[发明专利]电源和电弧加工电源

说明书

技术领域

本发明涉及电源，以及包括将直流电转化成预定的高频交流电的逆变电路的电弧加工电源。

背景技术

用于电弧加工机器等的电源由输入的交流电产生直流电，并且通过逆变电路进行开关操作而将直流电转化成高频交流电。电源使用焊接变压器来调节高频交流电的电压。下游电路又将经电压调节后的高频交流电转换成适用于电弧焊等的直流输出电流。通过控制逆变电路的开关操作来调节输出电压。

日本特许专利公开No.2006-280120描述了包括由两对开关元件构成的逆变电路的电源的例子。将两个控制脉冲信号提供到这两对开关元件，使得这两对开关元件被交替地激活和去激活。进行相移调制(PSM)控制，以使提供到第一对开关元件的控制脉冲信号的相位与提供到第二对开关元件的控制脉冲信号的相位不同。更具体地说，控制提供到第一对开关元件的控制脉冲信号和提供到第二对开关元件的控制脉冲信号之间的相位差(启动脉冲宽度是固定的)，以调节其间第一对和第二对开关元件同时激活的时间。这调节了从逆变电路输出的高频交流电的平均电压。换句话说，调节了电源的输出电压。

此外，电源包括将输入的交流电转化成直流电的整流平滑电路。将辅助开关元件沿整流平滑电路和逆变电路之间的电线布置。辅助开关元件的激活和去激活与逆变电路的开关元件相配合地进行，并相应地进行辅助电容的充电和放电。这称之为软开关控制，并且降低了辅助开关元件和逆变电路的开关元件中的开关损失。

当进行典型的脉宽调制(PWM)控制以将电源的输出电压调节为极小时，设置具有极窄的开启脉冲宽度的控制脉冲信号。这可阻止开关元件的激活，并且导致不稳定的输出或偏磁化。

相反，当进行PSM控制以将电源的输出电压调节为极小时，两个控制脉冲信号具有大的相位差和充分宽的开启脉冲宽度。在这种情况下，将脉冲宽度固定以产生最大输出。这保证了开关元件的激活，并且避免了不稳定的输出或偏磁化的问题。

但是，由于将开启脉冲宽度设置为足够宽以产生最大输出，因此当在两个控制脉冲信号之间的相位差变大时，在两个开关元件中的一个去激活后，两个开关元件中的另一个的激活时间会变长。特别是，当要求极小的输出电能时，另一个开关元件的激活时间会变长。这延长了其间在逆变电路中会产生返回电流的时间。由返回电流导致的传导损失会增加。因此，电能不能被高效地使用。

本发明的目的是提供一种电源和一种电弧加工电源，当输出为低时其能够稳定输出，并且有助于高效的电能消耗。

发明内容

本发明的一个方面是包括第一和第二电线的电源。逆变电路包括连接在第一电线和第二电线之间的两对开关元件。逆变电路进行交替地激活和去激活两对开关元件的开关操作，并且逆变电路将输入直流电转化成高频交流电。辅助开关电路包括辅助开关元件和辅助电容。辅助开关元件与逆变电路的开关操作相配合地进行。辅助开关元件包括与第一电线相连的第一端子和接收直流电的第二端子。辅助电容连接在辅助开关元件的第一端子和第二电线之间。电源进行输出控制，其控制逆变电路的开关操作以调节提供到负载的输出电能，还进行软开关控制，其在两对开关元件之前去激活辅助开关元件，以降低两对开关元件的开关损失。脉宽调制控制单元调节分别提供到两对开关元件的两对控制信号的开启脉冲宽度，并且根据两对控制脉冲信号来调节提供到辅助开关元件的辅助控制脉冲信号的开启脉冲宽度。相移控制单元调节提供到两对开关元件的每一对中的控制脉冲信号的相位差，或调节两对控制脉冲信号和辅助控制脉冲信号的相位差。控制切换单元选择性地切换脉宽调制控制单元和相移控制单元，使得当要求相对大的输出电能时脉宽调制控制单元工作，而当要求相对小的输出电能时相移控制装置工作。

附图说明

参考下文描述的当前优选的实施例以及附图，可以最佳地理解本发明及其目的和优点，在其中：

图1是根据本发明的第一实施例的电弧加工电源的电路图；

图2(a)到2(c)是第一实施例的电源的不同部分的电压-电流波形图，其中图2(a)是PWM操作(最大输出)的图，图2(b)是PWM-PSM边界操作(小输出)的图，图2(c)是PSM操作(极小输出)的图；

图3是显示了第一实施例中的PWM-PSM控制的图；

图4(a)到4(c)是根据本发明的第二实施例的电源的不同部分的电压-电流波形图，其中图4(a)是PWM操作(最大输出)的图，图4(b)是PWM-PSM边界操作(小输出)的图，图4(c)是PSM操作(极小输出)的图；