基于锁相环1MHz感应加热电源频率跟踪的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３８卷第３期　重晖梭　Ｖ０Ｉ．３８　Ｎｏ．３　２００８年３月　Ⅱｅｃｔｒｉｃ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ＭａＬ２０ｏ８　基于锁相环１　Ｍ　Ｈ　ｚ感应加热电源　频率跟踪的研究　郭　红　（江阴职业技术学院，江苏江阴２１４４０５）　摘要：针对高频感应加热电源负载参数变化引起固有谐振频率变化，从而导致逆变器效率降低的现象，　提出并实现了一种以集成高速锁相环７４ＨＣ４０４６为核心，应用于以功率ＭＯＳＦＥＴ为主开关器件的　１　ＭＨｚ串联谐振感应加热电源的无相差频率跟踪控制系统中，对电源的输出频率进行实时控制，实现　逆变器工作频率对负栽谐振频率的同步跟踪，并就控制系统的相位补偿和起动等问题进行了分析讨论。　推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型，并用Ｐｓｐｉｃｅ进行了仿真分析和实验验证。　关键词：高频；频率跟踪；锁相环路；鉴相器；环路滤波器；压控振荡器　中图分类号：ＴＭ９２４．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－２３０３（２００８）０３－００５７—０５　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｔｒａｃｉｎｇ　ｆｏｒ　１　ＭＨｚ　ｓｅｒｉｅｓ　ｒｅａｓｏｎａｔｅ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＬ　ＧＵＯ　Ｈｏｎｇ　（Ｊｉａｎｇｙｉｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉａｎｇｙｉｎ　２　１４４０５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｏｎａｎｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｂｅｉｎｇ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｂｙ　ｌｏａｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ．ｗｈｉｃｈ　ｌｅｄ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ａ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ，ａ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｎｏｐｈａｓｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｒａｃｋ　ｄｅｖｉｓｅｄ　ｈａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＨＣ４０４６　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐｈａｓｅ　ｌｏｃｋｅｄ　ｌｏｏｐ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｆｉｒｓｔｌｙ．Ｉｔ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆ　ａ　１　ＭＨｚ　ｓｅｒｉａｌ　ｒｅｓｏｎａｎｔ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｐｏｗｅｒ　ＭＯＳＦＥＴ　ａｓ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｄｉｖｉｃｅ　ｔｉｍｅｌｙ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ａｄａｐｔ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｒｅｓｏｎａｎｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｏ　ｋｅｅｐ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ａｌｗａｙｓ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｏｎ　Ｚｅｒｏ　Ｖｏｔａｇｅ—Ｚｅｒｏ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｍｏｄｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｑｕｅｓｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ＰＬＬ’Ｓ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｓｅｔ　ｕｐ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　Ｐｓｐｉｃｅ．　Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｉｓ　ｄｏｎｅ　ｆｉｎａｌｌｙ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈａｔ，ｔｈｅ　ｗａｖｅｆｏｒｍｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ．　Ｆｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｍｏｄｅｌｓ　ａｒｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｒａｃｋｉｎｇ；ｐｈａｓｅ—ｌｏｃｋｅｄ　ｌｏｏｐ；ｐｈａｓｅ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｌｏｏｐ　ｉｆｌｌｅｒ；ｖｏｌｔａｇｅ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　Ｕ　刖肓　功率因数接近或等于１的准谐振或谐振状态，以实　应用于钎焊、熔炼等热加工工艺的高频逆变电　现逆变器开关器件的零电流或零电压开关，逆变电　源在运行过程中，负载串联谐振式ＤＣ／ＡＣ逆变器负　路必须具有频率自动跟踪能力，以适应负载参数的　载参数的变化常会使电源固有谐振频率发生变化，　时变性质。高频逆变电源的频率跟踪可以通过锁相　导致逆变器偏离最佳工作点，因而不仅使逆变桥上　环电路来实现，最早开始广泛使用的是ＣＤ４０４６锁　ＭＯＳ管的关断电流值增加，引起关断损耗增大；而　相环，采用模拟控制。随着对电源控制要求的不断　且当逆变器工作点距离负载谐振点较远时，在一定　提高，出现了单片机、ＤＳＰ等数字化控制，同时还出　Ｑ值下，还会使负载阻抗增大，逆变器的功率容量　现了数字锁相环，这些都使频率跟踪控制技术得到　不能充分利用。　了很大的发展。但在高频（１　ＭＨｚ以上）频段，数字化　为保证电源正常运行，应使逆变器始终工作在　还显得力不从心，一般只能采用模拟控制技术，而　且随着频率的提高，对频率跟踪的快速性和准确性　收稿日期：２００７—０９－０５　作者简介：郭￣．（１９７２－－），女，江苏江阴人，讲师，在读硕士　的要求相应提高。在此采用高频电流互感器、电压　主要从事机电控制的研究工作。　比较器和７４ＨＣ４０４６锁相环对负载电流进行频率　ｇ　如　易　妒　・５７－　维普资讯 http://www.cqvip.com 研究与设计　重珲梭　第３８卷　跟踪，并就控制系统的相位补偿和起动等问题进行　了分析。仿真和实验结果表明，整个电路具有跟踪快、　跟踪频率准确、抗干扰能力强等优点。　Ａ　Ｂ　Ｃ　１　１　ＭＨｚ高频串联谐振逆变器电路　结构【　ｌ　ＭＨｚ高频串联谐振逆变器及其负载连接如　图ｌ所示。Ｒ、Ｌ为负载等效电阻和电感，Ｃ为无功　功率补偿电容，图中ＭＯＳＦＥＴ。～ＭＯＳＦＥＴ￣为主开关，　与之并联的二极管为寄生的反并联二极管。在感应　加热过程中，逆变电路由锁相环控制，其工作频率　图１高频串联谐振逆变器电路　的负载电流信号，经电阻变换为电压信号，然后经　ＬＭ３ｌｌ变成方波信号，由７４ＨＣ４０４６的ｌ４脚进入相　位比较器２，它代表负载的电流信号，而３脚的输　入信号与逆变器的驱动信号一样，它近似为逆变器　的输出电压信号；电压和电流的相位在鉴相器内进　行比较，从ｌ３脚输出误差电压信号，再经Ｒ　、　、Ｃ　组成的低通滤波器，在此得到一个正比于从ｌ４脚　和３脚输入信号相位差的平均电压，这个控制电压从　ＶＣＯ的９脚输入改变其振荡频率，使逆变器输出　电压和负载电流的相位差不断减小，直到两者同相。　只要负载固有谐振频率的变化在锁相环的跟踪范　总是略高于负载的谐振频率，始终工作在功率因数　接近或等于ｌ的准谐振或谐振状态。　２基于锁相环的频率跟踪控制电路　７４ＨＣ４０４６锁相环［２１可实现无相差的频率跟踪，　如果将逆变器负载电压或电流相位作为锁相环的　输入信号，将锁相环输出作为逆变器驱动电路的控　制信号，就可以实现逆变器对负载的频率跟踪。基　于上述思路，在此设计了如图２所示的集成锁相环　无相差频率跟踪控制电路，为串联逆变器实现零电　流谐振开关创造了条件。从高频电流互感器反馈来　围内，就可保证锁相环实现自动跟踪。　图２基于７４ＨＣ４０４６的频率跟踪控制电路　在实际电路中，负载电流经高频变压器、过零　比较器、锁相环路和驱动电路时都需要时间，这将　引起驱动滞后负载电流一个相角度，使逆变器工作　在容性负载状态，开关管无法工作于零电流开关状　态。在相位比较器负端加由Ｒ　、ＲＰ　组成的分压电　路形成比较偏置电压，使比较器输出信号上升沿时　间提前△　，锁相环对应的输出信号及其反相信号　动信号相对于电流提前了时间△丌相位补偿时间），调　节偏置电压值即可调节补偿时间值，如图３所示。　系统刚上电时，因负载电流尚未建立，７４ＨＣ４０４６　信号输入端无信号输入，压控振荡器始终在最低频　率处振荡，起动时不能自动人锁。在此利用锁相环　ＨＣ４０４６和Ｃ　、Ｒ　ＶＤ　实现的它激一自激转换电　路。当系统上电时，电容Ｃ　相当于短路，９脚所加电　经死区形成电路后作为功率开关管的驱动信号，驱　・压最高，压控振荡器输出最高频率；随后由于电容　５８・　维普资讯 http://www.cqvip.com

研究与设计　郭红：基于锁相环１　ＭＨｚ感应加热电源频率跟踪的研究　第３期　，　Ｃ的充电，９脚电压由Ｖ　逐渐降低，压控振荡器从　最高频率滑向最低频率。　Ｕｌ　３锁相环路仿真模型的建立【３】　电压型鉴频一鉴相电路的仿真模型如图４所示。　依据运算放大器构成的加法器原理，输出　为　Ｘ。＝一（ｆ／。＋ｆ．／ｂ）。　在　和　的上升沿未出现时，因为两个Ｄ触　发器的Ｄ端都处于高电位，所以两块Ｄ触发器的Ｑ。、　Ｑ　皆为０电平输出，二极管ＶＤ。、ＶＤ　不导通，故　、　皆等于零，所以　图３锁相环输出及相位补偿波形　Ｘｏ＝０。　图４电压型鉴频一鉴相电路的仿真模型　当　上升沿到来时，Ｑ。由０电平转为高电平，　设为　，则经倒相后变为一Ｕｍ，ＶＤ－导通，　一　，则　】：一（一ｆ／　ｌ＋０）＝＋Ｕｍ。　Ｒ：　而在　的上升沿随后到来时，Ｑ　变为高电平　，ＶＤ２导通，　：＋　，因此　Ｘ。＝一（一乙『ｍ＋乙　＝０，　ｂ　此时与非门输入端皆为高电平，故输出一复位　图５常用的比例积分滤波器　脉冲至Ｄ触发器复位端，使Ｑ。、Ｑ　重新置于０电平；　反之当Ｕｎ的上升沿到来时，Ｑ　由０电平转为高电平，　设为Ｕｍ，ＶＤ２导通，ｆ／ｈ＝＝＋　，因而　式中　为压控振荡器输出信号的振幅；　。为压　控振荡器固有振荡角频率；Ｏ　ｏ（ｔ）为压控振荡器输出信　号以其固有振荡频率ｔｏ　ｏｔ为参考的输出瞬时相位。　ｒ　Ｘ。＝－－（Ｏ＋Ｕｍ）＝－－Ｕｍ。　而在　的上升沿随后到来时，Ｑ。变为高电平　Ｕｍ，则经倒相后变为一Ｕｍ，ＶＤ。导通，　：一Ｕｍ，因此　Ｘ。＝一（一ｆ／ｍ＋ｆ　＝０，．　Ｏ　ｏ（ｔ）＝Ｋ　Ｉ　Ｕ￣（ｔ）ｄｔ。　Ｊ　ｒ　Ｕｏ￣，＝Ｕｏｃｏｓ（２Ⅱ　＋Ｋ　ｆ　Ｕ￣（ｔ）ｄｔ）。　由此构造出ＶＣＯ的仿真模型，如图６所示。图　中Ｅ１为增益值为Ｋ　的积分环节；Ｅ２为两输入信　号相加环节；Ｅ３幅值为Ａ，取ＣＯＳ运算；Ｅ４输入方程　此时与非门输入端皆为高电平，故输出一复位　脉冲至Ｄ触发器复位端，使Ｑ。、Ｑ　重新置于０电平。　环路滤波器（ＬＰＦ）是锁相环电路的重要环节，　锁相环的基本频率特性由环路滤波器决定。常用的　比例积分滤波器分无源和有源两种，如图５所示。　压控振荡器的输出电压　可表示为　序反应，在此为Ｙ＝２Ⅱ．　ｔ。　将鉴相器（ＰＤ）和压控振荡器（ｖｃｏ）的子电路模　块化，可得锁相环的模型框图，如图７所示。Ｖ。为输　Ｕ￣＝Ｕｏｃｏｓ＠。￡＋０　０（￡）】，　入方波信号　为频率；ｍｙ－ｐｄ为鉴相器模块；ｍｙ—ＶＣＯ　・５９・　维普资讯 http://www.cqvip.com 研究与设计　奄晖拽　第３８卷　ｔｏ＊ｖ（％ＩＮ＋，％ＩＮ一）　ｔｉｍｅ　Ｖｏ＊ＣＯＳ（Ｖ（％ＩＮ＋，％ＩＮ一））　图６　ＶＣＯ的仿真模型　为压控振荡器模块。　Ｃ　２　图９是频率跟踪实验波形。频率跟踪范围为　９００　ｋＨｚ～１．１　ＭＨｚ，中心振荡频率１　ＭＨｚ。图中方　波信号为ＶＣＯ输出信号，正弦波为电流反馈信号。　图９ａ为ＶＣＯ输出信号（方波）相位超前于电流反馈　信号（正弦波），图９ｂ为ＶＣＯ输出信号（方波）相位滞　后于电流反馈信号（正弦波），图９ｃ为锁定时的情　形，ＶＣＯ输出信号（方波）和电流反馈信号（正弦波）　图７锁相环的模型框图　相位逐渐趋于一致。　４锁相环仿真与实验　低通滤波器数学模型表达式　１．ｒ　２苫　Ｇ　（．ｓ）＝　＝　‘＿　，　Ｔ　ｌ　式中　ｆ　＝Ｒ。Ｃ　；ｆ　２＝Ｒ２Ｃ　。本研究的压控振荡器中心　振荡频率为ｌ　ＭＨｚ，仿真参数　、Ｒ　、Ｒ　、Ｃ　、ｃ２的选择　堇　根据Ｏ）ｒ＝２￣ｆｒ＝２Ⅱｘｌ０６ｒａｄ／ｓ，选取　２Ⅱｘｌ０６ｔａｄ／ｓ－＇・Ｖ；　６０　＝２．２８ｘｌ　ｒａｄ／ｓ；Ｒｌ－８．３　ｋｆｌ；ｃ１＝３．８５　ｎＦ；Ｒ２＝１．６１　ｋＱ；　　｛；　Ｃ　主要用于消除鉴相纹波，选取Ｃ２＝Ｃ／ｌ０＝３８５　ｐＦ。　设输入信号频率为．厂，压控振荡器自由振荡频　率为．厂０。锁相环的仿真工作波形见图８，图中实线表　示输入信号　，虚线表示压控振荡器输出信号　。　；　２苫　＾　Ｉ　一　ｌ　、Ｌ　ｌ　Ｊ／ｉ　ｌ，　　一ｈ　Ｊ　／　、＿７　、　ｌ　；　：　～蕾…ｉＶ　　…ｉ：　　ｔ／ｉｘｓ　ｂ　、，　Ｖ　ｌＶ　ｌ　｛　苫　ｔ／ｉｘｓ　Ｃ　０．５ｉｘｓ／ｄｉｖ　图９锁相环锁定过程实验波形　５　结论　ｔｊ　ｓ　ｂｆ＝１．１ＭＨｚ，ｆｏ＝ｌＭｌ－ｌｚ　利用７４ＨＣ４０４６集成锁相环对１　ＭＨｚ高频逆　变电源负载电流频率进行跟踪，并设计了相位补偿　图８锁相环的仿真工作　维普资讯 http://www.cqvip.com 研究与设计　郭　红：基于锁相环１　ＭＨｚ感应加热电源频率跟踪的研究　第３期　和起动时的它激到自激转换电路，使频率跟踪能快　速准确地实现，逆变器的开关管基本上实现了零电　流软开关。实验表明，所设计的频率跟踪电路运行可　靠，具有实用价值。　【３】王顺英．锁相环原理、设计及其应用【Ｍ　Ｅ京：人民邮电出　版社。１９８８．　【４】段海雁，张光先．感应加热电源中的频率跟踪技术【Ｊ】．电焊　机，２００７，３７（２）：４４—４７．　【５】王艳东．锁相环跟踪超声振动系统谐振频率的改进【ＪＪ．声　学技术，２００７（２）：２０—２２．　【６】Ｏｋｕｎｏ　Ａ，Ｓｈｉｒａｋａｗａ　Ｓ．Ｌａｔｅｓｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｖｏｌｔａｇｅ—Ｆｅｄ　参考文献：　【１】沈锦飞，颜文旭．钢丝热处理高频感应加热电源的研制ＩＪＪ．　电力电子技术，２００３，３７（６）：５６—５８．　【２】Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．７４ＨＣ／ＨＣＴ４０４６Ａ　Ｐｈａｓｅ—Ｌｏｃｋｅｄ—Ｌ０叩　ｗｉｔｈ　ＶＣＯＩＭ］．Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．１９９７．　Ｒｅｓｏｎａｎｔ　Ｈｉ曲ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈ　Ｌｏａｄ　ＲｅｓｏｎａｎｔＦｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　Ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｔｉｎｇ［￣．ｊＰｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｄｒｉｖｅｓ９９８：１５２—１５７．　　。。　、　－－一　黧　鬟　ｊ　ｉ学　磐　ｊ　Ｐａｇｅ　２９。　增大都有所减小，其中小孔区域的　焊过程中，随入射功率密度增大，光斑直径减小，都　温度值减小比较大，而熔池区域随焊速增大温度下　降的数值比较小，熔池尺寸减小幅度不大。小孔区　域的温度梯度随焊速增大也有明显升高，尤其是小　孔中心部位的温度梯度提高较大。由此可见，随焊　会引起小孔区域径向温度梯度的增大，但焊接速度　对温度梯度的影响较小。　参考文献：　【１】Ｒｅｍｙ　Ｆａｂｂｒｏｌ，Ｓｏｎｉａ　Ｓｈｍａｎｉ，ｖａｎ　Ｄｏｕｄｅｔ１，ｅｔ　ｏ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃａｌ　ｃｏｕｐｈｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｖａｐｏｕｒ　速增大，小孔区域传质传热动力显著增大，而熔池　部位物质能量交换速率和动力变化很小。　随光斑直径增大，ｄｑＬ区域温度梯度显著减小，　ｄｑＬ内温度整体下降。而熔池部分温度梯度随光斑　直径改变的变化趋势则很小，温度下降数值也不明　显。由此可知，在入射光斑直径显著增大后，ｄｑＬ部　位传质传热速率和动力也明显减小。　ｐｌｕｍｅ　ａｎｄ　ｈｅｔ　ｍｅｌｔ　ｐｏｏｌ　ｆｏｒ　Ｎｄ．ＹＡＧ　ＣＷ　ｌｓｅｒａ　ｗｅｌｄｉｎｇ［Ｊ］．　Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．２００６（３９）：３９４—４００．　【２】Ｊ０ｕｖａｒｄ　Ｊ　Ｍ，Ｇｉｒａｒｄ　Ｋ，Ｐｅｒｒｅｔ　０．Ｋｅｙｈｏｌｅ　ｏｆｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｗｅｒｐ　ｄｅｐｏｓｉｉｔｏｎ　ｉｎ　Ｎｄ：ＹＡＧ　ｌａｓｅｒ　ｓｏｔｐ　ｗｅｌｉｄｎｇ［］ｊ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐ１．　Ｐｈｙｓ，２００１（３４）：２８９４－２９０１．　【３】Ｒｏｂｅａ　Ｄｕｃｈａｒｍｅ，Ｋａｒｅｎ　Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｐｈｉｒｏｚｅ　Ｋａｐａｄｉａ，ｅｔ　ｏ１．　Ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ｗｅｌｉｎｇ　ｄｏｆ　ｈｉｔｎ　ｍｅｔａｌ　ｓｈｅｅｔｓ：ａｎ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｋｅｙｈｏｌｅ　３　结论　通过以上分析，得出激光焊接工艺参数对小孔　ａｎｄ　ｗｅｌｄ　ｐｏｏｌ　ｍｏｄｅｌ　ｗｉｈｔ　ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［］ｊ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．　Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ，１９９４（２７）：１６１９－１６２７．　【４】Ｋａｐｌａｎ　Ａ，Ａ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｄｅｅｐ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｌｓｅｒａ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　特征尺寸参量及温度梯度的影响规律如下：　（１）当激光功率增大或光斑直径减小时，小孔深　度加大，宽度变宽，但沿焊缝方向变得更加狭长。　（２）存在临界焊速，此焊速时小孔径向尺寸最　小。在临界焊速以下，随焊速增大，小孔穿透深度减　ｏｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｋｅｙｈｏｌｅ　ｐｒｏｆｉｌｅ［］ｊｊ，Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｔ．Ｐｈｙｓ，，　１９９４（２７）：１８０５—１８１４．　【５】武传松，王怀刚，张明贤，４ｑＬ等离子弧焊接热场瞬时演变　过程的数值分析【Ｊ１．金属学报，２００６，４２（３）：３１１－３１６．　【６】Ｈａｎｇ　ＷＡＮＧ，Ｙａｏｗｕ　Ｓｈｉ，Ｓｈｕｉｈ　Ｇｏｎｇ，Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｓｅｒ　ｋｅｙｈｏｌｅ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｖｏｌｕｍｅ　小，尺寸缩减，锥度几乎不变。而高于此临界焊速时，　随焊速增大，小孔深度减小趋势较小，尺寸几乎不　变，而锥度加大。　ｍｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ，２００６（３９）：４７２２—４７３０．　【７】秦国梁，林尚扬．Ｎｄ：ＹＡＧ激光深熔焊接过程中ｄｑＬ的形　态特征【Ｊ１．焊接学报，２００６，２７（１）：８１—８４．　【８】Ｔｓｉｒｋａｓ　Ｓ　Ａ，Ｒ　∞Ｐ，ｈ．ＫｅＴｒｍａｎｉｄｉｓ．Ｎｕｍｅｒｉｃｌａ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　（３）对小孔穿透深度影响最大的工艺参数是光　斑直径，焊接速度对ｄｑＬ深度的影响最小。而对ｄｑＬ　ｏｆ　ｈｔｅ　ｌａｓｅｒ　ｗｅｌｉｎｇ　ｄｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　ｂｕｔｔ－ｊｏｉｎｔ　ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ［］ｊｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉｌｓａ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３（１３４）：５９—６９，　【９】王西昌，吴冰，左从进，等．电子束焊接数值模拟新型热　源模型的初步探索ＩＪ１．焊接学报，２００５，２６（１２）：８１—８４．　径向尺寸影响最大的工艺参数则是焊接速度，光斑　直径的影响则最小。同时，光斑直径还是对小孔形　状即小孔圆锥度影响最大的工艺参数。　（４）小孑Ｌ区域温度梯度显著大于熔池区域。激光　【１０】Ｋｏｉｃｈｉ　Ｍａｓｕｂｕｃｈｉ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｗｅｌｄｅｄ　Ｓｔｍｃｔｕｒｅｓ［Ｍ］．Ｅｎｇｌｎｄ：ａ　Ｐｅｒｇａｍｏｎ　Ｐｒｅｓｓ　Ｌｔｄ．。１９８０：２１９—２２２．　－６ｌ－