焊接接头的质量[1],弧焊电源的发展历程并不是很长,从人类18世纪初发现电弧起,电弧进行焊接就成为了可能,所以弧焊电源有了存在的理由那就是保证电弧的稳定燃烧和焊接过程的顺利进行,然后随着工业水平的不断发展,电能开始大量供应,到了20世纪20年代,已经出现了直流焊接发电机以及结构简单,成本低廉的交流弧焊变压器,随着时间的推移,工业进一步发展,到了60年代,大容量硅整流元件以及晶闸管的问世,为发展整流器提供了条件,接下来的几十年,弧焊电源的发展产生了新的飞跃,经过两个世纪的发展,弧焊电源的种类繁多[5],按输出电流种类分其大致分为1.弧焊逆变器 2.脉冲弧焊电源 3.直流弧焊电源 4.交流弧焊电源 他们每个大类又可以进一步细分成许多个类型[2]。到了21世纪的今天弧焊电源有了新的发展方向,那就是进入了高效,高性能和数字化的新阶段,数字技术极大地推动了焊接电源性能的提高和功的拓展,数字化弧焊电源已经从简单的焊接电弧功率供给单元向多功能复合的智能型焊接设备发展。 现代控制理论的成熟,尤其是智能控制理论的发展,为弧焊电源的智能化开辟了广阔的前景[9]。但是目前国外发达国家的弧焊电源性能以及自动化数字化程度都比较高,尤其是有很多高效节能、省料、性能良好的新型弧焊电源,而我们国内弧焊电源的制造与研究状况还处于与国民经济的需求不相适应的阶段,产品的品种,数量,质量性能和自动化程度还远不能满足各部门的需要,与世界工业发达国家相比,尚存在较大差距[4]。

随着电子计算机技术的发展,计算机辅助设计仿真分析方法已经进入电子设计的领域并广泛应用[7]。模拟电路中的电路分析、数字电路中的逻辑模拟、电路板印制和集成电路图设计都采用计算机辅助工具来加快设计效率,提高设计成功率。而相比于老式的人工计算模拟来说,大规模集成电路的发展,使得原始设计方法无论从效率还是精度上都无法适应当前电子工业的要求,所以采用计算机辅助仿真分析越来越有必要,越来越广泛了。目前常用的仿真分析软件有ewb,protel,spice,matlab等等[8]。

本次课题要实现的工作是利用matlab软件对各类新型弧焊电源进行仿真分析,目的旨在为搭建弧焊电源的教学的虚拟平台做基础准备工作,该虚拟实验平台具有很大的实践意义,它能够充分利用电子技术和大功率电子元件,不断改善和提高产品的质量、可靠性和稳定性,以及大大的节约产品研发阶段以及试验阶段的成本耗费以及资源时间的耗费[6],并且对环境以及社会方面也有很大的影响,降低耗材的同时能够极大地降低环境的污染,能够大量节约社会资源,在社会上能够起到非常好的作用。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

该设计主要针对各种新型弧焊电源的主电路结构组成及其工作原理进行研究,首先查阅相关文献资料,学习各种新型弧焊电源的工作原理和主电路的结构组成,进一步了解其优劣,其次通过学习matlab仿真软件的simulink功能对电路进行仿真模拟,由仿真模拟得出对应的波形图,以此为依据进行对比分析,进而完善仿真结论,为虚拟实验平台的建立提供准备条件。上述步骤分五点进行:

(1)文献调研。查找相关文献,了解国内外与选题相关的研究概况和发展趋势以及选题与社会、健康、安全、成本以及环境因素的关系;

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3. 研究计划与安排

第1 - 3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4 - 6周:熟悉各类新型弧焊电源系统的工作原理。

第7 - 8周:学习并掌握matlab仿真。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]黄石生. 弧焊电源及其数字化控制(第2版)[m]. 北京:机械工业出版社,2017.

[2]陈长江. igbt 逆变式手弧焊电源主电路的设计[j ]. 武汉传播职业技术学院学报 ,2004 (2) :9 - 11.

[3] 张巍钟 ,滕青芳 ,孔令刚. 弧焊电源的设计及matlab仿真[j ]. 《现代电子技术》2007 (6) :245 .

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