專利名稱：用于電弧焊接的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種使用交流(AC)電弧電流，用于電弧焊接的電源。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電源用來產(chǎn)生正負(fù)電流脈沖，這些電流脈沖的幅度通常超過1000安培。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，通過脈沖寬度調(diào)制器操作開關(guān)，產(chǎn)生各個(gè)脈沖。因?yàn)殚_關(guān)在高壓時(shí)必須改變極性，所以電源的構(gòu)造能夠從一個(gè)極性轉(zhuǎn)換到電流降低的下一個(gè)相反的極性。1999年1月19日遞交的233,235號(hào)在先申請(qǐng)中公開了用于不同類型的電流脈沖的技術(shù)，在此引入該在先申請(qǐng)作參考，以便描述在高電流電弧焊機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換低電流極性的技術(shù)。在Stava的6,051,810號(hào)專利中描述了用于管道焊接的變換器電源提供交變極性的技術(shù)。結(jié)合該專利作為公開技術(shù)參考。
生產(chǎn)有焊縫的管道時(shí)，通常使用電流非常高如超過1000-2000安培的多個(gè)AC焊接電弧。產(chǎn)生上述超高焊接電流的不太昂貴的電源為具有正弦輸出電流的以變壓器為基礎(chǔ)的焊機(jī)。這種電源僅需要又大又重的變壓器和相關(guān)的控制電路。但是，為得到高焊接電流，與由正弦波的均方根確定的加熱電流比較，正弦輸出具有非常高的峰電流。相對(duì)便宜的電源可以產(chǎn)生所需的高電流，但產(chǎn)生嚴(yán)重影響焊接操作的峰電流。為克服正弦型電弧焊機(jī)的缺點(diǎn)，現(xiàn)在通常使用根據(jù)高頻變換技術(shù)制造的電源。這些開關(guān)型電源的輸入線電壓經(jīng)整流，以產(chǎn)生直流(DC)環(huán)節(jié)。該DC直流通過輸出變壓器的初級(jí)線圈轉(zhuǎn)換為交變脈沖，以產(chǎn)生構(gòu)成AC電弧焊接電流的輸出電流。脈沖寬度調(diào)制器決定輸出變壓器的初級(jí)線圈的頻率。所以，輸出變壓器的脈沖基本上為方波。因而次級(jí)電流的均平方根基本上與電源的最大輸出電流相同。利用此方式，為獲得加熱所需的均方根電流，焊接電弧不需要高峰電流。所以，當(dāng)進(jìn)行縫焊連接管道需要高電流電弧焊接時(shí)，變換器型電源克服了正弦電源的缺點(diǎn)。正因上述原因，管道焊接已轉(zhuǎn)換為變換器技術(shù)。
雖然變換器廣泛用于管道焊接，但仍有一難題。標(biāo)準(zhǔn)變換器型電源的最大輸出通常在500安培范圍內(nèi)。為提供超過1000-2000安培的高電流的變換器型電源，必須設(shè)計(jì)和構(gòu)造特殊的變換器。這包括大量的成本和經(jīng)過高級(jí)培訓(xùn)的電力工程師和焊接工程師。但是，上述高容量電源具有相對(duì)低的銷售量。所以，用于管道焊接的高電流變換器在經(jīng)濟(jì)上不可行，而且需要長的從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的時(shí)間。為克服這些缺點(diǎn)，林肯電力公司已經(jīng)開發(fā)了一種電源，該電源使用主變換器，同時(shí)控制和操作一個(gè)或多個(gè)副變換器。如果焊接操作需要超過1500安培的電流，那么三個(gè)變換器并聯(lián)。復(fù)合變換器的額定輸出電流為單個(gè)變換器的電流的三倍。為提供高電流型的焊機(jī)，增加同時(shí)操作的變換器的數(shù)目是很昂貴的，但達(dá)到了所希望的效果。
需要一種高電流電源，該電源產(chǎn)生均方根電流超過1000-2000安培的AC焊接電流，而不需要并聯(lián)幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的低電流變換器。上述的用于電弧焊接管道的高電流電源沒有正弦型電源所經(jīng)受的峰電流問題。
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的用于高電流進(jìn)行AC電弧焊接的電源，該電源可以用于管道焊接領(lǐng)域及其它應(yīng)用高電流的領(lǐng)域。變壓器將AC線電壓如單相或三相線電壓變?yōu)榈洼敵鯝C電壓，如70-100伏。整流輸出電壓，從而驅(qū)動(dòng)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下斷路模塊，由常用的脈沖寬度調(diào)制器驅(qū)動(dòng)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下斷路模塊。在某些情況下，由檢測的脈沖寬度調(diào)制器驅(qū)動(dòng)每個(gè)模塊。帶有微處理器控制器的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的控制板設(shè)定脈沖寬度，從而設(shè)定構(gòu)成AC焊接電流的正負(fù)電流脈沖的幅度。這種相對(duì)便宜的電源可以代替大的變換器裝置，而不需要大量工程及從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的時(shí)間。本發(fā)明的唯一缺點(diǎn)是它的重量大，這是由于輸入變壓器大；但是上述重量在管道焊接或其它應(yīng)用高電流的領(lǐng)域中并不是一個(gè)嚴(yán)重的問題。而且根據(jù)本發(fā)明制造的電源即耐用，又容易構(gòu)造，同時(shí)可用容易獲得的組件構(gòu)造電源。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種電源，該電源可與AC電弧焊接的AC線電壓源連接，由電極和工件之間的間隙兩端的AC電弧電流進(jìn)行AC電弧焊接。該電極為推進(jìn)的金屬絲，可由電弧熔化，并沉積在工件上。在實(shí)際操作中，工件為兩管道部分之間的間隙或接縫。線電壓為單相或三相電壓，電壓值在200-600伏之間。正常頻率為50或60赫茲。本發(fā)明的電源使用高容量、大變壓器，以便將線電壓轉(zhuǎn)換為小于100伏的AC輸出電壓。整流器將AC輸出電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓。該DC電壓在第一端為正電勢，在第二端為負(fù)電勢。第三公共端的電壓基本上為零。該零電壓端優(yōu)選為整流器和焊接操作的一系統(tǒng)接地端。但是，公共端可以為跨接在整流器的正極端和負(fù)極端之間串聯(lián)的兩個(gè)大體上相等的電容器之間的接合處。這個(gè)公共端或接合處與整流器的正極端和負(fù)極端接觸，以提供正DC電壓或負(fù)DC電壓。網(wǎng)絡(luò)包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，其中當(dāng)門信號(hào)施加到第一開關(guān)時(shí)，所述第一開關(guān)連接正極端和跨接間隙的公共端，當(dāng)門信號(hào)施用到第二開關(guān)時(shí)，所述第二開關(guān)連接負(fù)極端與跨接間隙的公共端。脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生脈沖門信號(hào)，脈沖頻率至少為18kHz。第一邏輯信號(hào)門引導(dǎo)門信號(hào)到第一時(shí)間段的第一開關(guān)，即正電流部分，而第二邏輯信號(hào)門引導(dǎo)門信號(hào)到第二時(shí)間段的第二開關(guān)，即負(fù)電流部分。控制器交替地操作邏輯信號(hào)門，以產(chǎn)生在相反的極性電流部分之間交變的AC電弧電流。第一開關(guān)的時(shí)間即正電流部分與第二開關(guān)的時(shí)間即負(fù)電流部分不同。此外，脈沖寬度調(diào)制器的負(fù)載周期在第一時(shí)間中與在第二時(shí)間中可以不同。這就產(chǎn)生了不同幅度的交變正極部分或負(fù)極部分，或不同幅度的電流脈沖，而該電流脈沖用于產(chǎn)生焊縫兩端的AC電弧電流。電弧熔化了移動(dòng)線電極，從而將熔化的金屬沉積在工件上，但實(shí)際上，該工件為管道接縫。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電源控制器包括輸出端，在輸出端產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)，該開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)具有第一時(shí)間內(nèi)的第一邏輯信號(hào)，即正輸出電流或負(fù)輸出電流，和第二時(shí)間內(nèi)的第二邏輯信號(hào)，即相反極性的電流。一種裝置，該裝置將來自脈沖寬度調(diào)制器的脈沖引導(dǎo)到第一時(shí)間內(nèi)的第一開關(guān)，然后到第二時(shí)間內(nèi)的第二開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，提供一種雙向的，但可選擇的，與焊縫平行的單程電路。該電路是并聯(lián)布置電路或串聯(lián)電路。在任一種設(shè)計(jì)中，二極管在第一和第二時(shí)間段內(nèi)可選擇性地啟動(dòng)。這些可選擇的單向二極管位于焊機(jī)的輸出電路中的電感線圈的內(nèi)側(cè)邊。作為一種可替代的方案，中心分壓電感線圈用于控制電感阻抗。在這種結(jié)構(gòu)中，單向二極管電路位于中心分壓電感線圈或電抗線圈的相對(duì)端。
本發(fā)明的主要目的是提供一種電源，該電源使用相對(duì)便宜、低工程量的組件，能夠產(chǎn)生高電流AC焊接電流。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如上定義的電源，該電源具有均平方根加熱量，而沒有與正弦電源相聯(lián)系的峰電流。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如上定義的電源，該電源具有并聯(lián)安裝的或大的額昂貴的變換器的優(yōu)點(diǎn)，而沒有體積又大成本又高的變換器的花費(fèi)和復(fù)雜性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如上定義的電源，該電源提供簡單的下斷路器同時(shí)獲得AC焊接電流。
從下面的描述連同附圖可以更清楚地了解本發(fā)明的這些及其它目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的線路圖；圖1A是說明用于圖1中的部分控制電路的邏輯信號(hào)圖；圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的雙向單程電路的部分改進(jìn)線路圖；圖3是引導(dǎo)平衡幅度和相等寬度的相反極性電流部分的焊接操作脈沖的脈沖圖；圖3A是來自圖3的脈沖圖的電流圖；圖4是與圖3類似的脈沖圖，用于每個(gè)較低幅度的焊接部分；圖4A是來自圖4中的脈沖圖的電流圖；圖5是說明AC焊接電流的正電流部分和負(fù)電流部分的不同幅度的脈沖圖；圖5A是電流圖，該電流圖5的脈沖圖產(chǎn)生的；圖6是說明用于相反極性焊接電流部分的不同幅度和脈沖寬度的電流脈沖的脈沖圖；圖6A是從圖6所示的脈沖圖獲得電流的電流圖；圖7-9是本發(fā)明的可替代的如圖1所示的實(shí)施例；圖10是現(xiàn)有技術(shù)的電源的框圖和線路圖的結(jié)合；圖10A是說明圖10所示的電源的AC焊接電流階段的電流圖；圖10B是表示圖10所示的電源獲得的結(jié)合輸出AC焊接電流的電流圖11是說明用于管道焊接的產(chǎn)生高電流的簡單電源的線路圖；圖11A是圖11表示的現(xiàn)有技術(shù)的電源的正弦波輸出圖，介質(zhì)輸出電流為500安培；圖11B是圖11表示的現(xiàn)有技術(shù)的具有高AC焊接電流的電源的正弦波輸出圖，其峰電流為1500安培；圖12是表示在每一個(gè)焊接電流的電流部分端逐漸減少電流的本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的脈沖圖；圖13是表示用于圖12的改進(jìn)方法中的寬度逐漸減少的單門脈沖示意圖。
現(xiàn)參考這些附圖，其中這些附圖僅為了說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而不是限制本發(fā)明。圖1表示高頻變換器電源A，用以提供在電極E和工件W之間的焊縫兩端的輸出AC焊接電流，其中電流大小至少為1000-2000安培，實(shí)際上，所述焊縫為兩相鄰的管道部分J,K之間的接合處。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，所述電感線圈C具有平滑通過電流的電感阻抗，該電流通過由電極E和工件W定義的焊接操作而流動(dòng)，。電極E為來自供線軸R的可推進(jìn)的金屬線，該金屬線被AC焊接電流產(chǎn)生的電弧熔化。工件W與系統(tǒng)接地端G連接，該工件W包括管道部分J,K。而所述接地端為零電壓軌道或零電壓總線，以定義正電流部分和負(fù)電流部分。焊接操作中的AC電流被檢測或通過分路器S感應(yīng)，以產(chǎn)生控制焊接電流強(qiáng)度的電流反饋信號(hào)。在圖示的實(shí)施例中，電源A包括變壓器10，該變壓器10的輸入端與示為三相線電壓的線電壓連接。線電壓的頻率為50赫茲或60赫茲。該低頻率和高容量使變壓器相對(duì)大。但其可產(chǎn)生至少約40-50KW的能量。變壓器的輸出產(chǎn)生小于AC100伏的輸出電壓。輸入線電壓的值在AC220-600伏之間變化。變壓器10的輸出電壓流到整流器12，該整流器12具有正極端20、負(fù)極端22和零電壓端24。優(yōu)選參考零電壓端為系統(tǒng)接地端G。正極端20與電源線30連接，但是負(fù)極端22與電源線32連接。FET或IGBT形式的正極開關(guān)40包括與減振器40b并聯(lián)的反并聯(lián)的二極管40a，而門40c上的給定邏輯信號(hào)控制所述的二極管40a。門40c上的邏輯信號(hào)使正極開關(guān)導(dǎo)通。而門40c上沒有邏輯信號(hào)或電壓使正極開關(guān)40關(guān)閉。同樣的有一負(fù)極開關(guān)42，該負(fù)極開關(guān)42包括與減振器42b并聯(lián)的反并聯(lián)二極管42a，而門42c上的給定邏輯信號(hào)控制所述的二極管42a。門40c、42c上的邏輯信號(hào)或電壓分別控制電源開關(guān)40、42的導(dǎo)通性。即按AC焊接電流所需的頻率交替地操作這些開關(guān)。當(dāng)開關(guān)40導(dǎo)通時(shí)，正電流通過電感線圈C流到間隙兩端，而后流到整流器12的接地端24。負(fù)極開關(guān)42使來自接地端G的電流按反方向流過焊縫和電感線圈C。由于開關(guān)40和42之間的交替操作，所以在電極和工件之間的焊縫兩端產(chǎn)生了AC電流。
根據(jù)本發(fā)明，啟動(dòng)開關(guān)40、42一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，開關(guān)本身在導(dǎo)通態(tài)和非導(dǎo)通態(tài)之間快速地轉(zhuǎn)換，以引導(dǎo)來自端20或22的高頻脈沖通過焊接操作。開關(guān)40在第一時(shí)間打開，然后開關(guān)42在第二時(shí)間打開，即負(fù)極部分。通過定義，第一時(shí)間可以是正極操作或負(fù)極操作。由于第一時(shí)間和第二時(shí)間之間的轉(zhuǎn)換，所以可以控制AC焊接電流的頻率。電流的強(qiáng)度由允許在第一時(shí)間和第二時(shí)間內(nèi)流過的電流量來決定。為控制上述操作，存在一種準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的控制器50，該控制器50有電弧電流反饋輸入52，用以接收線52上的感應(yīng)電壓，以測定實(shí)際的電弧焊接電流。將電流控制輸出54引導(dǎo)到誤差放大器60，該誤差放大器60有第一輸入62和第二輸入64，其中所述第一輸入62接收來自控制器50的電流指令信號(hào)，該第二輸入64接受線52a上的感應(yīng)實(shí)際反饋電流信號(hào)。放大器的這兩個(gè)輸入在輸出66中產(chǎn)生誤差信號(hào)，將該誤差信號(hào)引導(dǎo)到脈沖寬度調(diào)制器70的電壓控制輸入，而由頻率至少為18赫茲的震蕩器驅(qū)動(dòng)所述脈沖寬度調(diào)制器70。線62上的電壓高低控制線66上的信號(hào)的脈沖寬度?？刂破?0是可程序化操作的，以改變線62上的電壓，以便在焊接過程的某一時(shí)間段給出所需電流或波形。如Stava的6,051,810號(hào)專利中描述的，電流在單正極電流部分中或單負(fù)極電流部分中可以變化。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的焊接技術(shù)，脈沖寬度調(diào)制器的輸出線74上產(chǎn)生高頻脈沖門信號(hào)。此線上的脈沖的寬度取決于線66上的電壓高低，從而確定構(gòu)成線74上的門信號(hào)的脈沖的負(fù)載周期。圖1A的邏輯信號(hào)圖中已最佳地表示了線74，其中開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)線80有一由控制器50上的標(biāo)有E的啟動(dòng)輸出56控制的邏輯信號(hào)。線80上的邏輯信號(hào)控制導(dǎo)引NAND門82、84，該門82、84通過緩沖器82a、84a與示為光學(xué)耦合件的門驅(qū)動(dòng)器82b、84b連接。該耦合件是標(biāo)準(zhǔn)的并包括接收器82c，孤立電源(B)82d,84d，其中根據(jù)來自門82、84的脈沖，分別使開關(guān)40、42導(dǎo)通。線80表示為門82的輸入90。變換器92提供線94上的相反邏輯信號(hào)，該相反邏輯信號(hào)被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)向控制門84。線80上的邏輯信號(hào)根據(jù)焊接電流的正極部分和負(fù)極部分的所需長度而變換。線80上的邏輯信號(hào)一啟動(dòng)門82。線80上的邏輯信號(hào)零通過線94啟動(dòng)門84。所以，如圖1A最佳所示，既能啟動(dòng)正開關(guān)40又能啟動(dòng)負(fù)極開關(guān)42。在開關(guān)啟動(dòng)中，門信號(hào)線74上的脈沖迅速地操作啟動(dòng)的開關(guān)。所以在超過18KHZ的頻率下操作開關(guān)。脈沖寬度調(diào)制器70的負(fù)載周期決定在AC焊接電流的正半周期或負(fù)半周期的電流的強(qiáng)度。電源A的操作與下斷路器的操作非常相似，但是，根據(jù)開關(guān)啟動(dòng)線80上的邏輯信號(hào)，本發(fā)明既產(chǎn)生了正電流部分又產(chǎn)生了負(fù)電流部分。根據(jù)后面將解釋的原因，光學(xué)耦合件件98根據(jù)線90上的邏輯信號(hào)啟動(dòng)了線96上的正極選擇信號(hào)，從而提供了正極選擇轉(zhuǎn)向控制信號(hào)。由線94上的邏輯信號(hào)控制的光學(xué)耦合件102產(chǎn)生了線100上的負(fù)極選擇轉(zhuǎn)向控制信號(hào)。
正極選擇轉(zhuǎn)向控制線96和負(fù)極選擇轉(zhuǎn)向控制線100控制雙向、單程電路110的操作，以允許電流在正極和負(fù)極第一時(shí)間及正極和負(fù)極第二時(shí)間階段內(nèi)單程流動(dòng)。電路110包括旁路開關(guān)120、122，優(yōu)選為FET或IGBT開關(guān)。開關(guān)120有門120a和控制開關(guān)120b，該開關(guān)由負(fù)極轉(zhuǎn)向控制線11上的邏輯信號(hào)操作。同樣的開關(guān)122有門122a和開關(guān)122b，由正極轉(zhuǎn)向控制線96上的邏輯信號(hào)控制所述控制開關(guān)122b。串聯(lián)的開關(guān)120b、12b是隔離的電源(B′)120c、122c。電源82d、84d、120c和122c可以是控制變壓器的整流附件，所以它們是隔離的。當(dāng)特殊的開關(guān)的轉(zhuǎn)向控制線上沒有信號(hào)時(shí)，電阻器120d、122d防止開關(guān)120、122打開。開關(guān)120、122的反并聯(lián)的二極管130、132分別是焊接操作的單向二極管。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的焊接技術(shù)，這些二極管與緩沖器140并聯(lián)。在正極半周期或正極部分，線96上的邏輯信號(hào)關(guān)閉開關(guān)122b，從而開關(guān)122導(dǎo)通。所以，啟動(dòng)單向二極管130。線100上的信號(hào)使開關(guān)120導(dǎo)通并啟動(dòng)單向二極管132。所以，在AC焊接電流的正極部分，二極管130與焊接操作平行。在焊接操作的負(fù)極位置，二極管132與焊接操作平行。因而，根據(jù)轉(zhuǎn)向控制線96、100上的邏輯信號(hào)，可以選擇單向二極管。如圖2表示了一種可以代替的、平行雙向的、可選擇的單程電路150。開關(guān)152、154包括門152a、154a，并分別由線96、100上的邏輯信號(hào)控制。在AC焊接電流的正極部分，線96上的邏輯信號(hào)關(guān)閉開關(guān)152。從而啟動(dòng)單向二極管160。同樣的在焊接電流的負(fù)極部分，線100上的信號(hào)關(guān)閉開關(guān)154，從而啟動(dòng)單向二極管162。可以選擇性地供給圖1中的串聯(lián)開關(guān)或圖2中的并聯(lián)開關(guān)能量，以便在正極部分和負(fù)極部分提供在AC焊接電流中的單向二極管。
電源A的操作如圖3-6所示，其中根據(jù)端E的邏輯信號(hào)，控制器50調(diào)節(jié)電流脈沖的幅度和寬度，及正極性和負(fù)極性。此邏輯信號(hào)根據(jù)線80上的邏輯信號(hào)控制電流頻率。端54控制線62上的電壓高低以及線74上的門脈沖的脈沖寬度。使用公知技術(shù)將這些信號(hào)以程序的形式輸入控制器，并選擇這些信號(hào)，以給出所需電流大小和波形。在圖3中，圖3A中所示的焊接電流的正極電流部分200與負(fù)極部分202相等，給出頻率f1。該頻率由控制器50的端E的邏輯信號(hào)交變頻率來決定。焊機(jī)在最大電流的位置。所以正極方向的脈沖210有最大寬度或負(fù)載周期。同樣的負(fù)極脈沖212有最大負(fù)載周期a。給出AC焊接電流Ia的強(qiáng)度a，如圖3A所示。因?yàn)殡娏髅}沖210、212是矩形的，所以在焊接操作中均方根值通常等于峰值。從而實(shí)現(xiàn)了圖10所示的變換器型電源的優(yōu)點(diǎn)，即如圖11所示的成本較低的正弦電弧焊機(jī)。利用此方法，由脈沖寬度調(diào)制器70減少各個(gè)脈沖210、212的負(fù)載周期，所以它們具有圖4所示的寬度b。該低負(fù)載周期或小寬度給出圖4A所示的AC焊接電流Ia的低強(qiáng)度b′。因?yàn)榭刂破?0改變線62上的電壓，所以如圖5所示，第一負(fù)載周期a可用于正極部分200，小負(fù)載周期b可用于負(fù)極部分202的脈沖212。作為一種可替代的方法，控制器50具有分離誤差放大器的第二電壓輸出，從而驅(qū)動(dòng)用于部分200或202中之一的第二脈沖寬度調(diào)制器。端E的啟動(dòng)信號(hào)引導(dǎo)脈沖從兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制器到固定開關(guān)40、42。所以，產(chǎn)生了圖5A所示的非平衡AC焊接電流Ia。正極部分200有高電流a′，而負(fù)極部分202有低電流b′。高電流或低電流可以是AC電流的正極部分或負(fù)極部分。如果兩個(gè)輸入用于AC焊接電流的正極部分和負(fù)極部分的脈沖寬度調(diào)制器，那么使用圖1A所示的邏輯信號(hào)圖，來選擇固定脈沖寬度調(diào)制器輸入。線96選擇AC焊接電流的正極部分中的脈沖寬度調(diào)制器輸入，線100在負(fù)極部分中進(jìn)行選擇。當(dāng)使用獨(dú)立的脈沖寬度調(diào)制器時(shí)，使用相同概念。所有這些改變?cè)诒炯夹g(shù)領(lǐng)域內(nèi)。通過控制由端E的邏輯信號(hào)產(chǎn)生的第一時(shí)間和第二時(shí)間，正極部分220可以有小寬度m，而極負(fù)部分222可以有大寬度n。通過結(jié)合脈沖230的最大負(fù)載周期的操作和脈沖232的最小負(fù)載周期的操作，可以實(shí)現(xiàn)圖6A所示的AC焊接電流Ia。負(fù)載周期、啟動(dòng)開關(guān)40、42的第一時(shí)間和第二時(shí)間的各種各樣的改變可使AC焊接電流滿足焊接操作的需要。
圖1和2所示的電源結(jié)構(gòu)已用于實(shí)際操作中，但是，可以考慮改變結(jié)構(gòu)。可替代的結(jié)構(gòu)如圖7-9所示，其中在三個(gè)獨(dú)立的電源中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的組件。在圖7中，電源A′包括輸入模塊300，該模塊300包括變壓器和整流器，以產(chǎn)生正極端302和負(fù)極端304之間的DC電壓。模塊300不包括用于優(yōu)選實(shí)施例中的接地端。為產(chǎn)生零電壓端306，基本上相等的大電容器310、312使端306的電壓在端302的正電壓和端304的負(fù)電壓之間的中間值。所以，接合處306為第三端，該端電壓基本上為零，并相當(dāng)于圖1所示的系統(tǒng)接地端24。開關(guān)40、42控制AC焊接電流的正的半周期或部分和負(fù)的半周期或部分。電感線圈C減少由AC焊接電流的正極部分和負(fù)極部分中的高頻脈沖引起的波動(dòng)因素。圖1和2所示的雙向單程電路之一用作電源A′。參考圖8所示的電源A″，改變結(jié)構(gòu)，以使用中心分壓電感線圈320，該電感線圈320具有正極部分322、負(fù)極部分324和中心抽頭326。電源A″的操作與上述參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述相同。但是，這個(gè)特殊的電源沒有示出雙向單程電路。用于圖8中的電源的單程電路示例在圖9中，在此圖中，電源A包括輸入變壓器和整流器340，在端342產(chǎn)生正電壓，在端344產(chǎn)生負(fù)電壓。在此實(shí)施例中，第三端346的電壓基本上為零，為系統(tǒng)接地端G。與電源A″相似，圖9中的電源包括中心分壓電感線圈320，這個(gè)結(jié)構(gòu)說明了使用中心分壓電感線圈的單程型電路。單程電路350包括控制開關(guān)352、單向二極管354和門356，以便當(dāng)給定邏輯信號(hào)出現(xiàn)在門356的正極轉(zhuǎn)向控制線96上時(shí)，控制二極管354。性轉(zhuǎn)為FET或IGBT的開關(guān)352有一排電壓接地端358。負(fù)極單程電路360包括根據(jù)門366上的邏輯信號(hào)控制二極管364的開關(guān)362。源接地端368使開關(guān)受到線100上的邏輯信號(hào)的控制。在正極半周期或正極電流部分，開關(guān)352導(dǎo)通。將單向二極管354插入電路。在負(fù)極半周期或負(fù)極電流部分，開關(guān)362導(dǎo)通，將單向二極管364插入電路中。圖9中的單程電路可用于圖8的結(jié)構(gòu)中。端306可用于圖9中。本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例中的組件和結(jié)構(gòu)是可互換的，而沒有偏離本發(fā)明的范圍和精神。
使用多個(gè)變換器可以獲得高加熱電流，以產(chǎn)生電源，如圖10所示的電源B。這個(gè)電源包括三個(gè)變換器400、402、404，每個(gè)具有500安培的小額定電量。每個(gè)變換器的輸出端A引導(dǎo)控制電流于正電壓線410、412、414，以提供正極端420所需的電流強(qiáng)度。用相同方式，負(fù)電壓端B與線430、432、434連接，以引導(dǎo)所需負(fù)電流到端440。根據(jù)上述的控制邏輯信號(hào)，可選擇地操作端420的正電流和端440的負(fù)電流，以產(chǎn)生具有端420的第一電流強(qiáng)度和端440的第二電流強(qiáng)度的AC焊接電流。控制器450比較輸入454的電流指令和來自線456的分路器S的實(shí)際電流，而所述控制器450具有誤差放大器452，該誤差放大器452有輸入454、456。將線460上的所需電流控制強(qiáng)度引導(dǎo)到同時(shí)操作的脈沖寬度調(diào)制器470、472、474的輸入端。通過改變每個(gè)變換器400、402、404的分布，即以一主和兩副的方式進(jìn)行操作，來維持所需電流。所以三個(gè)變換器具有相等的電流量。如果每個(gè)變換器的最大輸出電流為500安培，如圖10A所示的電流脈沖500，那么端420、440可獲得的最大電壓為1500安培，如圖10B所示的AC電流510。圖10所示的現(xiàn)有裝置控制幾個(gè)變換器的電流輸出與單控制器450一致。上述布置優(yōu)于設(shè)計(jì)一個(gè)輸出電流為1500安培的特殊變換器。為產(chǎn)生3000安培的電流，電源B需要六個(gè)獨(dú)立的變換器并聯(lián)操作。與特別設(shè)計(jì)一個(gè)高電容變換器相反，組合幾個(gè)變換器是優(yōu)于圖11所示的現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，電源D有正弦輸出，如圖11A所示的波600。為給出354安培的均方根電流，需要500安培的峰電流。在圖11B所示的較高電流需求下，這種差別更加明顯。在電源D的輸出中，為獲得焊接電流為1000安培的正弦波602，需要超過1500安培的峰電流。進(jìn)行管道焊接時(shí)，峰電流高是不利的。如果沒有過多的監(jiān)視，峰電流高不能進(jìn)行均勻一致的焊接。電源D僅包括變壓器610，該變壓器的電流由輸入線612上的電壓表示的所需電流和實(shí)際電流的差來控制。圖10和11所示的兩個(gè)電源沒有本發(fā)明的電源所具有的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制器50程序化工作，以將線62上的信號(hào)供給脈沖寬度調(diào)制器，其中所述信號(hào)通常減少正極部分200和負(fù)極部分202的一端的門脈沖的寬度?？刂铺卣鹘Y(jié)果如圖12所示。脈沖700有一寬度，以引導(dǎo)在焊縫之間的所需高電流。在脈沖200端、控制器50使脈沖逐漸減到由a-x、a-y和a-z表示的寬度。這些寬度之間的關(guān)系如圖13所示。在負(fù)極部分202端，脈沖702的寬度的減少相同。所以，當(dāng)焊接電流將要改變極性時(shí)，AC焊接電流逐漸地減少。當(dāng)電流流向改變時(shí)，減少焊接電路的電信號(hào)。這種控制特征可用于每個(gè)電源A,A′,A″,A中。
權(quán)利要求
1．一種電源，該電源可與AC電弧焊接電源的AC線電壓源連接，該AC電弧焊接是由電極和工件之間的間隙兩端通過的電弧電流進(jìn)行，所述電源包括高電容量的變壓器，該變壓器將所述線電壓轉(zhuǎn)換為AC輸出電壓；整流器，該整流器將所述AC輸出電壓轉(zhuǎn)換為正極端和電壓基本為零的公共端以及負(fù)極端和所述公共端之間的DC電壓；第一開關(guān)，當(dāng)給定邏輯信號(hào)施加在所述第一開關(guān)上時(shí)，所述第一開關(guān)連接所述正極端和通過所述間隙的所述公共端；第二開關(guān)，當(dāng)給定邏輯信號(hào)施加在所述第二開關(guān)上時(shí)，所述第二開關(guān)連接所述負(fù)極端和通過所述間隙的所述公共端；脈沖寬度調(diào)制器，該脈沖寬度調(diào)制器具有輸入和輸出，從輸出處引導(dǎo)出頻率至少為18kHZ的脈沖輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)的每個(gè)所述脈沖的寬度由所述脈沖寬度調(diào)制器的所述輸入來控制；控制器，該控制器交替地產(chǎn)生第一時(shí)間的第一開關(guān)門信號(hào)和第二時(shí)間的第二開關(guān)門信號(hào)；第一裝置，該第一裝置根據(jù)所述第一時(shí)間內(nèi)的所述輸出信號(hào)操作所述第一開關(guān)；第二裝置，該第二裝置根據(jù)所述第二時(shí)間內(nèi)的所述輸出信號(hào)操作所述第二開關(guān)，其中所述AC電流具有所述第一時(shí)間的正電流部分和所述第二時(shí)間的負(fù)電流部分。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述的控制器包括輸出端，在輸出端產(chǎn)生具有在所述第一時(shí)間內(nèi)的第一邏輯信號(hào)和在所述第二時(shí)間內(nèi)的第二邏輯信號(hào)的開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)；以及當(dāng)所述開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)在所述第一邏輯信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生所述第一開關(guān)門信號(hào)的裝置和當(dāng)所述開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)在所述第二邏輯信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生所述第二開關(guān)門信號(hào)的裝置。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其中所述第一裝置為邏輯信號(hào)門，該邏輯信號(hào)門根據(jù)接收的所述輸出信號(hào)和所述第一門信號(hào)，將所述給定邏輯信號(hào)施加在所述第一開關(guān)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其中所述第二裝置為邏輯信號(hào)門，該邏輯信號(hào)門根據(jù)接收的所述輸出信號(hào)和所述第二門信號(hào)，將所述給定邏輯信號(hào)施加在所述第二開關(guān)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源，其中該電源包括與所述間隙并聯(lián)的，雙向但可選擇的單程電路。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
7．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，該電源包括與所述間隙并聯(lián)的，雙向但可選擇的單程電路。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極，和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
9．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，該電源包括與所述間隙并聯(lián)的，雙向但可選擇的單程電路。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中該電源包括與所述間隙并聯(lián)的，雙向但可選擇的單程電路。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
13．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
14．根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
15．根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
16．根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
17．根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
18．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
19．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
20．根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
21．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
22．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
23．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
25．根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
26．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
27．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
28．根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
29．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
30．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
31．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
32．根據(jù)權(quán)利要求30所述的電源，其中所述控制器包括調(diào)節(jié)至少所述第一時(shí)間的裝置。
33．根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源，其中所述控制器包括調(diào)節(jié)至少所述第一時(shí)間的裝置。
34．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源，其中所述控制器包括調(diào)節(jié)至少所述第一時(shí)間的裝置。
35．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源，其中所述控制器包括調(diào)節(jié)至少所述第一時(shí)間的裝置。
36．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述控制器包括調(diào)節(jié)至少所述第一時(shí)間的裝置。
37．根據(jù)權(quán)利要求36所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器的所述輸入包括根據(jù)在第一時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第一輸入和根據(jù)在第二時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第二輸入，其中所述電流強(qiáng)度是不同的。
38．根據(jù)權(quán)利要求13所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器的所述輸入包括根據(jù)在第一時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第一輸入和根據(jù)在第二時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第二輸入，其中所述電流強(qiáng)度是不同的。
39．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器的所述輸入包括根據(jù)在第一時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第一輸入和根據(jù)在第二時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第二輸入，其中所述電流強(qiáng)度是不同的。
40．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器的所述輸入包括根據(jù)在第一時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第一輸入和根據(jù)在第二時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第二輸入，其中所述電流強(qiáng)度是不同的。
41．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器的所述輸入包括根據(jù)在第一時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第一輸入和根據(jù)在第二時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第二輸入，其中所述電流強(qiáng)度是不同的。
42．根據(jù)權(quán)利要求41所述的電源，其中所述輸出電壓小于100伏。
43．根據(jù)權(quán)利要求31所述的電源，其中所述輸出電壓小于100伏。
44．根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其中所述輸出電壓小于100伏。
45．根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其中所述輸出電壓小于100伏。
46．根據(jù)權(quán)利要求45所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極，和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
47．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其中所述輸出電壓小于100伏。
48．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述輸出電壓小于100伏。
49．根據(jù)權(quán)利要求48所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
50．根據(jù)權(quán)利要求42所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
51．根據(jù)權(quán)利要求31所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
52．根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
53．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
54．根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
55．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
56．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
57．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，該電源包括一個(gè)控制器，用以減少所述第一時(shí)間和第二時(shí)間末端的所述脈沖的寬度，以便在所述電流正負(fù)部分之間變換前，減少電弧電流。
58．一種電源，該電源可與用于AC電弧焊接的AC線電壓源連接，由電極和工件之間的間隙兩端的電弧電流進(jìn)行AC電弧焊接，所述電源包括高電容量變壓器，該變壓器將所述線電壓轉(zhuǎn)換為AC輸出電壓；整流器，該整流器將所述AC輸出電壓轉(zhuǎn)換為正極端和電壓基本為零的公共端及負(fù)極端和所述公共端之間的DC電壓；第一開關(guān)，當(dāng)門信號(hào)施加在所述第一開關(guān)上時(shí)，所述第一開關(guān)連接所述正極端和通過所述間隙的所述公共端；第二開關(guān)，當(dāng)門信號(hào)施加在所述第二開關(guān)上時(shí)，所述第二開關(guān)連接所述負(fù)極端和通過所述間隙的所述公共端；脈沖寬度調(diào)制器，用以產(chǎn)生頻率至少為18kHZ的脈沖的門信號(hào)；第一邏輯信號(hào)門信號(hào)，用以引導(dǎo)所述門信號(hào)到所述第一時(shí)間的所述第一開關(guān)；第二邏輯信號(hào)門信號(hào)，用以引導(dǎo)所述門信號(hào)到所述第二時(shí)間的所述第二開關(guān)；和控制器，該控制器交替地操作所述邏輯信號(hào)門，以產(chǎn)生AC電弧電流。
59．根據(jù)權(quán)利要求58所述的電源，該電源包括與所述間隙并聯(lián)的，雙向但可選擇的單程電路。
60．根據(jù)權(quán)利要求59所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
61．根據(jù)權(quán)利要求59所述的電源，其中所述雙向單程電路包括一個(gè)串聯(lián)支路，該支路具有與二極管并聯(lián)的第一旁路開關(guān)，其極性從所述工件到所述電極和與所述二極管并聯(lián)的第二旁路開關(guān)，其極性從所述電極到所述工件，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)串聯(lián)；一個(gè)裝置，該裝置在所述時(shí)間中的一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述一個(gè)旁路開關(guān)和在所述時(shí)間中的另一段時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述另一個(gè)旁路開關(guān)。
62．根據(jù)權(quán)利要求58所述的電源，其中所述變壓器的額定功率至少約為30千瓦。
63．根據(jù)權(quán)利要求58所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器調(diào)節(jié)脈沖，以產(chǎn)生至少1000安培的電弧電流。
64．根據(jù)權(quán)利要求58所述的電源，其中所述控制器包括調(diào)節(jié)至少所述第一時(shí)間的裝置。
65．根據(jù)權(quán)利要求58所述的電源，其中所述脈沖寬度調(diào)制器的所述輸入包括根據(jù)在第一時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第一輸入和根據(jù)在第二時(shí)間內(nèi)的所述脈沖的負(fù)載周期控制電流強(qiáng)度的第二輸入，其中所述電流強(qiáng)度是不同的。
66．根據(jù)權(quán)利要求58所述的電源，其中所述公共端為系統(tǒng)接地端。
67．一種電源，該電源可與用于AC電弧焊接的AC線電壓源連接，由電極和工件之間的間隙兩端的電弧電流進(jìn)行AC電弧焊接，所述電源包括高電容量變壓器，該變壓器將所述線電壓轉(zhuǎn)換為AC輸出電壓；整流器，該整流器將所述AC輸出電壓轉(zhuǎn)換為正極端和電壓基本為零的公共端及負(fù)極端和所述公共端之間的DC電壓；第一開關(guān)，當(dāng)門信號(hào)施加在所述第一開關(guān)上時(shí)，所述第一開關(guān)連接所述正極端和通過所述間隙的所述公共端；第二開關(guān)，當(dāng)門信號(hào)施加在所述第二開關(guān)上時(shí)，所述第二開關(guān)連接所述負(fù)極端和通過所述間隙的所述公共端；脈沖寬度調(diào)制器，用以產(chǎn)生頻率至少為18kHZ的脈沖的門信號(hào)；第一電路，用以引導(dǎo)所述脈沖到所述第一時(shí)間的所述第一開關(guān)；第二電路，用以引導(dǎo)所述脈沖到所述第二時(shí)間的所述第二開關(guān)；和控制器，該控制器交替地操作所述第一電路和第二電路，以產(chǎn)生AC電弧電流及減少在所述第一時(shí)間和第二時(shí)間的每端的所述脈沖的寬度。
全文摘要
本發(fā)明的用于電弧焊接的電源包括高電容量變壓器;將所述AC輸出電壓轉(zhuǎn)換DC電壓的整流器;第一開關(guān),當(dāng)門信號(hào)施加在所述第一開關(guān)上時(shí),所述第一開關(guān)連接所述正極端和通過所述間隙的所述公共端;第二開關(guān),當(dāng)門信號(hào)施加在所述第二開關(guān)上時(shí),所述第二開關(guān)連接所述負(fù)極端和通過所述間隙的所述公共端;脈沖寬度調(diào)制器,用以產(chǎn)生頻率至少為18kHz的脈沖的門信號(hào);邏輯信號(hào)網(wǎng)絡(luò),具有第一電路,第二電路和控制器,用以產(chǎn)生AC電弧電流。
文檔編號(hào)H02M9/00GK1324705SQ0111820
公開日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2001年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月22日
發(fā)明者埃利奧特·K·斯特瓦 申請(qǐng)人:林肯環(huán)球公司