用于确定电力电缆的电感的系统和方法与流程

本申请要求2014年4月7日提交的题为“用于确定电力电缆的电感的系统和方法”且序列号为61/976,284的美国临时申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

背景技术：

本发明一般涉及焊接系统且更特别地涉及确定一个或多个电力电缆，如在电源和焊接装置之间的电力电缆的电感。

焊接系统支持多种工艺，如金属惰性气体(MIG)焊接、钨惰性气体(TIG)焊接、粘结焊等，其可在不同模式中，如恒定电流或恒定电压下进行操作。某种焊接应用，如锅炉保养和修理、造船厂工作、建筑等可在与焊接电源相距大距离处定位焊接位置或工件。

电力电缆将输出电力从焊接电源供给至焊接应用。MIG焊接的高级形式基于脉冲电力的生成以将焊丝熔敷在工件上。然而，电力电缆可被布置在焊接电源和焊接应用之间，从而使电力电缆的电感可能影响焊接应用的定时或幅度。

技术实现要素：

下面总结了与原本要求保护的发明的范围相称的某些实施例。这些实施例并不旨在限制所要求保护的发明的范围，相反地，这些实施例仅旨在提供对本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可类似于或不同于下面所阐述的实施例的各种形式。

在一个实施例中，一种焊接系统监控从电源提供至装置的电力输出的变化以确定在电源和装置之间的电力电缆的电感。装置可至少部分地基于在装置的电流需量的变化后在至装置的电压中的阈值变化的延迟、在初始化信号后在装置的电流需量的变化的初始化中的延迟、由装置消耗的电流的变化速率或至装置的电压与装置消耗的电流的相对比较或其任意组合确定电力电缆的电感。如果电力电缆的电感大于阈值电感，装置则可向用户发出信号。在电力电缆的电感大于阈值电感时，装置可禁用与电源的操作。用户可调整电力电缆的布置和/或替换电力电缆以影响电力电缆的电感。如果电力电缆的电感小于阈值电感，装置则可启用与电源的操作。在焊接系统的空转期间，装置可在各种时间确定电力电缆的电感。例如，装置可在焊接系统开启时、在焊接系统操作期间定期地和/或在焊接系统操作期间以随机的间隔确定电力电缆的电感。

附图说明

当参照附图阅读下列具体实施方案时将更好地理解本发明的这些和其他特性、方面和优点，在所有附图中相同的字符表示相同的部件，其中：

图1为根据本发明的方面具有焊接电源和先进工艺送丝器的焊接系统的方框图；

图2为图1所示的先进工艺送丝器的一个实施例的方框图；

图3为根据本发明的方面的先进工艺送丝器的前透视图；

图4为图3所示的先进工艺送丝器的一个实施例的俯视图；

图5为根据本发明的方面的采用电力转换电路、中继电路、感测电路和送丝组件的先进工艺送丝器的一个实施例的方框图；

图6为图5所示的中继电路的一个实施例的示意图；

图7为使用先进工艺送丝器产生受控波形输出的工艺的一个实施例的流程图；

图8为用于感测被供给至先进工艺送丝器的输入电力的极性的工艺的一个实施例的流程图；

图9A为用于致动先进工艺送丝器的中继电路的工艺的一个实施例的流程图的第一部分；

图9B为用于致动先进工艺送丝器的中继电路的工艺的图9A所示的流程图的第二部分；

图10为用于调整先进工艺送丝器的电力转换电路的工艺的一个实施例的流程图；

图11为总线电压、输入电流、输出电压和输出电流与时间的关系图；

图12为总线电压、输入电流、输出电压和输出电流与时间的另一关系图；

图13为在上电或将部件连接至焊接电源期间用于控制电力至焊接部件，如送丝器或悬吊装置的施加的示例性电路的图；

图14为用于控制至焊接悬吊装置的涌入电流的示例性电路的稍微更详细的图；

图15为用于控制至焊丝馈送器的涌入电流的示例性电路的类似的详图；

图16为具有将装置联接至电源的电力电缆的焊接系统的一个实施例；

图17为输入电压和输入电流与时间的关系图，其中通过电力电缆将输入电压和输入电流提供至装置；以及

图18为用于确定在电源和焊接系统的装置之间的电力电缆的电感的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了努力提供对这些实施例的简要描述，可能未在说明中描述实际的实施方式的所有特性。应理解的是，在任何这种实际的实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多实施方式特定的决策以实现开发者的特定目标，如符合与系统相关和业务相关的约束，其可能会根据实施方式不同而发生变化。此外，应理解的是，这种开发上的努力可能是复杂且耗时的，但尽管如此，对于受益于本发明的普通技术人员来说其仍是进行设计、制作和制造的日常工作。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“所述”和“该”均旨在表示具有元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包容性的且表示可能有除了所列元件以外的额外元件。

焊接系统包括电源，其沿电力电缆将电力输出提供至一个或多个装置。被联接至电源的装置可包括但不限于送丝器、先进工艺送丝器、感应加热器、等离子切割器、发电机或其任何组合。电力电缆的电感可使至装置的电流输入延迟，从而影响使从电源提供的电力输出可用于该装置的时间。如下面详细讨论的，装置(例如，先进工艺送丝器)可减少或消除电力电缆的电感对装置的输出的影响。例如，装置可利用储电电路(例如，总线电容器、电池)启用装置以当源于装置的输出电力不同于从电源接收的输入电力时在一段时间提供所需的输出。下面图1-15描述了具有经电力电缆24被联接至电源12的先进工艺送丝器20的焊接系统10的实施例。先进工艺送丝器20可减少或消除电力电缆24的电感可能对被联接至焊接系统10的焊炬14的焊接输出所产生的影响。下面图16-18描述了具有可确定电力电缆24的电感的装置310的焊接系统10的实施例。装置310可将电力电缆24的电感与阈值电感进行比较且可当所确定的电感大于阈值电感时向用户提供信号。装置310的控制电路可当确定的电力电缆24的电感大于阈值电感时禁用装置310的操作，从而保护装置310的电路部件和/或保持源于装置310所需质量的输出。如可以理解的，装置310可包括但不限于先进工艺送丝器20。

尽管在本文中被描述成确定电力电缆24的电感且基于确定的电感在装置310的操作中实现变化，但在其他实施例中，可确定指示焊接系统10中的延迟的某个其他参数且可基于这个其他参数实现在装置310操作中的变化。换句话说，在一些实施例中，由装置310的控制电路确定的指示延迟的参数可类似于电力电缆24中的电感，而在其他实施例中该参数可能仅与电力电缆24中的电感具有某种关系。例如，在某些实施例中，在确定的指示延迟的参数和电力电缆24的电感之间可能有直接关系(例如，1：1的关系)，而在其他实施例中，电力电缆24的电感可能仅是影响指示延迟的参数的一个因素。然而，在一般情况下，在焊接系统10中指示延迟的参数可能至少是部分受电力电缆24的电感影响的，或至少通常在焊接系统10中的电感中。

图1为给焊接应用供电的焊接系统10的一个实施例的方框图。如所示的，焊接系统10包括焊接电源12和联接的焊炬14。焊接电源12将输入电力供给至焊炬14。焊炬14可以是基于所需的焊接应用被配置成进行粘结焊、钨惰性气体(TIG)焊接或气体金属电弧焊接(GMAW)的焊炬。在一些实施例中，焊接电源12将输入电力供给至被联接至被配置用于粘结焊或TIG焊接的焊炬14的悬吊装置16。如果有的话，操作员则为粘结焊或TIG焊接供给填充金属。悬吊装置16可被配置成控制电源12和/或将焊接参数通知操作员。在其他实施例中，焊接电源12将输入电力供给至标准送丝器18。标准送丝器18将输入电力和填充金属供给至被配置成用于GMAW焊接或药芯电弧焊(FCAW)的焊炬14。在一些实施例中，焊接电源12将输入电力供给至先进工艺送丝器20。先进工艺送丝器20被配置成将焊接电源12的输入电力转换成焊接输出。在一些实施例中，先进工艺送丝器20的焊接输出可以是受控的波形焊接输出。受控的波形焊接输出包括适于脉冲焊接工艺或短路焊接工艺的焊接输出。

焊接电源12被联接至交流电(AC)源22，如供给主电力的电网或发动机驱动的发电机。焊接电源12可将主电力处理成经电力电缆24被供给至焊炬14的输入电力。在一些实施例中，电力电缆24包括第一端子26和第二端子28，其中一个端子具有正极性且另一个具有负极性。电力转换电路30将AC电转换成输入电力以作用直流电(DC)或AC。电力转换电路30可包括电路元件，如变压器、开关、升压转换器、逆变器等等，其能够按焊接系统12的需要转换电力。在一些实施例中，电力转换电路30被配置成将主电力转换成大约为80V的DC输入电力以供给悬吊装置16、标准送丝器18或先进工艺送丝器20。输入电力可约为50至120V的DC。

焊接电源12包括控制电路32和操作员接口34。控制电路32控制焊接电源12的操作且可从操作员接口34接收输入，通过该操作员接口34，操作员可选择焊接工艺(例如，粘结焊、TIG、MIG)并输入所述输入电力的所需参数(例如，电压、电流、特定脉冲或非脉冲焊接方法等)。控制电路32可被配置成接收和处理关于系统12的性能和需求的多个输入。控制电路32可包括易失性或非易失性存储器，如ROM、RAM、磁存储器、光存储器或它们的组合。此外，各种控制参数可与被配置成在操作期间提供特定输出(例如，反极性、预充电电容器、启用气体流等)的代码一起被存储在存储器中。

焊接电源12可包括极性反转电路36和被联接至控制电路32的通信电路38。当由控制电路32指引时，极性反转电路36将第一和第二端子26、28的极性进行反转。例如，一些焊接工艺，如TIG焊接可当电极具有负极性(被称为DC正接(DCEN))时启用所需的焊接。例如，一些焊接工艺，如TIG焊接可当电极具有正极性(被称为DC反接(DCEP))时启用所需的焊接。当在TIG焊接工艺和GMAW焊接工艺之间进行切换时，极性反转电路36可被配置成将极性从DCEN反转成DCEP。操作员可手动进行极性反转或控制电路32可响应于通过通信电路38接收的信号指引极性反转电路36进行极性反转。通信电路38被配置成与焊炬14、悬吊装置16、标准送丝器18、先进工艺送丝器20和/或被联接至电力电缆24的其他装置进行通信。在一些实施例中，通信电路38被配置成通过被用于供给输入电力的焊接电力电缆24发送和接收命令和/或反馈信号。在其他实施例中，通信电路38被配置成与另一装置进行无线通信。

包括悬吊装置16、标准送丝器18和先进工艺送丝器20的装置通过被配置成与电力电缆24的第一和第二端子26、28进行联接的输入端子40接收输入电力。在一些实施例中，第一端子26被配置成与输入端子40进行连接且第二端子28被配置成与被联接至工件44的夹具42进行连接。在一些实施例中，输入端子40具有被配置成联接至具有相同极性的各个第一和第二端子26、28的具有限定极性的输入连接，且夹具42联接至悬吊装置16或送丝器18。先进工艺送丝器20被配置成用输入端子40联接至第一和第二端子26、28，且夹具42被联接至先进工艺送丝器20。

对于一些焊接工艺(例如，TIG、GMAW)而言，在焊接期间利用了保护气体。在一些实施例中，如在虚线中所示，焊接电源12包括一个或多个气体控制阀46，其被配置成控制源于气源48的气体流。气体控制阀46可通过控制电路32进行控制。焊接电源12可被联接至一个或多个气源48，这是因为一些焊接工艺可利用彼此不相同的保护气体。在一些实施例中，焊接电源12被配置成经组合的输入电缆50向气体供给输入电力。在其他实施例中，气体控制阀46和气源48可与焊接电源12相分离。例如，气体控制阀46可被设置在标准或先进送丝器18、20内。在图1中所示的标准和先进送丝器18、20被联接至GMAW焊炬52，其被配置成将气体和焊丝54供给至焊接应用。

图2示出用于将输入电力转换成受控波形焊接输出的先进工艺送丝器20的一个实施例的方框图。先进工艺送丝器20通过被联接至加工电路56的输入端子40从焊接电源接收输入电力。在一些实施例中，先进工艺送丝器20可用长电力电缆从焊接电源进行远程操作。加工电路56可包括电路，如中继电路、电压和电流感测电路、储电电路等，其能够感测和控制通过先进工艺送丝器20接收的输入电力。加工电路56将输入电力传输至电力转换电路58。

电力转换电路58被配置成将源于焊接电源的输入电力转换成适于进行焊接应用的焊接输出。电力转换电路58可包括电路元件，如升压转换器、降压转换器、内部总线、总线电容器、电压和电流传感器等，其能够将输入电力转换成焊接输出。在一些实施例中，通过先进工艺送丝器20接收的输入电力是在约20V和120V之间、约40V和100V之间或约60V和80V之间的DC电压。如参照输入电力使用的，术语“大约”可表示在5伏之内或在所需电压的10％之内。电力转换电路58可被配置成将输入电力转换成受控波形焊接输出，如脉冲焊接工艺或短路焊接工艺(例如，调节金属熔敷(RMD^TM))。被设置在先进工艺送丝器20内的电力转换电路58供给用于焊接应用的受控波形焊接输出，而不会造成源于在焊接电源和先进工艺送丝器20之间的电力电缆的衰减。这增加了被供给至焊炬的受控波形焊接输出的响应时间和准确性。增加受控波形焊接输出的响应时间可确保在焊接期间的特定时间将所需的焊接输出波形供给至焊炬。例如，RMD^TM焊接工艺利用受控波形焊接输出，其具有在短路周期的特定时间点上发生变化的电流波形。增加受控波形焊接输出的响应时间还可改善用于产生所需焊接的波形脉冲的时间安排。

在一些实施例中，电力转换电路58被配置成将焊接输出提供至送丝组件60。送丝组件60将焊丝54供给至焊炬以进行焊接操作。送丝组件60包括元件，如焊丝盘、送丝驱动器、驱动辊和送丝控制电路。送丝组件60沿焊接电缆62将焊丝54馈送至焊炬。焊接输出可通过被联接至焊炬的焊接电缆62和/或被联接至工件的工作电缆64进行供给。

先进工艺送丝器20的当前所考虑的实施例具有工艺操作员接口66和控制操作员接口68以控制焊接系统的参数。工艺操作员接口66被联接至加工电路56以供操作员通过选择焊丝的大小、焊丝的类型、材料和气体参数而进行焊接工艺(例如，脉冲、短路、FCAW)的选择和调整。工艺操作员接口66被联接至送丝组件60以对将焊丝54供给至焊炬进行控制。控制操作员接口68被联接至加工电路56以调整用于焊接应用的电压、安培数、送丝速度和电弧长度。在一些实施例中，工艺操作员接口66和控制操作员接口68为单独的接口，每一个均具有各自的控制电路。可替代地，工艺操作员接口66和控制操作员接口68可具有共同的控制电路和/或形成共同的控制和工艺操作员接口。工艺操作员接口66和/或控制操作员接口68可包括易失性或非易失性存储器，如ROM、RAM、磁存储器、光存储器或它们的组合。此外，各种参数可与被配置成在操作期间提供用于默认参数的特定输出的代码一起被存储在存储器中。

工艺接口66被配置成接收输入，如焊丝的材料(例如，钢、铝)、焊丝的类型(例如，实心的、有药芯的)、焊丝的直径、气体类型等。在接收输入后，加工电路56被配置成确定用于焊接应用的受控波形焊接输出。例如，加工电路56至少部分地基于通过工艺接口66接收的输入确定用于受控波形焊接输出的脉冲宽度、相对脉冲幅度和/或波形。送丝组件60可被配置成基于所接收的输入而基于被存储在存储器中的代码或指令供给焊丝54。送丝组件60被联接至工艺操作员接口66和控制操作员接口68以控制被供给用于焊接操作的焊丝54。送丝组件60至少部分地基于经工艺操作员接口66或操作员接口68接收的操作员输入调整用于将焊丝54供给至焊炬的参数。控制操作员接口68被配置成接收用于参数如安培数、电压、极性、送丝速率、电弧长度、工艺类型(例如，RMD^TM、脉冲焊接)等的操作员输入。在一些实施例中，控制操作员接口被配置成调整受控波形焊接输出的电力而不影响受控波形焊接输出的形状。加工电路56至少部分地基于经控制操作员接口68接收的操作员输入调整电力转换电路58和送丝组件60。在一些实施例中，被联接至加工电路56的通信电路70被配置成通过被用于提供输入电力的电力电缆发送和接收命令和/或反馈信号。通信电路70启用工艺操作员接口66和/或控制操作员68以控制焊接电源。例如，工艺操作员接口66和/或控制操作员68可被配置成控制通过焊接电源供给的输入电力的安培数、电压或其他参数。在一些实施例中，加工电路56远离焊接电源控制焊接电源而并不局限于在操作员接口34上所设置的参数(图1)。即，加工电路56和通信电路70使操作员通过与焊接电源的操作员接口34具有相等的控制优先性的先进工艺送丝器20远程地控制焊接电源。

先进工艺送丝器20的一些实施例包括用于沿气体管线74将气体提供至焊炬的阀组件72。阀组件72可通过加工电路56和/或送丝组件60进行控制，如通过虚线控制线所示的。例如，阀组件72可被配置成在焊接应用前或后将气体供给至焊炬。在一些实施例中，阀组件72被配置成在从工艺操作员接口66或控制操作员接口68接收清洗命令后立即清洗气体管线74。

图3示出被设置在具有与控制操作员接口68相分离的工艺操作员接口66的外壳76中的先进工艺送丝器20的一个实施例的前透视图。在一些实施例中，先进工艺送丝器20被设置在具有外壳底座78和外壳盖80的外壳76中以当外壳76关闭时屏蔽送丝组件60以免受操作环境的影响。外壳76可基本上是便携的(例如，手提箱式馈送器)且被配置成进行至远离焊接电源的焊接应用的手动操作员传输。外壳盖80是以虚线示出的以清楚地阐明被设置在外壳内的送丝组件60的一个实施例。

控制操作员接口68可被设置在外壳76外，如在图3中所示。控制操作员接口68可包括一个或多个刻度盘82、一个或多个显示器84和一个或多个按钮86。在一些实施例中，刻度盘82可被配置成调整输入电力或焊接输出的电压和/或安培数、焊丝的速度或电弧长度或其组合。一个或多个按钮86可使操作员选择之前被存储在存储器中的工艺类型、操作员偏好或工艺参数或其组合。控制操作员接口68可使操作员选择被存储在存储器中的工艺参数，如用于所选受控波形焊接工艺的之前选择的安培数和焊丝的速度。显示器84可被配置成显示所调整的工艺参数和/或所选的工艺类型(例如，RMD^TM、脉冲焊接、FCAW、MIG)。在一些实施例中，一个或多个显示器84、灯或其他装置可被配置成提供操作员可感知的通知以通知操作员所联接的电力电缆的极性是否与各自的输出端子40相对应。

先进工艺送丝器20的实施例包括被设置在外壳76内焊丝54的一个或多个焊丝盘88以供给送丝驱动器90。焊丝54通过送丝驱动器90和输出端子91被拉至焊接电缆62。在一些实施例中，气体管线74可位于焊接电缆62内，如图所示。工作电缆64被联接至输出端子91。

图4示出具有被设置在外壳76内的工艺操作员接口66的先进工艺送丝器20的一个实施例的俯视图。工艺操作员接口66可包括一个或多个按钮92和一个或多个指示器94以接收和显示焊丝和材料参数。在一些实施例中，工艺操作员接口66可被配置成接收气体参数。工艺操作员接口66的一个或多个按钮92可被配置成接收输入，如焊丝的材料(例如，钢、铝)、焊丝的类型(例如，实心的、有药芯的)、焊丝的直径和气体类型。在一些实施例中，与通过控制操作员接口68选择的控制参数相比，焊丝和/或气体参数可不那么频繁地进行调整。例如，工艺操作员接口66可被设置在外壳内，在焊接期间，外壳是常闭的。作为另一个实例，当更换焊丝54的焊丝盘88时，可主要调整工艺操作员接口66。指示器94可包括显示器、灯或其他装置，其被配置成提供指示所选焊丝和/或气体参数的操作员可感知的通知。送丝驱动器90的两个或多个驱动轮98被配置成沿焊接电缆62指引焊丝54通过输出端子91。

图5示出具有加工电路56、电力转换电路58和送丝组件60的先进工艺送丝器20的一个实施例的方框图。先进工艺送丝器20的实施例可被联接至具有电感100的长电力电缆24。如可理解的，电力电缆24可以是常规的电力电缆24。如上面所讨论的，先进工艺送丝器20可位于远离焊接电源处。例如，先进工艺送丝器20可被设置在距离焊接电源12约30至200英尺、约50至150英尺或约100至150英尺处。在一些实施例中，位于远处的先进工艺送丝器可位于与焊接电源12不同的建筑物、结构或房间中。在使用期间，随着电力电缆24的盘卷、延伸和移动，电感100可能发生变化。

电力转换电路58被配置成从电力电缆24接收输入电力并将输入电力转换成焊接输出。不考虑电力电缆24的电感100，电力转换电路可将输入电力转换成焊接输出。工艺控制电路102至少部分地基于从工艺操作员接口66和/或控制操作员接口68接收的参数控制电力转换电路58。工艺控制电路102控制升压转换器104和降压转换器106以将输入电力转换成焊接输出。内部总线108可被设置在升压转换器104和降压转换器106之间。为了清楚起见，本文仅讨论了一个升压转换器104和降压转换器106，然而，电力转换电路58的其他实施例可具有一个或多个升压转换器104和/或一个或多个降压转换器106。升压转换器104和降压转换器106被配置成将输入电力转换成适于受控波形焊接工艺，如RMD^TM和脉冲焊接工艺的焊接输出。

升压转换器104从输入端子40接收DC电压且增加或提高被供给至降压转换器106的总线电力的DC电压。如可以理解的，升压转换器104使用开关(例如，FET)将源于焊接电源的DC输入电力转换成基本上是脉冲增加的电压DC总线电力以打开和关闭升压电路。DC总线电力的增加的电压至少是基于开关的占空比。改变开关的占空比影响了将增加的电压DC总线电力供给至内部总线108的时机。通过控制升压转换器104的开关，工艺控制电路102可调整DC总线电力的时机、电压和安培数。

降压转换器106接收增加的电压DC总线电力并降低或减少DC电压以控制焊接输出的安培数。如可以理解的，降压转换器106使用开关(例如，FET)将脉冲增加的电压DC总线电力转换成脉冲降低的电压DC焊接输出以打开和关闭降压电路。由于使用升压转换器104，改变降压转换器106的开关的占空比影响降低的电压DC焊接输出被供给至焊炬的时机。在一些实施例中，多个降压转换器106可被并联至内部总线108并单独地进行控制以影响焊接输出的变化(例如，脉冲)的时机和辐度。通过控制降压转换器106的开关，工艺控制电路102可调整DC焊接输出的时机、电压和安培数。控制电路102被配置成控制升压和降压转换器104、106的开关以基于操作员选择的焊接工艺(例如，RMD^TM、脉冲焊接、FCAW、MIG)动态调整被供给至焊炬的DC焊接输出的电压和/或安培数。在一些实施例中，工艺控制电路102被配置成基于输入电力、总线电力或焊接输出或其组合的感测参数控制升压转换器104和/或降压转换器106。例如，控制电路102可基于焊接输出的感测参数控制升压转换器104以控制跨内部总线108的电压。

在一些实施例中，储电电路(例如，总线电容器110)可被设置在内部总线108上。总线电容器110可在任何时间部分地保护升压转换器104和/或降压转换器106免受至电力转换电路58的输入电力和源于电力转换电路58的焊接输出之间的差异影响。如上面所讨论的，由升压转换器104转换的总线电力被引向内部总线108，且随后至降压转换器106。总线电容器110可被配置成存储总线电力直到其被降压转换器106接收为止。将相对大量的电力存储在总线电容器110中以及对其进行放电可能会加热总线电容器。要转换成焊接输出的在通过升压转换器104供给的总线电力和通过降压转换器106移除的总线电力之间的电压差可作为电压纹波进行测量。减少电压纹波的大小可改善焊接质量和/或保持总线电容器110的温度。总线电容器110的大小和电容可基于电压纹波的大小，其至少部分地受对升压转换器104和降压转换器106的控制的影响。总线电容器110可部分地使电压纹波衰减和/或延迟。

在一些实施例中，工艺控制电路102被配置成至少部分地基于输入电力和焊接输出的感测参数控制升压转换器104和降压转换器106的占空比以减少总线电容器110的电压纹波。输入电力的电流和电压是在第一和第二连接处112、114通过输入传感器118由感测电路116进行感测的。感测电路116在内部总线108通过总线传感器120感测跨总线电容器110的电流和电压并通过输出传感器122感测焊接输出的电流和电压。工艺控制电路102可至少部分地基于焊接输出、输入电力或总线电力或其组合的感测参数(例如，电压、电流)驱动升压转换器104和降压转换器106。例如，感测电路116可用焊接输出传感器122感测焊接输出的电压和电流并用输入传感器118和总线传感器120感测输入电力和总线电力的电压。在一些实施例中，工艺控制电路102被配置成确定焊接输出的电流和电压与电力转换电路58的损失的乘积(即，电力)、确定损失与乘积的总和、将总和除以输入电压以确定所需的总线电流并驱动升压转换器104控制总线电流。升压转换器104可控制总线电流至所需的总线电流以基本上使至内部总线108中的总线电力与从内部总线108移除的焊接输出相匹配。电力电缆24的电感100使从焊接电源至内部总线108中的电流延迟。基于输入传感器118和/或总线传感器120而非在焊接电源的输入电力的电流和电压控制升压转换器104减少了在总线电容器110上的电压纹波。基于输入传感器118和/或总线传感器120控制升压转换器104减少或消除了电感100对焊接输出的影响。在一些实施例中，工艺控制电路102被配置成至少在降压转换器106将总线电力转换成适于受控波形焊接工艺(例如，脉冲焊接、短路焊接)的焊接输出的同时控制升压和降压转换器104、106以减少在内部总线108上的电压纹波。

工艺控制电路102可被配置成通过调整用于在升压和降压转换器104、106内的开关的占空比的控制信号的时机而减少电压纹波。通过调整控制信号的时机，工艺控制电路102可被配置成通常将焊接输出电压和电流的脉冲(例如，相位)与输入电力的输入电流的脉冲相对齐。工艺控制电路102可调整源于升压转换器104和/或降压转换器106的信号脉冲的相对时机(例如，相移、时间提前量、时间延迟)以减少电压纹波。减少在内部总线108上的电压纹波可使总线电容器110更小、更轻、更凉、更有效、更便宜或其组合。工艺控制电路102可被配置成将电压纹波调谐至用于电力电缆24的任何电感100的最小值。以这种方式，电感100可在焊接系统的操作期间或在焊接操作之间发生改变，而不会影响在内部总线108上的电压纹波和/或源于降压转换器106的焊接输出。

输入电力是沿被联接至输入端子40的电力电缆24从焊接电源进行接收的。在一些实施例中，输入端子40具有第一输入连接112和第二输入连接114，其均具有各自限定的极性。如上面所讨论的，第一和第二端子26、28具有正和负极性，从而对输入电力进行极化。在一些实施例中，感测电路116被配置成使用输入传感器118检测被供给至第一和第二输入连接112、114的极化输入电力的极性。感测电路116可被配置成检测在第一和第二端子26、28的极性和第一和第二输入连接112、114的限定极性之间的错配。被联接至感测电路116的工艺控制电路102可被配置成只有当检测的输入电力的极性对应于第一和第二输入连接112、114的限定极性时才将极化输入电力提供至电力转换电路58。先进工艺送丝器20可被配置成为特定焊接应用供给极化焊接输出。切换第一和第二端子26、28的极性从而使端子26、28不与第一和第二输入连接112、114相对应可将电力电缆62和工作电缆64的极性从DCEN切换至DCEP或从DCEP切换至DCEN。

在一些实施例中，先进工艺送丝器20被配置成将极性通知操作员和/或自动切换输入电力的极性。例如，工艺操作员接口66和/或控制操作员接口68可被配置成如果极化输入电力的极性不与第一和第二输入连接112、114的限定极性相对应时提供操作员可感知的通知。通信电路可被配置成通过至焊接电源的电力电缆发送和接收命令和/或反馈信号。通信电路发送指示在输入连接的极性之间的错配的信号，从而使焊接电源可提供极性的操作员可感知通知和/或反转输入电力的极性。在一些实施例中，焊接电源的极性反转电路36(图1)基于信号反转极化输入电力的极性，从而使极化输入电力的极性对应于第一和第二输入连接112、114的限定极性。

感测电路116还被配置成用总线传感器120测量内部总线108的电流和/或电压并用焊接输出传感器122测量焊接输出的电流和/或电压。工艺控制电路102通过感测电路116监控输入传感器118、总线传感器120和焊接输出传感器122。在检测到极化输入电力和/或焊接输出变化至阈值范围外的一个数值后，工艺控制电路102可打开中继电路124以中断将极化输入电力提供至焊丝馈送器20的操作部件。操作部件可包括但不限于电力转换电路58、焊丝馈送驱动器90或送丝控制电路或其任何组合。阈值范围具有最大阈值(例如，约80V、100V、120V或更大)和最小阈值(例如，约20V、25V或30V)。当极化输入电力和/或焊接输出位于阈值范围内时操作电力转换电路可增加转换的稳定性或一致性。例如，在中继电路124下游的短路可导致跨内部总线108的电压下降和/或焊接输出的电压下降。由于下游的短路，打开中继电路124可至少保护中继电路124免受多余的输入电力的影响。中继电路124可包括电路元件，如自锁继电器、非自锁继电器、固态开关等。中继电路124被配置成关闭以提供输入电力以及打开以中断至电力转换电路58的输入电力。在一些实施例中，储电电路可提供电力以打开中继电路124并中断输入电力。储电电路可包括辅助电源126和/或内部总线108上的总线电容器110。

中继电路124的当前所考虑的实施例包括被并联在第一和第二中继接合点132、134的电力继电器128和旁路电路130。电力继电器128可以是自锁继电器或非自锁继电器，其被配置成当关闭时载有高安培数的DC。自锁继电器可比具有相同电流容量的非自锁继电器更小和更轻。在一些实施例中，电力继电器128可以是由德国的Gruner of Wehingen制造的753型继电器。旁路电路130可包括但不限于驱动电路、电压嵌位装置(例如，金属氧化物电阻器)和一个或多个响应于源于驱动电路的驱动信号的开关。一个或多个开关被配置成当关闭时沿第二电流路径131载有电流。电压嵌位装置可被配置成响应于跨中继电路124的电压尖峰(例如，快速增加或降低)嵌制跨第一和第二中继接合点132、134的电压。电压尖峰可使大电流以其他方式沿第一和/或第二电流路径129、131流动。电压嵌位装置可被配置成消散被存储在电力电缆24的电感100中的一些能量。在一些实施例中，旁路电路130可包括至少一对开关以在如果第一和第二端子26、28的极性不与联接的第一和第二端子112、114的各个限定极性相对应的情况下保护驱动电路。旁路电路130还可包括并联至电力继电器128的多个固态开关(例如，晶体管)以提供所需的载电流容量，如高安培数DC输入电力。驱动电路可能是工艺控制电路102或由工艺控制电路102控制的独立电路。

工艺控制电路102被配置成向电力继电器128施加信号以打开和关闭电力继电器128以及向旁路电路130施加信号以协同电力继电器128的打开和关闭而打开和关闭旁路电路130。在一些实施例中，用于打开和关闭电力继电器128以及用于打开和关闭旁路电路130的信号是基本上同时施加的。旁路电路130可被配置成短时间内沿第二电流路径131将输入电力的一小部分运载至电力转换电路58以减少在该短时间内通过电力继电器128沿第一电流路径129运载的输入电力的剩余部分。当被关闭时，旁路电路130的开关被配置成减少跨电力继电器128的电流以使电力继电器128打开和关闭，而不会产生电弧和/或使用磁吹。在工艺控制电路102向电力继电器128发出信号以打开或关闭后，工艺控制电路102向旁路电路130的开关发出信号以打开以中断沿第二电流路径131的输入电力的一小部分。旁路电路130的开关可被配置成在打开或关闭电力继电器128的同时在短时间内沿第二电流路径131运载输入电力。

在焊接期间，电力继电器128被关闭以将输入电力提供至电力转换电路58。在一些实施例中，被联接至感测电路116的工艺控制电路102被配置成监控输入电力的电压和跨内部总线108的电压。控制电路102被配置成至少部分地基于可指示在中继电路124下游的短路的输入电压或跨内部总线108的电压的下降打开电力继电器128。工艺控制电路102可用被存储在储电电路，如辅助电源126或总线电容器10中的电力致动电力继电器130。例如，工艺控制电路102可对储电电路进行放电以对线圈进行供电，从而打开或关闭电力继电器128。

在一些实施例中，在焊接电源提供适于转换成焊接输出的输入电力前，可对储电电路进行充电。在内部总线108上的储电电路(例如，总线电容器110)可通过所接收的在初始水平上的输入电流进行充电。在一些实施例中，工艺控制电路102将预充电信号传输至焊接电源以将输入电力的输入电流降低至初始水平。感测电路116可用总线传感器120感测储电电路的电荷。在一些实施例中，工艺控制电路102可基于输入电力的电压和跨内部总线108的电压之间的比较发起至焊接电源的信号以将输入电流增加至更高的水平。在一些实施例中，工艺控制信号在关闭第一电流路径129并打开第二电流路径131后接收在更高水平的输入电流。首先接收在初始水平的输入电流且随后接收在更高水平的输入电流会启用先进工艺送丝器20的阶段性初始化，从而减少由工艺控制电路102和/或电力转换电路58所消耗的涌入电流和输入电力。例如，工艺控制电路102可当总线电压约为输入电力电压的约50％、75％或100％时发起至焊接电源的信号。在一些实施例中，信号经通信电路70和电力电缆24被发送至焊接电源。

在升压转换器104和降压转换器106之间的总线电容器110可在先进工艺送丝器20内执行几种功能。总线电容器110可存储电力以打开或关闭中继电路124以中断至操作部件(例如，电力转换电路58、送丝驱动器90、送丝控制电路136)的输入电力流。工艺控制电路102可基于总线电容器110和/或输入连接112、114的电压打开或关闭中继电路124。工艺控制电路102还可至少部分地基于总线电容器110和/或输入连接112、114的感测电压发送信号至焊接电源。

在一些实施例中，旁路电路130被配置成如果在中继电路124的下游有短路则阻止电力继电器128关闭。工艺控制电路102可通过关闭第二电路路径131测试先进工艺送丝器20，从而确定内部总线108的电压是否可能会增加。在中继电路124的下游发生短路的情况下，内部总线108的电压将不会增加。当工艺控制电路102确定内部总线108的电压可增加时，工艺控制电路102可关闭电力继电器128以使输入电力流至电力转换电路58。在发生短路的情况下，为在中继电路124的下游的短路所进行的先进工艺送丝器20的测试可使电力继电器128保持为打开的。

送丝组件60是通过被联接至送丝驱动器90的送丝控制电路136进行控制的。送丝控制电路136可被联接至工艺操作员接口66、控制操作员接口68和工艺控制电路102。送丝控制电路136至少部分地基于经工艺操作员接口66和控制操作员接口68接收的参数控制送丝驱动器90以将焊丝54供给至焊接电缆62。如上面所讨论的，工艺操作员接口66可被配置成接收用于气体参数的输入。被联接至气体管线74的阀组件72被配置成通过工艺控制电路102和/或送丝控制电路136进行控制。

图6示出沿线6-6的图5所示的旁路电路130的一个实施例的示意图。如上所述，旁路电路130在第一和第二中继接合点132、134与电力继电器128并联。旁路电路130包括一个或多个开关138，如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其并联至电力继电器128。在一些实施例中，固态开关可被布置为反串联并联配置。电力继电器128和旁路电路130是通过工艺控制电路进行控制的以基本上同时地打开和关闭，从而减少跨电力继电器128的电弧产生。关闭电力继电器128使电流沿第一电流路径129流动且关闭开关138使电流沿第二电流路径131流动。第二电流路径131可包括在并联开关之间的一些分支140、142、144和146。改变分支的数量影响沿第二电流路径131的载电流容量，从而当致动电力继电器128时影响沿第一路径129的电流。当致动电力继电器128时减少沿第一路径129的电流减少了在电力继电器的触点之间的电弧产生。工艺控制电路被配置成控制通过门148的一个或多个开关138或其他控制开关以同时或相继打开和关闭一个或多个开关138。一个或多个开关138被配置成打开的，除非受工艺控制电路的控制而关闭。

在从工艺控制电路接收控制信号后，一个或多个开关138被配置成关闭，且打开第二电流路径131。在一个或多个开关138被关闭时，由于沿第二电流路径131的电流，工艺控制电路控制电力继电器128以用沿第一电流路径129的减少的电流进行致动以打开或关闭。在对电力继电器128进行致动以打开或关闭后，工艺控制电路打开一个或多个开关138以打开第二电流路径131。源于控制一个或多个开关138和电力继电器128的控制信号可以是脉冲，其基本上同时地打开和关闭第一和第二电流路径129、131。即，电力继电器128可在约5至50毫秒、10至40毫秒或约20至30毫秒的时间内打开和关闭第一和第二电流路径129、131。

旁路电路130包括电压嵌位装置150(例如，金属氧化物电阻器、变阻器)以保护一个或多个开关138和电力继电器128免受过电压的影响。在打开电力继电器128后，在第一和第二中继接合点132、134之间的电压可随着总线电容器、电力电缆和/或辅助电源或其他电路释放所存储的电荷而增加。电压嵌位装置150被配置成与较低电压相比，其在较高电压下具有较大的电阻。随着在第一和第二中继接合点132、134之间的电压增加，电压嵌位装置150沿第三电流路径152运载更多的电流，从而在阈值水平以下沿第一和第二电流路径129、131保持电流。

可根据如在图7-10中所示的多个方法利用图5所示的先进工艺送丝器。图7-10的所示的实施例中的所有均可利用先进工艺送丝器的一些实施例。图7-10的所示的实施例中仅有一些可利用先进工艺送丝器的其他实施例。图7示出一种在先进工艺送丝器内将输入电力转换成受控波形焊接输出的方法154。该方法的第一步156是从焊接电源接收输入电力。在一些实施例中，输入电力可以是约为80V的极化DC输入电力。如果被直接供给至焊炬，输入电力则可能不适于受控波形焊接工艺。在步骤158中，操作员可打开先进工艺送丝器的外壳。操作员可打开外壳以安装或更换焊丝盘或调整与焊丝和气源相关的参数。在步骤160中，在外壳内的工艺操作员接口在外壳在步骤162中被关闭前接收焊丝和/或气体参数。在步骤164中，工艺控制电路确定工艺参数。工艺参数包括受控波形输出、安培数、焊丝的馈送速率等。工艺参数可基于通过工艺操作员接口接收的参数进行确定。在一些实施例中，控制电路自动基于被存储在存储器中的代码和/或指令确定用于受控波形焊接输出的工艺参数而并不通过操作员直接选择工艺类型。在步骤166中，先进工艺送丝器可与焊接电源进行通信以至少部分地基于所接收的工艺和/或焊丝参数调整输入电力。在一些实施例中，步骤166可发生在先进工艺送丝器的操作期间的任何时间。在方框168中，先进工艺送丝器将输入电力转换成焊接输出。焊接输出可以是适于短路或脉冲焊接工艺的受控波形焊接输出。通过先进工艺送丝器内的电力转换电路转换的焊接输出不会被联接至焊接电源的电力电缆的电感衰减。先进工艺送丝器在步骤170中接收保护气体。保护气体可通过焊接电源或单独的气源进行供给。在步骤172中，先进工艺送丝器至少部分地基于在步骤160和164接收的输入将焊丝和气体提供至焊炬。在步骤174中，至少部分地基于在步骤164接收的输入，焊接输出被提供至焊炬。由于相对较短的距离以及在电力转换电路和焊炬之间的低电感，焊接输出可适于受控波形焊接工艺。

图8示出一种感测通过先进工艺送丝器接收的输入电力的极性的方法176。在步骤178中，先进工艺送丝器从焊接电源接收极化输入电力。沿电力电缆的第一和第二端子供给极化输入电力。在各自具有限定极性的两个输入连接接收输入电力。在方框180中，感测电路在第一和第二输入连接用输入传感器检测极化输入电力的极性和电压。在一些实施例中，在方框182中，接收的输入电力可改变储电电路，如辅助电源和/或总线电容器。

在步骤180中检测输入电力的极性后，感测电路在节点184验证第一和第二端子是否对应于输入连接的限定极性。如果在极性之间有错配，在先进工艺送丝器内的工艺控制电路可通过工艺操作员接口、控制操作员接口和/或焊接电源用关于极性错配的操作员可感知通知来通知操作员。可替代地，在方框188中，工艺控制电路可与焊接电源进行通信以指引焊接电源改变输入电力的极性，如在方框190中所示。如果输入电力的极性与限定的极性连接的极性相匹配，那么工艺控制电路则在节点192确定输入电力和输入电压是否基本上是稳定的。如果输入电压是稳定的，则将输入电力供给至电力转换电路。在焊接工艺期间，工艺控制电路可在节点192定期感测和确定输入电压是否是稳定的。如果输入电压不是稳定的，工艺控制电路则可中断至电力转换电路的极化输入电力供应。工艺控制电路可通过打开在电力转换电路上游的电力继电器和/或与焊接电源进行通信而中断极化输入电力，从而停止向先进工艺送丝器供给输入电力。如果输入电力被中断，当接收到极化输入电力时，该方法176则可从步骤178进行重复。

在方框196中，如果输入电压是稳定的，输入电力则被供给至电力转换电路以将极化输入电力转换成焊接输出。焊接输出可以是适于短路或脉冲焊接工艺的受控波形焊接输出。此外，焊接输出可能适于FCAW工艺或GMAW焊接工艺。通过先进工艺送丝器20内的电力转换电路转换的焊接输出不会被联接至焊接电源的电力电缆的电感衰减。先进工艺送丝器在步骤170中接收保护气体。保护气体可通过焊接电源或单独的气源进行供给。在步骤172中，先进工艺送丝器将焊丝和气体提供至焊炬。在步骤174中，焊接输出被提供至焊炬。由于相对较短的距离以及在电力转换电路和焊炬之间的低电感，所提供的焊接输出可适于受控波形焊接工艺。

图9A示出一种对先进工艺送丝器的电路元件进行预充电并使用与电力继电器并联的旁路电路的方法198的第一部分。当先进工艺送丝器被电联接至焊接电源时，先进工艺送丝器在步骤199中将预充电信号发送至焊接电源。预充电信号指引焊接电源将预充电输入电力的电流限制为初始水平。在步骤200中，先进工艺送丝器接收在初始水平的输入电力。在步骤201中，工艺控制电路发送控制信号至旁路电路以关闭第二电流路径以将在初始水平的输入电力传输至储电电路(例如，在内部总线上的总线电容器)。在步骤202中，在初始水平的输入电力对储电电路(例如，总线电容器)进行充电。在步骤204中，感测电路检测输入电力和总线电力的电压。总线电力的电压为被存储在总线电容器中的电力的度量。在节点206上，工艺控制电路比较输入电力和总线电力的电压。在一些实施例中，在节点206上，工艺控制电路测试中继电路，如上面参照图5所述，从而确定在中继电路下游的短路的存在。如果在下游存在有短路(例如，电压在阈值以下)，工艺控制电路则可能不关闭电力继电器，从而使输入电力不会通过短路。在下游有短路的情况下，在方框207中，工艺控制电路可打开旁路电路。在旁路电路打开后，在方框209中，电压嵌位装置嵌制电压以至少部分地保护中继电路。工艺控制电路可在方框211中将信号发送至焊接电源、工艺操作员接口和/或控制操作员接口。在一些实施例中，信号可控制焊接电源终止输入电力的产生。在其他实施例中，信号在方框213中控制操作员接口向操作员指示故障(例如，短路)。如果总线电力的电压位于阈值之上(例如，对储电电路进行充电)且不存在短路，工艺控制电路则将控制信号发送至电力继电器以在步骤208关闭第一电流路径。

在电力继电器被关闭后，在步骤210中，工艺控制电路将控制信号发送至旁路电路以打开第二电流路径。在一些实施例中，在方框212中，工艺控制电路将信号发送至焊接电源。信号指引焊接电源将输入电力的电流增加至更高水平。在其他实施例中，焊接电源被配置成在步骤210后的限定时间段后将电流增加至更高水平。在一些实施例中，先进工艺送丝器的工艺控制电路可基本上同时进行步骤208和210或在小于约50毫秒、小于约30毫秒或小于约15毫秒的时间内进行。在方框214中，先进工艺送丝器接收在更高水平的输入电力。在更高水平的输入电力适于在方框216中转换成焊接输出以用于所需的焊接工艺。

在步骤216中，先进工艺送丝器的电力转换电路将更高水平的输入电力转换成焊接输出。焊接输出可以是适于短路或脉冲焊接工艺的受控波形焊接输出。此外，焊接输出可能适于FCAW工艺或GMAW焊接工艺。通过先进工艺送丝器内的电力转换电路转换的焊接输出不会被联接至焊接电源的电力电缆的电感衰减。图9B示出可在方框216期间和在其之后进行配置的方法198的第二部分。在焊接工艺期间，在节点218上，感测电路监控输入电力和总线电力的电压以控制中继电路。在一些实施例中，感测电路还可检测输入电力的极性，如上面参照图8中的方法176所述的，从而将极性错配通知操作员或反转在焊接电源处的极性。

如果感测电路检测到跨内部总线的下降的电压和/或输入电力的下降的电压，工艺控制电路在步骤220、224和226中致动中继电路以中断至电力转换电路的输入电力。工艺控制电路在步骤220中将控制信号发送至旁路电路以关闭第二电流路径。在步骤220的同时或在步骤220后不久，工艺控制电路在步骤224中将控制信号发送至电力继电器以打开第一电流路径。工艺控制电路可对储电电路中的至少一些进行放电以驱动电力继电器打开。例如，储电电路可存储电力以在从工艺控制电路接收控制信号后驱动磁性线圈打开电力继电器。在电力继电器被打开后，在步骤226中，工艺控制电路将控制信号发送至旁路电路以打开第二电流路径。在一些实施例中，先进工艺送丝器的工艺控制电路可基本上同时进行步骤220、224和226或在小于约50毫秒、小于约30毫秒或小于约15毫秒的时间内进行。在打开第一和第二电流路径后，跨中继电路的电压可能由于被存储在电力电缆和/或储电电路中的电力而增加。中继电路的电压嵌位装置在方框228中嵌制电压以减少所存储的能量对电力继电器或旁路电路的影响。在整个方法198中，例如如果感测电路检测到输入电力和总线电力的稳定电压，先进工艺送丝器则可在步骤230中与焊接电源进行通信。先进工艺送丝器可指引焊接电源调整输入电力(例如，停止供给输入电力)。

先进工艺送丝器在步骤170中接收保护气体。保护气体可通过焊接电源或单独的气源进行供给。在步骤172中，先进工艺送丝器将焊丝和气体提供至焊炬。在步骤174中，焊接输出被提供至焊炬。由于相对较短的距离以及在电力转换电路和焊炬之间的低电感，所提供的焊接输出可适于受控波形焊接工艺。

图10示出一种控制输入电力的电流以减少在内部总线上的电压纹波的方法232。该方法232的第一步骤234为从焊接电源接收输入电力。在一些实施例中，输入电力可以是约为80V的极化DC输入电力。在整个方法232中，先进工艺送丝器可与焊接电源进行通信，如在步骤236中所示。在步骤238中，电力转换电路的升压转换器接收输入电力并将输入电力转换成总线电力。沿内部总线将总线电力从升压转换器传输至降压转换器。在步骤240中，感测电路检测总线电力的电流和电压。在步骤242中，降压转换器将源于内部总线的总线电力转换成焊接输出。焊接输出可以是适于短路或脉冲焊接工艺的受控波形焊接输出。此外，焊接输出可能适于FCAW工艺或GMAW焊接工艺。在步骤244中，感测电路还检测了焊接输出的电流和电压。

工艺控制电路接收所检测的电流并处理所检测的测量以调整电力转换电路。在一些实施例中，工艺控制电路被配置成确定总线电力的所需电流以减少跨内部总线的电压纹波。工艺控制电路可通过确定焊接输出的电流和电压的乘积、确定乘积和转换损失的总和并用该总和除以总线电压而确定总线电力的所需电流。工艺控制电路可基于从步骤240和244检测的电流和电压测量在步骤248中调整至升压和降压转换器的命令信号。在一些实施例中，工艺控制电路调整至电力转换电路的命令信号以基本上使进入内部总线的总线电力与进入降压转换器的总线电力在时间上相匹配。这减少了跨内部总线的电压纹波。工艺控制电路被配置成至少部分地基于焊接输出调整总线电力的电流。在一些实施例中，工艺控制电路被配置成调整升压转换器内的开关的占空比以使输入电力至总线电力的转换的时间提前或延迟(例如，相移)。工艺控制电路还被配置成调整降压转换器内的开关的占空比以使总线电力至焊接输出的转换的时间提前或延迟(例如，相移)。在一些实施例中，工艺控制电路被配置成基于反馈动态调整升压转换器和降压转换器以将电压纹波调谐至最小值。工艺控制电路被配置成将电压纹波调谐至用于电力电缆的任何电感的最小值。

先进工艺送丝器在步骤170中接收保护气体。保护气体可通过焊接电源或单独的气源进行供给。在步骤172中，先进工艺送丝器将焊丝和气体提供至焊炬。在步骤174中，焊接输出被提供至焊炬。由于相对较短的距离以及在电力转换电路和焊炬之间的低电感，所提供的焊接输出可适于受控波形焊接工艺。

图11为示出在不调整电力转换电路的情况下先进工艺送丝器的总线电压、输入电流和焊接输出参数与时间关系的实施例的图249。该图249示出由升压转换器供给的在内部总线上的一系列输入电流脉冲以及源于适于受控波形焊接工艺的内部总线的由降压转换器消耗的焊接输出。信号250是在内部总线上测量的电压纹波。信号252为由降压转换器消耗的焊接输出的输出电流，且信号254是由降压转换器消耗的焊接输出的输出电压。信号256是源于输入电力的由升压转换器供给的所转换总线电力的电流。所示的信号中的每一个具有规则周期，然而，输出电流和电压252、254的输出时机(例如，相位)在总线电流256的输入时机(例如，相位)之前。即，总线电流256的峰260时机从焊接输出电流252和焊接输出电压254的峰258的时机发生偏离(例如，延迟)。在图249的输出峰258和输入峰260之间的相对时间差使电压纹波具有很大的峰-峰幅度262。

图12为示出先进工艺送丝器的总线电压、输入电流和焊接输出参数与时间关系的实施例的图264，电力转换电路为该先进工艺送丝器进行调整以减少电压纹波。在该实施例中，电压纹波250的峰-峰幅度262基本上小于图11的图249中所示。工艺控制电路控制在升压转换器和/或降压转换器内的开关的占空比以减少电压纹波250。例如，工艺控制电路调整输出电流和电压的输出峰258的时机、调整总线电流的输入峰260的时机或其组合。图12示出一个实施例，其中工艺控制电路延迟输出峰258的时机以更紧密地与输入峰260的时机保持一致，从而减少电压纹波250的峰-峰幅度262。在一些实施例中，当输入电流256和输入电压信号与输出电流252和输出电压254在时间上对齐时，减少电压纹波250。输入电流256和输入电压信号的乘积可大致等于转换损失(例如，源于升压转换器和降压转换器的)与输出电流252和输出电压254信号的乘积的总和。在一些实施例中，工艺控制电路通过升压和降压转换器控制转换以改进脉冲波形的形状以进一步地减少电压纹波。例如，图264的实施例的总线电流256比图249的实施例增加和减少地更快。额外地，工艺控制电路可控制由升压转换器供给的总线电流256以紧密地匹配由降压转换器消耗的焊接输出252的电流，如在图264中所示。

图13示出具有上述类型的如可用于被联接至焊接电源的悬吊装置或远程送丝器中的示例性电流管理系统。通常由参考数字268指示的电流管理系统被设计成经电力电缆24被联接至焊接电源12。由于焊接电源12通常可能是带电的(即，上电的并将输出电力提供至电缆24)，电流管理系统268可提供多个功能，如限制至远程部件中的能量存储装置的涌入电流和/或延迟将电流施加至能量存储装置以当部件被联接至带电的焊接电源时避免在端子连接处产生电弧。在所示的实施例中，电流管理系统268包括被联接至部件内的局部电源272的至少一个能量存储装置270。局部电源可被用于为各种配件274，如用户接口、显示器等提供电力。能量存储装置270可包括一种或多种类型的装置，如电容器、电池、这些的组合或任何其他合适的能量存储装置。还设有充电/放电控制电路276以调节电流至能量存储装置270的施加以及调节源于能量存储装置的电力流。这些装置可被联接在总线的电路布置中，如图所示，其中焊接电力被提供至与该电路并联的焊炬。此外，电流和电压传感器可被结合至用于调节某些部件的操作的电路中，特别是在悬吊装置或送丝器至电源的初始连接期间和在操作期间。

如下面参照图14和15更完整描述的，电流管理系统268通过对充电/放电控制电路的操作限制至能量存储装置的电流。特别地，在使用期间，电路可确保焊接电力输出不会让局部电源272“饿着”，如在电弧接通(例如，在TIG操作中的提升电弧接通)期间。此外，经电路可使电流消耗足够得低以在悬吊装置或送丝器被连接至活动的焊接电源时防止电弧产生。因此，进一步地，源于能量存储装置的能量可被用于在开放电路的电压损失(即，“跨失”)期间保持至配件274的电力。

图14示出示例性充电/放电控制电路276，如可适于限制至远程部件，如焊接悬吊装置的涌入电流。能量存储装置270在这里被示为一系列电容器。充电路径278是通过电阻器280和开关282进行限定的。在所示的实施例中，电阻器280具有相对较低的电阻，如100欧姆，然而也可使用任何合适的电阻，且开关282包括MOSFET，然而也可使用任何合适的开关。电阻器280在将部件连接至带电的电源后最初限制至电容器的电流。至电容器的电流是在齐纳二极管286(或另一装置，如组合地模仿齐纳二极管和误差放大器的方面的电路)的控制下通过电阻器280和开关282进行限制的。该电流可通过选择各个电部件而变得足够得低，从而当悬吊装置被连接至焊接电源的开放电流电压时防止电弧的产生。设有二极管284以进行保护。通过一起发挥作用以通过调制开关282的导电状态而限制电流的二极管286(或如上所提及的其他装置)和电阻器288提供电流限制效果。例如，在电流电路的设计中，不允许电流超过约0.5安培。即，开关282允许对电容器进行充电，且该开关被保持在导电状态中，但却通过部件286和288的交互而被调节回限制的电流。

此外，设有一起发挥作用以限制电压的额外的二极管290(其可再一次地为模仿与误差放大器相组合的二极管的方面的电路)以及额外的电阻器292。即，如在所示的图中进行联接的这些部件用于减少开关282的偏压以有效地限制装置的电压。因此，可利用具有相对较低电压的电容器。

在操作中，当部件最初被联接至带电的电源时，电路有效地限制电流的涌入，在这种情况下，任何火花均受限于约0.5安培。在使用一系列电容器的情况下，存储装置随后被允许进行充电。之后，“跨失”能力是通过在焊接电力通过二极管发生损失期间向局部电源272进行馈电的电容器提供的。应注意的是，在图14中所示的电路且实际上为下面所述的图13和图15的为除了在远程部件，无论是悬吊装置还是送丝器中所提供的任何其他电路以外的电路。即，那些部件仍可包括上述类型的各种感测、处理、控制、送丝和其他电路。

图15示出另一个示例性电路，其可被用于在远程装置中的电流和/或电力管理，在这种情况下，其特别适于上述类型的送丝器。电路还包括局部电源272以及存储装置270，在这种情况下为多个电容器。电流至电容器的施加被延迟直到通过电阻器298将进一步的电容器296充电至固态开关294的门阈值为止。当部件最初被联接至带电的焊接电源时，该延迟随后防止或减少了产生电弧的可能性。此外，跨电容器的电压是通过第二固态开关300和二极管302的交互而进行有效限制的。即，当二极管302变为导电状态时，对开关300的门进行上电，从而将开关294置于非导电状态中。从电容器流出的电流通过开关294的封装的内部二极管。

可很容易地设想到对图15的电路进行的各种加强，例如，可在开关294和电容器296之间设有比较器以提供“直接固定”操作，其中有效地避免了开关294的线性模式。因此，电路提供了双向低阻抗的能量存储布置，其有效地减少或避免了在初始连接后的电弧产生，且同时在操作期间提供所需的局部电源的能力和跨失能力。

图16为具有经电力电缆24被联接至装置310的电源12的焊接系统10的一个实施例。如上面所讨论的，装置310可包括但不限于先进工艺送丝器20，如上面所讨论的且如在图1-5中所示的。电力电缆24将第一和第二端子26、28联接至装置310的输入端子40。例如，第一电力电缆312将第一端子26联接至第一连接112，且第二电力电缆314将第二端子28联接至第二连接114。第一组316、第二组318和第三组电力电缆24中的每一组可至少部分地基于各个电力电缆24的特性而具有不同的电感值。可影响电力电缆24的电感的特性可包括但不限于长度、材料、相对于焊接系统10的配置(例如，盘绕的、直的)、相对于导电材料的配置、相对于其他电力电缆24的布置(例如，并行、扭转的)和与电感源(例如，其他电力电缆24)的接近性。例如，盘绕的第一组316电力电缆24可具有比未盘绕的第二组318的电力电缆24更大的电感。此外，由于未盘绕和具有相对较短的长度322，第三组320的电力电缆24可具有比第一和第二组316、318的电力电缆24更小的电感。如可理解的，电力电缆24的各种实施例不限于第一、第二和第三组316、318和320的电力电力电缆24。

电源12沿一组电力电缆24将电力输出提供至装置310。装置310和电源12可经无线连接或有线连接，如电力电缆24进行通信。例如，装置310的通信电路70可与电源12的通信电路38进行通信。装置310可将负荷324的电力需求通信至电源12，且电源12的控制电路32控制电力转换电路30改变电力输出以满足所请求的电力需求。例如，装置310可在装置310的操作期间就待通过电源12供给的电压(例如，焊接电压)和/或电流的设置变化进行通信。在装置310的操作期间(例如，在焊缝形成期间)，装置310通过负荷324增加了所需的源于电源12的电力输出。负荷324可包括但不限于电力转换电路(例如，升压转换器、总线电容器、降压转换器)、马达、泵、灯、电力工具或其任何组合。例如，在进行被联接至装置310的焊炬的触发器的用户致动后，装置310增加了所需的源于电源12的电力输出，从而增加了沿电力电缆24的电压和/或电流。在释放触发器后，装置310减少了所需的源于电源12的电力输出，从而减少了沿电力电缆24的电压和/或电流。在一些实施例中，装置310和电源12可在焊接系统10的空转期间进行通信和/或同时装置310将电力输出(例如，焊接输出)提供至负荷324。例如，在通过被联接至装置310的焊炬进行的焊缝形成期间与电源12进行通信。

在焊接系统10的空转期间，如在焊接系统10的启动时或在焊接操作之间，装置310可确定电力电缆的电感。在一些实施例中，装置310的通信电路70可与电源12的通信电路38进行配对(例如，同步)。当进行配对时，通信电路70和/或通信电路38可验证电力电缆24将装置310联接至电源12。为了验证经电力电缆保持的联接，装置310可定期地改变所需的源于电源12的电流且电源12可按预定的方式作出响应。例如，在空转期间，装置310可简要地按约为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多秒的间隔以预定量(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10安培)改变电流需量。在其中装置310为先进工艺送丝器20的一个实施例中，装置可简要地通过开启升压转换器而改变电流需量。由电源12提供的电流是至少部分地基于所改变的电流需量而变化的，且装置310通过监控在验证间隔(例如，约10秒)期间经电力电缆24接收的电力输入验证对连接的保持。

装置的感测电路116感测通过装置310接收的电力输出的电流和/或电压。如本文所述的，感测电路116响应于所改变的源于装置310的电流需量监控被提供至装置310的电力输出的特征，从而使感测电路116确定载有源于电源12的电力输出的电力电缆24的电感。例如，在所感测的电流需量开始增加后对于所感测的电压至阈值电压的上升而引起的延迟对应于电感值。感测电路116将所确定的电感与被存储在存储器中的阈值电感值进行比较。在一些实施例中，操作员接口326可提供通知(例如，显示、声音、光)，其指示电力电缆24所确定的电感大于阈值电感。此外或可替代地，感测电路116可禁用装置310的操作直到所确定的电感小于阈值电感为止。即，当确定的电感大于阈值电感时，装置310可禁用负荷624的操作和/或装置310可停止通过被联接至装置310的焊接电缆62或工作电缆64传输电力输出。

图17示出输入电压(V_总线)和输入电流(I_负荷)与时间的关系图，其中V_总线和I_负荷在电力电缆上从电源12被提供至装置310。虽然参照图17在本文讨论的实施例可包括作为其中的负荷326为电力转换电路58(例如，升压转换器104、总线电容器110、降压转换器106)的装置310的先进工艺送丝器20，但电力电缆24的电感也可通过任何联接装置310的感测电路116进行确定。在装置310的空转期间，V_总线和I_负荷可分别基本上保持为恒定在V₁和I₁上。在T₁，负荷的升压转换器将源于电源的电流需量从I₁增加至I₂。从电源接收的输入电流I_负荷在T₁开始增加且按斜坡率350向I₂增加。在电压瞬变的持续时间352，如图17的V_总线的平坦部所示的，电力电缆的电感使V_总线中的变化落后于I_负荷。在电压瞬变352后，V_总线开始增加，在T₂达到阈值电压(V_阈值)。阈值电压可被存储在装置310的存储器中且可以是在V₁和V₂之间的任何数值。例如，V_阈值可比V₁大约5、10、15、20、25、30、40或50％。

装置310的感测电路可经监控V_总线和/或I_负荷的响应而确定电力电缆的电感。即，感测电路可通过监控当V_总线约等于V_阈值时在T₂和T₁之间的时间延迟、I_负荷的斜坡率、当I_负荷约等于I₂时在T₁和T₃之间的时间延迟或V_总线与I_负荷的相对比较或其任何组合而确定电力电缆的电感。在T₁和T₂之间的延迟至少部分地基于将电力输出从电源传输至装置310的电力电缆的电感。例如，增加电力电缆的电感可增加延迟，且减少电力电缆的电感可减少延迟。I_负荷的斜坡率350可至少部分地基于将电力输出从电源传输至装置的电力电缆的电感。例如，增加电力电缆的电感可减小斜坡率350，且减少电力电缆的电感可增加斜坡率350。额外地或可替代地，感测电路可至少基于在当所接收的电流为I₁和I₂之间的约50％时对所接收的电压的测量确定电力电缆的电感。此外，在T₁和T₃之间的延迟可与电力电缆的电感成正比。

图18为一种用于确定在电源和焊接系统的装置之间的电力电缆的电感的方法398的一个实施例的流程图。装置可在时间T₀向电源发出电流需量将在T₁发生变化的信号(方框400)。因此，装置与电源配合改变(方框402)在T₁从电源供给的电力输出。装置的感测电路监控(方框404)由装置接收的电力输出的电流和电压。例如，当接收的电压达到V_阈值时感测电路可测量(方框406)电压延迟(例如，T₂-T₁)。在一些实施例中，感测电路可测量(方框408)相对于I_负荷的V_总线。在一些实施例中，感测电路可测量(方框410)所接收的电流的斜坡率。额外地或可替代地，当接收的电流达到需求电流时感测电路可测量(方框412)电流延迟(例如，T₃-T₁)。

在监控(方框404)接收的电压和电流的同时感测电路至少部分地基于感测电路的测量确定(方框414)电力电缆的电感(L_电缆)。感测电路可至少部分地基于在方框406-412中的测量值与被存储在存储器中的数值的比较确定电力电缆的电感。例如，感测电路可利用查找表、算法或被存储在存储器中的模型确定电力电缆的电感。在节点416，感测电路确定L_电缆是否大于阈值电感(L_阈值)。阈值电感可以是用户输入的数值和/或被存储在存储器中的数值。在一些实施例中，阈值电感是至少部分地基于装置的储电电路的存储容量或所需的源于装置的电力输出的质量或其任何组合。例如，当L_电缆小于L_阈值时，装置可被配置成减少或消除电感的影响。如果L_电缆大于L_阈值，装置可向操作员(例如，经显示、声音、光)发送所确定的电力电缆24的电感大于阈值电感的信号(方框418)。响应于源于装置的信号，用户可改变电力电缆和/或调整电力电缆的布置以试图降低电感。在L_电缆大于L_阈值时，感测电路禁用(方框420)装置的操作。

如果L_电缆小于L_阈值，感测电路可重置(方框422)配对计数器，从而使装置保持在空转模式中直到从装置需要电力输出(例如，焊接输出)为止。感测电路在重复方法398前等待(方框424)采样间隔以确定电力电缆的电感并验证装置是否保持为经电力电缆被联接至电源。在节点426，如果之前在方框420中被禁用了，感测电路则启用装置的操作。例如，在感测电路由于L_电缆的数值而禁用(方框420)装置的操作的情况下，感测电路可在用户已调整或替换电力电缆以减少L_电缆后在方法398的连续迭代中启用(方框428)装置的操作。

虽然已在本文说明和描述了本发明的某些特性，但对于本领域的技术人员来说将想到许多修改和变化。因此，要理解的是所附权利要求旨在涵盖落在本发明的真正精神内的所有这种修改和变化。