专利名称：焊接电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电弧焊的焊接电源。具体地，本发明涉及一种布置成用交替的正电流月永沖和负电流月永沖来进4亍电《瓜焊的焊接电源。本发明还涉及一种用于控制这种焊接电源中的电流的方法。
背景技术：
焊接是一种7>知的用来连4妄诸如板的金属物体的方法。有许多不同的焊接方法，电弧焊是其中一种。在电弧焊过程中，提供从焊
接工具中的焊4妄电4及传输到 一 个工件/多个工件的大电流(h i ghcurrent),以Y更连4妾这些工^f牛。大电流导致形成电弧，所述电弥d吏一个工件/多个工件的一部分熔化，且可能地也4吏焊接电极熔化。在一些情况下，优选釆用交替的电流来引发电弧，所谓的交流电弧焊。例如在用铝焊接过程中，使用交流电弧焊是有利的。在交流电弧焊过程中，电流将因此交替地从焊接电极引到焊接电极。
用于交;充电$瓜-平的,平^要见源现'吊巴3百用丁 丁 5义的糊—4妄到输入端的用于产生直流电压的整流器。整流器的输出端连4妻到其中直流转换为高频交流电压的换流器。高频交流电压转换为较低电压，并被整流以供给到具有焊接输出端的切换网，该切换网交替地将正电压和负电压供给到焊接输出端和连4妻到焊接l命出端的焊4娄电才及。分别在正周期和负周期内。通常正周期与负周期内的电流 大小可以设定成适合待完成的焊接任务。
在到焊接输出端和焊接电极的正电压与负电压之间的转换过 程中，切换网控制成4吏得到输出端的电流首先切断，乂人而沿相反的 方向供给电流。然而，分别在输出端与焊接电极以及输出端与工件 之间的焊接电缆中，存在导致电流不能即刻改变方向的电感。另夕卜， 到输出端的电流的切断将导致在切换网中建立高电压。该高电压可 危害切换网和电源。该电压尤其取决于焊接电缆中的电感，焊接电 缆中的电感又取决于焊接电缆的长度和位置。
除了在正电压与负电压之间的切换过程中由于焊接电缆和切 换网中的电感而可能产生的高电压之外，所述电感还可能导致分别
在正周期及负周期内电流不能达到i殳定大小。
在正电流月永冲与负电流月永冲之间的切才奐过禾呈中可能出J见的另 一个问题是可能干扰焊接电源的操作人员的强噪声。
在美国专利6111216中，描述了关于在正电位与负电位之间的 切换过程中电源的输出端上建立电压这一问题的解决方案。在所述 美国专利所描述的电源中，在正电流与负电流之间的切换之前，关 掉换流器 一段时间。通过焊接电缆的电流于是将慢慢衰减。当电流 已达到予贞定7K平时，电沭u方向改变。由于电;^在#皮*控制成+刀4奐方向 之前已减小到较低水平，所以与切换从初始水平进行的情况相比， 在切换过程中获得了较小的电压峰值。
但是，该美国专利所描述的解决方案的问题在于，由于这种在 电流方向切换之前关掉换流器一段时间，所以焊接过程中电流的整 流平均值变得较低。如果焊接电缆中的电感大，则电流衰减的时间可4艮充一谷。这在焊4妄过禾呈中可导致不稳、定的电弧，其又可导致差的
焊接效果。
对于电流衰减的时间，除了取决于电源的i殳计和焊4妾电缆的长 度外，还取决于焊接电缆的位置，所以在焊接过程中，电流衰减的 时间可改变。这导致电流方向切才奐的时间点是不确定的。这导致不 能保持预望设定的电流切换频率。
发明内容
本发明的目的是提供一种至少部分地解决上述问题之一的焊
一妻电源。
本发明的另一目的是提供一种具有电流输出端的焊接电源，该
焊才妻电源布置成^f吏得电流车ir出端上的电流在电流/人正才及切换到负 极之前以电流的整流平均值保持在足够高水平的方式减小，以 <更实 现具有良好效果的焊^接。
本发明的再一目的是提供一种用于控制焊接电源的方法，该方 法至少部分地解决上述问题之一 。
本发明的另 一 目的是提供一种用于控制具有电流输出端的焊 接电源的方法，从而使得电流输出端上的电流在电流从正极切换到 负极之前以电流的整流平均值保持在足够高水平的方式减小，以便 实现具有良好效果的焊接。
至少这些目的之一通过根据所附独立权利要求的焊接电源或
方法实玉见。
本发明的其他优点通过随后的从属权利要求中的特征提供。根据本发明的用于向焊接电极供应电流的焊接电源包括输出 端，用于输出来自焊接电源的电流；直流电源，具有正极和负极； 切换装置，用于控制乂人直流电源到输出端的电流；电流表，用于测 量到输出端的电流；控制单元，用于控制直流电源和切换装置；以 及输入装置，其连4妻到控制单元，布置成用于至少输入到输出端的 电流的第一设定值。控制单元布置成控制直流电源和切换装置，以 使电流以 一 系列交替的具有正顶值的正电流脉冲和具有负顶值的 负电流月永沖的形式l命送到#T出端，并在正电流月永沖与负电流月永沖之 间切换之前，使电流脉沖中的电流分别从负顶值和正顶值降低到负 切换值和正切换值。控制单元的特征在于，其布置成依据测量的电 流和设定的第 一设定值控制切换装置，至少与下列各项之一有关 降低电流脉冲中的电流的时间点及负切换值和正切换值中的至少 一个的水平。
通过根据本发明的焊接电源，在正电流脉冲与负电流脉冲之间 的切换之前降^f氐电流的陷缺一皮最小化。对于纟会定顶^直的电流的整流 平均值可通过冲艮据本发明的焊接电源而最大化。如果其为负切换值 和正切换值中的至少一个的水平，则焊*接电源可布置成4吏得切换值 中的至少一个耳又决于电流的第一设定值。有利地，焊4妄电源布置成 使得切换值以渐增的设定值增加。
改变降^氐电流脉冲中的电流的时间点有利地依据4交早传输的 电流月永冲中的测量电流来进4亍。因此，可以使降低电流的时间点适 合焊接电源中的电感以及适合焊4妄电源，4吏得在切换电流的方向之 前，电流有时间下降到切换值，从而可维持期望的电流脉冲频率。 这样，可使从降低电流到电流方向切换的时间最短，这使得电弧在 焊接过程中可保持稳定。
有利地，焊^接电源布置成既用于改变降〗氐电流的时间点，也用 于使切换值耳又决于设定值。在焊接电源以所述方式布置的情况下，
12可以使电流从正顶值和负顶值降低到相应的切换值所带来的对电 流的整流平均值的影响最小。
焊接电源有利地布置成控制正电流脉冲及负电流脉沖中的最 大电流，使得电流的整流平均值变为等于相应的设定值。
焊接电源可布置成使得负顶值取决于第一设定值，其中，负切 换值设定为第一设定值的函数，并且其中，从负电流脉冲到正电流 脉沖的切换在电流已达到所述负切换值之后发生。该切换可在电流 一达到负切换值时就发生或在适于期望的电流脉沖频率的时间点发生。
焊接电源可布置成使得负切换值为第 一设定值的线性函数。这 种从属性不复杂，并可通过简单的方式容易地获得。可替代地，当 然可以使负切换值具有对第 一设定值的任意从属性。
焊接电源可布置成使得正顶值取决于第一设定值，其中，正切 换值设定为该设定值的函数，并且其中，从正电流脉沖到负电流脉 冲的切换在电流已达到所述正切换值之后发生。对于操作人员来 说，只设定控制正电流脉冲和负电流脉沖两者的电流脉冲的 一个设
定值是最简单的。
焊接电源可布置成使得第一设定值为负电流脉冲期间的电流 的整流平均值的设定值，并且其中，控制单元布置成测量电流的整 流平均值并设定负顶值，使得负电流脉冲期间的电流的整流平均值 与第一设定值相对应。在这样布置焊接电源的情况下，负顶值尽管 取决于设定值，但不直接取决于设定值。对于焊接电源的用户来说， 这是有利的，因为焊接效果主要取决于电流的整流平均值。丰釙入装置也可以布置成用于f命入到#r出端的电流的第二i殳定值。
正顶H可耳又决于第二i殳定4直，其中，正切换J直i殳定为第二i殳定
值的函lt，并且其中，/人正电流乐;M中到负电流J永沖的士刀才奐在电流已 达到所述正切换值之后发生。如果可以设定两个不同的设定值，则 为焊接电源的用户提供了更大的控制焊接效果的可能性。
正电流脉期间的电流的整流平均值的设定值可取决于第二设 定值，其中，控制单元布置成测量电流的整流平均值并设定负顶值， 使得负电流脉冲期间的电流的整流平均值与第一设定值对应。以如 同上述的相应的方式，顶值在这种情况下不直接取决于设定值，但 对于焊接电源的用户来i兌，这是有利的，因为焊接效果主要取决于 电流的整流平均i"直。
第一设定值可为电流脉冲发出时的频率的i殳定值，其中，控制 单元布置成依据在具有相同i殳定的正顶4直的至少一个4交早的正电 流脉沖中，电流从正顶值降低到正切换值的时间来控制开始降低正 电流脉冲中的电流的时间点。这样，在可维持电流脉冲的某一频率 的同时，可在正确的时间点开始降低电流，以使降低电流的时间点 与切换电流方向的时间点之间的时间最短。
焊接电源可布置成使得正顶值取决于第一设定值，其中，正切 换值i殳定为第一i殳定值的函数，并且其中，乂人正电流脉沖到负电流 脉冲的切换在电流已达到所述正切换值之后发生。这等同于以上关 于负电流脉沖所述，并^是供如上所述的相应的优点。
丰lr入装置也可以布置成用于#r入到llr出端的电流的第二设定 值，其中，负顶值耳又决于第二设定值，并且其中，正切换值i殳定为 第一设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲到负电流脉冲的切换在电流已达到所述正切换值之后发生。这等同于以上关于负电流脉 沖所述，并提供如上所述的相应的优点。
综上所述，对于输入装置，可以设定任意数量的设定值。可设
定有关于频率的i殳定值的焊*接电源也可以_没定有关于正电流力永沖 和/或负电流月永沖中的顶<直的一个或多个其它《殳定<直。
切换装置可包括串联地连接在第 一 电桥中的第 一 可控切换元 件和第二可控切换元件、以及串联地连接在第二电桥中的第三可控 切换元件和第四可控切换元件，所述第 一电桥连接在直流电源的正 才及与直流电源的负才及之间，所述第二电桥连4妄在直流电源的正4及与 直流电源的负极之间。输出端可连4妄到第 一可控切换元件与第二可 控切换元件之间的第 一连4妄点，并连接到第三可控切换元件与第四 可控切换元件之间的第二连接点。第 一切换元件和第三切换元件可 连接到直流电源的正极，并且第二切换元件和第四切换元件可连接 到直流电源的负才及。
在这样布置切换装置的情况下，提供了对来自焊接电源的电流
月永冲的良好可控性。
在传车兪正电流月永沖的过禾呈中，第 一可4空切才奂元4牛和第四可控切
换元件可导通。
至少一个可控切4奐元^f牛并JM尤选i也所有可4空+刀4奐元^牛为可4空 的半导体元件。可控的半导体元件是优选的，因为它们提供了良好 的可控性而无需移动零件。
至少一个可控的半导体元件并且优选地每个可控的半导体元
件为IGBT晶体管(带绝缘栅的双极晶体管)。这种晶体管以最少的 外围部件提供了良好的可控性，以便在切换元件可用于大电流的同时，控制这些切换元件。当然可以替代地使用其它切换元件，诸如 半导体闸流管或其它类型的晶体管。
可与每个切换元件平行地布置过压保护装置。该过压保护装置 使得切换元件上的电压被限制在不会损坏切换元件的水平。
过压保护装置可包括齐纳二纟及管，^旦也可由具有相应功能的其
它元件组成。
焊*接电源可布置成切断直流电源，以 <吏电流脉沖中的电流分别 乂人负顶值和正顶值降^f氐到负切换值和正切换值。通过切断直流电 源，使电流从任何一个顶值降^f氐到相应的切换值的时间最短。
焊接电源中的控制单元可包括孩i处理器。当然也可以获得不4吏 用微处理器的控制单元，但是使用微处理器可使得根据焊接电源要 工作的环境以不同的方式对控制单元进4亍编程更容易。
控制单元可布置成测量来自输出端的电流的整流平均值，并调 整来自直流电源的电流，使得电流的整流平均值与电流的设定值对 应。为了测量电流，控制单元可以包括电流表或者连接到电流表。
控制单元可布置成监控直流电源，并且如果直流电源在超出最 大时间的时间段内输送最大电流，则降低电流的设定值，使得直流 电源供应低于最大值的电流。在这样布置切换装置的情况下，假设 直流电源不会过载。直流电源在比预定最大时间更长的时间内必须 供应最大电流的原因是连接到输出端的焊接电缆中的电感过大。
控制单元可布置成测量焊接电缆和切换装置中的电感。如果电 感超出最大电感值，则控制单元可布置成仅允许以有限的电流设定值进行焊接。通过这种布置，避免了具有高电感的电缆中的大电流 ^)寻切4灸方向时所造成的高电压。
焊接电源可布置成使得与第一电桥和第二电桥平行地布置有 电容器装置，该电容器装置布置成在正电流脉沖与负电流脉冲之间 切换的过程中充电。
在这种焊*接电源中，用于测量焊4妄电源和切换装置中的电感的 控制单元可布置成以与预定的电流起始值进^f于4奐向，并测量换向过 程中电容器装置上的电压。控制单元可布置成使电流从起始值降 低，直到电容器装置上的电压低于换向过程中的最大测试顶值。控 制单元还布置成当电压{氐于最大测试顶<直时测量电流切换值，并计 算从测量的电流切换值和测量的电容器装置上的电压开始的电感 值。
可替代地，控制单元可布置成发出具有预定的测试顶值的正电 流脉冲和负电流脉沖，以测量电流从测试顶值下降到相应的切换值
的时间，并爿夸测量的时间与预定的最大测i式时间比4交。这种测量电 流下降的时间可与上述测量在比预定的最大时间更长的时间内直 流电源是否输送最大电流结合。
电感测量可以在每次启动焊4妄电源时自动进4亍或者才艮l居来自 焊接电源的用户的指令。
如果测量的电感过高，即，超出最大电感^直，则作为^f又允"i午以 有限的电流设定值进行焊接的替代，控制单元可布置成切断焊接电 源。可替代地，控制单元可布置成警告l喿作人员电感过高和/或如上 所述降低电流的切换值。
17根据本发明的第二方面，提供了 一种用于控制焊接电源中的电 流以将来自输出端的电流以 一 系列交##的具有正顶值的正电流脉 冲和具有负顶值的负电流脉沖的形式供应到焊接电极的方法。该方
法包4舌以下步骤至少^接收到llT出端的电流的第一i殳定值，并测量 到输出端的电流，在正电流脉冲与负电流脉冲之间的切换之前，使 电流脉沖中的电流分别从负顶值和正顶值降低到负切换值和正切 换值。该方法的特征在于，其还包括以下步骤依据测量的电流和 所述第一设定值控制电流脉冲，至少与下列各项之一有关降^f氐电 流月永沖中的电流的时间点以及负切换值和正切换值中的至少 一个 的水平。
才艮据本发明第二方面的方法具有如关于4艮据本发明第一方面 的焊接电源所述的相应的优点。
根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序产品，其上存 储有用于控制具有输出端的焊接电源的计算机程序。在计算机上执 行过程中，该计算扭4呈序4吏计算才几发出控制信号，以控制从l俞出端 到 一 系列交替的具有正顶值的正电流脉沖和具有负顶值的负电流 脉沖的电流。该计算机程序还使计算机至少能接收到输出端的电流 的第一设定值，能接收带有到输出端的测量电流的信息的信号，在 正电流脉沖与负电流脉沖之间的切换之前，发出使电流脉冲中的电 流分别从负顶值和正顶值降^f氐到负切换值和正切换值的控制信号。 该计算机程序产品的特征在于，该计算机程序还使计算机依据接收 到的测量电流和i殳定的第一"i殳定值来控制电流脉冲，至少与下列各 项之一有关降低电流脉沖中的电流的时间点及负切换值和正切换 值中的至少一个的水平。
结合本发明第 一 方面所述的特征也可以与可适用的方法和计
算枳4呈序产品结合。上述特征当然可结合到可适用的相同实施例中。 下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。
图1示意性地示出了才艮据本发明实施例的焊接电源。
图2示意性地示出了作为焊接过程中时间的函数的来自焊接电
源上的输出端的电 流。
图3更详细地示出了图1中的焊^接电源的一部分。
图4示意性地示出了在焊接电缆中存在强电感的情况下，作为
焊4妄过程中时间的函凄t的来自焊*接电源上的#r出端的电流。
具体实施例方式
在以下对本发明优选实施例的描述中，不同附图中的对应特;f正
将用相同的参考标号表示。
图1示意性地示出了才艮据本发明实施例的焊接电源1,焊接电
源1布置成用于向焊接电极2供应电流。该焊接电源包括用于输出 来自焊，接电源1的电流的^T出端3、具有正才及5和负才及6的直流电 源4、以及用于控制从直流电源4到输出端3的电流的切换装置7。 焊接电极2布置在夹持件13中，该夹持件通过图中以虚线示出的 焊接电缆14连接到输出端3。焊接电源l还包括电流表8，用于通 过测量来自直流电源4的电流来测量到输出端3的电流。焊接电源 还包括用于控制直流电源4和切换装置7的控制单元9、以及连接 到控制单元9并设置成用于输入到输出端3的电流的第一设定值、 第二设定值和第三设定值的输入装置10。该输入装置可为任何类型的输入装置，并且可以任意方式连接到控制单元。该输入装置例如可以包括键盘、袖珍键盘、 一套按钮、旋转控制器、推杆控制器或触敏屏中的一种或多种。该输入装置可替代地包括本领域技术人员已知的任何其他类型的输入装置。该输入装置可固定连^妄到控制单元或可无线连4妻到控制单元。图中，控制单元与输入装置之间的连4妻用线15示出。
图2中，更详细地示出了焊接过程中来自输出端3的电流的形式。控制单元9设置成控制直流电源4和切换装置7，以便将电流以 一 系列交#齐的具有正顶<直Imax+的正电流乐:K冲和具有负顶值Imax-的负电流月氷沖的形式传丰釙到输出端3,并在正电流月永冲11与负电流脉沖12之间的切换(以输出端3处的脉沖序列16示出)之前， <吏电;充月永冲中的电流分别乂人负顶4直Imax画和正顶^直Imax+降^f氐到负切换值Ix-和正切换值Ix+。根据实施例，正顶值Imax+可选择成等于第一设定值，并且负顶值Imax-可选择成等于第二设定值。根据本发明的实施例，在切换到正电流脉冲11之后，供给来自输出端3的电流Imax+—^L时间。在时间点^处，切断直流电源4,这导致电流减小。允i午电流减小直到时间点t2，此时电力t已减小到预定的正切换值Ix+。当电流已达到正切换值Ix+时，再次接通直流电源，以防止电流下降到正切换值以下。在时间点t2处，切换来自车lr出端3的电流，/人而在来自直流电源4的电;克供给再次开启的同时，使电流沿相反的方向通过焊接电极2。于是，在时间点t2与时间点t3之间，允i午电流4妄近负顶值Imax-，以《更又4呆持在负顶值Imax-直到时间点t3,此时再次切断直流电源，以允许电流从负顶值Imax画下降。允许电流减小直到时间点t4，此时电流已减小到预定的负切换值Ix-。当电流已达到负切换值Ix-时，再次4妄通直流电源4，以防止电流降到负切换值Ix-以下。在时间点U处，切换来自输出端3的电流，/人而在来自直流电源4的电流供纟合再次开启的同时，4吏电流沿相反的方向通过焊接电极2。于是，在时间点t4与时间点"之间，允许电流4妄近正顶值Imax+,以〗更又j呆持在正顶值Imax+直到时间点t、，此时再次切断直流电源，以使/使电流/人正顶^直Imax+减小。电流脉沖的周期在时间点q与t、之间延伸。该周期是通过第三设定值i殳定的频率的倒凄t 。
通过根据本发明的焊接电源，图中的第一表面34和第二表面35可最小4匕。
切断直流电源4的时间点h基于乂人切断直流电源直到电流已达到正切换值Ix+的时间中的至少一个较早测量结果来选4奪。时间点t2以才目应的方《i^冲奪。
在所示实施例中，正切换值是正顶值的线性函凄t,并且负切换值是负顶值的线性函数。该线性函数可与负电流脉冲和正电流脉冲的不同或相同。该线性函数例如可选择成一常数乘以负顶值或正顶值。当然也可以使正切换值为正顶值的非线性函数，并且使负切换值为负顶值的非线性函凄t。
才艮据本发明的可替代实施例，调整来自直流电源的电流，使得测量的电流的整流平均值变为等于设定的设定值。因为正电流脉冲和负电流脉沖的整流平均值小于顶值，这将导致正顶值和负顶值的
增力口。
根据图1中所示的实施例，控制单元包括孩么处理器17。控制单元可为普通的可编程计算机。根据本发明实施例的计算机程序编写成才艮据以上描述控制直流电源和切换装置。
图3更详细地示出了图1中的切换装置7。切换装置7包括呈具有绝缚3册的双4及晶体管形式的第一可控切换元件18和第二可控切换元件19。第一可控切换元件18和第二可控切4灸元件19串联地连4妻在第一电桥20中，所述第一电桥连4妻在直流电源的正才及5与直流电源的负极6之间。切换装置7还包括呈具有绝绵^册的双才及晶体管形式的第三可控切换元件23和第四可控切4奐元件24。第三可控切换元件23和第四可控切换元件24串联地连接在第二电桥25中，所述第二电桥连接在直流电源的正才及5与直流电源的负才及6之间。l命出端3连4妄到第一可控切:换元件18与第二可控切换元件19之间的第一连4妄点26，并连4妄到第三可4空切4奐元件23与第四可控切换元件24之间的第二连4妄点27。第一切换元件18和第三切换元件23连接到直流电源的正极5，而第二切换元件19和第四切换元件24连4妾到直流电源的负才及6。分别与第一切4奂元4牛18、第二切才奂元件19、第三切4灸元4牛23和第四切4奐元4牛24平^f于:t也布置有第一续流元件(free wheeling element) 28、第二续流元件29、第三续流元件30和第四续流元件31。才艮据本发明的实施例，续流元件28至31由二极管组成。与第一电桥20和第二电桥25平行地布置有电容器21。
为了清楚地示出本发明，图3中未示出连接到可控切换元件18、 19、 23、 24上的栅极的控制电子组件，以1更实现对可控切换元
件的控制。
切换装置还包括与第三可控切换元件23平行地连接的第一过压保护装置38、以及与第四可控切换元件24平行地连4妄的第二过压保护装置39。第一过压^f呆护装置38包^r第一齐纳二才及管40、第一电阻器41和第二电阻器42。第三可控切换元件23上的4册4及43连才妄在第一电阻器41与第二电阻器42之间。第二过压^f呆护装置39包括第二齐纳二极管44、第三电阻器45和第四电阻器46。第四可控切换元件24上的栅极47连接在第三电阻器45与第四电阻器46之间。有利地，根据以上描述的过压保护装置还平行地连4妄到第 一可
控切换元件18和第二可控切换元件19。 ^f旦是这些未在图3中示出，以<吏图3更清楚。
在传llT正电流^永沖的过程中，第一可控切换元件18和第四可控切换元件24导通。在/人正电流月永沖切换到负电流月永沖的过程中，控制单元9首先控制直流电源4在时间点^处停止向切换装置7供应电流，这将导致至焊4妄电^l的电流减小。当电流已减小到在时间点t2处出现的正切换:值Ix+时，所有切4奐元件18、 19、 23、 24短3各。之后电流将继续流经第一切换元件18和第一连接点26至焊4妄电极，并从焊接电极2经过第二连接点27和第四切换元件24。短时间之后，第一切换元件18和第四切换元件24中断，^使得它们不再导通电流。然而，由于焊4妄电缆14和焊4妄电才及2中的电感，电流将继续沿相同的方向流经焊接电缆14和焊接电极2。因此，至第一连才妄点26的电流^)寻作为续《u ( free wheeling current);克经第二续流元件29 ，而来自第二连冲妾点27的电流将作为续流流经第三续流元件30。经过焊4妄电缆、第二续流元件29和第三续流元件30的电流给电容器21充电到一电压，该电压尤其取决于焊接电缆14中的电感和电容器21的大小。当电容器21上的电压已变得足够大时，电流反向并/人电容器21和直流电源4流经第三切4奐元件23,流经第二连4妾点27和焊4妄电4及2，并进一步流经第一连4妄点26和第二切换元件19。之后电流朝着负顶值Imax-增加，直到再次切换到正电流脉冲，这以与切换到负电流脉沖对应的方式进行。
在第三可控切换元件23已停止导通关于来自焊接电源1的电流方向切换之后，第三可控切换元件23上的电压将增加。如果第三可控切换元件上的电压变得足够高，则第一齐纳二才及管40将开始导通电流，这导致电流将到达第三可控切换元件23上的4册才及43，所述栅极于是将开始导通电流，这导致第三可控切换元件23上的电压下降。第一电阻器41和第二电阻器42将确保4册才及上的电压变
为正确。
图4示意性地示出了在焊接电缆14中存在强电感的情况下，作为焊接过程中时间的函数的来自焊接电源1上的输出端的电流。如/人图4中显而易见的，由于强电感，电流有时间分别达到其正顶值Imax+和其负顶值Imax-。这将导致直流电源4 llr送最大电流，以使电流达到期望值。这会导致直流电源4过早地损坏。为了避免这种情况，控制单元9布置成用于监控，使得来自直流电源4的电流在比预定的最大时间更长的 一,殳时期内不是最大。如果超出最大时间周期，则控制单元控制直流电源4减小电流，直到不再超出最大时间。才喿作人员将通过显示器33知晓这种情况。
控制单元9可布置成测量焊*接电缆14和切:换装置7中的电感。控制单元布置成，如果电感超出最大电感值，则仅允许以有限的电流设定值进行焊接，该设定值为电感的函数。
为了测量焊接电缆14和切换装置7中的电感，控制单元9布置成控制切换装置7与预定的电流起始值进行换向。控制单元9测量换向过程中电容器装置21上的电压，并降低电流的整流平均值，直到电容器装置21上的电压低于换向过程中的最大测试顶值。当电压低于最大测试最大值时，控制单元9测量电流切换值，并利用测量的电流切换值和测量的电容器装置21上的电压计算电感值。
可替4戈地，控制单元9可布置成在焊4妄过程开始时将正电流月永冲11或负电流脉沖12发出到焊接电缆14中，且之后测量电流从正顶值Imax+或负顶值Imax-下降的时间。测量值是对焊接电缆14中电感的测量。之后控制单元9将该测量l直与存储在控制单元9中的最大值比较。可替代地，测量值可用于计算与存储在控制单元中的最大电感值比较的电感值。如果测量值大于存储的最大值，或者如果电感值大于最大电感值，则仅允许以有限的电流设定值进行焊 冲妻，该设定值取决于测量的电感值。可替代地，根本不允许进行坪
接，并且操作人员在显示器33上知晓这种情况。
在不背离本发明的精神和范围的情况下，根据本发明的焊接电 源1和方法可以多种方式改变，本发明的精神和范围只受限于所附
权利要求。
在所示实施例中，直流电源4具有用于三相的输入端。但是，
可以是具有只用于单相的iir入端和中性线的直流电源。
在以上描述中，设定值是期望的电流的整流平均值。可替代地，
i殳定 <直可为期望的电流的有凌i^直。
权利要求
1.一种用于向焊接电极(2)供应电流的焊接电源(1)，包括输出端(3)，用于输出来自所述焊接电源(1)的电流；直流电源(4)，具有正极(5)和负极(6)；切换装置(7)，用于控制从所述直流电源(4)到所述输出端(3)的电流；电流表(8)，用于测量到所述输出端(3)的电流；控制单元(9)，用于控制所述直流电源(4)和所述切换装置(7)；以及输入装置(10)，所述输入装置连接到所述控制单元(9)，布置成用于至少输入到所述输出端(3)的电流的第一设定值，其中，所述控制单元(9)布置成控制所述直流电源(4)和所述切换装置(7)，以将电流以一系列交替的具有正顶值(Imax+)的正电流脉冲(11)和具有负顶值(Imax)的负电流脉冲(12)的形式供给到所述输出端(3)，并在所述正电流脉冲(11)与所述负电流脉冲(12)之间的切换之前，使所述电流脉冲中的电流分别从所述负顶值(Imax)和所述正顶值(Imax+)降低到负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)，其特征在于，所述控制单元(9)布置成依据测量的电流和设定的第一设定值控制所述切换装置(7)，至少与下列各项之一有关降低所述电流脉冲中的电流的时间点以及所述负切换值(Ix-)和所述正切换值(Ix+)中的至少一个的水平。
2. 根据权利要求1所述的焊接电源(1 )，其中，所述负顶值(Ix-) 取决于所述第一设定值，其中，所述负切换值(Ix-)设定为 所述第一设定值的函数，并且其中，从所述负电流脉沖(12) 到所述正电流脉冲(11)的切换在电流已达到所述负切换值(Ix-)之后发生。
3. 根据权利要求2所述的焊接电源(1 )，其中，所述负切换值(Ix-) 为所述第 一设定值的线性函数。
4. 4艮据;f又利要求2或3所述的焊^接电源(1 ),其中，所述正顶值(Imax+ )也取决于所述第一设定值，其中，所述正切换值(Ix+ ) i殳定为所述i殳定^直的函fc并且其中，/人正电流脉冲(11)到 负电流脉沖(12)的切换在电流已达到所述负切换值(Ix-) 之后发生。
5. 才艮据;f又利要求1或2所述的焊^接电源(1 )，其中，所述第一"i殳 定值为所述负电流脉冲期间的电流的整流平均值的设定值，并 且其中，所述控制单元(9)布置成测量电流的整流平均值， 并i殳定所述负顶^f直(Imax-)， 乂人而4吏所述负电;危月永冲期间的电 流的整流平均值与所述第 一设定值对应。
6. 根据权利要求l、 2或3所述的焊接电源(1),其中，所述输 入装置(10)还布置成用于输入到所述输出端(3)的电流的 第二设定值。
7. 根据权利要求6所述的焊接电源(1),其中，所述正顶值(Imax+)取决于所述第二设定值，其中，所述正切换值(Ix+) 设定为所述第二设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲(11 ) 到负电流月永沖(12 )的切换在电流已达到所述正切换J直(Ix+ )之后发生。
8. 根据权利要求7所述的焊接电源(1 ),其中，所述第二设定值 为所述正电流力永期间的电流的整流平均值的i殳定值，并且其 中，所述控制单元(9)布置成测量电流的整流平均值，并i殳 定所述负顶4直(Imax- ), 乂人而4吏所述负电流月永冲期间的电流的 整流平均值与所述第一设定值对应。
9. 根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述正顶值(Imax+)取决于所述第一设定值，并且其中，所述正切换值 (Ix+)设定为所述第一设定值的函数，并且其中，从正电流脉沖(12 )到负电流脉沖(11 )的切换在电流已达到所述正切换值(Ix+)之后发生。
10. 根据权利要求9所述的焊接电源(1 ),其中，所述输入装置(10 )还布置成用于，lr入到所述^r出端(3)的电流的第二i殳定值，其中，所述负顶值(Imax-)取决于所述第二设定值，并且其 中，所述正切换值(Ix+) i殳定为所述第一i殳定值的函凄t,并 且其中，/人正电流月永沖(12 )到负电流月永沖(11 )的切4奐在电 流已达到所述正切换值(Ix+)之后发生。
11. 根据权利要求1所述的焊接电源，其中，所述第一设定值为所 述电流脉沖传输时的频率的"i殳定值，并且其中，所述控制单元(9)布置成依才居在具有相同"^:定的正顶^直(Imax+)的至少 一个4交早的正电流月永沖(11 )中，电流乂人所述正顶l直(Imax+) 降低到所述正切换值(Ix+ )的时间来控制开始降低正电流脉 冲(11)中的电5危的时间点。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的焊接电源(1 )，其中，所述 切换装置(7)包括串联地连接在第一电桥(20)中的第一可 控切4灸元件(18)和第二可4空切4奂元4牛(19)、以及串联:i也连 接在第二电桥(25)中的第三可控切换元件(23)和第四可控 切换元件(24 )，所述第 一 电桥连接在所述直流电源的正极(5 ) 与所述直流电源的负极(6)之间，所述第二电桥连接在所述 直流电源(4)的正极(5)与所述直流电源(4)的负极(6) 之间，其中，所述输出端(3)连接到所述第一可控切换元件(18)与所述第二可控切换元件(19)之间的第一连接点(26)， 并连接到所述第三可控切换元件(23 )与所述第四可控切换元件(24)之间的第二连接点(27)，其中，所述第一切换元件 (18)和所述第三切换元件(23)连接到所述直流电源的正极 (5),并且其中，所述第二切换元件(19)和所述第四切换元件连接到所述直流电源(4 )的负极(6 )。
13. 根据权利要求12所述的焊接电源(1 )，其中，所述第一可控 切换元件(18 )和所述第四可控切换元件(24 )在传iir正电流 月永沖(11 )期间导通。
14. 根据权利要求13所述的焊接电源(1 ),其中，至少一个所述 可控切换元件(18、 19、 23、 24)并且优选地所有所述可控切 换元件(18、 19、 23、 24)为可控的半导体元件。
15. 根据权利要求14所述的焊接电源(1),其中，至少一个所述 可控的半导体元件(18、 19、 23、 24)并且优选地每个所述可 控的半导体元件(18、 19、 23、 24)为IGBT晶体管(带绝缘栅的双极晶体管)。
16. 根据权利要求12-15中任一项所述的焊接电源(1 ),其中，与 每个所述切换元件(18、 19、 23、 24)平4于地布置有过压保护 装置(38、 39)。
17. 根据权利要求16所述的焊接电源(1 )，其中，所述过压保护 装置(38、 39)包括齐纳二极管。
18. 4艮据前述权利要求中任一项所述的焊4妾电源(1 ),其中，所述 焊-接电源(1)布置成切断所述直流电源(4)，以4吏所述电流 脉沖中的电流分别从所述负顶值(Imax-)和所述正顶值(Imax+ )降^f氐到所述负切4奂值(Ix-)和所述正切换值(Ix+ )。
19. 4艮据前述权利要求中任一项所述的焊^接电源(1 ),其中，所述 控制单元(9)包括4鼓处理器(17)。
20. 根据前述权利要求中任一项所述的焊4妄电源(1 )，其中，所述 控制单元(9)布置成测量来自所述输出端(3 )的电流的整流 平均值，并控制来自所述直流电源(4)的电流，/人而〗吏电流 的整流平均值与i殳定的电流i殳定4直对应。
21. 根据前述权利要求中任一项所述的焊接电源(1 ),其中，所述 控制单元(9)布置成监控所述直流电源(4)，并且如果所述 直流电源(4)在超出最大时间的时间内供应最大电流，则降 低电流的设定值，乂人而使所述直流电源(4)供应4氐于最大值的电;危。
22. 根据前述权利要求中任一项所述的焊接电源(1 ),其中，所述 控制单元(9)布置成用于测量所述焊^接电缆和所述切换装置 中的电感，其中，如果所述电感超出最大电感值，则所述控制 单元布置成仅允许以有限的电流设定值进行焊4妻，所述i殳定值 是所述电感的函凄t。
23. 根据权利要求22所述的焊接电源(1 ),其中，用于测量所述 焊接电缆和所述切换装置中的电感的所述焊接电源布置成传 输具有预定的测试顶值的正电流脉沖(11 )和负电流脉冲(12 )， 以测量电流从所述测试顶值下降到相应的切换值(Ix+、 Ix-) 的时间，并将测量的时间与预定的最大测试时间比專交。
24. 根据权利要求23所述的焊接电源(1),其中，如果测量的时 间超出所述最大测试时间，则所述控制单元(9)布置成切断 所述焊接电源(1 )。
25. 根据权利要求22所述的焊接电源(1)，其中，与所述第一电 桥(20)和所述第二电桥(21 )平行地布置有电容器装置(21 )， 所述电容器装置布置成在正电流3永冲与负电流"永冲之间的切 换过程中充电。
26. 根据权利要求22和25所述的焊接电源(1 ),其中，用于测量 所述焊接电缆和所述切换装置中的电感的控制单元(9)布置 成与预定的电流起始值进行换向，测量换向过程中所述电容器装置上的电压，使电流从所述起始值降低，直到所述电容器装置上的电 压低于换向过程中的最大测试顶值，当电流〗氐于所述最大测试顶值时，测量电流的切换值，当电压^f氐于所述最大测试顶^f直时，^v测量的电流的切换: 值和测量的所述电容器装置上的电压计算电感值。
27. —种用于控制焊4妻电源(1)中的电流以将来自^"出端(3)的 电流以一系列交吵,的具有正顶^直(Imax十)的正电流月永沖(11 ) 和具有负顶值(imax-)的负电流月永冲(12)的形式供应到焊 4妄电才及(2)的方法，其中，所述方法包括以下步-腺至少4妄收到所述输出端(3)的电流的第一i殳定值，测量到所述输出端(3)的电流，在正电流月永冲(11 )与负电流月永沖(12 )之间的切4奐之前， 4吏所述电流脉沖(11 、 12 )中的电流分别乂人所述负顶4直(Imax-) 和所述正顶j直(Imax+)降4氐到负切4奐<直(Ix-)和正切4灸^f直 (Ix+)，其特征在于，所述方法还包括以下步骤依据测量的电流和:没定的第一i殳定值控制所述电流力永冲(11、 12)，至少与下列各项之一有关降低所述电流脉沖中的电流的时间点以及所述负切4奂4直(Ix-)和所述正切^:j直(Ix+)中的至少一个的水平。
28.—种计算机程序产品，其上存储有用于控制具有输出端(3)的焊接电源(1)的计算机程序，在计算机上执行的过程中，所述计算机程序使所述计算机发出控制信号，以控制从所述输出端到 一 系列交替的具有正顶值(Imax十)的正电流脉冲(11 )和具有负顶值(Imax-)的负电流脉沖(12)的电流，其中，所述计算才几程序还使所述计算枳^至少能接收到所述输出端(3)电流的第一设定值，能接收带有到所述输出端(3 )的测量电流的信息的信号，在所述正电流脉沖(11 )与所述负电流脉沖(12 )之间的切换之前，发出 <吏所述电流月永沖(11、 12 )中的电流分别乂人所述负顶值(Imax-)和所述正顶值(Imax+)降^f氐到负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)的控制信号，其特征在于，所述计算机程序还4吏所述计算才几依据4妾收到的测量电流和设定的第一i殳定值控制所述电流月永冲(ll、 12)，至少与下列各项之一有关降4氐所述电流脉沖中的电流的时间点以及所述负切才奐值(Ix-)和所述正切换值(Ix+)中的至少一个的水平。
全文摘要
本发明描述了一种用于向焊接电极(2)供应电流的焊接电源(1)以及用于控制该焊接电源的方法和计算机程序。焊接电源(1)包括用于输出来自焊接电源(1)的电流的输出端(3)以及用于控制焊接电源(1)的控制单元(9)。控制单元(9)布置成控制焊接电源(1)，以使电流以一系列交替的具有正顶值(Imax+)的正电流脉冲(11)和具有负顶值(Imax)的负电流脉冲(12)的形式供应到输出端(3)，并在正电流脉冲(11)与负电流脉冲(12)之间的切换之前，使电流脉冲中的电流分别从负顶值(Imax)和正顶值(Imax+)降低到负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)。控制单元(9)布置成依据来自输出端的电流和第一设定值控制焊接电源(1)，至少与下列各项之一有关降低电流脉冲中的电流的时间点以及负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)中的至少一个的水平。
文档编号B23K9/09GK101687268SQ200880019943
公开日2010年3月31日 申请日期2008年5月5日 优先权日2007年5月11日
发明者佩尔·廷奥, 佩尔·拉伯格, 托马斯·卡尔松, 汉内斯·勒夫格伦 申请人:埃萨布公司