专利名称：交流发电机型直流电焊电源触发电路的同步装置和方法
技术领域：
本发明与由发动机驱动的电焊电源有关，具体地说，与采用由发动机驱动、为多相可控硅整流电路供电的多相交流发电机的直流电焊电源有关。
在建筑工地、远地工地和其他一些场合进行电焊往往自行供电比较方便。在这些情况下，常常用一个汽油机或柴油机作为原动机，驱动一个交流发电机，来提供电焊所需的电力。有一种电源是用一个汽油机或柴油机驱动一个具有三相交流输出的感应式三相交流发电机。三相交流电是一种用三根导线(有时还有一根零线)来传送50赫或60赫左右的交流(正弦波)电的标准形式。交流发电机中的旋转磁场使电流在接成三相的静止绕组内流动，从而产生三相电。这三相之间相位相互相差120°，习惯上标为相A、B和C。所谓相位相差120°是指相位B落后于相位A三分之一周，相位C落后于相位B三分之一周。相位顺序由磁场旋转方向确定，而磁场旋转方向又由驱动的原动机的旋转方向确定。这是一种众所周知的有效输电方式。
三相交流输出由接成整流桥的可控硅整流。通过控制对这些可控硅整流器的触发可以控制诸如电焊电流幅度之类的电焊参数。
对整流电路中的可控硅整流器的控制要求使触发信号与输入可控硅整流桥的交流电压的周期同步。这可能是很困难的，因为可控硅本身的触发、电焊机和系统中其他器件的工作都会使理想中应该是平滑的正弦波的可控硅整流器输入出现尖峰、噪声和错误转换。
过去，有时是通过从交流发电机本身的供电输出线得到一个同步信号来实现同步的。然而由于上述尖峰、噪声、错误转换和其他一些问题，要求对这个同步信号进行调整，以便消除错误同步和定时不当。另一种方法是在交流发电机内为每一相都安装一个专用的同步绕组。这种方法成本较高，因为对于一个三相电源来说需要三个同步绕组。而且，由于可控硅整流器工作而出现在电力馈线上的噪声和尖峰以及错误转换通常会通过交流发电机的电力输出绕组引入交流发电机的磁场，从而感应到同步绕组上，因此也需要对各同步绕组的输出进行调整。所以，除了每相一个同步绕组的成本外，还要加上三相的调整电路的成本。
本发明提供了一种发动机驱动的直流电焊电源。在这种电焊电源中同步信息是从设置在交流发电机内的一个单独的同步绕组中取得的。所用的控制电路和方法利用了交流发电机电源固有的特性，根据单独的传感绕组为各相提供同步信息。
按照本发明，这个单独的传感绕组安装在交流发电机内，用来传感在交流发电机内所建立的旋转磁场。它有一个大致呈正弦变化的输出信号。这个信号由一个半波整流器整流后，经过由一个电容和一个电阻组成的脉冲展宽器加到一个开关网络上，从而形成一个截然从一个二进状态转换到另一个二进状态的数字信号。这转换点在时间上是固定不变的，出现在同步绕组输出的正弦波的周期中的某个位置上。因此，所形成的这个数字信号的转换点直接与交流发电机磁场旋转到某个精确的位置有关，也就是与交流发电机输出端上三相交流电输出的变化周期中的某个精确的时间位置有关。
按照本发明，同步开关网络输出的数字信号加到一个数字处理器上，数字处理器将转换时间适当延迟后形成分别控制整流桥中相应可控硅的各个触发脉冲。
按照本发明，数字处理器所提供的延迟量是可调的，以便控制电焊电源输出的电流和电压。
按照本发明所提出的为多相交流发电机电焊电源中的可控硅整流提供定时触发信号的方法包括下列各步骤配置一个安装在交流发电机内的单独的导电同步绕组、一个与这个单独绕组连接的整流器、一个与整流器连接的储能电容和泄放电阻、一个与储能电容和泄放电阻连接的开关网络和一个数字处理器，使得在同步绕组的输出端产生一个周期性输出信号；将这个输出信号加到整流器上，从而产生一个经整流的信号；将经整流的信号加到储能电容和泄放电阻上，从而产生一个展宽信号；将展宽信号加到开关网络上，从而形成一个具有与同步绕组输出信号每个周期中的一个选定点相应的明显的转换点的开关信号；将这个开关信号加到数字处理器上；以及用数字处理器产生一组得到定时的可控硅选通信号，用来触发相应的可控硅，产生所要求的电焊电流。
本发明的主要目的是提供一种用发动机驱动的多相交流发电机直流电焊电源，这种电源只需要用一个单独的传感电路就能提供选通对多相交流输出进行整流的可控硅的同步信息。
本发明的另一个目的是为多相交流发电机供电的直流电焊电路提供一种制造成本低廉、工作可靠的同步电路。
本发明的另一个目的是提供一种只需要一个单独的同步信号调整电路的由原动机驱动的交流发电机型直流电焊电源。
本发明的另一个目的是吸取由原动机驱动的交流发电机型直流电焊电源的原动机转速比较稳定的优点，用一个单相同步绕组来形成三相触发信号。
本发明的另一个目的是为原动机驱动的交流发电机型直流电焊电源提供一种可用数字处理器很方便进行控制的、不易受噪声、尖峰、闪烁和错误转换之类影响的选通控制电路。
本发明的另一个目的是提供一种能补偿和/或恢复失去的同步信息而不至对完成焊接产生过分的不利影响的发动机驱动的交流发电机型直流电焊电源。
本发明的以上这些和其他一些目的和优点可以从以下说明、附图及所附权利要求中更为清楚地看到。在这些附图中
图1为具有一个交流发电机、整流器和控制电路的发动机驱动的电焊机的原理方框图。
图2为图1中交流发电机的电力绕组和传感绕组配置情况的示意图；图3为用于图1中同步信号数字化装置中的电路图；图4为可能出现在图2中的同步绕组输出端和加在图3中的输入端的电压波形图；以及图5示出了图3中各点的电压波形。
这些附图只是示例性地示出了本发明的一个优选实施例的情况，并不是限制性的。由图1可见，电弧电焊电源A有一个通过主轴12与交流发电机14机械连接的发动机10。交流发电机14是一个三相感应型无刷交流发电机，具有三相电焊电输出端16、单相辅助电输出18和单相同步输出20。辅助电输出18根据市场需求或用户愿望可以提供120伏或240伏60赫或50赫的电力。辅助电的频率可以通过控制原动机速度保持在接近50赫或60赫，这是众所周知的。这可以使操作员利用辅助电输出18运行对交流电频率有一定要求的电动工具之类。按常规是备有具有这些特征的这种辅助电力的。
三相电焊电通过三根电焊电输电线22A、22B和22C输出。这三相按常规标为A相、B相和C相。假设A相为领先相，则B相落后A相120°，而C相落后B相120°。在这种常规的发电系统中，采用的是对称结构。三相电通过线22A、22B和22C加到一个可控硅整流桥30上。实际上，交流发电机14的转子有一个鼠笼式绕组，而在线22A、22B和22C之间接有电容器，用来激励这个转子绕组。
整流桥30由三个半导体控制整流器(SCR)31、33、35和三个二极管32、34、36组成。每个SCR都有一个控制极，用来触发SCR，使它处于正向导通状态。这些SCR和二极管接成常用的三相半控整流桥，每个SCR或二极管从三相输电线接收能量，另一端接到直流电焊供电输出线40或直流电焊地线42。可以象常规那样加入诸如电感和/或电容之类的滤波器件。这种SCR整流桥在工业上是众所周知的。并且，也可以采用六个SCR构成的整流桥之类。
直流电焊供电输出线40与电焊电极41连接，而直流地线42与工件43连接。当然，电焊电极与工件的极性可以颠倒。电焊电极和工件通过电弧44电连接，这与常规的一样。电弧电流由一个电流传感分路器46测量，电流值的信息经调整后传送给数字处理电路130。本优选实施例传感电流用的是一个分路器，但用一个线圈也是可以的。
SCR31、33、35需要选通信号。这些选通信号分别加到各SCR的控制极上，决定了各可控硅的导通期。正确控制选通信号就能控制整流桥30的输出电流和电压。但是，选通信号必需与通过线22A、22B、22C加到SCR上的交流电精确同步。
图2为交流发电机14内各绕组配置示意图。与常规的一样，当发电机主轴旋转而产生旋转磁场时，与22A、22B、22C相互连接的三相绕组提供了三相电焊电。这三个绕组按常规方式配置，使得相互之间的相位差为120°。与点AUX B、AUX N、AUX C相互连接的辅助绕组通常在AUX N与AUX B之间和在AUX N与AUX C之间提供120伏的电，或者在AUX B与AUX C之间提供240伏的电。这两个绕组不一定要提供三相电中的两相。这种供辅助电方式也是惯例。
在点SYNC A和SYNC N之间的一个单独绕组在交流发电机的同步线上提供了一个单相交流输出。这个绕组的线经很小，因为它只为与它连接的控制电路提供传感信息和功率。此外，由于这个绕组只是单相的，因此能绕在辅助绕组剩下的槽空内。所需要的槽空很小。单相同步绕组提供了一个与交流发电机内的旋转磁场有着固定不变的时间关系的交流正弦电压。旋转磁场也在与22A、22B、22C相互连接的各绕组内感应出电焊电的电流。因此，同步正弦波就与加到受控整流桥30的三相电焊电的正弦波的定相有着固定的时间关系。如果发动机驱动的交流发电机的主轴以恒定速度转动，同步正弦波将超前或落后于各电焊电正弦波一段固定的时间。即使发动机10的转速稍有变化，同步线SYNC A和SYNC N上的信号仍然携有全部三根输电线22A、22B、22C的精确定相信息，因为发动机和交流发电机的惯性，与60赫的电相比机械运动的改变是很慢的。
同步信号的频率与交流发电机转子的旋转频率有着固定的关系。对于二极机来说，频率相同，而对于四极机来说，同步信号的频率是转子旋转频率的两倍。
SYNC A和SYNC N上的单相同步信号加到同步信号数字化电路50上(见图1)。图4示出了同步绕组的输出信号52。这个信号基本上是一个正弦波，具有正半周54和负半周56。它将含有一些由于可控硅的开关和其他一些情况而形成的紊乱部分。正半周与负半周之间的转换点，也就是过零点，在传感中具有特别重要的意义。由图4所示的波形可见，下行过零点58是比较纯净的，而上行过零点60则混有干扰。每个上行过零点含有寄生的正向漂移62、紧接着的负向漂移64以及一个第二上行过零点66。这种波形在发动机驱动的整流电路中是由于触发可控硅导致在输电线上产生尖峰而造成的。这些尖峰通过输电线22A、22B、22C反馈到交流发电机，感应出一个磁场，被传感电路检测出来。在有些情况下，这些尖峰出现在过零区(如图所示)，使控制电路发生一些值得注意的问题。实际上，错误的过零点可能出现在同步绕组输出信号的任何部位。本发明通过在数字化电路中有效地屏蔽掉这些尖峰和漂移克服了由此而产生的一系列问题。
如图3所示，同步绕组输出信号52加到整流二极管70上，抑制掉负半周56，只让正半周54通过。正半周加到电容72和电阻74上，形成了一个展宽的半周信号76(见图5)。电容72由正半周充电后通过电阻74慢慢放电，从而起到了展宽作用。展宽的半周信号76通过阻值较小的电阻78加到由电阻80和82构成的分压器上。齐纳(稳压)二极管84将展宽的半周信号76的最大电压箝止在一个合理的电平，从而形成一个经箝位的展宽半周信号90。稳压二极管84还起到保护同步信号数字化电路50中的其余一些器件。经箝位的展宽半周信号90加到NPN晶体管86的基极。在展宽的半周信号76开始的上行电压使晶体管正向致偏，允许电流可以通过晶体管流到地线上。电阻82保证了在截止期间晶体管86的基极受到下拉。因此，在截止期晶体管将不导通。
两个电阻92、94分别接到一个两输入与非门96的两个输入端93、95。电阻92、94还接到5伏的电源上。因此，与非门的两个输入端93、95一般保持在高电平，而与非门的输出端则一般为零。晶体管86的集电极与非门96的一个输入端连接。当一个正电压加到晶体管86的基极时，如上所述，晶体管86导通，与非门的一个输入端95的电平被拉低，从而使与非门的输出端变为逻辑高电平。
由图5可见，同步绕组输出信号52中的一个正半周54的起点触发了展宽的半周信号76和经箝位的信号90中的一个正向脉冲。这使晶体管86导通，从而使与非门96的一个输入端95的电压接近0伏(地电平)。图5中示出了这个与非门输入信号98。这个信号在经箝位的展宽的半周信号90的正向脉冲的大部分时间内一直保持在低电平。当经箝位的展宽的半周信号90下降到低于正向偏置晶体管所必需的值时，晶体管停止导通，与非门输入端的信号在点100回到5伏。由于加在晶体管基极上的电压在各周期的这个点上变化缓慢，因此晶体管通过工作区，使得信号98在点100缓慢上升。与非门的输出信号102(见图5)是输入信号的反相，但具有更为陡峭的转换过程。如图5所示，当与非门的输入信号98增高时，输出信号102很快向低电平转换104。当与非门的输入信号趋向低电平时，输出信号很快截然地向高电平转换106。
当同步绕组输出信号52开始增高时，正电压加到晶体管的基极，使晶体管导通。晶体管集电极上的电压(即与非门的输入信号98)在点108立即为零，使得与非门的输出信号102立即向高电平截然转换106。这个输出信号通过限制电阻110、由电容112滤波后，通过线114加到数字处理电路130。正向上行转换106作为一个同步信号对数字处理器是十分合适的。
由于二极管70只允许正向电压通过，因此即使值很小的正向电压的起始段就能将电容72充电充到足以使晶体管86保持在导通状态，而负向电压尖峰则被二极管70阻塞掉。随着正半周54的延续，电容72上的电荷不断增加。这电压的峰值出现时刻与同步绕组输出信号52的正向半周54的峰值出现时刻大致相同。由于电容上的电荷只能通过泄放电阻74慢慢放掉，因此晶体管保持在导通状态，同步绕组输出信号52中的负向尖峰和其他闪烁干扰起不了作用。同步信号数字化电路50有效地锁定在这个状态，直至电容通过泄放电阻74放掉了它的电荷。电容72和泄放电阻74的值选择成使电容直至下一个正向半周54开始前一刻还剩有足以保持晶体管导通的电荷。知道了交流发电机的频率就可以推出这个时常数。因此，数字化电路只是在预期的正向上行过零点60前一刻的一段很短的时间120内才复位和准备接收输入信号。
同步信号数字化电路在大部分时间内都屏蔽掉了各种寄生输入，而在不屏蔽期间它将根据所接收的第一个输入动作。这样就产生了纯净的、象数字信号那样令人满意的同步转换。
如上所述，携有向高电平转换106信息的与非门输出信号102作为一个同步信号加到数字处理电路130上。数字处理电路130还接收其他传感的信息(如从电弧电流传感分路线圈46接收到的电流信号)和用户设置的所需电流值。数字处理电路130将同步信号的向高电平转换时刻106加以适当延迟产生各选通脉冲，通过几根控制线132分别加到相应SCR31、33、35的控制极。数字式的选通脉冲在数字处理电路130中经过调整后，适合直接加到SCR的控制极G。整流桥中的每个SCR各自都接有一根控制线132。
数字处理电路130还对选通信号的定时进行调节，使当时的输出电压和其他电焊参数满足操作员的要求。众所周知，这可以用模拟电路或数字电路来实现。
上述同步信号数字化电路和同步绕组输出信号可以用于采用六个SCR或三个SCR或其它的各种整流桥，也可以用于其他一些需要选通信号的整流装置。每当要求用一些同步信号触发一个由交流发电机供电、易遭选通噪声影响的整流装置时，采用这种电路就特别有利。本发明由于直接传感交流发电机内的旋转磁场和旋转磁场每转一周产生一个同步脉冲并屏蔽掉在每个周期的一大段中的噪声，因此提供了一些非常良好的结果，成本低而工作可靠。
本发明提供了一个指示向整流器输出的一相中的电压信号的过零点或其他特征的一致信号。然后处理电路130产生相隔预先选定间隔的三个选通脉冲。一致性是需要的，然后指示信号不需要特意箝到电压信号的某一点上。此外，由于一些工作参数的影响可能会导致过零点有些漂移，但并不影响本发明的总功能。确实，如果这信号是由于测量到了一个尖峰而产生的，这并不会损坏电焊机。因为下一次产生的信号会校正实际定时情况，而不致危及设备或工件。
显然，在阅读和理解了本说明书后可以对本发明进行一些修改和变更。因此，本发明包括所有不脱离所附权利要求规定的保护范围的各种修改和变更。
权利要求
1.一种电焊电源，其特征是所述电焊电源包括一根受驱动的主轴；一个与所述主轴连接的多相交流发电机，用来产生一个旋转磁场和一个交流多相输出电流；一组与所述交流发电机连接、接收所述交流发电机输出电流的可控硅，用来产生一个直流电流输出，其中的每个可控硅都有一个控制输入端；一个安装在所述交流发电机内的单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转一周的时间相应。一个与所述同步绕组连接的整流器，用来接收所述输出信号和产生一个单极性周期的经整流的信号；一个展宽装置，用来接收所述经整流信号和产生一个周期的单极性展宽信号；一个与所述展宽装置连接的开关装置，用来接收所述展宽信号和产生一个在绝大多数的每个所述周期中都有一个明显的转换点的周期的单极性开关信号，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系；以及一个数字处理器，用来接收所述开关信号和产生一组适合分别加到所述各可控硅控制极、时间上相互岔开的可控硅选通信号，从而使所述电焊电流成为可以控制的。
2.权利要求1提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽装置包括一个与所述整流器连接的储能电容和一个与所述整流器和所述电容连接的泄放电阻。
3.权利要求1提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置包括一个晶体管和一个逻辑门，所述晶体管接收所述展宽信号，并与所述逻辑门的一个输入端连接，所述逻辑门的输出信号就是所述开关信号。
4.权利要求3提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽信号使所述晶体管在每个周期的大部分时间内一直保持在一个第一状态，所述明显的转换点是一个从一个第二状态向所述第一状态转换的转换点，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
5.权利要求3提出的电焊电源，其特征是其中所述逻辑门是一个与非门。
6.权利要求3提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置还包括一个接收所述展宽信号的分压器，所述分压器将一个经分压的展宽信号加到所述晶体管上。
7.权利要求6提出的电焊电源，其特征是其中所述分压器包括两个电阻。
8.权利要求1提出的电焊电源，其特征是其中所述明显的转换点是一个从一个第二状态向一个第一状态转换的转换点，所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
9.一种为在一个多相无刷交流发电机电焊电源中的一些可控硅整流器提供一组时间上岔开的触发信号的方法，其中所述交流发电机具有一个相当稳定的转速和一个旋转磁场，所述方法的特征是它包括下列各步骤在所述交流发电机内安装一个单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转一周的时间相应；对所述同步绕组输出信号进行整流，产生一个经整流信号，所述经整流信号是一个周期的单极性信号，在每个周期都有一个非零值部分；展宽所述非零值部分的宽度，从而产生一个展宽信号，所述展宽信号是一个周期的单极性信号；利用所述展宽信号产生一个开关信号，所述开关信号是一个周期的单极性信号，在每个所述重复周期内都有一个明显的转换点，所述明显的转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系；以及利用所述开关信号产生一组适合分别触发所述各可控硅以便得到所要求的电焊电流的可控硅选通信号；所产生的所述各可控硅选通信号分别滞后于所述开关信号转换点一段相应计算出的时间。
10.权利要求9提出的方法，其特征是其中所述开关信号被限制在一个第一状态或一个第二状态，所述明显的转换点是一个从所述第二状态向所述第一状态转换的转换点，而所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态。
11.权利要求10提出的方法，其特征是其中只要所述展宽信号的幅度大于一个选定的值，所述开关信号就一直保持在所述第一状态。
12.一种电焊电源，其特征是所述电焊电源包括一根受驱动的主轴；一个与所述主轴连接的交流发电机，用来产生一个旋转磁场和一个交流输出电流；至少一个与所述交流发电机连接、接收所述交流发电机输出电流、至少具有一个控制输入端的可控硅，用来产生一个直流电流输出一个安装在所述交流发电机内的单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转几分之一周的时间相应；一个与所述同步绕组连接的整流器，用来接收所述输出信号和产生一个周期的单极性经整流信号；一个展宽装置，用来接收所述经整流的信号和产生一个周期的单极性展宽信号；一个与所述展宽装置连接的开关装置，用来接收所述展宽信号和产生一个基本上在每个所述周期内都有一个明显的转换点的周期的单极性开关信号，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的关系；以及一个数字处理器，用来接收所述开关信号和产生一组适合分别加到所述各可控硅控制极、时间上相互岔开的可控硅选通信号，从而使所述电焊电流成为可以控制的。
13.权利要求12提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽装置包括一个与所述整流器连接的储能电容和一个与所述整流器和所述电容连接的泄放电阻。
14.权利要求12提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置包括一个晶体管和一个逻辑门，所述晶体管接收所述展宽信号，并与所述逻辑门的一个输入端连接，所述逻辑门的输出信号就是所述开关信号。
15.权利要求14提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽信号使所述晶体管在每个周期的大部分时间内一直保持在一个第一状态，所述明显的转换点是一个从一个第二状态向所述第一状态转换的转换点，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
16.权利要求14提出的电焊电源，其特征是其中所述逻辑门是一个与非门。
17.权利要求14提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置还包括一个接收所述展宽信号的分压器，所述分压器将一个经分压的展宽信号加到所述晶体管上。
18.权利要求17提出的电焊电源，其特征是其中所述分压器包括两个电阻。
19.权利要求12提出的电焊电源，其特征是其中所述明显的转换点是一个从一个第二状态向一个第一状态转换的转换点，所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
20.一种为在一个交流发电机电焊电源中的至少一个可控硅整流器提供一组时间上岔开的触发信号的方法，其中所述交流发电机具有一个相当稳定的转速和一个旋转磁场，所述方法的特征是包括下列各步骤在所述交流发电机内安装一个单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转几分之一周的时间相应；对所述同步绕组输出信号进行整流，产生一个经整流的信号，所述经整流的信号是一个周期的单极性信号，基本上在每个周期内都有一个非零值部分；展宽所述非零值部分的宽度，从而产生一个展宽信号，所述展宽信号是一个周期的单极性信号；利用所述展宽信号产生一个开关信号，所述开关信号是一个周期的单极性信号，基本上在每个所述重复周期内都有一个明显的转换点，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的关系；以及利用所述开关信号产生至少一个适合触发所述可控硅以及得到所要求的电焊电流的可控硅选通信号；所产生的所述可控硅选通信号滞后于所述开关信号转换点一段计算出的时间。
21.权利要求20提出的方法，其特征是其中所述开关信号被限制在一个第一状态或一个第二状态，所述明显的转换点是一个从所述第二状态向所述第一状态转换的转换点，而所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态。
22.权利要求21提出的方法，其特征是其中只要所述展宽信号的幅度大于一个选定的值所述开关信号就一直保持在所述第一状态。
23.一种电焊电源，其特征是所述电焊电源包括一根受驱动的主轴；一个与所述主轴连接的多相交流发电机，用来产生一个旋转磁场和一个交流多相输出电流；一组与所述交流发电机连接、接收所述交流发电机输出电流的可控硅，用来产生一个直流电流输出，其中的每个可控硅都有一个控制输入端；一个安装在所述交流发电机内的单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转一周的时间相应；一个与所述同步绕组连接的检测器，用来接收所述输出信号和产生一个基本上在每个所述周期内都有一个明显的转换点的开关信号，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系；以及一个数字处理器，用来接收所述开关信号和产生一组适合分别加到所述各可控硅控制极、时间上相互岔开的可控硅选通信号，从而使所述电焊电流成为可以控制的。
24.权利要求23提出的电焊电源，其特征是其中所述明显的转换点是一个从一个第二状态向一个第一状态转换的转换点，所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
25.权利要求24提出的电焊电源，其特征是其中所述检测器包括一个与所述同步绕组连接的整流器，用来接收所述输出信号和产生一个周期的单极性经整流的信号；一个展宽装置，用来接收所述经整流的信号和产生一个周期的单极性展宽信号；以及一个与所述展宽装置连接的开关装置，用来接收所述展宽信号和产生一个基本上在每个所述周期内都有一个明显的转换点的周期的单极性开关信号，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系。
26.权利要求25提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽装置包括一个与所述整流器连接的储能电容和一个与所述整流器和所述电容连接的泄放电阻。
27.权利要求25提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置包括一个晶体管和一个逻辑门，所述晶体管接收所述展宽信号，并与所述逻辑门的一个输入端连接，所述逻辑门的输出信号就是所述开关信号。
28.权利要求27提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽信号使所述晶体管在每个周期的大部分时间内一直保持在一个第一状态，所述明显的转换点是一个从一个第二状态向所述第一状态转换的转换点，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
29.权利要求27提出的电焊电源，其特征是其中所述逻辑门是一个与非门。
30.权利要求27提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置还包括一个接收所述展宽信号的分压器，所述分压器将一个经分压的展宽信号加到所述晶体管上。
31.权利要求30提出的电焊电源，其特征是其中所述分压器包括两个电阻。
32.一种为在一个多相交流发电机电焊电源中的一些可控硅整流器提供一组时间上岔开的触发信号的方法，其中所述交流发电机具有一个相当稳定的转速和一个旋转磁场，所述方法的特征是它包括下列各步骤在所述交流发电机内安装一个单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转一周的时间相应；配置一个检测器，用来接收所述输出信号和产生一个开关信号，所述开关信号基本上在每个所述重复周期内都有一个明显的转换点，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系；以及配置一个数字处理器，用来接收所述开关信号和产生一组适合分别触发所述各可控硅以便得到所要求的电焊电流的可控硅选通信号；所产生的所述各可控硅选通信号分别滞后于所述开关信号转换点一段相应计算出的时间。
33.权利要求32提出的方法，其特征是其中所述开关信号被限制在一个第一状态或一个第二状态，所述明显的转换点是一个从所述第二状态向所述第一状态转换的转换点，而所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态。
34.权利要求33提出的方法，其特征是其中所述检测器用来对所述同步绕组输出信号进行整流，从而产生一个经整流的信号，所述经整流信号在基本上每个周期内都有一个非零值部分；将所述非零值部分的宽度展宽，从而产生一个展宽信号；以及将所述展宽信号变换成所述开关信号。
35.权利要求34提出的方法，其特征是其中所述开关信号在只要所述展宽信号的幅度大于一个选定的值时就一直保持在所述第一状态。
36.一种电焊电源，其特征是所述电焊电源包括一根受驱动的主轴；一个与所述主轴连接的多相交流发电机，用来产生一个旋转磁场和一个交流多相输出电流；一组与所述交流发电机连接、接收所述交流发电机输出电流的可控硅，用来产生一个直流电流输出，其中的每个可控硅都有一个控制输入端；一个安装在所述交流发电机内的单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转几分之一周的时间相应；一个与所述同步绕组连接的检测器，用来接收所述输出信号和产生一个基本上在每个所述周期内都有一个明显的转换点的开关信号，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系；以及一个数字处理器，用来接收所述开关信号和产生一组适合分别加到所述各可控硅控制极、时间上相互岔开的可控硅选通信号，从而使所述电焊电流成为可以控制的。
37.权利要求36提出的电焊电源，其特征是其中所述明显的转换点是一个从一个第二状态向一个第一状态转换的转换点，所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
38.权利要求37提出的电焊电源，其特征是其中所述检测器包括一个与所述同步绕组连接的整流器，用来接收所述输出信号和产生一个周期的单极性经整流信号；一个展宽装置，用来接收所述经整流的信号和产生一个周期的单极性展宽信号；以及一个与所述展宽装置连接的开关装置，用来接收所述展宽信号和产生一个基本上在每个所述周期内都有一个明显的转换点的周期的单极性开关信号，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系。
39.权利要求38提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽装置包括一个与所述整流器连接的储能电容和一个与所述整流器和所述电容连接的泄放电阻。
40.权利要求38提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置包括一个晶体管和一个逻辑门，所述晶体管接收所述展宽信号，并与所述逻辑门的一个输入端连接，所述逻辑门的输出信号就是所述开关信号。
41.权利要求40提出的电焊电源，其特征是其中所述展宽信号使所述晶体管在每个周期的大部分时间内一直保持在一个第一状态，所述明显的转换点是一个从一个第二状态向所述第一状态转换的转换点，从而避免了产生错误地从所述第二状态向所述第一状态转换的情况。
42.权利要求40提出的电焊电源，其特征是其中所述逻辑门是一个与非门。
43.权利要求40提出的电焊电源，其特征是其中所述开关装置还包括一个接收所述展宽信号的分压器，所述分压器将一个经分压的展宽信号加到所述晶体管上。
44.权利要求43提出的电焊电源，其特征是其中所述分压器包括两个电阻。
45.一种为在一个多相交流发电机电焊电源中的一些可控硅整流器提供一组时间上岔开的触发信号的方法，其中所述交流发电机具有一个相当稳定的转速和一个旋转磁场，所述方法的特征是它包括下列各步骤在所述交流发电机内安装一个单独的导电同步绕组，用来传感所述旋转磁场和产生一个取决于所述磁场的输出信号，所述输出信号是一个周期信号，其重复周期与所述旋转磁场旋转几分之一周的时间相应；配置一个检测器，用来接收所述输出信号和产生一个开关信号，所述开关信号基本上在每个所述重复周期内都有一个明显的转换点，所述转换点与所述输出信号的周期有着一个一般固定不变的时间关系；配置一个数字处理器，用来接收所述开关信号和产生一组适合分别触发所述各可控硅以便得到所要求的电焊电流的可控硅选通信号；所产生的所述各可控硅选通信号分别滞后于所述开关信号转换点一段相应计算出的时间。
46.权利要求45提出的方法，其特征是其中所述开关信号被限制在一个第一状态或一个第二状态，所述明显的转换点是一个从所述第二状态向所述第一状态转移的转移点，而所述开关信号在每个周期的大部分时间内一直保持在所述第一状态。
47.权利要求46提出的方法，其特征是其中所述检测器用来对所述同步绕组输出信号进行整流，从而产生一个经整流的信号，所述经整流的信号基本上在每个周期内都有一个非零值部分；将所述非零值部分的宽度展宽，从而产生一个展宽信号；以及将所述展宽信号变换成所述开关信号。
48.权利要求47提出的方法，其特征是其中所述开关信号只要所述展宽信号的幅度大于一个选定的值就一直保持在所述第一状态。
全文摘要
由发动机驱动的多相交流发电机供电、由可控硅整流的电弧焊电源用一个安装在交流发电机内的单独同步绕组向一个数字化同步电路提供信号。这个数字化同步电路屏蔽掉交流发电机各周期的大部分噪声，从而防止产生错误的同步信号。
文档编号H02M7/12GK1128190SQ9411938
公开日1996年8月7日 申请日期1994年12月5日 优先权日1993年12月6日
发明者埃德沃德·M·克劳斯, 丹尼斯·M·欧斯沃斯克 申请人:林肯电气公司