焊接送丝机电力控制系统及方法技术方案

一种操作焊接送丝机的方法包括接收来自电源的输入电力信号并用升压转换器在第一时间将输入电力信号转换为内部总线上的总线电力信号。该方法还包括检测内部总线上的总线电力信号的总线电压和总线电流，并用降压转换器在第二时间将总线电力信号转换为焊接输出信号。该焊接输出信号适合受控波形焊接工艺。该方法还包括检测焊接输出的输出电压和输出电流，并至少部分地基于检测到的总线和输出电流和/或电压来减小内部总线上的电压纹波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求2012年6月8日提交的系列号为61/657，515的美国临时申请(标题为“WELDING WIRE FEEDER POWER CONTROL SYSTEM AND METHOD”)的优先权及权益，上述专利申请出于所有的目的以引用的方式全文并入本文。
技术介绍
本专利技术通常涉及焊接系统，并且更具体地涉及。 焊接系统支持多种过程，如金属惰性气体(MIG)焊接、钨惰性气体(TIG)焊接、杆焊接等，它们可以按不同的模式操作，如恒电流或恒电压。某些焊接应用(如锅炉维护和修理、船厂操作、建筑等)可能将焊接位置或工件定位成与焊接电源距离较远。 MIG技术允许通过从焊接炬给送由惰性气体保护的焊丝来形成连续焊珠。对焊丝施加电力并且通过工件形成完整的电路以维持电弧，所述电弧熔化焊丝和工件以形成所需的焊缝。MIG焊接的高级形式是基于脉冲电力的产生。输入电力与脉冲焊接输出之间的失配产生过多电力的电压纹波要储存在焊接系统内。大量级电压纹波储存在焊接系统内的大电容器中。电压纹波也可影响脉冲焊接输出的焊接质量。
技术实现思路
与初始要求保护的专利技术范围相当的某些实施方案总结如下。这些实施方案并不旨在限制要求保护的专利技术范围，而是这些实施方案仅旨在对本专利技术的可能形式提供简要概括。实际上，本专利技术可涵盖可以与下文陈述的实施方案形式类似或不同的多种形式。 在一个实施方案中，焊接送丝机包括配置成对焊接应用驱动焊丝的焊接送丝驱动装置和耦接于焊接送丝驱动装置的送丝控制电路。送丝控制电路也被配置成控制对焊接应用驱动焊丝。焊接送丝机还包括升压转换器和降压转换器，前者配置成接收输入电力并将输入电力转换为施加于内部总线的总线电力，后者耦接于内部总线并配置成将总线电力转换为适合焊接应用的焊接输出。焊接送丝机还包括输入电压和电流传感器及输出电压和电流传感器，前者配置成分别测量输入电力的输入电压和电流，后者配置成分别测量焊接输出的输出电压和电流。焊接送丝机还包括耦接于升压和降压转换器并耦接于输入和输出电压和电流传感器的控制电路。控制电路被配置成基于输入电压、输入电流、输出电压或输出电流中的至少一项来驱动升压转换器以减小内部总线上的电压纹波。 在另一实施方案中，焊接送丝机包括配置成对焊接应用驱动焊丝的焊接送丝驱动装置和耦接于焊接送丝驱动装置的送丝控制电路。送丝控制电路也被配置成控制对焊接应用驱动焊丝。焊接送丝机还包括配置成接收输入电力并将输入电力转换为施加于内部总线的总线电力的升压转换器和耦接于内部总线的降压转换器。降压转换器被配置成从内部总线中引出总线电力并将总线电力转换为适合焊接应用的焊接输出。焊接送丝机还包括配置成分别测量总线电力的总线电压和电流的总线电压和电流传感器。焊接送丝机还包括耦接于升压和降压转换器并耦接于总线电压和电流传感器的控制电路。控制电路被配置成通过如下方式减小内部总线上的电压纹波，即至少部分地基于总线电流或电压来驱动升压转换器或降压转换器以调节在对内部总线施加总线电力与自内部总线引出总线电力之间的相对时间差。 在另一实施方案中，操作焊接送丝机的方法包括接收来自电源的输入电力信号，并用升压转换器在第一时间将输入电力信号转换为内部总线上的总线电力信号。该方法还包括检测内部总线上的总线电力信号的总线电压和总线电流，并用降压转换器在第二时间将总线电力信号转换为焊接输出信号。该焊接输出信号适合受控波形焊接工艺。该方法还包括检测焊接输出的输出电压和输出电流，并至少部分地基于检测到的总线和输出电流和/或电压来减小内部总线上的电压纹波。 【附图说明】 当参考附图阅读以下【具体实施方式】时将会更好地理解本专利技术的这些及其它特征、方面和优点，其中在全部附图当中，同样的记号代表同样的部件，其中: 图1是根据本公开内容的各方面具有焊接电源和高级工艺送丝机的焊接系统的方框图； 图2是图1的高级工艺送丝机的实施方案的方框图； 图3是根据本公开内容的各方面的高级工艺送丝机的前透视图； 图4是图3的高级工艺送丝机的实施方案的顶视图； 图5是根据本公开内容的各方面使用电力转换电路、继电器电路、感测电路和送丝组件的高级工艺送丝机的实施方案的方框图； 图6是图5的继电器电路的实施方案的示意图； 图7是使用高级工艺送丝机产生受控波形输出的工艺实施方案的流程图； 图8是用于感测提供给高级工艺送丝机的输入电力的极性的工艺实施方案的流程图； 图9A是用于启动高级工艺送丝机的继电器电路的工艺实施方案的流程图的第一部分； 图9B是用于启动高级工艺送丝机的继电器电路的工艺的图9A的流程图的第二部分； 图10是用于调节高级工艺送丝机的电力转换电路的工艺实施方案的流程图； 图11是总线电压、输入电流、输出电压和输出电流与时间的关系的图表； 图12是总线电压、输入电流、输出电压和输出电流与时间的关系的另一图表； 图13是用于控制在加电期间将电力施加于焊接部件(如送丝机或挂件)或将部件连接于焊接电源的示例性电路的图示； 图14是用于控制对焊接挂件的涌入电流的示例性电路的稍微更详细的图示；以及 图15是用于控制对焊接送丝机的涌入电流的示例性电路的类似详细图示。 【具体实施方式】 图1是给焊接应用供电的焊接系统10的实施方案的方框图。如图所示，焊接系统10包括焊接电源12和耦接的焊接炬14。焊接电源12对焊接炬14提供输入电力。焊接炬14可以是基于所需的焊接应用而为杆焊接、钨惰性气体(TIG)焊接或气体金属电弧焊接(GMAff)构造的焊炬。在一些实施方案中，焊接电源12对耦接于为杆焊接或TIG焊接配置的焊炬14的挂件16提供输入电力。操作员为杆或TIG焊接提供填焊金属(如果有的话)。挂件16可以被构造成控制电源12和/或对操作员通知焊接参数。在其它实施方案中，焊接电源12对标准送丝机18提供输入电力。标准送丝机18对为GMAW焊接或焊剂芯电弧焊接(FCAW)构造的焊接炬14提供输入电力和填焊金属。在一些实施方案中，焊接电源12对高级工艺送丝机20提供输入电力。高级工艺送丝机20被构造成将焊接电源12的输入电力转换为焊接输出。在一些实施方案中，高级工艺送丝机20的焊接输出可以是受控波形焊接输出。受控波形焊接输出包括适于脉冲焊接工艺或短路焊接工艺的焊接输出。 焊接电源12耦接于交变电流(AC)源22，如电网或提供主电源的发动机驱动的发电机。焊接电源12可处理主电源以输入经由电力电缆24供给焊接炬14的电力。在一些实施方案中，电力电缆24包括第一端子26和第二端子28，其中一个端子具有正极性，且另一个具有负极性。电力转换电路30将AC电流转换为直流(DC)或AC形式的输入电力。电力转换电路30可包括能够由焊接系统12的要求决定转换电力的电路元件，如变压器、开关、升压转换器、逆变器等。在一些实施方案中，电力转换电路30被配置成将主电源转换为大约80VDC输入电力以供给挂件16、标准送丝机18或高级工艺送丝机20。输入电力可在大约50至120VDC之间。 焊接电源12包括控制电路32和操作员接口 34。控制电路32控制焊接电源12的操作并且可接收来自操作员接口 34的输入，操作员通过操作员接口 34可选择焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接送丝机，包括：焊接送丝驱动装置，其配置成对焊接应用驱动焊丝；送丝控制电路，其耦接于所述焊接送丝驱动装置并配置成控制对所述焊接应用驱动焊丝；升压转换器，其配置成接收输入电力并将所述输入电力转换为施加于内部总线的总线电力；降压转换器，其耦接于所述内部总线并配置成将所述总线电力转换为适合焊接应用的焊接输出；输入电压和电流传感器，其配置成分别测量所述输入电力的输入电压和输入电流；输出电压和电流传感器，其配置成分别测量所述焊接输出的输出电压和输出电流；和控制电路，其耦接于所述升压转换器、耦接于所述降压转换器、耦接于所述输入电压和电流传感器并耦接于所述输出电压和电流传感器，其中所述控制电路被配置成基于所述输入电压、所述输入电流、所述输出电压或所述输出电流中的至少一项来驱动所述升压转换器以减小所述内部总线上的电压纹波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.08 US 61/657,515;2013.03.15 US 13/834,3451.一种焊接送丝机，包括: 焊接送丝驱动装置，其配置成对焊接应用驱动焊丝； 送丝控制电路，其耦接于所述焊接送丝驱动装置并配置成控制对所述焊接应用驱动焊丝； 升压转换器，其配置成接收输入电力并将所述输入电力转换为施加于内部总线的总线电力； 降压转换器，其耦接于所述内部总线并配置成将所述总线电力转换为适合焊接应用的焊接输出；输入电压和电流传感器，其配置成分别测量所述输入电力的输入电压和输入电流；输出电压和电流传感器，其配置成分别测量所述焊接输出的输出电压和输出电流；和控制电路，其耦接于所述升压转换器、耦接于所述降压转换器、耦接于所述输入电压和电流传感器并耦接于所述输出电压和电流传感器，其中所述控制电路被配置成基于所述输入电压、所述输入电流、所述输出电压或所述输出电流中的至少一项来驱动所述升压转换器以减小所述内部总线上的电压纹波。2.根据权利要求1所述的焊接送丝机，其中所述控制电路被配置成确定所述输出电流和输出电压的乘积、确定所述乘积和转换损失的总和、将所述总和除以所述输入电压以确定所需的输入电流，并驱动所述升压转换器以控制所述输入电流。3.根据权利要求1所述的焊接送丝机，所述控制电路被配置成控制所述降压转换器以产生适合受控波形焊接工艺的焊接输出，且其中至少在受控波形焊接过程期间所述控制电路驱动所述升压转换器以减小所述内部总线上的电压纹波。4.根据权利要求3所述的焊接送丝机，其中所述受控波形焊接工艺包括脉冲焊接工艺。5.根据权利要求4所述的焊接送丝机，其中所述控制电路被配置成对所述升压转换器和对所述降压转换器调节命令信号的相对定时，以减小所述内部总线上的电压纹波。6.根据权利要求5所述的焊接送丝机，其中所述控制电路被配置成在第一时间控制所述升压转换器以将所述总线电力施加于所述内部总线，所述控制电路被配置成在第二时间控制所述降压转换器以从所述内部总线中引出所述总线电力，并且所述第一时间大约为所述第二时间。7.根据权利要求1所述的焊接送丝机，包括配置成分别测量所述总线电力的总线电压和总线电流的总线电压和电流传感器，并且所述控制电路被配置成基于所述总线电流或总线电压来驱动所述升压转换器以减小所述内部总线上的电压纹波。8.一种焊接送丝机，包括: 焊接送丝驱动装置，其配置成对焊接应用驱动焊丝； 送丝控制电路，其耦接于所述焊接送丝驱动装置并配置成控制对所述焊接应用驱动焊丝； 升压转换器，其配置成接收输入电力并将所述输入电力转换为施加于内部总线的总线电力； 降压转换器，其耦接于所述内部总线，配置成...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·范·卑尔根·萨尔辛施，爱德华·G·贝斯特尔，
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