由焊接电源最小化谐波负载的方法和实施方法的焊接电源的制作方法
【专利摘要】一种由焊接电源最小化谐波负载的方法和实施方法的焊接电源，该方法通过焊接电源将单相交流电压源的谐波负载最小化，焊接电源具有第一整流电路、无源功率因数校正电路、时钟桥式电路、谐振转换器及第二整流电路，谐振转换器具有变压器和带第一电容器和第一电感器的振荡回路。第二电容器和/或第二电感器并联于变压器，第一电容器与第二电容器之比在第二电容器布置于初级侧情况下为选自1至10范围的值，在第二电容器布置于次级侧情况下为选自1至10范围的值与变压器变压比平方之商，第二电感器与第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧情况下为选自0.5至10范围的值，在第二电感器布置于次级侧情况下为选自0.5至10范围的值与变压器变压比平方之商。
【专利说明】由焊接电源最小化谐波负载的方法和实施方法的焊接电源
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过焊接电源将单相交流电压源的谐波负载最小化的方法，所述焊接电源具有可接到交流电压源上的第一整流电路、接到第一整流电路的输出端上的无源功率因数校正电路、接到功率因数校正电路的输出端上的时钟桥式电路、接到时钟桥式电路的输出端上的谐振转换器以及接到谐振转换器的输出端上的第二整流电路，焊接电极和待焊接的工件能接到所述第二整流器的输出端上，其中，所述谐振转换器具有变压器和振荡回路，所述振荡回路具有第一电容器和串联于第一电容器的第一电感器。
[0002]此外，本发明涉及一种用于实施该方法的焊接电源，所述焊接电源具有第一整流电路，所述第一整流电路在输入侧可接到单相交流电压源上并且在输出侧通过无源功率因数校正电路与时钟桥式电路相连，并且所述焊接电源具有谐振转换器，所述谐振转换器具有变压器和至少一个振荡回路，所述振荡回路具有第一电容器和串联于第一电容器的第一电感器，并且所述谐振转换器在初级侧与桥式电路相连并且在次级侧与第二整流电路相连，焊接电极和待焊接的工件可接到所述第二整流电路的输出端上。
【背景技术】
[0003]这种焊接电源在电弧焊接法中使用，其中，电弧在焊接电极和工件之间燃烧，以使得焊接电极的电弧侧末端熔化并且材料以液滴的形式转移到工件上。公知的焊接电源通常具有第一整流电路，该第一整流电路将输入侧提供的单相交流电压整流成脉动直流电压。为了降低脉动直流电压的纹波(Welligkeit)，通常使用平滑电容器，所述平滑电容器向后置的时钟桥式电路提供具有很小的剩余纹波(Restwelligkeit)的直流电压。为了控制时钟桥式电路，焊接电源通常具有控制单元。依赖于控制单元的控制信号，所提供的直流电压由桥式电路转换成高频交流电压，该高频交流电压被输送至谐振转换器，第二整流电路后置于所述谐振转换器。谐振转换器将高频交流电压变压，所述高频交流电压随后由第二整流电路整流。由第二整流电路提供的直流电压出现在焊接电源的输出端上并可以被提供给焊接电极和待焊接的工件。
[0004]为了减小由第一整流电路提供的直流电压的纹波而使用平滑电容器，这导致交流电源遭受强烈的谐波负载。通常将公共供电网用作交流电压源，而谐波负载导致电网电压的失真。为了限制该失真，由公共供电网的运营商预设用户必须遵守的谐波负载极限值。作为用于谐波负载的度量，可以使用焊接电源的功率因数。功率因数被定义为焊接电源的有效功率与其视在功率之比。在完全不存在谐波的理想情况下，功率因数刚好为I。功率因数越小，供电网的谐波负载越大。
[0005]为了减小谐波负载，在US 6，091，612中提出一种焊接电源，在该焊接电源中使用无源功率因数校正电路来代替平滑电容器，该无源功率因数校正电路后置于第一整流电路，并且为时钟桥式电路提供直流电压，该直流电压具有虽然得到降低但是仍然可观察到的纹波。在公知的焊接电源中，谐振转换器设计为串联谐振转换器。它包括一个变压器，该变压器在初级侧具有串联振荡回路，所述振荡回路具有第一电容器和串联于该第一电容器的第一电感器。由该焊接电源提供在时间上恒定的直流电压。该直流电压的大小可以通过对时钟桥式电路的合适的控制进行改变。
[0006]与使用平滑电容器的焊接电源相比，由美国专利说明书6，091，612公知的焊接电源具有如下优点:供电网的谐波负载可以保持得小。然而，它同时具有如下的缺点:公知的焊接电源必须明显地大规格化，以便能够保证焊接电极和工件之间的稳定的电弧。其原因在于，在电弧的形成过程中，由于电弧长度和/或电弧阻抗的变化，可能会瞬时发生焊接电压和焊接电流的波动。例如，在电弧长度瞬时增大的情况下，焊接电流显著下降并且焊接电压明显升高。在电弧长度瞬时减小的情况下，焊接电流升高并且焊接电压显著下降。因为焊接电源必须校正这些电流波动和电压波动，所以对于由美国专利说明书6，091，612公知的焊接电源需要将焊接电源的全部元器件(特别是也包括变压器)以瞬时出现的最大值来设置。与电流平均值和电压平均值相比，同时出现的最大输出电压和最小输入电压的组合尤其要求焊接电源的大规格化。这伴随着不小的费用。
【发明内容】
[0007]本发明的任务是提供开篇所述类型的方法，在该方法中可以通过可低成本生产的焊接电源将交流电压源的谐波负载保持得小。此外，本发明的任务是提供用于实施该方法的焊接电源。
[0008]根据本发明，该任务在这种类型的方法中通过以下方式解决:将第二电容器和/或第二电感器并联连接于变压器的初级侧或并联连接于变压器的次级侧，其中，为第一和第二电容器定规格使得第一电容器与第二电容器之比在第二电容器布置于初级侧的情况下为选自I至10范围的值，在第二电容器布置于次级侧的情况下为选自I至10范围的值与变压器的变压比的平方之商，并且其中，为第一和第二电感器定规格使得第二电感器与第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧的情况下为选自0.5至10范围的值，在第二电感器布置于次级侧的情况下为选自0.5至10范围的值与变压器的变压比的平方之商。
[0009]根据本发明的方法的特征在于组合使用无源功率因数校正电路和谐振转换器，在所述谐振转换器中将第二电容器和/或第二电感器与变压器并联连接，其中，第二电容器和第二电感器具有特定的规格。
[0010]在使用第二电容器的情况下，为第一和第二电容器定规格使得在第二电容器布置于初级侧的情况下第一电容器与第二电容器之比为选自I至10范围的值。如果第二电容器与变压器的初级侧并联连接，那么为第一电容器定规格使得它至少和第二电容器一样大并且最大为第二电容器的10倍。如果第二电容器与变压器的次级侧并联连接，那么为其定规格使得第一与第二电容器之比为选自I至10范围的值与变压器的变压比的平方之商。
[0011]变压器的变压比指的是变压器的初级绕组数与次级绕组数之比。
[0012]如果变压器的变压比例如是10，那么在第二电容器布置于次级侧的情况下为第一电容器定规格使得它至少为第二电容器的百分之一并且最大为第二电容器的十分之一。
[0013]作为第二电容器的替选或补充，也可以使用第二电感器。在使用并联于变压器连接的第二电感器的情况下，为第一和第二电感器定规格使得在第二电感器布置于初级侧的情况下第二电感器与第一电感器之比为选自0.5至10范围的值，并且在第二电感器布置于次级侧的的情况下第二电感器与第一电感器之比为选自0.5至10范围的值与变压器的变压比的平方之商。
[0014]已经表明，通过使用与变压器并联连接的第二电容器和/或通过使用与变压器并联连接的第二电感器，一方面可以将单相交流电压源的谐波负载保持得小，另一方面能够以焊接电流和焊接电压的额定值来设置焊接电源的元器件，也就是以焊接过程在时间上的平均值。这能够实现将焊接电源的生产成本降低。如对于由美国专利说明书6，091，612公知的焊接电源所需的元器件的大规格化在根据本发明的方法中是不需要的。在根据本发明的方法中，焊接电压和焊接电流的瞬时出现的最小值和最大值通过提供与变压器并联连接的第二电容器和/或与变压器并联连接的第二电感器校正，所述第二电容器和第二电感器通过前面提到的方式定规格。
[0015]第二电容器和/或第二电感器并联于变压器的布置导致第二电容器和/或第二电感器也与电弧并联连接。如果焊接电流瞬时下降，只要并联连接的第二电容器和/或并联连接的第二电感器具有前面提到的规格，那么其就可以在短时间内引开与电流额定值相比出现的电流过剩。如果焊接过程在短时间内需要焊接电压的剧烈升高，那么该电压可以由并联连接的第二电容器和/或由并联连接的第二电感器提供，因为，由于谐振转换器的谐振条件，在该元器件上可以比在谐振转换器的输入端上发生明显更高的电压下降。
[0016]即使如果由单相交流电压源提供的输入电压具有小于最大值一半的瞬时值，那么以前面提到的方式为第一和第二电容器或者第一和第二电感器定规格也能确保可以产生稳定的电弧。在该时间段内，也可以甚至在焊接电压和焊接电流强烈波动的情况下提供足够大的焊接电流，以使得电弧保持稳定，而无需焊接电源大规格化。
[0017]如果定规格使得第一电容器与第二电容器之比在第二电容器布置于初级侧的情况下小于1，那么这导致在谐振电路中无功电流的强烈升高。此外，由此，可用的焊接电流在输入电压的瞬时值小于最大值的一半的情况下将不必要地升高，并且这又导致交流电压源的增强的谐波负载。另一方面，如果为第一和第二电容器定规格使得第一电容器与第二电容器之比在第二电容器布置于初级侧的情况下具有大于10的值，那么不能在所有情况下使电弧保持稳定。因此，根据本发明，为第一和第二电容器定规格使得第一电容器与第二电容器之比在第二电容器布置于初级侧的情况下为选自I至10范围的值。如果将第二电容器与变压器的次级侧并联连接，那么为了给第一和第二电容器定规格，还要考虑变压器的变压特性，以获得与布置于初级侧的情况下相同的效果。因此，在第二电容器布置于次级侧的情况下，进行定规格以使得第一电容器与第二电容器之比为选自I至10范围的值与变压器的变压比之商。
[0018]如果变压比(即初级绕组数与次级绕组数之比)例如是2，那么在第二电容器并联于变压器的次级侧布置的情况下，使用比在第二电容器并联于变压器的初级侧布置的情况下大四倍的电容值。通过在考虑变压器的变压比的情况下以前面提到的方式对布置在次级侧的第二电容器定规格，可以获得与第二电容器并联于变压器的初级侧连接时相同的效果O
[0019]以相应的方式，只要第二电感器与第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧的情况下为选自0.5至10范围的值，那么就可以在使用与变压器并联连接的第二电感器的情况下将交流电压源的谐波负载保持得很小，并且仍然可以产生稳定的电弧，而不需要大规格化。如果第二电感器并联于变压器的次级侧布置，那么为第二电感器和第一电感器定规格使得它们之比为选自0.5至10范围的值与变压器的变压比的平方之商。
[0020]与第一和第二电感器一样,第一和第二电容器也形成存储兀件，其依赖于谐振转换器的谐振频率存储能量。根据本发明的方法，在这里将具有特定规格的至少一个储能元件与变压器并联连接。
[0021]因此，通过根据本发明的方法，可以在焊接电源的输出端提供随时间变化的直流电压和随时间变化的直流电流，所述直流电压和直流电流使得稳定的焊接过程成为可能，其中，只需以输出电压和输出电流的额定值，即时间平均值来设置焊接电源(尤其是变压器)。这使得焊接电源的低成本生产成为可能。此外，为输出电流和输出电压提供随时间变化的值还具有如下优点:可以将谐波负载保持得小。
[0022]根据本发明的方法，因为在输出电压强烈下降的情况下可以瞬时提供很高的输出电流，所以可以实现用小的谐波负载在内部保持焊接过程。这具有如下优点:在存在很短的电弧长度的情况下(其实际上会导致焊接电极和工件之间的电短路)，焊接电极的电弧侧末端可以通过强烈的电流升高在短时间内被熔化，从而液滴从焊接电极转移到工件上，并由此再次扩大电弧长度，因此短路实际上自动结束。
[0023]在根据本发明的方法中，在谐振情况下在与变压器并联连接的第二电容器和/或在与变压器并联连接的第二电感器上出现的谐振电压升高可以在焊接过程中转移。因此，焊接电压可以不依赖于谐振转换器的输入电压地进行调整，以使得可以在没有大规格化或附加电路的情况下以简单的方式低成本地保证电弧稳定性。同时，可以将单相交流电压源(焊接电源接到该交流电压源上)的谐波负载保持得小。
[0024]根据本发明的方法的另一个优点在于，借助该方法可以降低所谓的偏吹作用(Blaswirkung)。在这里涉及到一种出现在电弧焊接过程中的磁效应。它通过磁力线得到解释，由电流流经的导体产生所述磁力线，电弧、焊接电极、连接电缆和工件均属于所述导体。所述力线在导体上施加偏转力。例如，电弧从工件的边缘偏离。由于磁偏吹作用焊缝的质量可能会受损。磁偏吹作用尤其在用直流电焊接的情况下出现。因为在根据本发明的方法中焊接电源的输出电流发生脉动，因此它具有在时间上恒定的直流分量和相叠的交流分量。交流分量在工件中通过感应引起涡流，该涡流降低磁偏吹作用。
[0025]有利的是，为第一和第二电容器定规格使得第一电容器与第二电容器之比在第二电容器布置于初级侧的情况下为选自I至5范围的值，尤其是数值3。
[0026]如果使用至少一个第二电感器，那么以有利的方式为第一和第二电感器定规格使得第二电感器与第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧的情况下为选自0.5至5范围的值，尤其是数值3。
[0027]以有利的方式为变压器定规格使得变压器的变压比大于I。变压器的变压比，即初级绕组数与次级绕组数之比限定了变压器的初级电压与次级电压之比。如果将变压比选择为大于I，那么可以将输入电压变换为较小的输出电压。
[0028]例如可以规定，为变压器定规格使得变压器的变压比为10。这使得可以将具有250V的时间平均值的输入电压变换为具有25V的时间平均值的输出电压。在这种规格的情况下，具有15A的时间平均值的输入电流被变换为具有150A的时间平均值的输出电流。
[0029]如果将变压器的初级绕组和次级绕组之间的漏电感作为振荡回路的第一电感器使用，那么可以特别低成本地生产焊接电源。由此可以省略用于第一电感器的分立的器件。
[0030]有利的是将第二电容器与变压器的次级侧并联连接。
[0031]可以规定将变压器的磁化电感作为第二电感器使用。由此可以省略用于与变压器并联连接的第二电感器的分立的器件。
[0032]如前面提到的，本发明还涉及一种用于实施上述方法的焊接电源。为了焊接电源可以低成本地生产并且具有小的谐波负载，根据本发明规定，焊接电源具有与变压器并联连接的第二电容器和/或第二电感器，其中，第一电容器与第二电容器之比在第二电容器布置于初级侧的情况下为选自I至10范围的值并且在第二电容器布置于次级侧的情况下为选自I至10范围的值与变压器的变压比的平方之商，并且其中，第二电感器与第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧的情况下为选自0.5至10范围的值并且在第二电感器布置于次级侧的情况下为选自0.5至10范围的值与变压器的变压比的平方之商。
[0033]如前面详细阐述的，根据本发明的焊接电源的特征在于无源功率因数校正电路与谐振转换器的组合使用，在所述谐振转换器中第二电容器和/或第二电感器与变压器并联连接。在这里，第一和第二电容器或者第一和第二电感器以前面提到的方式定规格。由此保证了焊接电源虽然具有小的谐波负载但仍然可以提供稳定的电弧。此外，根据本发明的焊接电源具有如下优点:焊接电源的元器件能够以焊接电流和焊接电压的额定值来设置，即以时间平均值来设置。元器件的大规格化是不需要的。对于根据本发明的焊接电源，焊接电压和焊接电流的瞬时出现的最小值和最大值通过提供与变压器并联连接的第二电容器和/或与变压器并联连接的第二电感器而得到校正，所述电容器和电感器具有前面提到的规格。第二电容器和/或第二电感器与电弧并联连接。如果焊接电流瞬时下降，那么并联连接的电容器/电感器可以在短时间内引开与电流额定值相比出现的电流过剩。当焊接过程在短时间内需要焊接电压的强烈升高时，因为，由于谐振转换器的谐振条件，在并联连接的电容器/电感器上可以比在谐振转换器的输入端上发生明显更高的电压下降，所以可以由并联连接的电容器/电感器提供该强烈升高的电压。为此的前提条件是以前面提到的方式为第二电容器或第二电感器定规格。
[0034]振荡回路的第一电容器和第一电感器优选与变压器的初级侧串联连接。
[0035]在根据本发明的焊接电源的有利实施方式中，变压器具有大于I的变压比。
[0036]如前面提到的，有利的是变压器的变压比为例如10。
[0037]在根据本发明的焊接电源的有利实施方式中，并联于变压器地连接有一个唯一的第二电容器。
[0038]可以规定并联于变压器地连接有一个唯一的第二电感器。
[0039]有利地，第二电容器与变压器的次级侧并联连接。
[0040]有利的是，使用变压器的初级绕组和次级绕组之间的漏电感作为根据本发明的焊接电源的振荡回路的第一电感器。由此可以省略形成为分立的器件的第一电感器。
[0041]在根据本发明的焊接电源的有利实施方式中，使用变压器的磁化电感作为与变压器并联连接的第二电感器。
[0042]无源功率因数校正电路本身是本领域技术人员公知的。优选地，在根据本发明的焊接电源中使用的无源功率因数校正电路具有两个彼此并联连接的电流路径，其中，在每个电流路径中，二极管和电容器彼此串联连接，并且这两个电流路径在二极管和电容器之间的区域中通过连接线路彼此相连，其中，在连接线路中仅连接一个另外的二极管。因此，欧姆电阻的使用可以在功率因数校正电路中省略。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]对根据本发明的方法和根据本发明的焊接电源的有利实施方式的以下描述用于结合附图进行更详细的阐述。其中:
[0044]图1示出焊接电源的线路框图；并且
[0045]图2示出图1的焊接电源的输出特性曲线区域。
【具体实施方式】
[0046]图1中示意性地示出根据本发明的焊接电源的有利实施方式的简化线路框图，其在总体上用附图标记10表示。焊接电源包括两个供电接头11、12，所述供电接头可以接在单相交流电压源上，尤其是接在公共供电网上。这两个供电接头11、12构成第一整流电路14的输入端，该第一整流电路在所示的实施例中形成为桥式整流器。通过第一整流电路14，可以将出现在供电接头11、12上的单相交流电压整流。为了降低经整流的电压的剩余纹波，功率因数校正电路16接在第一整流电路14上，所述功率因数校正电路具有第一电流路径17和与该第一电流路径17并联连接的第二电流路径18，在所述电流电路中分别连接二极管19或20以及与其串联的电容器21或22。在二极管和电容器之间的区域中通过连接线路23将这两个电流路径17、18彼此相连，在该连接线路中连接另外的二极管24。
[0047]时钟桥式电路26后置于功率因数校正电路16，由功率因数校正电路16为该时钟桥式电路供应脉动式的直流电压。桥式电路26形成为全桥并具有四个开关元件27、28、29、30，它们分别分配有续流二极管(Freilaufd1de) 31、32、33、34。这种桥式电路26本身是本领域技术人员公知的，并因此在这里不需要更详细的阐述。桥式电路26的控制借助控制单元36进行，该控制单元驱控开关元件27、28、29、30以使得桥式电路26提供具有可变频率和可变脉动宽度的高频交流电压。
[0048]谐振转换器38后置于桥式电路26，该谐振转换器具有变压器40以及一共三个独立的、依赖于谐振转换器38的频率储能的元件。第一储能元件以第一电感器42的形式形成，该第一电感器和形式为第一电容器44的第二储能元件一样都与变压器的初级线圈46串联连接。第三储能元件以第二电容器48的形式形成，该第二电容器与变压器40的次级线圈50并联连接。初级线圈46结合第一电感器42和串联于该电感器的第一电容器44形成串联振荡回路，并且次级线圈50结合与次级线圈50并联连接的第二电容器48形成并联振荡回路。串联于初级线圈46的第一电感器42可以设计为在变压器40的初级线圈和次级线圈之间的漏电感。因此，第一电感器42不一定要设计为分立的器件。
[0049]变压器40以焊接电源10的输出电流和输出电压的额定值，即时间平均值来设置。变压器40的变压比(即初级绕组数与次级绕组数之比)大于1，在所示的实施例中变压比大约为10，以使得约250V的初级侧额定电压被变换为约25V的次级侧额定电压。以相应的方式，约15A的初级侧额定电流被变换为约150A的次级侧额定电流。然而，由于在谐振转换器38中形成的谐振振荡，在与次级线圈50并联连接的电容器48上瞬时出现明显更高的电压。
[0050]将第一电容器44和第二电容器48定规格以使得第一电容器44与第二电容器48之比具有的值为选自I至10范围的值与变压器40的变压比的平方之商。在所示的实施例中，变压器40的变压比为10。因此，变压比的平方为100，并且因此选自I至10范围的值与变压器40的变压比的平方之商处于0.01至0.1范围内。第一电容器44与第二电容器48之比因此具有0.01至0.1范围内的值。例如可以规定，第一电容器44与第二电容器48之比为0.03。反之，如果在焊接电源10的替选的设计方案中第二电容器48与变压器40的初级侧并联连接，那么第一电容器44与布置于初级侧的第二电容器48之比具有选自I至10范围的值，有利的是数值3。
[0051]第二整流电路52后置于谐振转换器38，该第二整流电路同样设计为桥式整流器并将谐振转换器38提供的交流电压整流。经整流的输出电压出现在焊接电源10的输出端子54、55上。焊接电极56和待焊接的工件58可以以常规方式接到输出端子54、55上，以使得在焊接电极56和工件58之间形成电弧，在该电弧的作用下材料可以从焊接电极56转移到工件58上。
[0052]电弧的长度并且因此其阻抗经历随时间的波动。这导致在输出端子54、55上出现的输出电压以及向焊接电极56流动的输出电流也经历波动。这些波动和变压器40的初级电流的波动(即通过初级线圈46流动的电流的波动)一样由控制单元36检测。为此，控制单元36通过输入线路68、69、70、71与初级电流传感器60 (其检测在串联振荡回路中流动的电流)、以及与输出电流传感器62 (其检测焊接电源10的输出电流)并且与输出端子54、55相连，以使得控制单元36也可以检测焊接电源10的输出电压。基于检测的电流值和电压值，控制单元36控制时钟桥式电路26的开关元件27、28、29、30。为此，控制单元36通过控制线路73、74、75、76与开关元件27、28、29和30相连。
[0053]焊接电源10提供的输出电压和输出电流依赖于出现在桥式电路26输入端上的输入电压，也就是说它们依赖于无源功率因数校正电路提供的电压。在图2中示出焊接电源10的输出特性曲线区域，并描述了再次在焊接电源的输出电压和输出电流之间的依赖于不同的输入电压的关系。清晰可见的是，在恒定的输出电压的情况下输入电压可以降低。在恒定的输出电压的情况下输出电流可以如此宽范围地降低，以使得由此产生的较小的电弧功率相应于谐振转换器38的传输特性。根据输入电压，可以在近似不依赖于输出电压大小的情况下保持特定的输出电流。因此，例如在100V的输入电压的情况下仍可以近似不依赖于输出电压地保证大约40A的输出电流。因此，得到固有的恒定电流特性，这对于电弧的稳定性是很有利的。
[0054]由根据图2的输出特性曲线区域还清晰可见的是，在输出电压降低时，输出电流可以显著升高。当电弧阻抗减小时，输出电压降低。降低的输出电压导致输出电流的显著升高，并由此导致焊接电极的熔化，以使得随后又形成较大的电弧阻抗并提高输出电压。因此，焊接电源10的特性阻碍在焊接电极和工件之间形成短路。
[0055]因此，焊接电源10将焊接电极和工件之间的电弧稳定化，并因此对于电焊工而言将焊接过程变得容易。此外，焊接电源10具有如下优点:它仅具有小的谐波负载，也就是说接有焊接电源10的供电网仅由焊接电源10加载低程度的谐波。
[0056]在所示的实施例中，与变压器40并联连接的第二电容器48布置在变压器40的次级侧。然而，这不是必需的。如以上所述，第二电容器48也可以布置在变压器40的初级侦U。此外，作为与变压器40并联连接的第二电容器48的替选或补充，也可以使用与变压器40并联连接的第二电感器，该第二电感器可以任选地布置在变压器40的初级侧或次级侧。为了校正焊接过程的瞬时波动，无论如何除了形式为第一电感器42和第一电容器44的彼此串联连接的第一和第二谐振元件之外还要使用具有以上所述规格的形式为第二电感器或第二电容器的与变压器40并联连接的第三谐振元件。该第三谐振元件并联于变压器的布置保证了第三谐振元件与焊接电源的负荷并联(即与电弧并联)连接。因此，出现在第三谐振元件上的谐振电压也可以提供给焊接过程，并且可以补偿焊接电流的波动，为此，电流也流动通过并联于焊接过程布置的第三谐振元件。
[0057]因此，焊接电源10提供了脉动式的焊接电流。与无源功率因数校正电路16的使用相结合可以实现将谐波负载保持得很小。此外，脉动式的焊接电流具有如下优点:可以使所谓的偏吹作用保持得小。在此涉及一种磁效应，它发生于电弧焊接过程中并导致电弧例如偏转离开工件边缘。偏吹作用的降低是由于工件中感应出的涡流，该涡流与焊接电流反向流动。通过涡流产生的磁场具有补偿由电弧产生的磁场的趋势。由焊接电源10提供的脉动式焊接电流具有与直流相叠的交流分量，该交流分量降低偏吹作用。
【权利要求】
1.通过焊接电源(10)将单相交流电压源的谐波负载最小化的方法，所述焊接电源具有能接到所述交流电压源上的第一整流电路(14)、接到所述第一整流电路(14)的输出端上的功率因数校正电路(16)、接到所述功率因数校正电路(16)的输出端上的时钟桥式电路(26)、接到所述时钟桥式电路(26)的输出端上的谐振转换器(38)以及接到所述谐振转换器(38)的输出端上的第二整流电路(52)，焊接电极(56)和待焊接的工件(58)能接到所述第二整流器的输出端上，其中，所述谐振转换器(38)具有变压器(40)和振荡回路，所述振荡回路具有第一电容器(44)和串联于第一电容器(44)的第一电感器(42)，其特征在于，将第二电容器(48)和/或第二电感器并联连接于所述变压器的初级侧或次级侧，其中，为所述第一和所述第二电容器(44、48)定规格使得所述第一电容器(44)与所述第二电容器(48)之比在第二电容器(48)布置于初级侧的情况下为选自I至10范围的值，在第二电容器(48)布置于次级侧的情况下为选自I至10范围的值与所述变压器(40)的变压比的平方之商，并且其中，为所述第一和所述第二电感器定规格使得所述第二电感器(42)与所述第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧的情况下为选自0.5至10范围的值，在第二电感器布置于次级侧的情况下为选自0.5至10范围的值与所述变压器(40)的变压比的平方之商。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述第一和所述第二电容器(44、48)定规格使得所述第一电容器(44)与所述第二电容器(48)之比在第二电容器(48)布置于初级侧的情况下为选自I至5范围的值，尤其是数值3。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为所述第一和所述第二电感器定规格使得所述第二电感器(42)与所述第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧的情况下为选自0.5至5范围的值，尤其是数值3。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为所述变压器(40)定规格使得所述变压器(40)的变压比大于I。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述变压器(40)的初级绕组和次级绕组之间的漏电感作为第一电感器使用。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述变压器(40)的磁化电感作为第二电感器使用。
7.用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法的焊接电源，所述焊接电源具有第一整流电路(14)，所述第一整流电路在输入侧能接到单相交流电压源上并且在输出侧通过无源功率因数校正电路(16)与时钟桥式电路(26)相连，并且所述焊接电源具有谐振转换器(38)，所述谐振转换器具有变压器(40)和振荡回路，所述振荡回路具有第一电容器(44)和串联于第一电容器(44)的第一电感器(42)，并且所述谐振转换器在初级侧与所述桥式电路(26)相连并且在次级侧与第二整流电路(52)相连，焊接电极(56)和待焊接的工件(58)能接到所述第二整流电路的输出端上，其特征在于，并联于所述变压器(40)地连接有第二电容器(48)和/或第二电感器，其中，所述第一电容器(44)与所述第二电容器(48)之比在第二电容器(48)布置于初级侧的情况下为选自I至10范围的值，在第二电容器(48)布置于次级侧的情况下为选自I至10范围的值与所述变压器(40)的变压比的平方之商，并且其中，所述第二电感器(42)与所述第一电感器之比在第二电感器布置于初级侧的情况下为选自0.5至10范围的值，在第二电感器布置于次级侧的情况下为选自0.5至10范围的值与所述变压器(40)的变压比的平方之商。
8.根据权利要求7所述的焊接电源，其特征在于，所述变压器具有大于I的变压比。
9.根据权利要求7或8所述的焊接电源，其特征在于，并联于所述变压器(40)地连接有一个唯一的第二电容器(48)。
10.根据权利要求9所述的焊接电源，其特征在于，所述第二电容器(48)与所述变压器(40)的次级侧并联连接。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的焊接电源，其特征在于，所述振荡回路具有形式为所述变压器(40)的初级绕组与次级绕组之间的漏电感的第一电感器。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的焊接电源，其特征在于，并联于所述变压器(40)地连接有一个唯一的第二电感器。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的焊接电源，其特征在于，所述第二电感器形成为所述变压器(40)的磁化电感。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的焊接电源，其特征在于，所述第一电容器(44)和所述第一电感器(42)与所述变压器(40)的初级侧串联连接。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的焊接电源，其特征在于，所述无源功率因数校正电路(16)具有两个彼此并联连接的电流路径(17、18)，其中，在每个电流路径(17、18)中，二极管(19、20)和电容器(21、22)彼此串联连接，并且这两个电流路径(17、18)在二极管(19、20)与电容器(21、22)之间的区域中通过连接线路(23)彼此相连，在所述连接线路中仅连接一个另外的二极管。
【文档编号】B23K9/10GK104416266SQ201410455645
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】赫伯特·艾格纳 申请人:洛尔希焊接技术有限公司