变极性等离子弧焊换向过程控制方法研究

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1、第20卷第6期2008年12月军械工程学院学报JournalofOrdnanceEngineeringCollege文章编号：1008-2956(2008)06-0068-05变极性等离子弧焊换向过程控制方法研究李志宁I,张莉芝2,李强'（1.军械工程学院火炮工程系，河北石家庄050003；2.石家庄市第二十五中学，河北石家庄050031；3.装甲兵工程学院控制工程系，北京100072）摘要：通过试验证实了变极性等离子弧焊换向过程中存住电弧电流谐振现象，且不同极性的电流谐振蜂值不同,依据电弧理论分析发现换向期间等效电弧电阻是一个时变址。对换向电路建

2、模分析和仿真结果表明，在换向期间系统阻尼比为时变曲，调整系统阻尼比是降低电流谐振峰值的有效途径。又根据变结构控制思想提出了新的换向控制方法，并車新设计了换向电路，显著降低了电流谐振峰值，改善了大电流焊接时换向器件的工作状态,为大功率变极性等离子弧焊电源的研制和开发提供了依据。关键词：变极性等离子弧焊；换向过程；控制方法；阻尼比中图分类号：TG439.5文献标识码：AResearchontheControlofCommutationProcessinVariablePolarityPlasmaArcWeldingUZhi-ning1,ZHANGLi-

3、zhi2,LIQiang3(1・DepartmentofArtilleryEngineering,OrdnanceEngineeringCollie,Shijiazhuang050003,China；2・25thHighSchool,Shijiazhuang050031,China；3.DepartmentofControlEngineering,ArmoredForceEngineeringCollege,Beijing100072,China)Abstract:Phenomenonofarcresonancecurrentisstudiedby

4、experimentsduringcommutationinvariablepolarityplasmaarcwelding.Analysisbasedontheoryofarcshowsthatthearcresistanceistimevariable.Modelofcommutationcircuitissetupandsimulated.Resultsindicatethatadjustingdampratioofsystemisvalidtorestrainpeakofresonancecurrent.Thenanewcommutatio

5、nmethodispresentedbasedonvari・ablestructurecontrolmethod・Theconunutationcircuitisredesignedtoapplynewcommutationmethod.Experimentalresultshowsthatthepeakofresonancecurrentisrestrainedwhilecommutationspeedisunchanged・ThisresearchprovidesthebasisfordesigninghighpowersupplyofVPP

6、AW.Keywords:variablepolarityplasmaarcwelding；commutationprogress；controlmethod；dampratio变极性等离子弧焊（VPPAW）技术适合于铝合金中厚板材的连接,在航空、航天制造领域有很好的应用前景L，_5JoVPPAW的换向过程是影响其电弧稳定性、电源可靠性以及最终焊接质量的关键环节。对于变极性换向过程，文献［6-7］进行了理论分析,提出了换向电路设计调试中的注意事项；文献［8］对如何确定换向电路的共同截止时间进行了试收積日期：2008-10-10；修回日期：2008-1

7、1-15项目来源：军队科研计划项目.作者简介：李者宁（1972-）,男.博士，讲师.验研究;文献〔9］针对VPPAW换向电路，研究了换向元件分别处于共同导通和共同截止状态下换向过程以及相应的控制策略问题。在实际焊接过程中,电弧电流换向后会产生电流谐振现象，且正向电流谐振峰值较大，不利于大电流焊接时换向器件的安全，但尚未有文献对此现象开展研究6笔者通过所设计的试验证实,VPPAW换向过程产生的正负向电弧电流谐振峰值不同。针对此现象,依据电弧物理分析了其产生机理。为了降低电流谐振峰值,对换向电路进行了建模和仿真分析，研究了换向过程中系统阻尼对换向电流

8、的影响，并提出了新的换向控制方法，重新设计了换向电路。测试试验表明,采用新的控制方法后，换向过程所产生的电流谐振峰值被有效