具有输入电流限制的焊接的系统和方法技术方案

本文公开了一种用于提供焊接类型功率的方法和设备。所述系统包括电源、送丝机和控制器。当输入电流超出用以防止电焊机所连接的功率线上的断路器跳闸的值时，送丝速度减小。速度减小基于超出阈值的电流消耗平均值。如果所述输入电流超出第二阈值，那么所述输出电压减小。

System and method of welding with input current limiting

A method and apparatus for providing welding type power is disclosed. The system comprises a power supply, a wire feeder and a controller. The wire feeding speed decreases when the input current exceeds the value of the circuit breaker trip to prevent the welder from being connected to the power line. The speed is reduced based on the average current consumption beyond the threshold. If the input current exceeds second threshold, the output voltage decreases.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有输入电流限制的焊接的系统和方法
本公开整体涉及提供焊接类型功率的技术。更具体地，本公开涉及与送丝机一起使用的焊接类型电源。
技术介绍
存在用于焊接和切割系统的许多应用，该焊接和切割系统用于将两个或更多个工件彼此结合，或切割工件。这些应用存在于各种行业中，而且用于构建、船只建造、维护，等等。在电弧焊接系统中，电力转换成用于焊接过程的形式，并且功率提供所需电压和电流以建立并保持电极和工件之间的电弧。等离子体切割和类似操作也要求适于具体过程的所调节功率。在气体保护金属极电弧焊(GMAW)中，电弧建立于电极和工件自身之间，该电极朝向工件行进。电极通常由送丝机提供，该送丝机为焊接类型系统的一部分。随着焊池在操作期间行进，电极由于被添加至焊接而消耗。具有送丝机的一些现有技术GMAW系统允许用户设定送丝速度和输出电压。送丝速度通常被用户称为“加热”并且电压称为“伸展”。较高送丝速度对于较高烧掉速率而言需要较大电流以保持相同电弧电压。现有技术焊接类型系统可为电压控制(CV)的或电流控制(CC)的。在焊接和切割电源中，电力电子电路通常被接通和切断以控制用于该过程的期望功率输出。切换通常由施加至电源内的转换器电路的电力电子开关的门极的脉宽调制(PWM)信号执行。常规系统在该转换器电路中利用单个逆变器，该逆变器连同感应器一起以使输出波形平滑。然而，此类系统中的感应器可非常大，从而增加额外成本和重量。这些系统中的改善已包括两个或更多个逆变器或转换器的使用，该逆变器或转换器进行切换以提供期望输出。因此，输出电流的波纹幅值减小，因而减小输出感应器的尺寸，或在一些情况下消除输出感应器。一种改进的现有技术系统描述于美国专利公布2014-0376268(据此以引用方式并入)中。焊接通常为高功率过程，并且焊接类型系统通常消耗接近对焊接类型系统供能的电路的容量的电流。焊接类型系统已为有效的，并且现以高功率因数制备以减小消耗断路器跳闸的太多输入电流的可能性。然而，当在系统的最大输出下操作时，一些焊接类型系统以各种输入使用，诸如240V/460V或120V/240V，并且其特别地难于以较低电压消耗足够输入电流。例如，Millermatic211Autoset电焊机可在120V和240V下操作，并且当在20安120V输入下操作时，在不存在一些类型的输入电流限制的情况下，可能使断路器跳闸。现有技术焊接类型系统通常简单地允许外部电路断路器(即，焊接类型系统所插入的电路中的断路器)跳闸。这迫使用户停止焊接过程，重置断路器，并且关闭焊接类型系统输出以避免另一断路器跳闸。当然，这对用户来说是令人沮丧的。其它现有技术系统将焊接类型系统的初级电路中的电流限于避免断路器跳闸的水平。这必然地减小次级电路电流，这通常致使电弧阻滞。这对用户而言也是令人沮丧的，此时他们不必重置断路器，直至他们减小输出设定值，焊接可阻滞。一些焊接过程在存在电弧并且无短路的情况下最佳地执行。然而，电极有时对工作而言无意地变短。其它焊接过程以电弧状态和短路状态之间的有意交替来执行。当短路形成时，电弧电压降低，并且电流升高。用以避免过量电流消耗(和断路器跳闸)的现有技术努力为当断路器将要跳闸时进行检测。然后，输出电压减小。然而，简单地减小电压致使焊接过程对短路状态花费较多时间并对电弧状态花费较少时间，从而导致较高平均电流。这进一步导致电压减小，该电压减小导致甚至更大电流，等等。该方案有助于避免断路器跳闸，但致使电弧/焊接阻滞。因此，需要这样的焊接类型系统：当在断路器限值附近操作时，该焊接类型系统避免外部电路断路器跳闸。优选地，这在不致使电弧和焊接阻滞的情况下实现。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，焊接类型系统包括电源、送丝机和控制器。电源接收输入电流和控制输入，并且提供焊接类型功率输出。送丝机从电源接收功率，并且具有送丝速度控制输入。控制器具有连接至送丝速度控制输入的送丝速度控制输出，并且控制送丝速度。控制器还具有功率命令输出以控制电源。控制器中的输入限制模块具有反馈输入和限制输出。送丝速度控制输出响应于限制输出，并且因此输入电流响应于输入限制模块。根据本公开的第二方面，提供焊接类型功率的方法包括接收功率电路中的输入电流和切换功率电路以向电弧提供焊接类型功率输出。焊丝以用户设定速度进给至电弧，并且然后响应于超出期望阈值的输出电流的平均值而减小到用户设定值以下。在各种替代形式中，电源为电压控制电源或电流控制电源。在另一替代形式中，反馈电路向反馈输出提供响应于焊接类型系统的输入电流和输出电流中的一者或两者的信号。在一个实施例中，输入限制模块包括比较器，该比较器接收阈值并接收反馈输入，并且限制输出响应于比较器。在各种实施例中，输入限制模块包括求平均模块，该求平均模块对阈值和反馈输入之间的差值进行平均，并且限制输出响应于平均值。在另一替代形式中，控制器包括连接至电源的电压命令输出，并且具有输出电压限制模块，该输出电压限制模块具有响应于第二阈值和反馈输入之间的比较结果的电压限制输出，并且电压命令响应于电压限制输出。在一个实施例中，限制输出响应于指示焊丝尺寸的用户输入。在另一个实施例中，阈值基于输入电流和断路器特性而确定。在查看下述附图、具体实施方式和所附权利要求书时，其它原理特征和优点对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。附图说明图1为焊接类型系统的框图；图2为用以限制焊接类型系统的送丝速度和输入电流的控制方案的流程图；和图3为用以限制焊接类型系统的输出电压的控制方案的流程图。在详细解释至少一个实施例之前，应当理解，在本申请中本专利技术不限于在如下描述中所阐述或附图所示出的部件的构造和布置的细节。本专利技术可具有其它实施例，或能够以多种方式实践或实施。另外，应理解，本文中所采用的用语和术语目的在于说明，并且不应视为限制性的。类似附图标记用于指示类似部件。具体实施方式尽管本公开将参考具有用于特定焊接过程的特定功率电路和控制方案的特定焊接类型系统进行说明，但是首先应当理解，本专利技术还可以其它焊接类型系统、其它功率电路和其它控制方案来实施并且用于其它焊接过程。一般来讲，公开了一种提供减小送丝速度以避免过量输入电流(和以避免断路器跳闸)的焊接类型系统。当所感测平均电流超出阈值时，控制器减小送丝速度(低于用户设定值)。减小的量值优选地与平均值超出阈值的量成比例。平均值用于过滤所感测电流的瞬时变化。所感测的电流可为输入电流、输出电流或中间电流。优选地，所感测电流指示输入电流，并且阈值选择成表示不致使典型断路器跳闸的输入电流。当送丝速度减小时，系统消耗较少输入电流，从而使得其不太可能使断路器跳闸。对所感测电流进行连续监测，并且当其低于阈值时，送丝速度返回至设定值。如本文所用，焊接类型系统包括能够供应焊接类型功率的任何装置，包括辅助装置，诸如送丝机、机械臂等。如本文所用，焊接类型功率是指焊接等离子体感应加热功率，或热丝焊接/预加热(包括激光焊接)功率。如本文所用，控制器包括用于控制装置(诸如电源)的数字和模拟电路、离散或集成电路、微处理器、DSP等，以及位于一个或多个板上的软件、硬件和固件。另外，如果所感测平均电流超出第二阈值，那么输出电压减小。优选地，第二阈值大于第一阈值。当焊接类型系统与电阻负载一起使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接类型系统，包括：电源，所述电源接收输入电流并且具有电源控制输入，并且还具有焊接类型功率输出以用于向电弧提供焊接类型功率；送丝机，所述送丝机被连接以向所述电弧提供焊丝，并且具有送丝速度控制输入；和控制器，所述控制器包括连接至所述送丝速度控制输入的送丝速度控制输出，并且还具有连接至所述电源控制输入的功率命令输出，并且还包括输入限制模块，所述输入限制模块具有反馈输入和限制输出，并且其中所述送丝速度控制输出响应于所述限制输出，并且从而所述输入电流响应于所述输入限制模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 US 14/738,4541.本发明的要求保护排他性或独占权的实施例定义如下：一种焊接类型系统，包括：电源，所述电源接收输入电流并且具有电源控制输入，并且还具有焊接类型功率输出以用于向电弧提供焊接类型功率；送丝机，所述送丝机被连接以向所述电弧提供焊丝，并且具有送丝速度控制输入；和控制器，所述控制器包括连接至所述送丝速度控制输入的送丝速度控制输出，并且还具有连接至所述电源控制输入的功率命令输出，并且还包括输入限制模块，所述输入限制模块具有反馈输入和限制输出，并且其中所述送丝速度控制输出响应于所述限制输出，并且从而所述输入电流响应于所述输入限制模块。2.根据权利要求1所述的焊接类型系统，其中所述电源为电流控制电源和电压控制电源中的至少一者。3.根据权利要求2所述的焊接类型系统，还包括反馈电路，所述反馈电路具有响应于所述焊接类型系统的所述输入电流和输出电流中的至少一者的信号，并且连接至所述反馈输入。4.根据权利要求2所述的焊接类型系统，其中所述输入限制模块包括比较器，所述比较器具有作为输入的阈值和所述反馈输入，并且其中所述限制输出响应于所述比较器的输出。5.根据权利要求4所述的焊接类型系统，其中所述输入限制模块包括求平均模块，所述求平均模块具有作为输入的所述阈值和所述反馈输入之间的差值，并且其中所述限制输出响应于所述求平均模块的输出。6.根据权利要求4所述的焊接类型系统，其中所述控制器包括连接至所述电源的电压命令输出，并且另外，其中所述控制器包括输出电压限制模块，所述输出电压限制模块具有响应于第二阈值和所述反馈输入的比较结果的电压限制输出，并且其中所述电压命令响应于所述电压限制输出。7.根据权利要求4所述的焊接类型系统，其中所述限制输出响应于指示焊丝尺寸的用户输入。8.一种提供焊接类型功率的方法，所述方法包括：接收功率电路中的输入电流；向电弧提供焊接类型功率输出；将焊丝进给至所述电弧；控制所述送丝的速度，包括在设定值处进给，和响应于超出期望阈值的所述输入电流和输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·诺恩尔，罗纳德·伍德沃德，艾伦·曼特，杰森·杜纳霍，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US