[发明专利]具有电源转换器、磁场系统以及用于将二者同步的控制器的电弧焊接系统

说明书

本申请是美国专利申请No.13/534,119的部分继续申请并且要求美国专利申请No.13/534,119的优先权，所述美国专利申请No.13/534,119的全部内容通过引用被并入本文。本申请也是美国专利申请No.13/438,703的部分继续申请并且要求美国专利申请No.13/438,703的优先权，所述美国专利申请No.13/438,703的全部内容通过引用被并入本文。

发明背景

发明领域

本发明涉及电弧焊接系统中的控制器并且涉及用于在电弧焊接系统中使用的控制方法，并且更特别地，涉及电弧焊接系统和电弧焊接电源供应器。

相关技术说明

基于状态的控制原理可以被采用来控制在焊接期间应用于工件的焊接波形。储存在焊接电源供应器的状态表通过许多控制状态限定焊接波形，所述许多控制状态分别对应于焊接波形的不同部分。例如，一个状态可以对应于焊接波形的峰值电流，而另一个状态可以对应于焊接波形的本底电流。状态表中的各个状态一起限定整个焊接波形。

分开的附加控制器(即，与焊接电源供应器分开)被提供来控制电弧焊接系统的其他方面。例如，电弧焊接系统可以具有用于设置和控制焊炬的移动的专用控制器(例如马达控制器)，以及用于控制可消耗的焊丝电极的焊丝送进速度的另一个专用控制器。电弧焊接系统可以进一步具有多个控制器来在焊接期间控制焊炬的摆动(weaving)、焊炬沿工件的长度的平移或行进、焊炬绕管道的圆周(轨道)运动，以控制电弧的移动，等等。这样的控制器与基于状态的焊接控制器分开并且在这样的控制器和基于状态的焊接控制器之间几乎没有集成。因此，在分开的控制器之中没有协同作用(synergy)。分开的控制器倾向于以比基于状态的焊接控制器更低的控制频率操作，以避免整个焊接控制系统内的不稳定性。例如，分开的附加控制器可以1-10Hz范围内的控制频率操作，而焊接控制器的控制频率可以快成千上万倍。进一步地，在焊接系统中，分开的控制器通常需要双重传感器(例如电压、电流等等)的使用。

发明内容

依据本发明的一个方面，所提供的是一种电弧焊接系统。所述电弧焊接系统包括焊炬。电极被可操作地连接到焊炬，并且从焊炬接收电能。电极从电弧焊接系统建立电弧。焊接电源供应器根据焊接波形供应用于产生电弧的电能。焊接电源供应器包括开关式电源转换器。开关式电源转换器被可操作地连接到焊炬，用于将电能供应到焊炬。并行的基于状态的控制器被可操作地连接到开关式电源转换器并且将波形控制信号提供到开关式电源转换器用于控制开关式电源转换器的操作。并行的基于状态的控制器产生动作控制信号用于控制电极和焊炬中的至少一个的移动。并行的基于状态的控制器包括处理器。具有被可操作地连接到并行的基于状态的控制器的输出的传感器感测焊接电压和焊接电流中的至少一个。存储器部分被可操作地连接到处理器并且储存包括第一组多个顺序控制状态的焊接状态表和包括第二组多个顺序控制状态的动作控制系统状态表。焊接波形在焊接状态表中被限定。并行的基于状态的控制器根据焊接状态表通过波形控制信号控制开关式电源转换器的操作，并且同时根据动作控制系统状态表调整动作控制信号。并行的基于状态的控制器根据从传感器接收的信号在焊接状态表的控制状态之间转换(transition)，并且还根据从传感器接收的信号在动作控制系统状态表的控制状态之间转换。在一些实施方案中，并行的基于状态的控制器根据焊接状态表通过波形控制信号控制开关式电源转换器的操作，并且同时根据磁电弧系统状态表调整磁电弧信号。并行的基于状态的控制器根据从传感器接收的信号在焊接状态表的控制状态之间转换，并且还根据从传感器接收的信号在磁电弧系统状态表的控制状态之间转换。当然，在一些实施方案中，并行的基于状态的控制器可以同时控制开关式电源转换器、动作控制系统以及磁电弧系统的操作。