随着波形控制技术的向前发展,出现了运用于实际焊接场合的许多波形,其中脉冲、双脉冲的波形最为常见,随着焊机数字化技术的成熟,广义的双脉冲波形也随之出现,所以本课题在国内外焊机研究的基础上,以“DSP+MCU”双核为控制核心,设计了基于等速送丝方式下采用调节占空比来稳定弧长的“多波形”GMAW焊机,设计的“多波形”GMAW焊机在一台焊机上能够输出多种波形,主要能够输出直流、脉冲、双脉冲波形,从而使焊机适应多种材料的焊接。本文首先确定了主电路结构,完成了一些器件的参数计算与主电路仿真。主电路包括输入整流滤波电路、软开关全桥逆变电路、降压电路、输出整流滤波电路等,主要计算了滤波电容、功率开关器件、变压器磁芯、输出整流器件、输出整流滤波电容的参数。其次,本文给“DSP+MCU”控制系统设计了相应的软件及硬件。硬件电路主要包括DSP最小系统及其扩展电路、信号采集与调理电路、脉宽调制信号产生电路、IGBT驱动电路设计、MCU最小系统、人机交互系统设计、送气及送丝电路等部分。DSP芯片选择TI公司产品TMS320F2812,其片上资源丰富,主频高达150MHz,可以满足基本焊机要求,但是为了焊接电源运行稳定,提高焊接电源性能,选择单片机STC89C58RD+与TMS320F2812构成双核控制系统,DSP主要负责焊机的程序控制、算法实现等,单片机负责人机界面交互数据等。同时根据脉冲焊的特点,对脉冲不同阶段采用不同的PI算法,并比较了单PI控制与双PI控制下,单脉冲波形的特点。再次,根据控制系统对设计的数字闭环控制系统,只取电流环推导了设计的GMAW焊接电源的传递函数,根据得到传递函数分析与改善控制系统,进而对焊机进行优化等具有非常重要的意义。最后对本文设计的GMAW焊机进行了调试。对焊机的调试主要包括控制系统的测试、空载电压测试、焊机外特性测试、焊接工艺测试等过程。工艺测试主要进行了碳钢、不锈钢和铝合金的表面堆焊试验,并用焊接参数采集系统采得焊接电流及电压波形。从焊接实验过程及波形看,电流及弧长稳定,飞溅小,焊接过程稳定,实现了脉冲等的波形的输出,焊机满足设计目标。