[发明专利]用于提供焊接和辅助电力的方法和设备

说明书

公开用于提供焊接型电力的方法和设备。所述设备包含输入电路、双升压预调节器、焊接型输出电力电路和控制器。输入电路接收输入电力并将经整流的输入提供到双升压预调节器。预调节器调节输入并提供跨越正总线和负总线的总线电力。焊接型输出电力电路从总线接收电力并提供电力作为焊接型输出电力。控制器控制双升压预调节器和焊接型输出电力电路。

本申请是申请日为2015年11月8日、国际申请号为PCT/US2015/059645、国家申请号为201580076331.6,且发明名称为“用于提供焊接和辅助电力的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开总体涉及包含焊接型电力电路和辅助电力电路的焊接型电力供应器的领域。

背景技术

有许多已知类型的焊接型电力供应器。如本文所使用，焊接型电力表示适用于电弧焊接、等离子体切割或感应加热的电力。焊接型系统通常用于各种应用中，并且通常包含辅助输出以模仿市电来对工具、灯等供电。如本文所使用，焊接型系统是可提供焊接型电力的系统，并且可包含控制与电力电路、送丝机和附属设备。如本文所使用，市电是由电气设施以一定电压和频率提供的电力。

提供焊接型电力以及设计用于提供焊接型电力的系统提出了一些独特挑战。例如，大多数领域的电力供应器专用于单输入和单输出，或者很少从一个输入移动到另一个输入。但是，焊接型系统经常从一个位置移动到另一个位置，并且以不同的输入来使用，如单相或三相或115V、230V、460V、575V等或50hz或60hz信号，并且需要提供焊接电力和辅助电力。被设计成用于单输入的电力供应器不能跨越不同的输入电压提供一致的输出，并且这些电力供应器中在特定的输入电平下能够安全地操作的部件，在替代的输入电平下工作时可能会损坏。并且，大多数领域的电力供应器被设计成用于相对稳定的负载。另一方面，焊接是一种非常动态的过程，并且很多的变量影响输出电流和负载，例如，电弧长度、焊条类型、防护物类型、空气流、工件上的灰尘、熔池大小、焊缝取向、操作员的技术，以及最后一点是被确定为最适合应用的焊接工艺的类型。这些变量不断变化，并且导致不断变化且不可预测的输出电流和电压。此外，焊接系统应以恒定且稳定的ac电压提供辅助电力，以适当地模仿市电。最终，许多领域的电力供应器被设计成用于低功率输出。焊接型电力供应器是高功率的，并且存在着许多问题，例如，开关损耗、线路损耗、热损伤、感应损耗以及电磁干扰的产生。因此，焊接型电力供应器设计人员面临着许多独特的挑战。

焊接系统通常用在市电不可用之处，并且包含发动机和发电机以提供电力，供电力电路转换。然而，在焊接的动态负载的状况下，将所产生的电力与焊接和辅助操作所消耗的电力进行匹配是挑战性的。

具有良好便携性并适用于接收不同输入电压的一种现有技术焊接电力供应器是多级系统，所述多级系统具有：预调节器，用于调节输入电力并提供稳定总线；以及输出电路，将稳定总线转换或变换为焊接型输出。此焊接型系统的实例描述在USP 7049546(Thommes)和USP 6987242(Geissler)以及US专利公开20090230941(Vogel)中，这三个文献为本发明的所有者所拥有，并且以引用方式并入本文。具有特征的焊机包含此现有技术的一些特征。

图1示出根据USP 7049546和6987242以及US专利公开20090230941的现有技术三相焊接型电力供应器，并在由二极管101到106组成的输入整流器上接收三相输入Va、Vb和Vc。经整流的输入被提供到升压电路110，其中升压电路110将输入升压到经升压的总线或中间总线上的期望电压(例如，800V)。需要时，升压电路110可包含功率因数校正。经升压的总线或中间总线被提供到dc总线滤波器112(dc总线上的总线电容)，并接着提供到隔离式dc-dc转换器114。dc-dc转换器可包含转换器(逆变器、反激式转换器、降压转换器等)、变压器和整流器。dc输出是焊接型电力。这些系统显著好于这些系统之前的现有技术，并且是首次出现的“通用”的焊接型系统，这是因为这些系统可接受几乎所有的可用输入电力。这些系统也是相对便携的，并且具有改善的功率因数。