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。     

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。     

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。     

直线检测的灰度投影积分方法

为了提高图像上直线检测的鲁棒性和精度,提出一种灰度投影积分(GP I)方法。GP I方法将需要检测的图像直接在直角坐标空间沿某个投影方向进行投影,将对应到同一投影点的像素灰度值进行累加,得到灰度投影积分向量,再旋转投影方向计算不同投影方向的灰度投影积分向量,从而得到一个原图像的灰度投影积分矩阵,再由该矩阵的极值元素所在的行和列求出图像中直线的方程。实验结果表明,GP I方法不需要事先提取边缘点,就能够快速准确地检测出图像中的直线,避免了传统方法在提取边缘点时阈值选取不当带来的直线检测误差。     

烧结NdFeB永磁体激光点焊的显微组织特征

为了研究烧结NdFeB永磁体在激光焊接条件下的冶金行为,利用2kW连续光纤激光器对N48H永磁体进行了激光点焊,分析了"深熔"和"热导"两种激光焊接模式下焊点的显微组织特征,并对显微组织的形成机理进行了初步分析。结果表明:两种焊接模式下热影响区(HAZ)中均存在液化裂纹,熔合区均由Nd2Fe14B相和α-Fe相组成,熔核内部均为亚μm的Nd2Fe14B超细等轴晶。深熔焊熔核上表面有密集生长的α-Fe柱状枝晶,而热导焊没有;深熔焊时富Nd相在熔核上表面外围富集,热导焊时富Nd相在熔核上表面中心富集。不同焊接模式下,不同的温度场及熔池流动行为是形成接头区不同显微组织的根本原因。     

SPCC钢与NdFeB永磁体的激光点焊

在电子、汽车及音响器件的制造中,稀土永磁材料NdFeB与钢构件之间连接通常采用机械连接或粘接的方法,而关于钢与磁材料焊接的研究与应用还未见报道.为实现钢磁异质材料之间快速和高质量的连接,该文探索采用激光点焊方法连接SPCC钢与NdFeB永磁体,并对接头的形成过程、硬度、强度和断裂行为进行了研究.结果表明:激光点焊过程中,两种母材受热快速熔化、混合、凝固形成接头;接头中硬度分布不均匀,热影响区的硬度比NdFeB母材低,熔核内熔核线附近区域硬度最高,熔核中部硬度最低;接头断裂应力可达到磁体强度的75%;熔核与磁体界面上容易出现热裂纹,结合较弱,因此剪切试验中接头主要从这一区域发生断裂,断裂为晶间断裂,是典型的脆性断裂.