[发明专利]交流发电机型直流电焊电源触发电路的同步装置和方法

说明书

本发明与由发动机驱动的电焊电源有关，具体地说，与采用由发动机驱动、为多相可控硅整流电路供电的多相交流发电机的直流电焊电源有关。

在建筑工地、远地工地和其他一些场合进行电焊往往自行供电比较方便。在这些情况下，常常用一个汽油机或柴油机作为原动机，驱动一个交流发电机，来提供电焊所需的电力。有一种电源是用一个汽油机或柴油机驱动一个具有三相交流输出的感应式三相交流发电机。三相交流电是一种用三根导线(有时还有一根零线)来传送50赫或60赫左右的交流(正弦波)电的标准形式。交流发电机中的旋转磁场使电流在接成三相的静止绕组内流动，从而产生三相电。这三相之间相位相互相差120°，习惯上标为相A、B和C。所谓相位相差120°是指相位B落后于相位A三分之一周，相位C落后于相位B三分之一周。相位顺序由磁场旋转方向确定，而磁场旋转方向又由驱动的原动机的旋转方向确定。这是一种众所周知的有效输电方式。

三相交流输出由接成整流桥的可控硅整流。通过控制对这些可控硅整流器的触发可以控制诸如电焊电流幅度之类的电焊参数。

对整流电路中的可控硅整流器的控制要求使触发信号与输入可控硅整流桥的交流电压的周期同步。这可能是很困难的，因为可控硅本身的触发、电焊机和系统中其他器件的工作都会使理想中应该是平滑的正弦波的可控硅整流器输入出现尖峰、噪声和错误转换。

过去，有时是通过从交流发电机本身的供电输出线得到一个同步信号来实现同步的。然而由于上述尖峰、噪声、错误转换和其他一些问题，要求对这个同步信号进行调整，以便消除错误同步和定时不当。另一种方法是在交流发电机内为每一相都安装一个专用的同步绕组。这种方法成本较高，因为对于一个三相电源来说需要三个同步绕组。而且，由于可控硅整流器工作而出现在电力馈线上的噪声和尖峰以及错误转换通常会通过交流发电机的电力输出绕组引入交流发电机的磁场，从而感应到同步绕组上，因此也需要对各同步绕组的输出进行调整。所以，除了每相一个同步绕组的成本外，还要加上三相的调整电路的成本。

本发明提供了一种发动机驱动的直流电焊电源。在这种电焊电源中同步信息是从设置在交流发电机内的一个单独的同步绕组中取得的。所用的控制电路和方法利用了交流发电机电源固有的特性，根据单独的传感绕组为各相提供同步信息。

按照本发明，这个单独的传感绕组安装在交流发电机内，用来传感在交流发电机内所建立的旋转磁场。它有一个大致呈正弦变化的输出信号。这个信号由一个半波整流器整流后，经过由一个电容和一个电阻组成的脉冲展宽器加到一个开关网络上，从而形成一个截然从一个二进状态转换到另一个二进状态的数字信号。这转换点在时间上是固定不变的，出现在同步绕组输出的正弦波的周期中的某个位置上。因此，所形成的这个数字信号的转换点直接与交流发电机磁场旋转到某个精确的位置有关，也就是与交流发电机输出端上三相交流电输出的变化周期中的某个精确的时间位置有关。

按照本发明，同步开关网络输出的数字信号加到一个数字处理器上，数字处理器将转换时间适当延迟后形成分别控制整流桥中相应可控硅的各个触发脉冲。

按照本发明，数字处理器所提供的延迟量是可调的，以便控制电焊电源输出的电流和电压。

按照本发明所提出的为多相交流发电机电焊电源中的可控硅整流提供定时触发信号的方法包括下列各步骤：配置一个安装在交流发电机内的单独的导电同步绕组、一个与这个单独绕组连接的整流器、一个与整流器连接的储能电容和泄放电阻、一个与储能电容和泄放电阻连接的开关网络和一个数字处理器，使得在同步绕组的输出端产生一个周期性输出信号；将这个输出信号加到整流器上，从而产生一个经整流的信号；将经整流的信号加到储能电容和泄放电阻上，从而产生一个展宽信号；将展宽信号加到开关网络上，从而形成一个具有与同步绕组输出信号每个周期中的一个选定点相应的明显的转换点的开关信号；将这个开关信号加到数字处理器上；以及用数字处理器产生一组得到定时的可控硅选通信号，用来触发相应的可控硅，产生所要求的电焊电流。

本发明的主要目的是提供一种用发动机驱动的多相交流发电机直流电焊电源，这种电源只需要用一个单独的传感电路就能提供选通对多相交流输出进行整流的可控硅的同步信息。

本发明的另一个目的是为多相交流发电机供电的直流电焊电路提供一种制造成本低廉、工作可靠的同步电路。

本发明的另一个目的是提供一种只需要一个单独的同步信号调整电路的由原动机驱动的交流发电机型直流电焊电源。