一种用于电弧焊机的电源，所述电源包括逆变装置(110)，所述逆变装置(110)具有初级电路(220，230)和次级电路(240)，其中所述初级电路(220，230)具有四个开关(222，223，232，233)并且能够交替地生成初级电压脉冲来感应所述次级电路(240)中的次级电压脉冲，并且其中所述级次电路(240)包括能够被连接到输出焊接电路(150，170)的输出电路(112，113)；用于闭合所述初级电路的第一开关和第二开关以在所述第一开关的第一生成的输出脉冲和所述第二开关的第二生成的输出脉冲之间建立固定相移的装置(261)；用于在所述第一开关和所述第二开关中的每个达到最小闭合时间之后断开所述第一开关和所述第二开关的装置(261)；用于闭合所述初级电路的第三开关和第四开关以在所述第三开关的第三生成的输出脉冲和所述第四开关的第四生成的输出脉冲之间建立所述固定相移的装置(262)；以及用于在所述第三开关和所述第四开关中的每个达到最小闭合时间之后断开所述第三开关和所述第四开关的装置(262)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
特定实施方案涉及电弧焊。更具体地，特定实施方案涉及用于在用于具有逆变器的电弧焊机(welder)的电源中提供改进的(modified)相移栅极驱动的系统和方法。更加具体地，本专利技术涉及用于电弧焊机的电源、采用用于电弧焊机的电源的方法以及焊接机(welding machine)。
技术介绍
传统的逆变型焊接电源通常使用双重正向(dual double forward)脉冲宽度调制 (PWM)的硬开关拓扑。这样的PWM方法的挑战之一是在不以线性模式操作开关器件的情况下有效地调整低输出功率应用。这样的应用一般要求非常短的闭合时间(on-time)周期， 该非常短的闭合时间周期与用来确保开关器件操作于全传导(full conduction)模式(全饱和的)所必需的最小闭合时间直接冲突，而开关器件操作于全传导模式对于限制功率损耗和使器件的寿命最大化是至关重要的。传统地，最小闭合时间周期已经被用来确保开关器件在每个周期期间达到全传导。然而，这样可能在低输出功率水平导致“跳引发(skip firing) ”，这难于调整并且可以产生不期望的可闻噪声。对本领域的技术人员来说，通过将常规的、传统的和已提出的方式与如在本申请的其余部分参照附图所阐述的本专利技术的实施方案进行比较，这样的方式的进一步的局限性和缺点将会变得明显。
技术实现思路
改进的相移方案已经被这样设想，即为常规的相移方法的最小闭合时间和调整益处提供了传统PWM控制的减少的循环电流益处。焊接机包括可操作地连接到控制器的逆变器，其中该控制器使用该逆变器的改进的相移开关(phase shifted switching)控制该焊接机的焊接过程。所要求保护的专利技术的这些和其 他特征及其所图示说明的实施方案的细节将会从下面的说明书和附图被更加全面地理解。附图说明图1图示说明具有高速放大器逆变器的弧焊电源供应器(power supply)的示意性实施方案；图2图示说明图1的高速放大器逆变器和相关联的输出部分的示意性实施方案；图3图示 说明根据本专利技术的实施方案的图2的高速放大器逆变器的开关板 (switch board)的一部分的功能方框图；图4图示说明传统PWM开关方案(switching scheme)的示意性时序图；图5图示说明传统相移开关方案的示意性时序图；图6图示说明根据本专利技术的第一实施方案的可以被图1-3的焊接电源采纳的改进的相移开关方案的示意性时序图；图7图示说明根据本专利技术的第二实施方案的可以被图1-3的焊接电源采纳的改进的相移开关方案的示意性时序图；图8使用焊接波形图示说明焊接过程的示意性实施方案，该焊接波形可以使用图 1的具有图2的高速放大器逆变器的弧焊电源并且使用图6或图7的改进的相移开关方案来形成；以及图9图示说明图1的具有单个初级电路的高速放大器逆变器及相关联的输出部分 (类似于图2的输出部分)的可替换的示意性实施方案的一部分。具体实施例方式图1图示说明具有高速(例如120KHZ)放大器逆变器110的弧焊电源供应器100 的示意性实施方案。同样被图示说明的是相关联的弧焊反馈功能单元160(被示出可操作地连接到不是弧焊电源供应器100的一部分的焊条150和焊接工件170)。弧焊电源供应器 100是本领域公知的状态机类型的系统。本文提供弧焊电源供应器100的一般性描述以提供针对本专利技术的实施方案的适当的上下文内容。弧焊电源供应器100包括加载到基于状态的函数发生器130上的弧焊程序120。 根据本专利技术的实施方案，基于状态的函数发生器130包括可编程的微处理器器件。弧焊程序120包括用于生成弧焊波形的软件指令。系统还包括可操作地接口连接到基于状态的函数发生器130的数字信号处理器(DSP)和/或完全可编程门阵列(FPGA) 140。系统还包括可操作地接口连接到DSP/FPGA 140的高速放大器逆变器110，然而本专利技术的实施方案可以被低速逆变器所采纳。弧焊程序120、基于状态的函数发生器130以及DSP/FPGA 140是焊接控制器200的部件。DSP/FPGA 140从基于状态的函数发生器130获取其指令并且控制高速放大器逆变器110。高速放大器逆变器110根据来自DSP/FPGA 140的控制信号145将高电压输入功率111转换为低电压焊接输出功率。例如，根据本专利技术的实施方案，DSP/FPGA 140为高速放大器逆变器110提供确定引发角(firing angle)(开关或门激活的定时)的控制信号 145，以产生电焊波形的各区段(segment)。高速放大器逆变器110的输出112和113可以可操作地分别通过扼流线圈195连接到焊条150和工件170，以提供在焊条150和工件170之间形成电弧的焊接电流。弧焊电源供应器100还包括电压和电流反馈功能单元160，电压和电流反馈功能单元160感测或测量焊条150和工件170之间的电压并且感测通过由焊条150、工件170以及高速放大器逆变器110形成的焊接电路的电流。感测的电流和电压可以在反馈路径165 上被反馈并且由基于状态的函数发生器130使用，来在焊接过程期间例如检测焊条短接于工件170 (即，短接状态)，并且检测何时熔融金属球即将从焊条150箍断(即，解除短接状态)。瞬时的输出电压和电流可以被连续地监控和反馈。弧焊电源100可以可选地包括电流减流器180和二极管190。电流减流器180和二极管190可操作地连接在高速放大器逆变器110的输出112和113之间。电流减流器 180还可操作地接口连接到DSP/FPGA 140。当在焊条150和工件170之间出现短接状态时， DSP/FPGA 140可以通过控制信号146命令电流减流器180将通过焊接电路的电流水平拉到预先限定的基值电流水平之下。类似地，当出现解除短接状态时(即，熔融金属球从焊条 150的远端箍断)，DSP/FPGA 140可以命令电流减流器180再次将通过焊接电路的电流水平拉到预先限定的基值电流水平之下。根据本专利技术的实施方案，电流减流器180包括达林顿(Darlington)开关、电阻器和限制器(snubber)，并且电流减流器180是本领域公知的。图2图示说明图1的高速放大器逆变器110及相关联的输出部分的示例性实施方案。然而，在图2中，未示出可选的电流减流器180和二极管190。逆变器110包括具有三相输入111并且在引线212和213处限定DC总线的输入整流器210。输入整流器将输入 111上的三相AC功率转换为整流的DC输出功率211。在DC总线的引线之间，提供有两个初级电路220和230，初级电路220和230串联连接并且交替地操作来创建用于输出变压器240的初级端(primary side)的输出脉冲。串联连接的电容器221和231位于初级电路220和230的输入侧。如本文所使用的，术语“开关”和“门”是可以互换使用的。第一电路220包括协作的开关或门222 (第一开关1)和223 (第二开关2)，以通过施加跨输出变压器240的初级绕阻241的电容器221的电压来创建脉冲。第二电路230包括协作的开关232(第三开关 3)和233 (第四开关4)，以通过施加跨输出变压器240的初级绕阻242的电容器231的电压来创建脉冲。根本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于电弧焊机的电源，所述用于电弧焊机的电源包括：逆变装置，所述逆变装置具有初级电路和次级电路，其中所述初级电路具有四个开关并且能够交替地创建初级电压脉冲来感应所述次级电路中的次级电压脉冲，并且其中所述次级电路包括能够被连接到输出焊接电路的输出电路；用于闭合所述初级电路的第一开关和第二开关以在所述第一开关的第一生成的输出脉冲和所述第二开关的第二生成的输出脉冲之间建立固定相移的装置；用于在所述第一开关和所述第二开关中的每个达到最小闭合时间之后断开所述第一开关和所述第二开关的装置；用于闭合所述初级电路的第三开关和第四开关以在所述第三开关的第三生成的输出脉冲和所述第四开关的第四生成的输出脉冲之间建立所述固定相移的装置；以及用于在所述第三开关和所述第四开关中的每个达到最小闭合时间之后断开所述第三开关和所述第四开关的装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·道奇，L·罗，T·库肯，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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