0 前言

1933年美国杜尔（DOALL）公司发明了带锯床和带锯条，其原理是使用一条环形锯带来切割金属。锯条材质历经32年的不断改进，从起初用碳素工具钢到1963年改用合金工具钢来制造带锯条，1964年首个双金属带锯条诞生，背材采用碳素工具钢，锯条齿尖采用高速钢，开创了带锯切割的新纪元[1]。双金属带锯条按原材料分为高速合金钢带锯条、硬质合金钢带锯条、金刚砂带锯条等[2]，焊接工艺是其关键制造技术之一。

目前国内外双金属锯条焊接普遍采用电子束焊接、激光焊接等[3]，采用电阻焊焊接双金属带锯条尚不多见。本研究研制了一台精密电阻焊接电源，适用于高速钢带锯条以及硬质合金带锯条的焊接制造。焊接电源主要分为主电路拓扑结构、电源控制系统及软硬件设计3个部分。该电源最大输出电流5 000 A，输出频率10 kHz，具有动态响应快、电流精准稳定等特点，且满足双金属带锯条焊接工艺的严格要求。

1 电源主电路

电源主电路主要包括：三相桥式整流电路、滤波电路、全桥逆变电路、焊接变压器、次级全波整流等。电源主电路如图1所示。

量表的外部信度代表着不同的测量时间，量表的一致性程度，又称“稳定系数”，本研究采用再测法来检验量表的外在信度.由表4可知，重测与初试量表4个维度题项间的积差相关在0.713—0.825(P<0.01)之间，呈高度相关，且具有比较显著的意义.因此，本量表具有良好的外部信度.

图1 电源主电路

工作原理：三相380 V交流输入经大功率整流二极管VD1～VD6整流后得到直流电压，再经过滤波电容得到较平滑的直流电压。该电容容量较大且需并联一个电阻，当电源断开时可形成放电回路起到保护元器件的作用。直流电压经过IGBT全桥逆变电路后变成交流电，由于ARM输出PWM信号电压较小，不足以驱动IGBT通断，故通过驱动电路提高驱动电压来控制功率开关管IGBT1～IGBT4交替导通关断。改变其PWM脉冲的占空比来改变输出电流大小，通过PI运算进行反馈控制，之后经过焊接变压器T1降压输出。焊接变压器输出电流较大，选取大功率二极管MMF1000Y010DK1模块，其反向电压100 V，单管整流为500 A，经过多个功率二极管模块VD7、VD8整流后变为直流输出进行焊接。

2 电源控制系统及硬件设计

2.1 电源控制系统

为实现锯条的精密焊接，控制系统采用ST公司的STM32F106RCT6芯片，其芯片以及外围电路功能如下：①LCD可显示参数界面，按键输入焊接所需电流、电压、时间，通过程序控制ARM输出所需4路PWM信号。②输出PWM信号经过IGBT驱动电路控制功率开关管IGBT1～IGBT4导通关断。IGBT逆变是整个高频交流电源主电路的核心，通过采集原边电流进行有效快速过流保护[4]。③整个控制采用闭环控制，通过对二次侧电流电压采样进行反馈调节，达到输出电流的精准稳定[5]。采用CHB-5KB型霍尔电流传感器对输出电流进行采样。④真有效值转换电路，采用高精度真有效值转换器AD637将焊接电流进行有效值转换后通过放大器进行信号放大最后反馈给ARM芯片。总体设计方案如图2所示。

图2 总体设计方案

2.2 IGBT驱动电路设计

驱动电路需要足够的驱动电压，基于其电路简单、开关速度快、抗干扰能力强、输出阻抗低等优点，采用TLP250光耦合器驱动IGBT。将ARM输出的PWM信号输入到TLP250光耦合器中，光耦合器外接一个7.5 V/1 W的稳压管，将24 V供电电压转化成IGBT驱动电压，正向导通阈值电压+16.5 V，反向关断阈值电压-7.5 V。驱动电路如图3所示。

2.3 电流采样电路设计

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。其工作原理是：电流In通过霍尔传感器时产生相对应磁场，霍尔传感器的初级和次级磁场达到平衡时会输出补偿电流Im，补偿电流Im与输入电流In成一定比例，补偿电流Im经过电阻Rm生成电压Um，通过测量电压Um可间接测得电流大小[6]。电流采样电路如图4所示。

图3 IGBT驱动电路

图4 电流采样电路

2.4 有效值转换电路

采用高精度的真有效值转换芯AD637对焊接电流波形进行有效值处理。它能够实时获取焊接电流的有效值，利用AD637对采样焊接电流进行有效值转换，既能保证测量精度还节省CPU占有率。真有效值转换电路如图5所示。将电流采样信号输入到AD637处理后通过运放再经电压箝位输入到ARM，保护ARM芯片。

图5 有效值转化电路

3 电源控制系统软件设计

3.1 控制系统主程序设计

软件系统包括主程序、中断服务程序和子程序。主程序按子程序逻辑顺序实现焊接，中断服务程序起辅助作用。系统上电后自检是否正常，正常后系统初始化，再通过按键设置焊接参数。焊接开始时，机头施加适当的力推动合金颗粒前进直到触碰到锯条齿托，通过外部中断触发电源开启PWM程序控制4个IGBT的开通与关断。通过PI反馈调节以恒定电流输出，焊接完成后机头回退。系统主程序流程如图6所示。

病理学主要是研究疾病的病因、发病机制、病理变化及过程，是以形态学为基础，通过病变大体标本和细微结构的观察认识，掌握疾病的本质及发生规模对许多疾病的病理特点的观察、掌握，要从宏观和微观的角度同时的观察大体标本和显微境下的特点，因此，病理学是基础医学和临床医学之间的纽带[2]。

图6 系统主程序流程

3.2 PWM输出

式中 uk为第k次采样运算输出值；ek为第k次采样系统偏差值；Kp为比例放大系数；T为采样周期；TI为积分时间常数。

图7 PWM生成原理

3.3 PI控制算法

ARM输出180°互补PWM波形如图8所示，输出的PWM波形设置有一定的死区时间，防止同一桥臂的开关管发生直通。IGBT驱动信号波形如图9所示输出频率为5 kHz，PWM1～PWM4分别作为功率开关管IGBT1～IGBT4的控制信号。PWM1、PWM4的波形与PWM2、PWM3一样。IGBT驱动波形是否正常是放电的关键，因此驱动信号波形除要求具有一定的电压幅值外还要求波形不失真。由图9可知，IGBT驱动信号波形正向导通电压为16.5 V，反向关断电压为-7.5 V，且脉冲信号上升下降速度快，满足设计要求。

2、投资风险。投资风险主要是指保险企业在进行相关项目投资之后，由于存在许多不确定的干扰因素，导致项目最后运行的回报率没有达到预期目标而产生的财务风险。保险企业进行项目投资主要包括实体投资和金融投资两大类，实体投资的财务风险主要来源于外部经济环境的影响和企业内部经营管理的变化，金融投资的财务风险主要来自于所投资金融产品自身收益变动性带来的回报率风险。

脉宽调制是逆变电源中的重要部分，通过改变脉冲信号的占空比供给驱动电路，以控制逆变电源的输出。将桥臂IGBT1和IGBT4作为一对，桥臂IGBT2和IGBT3作为一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180°由定时器TIM1产生两路180°互补的脉冲信号PWM1和PWM3来控制桥臂IGBT1和IGBT3的开通与关断，同理定时器TIM2产生互补脉冲信号PWM2和PWM4来控制全桥逆变后桥臂IGBT2和IGBT4的开通与关断。PWM生成原理如图7所示。

4 试验

通过上述方法获取的保护装置多维度信息，并不能直接实现与WDT中的装置整机测试能力描述模块进行对应，还需要通过一定的转换规则将装置板卡组成信息转换成唯一测试能力描述ID号，然后再根据整机测试能力唯一描述ID号在WDT的整机测试能力映射数据库中进行搜索，如该整机测试能力唯一描述ID号存在，WDT将存在信息反馈给ITCC。最后有ITCC下发测试指令给WDT，从而实现ITCC对保护装置整机测试的自动控制。详见图2。

PI控制算法原理：根据给定值r（t）与实际输出c（t）构成控制偏差，此偏差通过比例（P）、积分（I）计算后得到控制量，从而对被控对象进行控制。位置式PI计算要对偏差进行累计，运算量大，占用存储空间过多，因此采用增量式PI控制算法。其输出为控制量的增量，当出现异常时误差影响较小，不会影响系统工作，提高控制的安全性。增量式PI经公式推导得出

图8 PWM波形

图9 IGBT驱动信号波形

参考文献：

设定输出频率10 kHz，预热电流300 A，时间20 ms，焊接电流900 A，时间20 ms，对高速钢颗粒与锯条背材进行焊接。焊接输出电流电压波形如图10所示。由图10可知，预热电流缓慢上升到电流300 A、电压约为1 V，预热20 ms后，焊接电流上升到900 A，焊接电压约为2 V。焊接样品如图11所示，齿尖部分从背材处断裂（见图11b），高速钢颗粒与锯条背材焊接牢固，焊接效果良好。

5 结论

（1）通过STM32脉冲调制模块经驱动电路生成IGBT控制信号，同时结合采样电路和增量式PI算法实现对焊接电源输出大小的精准控制。

试验采用自主研制的精密焊接电源。电源能否正常工作取决于控制系统输出的驱动信号，因此在主电路上电前必须调试驱动信号，保证驱动信号正确。

（2）双金属带锯条精密焊接电源输出电流最大可达5 000 A，输出频率10 kHz，在焊接过程中响应速度快，输出波形稳定、可靠，焊接样品良好，满足双金属带锯条焊接工艺要求。

图10 焊接波形（10 kHz，900 A）

图11 焊接样品

在实际焊接过程中会存在电网波动、焊接回路阻抗变化等因素干扰，为了达到较好的焊接工艺效果，现设定两段焊接电流参数，第一段进行预热，第二段焊接电流为实际焊接参数，控制系统实时采集输出电流，通过PI控制器调节PWM占空比实现恒电流输出，系统同时采样电极输出两端的电压。

[1]刘年红.中国双金属带锯条行业研究[J].企业技术开发，2010，29（12）：125-127.

戈莱泽(Gallarza，2002)等人对国外旅游目的地形象研究的文献进行了广泛的整理和分析，发现在25个有关旅游目的地形象研究的文献中，有12个研究文献将气候因素包含在内。在对旅游目的地形象产生影响及贡献的20个因素中，气候因素的贡献排在了第7位。

[2]袁丹.双金属带锯条切削仿真研究及其结构优化[D].湖南：湖南大学，2012.

[3]许璐，李玉祥，王涛，等.双金属锯条激光焊接机系统理论与应用研究[J].激光杂志，2014（8）：74-77.

[4]李远波，张驰，周磊磊，等.交流逆变电阻缝焊电源的研制[J].焊接学报，2016，37（10）：101-104.

[5]曹彪，王晓东，范丰欣，等.高频晶体管式电阻点焊电源的研制[J].焊接学报，2009，30（7）：73-76.

标准化是实施模块化的基础和目标之一.模块化也是标准化的一种新形式,它是标准化原理中简化、统一化、系列化、通用化、组合化等理论的综合运用,是标准化的高级形式.

[6]周磊磊，李远波，张驰.基于ARM的精密逆变电阻点焊电源[J].电焊机，2016，46（11）：55-59.

健康意识提高，饮食口味改变。大量减少对糖分和盐分的摄取，以“微甜”和“微咸”作为烹调食物的准则。过去，对于那些甜咸不分、味儿暧昧的食物，如甜酸肉、芒果鸭、蜜糖鸡等等，总是深恶痛绝。可是，现在不但接受了，而且，居然也渐渐地喜欢了，甜中有咸而咸中有甜，不就是“人生的滋味”吗？