基于TL494的PWM脈寬調制等速送絲電路

　　摘要：通過對電壓負反饋配合電流正反饋的送絲調速系統(tǒng)與轉速負反饋調速系統(tǒng)的比較，得出了這兩種調速系統(tǒng)的等效條件。設計了一種基于TL494芯片的電壓負反饋配合電流正反饋的CO2焊機送絲調速電路。該電路通過PWM脈寬調制，實現(xiàn)轉速的均勻調節(jié)，并具有過電流截止保護功能。通過實驗，驗證了該調速電路的可靠性。實驗中，當電源電壓由342V變到418V，負載從25N變到50N時，送絲速度的變化率小于5%，符合JB/T9533-1999專業(yè)標準要求。

　　細絲CO2焊通常都采用等速送絲方式配合平特性電源，使得電弧有較強的自身調節(jié)功能，燃弧穩(wěn)定。設計合理，性能優(yōu)良的送絲裝置是實現(xiàn)高焊接質量的前提。送絲電機一般采用慣性小、機械特性硬的印刷電機。為了確保電機能夠穩(wěn)定送絲，工程上多采用3種調節(jié)方式：轉速負反饋自動調節(jié)，電樞電壓負反饋自動調節(jié)和電樞電壓負反饋配合電樞電流正反饋調節(jié)。采用速度反饋方式，雖然控制精度高，但必須采用測速發(fā)電機，成本較高;電樞電壓負反饋只能實現(xiàn)電樞電壓的穩(wěn)定，不能補償負載力矩變化造成的轉速變化，因而控制精度較低;電壓負反饋配合電流正反饋不僅能夠實現(xiàn)轉速的穩(wěn)定，而且電路設計簡單，成本低。本文所設計的等速送絲電路就是采用電壓負反饋與電流正反饋相結合的調節(jié)方式，運用PWM脈寬調制技術實現(xiàn)均勻調速。在網(wǎng)壓±10%和負載在50%～100%變化時，送絲速度的變化率小于±5%.

　　1電機轉速調節(jié)系統(tǒng)的比較

　　為了使輸出的轉速穩(wěn)定，最直接的控制方式就是采用轉速負反饋自動調節(jié)系統(tǒng)［1］，其結構如圖1所示。

　　圖1轉速負反饋系統(tǒng)

　　從圖1可以得出輸出轉速對負載轉矩的傳遞函數(shù)：

　　式中：n———電機轉速;MFZ──負載轉矩;RD———電樞電阻;RY———電源內阻及導線電阻;JG———電樞轉動慣量;K———誤差放大倍數(shù);KV———速度反饋放大倍數(shù);CE，CM———電動機的結構參數(shù);Υ———電動機磁通;S———拉氏變量。

　　電壓負反饋配合電流正反饋的調節(jié)系統(tǒng)不僅能使電樞電壓穩(wěn)定，而且可以使轉速恒定，其結構如圖2所示。

　　圖2電壓負反饋和電流正反饋調速系統(tǒng)

　　由圖2可以得出輸出轉速對負載轉矩的傳遞函數(shù)：

　　式中：KI———電流反饋系數(shù);KU———電樞電壓反饋系數(shù)。

　　即反饋量正比于電動機的轉速，從而實現(xiàn)了轉速負反饋。

　　需要說明的是，雖然電流正反饋配合電壓負反饋可以等效速度負反饋，但不能完全取代。例如它對溫度等的變化所引起的速度細微變化不具有補償作用。但是，對于送絲機來說，這個等效精度足夠了。