[发明专利]用于包括以改进的相移栅极驱动控制的逆变器的电弧焊机的电源

说明书

相关申请的交叉引用/通过引用并入：2006年2月7日授权给Blankenship等人的美国专利No.6,995,337通过引用被整体并入本文，作为与弧焊电源相关的背景信息。1994年9月27日授权给Blankenship的美国专利No.5,351,175通过引用被整体并入本文，作为与用于焊接的逆变电源供应器相关的背景信息。1990年1月30日授权给Bilczo等人的美国专利No.4,897,522通过引用被整体并入本文，作为与用于焊接的逆变电源供应器相关的背景信息。

技术领域

特定实施方案涉及电弧焊。更具体地，特定实施方案涉及用于在用于具有逆变器的电弧焊机(welder)的电源中提供改进的(modified)相移栅极驱动的系统和方法。

更加具体地，本发明涉及用于电弧焊机的电源、采用用于电弧焊机的电源的方法以及焊接机(welding machine)。

背景技术

传统的逆变型焊接电源通常使用双重正向(dual double forward)脉冲宽度调制(PWM)的硬开关拓扑。这样的PWM方法的挑战之一是在不以线性模式操作开关器件的情况下有效地调整低输出功率应用。这样的应用一般要求非常短的闭合时间(on-time)周期，该非常短的闭合时间周期与用来确保开关器件操作于全传导(full conduction)模式(全饱和的)所必需的最小闭合时间直接冲突，而开关器件操作于全传导模式对于限制功率损耗和使器件的寿命最大化是至关重要的。传统地，最小闭合时间周期已经被用来确保开关器件在每个周期期间达到全传导。然而，这样可能在低输出功率水平导致“跳引发(skip firing)”，这难于调整并且可以产生不期望的可闻噪声。

对本领域的技术人员来说，通过将常规的、传统的和已提出的方式与如在本申请的其余部分参照附图所阐述的本发明的实施方案进行比较，这样的方式的进一步的局限性和缺点将会变得明显。

发明内容

改进的相移方案已经被这样设想，即为常规的相移方法的最小闭合时间和调整益处提供了传统PWM控制的减少的循环电流益处。焊接机包括可操作地连接到控制器的逆变器，其中该控制器使用该逆变器的改进的相移开关(phase shifted switching)控制该焊接机的焊接过程。

所要求保护的发明的这些和其他特征及其所图示说明的实施方案的细节将会从下面的说明书和附图被更加全面地理解。

附图说明

图1图示说明具有高速放大器逆变器的弧焊电源供应器(power supply)的示意性实施方案；

图2图示说明图1的高速放大器逆变器和相关联的输出部分的示意性实施方案；

图3图示说明根据本发明的实施方案的图2的高速放大器逆变器的开关板(switch board)的一部分的功能方框图；

图4图示说明传统PWM开关方案(switching scheme)的示意性时序图；

图5图示说明传统相移开关方案的示意性时序图；

图6图示说明根据本发明的第一实施方案的可以被图1-3的焊接电源采纳的改进的相移开关方案的示意性时序图；

图7图示说明根据本发明的第二实施方案的可以被图1-3的焊接电源采纳的改进的相移开关方案的示意性时序图；

图8使用焊接波形图示说明焊接过程的示意性实施方案，该焊接波形可以使用图1的具有图2的高速放大器逆变器的弧焊电源并且使用图6或图7的改进的相移开关方案来形成；以及

图9图示说明图1的具有单个初级电路的高速放大器逆变器及相关联的输出部分(类似于图2的输出部分)的可替换的示意性实施方案的一部分。

具体实施方式

图1图示说明具有高速(例如120KHz)放大器逆变器110的弧焊电源供应器100的示意性实施方案。同样被图示说明的是相关联的弧焊反馈功能单元160(被示出可操作地连接到不是弧焊电源供应器100的一部分的焊条150和焊接工件170)。弧焊电源供应器100是本领域公知的状态机类型的系统。本文提供弧焊电源供应器100的一般性描述以提供针对本发明的实施方案的适当的上下文内容。