Details

Autor(en) / Beteiligte

• Dora Venkata Mohana Murali, Krishna
• Böcker, Joachim[Akademischer Betreuer]
• Petzoldt, Jürgen[Akademischer Betreuer]

Titel

Compact storage-based resistance spot welding power supplies

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2016

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 21.10.2016
• Open Access
• ger: Das speicherbasierte Widerstands-Punkt-Schweißen eliminiert eine Reihe von Nachteilender speicherlosen Schweißsysteme. Heutzutage ist das Kondensator-Entladungs-SchweißenStand der Technik bei speicherbasierten Schweißsystemen. Die hohen ungeregelten Impulsströmeund Spannungszeitflächen erfordern jedoch Folienkondensatoren und schwereTransformatoren, die das Gesamtsystem sperrig und schwer machen. Diese Schwächenlassen sich durch geregelte Leistungssteller beheben.Für Metalle mit hoher thermischer Leitfähigkeit (z.B. Aluminium) ist in der Tat einImpuls-Schweißvorgang (<10 ms) vorteilhaft, wofür die Versorgung durch einem Impulskondensatorprädestiniert ist. Für Metalle wie Stahl hingegen kann der Schweißvorgangverlängert werden und mit reduziertem Strom erfolgen. Dieser Freiheitsgrad ermöglichtes, auf eine alternative Schweißstromquelle zu setzen, die sich durch einen kompaktenEnergiespeicher und eine hohe Schaltfrequenz auszeichnet.Die Annäherung an eine solche Lösung führt zunächst zur Auswahl einer geeignetenSchaltungstopologie sowie deren Analyse und Auslegung. Der nächste Schritt adressiertdie Gegenüberstellung kompakter Speichertechnologien wie z.B. Schwungradspeicher,Elektrolyt- oder Doppelschicht-Kondensatoren. Die vorliegende Dissertation beginnt mitder Spezifikation der Schweißstromquelle sowie der Bewertung geeigneter Schaltungstopologien.Nach einer Vorauswahl des Speicherprinzips erfolgen eine genaue Analyse undein Vergleich zwischen Elektrolyt- und Doppelschicht-Kondensatoren sowie Schwungradspeichernhinsichtlich der Anforderungen für eine Schweißstromquelle. Eine praktischeVerifikation erfolgt durch einen Prototyp der Schweißstromquelle mit Doppelschichtkondensatoren.
• eng: Storage-Based Resistance Spot Welding Power Supplies (SBRSWPS) are useful in eliminatingcertain drawbacks of their counterparts without an energy storage element.Till date, the state of the art in SBRSWPS is limited to Capacitor Discharge Welding(CDW). Uncontrolled mode of discharge makes it mandatory to use foil capacitorsand a heavy transformer (due to high volt-sec and peak current requirement), whichmake the CDW systems bulky and heavy.The extremely small welding time (less than 10 ms) supported by CDW is indeed beneficialin welding high thermal conductivity materials (like aluminium). However, thewelding duration can be increased, and the welding current can be reduced in most ofthe cases which involve materials like iron (sheets). This, additional degree of freedomgives an opportunity to explore the possibility of a new category of SBRSWPS. This newcategory of welding machines can be characterised by a more compact storage system,coupled with a high-frequency power supply.The first step in this direction involves the analysis and selection of a suitable powersupply topology. The next step involves the selection of the type of energy storageand its dimensioning where one can think of replacing foil capacitor storage with morecompact options such as Electrolytic Capacitor Storage (ECS), Double Layer CapacitorStorage (DLCS) or a Flywheel Storage System (FSS).The thesis starts with the specifications of the desired SBRSWPS, followed by an evaluationof a set of suitable power supply topologies. After a careful pre-selection of suitablestorage systems, a detailed analysis and comparison between ECS, DLCS and FSS withrespect to the application under consideration is presented. Practical results from aDLC based SBRSWPS prototype (developed as a proof of concept) are also presented.Finally, the important conclusions drawn, along with some suggestions for future ...