[发明专利]用于电弧焊的经改进的三级电源

说明书

本申请是申请日为2007年3月23日，发明名称为“用于电弧焊的经改进三级电源”的第200710089747.9号中国专利申请的分案申请。

本申请是2005年3月24日提交的美国专利申请No.11/087,179的部分继续申请；是2004年7月13日提交的美国专利申请No.10/889,866的部分继续申请；并且是2005年2月7日提交的美国专利申请No.11/051,196的部分继续申请，这些申请的全部公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及电弧焊领域，尤其涉及用于该焊接的经改进三级电源，以及三级电源的前两个级之间的新颖关系。

背景技术

电弧焊涉及AC或DC电流在金属电极与工件之间的流动，其中金属电极通常为带心金属丝或实心金属丝。电源用来创建受拉焊条钢丝与工件之间的给定电流模式和/或极性，从而电弧将熔化受拉焊丝的端部并将熔融金属沉积在工件上。尽管对电源使用了各种变流器技术，但最有效的是基于逆变器的电源，其中开关网络包括高频操作以产生焊接工艺的期望波形或电流电平的开关。逆变器型电源在Blankenship的美国专利5,278,390中讨论，其中逆变器通过俄亥俄州Cleveland的Lincoln Electric Company首先采用的“波形控制技术”来控制。实际波形由通常在18kHz以上的频率上创建的一系列短脉冲生成，并且该组短脉冲具有受波形发生器控制的轮廓。根据标准电源技术，电源逆变器级的输入信号根据正弦波电源来整流。适当的功率因数校正变流器是常见的，并且或者如Kooken的美国专利5,991,169中所示本身作为逆变器开关网络的一部分，或者如Church的美国专利6,177,645中所示置于逆变器级之前。实际上，多年来具有功率因数校正变流器或级的电源在焊接领域内是公知的。在Church的美国专利6,504,132中示出了另一种采用升压变流器形式的输入功率因数校正变流器的电源。Church的两个专利和Kooken的专利通过引用结合于此作为背景技术信息。在Kooken的美国专利5,991,169和Church的美国专利6,504,132中，实际焊接电流通过输出斩波器或降压变流器来调节，并且隔离通过变压器在逆变器级的输出或输入升压变流器的输出处获得。这些各种各样的电源拓扑是电弧焊技术中的公知技术。在这些现有专利中，实际的焊接电流、电压或功率在电源的输出级中或之前调节，其中输出级是逆变器或斩波器。逆变器、斩波器都不会不作调节，就生成用于驱动经调节焊接级的固定、低压DC总线。

焊接操作的隔离是大多数用于焊接的电源的特性。术语“焊接”包括“等离子切割”。在Vogel的美国专利5,991,180中，使用升压变流器的前置调节器涉及一种被公开为斩波器的变流器，该斩波器具有置于焊接调节之后、并直接驱动焊接操作的输出隔离变压器。在该电源中，斩波器网络被控制成产生所需的经调节输出焊接电流，并在输出级中设置隔离。类似地，Thommes的美国专利5,601,741公开了一种升压变流器，用于驱动向实际焊接操作提供经调节输出信号的脉宽调制受控逆变器。在Vogel和Thommes的专利中，第二级被调节为将功率因数受控电流从前置调节器导入焊接操作。焊接调节处于第二级，并且通常由脉宽调制器控制电路驱动。Vogel和Thommes的专利通过引用结合于此，作为背景技术。在Moriguchi的美国专利6,278,080中，逆变器型电源被调节成控制所需焊接电流。隔离通过在受控第二级逆变器与被公开为DC焊接操作的焊接输出之间的变压器获得。类似的电源在Moriguchi的美国专利5,926,381和Moriguchi的美国专利6,069,811中示出，其中控制电流与逆变器级的隔离在逆变器的输出处，并直接驱动焊接操作。Moriguchi的美国专利5,926,381公开了在第一级升压变流器的输出处使用电压来向经调节逆变器级或升压变流器本身提供控制器电压的普通配置。Moriguchi的三个专利通过引用结合于此作为背景技术信息，示出了现有技术电源，其中经调节逆变器由输入升压变流器或整流器的DC输出驱动，以生成导向输出变压器用于隔离的受控焊接电流。隔离变压器的次级AC信号被直接用于焊接操作。那里没有像本发明的新颖电源中使用的第三级拓扑。