基于Arm的电子束焊机灯丝电源的设计方案

电子束焊接机的自动化控制系统设计研究电子束焊接是一种高效、精确的焊接技术，广泛应用于汽车、航空航天、电子设备等行业。

自动化控制系统在电子束焊接机中的设计和研究对于提高焊接效率、优化焊接质量具有重要影响。

本文将详细介绍电子束焊接机的自动化控制系统设计研究。

一、概述电子束焊接机的自动化控制系统设计旨在实现焊接过程的自动化和精确控制，确保焊接质量达到规定的标准。

主要包括硬件设计和软件编程两个方面。

二、硬件设计1. 控制器选择电子束焊接机的自动化控制系统需要选择一个适用于焊接机的高性能控制器。

控制器的选择应考虑以下因素：焊接机的规格和要求、控制算法的复杂性、控制系统的实时性等。

常见的控制器包括PLC和CNC控制器。

2. 传感器为了实现对焊接过程的实时监测和控制，自动化控制系统需要使用各种传感器。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、位移传感器等。

这些传感器用来监测焊接过程中的温度、压力和位置等关键参数，从而实现对焊接过程的精确控制。

3. 执行机构电子束焊接机的自动化控制系统设计需要考虑对焊接过程的实时控制。

因此，需要选择适合的执行机构，如电动执行器或液压执行器，以实现焊接过程中的精确动作。

4. 电源系统电子束焊接机的自动化控制系统还需要考虑电源系统的设计。

电源系统对焊接电子束的稳定性和功率控制起着关键作用。

设计中需考虑到电子束的功率和电压要求，选择合适的电源系统，确保焊接过程的稳定和可控。

三、软件编程1. 控制算法软件编程是电子束焊接机的自动化控制系统设计中至关重要的一部分。

控制算法包括根据预设的焊接参数，实时监测和控制焊接过程的温度、气压、电流等参数。

常见的控制算法包括PID控制算法和模糊控制算法等，根据具体需求选择合适的算法。

2. 数据采集与处理电子束焊接机的自动化控制系统需要实时采集、处理和存储焊接过程中产生的数据。

这些数据可以用于后续的分析和优化，以提高焊接过程的稳定性和质量。

因此，软件编程需要设计合适的数据采集和处理模块，以满足数据的实时性和精确性要求。

基于STM32的电焊机超声波电源的设计发布时间：2021-03-03T02:17:15.775Z 来源：《中国科技人才》2021年第3期作者：史显天程智张高远刘欣蔡子健[导读] 在硬件方面以STM32F103这款主流的开发板作为MCU，具有点焊机控制系统、信息采集电路反馈系统、超声波电源的电路匹配系统以及超声波电源信号发生系统。

湖北汽车工业学院电气与信息工程学院十堰 442002摘要：在硬件方面以STM32F103这款主流的开发板作为MCU，具有点焊机控制系统、信息采集电路反馈系统、超声波电源的电路匹配系统以及超声波电源信号发生系统。

在软件方面采用三种算法使得系统有快速的响应能力。

一是基于半分思想的快速扫频算法，在寻找换能器谐振点时更快、更精准；二是基于过零检测以及PID自适应的频率自动跟踪算法，在系统工作时针对工作环境的变化时，能够快速有效找到新的谐振点；三是基于模糊PID算法的振幅恒定算法，使换能器的振幅快速达到恒定。

这套超声波复合材料加工点焊机可更换不同的焊接头，适用于不同的加工情景，整个生产过程绿色、环保。

关键词：超声波电源；频率自动跟踪；PID算法一、引言近年来，绿色生产、加工的理念贯彻人心，与此同时超声波加工技术的与时俱进让我们可以在诸多加工领域进行探索与尝试。

以前传统加工在对塑料、无纺布等复合材料进行加工时方法驳杂，加工时会产生一定的污染物，生产成本较高，不符可持续发展理念。

然而利用超声波技术可以在取得效果的同时完全避开传统方式的弊端。

在疫情这个特殊背景下研发符合绿色发展主题和有效为抗击疫情服务社会的加工机器俨然成为目前情境下的生产动力。

二、基于STM32的超声波复合材料加工点焊机1.设计目标超声波焊接技术在我国起步较晚，发展缓慢，尚没有大规模应用到实际生产工作当中。

在结合实际情况下，总结了需要加强研发的几个方面。

一是大功率换能器技术；二是焊头材料；三是超声波电源。

本项目以超声波电源为入口，研发一款基于STM32的频率自动跟踪与振幅恒定的超声波电源焊接系统。

专利名称：一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统专利类型：实用新型专利
发明人：王保民,杨喆,车军,李刚,刘潇潇
申请号：CN201721321249.8
申请日：20171013
公开号：CN207414577U
公开日：
20180529
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型属于电源设备技术领域，公开了一种钢轨焊接用电子束焊机电源系统，设置有在电子枪中形成一个稳定高压静电场，将灯丝发出的电子加速，使所述电子达到光速或接近光速的高压电源系统；输出连续可调的电压，调节电子束束流大小的偏压电源系统；对电子枪灯丝的加热，使电子枪灯丝受热后发射电子，使灯丝加热电源的输出电压达到溢出电子，间接的调节电子束流大小的灯丝电源系统；高压电源系统、偏压电源系统和灯丝电源系统通过输出的公共端连接在一起。

本实用新型减少了开关损耗，降低了电源系统体积和重量，满足了用于钢轨焊接的电子束焊接的需要。

申请人：兰州交通大学
地址：730070 甘肃省兰州市安宁区安宁西路118号
国籍：CN
代理机构：北京轻创知识产权代理有限公司
代理人：谈杰
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基于零电压开关技术的逆变式电子束焊机电源的研究＊朱思思;杨建湘;陈朝迎;张伟亮【摘要】介绍了一种运用PWM-Buck电路和零电压开关技术的全桥逆变式高频高压电子束焊机电源及其控制系统，实现了高压电源输出电压的连续可调和过流过压的稳定保护及高稳压精度的要求，提高了系统的能量转换效率。

%The inverter electron-beam welding power supply and its control system based onzero-voltage switching technology and PWM Buck circuit are presented. The control system is a kind of full bridge inverter with high energy-conversion efficiency, which can realize the continuous regulation to the output voltage of the high voltage power supply and meet the requirements of the well protection for over-current and high accuracy for steady voltage.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】3页(P24-26)【关键词】PWM;全桥逆变;电子束焊机【作者】朱思思;杨建湘;陈朝迎;张伟亮【作者单位】贺州学院机电工程学院，广西贺州542899;贺州学院机电工程学院，广西贺州542899;深圳市中科明望通信软件有限公司，广东深圳518055;贺州学院机电工程学院，广西贺州542899【正文语种】中文【中图分类】TG434.1电子束焊接机因能量密度高、熔透性强、焊接变形区小、易于控制、焊缝纯净、焊接范围广等突出优点而在航空、航天、核工业等领域得到了广泛的应用。

电子束焊机高压直流电源设计0 引言电子束焊机高压电源主要用于为电子枪提供加速电压。

其性能的好坏直接决定着电子束焊接工艺和焊接质量。

为此，许多电子束焊机制造商及研究机构均对高压电源的可靠性、高压保护以及高压打火对焊件的影响进行了研究，并相应制造出具有较高性能的高压电源，以满足不同的电子束焊机的需要。

由于双金属焊接要求平行焊缝，故要使用高压电子束焊机(100 kV以上)。

为此，本文介绍了电子束焊机用高压电源的控制方式、保护技术与其它类高压电源的不同之处。

1 电子束焊机高压电源的技术要求电子束焊机用高压电源与其它类型的高压电源相比，具有不同的技术特性。

1.1 技术要求电子束焊机用高压电源的技术要求主要是纹波系数和稳定度，纹波系数要求小于1％，稳定度为±1％。

德国PTR公司还提出了中压型的技术要求，这种标准要求相对纹波系数应小于0.5％，稳定度为±0.5％，同时还提出了重复性要求要小于0.5％。

以上要求都是根据电子束斑和焊接工艺所决定。

1.2 性能要求电子束焊机用高压电源在操作时必须与有关系统进行连锁保护。

这些连锁主要有真空连锁、阴极连锁、闸阀连锁、聚焦连锁等，可用以确保设备和人身安全。

另外，高压电源还必须符合EMC标准，并应具有软起动功能，以防止突然合闸对电源的冲击。

2 高压电源的工作原理和主电路从图1所示的控制系统框图可以看出。

该系统包含多种给水控制方式。

这些控制方式可使机组在不同的负荷阶段以及不同的给水控制对象情况下，能够实现给水的连续控制，并对一些主要干扰因素起调节作用，进而保证即使发生某些故障仍能自动调节。

在图1所示的高压电源系统中，电网电压经过流抑制电路进入高压升压整流变压器的一次和二次侧并升压到100 kV左右。

此交流高压再经12相整流滤波后获得160 kV左右的直流高压，加到高压真空电子管和电子枪上。

其中高压电子管在工作时承受的电压为40 kV，这样，加在电子枪上的高压为120 kV。

一种全桥逆变式电子束焊机高压电源
李正熙;王磊;赵仁涛
【期刊名称】《自动化与仪器仪表》
【年(卷),期】2008()3
【摘要】介绍了一种全桥逆变式电子束焊机高压电源的工作原理和控制电路。

采用了直流斩波和全桥逆变技术,以IGBT为直流斩波元件、IPM模块为全桥逆变元件实现了高压电源的高效小型化。

控制系统采用了AVR单片机、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、A/D模块等芯片组成的电路实现了电源的自动调节、断电保护及软启动功能。

电源的各项性能指标都达到了预期的设计目标,技术性能满足焊接工艺的需要。

【总页数】3页(P15-17)
【关键词】电子束焊接;高压电源;全桥逆变;直流斩波
【作者】李正熙;王磊;赵仁涛
【作者单位】北方工业大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG434.1
【相关文献】
1.基于IGBT全桥式逆变焊机主电路的设计与仿真 [J], 尹路;易吉良;张宝
2.中频逆变高频PWM电子束焊机高压电源 [J], 黄小东;费翔;陆思恒;郭华艳
3.基于移相全桥的电子束焊机高压电源的研制 [J], 樊生文;王泽庭;李正熙
4.半桥逆变型电子束焊机用直流高压电源的设计 [J], 叶汉民; 蒋存波; 等
5.一种全桥逆变结构高压电源研制 [J], 徐陈勇
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电子束焊机高压电源的研究与设计电子束焊机是一种高效、精确的焊接设备，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子器件等领域。

而电子束焊机的核心组成部分之一就是高压电源。

本文将对电子束焊机高压电源进行研究与设计。

首先，我们需要了解电子束焊机高压电源的工作原理。

高压电源主要由整流器、滤波器、稳压器和电源控制器等组成。

整流器将交流电转换为直流电，滤波器用于去除电源中的噪声和杂散波形，稳压器用于确保电压的稳定性，电源控制器则负责对电源进行监控和调节。

接下来，我们需要考虑高压电源的设计要求。

首先是输出电压要能满足电子束焊机的工作需求，通常在几千伏到数十千伏之间。

其次是输出电流要足够稳定，以确保焊接质量。

另外，高压电源还需要具备过载保护、短路保护等功能，以保证设备的安全性和可靠性。

对于高压电源的设计，我们可以采用开关电源和变压器两种方案。

开关电源能够提供高效、稳定的输出电压，但对电路设计和控制要求较高；变压器则能够提供较高的输出电压，但效率相对较低。

根据实际需求和成本考虑，选择适合的设计方案。

在设计过程中，我们需要进行电路仿真和实验验证。

通过电路仿真软件，可以模拟高压电源的工作状态、波形等参数，以评估设计方案的可行性。

在实验验证阶段，我们可以使用实际元器件搭建电路，并进行电压、电流、功率等参数的测试，确保设计方案的稳定性和可靠性。

此外，为了提高高压电源的效率和可靠性，我们可以采用一些增强措施。

例如，在设计滤波器时，可以选择低损耗、高效率的元器件，以提高滤波效果。

在选用稳压器时，可以考虑采用开关稳压器，以提高稳定性和效率。

综上所述，电子束焊机高压电源的研究与设计是一项复杂而重要的任务。

通过对高压电源的工作原理、设计要求、设计方案和增强措施的深入研究，我们可以设计出稳定、高效的高压电源，为电子束焊机的正常运行提供可靠保障。

新型电子束3D打印电源系统开发电子束高压电源系统是电子束3D打印设备的重要组成部分，这套电子束高压电源系统主要应用在电子束熔融技术的系统中，它包括三部分，高压直流电源，栅偏电源，灯丝电源。

其高压直流电源电压的调整率、纹波大小以及束流的稳定度直接决定着电子束焊接的质量。

现有的一般的高压大功率直流电源系统，由于功率比较大，关断速度慢。

而一般的栅偏电源由于悬浮在高压负60kv上控制起来有一些技述难度。

本套高压直流电源使用软开关技术，效率高，高压输出使用桥式整流电路，关断速度快。

悬浮栅偏电源使用光纤隔离控制。

最终产品成功开发，满足25μs以内高速关断高压电源的设计要求。

标签：电子束熔融；高压电源；软开关技术；桥式整流；光纤控制；高速关断电子束选区熔化（EBM）电子束选区熔化成形技术（EBM）是在真空环境下以电子束为热源，以金属粉末为成形材料，通过不断在粉末床上铺展金属粉末然后用电子束扫描熔化，使一个个小的熔池相互熔合并凝固这样不断进行形成一个完整的金属零件实体。

这种技术可以成形出结构复杂性能优良的金属零件，但是整套系统对高压电源系统有较高的要求。

[1]要求高压电源系统响应迅速，悬浮灯丝，并且悬浮栅偏电源。

目前国际上的EBM生产厂商主要有瑞士ARCAM 公司，国内的西北有色金属研究院，也在进行研制开发，但主要高压电源的技术问题没有完全解决。

主要问题是快速关断技术以及电源的放电快速保护和快速恢复功能。

本文设计的高压电源系统在快速关断采用全固态斩波控制脉冲关断。

高压侧电流取样直接送到cpld控制核心进行快速放电快速保护。

1 系统总图高压直流电源产生负60kv高压用来提供电子加速电场。

最大功率3kW，在悬浮灯丝电流系统中功率等级相对较高。

主要是对灯丝就有一个较高的要求。

灯丝悬浮在负高压上，灯丝电流0-20A连续可调，调节精度2mA，稳定度优于0.1%；电源0-10V；灯丝电源的难点是悬浮输出是直流需要精确控制。