专利名称：电源和电弧加工电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源，以及包括将直流电转化成预定的高频交流电的逆变电路的电弧加工电源。
背景技术：
用于电弧加工机器等的电源由输入的交流电产生直流电，并且通过逆变电路进行开关操作而将直流电转化成高频交流电。电源使用焊接变压器来调节高频交流电的电压。 下游电路又将经电压调节后的高频交流电转换成适用于电弧焊等的直流输出电流。通过控制逆变电路的开关操作来调节输出电压。日本特许专利公开No. 2006-280120描述了包括由两对开关元件构成的逆变电路的电源的例子。将两个控制脉冲信号提供到这两对开关元件，使得这两对开关元件被交替地激活和去激活。进行相移调制(PSM)控制，以使提供到第一对开关元件的控制脉冲信号的相位与提供到第二对开关元件的控制脉冲信号的相位不同。更具体地说，控制提供到第一对开关元件的控制脉冲信号和提供到第二对开关元件的控制脉冲信号之间的相位差 (启动脉冲宽度是固定的)，以调节其间第一对和第二对开关元件同时激活的时间。这调节了从逆变电路输出的高频交流电的平均电压。换句话说，调节了电源的输出电压。此外，电源包括将输入的交流电转化成直流电的整流平滑电路。将辅助开关元件沿整流平滑电路和逆变电路之间的电线布置。辅助开关元件的激活和去激活与逆变电路的开关元件相配合地进行，并相应地进行辅助电容的充电和放电。这称之为软开关控制，并且降低了辅助开关元件和逆变电路的开关元件中的开关损失。当进行典型的脉宽调制(PWM)控制以将电源的输出电压调节为极小时，设置具有极窄的开启脉冲宽度的控制脉冲信号。这可阻止开关元件的激活，并且导致不稳定的输出或偏磁化。相反，当进行PSM控制以将电源的输出电压调节为极小时，两个控制脉冲信号具有大的相位差和充分宽的开启脉冲宽度。在这种情况下，将脉冲宽度固定以产生最大输出。 这保证了开关元件的激活，并且避免了不稳定的输出或偏磁化的问题。但是，由于将开启脉冲宽度设置为足够宽以产生最大输出，因此当在两个控制脉冲信号之间的相位差变大时，在两个开关元件中的一个去激活后，两个开关元件中的另一个的激活时间会变长。特别是，当要求极小的输出电能时，另一个开关元件的激活时间会变长。这延长了其间在逆变电路中会产生返回电流的时间。由返回电流导致的传导损失会增力口。因此，电能不能被高效地使用。本发明的目的是提供一种电源和一种电弧加工电源，当输出为低时其能够稳定输出，并且有助于高效的电能消耗。
发明内容
本发明的一个方面是包括第一和第二电线的电源。逆变电路包括连接在第一电线
权利要求
1.一种电源，包括第一和第二电线；逆变电路，包括连接在第一电线和第二电线之间的两对开关元件，其中所述逆变电路进行交替地激活和去激活所述两对开关元件的开关操作，并且所述逆变电路将输入直流电转换成高频交流电；辅助开关电路，包括辅助开关元件和辅助电容，其中所述辅助开关元件与所述逆变电路的开关操作相配合地操作，所述辅助开关元件包括与第一电线相连的第一端子和接收直流电的第二端子，所述辅助电容连接在所述辅助开关元件的第一端子和第二电线之间，其中，所述电源进行输出控制，其控制所述逆变电路的开关操作以调节提供到负载的输出电能；以及软开关控制，其在所述两对开关元件之前去激活所述辅助开关元件，以降低所述两对开关元件的开关损失；脉宽调制控制单元，其调节分别提供到所述两对开关元件的两对控制信号的开启脉宽，并且根据所述两对控制脉冲信号来调节提供到所述辅助开关元件的辅助控制脉冲信号的开启脉宽；相移控制单元，其调节提供到所述两对开关元件的每对中的控制脉冲信号的相位差， 或者调节所述两对控制脉冲信号和所述辅助控制脉冲信号的相位差；以及控制切换单元，其选择性地切换所述脉宽调制控制单元和相移控制单元，使得当要求相对大的输出电能时所述脉宽调制控制单元进行操作，而当要求相对小的输出电能时所述相移控制装置进行操作。
2.一种电源，包括第一和第二电线；逆变电路，包括连接在第一电线和第二电线之间的两对开关元件，其中所述逆变电路进行交替地激活和去激活所述两对开关元件的开关操作，并且所述逆变电路将输入直流电转换成高频交流电；辅助开关电路，包括辅助开关元件和辅助电容，其中所述辅助开关元件与所述逆变电路的开关操作相配合地操作，所述辅助开关元件包括与第一电线相连的第一端子和接收直流电的第二端子，所述辅助电容连接在所述辅助开关元件的第一端子和第二电线之间，其中，所述电源进行输出控制，其控制所述逆变电路的开关操作以调节提供到负载的输出电能；以及软开关控制，其在所述两对开关元件之前去激活所述辅助开关元件，以降低所述两对开关元件的开关损失；脉宽调制控制单元，其调节分别提供到所述两对开关元件的两对控制信号的开启脉宽，并且根据所述两对控制脉冲信号来调节提供到所述辅助开关元件的辅助控制脉冲信号的开启脉宽；相移控制单元，其调节提供到所述两对开关元件的每对中的控制脉冲信号的相位差， 或者调节所述两对控制脉冲信号和所述辅助控制脉冲信号的相位差；以及控制切换单元，其选择性地切换所述脉宽调制控制单元和相移控制单元，使得当要求输出电能并且所述两对控制脉冲信号和辅助控制脉冲信号的开启脉宽设置为预定的脉宽或大于能使所述两对开关元件和辅助开关元件充分激活的脉宽时，所述脉宽调制控制单元进行操作，而当所述两对控制脉冲信号和辅助控制脉冲信号的开启脉宽将小于所述预定脉宽时，所述相移控制装置进行操作，其中，当要求输出电能且所述开启脉宽将小于所述预定脉宽时，所述相移控制单元将所述两对控制脉冲信号和辅助控制脉冲信号的启动脉宽固定到所述预定脉宽。
3.根据权利要求2所述的电源，其特征在于，所述相移控制单元调节提供到每对开关元件的两个控制脉冲信号的相位差，并且所述相移控制单元将两个控制脉冲信号中的一个用作参照相位控制脉冲信号，将两个控制脉冲信号的另一个用作控制相位控制脉冲信号， 以与所述辅助控制脉冲信号的相位相同的方式固定所述参照相位控制脉冲信号的相位，以及仅调节所述控制相位控制脉冲信号的相位。
4.根据权利要求3所述的电源，其特征在于，所述参照相位控制脉冲信号包括在死区时段后上升的开启脉冲， 所述控制相位控制脉冲信号的相位相对于所述参照相位控制脉冲信号的相位延迟，以及所述辅助控制脉冲信号包括与所述参照相位控制脉冲信号上升的同时上升的开启脉冲。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的电源，其特征在于，所述预定脉宽设置为能使所述逆变电路和辅助开关电路中的每个开关元件充分激活的最小脉宽。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的电源，其特征在于，所述脉宽调制控制单元以相同的方式改变提供到每对开关元件的两个控制脉冲信号的开启脉宽。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的电源，其特征在于，所述脉宽调制控制单元将提供到每对开关元件的两个控制脉冲信号中的一个用作参照相位控制脉冲信号，将两个控制脉冲信号中的另一个用作控制相位控制脉冲信号，将所述参照相位控制脉冲信号的开启脉宽固定在最大宽度，并且改变所述控制相位控制脉冲信号的开启脉宽。
8.根据权利要求1或2所述的电源，其特征在于，所述相移控制单元调节所述两对控制脉冲信号和辅助控制脉冲信号的相位差，固定所述两对控制脉冲信号的相位，并且仅调节所述辅助控制脉冲信号的相位。
9.根据权利要求1到4中任一项所述的电源，还包括变压器，其包括一次线圈和二次线圈，其中所述变压器调节通过所述逆变电路产生并且提供到所述一次线圈的高频交流电的电压，并且从所述二次线圈输出经电压调节后的高频交流电；以及输出转换电路，其将提供自所述变压器的经电压调节后的高频交流电转换成根据负载的输出电能。
10.一种电弧加工电源，其使用根据权利要求1到4中任一项所述的电源以产生电弧加工输出电能。
全文摘要
本发明涉及一种电源，其进行输出PWM控制和PSM控制。当所要求的输出使得将控制信号设置具有比能充分激活逆变电路和辅助开关电路中的开关元件的预定窄脉宽更大的开启脉宽时，进行PWM控制。当所要求的输出使得将用于各开关元件的控制信号设置具有比预定窄脉宽更小的开启脉宽时，进行PSM控制。PSM控制调节控制脉冲信号的相位，以将开启脉冲固定在该预定窄脉宽。
文档编号B23K9/073GK102487247SQ201110386189
公开日2012年6月6日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年12月1日
发明者卫藤哲弥, 吴羽真佳, 永见一敏, 田岛弘恒, 真锅阳彦 申请人:株式会社大亨