基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源数字控制系统

郭民，段彬，孙同景，王海全，张祯滨

(山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061)

基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源数字控制系统

郭民，段彬，孙同景，王海全，张祯滨

(山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061)

针对脉冲MIG焊中采用模拟电路控制方法时可靠性差、精度低、灵活性差、部分工艺区间的工艺效果不理想等缺点，设计了基于混合信号FPGA的数字控制系统，采用变基值时间的弧长控制策略，实现了脉冲电流的输出与焊接弧长的稳定控制。焊接结果表明，所设计的基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源系统动态响应快、可靠性高，焊接过程弧长稳定，焊缝质量较高。

混合信号FPGA；脉冲MIG焊；弧长控制策略；数字控制系统

0 前言

脉冲MIG焊(P－MIG)具有电流可控范围大、电弧稳定、无飞溅等优点，在现代焊接领域中应用广泛[1－2]。P－MIG电源在采用传统控制方式时，通常兼顾整个工艺区间来选取电流波形，而这容易造成部分区间工艺效果不理想[3－4]。数字化焊接电源控制方式灵活、稳定性好，具有更高的控制精度。随着复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)以及数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)等数字集成芯片的发展，焊接电源的控制系统逐步实现了数字化，其中FPGA具有低功耗、便于维护、速度快、集成度高、通用性强等优势，能够更好地满足P－MIG工艺的高要求[5－6]。文献[7]介绍了一种以ColdFire V2核芯片为主控制器，FPGA为协处理器的全数字化P－MIG焊接电源控制系统的实现方法，但双控制芯片的电路设计复杂，并且FPGA的优势并没有完全体现出来。……