Design and Simulation of Alternating Magnetron Power Supply

Kexuan CHEN; Yinyin DU; Yanqiang CHEN

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2022.03.13

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Design and Simulation of Alternating Magnetron Power Supply
Vol. 52, Issue 3, Pages: 93-98(2022)
Received：02 April 2021，

Revised：2021-10-23，

Published：30 March 2022
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.03.13
稿件说明：

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陈克选，杜茵茵，陈彦强.交变磁控电源的设计与仿真［J］.电焊机，2022，52（3）：93-98. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.03.13.

CHEN Kexuan, DU Yinyin, CHEN Yanqiang.Design and Simulation of Alternating Magnetron Power Supply[J].Electric Welding Machine, 2022, 52(3): 93-98. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.03.13.

摘要

为提高大电流GMAW焊接过程的稳定性，进而提高焊接效率，引入了外加间歇纵向交变磁场来控制焊接过程。采用两级逆变拓扑结构，研制出一台输出为方波交流电流，且幅值、频率和占空比均可调的磁控电源。利用可视化仿真软件Simulink建立该磁控电源的仿真模型，分析电路在不同给定参数下的仿真结果，论证了主电路拓扑结构及参数设计的合理性。加入电感负载，测试不同给定参数下磁控电源实际电流输出波形和交变磁场波形，测试结果显示设计的磁控电源能够满足频率、占空比和励磁电流幅值调节的特性。同时得到了与电源输出相匹配的交变磁场，可以用于大电流GMAW磁控焊接技术。

Abstract

In order to improve the stability of the high-current GMAW (gas metal arc welding) process and thus improve the welding efficiency

an intermittent alternating longitudinal magnetic field is introduced to control the welding process. In this paper

a two-level inverter topology is used to develop a magnetron power supply whose output is a square wave AC current with adjustable amplitude

frequency and duty cycle. The simulation model of the magnetron power supply is established by using the visual simulation software Simulink

the simulation results of the circuit under different given parameters are analyzed

and the rationality of the main circuit topology and parameter design is demonstrated. Inductive load is added to test the actual current output waveform and alternating magnetic field waveform of the magnetron power supply under different given parameters. The test results show that the designed magnetron power supply can meet the characteristics of frequency

duty cycle and exciting current amplitude adjustment. At the same time

an alternating magnetic field that matches the output of the power source is obtained

which can be used in high-current GMAW magnetron welding technology.

关键词

Keywords

references

马青军，韦晨，方乃文，等 . 磁控焊接技术的研究现状［J］. 机械制造文摘（焊接分册）， 2019 ， 279 （ 01 ）： 14 - 19，37 .

Ma Qingjun ， Wei Chen ， Fang Naiwen ， et al . Research status of magnetic controlled welding technology ［J］， Machine Building Abstracts ， 2019 ， 279 （ 01 ）： 14 - 19，37 .

邓呈敏，程东海，张华，等 . 纵向直流磁场对铝铜熔钎焊接头组织和性能的影响［J］. 焊接学报， 2020 ， 41 （ 10 ）： 23 - 27，98 .

Deng Chengmin ， Cheng Donghai ， Zhang Hua ， et al . Effect of microstructure and mechanical properties on Al-Cu welding-brazing joint assisted by longitudinal DC magnetic field ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2020 ， 41 （ 10 ）： 23 - 27，98 .

龙琼，钟云波，余正平，等 . 外加磁场下焊接技术的研究现状［J］. 中国材料进展， 2020 ， 39 （ 06 ）： 472 - 479 .

Long Qiong ， Zhong Yunbo ， Yu zhengping ， et al . Recent Progress in Welding Technology under External Magnetic Fields ［J］. Materials China ， 2020 ， 39 （ 06 ）： 472 - 479 .

肖磊，樊丁，黄健康，等 . 外加高频纵向磁场作用下的TIG焊电弧数值模拟［J］. 焊接学报， 2017 ， 38 （ 02 ）： 66 - 70 .

Xiao Lei ， Fan Ding ， Huang Jiankang ， et al . Numerical simulation of TIG welding arc under the action of external high frequency longitudinal magnetic field ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2017 ， 38 （ 02 ）： 66 - 70 .

孙雅杰，常云龙 . 磁控电弧焊接过程及新技术研究进展［J］. 材料导报， 2020 ， 34 （ 21 ）： 21155 - 21165 .

Sun Yajie ， Chang Yunlong . Development of Magnetically Controlled Arc Welding Process and New Technology ［J］. Materials Reports ， 2020 ， 34 （ 21 ）： 21155 - 21165 .

樊丁，杨文艳，肖磊等 . 高频交变磁场对大电流GMAW熔滴过渡和飞溅率的影响［J］. 焊接学报， 2019 ， 40 （ 07 ）： 1 - 5，161 .

Fan Ding ， Yang Wenyan ， Xiao Lei ， et al . Effect of high-frequency alternating magnetic field on droplet transfer and spattering rate of high-current GMAW ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2019 ， 40 （ 07 ）： 1 - 5，161 .

刘政军，孙景刚，慈宏钢，等 . 间歇交变磁场频率对堆焊金属组织及性能的影响［J］. 表面技术， 2008 ， 37 （ 01 ）： 19 - 20，58 .

Liu Zhengjun ， Sun Jinggang ， Ci Honggang ， et al . In fluence of frequency of intermittent alternative magnetic field on microstructure and properties of plasma arc surfacing layer ［J］. Surface Technology ， 2008 ， 37 （ 01 ）： 19 - 20，58 .

常云龙，白金，刘丹，等 . 纵向磁场对CO 2 焊接电弧及焊缝成形的影响［J］. 沈阳工业大学学报， 2016 ， 38 （ 06 ）： 612 - 617 .

Chang Yunlong ， Bai Jin ， Liu Dan ， et al . Influence of longitudinal magnetic field on welding arc and formation of weld bead in CO 2 welding ［J］. Journal of Shenyang University of Technology ， 2016 ， 38 （ 06 ）： 612 - 617 .

余陈，张宇鹏，徐望辉，等 . 厚板TC4钛合金磁控窄间隙TIG焊接工艺［J］. 电焊机， 2018 ， 48 （ 01 ）： 52 - 56 .

Yu Chen ， Zhang Yupeng ， Xu Wanghui ， et al . Study on magnetically controlled narrow-gap TIG welding of th-ick plate TC4 titanium alloy ［J］. Electric Welding Machine ， 2018 ， 48 （ 01 ）： 52 - 56 .

郭文然，李洋 . MATLAB在电力电子电路仿真中的应用［J］. 电子技术， 2013 ， 42 （ 11 ）： 26 - 29 .

Guo Wenran ， Li Yang . Application of MATLAB in Power Electronic Circuit Simulation ［J］. Electronic Te-chnology ， 2013 ， 42 （ 11 ）： 26 - 29 .

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