用于调节焊接电源的方法_2

文档序号:9255295阅读:来源:国知局
的第二空转阶段在这种情况下具有带有负的谐振转换器电流的第一区段、带有正 的谐振转换器电流的第二区段和带有负的谐振转换器电流的第三区段。在第二空转阶段后 又跟着正的运行阶段。
[0013] 在根据本发明的方法的一种优选的设计方案中,依赖焊接电源的输出电流的额定 值的大小地实现对控制模式的选择。使用者可以为控制单元预先给定输出电流的额定值, 并且控制单元根据额定值地要么选择第一控制模式要么选择第二控制模式来控制电桥电 路的开关元件。对于大的输出电流,控制单元有利地选择第一控制模式,而对于小的输出电 流,控制单元有利地选择第二控制模式。
[0014] 优选地,当输出电流的额定值低于预先给定的或可预先给定的极限值时,控制单 元过渡到第二控制模式中。极限值例如可以最大为50A,尤其是40A。极限值原则上可以自 由选择。它也依赖于焊接电源的规格。
[0015] 也可以设置的是,控制单元依赖于使用者的控制命令地选择控制模式。因此,使用 者可以为控制单元预先给定第一或第二控制模式。
[0016] 在根据本发明的方法的一种有利的设计方案中,开关元件在第二控制模式下的开 关频率相比在第一控制模式下的开关频率减少了一个奇数的因数。奇数的因数是有利的, 使得在从负的谐振转换器电流转换为正的谐振转换器电流时实现正的运行阶段,并且在从 正的谐振转换器电流转换为负的谐振转换器电流时完成负的运行阶段。
[0017] 特别有利的是,电桥电路的开关元件在第二控制模式下的开关频率相对于电桥电 路的开关元件在第一控制模式下的开关频率减少了因数3、5或7。特别是减少了因数3已 经被证实是有利的。
[0018] 开关元件的开关频率既不是在第一控制模式中也不是在第二控制模式中固定地 由控制单元预先给定,而是根据焊接电源的输出量的所希望的额定值并且根据存在的负荷 条件和谐振转换器的决定频率的电感率和电容率得到。
[0019] 在负荷电流特别小时,谐振转换器电流的振荡原则上在第二控制模式中于非常长 的空转阶段期间可能停止。在根据本发明的方法的一种特别有利的设计方案中设置的是, 控制单元在经历一段可预先给定的最长持续时间以后通过过渡到根据预先给定的开关状 态顺序地跟在空转阶段后面的运行阶段中来结束空转阶段的开关状态。因此,可以为控制 单元预先给定空转阶段的最大持续时间。在预先给定的持续时间结束以后,通过切换到紧 接着的、由控制单元预先给定的运行阶段来结束第一或第二空转阶段。由此得以实现的是, 不低于限定的最小开关频率。通过跟在空转阶段之后的、由控制单元在经历了最长持续时 间以后被触发的运行阶段而使得谐振转换器电流再次发生在空转阶段可能停止了的振荡。
[0020] 以有利的方式,在运行阶段结束以后完成从第一控制模式到第二控制模式的过 渡。因此,控制单元在正的运行阶段结束以后或者负的运行阶段结束以后进行从第一控制 模式到第二控制模式的过渡。然后,在这些运行阶段后跟着空转阶段,其持续时间由开关元 件的在第二控制模式中降低了的开关频率预先给定。
[0021] 以有利的方式,在空转阶段结束以后完成从第二控制模式到第一控制模式的过 渡。于是可以设置,控制单元在第一空转阶段结束以后从第二控制模式过渡到第一控制模 式的负的运行阶段。在第二空转阶段结束以后也可以完成从第二到第一控制模式的过渡, 其中,完成到第一控制模式的正的运行阶段的过渡。
【附图说明】
[0022] 下面对本发明的一种优选的实施方式的描述用于结合附图进行更详尽的阐述。图 中示出:
[0023] 图1 :焊接电源的方框线路图;
[0024] 图2 :图1的焊接电源的电桥电路的开关元件的切换图,以及谐振转换器电流和电 桥电路的输出电压在第一控制模式下随着时间的变化曲线;
[0025] 图3 :图1的焊接电源的电桥电路的开关元件的切换图,以及谐振转换器电流和电 桥电路的输出电压在从第一控制模式过渡到第二控制模式时随着时间的变化曲线,以及
[0026] 图4 :图1的焊接电源的电桥电路的开关元件的切换图,以及谐振转换器电流和电 桥电路的输出电压在从第二控制模式过渡到第一控制模式时随着时间的变化曲线。
【具体实施方式】
[0027] 在图1中示意性地示出了一种焊接电源的简化的方框线路图,这个焊接电源总体 上用附图标记10表示。它包括输入侧的整流器12,这个整流器能够以常见的并且无法从附 图中看出的方式联接到供电网上,特别是公共的供电网上,例如230V或400V的交流电压网 上。在输入侧的整流器12中,由供电网提供的交流电压被整流。
[0028] 输入侧的整流器12经由第一连接导线14和第二连接导线15与电桥电路17相连。 电桥电路17构造成全电桥,并且具有第一电桥分支18和与第一电桥分支18并联连接的第 二电桥分支19。在第一电桥分支18中,第一开关元件Al和第二开关元件A2相互串联地布 置。以相应的方式,在第二电桥分支19中相互串联地布置有第三开关元件Bl和第四开关 元件B2。开关元件在所示实施例中构造成MOSFET晶体管,并且分别具有一个反并联连接的 续流二极管。
[0029] 对电桥电路17的控制通过控制单元21实现,所述控制单元根据下面更详尽阐述 的方法经由控制导线23、24、25和26驱控开关元件,使得电桥电路17在节点A和B上以可 变频率和可变脉宽的交流电压的形式提供输出电压U ffl。
[0030] 由电桥电路17提供给谐振转换器29的电压Uab在布置在第一电桥分支18中的第 一开关元件Al和第二开关元件A2之间的节点A上和布置在第二电桥分支19中的第三开 关元件Bl和第四开关元件B2之间的节点B上被截取。
[0031] 在电桥电路17下游布置了带有串联的振荡回路的串联/并联-谐振转换器29,这 个振荡回路由一个串联的电感31和一个串联连接的串联电容32和变压器35形式的电压 转换器的串联连接的初级线圈34构成。与变压器35的次级线圈36并联连接着一个并联 的电容38,这个电容与次级线圈36组合起来构成一个并联的振荡回路。
[0032] 在并联的电容38上联接着输出侧的整流器40,这个整流器对由变压器35经由并 联的电容38提供的交流电压整流,并且它的输出电压接在焊接电源10的输出接线柱42、43 上。
[0033] 经由输出接线柱42、43可以以通常的方式为焊接过程供应能量。焊接过程在根据 图1的示意性示图中由与导线电感47串联连接的电弧电阻45表示。电弧电阻45是在焊 电极和待焊接的工件之间燃起的电弧的电阻。这个电弧电阻经受强烈的动态变化,因为在 材料从焊电极转移到待焊接的工件时会短暂地形成短路,从而电弧电阻45非常小,并且经 由电弧电阻流动的焊接电流有高的值。然而也有可能发生的是,电弧熄灭,并且因此电弧电 阻45有非常大的值,而焊接电流非常小。因此,焊接电源10在焊接过程期间经受高动态的 负荷变化。
[0034] 焊接电流,也就是焊接电源10的输出电流,由第一电流感应器 (Stromaufnehmer) 49获取,并且由第一电流感应器49给控制单元21提供输出电流的实际 值。经由联接到输出接线柱42、43上的测量导线51和52,此外还为控制单元14提供了焊 接电源10的输出电压的实际值。使用者有可能为控制单元21预先给定输出电流的额定值。
[0035] 第二电流感应器54获取在谐振转换器29的串联振荡回路中流动的初级电流Ip, 初级电流的值同样也被提供给控制单元21。
[0036] 控制单元21利用频率可变的脉宽调制法控制焊接电源10,在这种方法中,通过电 桥电路17的输出电压U ab的脉宽和开关频率的组合变化来实现对焊接电流的控制。为此, 开关元件A1、A2、B1和B2由控制单元21借助控制信号α和φ交替地打开并关闭,这些控 制信号也可以被称为相位角,因为控制信号α预先给定开关元件Al和Α2的切换时间点, 并且控制信号φ预先给定开关元件BI和B2相对于初级电流Ip的过零点的切换时间点。
[0037] 控制单元21具有第一控制模式和第二控制模式。第一控制模式也可以被称为正 常运行,第二控制模式也可以被称为最小电流运行,因为在带有微小的切换损耗的第二控 制模式下也可以提供非常小的焊接电流。
[0038] 图2示意性地示出了开关元件AU A2、Bl和B2的切换图以及初级电流Ip和电桥 电路的输出电压Uab在焊接电源10的第一控制模式下随着时间的变化曲线。第一电桥分支 18的开关元件Al和A2被交替地打开和关闭,其中,切换过程在所示实施例中分别在即将 到达初级电流I p的过零点之前完成。以相应的方式,第二电桥分支19的开关元件Bl和B2 被交替地打开和关闭,其中,切换过程在输出电压U ab的过零点处完成。构造成功率半导体 的开关元件A1、A2、B1
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