用于包括以改进的相移栅极驱动控制的逆变器的电弧焊机的电源的制作方法

专利名称：用于包括以改进的相移栅极驱动控制的逆变器的电弧焊机的电源的制作方法
技术领域：
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，本发明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)。
背景技术：
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发明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。

发明内容
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。所要求保护的发明的这些和其 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。


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 说明根据本发明的实施方案的图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图示说明根据本发明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图示说明根据本发明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发明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。 根据本发明的实施方案，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，然而本发明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，根据本发明的实施方案，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。根据本发明的实施方案，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。根据本发明的特定实施方案，开关222、223、232以及233可以每个为本领域公知的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或者场效应晶体管(FET)。初级绕阻241和242通过输出变压器240的芯245分别将能量脉冲传递至输出变压器240的次级绕阻246和247，次级绕阻246和247的输出引线被引导至由二极管251和 252形成的输出整流器。中心抽头引线260与二极管251和252 —起经由输出112和113 通过扼流线圈195提供跨焊条150和工件170的焊接电流。注意的是，在图2中扼流线圈 195被示出与输出113串联连接，而在图1中扼流线圈195被示出与输出112串联连接。任一种扼流线圈配置都是可行的。作为可替换的形式，两个初级电路220和230可以被这样连接，以致电容器221和 231及其相关联的开关组以并联而不是串联连接。当以较低输入电压操作时，并联配置可以更加有效，而当以较高输入电压操作时，串联配置可以更加有效。一般地，开关222和223 —起闭合来以跨电容器221的电压给初级绕阻241供能， 从而创建初级输出脉冲。当开关222和223闭合时，开关232和233被断开。类似地，在随后的开关周期期间，开关232和233被闭合并且开关222和223被断开，以跨电容器231 的电压给初级绕阻242供能，从而创建下一个初级输出脉冲。该过程是交替的，来通过形成输出变压器240的初级部分的电路220和230产生初级输出脉冲，用于电源100的逆变器110。电路220和230以交替的方式反复操作，以致芯245中的通量朝向一个方向并且然后朝向另一个方向，以使输出变压器240保持平衡。如果，例如电路220接连被引发两次，芯 225将会变得饱和并且变压器240的次级端(secondary side)上的输出将会丧失。根据本发明的实施方案，开关222和223由驱动器元 件261驱动并且开关232和 233由驱动器元件262驱动。到驱动器元件261和262的输入是来自控制器200的控制信号 145。图3图示说明根据本发明的实施方案的图2的高速放大器逆变器110的开关板 270的一部分的功能方框图。驱动器261包括一对光电耦合器301和302以及一对门驱动器303和304。驱动器262包括一对光电耦合器305和306以及一对门驱动器307和308。 光电耦合器301由来自控制板200的控制信号145驱动。门驱动器303由光电耦合器301 的输出驱动。IGBT 222(开关1)由门驱动器303的输出驱动。类似地，光电耦合器302由来自控制板200的控制信号145驱动，门驱动器304由光电耦合器302的输出驱动，并且 IGBT223 (开关2)由门驱动器304的输出驱动。光电耦合器305由来自控制板200的控制信号145驱动，门驱动器307由光电耦合器305的输出驱动，并且IGBT 232 (开关3)由门驱动器307的输出驱动。光电耦合器306由来自控制板200的控制信号145驱动，门驱动器308由光电耦合器306的输出驱动，并且IGBT 233 (开关3)由门驱动器308的输出驱动。 根据本发明的实施方案，每个光电耦合器/门驱动器/IGBT串联组合可以由控制信号独立地驱动，提供最大驱动灵活性。光电耦合器301、302、305以及306分别用于电气地隔离来自门驱动器303、304、 307以及308的相对低水平(low level)的控制信号145。这样的光电耦合器在本领域是公知的。门驱动器303、304、307以及308分别用于提供高电流“闭合”信号到开关222、223、 232以及233中的每个。根据本发明的实施方案，门驱动器303、304、307以及308中的每个可以包括由15VDC电源供电的图腾柱(totem-pole)驱动芯片。开关222、223、232以及 233的闭合次数和断开次数由来自控制器200的控制信号145限定。控制器200用作准脉冲宽度调制器，针对给定的操作设定值(set point)，该准脉冲宽度调制器至少部分基于来自焊机输出的电压和电流反馈信号165生成所述驱动控制信号145。根据本发明的其他实施方案，驱动控制信号145可以至少部分响应于来自输出变压器240(见图2)的次级端的电流反馈信号275而被生成。来自控制器200的控制信号145能够独立地控制四个光电耦合器301、302、305以及306中的每个，并且结果，经由门驱动器303、304、307以及308控制四个开关222、223、 232以及233中的每个。因此，四个开关222、223、232以及233可以以各种协作的方式被闭合和断开，来通过输出变压器240创建输出脉冲。输出变压器240允许初级绕阻241和 242中生成的脉冲分别在次级绕阻246和247中创建电流脉冲。根据本发明可替换的实施方案，光电耦合器可以置于控制器200中。根据本发明其他可替换的实施方案，光电耦合器可以被省略。图4图示说明传统PWM开关方案的示意性时序图。这样的传统PWM开关方案可以被图1-3的焊接电源100所采纳。图4的上部分示出最小输出情形并且图4的下部分示出最大输出情形。以交替的方式，开关1和开关2被一起激活，并且然后开关3和开关4被一起激活。仅仅在开关1和开关2或者开关3和开关4的交叠时间期间产生输出脉冲。在图4中，因为由开关1和开关2 (以及由开关3和开关4)生成的脉冲是完全同步的，所以针对每个周期脉冲一直交叠并且一直产生输出。理想地，有时会期望调整到低输出功率或者没有输出功率。理论上可以通过闭合开关持续非常短的时间段来实现这一点。然而，如在图4的上部分所示出的，开关中的每个都具有最小推荐闭合时间。该最小闭合时间允许有足够的时间来在使开关再被断开之前使该开关被完全闭合。此外，该最小闭合时间反映在如图4所示的生成的输出(resultant output)中。开关被推荐在任一给定的周期期间被完全闭合(即，在全传导模式下全饱和)，以防止开关受到损害。再有，如果开关没有被完全闭合，则难于调整低输出功率(例如，尝试在线性区域操作开关)。另外，如果开关在操作期间没有被完全闭合，电容器221和231可能会偏离平衡，并且开关可能开始消耗更多的功率，这是不期望的。因此，利用传统PWMdi 用最小周期闭合时间的技术已经被用来确保开关达到每个周期期间的全传导。然而，这样的技术可以造成在低输出功率水平“跳引发”，这是难于调整的并且可以产生不期望的可闻噪声。图5图示说明传统相移开关方案的示意性时序图。图5的上部分示出最小输出情形并且图5的下部分示出最大输出情形。传统相移开关方案一般与全桥拓扑(非图2的拓扑)相关联，来提供零电压开关(ZVS)。该开关方案使用固定宽度门脉冲之间的相移关系来控制输出，而不是脉冲宽度调制门信号。门脉冲之间的交叠量确定实际输出水平。除了在全桥拓扑中采纳ZVS之外，次要的益处是，即便不产生输出(零输出)，开关(门)也一直被驱动到饱和(完全闭合)。同样，图2的拓扑不采纳这样的传统相移开关方案。图6图示说明根据本发明的第一实施方案的可以被图1-3的焊接电源100采纳的改进的相移开关方案600的示意性时序图。图6的上部分示出最小输出情形并且图6的下部分示出最大输出情形。首先，开关1和开关2被激活，其中在开关1和开关2之间建立固定相移601。类似地，在最大空载时间(dead time)之后，接着开关3和开关4被激活，其中在开关3和开关4之间建立相同的固定相移601。该过程以交替的方式重复。根据本发明的实施方案，固定相移可以在500-1000微秒之间。空载时间确保在一个初级端的开关被闭合之前，另一初级端中的电流停止流动， 以防止不期望的影响。根据本发明的实施方案，在空载时间期间，等量的续流电流流动通过次级绕阻二者并且使输出变压器240的芯245保持平衡。根据本发明的实施方案，在空载期间，例如可以执行关于测量的反馈电流/电压测值的处理。只有在当由开关1和开关2产生的正向脉冲(以及由开关3和开关4产生的负向脉冲)交叠(例如，最小交叠、中等交叠或者最大交叠)的时间期间内产生输出。固定相移对应于开关的最小推荐闭合时间。参照图6的上部分，开关1被闭合持续最小推荐闭合时间610并且然后被断开。接着，开关2被闭合持续最小推荐闭合时间610并且然后被断开。 因为在由开关1和开关2产生的脉冲之间不存在重叠，所以达到零输出而又满足针对每个开关的最小推荐闭合时间需求。开关3和开关4在最大空载时间602和603之后遵循类似的方式。为开始产生小的非零输出水平，由开关1和开关2 (以及开关3和开关4)产生的脉冲可以被延长超过最小推荐闭合时间610 (因而减少空载时间)，以致由开关1产生的脉冲开始与由开关2产生的脉冲交叠(并且由开关3产生的脉冲开始与由开关4产生的脉冲交叠)。以这种方式，可以达到非常小的输出闭合时间，消除对在低输出水平“跳引发”的任何需要，而仍达到开关的全传导。为产生更高的输出水平，由开关1和开关2 (以及开关3 和开关4)产生的脉冲可以进一步被延长，直到达到如在图6的下部分中所示的具有最小空载时间604和605的最大输出情形。然而，通过以固定的量移动脉冲，在周期开始处(上升沿)获得的延迟601在周期末尾处(下降沿)消失(见图6的下部分)，由此较少总体可使用的周期时间。由于固定的相移601造成的在总体可使用的周期时间中的这种损失限制焊接电源100的最大输出606。 图7的实施方案解决了这个问题，允许输出电压和电流的大动态范围被采纳。图7图示说明根据本发明的第二实施方案的可以被图1-3的焊接电源100采纳的改进的相移开关方案700的示意性时序图。图7的上部分再次示出最小输出情形并且图7 的下部分再次示出最大输出情形。首先，开关1和开关2被激活，其中在由开关1和开关2 产生的脉冲上升沿之间建立固定相移701。类似地，在最大空载时间之后，接着开关3和开关4被激活，其中在由开关3和开关4产生的脉冲之间建立相同的上升沿固定相移701。该过程以交替的方式重复。只有在当由开关1和开关2 (以及开关3和开关4)产生的脉冲交叠(例如，最小交叠、中等交叠或者最大交叠)的时间期间内产生输出。固定相移701对应于开关的最小推荐闭合时间。参照图7的上部分，开关1被闭合持续最小推荐闭合时间710并且然后被断开。接着，开关2被闭合持续最小推荐闭合时间710并且然后被断开。因为在由开关1 和开关2产生的脉冲之间不存在重叠，所以达到零输出而又满足针对每个开关的最小推荐闭合时间需求。开关3和开关4在最大空载时间702和703之后遵循类似的方式。为开始产生小的非零输出水平，由开关1和开关2 (以及开关3和开关4)产生的脉冲可以被延长超过最小推荐闭合时间710 (因而减少空载时间)，以致由开关1产生的脉冲开始与由开关2产生的脉冲交叠(并且由开关3产生的脉冲开始与由开关4产生的脉冲交叠)。以这种方式，可以达到非常小的输出闭合时间，消除对在低输出水平“跳引发”的任何需要，而仍达到开关的全传导。为产生更高的输出水平，由开关1和开关2 (以及开关3 和开关4)产生的脉冲可以进一步被延长，直到达到如在图7的下部分中所示的具有最小空载时间704和705的最大输出情形。与图6的时序图不同的是，图7的时序图示出由开关1和开关2(以及开关3和开关4)产生的脉冲的下降沿同时出现(即，开关被同时断开)。在图7中，如图6中那样， 固定相移701出现在周期的开始处。然而，一旦每个开关所规定的最小闭合时间710已经被超过，开关(开关1和开关2或者开关3和开关4)可以同时被断开。最终，如在图6中那样，最大可能的周期时间706不会被减少。另外，在前一周期的空载时间期间先导开关 (leading switch)被激活，因而使总体闭合时间和可使用的输出功率最大化。图7的时序图中所达到的时序可以如本文所描述的，在图1和图2的控制器200的控制下由图1-3的逆变器110来实现。图8使用焊接波形802图示说明焊接过程803的示意性实施方案，该焊接波形802 可以使用图1的(具有图2的高速放大器逆变器110并且使用图6或图7的改进的相移开关方案600或700的)弧焊电源100来形成。在周期801上焊接过程803的各段(A-E)使用弧焊波形802并且示出焊条891和金属工件899之间的关系。在焊接过程803期间，使用图1的弧焊电源供应器100在送进的焊条891和金属工件899之间生成一系列电弧脉冲， 弧焊电源供应器100能够使用逆变器110生成弧焊波形802以产生电弧脉冲。如本文所描述的，控制器200生成控制信号145来通过驱动器261和262控制开关222、223、232以及 233，以产生图8的输出电流波形802的各区段。根据本发明可替换的实施方案，单个初级电路可以被配置来提供与图2类似的功能，而不是使用两个初级电路。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910 (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900。如图9中所示的具有单个初级绕阻的单个初级电路被配置并且被连接在DC总线的引线之间，而不是如图2中所示的使两个初级电路串联连接在DC总线的引线之间。电容器920、第一开关Sl 930、第二开关S2 940、第三开关S3 950、第四开关S4 960以及单个初级绕阻970如图9所示的被配置，以形成单个初级电路。开关S1-S4与驱动器(图9中未示出，但图2中示出)相关联，以在控制板200(图2中示出)的控制下交替地驱动开关对(Si和S2)以及(S3和S4)。开关Sl和S2控制以第一方向跨单个初级绕阻 970的电压，并且开关S3和S4控制以另一方向跨单个初级绕阻970的电压。当开关Sl和 S2被驱动闭合时，开关S3和S4被断开，并且电流以方向971流动通过单个初级绕阻970。 类似地，当开关S3和S4被驱动闭合时，开关Sl和S2被断开，并且电流以相反方向972流动通过单个初级绕阻970。单个初级绕阻970通过变压器作用将电压脉冲耦合到两个次级绕阻246和247。综上，所公开的是用于电弧焊机的电源，该用于电弧焊机的电源包括具有初级电路和次级电路的逆变器，其中该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该次级电路中的次级电压脉冲，并且其中该次级电路包括能够连接到输出焊接电路的输出电路。该电源内被提供有相移方案，该相移方案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。尽管已经参照某些实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变并且等同方案可以被替代，而不偏离本发明的范围。另外，可以进行许多修改来使特定情形或材料适用于本发明的教导，而不偏离其范围。因此，并不意图将本发明限于所公开的特定实施方案，本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。参考标号
100弧焊电源供应器221电容器110放大器逆变器222幵关/门111高电压输入功率223幵关/门112输出225-H-113输出230初级电路120弧焊程序231电容器130基于状态的函数发生器232开关140完全可编程门阵列233幵关145控制信号240输出变压器146控制信号241初级绕阻150焊条242初级绕阻160弧焊反馈功能单元245芯165反馈路径246次级绕阻170焊接工件247次级绕阻180电流减流器251二极管190二极管252二极管195扼流线圈260中心抽头引线200焊接控制器261驱动器元件210输入整流器261驱动器元件212引线270开关板213引线275电流反馈信号220初级电路301光电耦合器302光电親合器891焊条303门驱动器899金属工件304门驱动器900部分305光电耦合器910输出部分306光电耦合器920电容器307门驱动器930第一幵关308门驱动器940第二开关600开关方案950第三开关601固定相移960第四开关602最大空载时间970初级绕阻603最大空载时间971方向604最小空载时间972相反方向605最小空载时间606最大输出610闭合时间700开关方案701固定相移704最小空载时间705最小空载时间706周期时间(cycle time)710闭合时间801周期(cycle)802焊接波形803焊接过程
权利要求
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。
2.如权利要求1所述的电源，还包括用于在所述第一输出脉冲和所述第三输出脉冲之间建立空载时间的装置。
3.如权利要求1或2所述的电源，还包括用于在所述第二输出脉冲和所述第四输出脉冲之间建立空载时间的装置。
4.如权利要求1至3之一所述的电源，其中所述建立的固定相移能够在所述第一输出脉冲和所述第二输出脉冲之间不产生交叠，以在所述输出电路中产生零输出电压水平。
5.如权利要求1至4之一所述的电源，其中所述第一开关和所述第二开关的所述之后的断开能够在所述第一输出脉冲和所述第二输出脉冲之间产生最小交叠，以在所述输出电路中产生最小非零输出电压水平。
6.如权利要求1至5之一所述的电源，其中所述建立的固定相移能够在所述第三输出脉冲和所述第四输出脉冲之间不产生交叠，以在所述输出电路中产生零输出电压水平。
7.如权利要求1至6之一所述的电源，其中所述第三开关和所述第四开关的所述之后的断开能够在所述第三输出脉冲和所述第四输出脉冲之间产生最小交叠，以在所述输出电路中产生最小非零输出电压水平。
8.如权利要求1至7之一所述的电源，其中所述第一开关和所述第二开关的所述之后的断开同时发生，并且能够在所述第一输出脉冲和所述第二输出脉冲之间产生最大交叠， 以在所述输出电路中产生最大输出电压水平。
9.如权利要求1至8之一所述的电源，其中所述第三开关和所述第四开关的所述之后的断开同时发生，并且能够在所述第三输出脉冲和所述第四输出脉冲之间产生最大交叠， 以在所述输出电路中产生最大输出电压水平。
10.如权利要求1至9之一所述的电源，其中所述第一开关和所述第二开关的所述之后的断开同时发生，并且能够在所述第一输出脉冲和所述第二输出脉冲之间产生中等交叠， 以在所述输出电路中产生中等输出电压水平。
11.如权利要求1至10之一所述的电源，其中所述第三开关和所述第四开关的所述之后的断开同时发生，并且能够在所述第三输出脉冲和所述第四输出脉冲之间产生中等交叠，以在所述输出电路中产生中等输出电压水平。
12.一种用于电弧焊机的电源，特别是根据权利要求1-11之一所述的用于电弧焊机的电源，所述用于电弧焊机的电源包括逆变器，所述逆变器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；所述初级电路的第一开关和第二开关；所述初级电路的第三开关和第四开关；以及控制器，所述控制器用于独立地控制与闭合和断开所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关相关联的定时。
13.如权利要求12所述的电源，其中所述开关中的每个包括绝缘栅双极型晶体管 (IGBT).
14.如权利要求12或13所述的电源，其中所述开关的每个包括场效应晶体管(FET)。
15.如权利要求12至14之一所述的电源，还包括可操作地连接到所述开关中的每个以驱动所述开关的栅极驱动电路。
16.如权利要求15所述的电源，还包括可操作地连接在所述栅极驱动电路中的每个与所述控制器之间的光电耦合器件，以使所述控制器与所述栅极驱动电路电气隔离。
17.一种采用用于电弧焊机的电源的方法，所述电源包括逆变器，所述逆变器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，并且其中所述级次电路包括能够被连接到输出焊接电路的输出电路，所述方法包括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的上升沿和所述第二开关的第二生成的输出脉冲的上升沿之间建立固定相移；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，以建立所述第一生成的输出脉冲的下降沿和所述第二生成的输出脉冲的下降沿；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的上升沿和所述第四开关的第四生成的输出脉冲的上升沿之间建立固定相移；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，以建立所述第三生成的输出脉冲的下降沿和所述第四生成的输出脉冲的下降沿。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述第一开关和所述第二开关的所述断开同时发生，并且其中所述第三开关和所述第四开关的所述断开同时发生。
19.如权利要求17或18所述的方法，还包括在所述第一输出脉冲和所述第三输出脉冲之间以及在所述第二输出脉冲和所述第四输出脉冲之间建立空载时间。
20.如权利要求19所述的方法，还包括在所述空载时间期间执行关于测量的反馈电流和测量的反馈电压的处理。
21.一种焊接机，所述焊接机包括可操作地连接到控制器的逆变器，其中所述控制器使用所述逆变器的改进的相移开关，特别是根据权利要求17-20之一所述的方法，来控制所述焊接机的焊接过程。
全文摘要
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)。
文档编号B23K9/10GK102355976SQ201080012814
公开日2012年2月15日 申请日期2010年3月19日 优先权日2009年3月19日
发明者L·罗, R·L·道奇, T·库肯 申请人:林肯环球股份有限公司