專利名稱：用于電弧焊接的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接的領(lǐng)域，更特定地，涉及用于這種焊接的電源和使用新電源實(shí)現(xiàn)的方法。
背景技術(shù)：
電弧焊接涉及在金屬焊條和工件之間流過AC或DC電流，該金屬焊條通常是帶芯的或是實(shí)心的金屬焊線。電源被用作在進(jìn)給焊條鋼絲和工件之間產(chǎn)生給定電流模式和/或極性，從而電弧將融化進(jìn)給焊線的末端，并將融化的金屬沉積在工件上。雖然多種變換器技術(shù)被用于電源，但是最有效的是基于倒相器的電源，其中開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括工作在高頻的開關(guān)，從而產(chǎn)生用于焊接處理的理想波形或電流電平。在Blankenship 5,278,390中討論了一種倒相器類型的電源，其中根據(jù)該發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來操作倒相器。該優(yōu)選的操作程序包括俄亥俄州克利夫蘭的林肯電氣公司領(lǐng)先的“波形控制技術(shù)”，在其中，實(shí)際的波形是由一系列短脈沖生成的，該系列短脈沖通常是以高于18kHz的頻率生成的，并且該組短脈沖具有波形發(fā)生器控制的輪廓。這種已知的倒相器控制技術(shù)被用在該發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在此不再詳細(xì)描述。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電源技術(shù)，到電源的倒相級(jí)的輸入信號(hào)是來自正弦波電源的整流電流。合適的功率因數(shù)校正變換器是很通用的，并且如Kooken 5,991,169中所示，其是倒相器開關(guān)網(wǎng)絡(luò)本身的一部分，或如在Church 6,177,645中所示，其位于倒相級(jí)之前。實(shí)際上，多年來，具有功率因數(shù)校正倒相器或倒相級(jí)的電源在焊接技術(shù)是公知的。在Church 6,504,132中揭示有另一種使用升壓變換器形式的輸入功率因子校正變換器。Church的兩項(xiàng)專利和Kooken的專利作為本發(fā)明涉及的背景信息和技術(shù)成為參考。在Kooken 5,991,169和Church 6,504,132中，實(shí)際的焊接電流由輸出斷路器或降壓變換器調(diào)節(jié)，在倒相級(jí)的輸出或輸入升壓變換器的輸出中由變壓器獲得隔離，這些用于電源的不同拓?fù)湓陔娀『附蛹夹g(shù)中是公知技術(shù)。在這些背景技術(shù)中，實(shí)際的焊接電流、電壓或功率在電源的輸出級(jí)或在該輸出級(jí)之前得到調(diào)節(jié)，該輸出級(jí)是一倒相器或一斷路器。沒有倒相器也沒有斷路器被非調(diào)節(jié)的引起如本發(fā)明預(yù)期的一樣的用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)焊接級(jí)的固定、低電壓DC母線。
焊接操作的隔離是大多數(shù)用于焊接的電源的特征。術(shù)語“焊接”包含“等離子切割”。在Vogel 5,991,180中，一使用升壓變換器的前置調(diào)節(jié)器是指揭示為具有輸出隔離變壓器、且直接驅(qū)動(dòng)焊接操作的斷路器的變換器，該輸出隔離變壓器位于焊接調(diào)節(jié)之后。在該電源中，控制斷路器網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生想要的調(diào)節(jié)后的輸出焊接電流，而且在輸出級(jí)中提供隔離。以相似的方式，Thommes5,601,741揭示了一種用于驅(qū)動(dòng)脈寬調(diào)制的控制的倒相器的升壓變換器，該倒相器將調(diào)節(jié)后的輸出信號(hào)提供給實(shí)際的焊接操作。在Vogel和Thommes中，調(diào)節(jié)第二級(jí)而將來自前置調(diào)節(jié)器的功率因數(shù)控制的電流導(dǎo)入焊接操作中。焊接調(diào)節(jié)是在第二級(jí)中，且通常被脈寬調(diào)制器控制電路驅(qū)動(dòng)。Vogel和Thommes都被參考作為背景技術(shù)。在Moriguchi 6,278,080中，調(diào)節(jié)一種倒相器類型電源控制想要的焊接電流。通過在控制的第二級(jí)倒相器和揭示作DC焊接操作的焊接輸出之間的變壓器獲得隔離。類似的電源在Moriguchi 5,926,381和Moriguchi 6,069,811中示出，其中，來自倒相級(jí)的控制電流的隔離是在倒相器的輸出上，并直接驅(qū)動(dòng)焊接操作。Moriguchi 5,926,381揭示了通常的布置，該布置用于使用在第一級(jí)升壓變換器的輸出上的電壓，從而提供用于調(diào)節(jié)的倒相級(jí)或升壓變換器本身的控制器電壓。這里三項(xiàng)Moriguchi專利參考作顯示現(xiàn)有技術(shù)電源的背景信息，其中調(diào)節(jié)的倒相器由一輸入升壓變換器或者一整流器的DC輸出取得，從而產(chǎn)生控制的焊接電流，該焊接電流被導(dǎo)入用于隔離的輸出變壓器。隔離變壓器的次級(jí)AC信號(hào)直接被用于焊接操作。沒有如在該發(fā)明的新的電源中使用的第三級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到非焊接技術(shù)，該發(fā)明的一個(gè)方面是在DC/DC第二級(jí)變換器的輸出處的同步整流器裝置的使用。同步整流器是常規(guī)裝置，Boylan 6,618,274中顯示了一種這樣的整流器。Calkin 3,737,755揭示了一種用于低功率用途的DC/DC變換器，其中固定的調(diào)節(jié)電流被引導(dǎo)到非調(diào)節(jié)的倒相器，來提供一非可變輸出DC信號(hào)。非調(diào)節(jié)倒相器的任何控制是在倒相器的輸入端，從而輸入DC信號(hào)是能夠被調(diào)節(jié)去控制倒相器的固定輸出DC信號(hào)的唯一參數(shù)。這是一種需要對(duì)倒相器的信號(hào)控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而倒相器提供受控的固定輸出信號(hào)。這是一種和本發(fā)明的使用而預(yù)期的不同的概念；然而，Boylan和Calkin中的非焊接的常規(guī)背景技術(shù)在這里作為參考從而顯示同步整流器和非調(diào)節(jié)倒相器的一種形式，其中通過控制輸入DC信號(hào)的電平在倒相器之前執(zhí)行任何調(diào)節(jié)。這些專利都不涉及用于焊接的電源，且僅僅是作為常規(guī)技術(shù)概念例如同步整流器裝置和非調(diào)節(jié)倒相器而在此作為參考。在Smolenski5,019,952中顯示一種非焊接兩級(jí)AC到DC變換器，該專利用于將到電流的最小諧波干擾傳遞到進(jìn)入變換器的電流。負(fù)載是不可變的，且不需要如在焊接操作中要求的調(diào)節(jié)。該專利被用作參考從而顯示常規(guī)技術(shù)，該常規(guī)技術(shù)與用于電弧焊接的電源的要求不關(guān)聯(lián)。
這些專利組成了涉及必須被焊接操作調(diào)節(jié)的電源的發(fā)明的背景，該焊接操作中由實(shí)際焊接操作的平均電流、平均電壓和功率的反饋回路完成調(diào)節(jié)。除了作為常規(guī)技術(shù)信息以外，固定負(fù)載電源和本發(fā)明不相關(guān)。
在過去，電源中的倒相器輸出是由焊接操作中的參數(shù)例如，電流、電壓或功率調(diào)節(jié)的焊接電流。該倒相器一般由脈寬調(diào)制器控制，其中操作于高頻的開關(guān)的占空比由來自焊接操作的反饋所控制，從而占空比是在充分地小于100％的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。這種類型的PWM受控倒相器參照做調(diào)節(jié)單級(jí)倒相器。這樣的倒相器形成了電源的輸出，且是電源的最后一級(jí)。較低的占空比導(dǎo)致較高的初級(jí)電流和較多的損耗。倒相器的效率根據(jù)占空比的調(diào)節(jié)而改變，該占空比的調(diào)節(jié)是由調(diào)節(jié)單級(jí)倒相器的輸出的需求而引起的，從而產(chǎn)生適合焊接的輸出信號(hào)。使用末級(jí)是調(diào)節(jié)單級(jí)倒相器的電源而導(dǎo)致熱損耗，較低的效率，高成本和增加的元件尺寸。由于這些原因，一些焊接源制造商已經(jīng)出售好于倒相器電源的電源，因?yàn)樗麄儾皇褂糜懈叱杀竞驮斐善渌觿莸牡瓜嗥?。具有為了產(chǎn)生適合焊接的電流的目的而隔離輸出和調(diào)節(jié)電流的雙重功能的倒相級(jí)被避免。參見Hoverson 6,723,957，其作為背景技術(shù)而參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于電弧焊接(等離子切割)的電源，其中電源的倒相器是如過去一樣的第二級(jí)，但是沒有被調(diào)節(jié)過，從而可加入第三級(jí)來提供用于產(chǎn)生適合焊接的電流的實(shí)際的調(diào)節(jié)。通過使用該三級(jí)概念，倒相器可以操作在非常高頻的轉(zhuǎn)換，然而輸出第三級(jí)可以是一操作于低頻轉(zhuǎn)換的斷路器。因此，與脈寬調(diào)制倒相級(jí)中使用高頻的需要相反的級(jí)所執(zhí)行的功能優(yōu)化了轉(zhuǎn)換頻率，該脈寬調(diào)制倒相級(jí)用于輸出焊接電流的實(shí)際調(diào)節(jié)。更進(jìn)一步地，到調(diào)節(jié)的第三級(jí)的被隔離且固定的DC電壓可以充分地低于來自輸入變換級(jí)的DC電壓，且遠(yuǎn)高于實(shí)際焊接輸出電壓。
本發(fā)明涉及用于電源的新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中脈寬調(diào)制的倒相器僅僅是用于形成隔離的固定的輸出DC母線，該DC母線沒有到第二級(jí)脈寬調(diào)制倒相器的反饋信號(hào)。該隔離的母線被用在由實(shí)際焊接參數(shù)調(diào)節(jié)的第三級(jí)中，從而產(chǎn)生適合焊接的電流。因此，本發(fā)明涉及不但提供必要的隔離，而且形成被第三級(jí)使用的固定的DC輸出母線的非調(diào)節(jié)第二級(jí)，該第三級(jí)中完成焊接調(diào)節(jié)。非調(diào)節(jié)第二級(jí)倒相器操作于非常高的頻率，該頻率的占空比在電源的操作期間是固定的。該頻率高于18kHz，優(yōu)選是約100kHz。占空比被固定在多個(gè)級(jí)別；然而，首選的占空比接近于100％，從而給出通過使用本發(fā)明而獲得的最大效率電平。固定的高占空比的使用將相移調(diào)制器控制的倒相器第二級(jí)的電流循環(huán)時(shí)間最小化，從而充分地降低熱量且增加效率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二非調(diào)節(jié)倒相級(jí)的輸出是使用已知同步整流裝置的整流器，該整流器由第二級(jí)非調(diào)節(jié)倒相器的內(nèi)部隔離變壓器的次級(jí)線圈控制。通過使用在第二級(jí)的輸出處的同步整流器裝置，電源的總效率有進(jìn)一步的提高。通過使用本發(fā)明，第一級(jí)是輸入整流器或具有功率因數(shù)校正變換器的輸入整流器。第一級(jí)功率因數(shù)校正變換器是首選的。該變換器是在標(biāo)準(zhǔn)整流器之后，或可以和整流器結(jié)合在一起。當(dāng)然，該變換器可以是無源功率因數(shù)校正變換器或者是例如升壓，降壓或升壓+降壓變換器的有源變換器。本發(fā)明的第一級(jí)形成具有固定電壓的第一DC母線。通過使用用于電源的標(biāo)準(zhǔn)第一級(jí)，作為到非調(diào)節(jié)倒相器的輸入DC母線的第一DC輸出信號(hào)非調(diào)節(jié)母線可以被調(diào)節(jié)且固定在約400-900伏特DC。形成的新電源的第二級(jí)的非調(diào)節(jié)的、隔離倒相器的輸出是一固定的DC母線，該固定的DC母線和來自第一級(jí)的輸入DC母線具有固定的關(guān)系。第二DC母線的電壓或輸出充分地小于來自第一級(jí)的DC母線的電壓。電源產(chǎn)生第二DC母線，其和從功率因數(shù)校正變換器來的輸入DC母線有固定的數(shù)學(xué)關(guān)系。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)慣例，第二級(jí)非調(diào)節(jié)倒相器包括一隔離變壓器，該隔離變壓器具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，從而次級(jí)線圈與電源的輸入隔離開來。該非調(diào)節(jié)的第二級(jí)倒相器可以操作在一轉(zhuǎn)換頻率從而優(yōu)化第二級(jí)倒相器的操作。因此，使用極其高的轉(zhuǎn)換頻率，從而降低全新的非調(diào)節(jié)的第二級(jí)倒相器中元件的尺寸和成本。通過利用具有相移控制的固定的占空比，降低轉(zhuǎn)換裝置中的電壓和電流瞬沖，而提供一種軟轉(zhuǎn)換操作。實(shí)際上，在優(yōu)選實(shí)施例中，占空比固定在100％，從而開關(guān)全開或者全閉。這極大的降低了第二級(jí)中的循環(huán)電流且極大地提高了第二級(jí)倒相器的操作特性，該第二級(jí)倒相器也提供將電源的焊接輸出與電源的AC輸入隔離的功能。通過將第二級(jí)非調(diào)解的倒相器中的轉(zhuǎn)換裝置操作在全開，則該倒相器具有很高的效率，且在操作上非常靈活。隔離變壓器確定在非調(diào)節(jié)第二級(jí)的輸入側(cè)的固定DC母線(從第一級(jí)來的“第一DC輸出信號(hào)”)和在第二級(jí)的輸出的DC輸出母線(“第二DC輸出信號(hào)”)之間的關(guān)系。在一些現(xiàn)有技術(shù)的電源中，調(diào)節(jié)倒相器中的隔離變壓器的初級(jí)線圈的占空比被焊接操作所調(diào)節(jié)。在本發(fā)明使用的新的電源中，第一級(jí)或第二級(jí)中的焊接操作并未做出調(diào)節(jié)。
本發(fā)明涉及三級(jí)電源，其中第二級(jí)是非調(diào)節(jié)隔離級(jí)，第三級(jí)是調(diào)節(jié)裝置，例如倒相器或斷路器。轉(zhuǎn)換頻率小于第二級(jí)倒相器的斷路器是首選，并被用在本發(fā)明實(shí)際實(shí)施中。該斷路器更好地控制電源的輸出焊接特性。具有在斷路器級(jí)之后的非調(diào)節(jié)隔離級(jí)的倒相器隔離提供比在現(xiàn)有技術(shù)中基于單級(jí)(調(diào)節(jié))的電源更有效率的電源。第二級(jí)是倒相器的電源所具有的最大輸出至少是倒相器額定操作電壓的兩倍。當(dāng)僅有兩級(jí)的時(shí)候，單級(jí)調(diào)節(jié)倒相器形成第二和最后一級(jí)，且運(yùn)行在50％或更少的能量轉(zhuǎn)移時(shí)間。因此，現(xiàn)有的兩級(jí)電源的倒相器要求至少兩倍于本發(fā)明的新的三級(jí)電源的初級(jí)電流。即使本發(fā)明的非調(diào)節(jié)隔離級(jí)使用相同的變壓器匝數(shù)比其也具有更高的效率。當(dāng)?shù)诙?jí)運(yùn)行在全開或100％占空比的時(shí)候，這就尤其的重要。因此，本發(fā)明極大地提升了能量轉(zhuǎn)移時(shí)間和降低了基于倒相器的電源的第二級(jí)中的隔離變壓器的初級(jí)電流，該電源是用于電弧焊接。
用于焊接的電源中的倒相器的正?？刂剖窍嘁芇WM控制，其中初級(jí)側(cè)的超前和延遲開關(guān)的傳導(dǎo)狀態(tài)有重疊，該重疊確定倒相器的能量轉(zhuǎn)移時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)軟轉(zhuǎn)換，初級(jí)電流必須在非轉(zhuǎn)移期間成環(huán)流。因此，由于短的關(guān)閉時(shí)間和在非調(diào)節(jié)倒相器中較小的初級(jí)電流，在本發(fā)明中使用的非調(diào)節(jié)倒相器的初級(jí)側(cè)比現(xiàn)有技術(shù)中使用的單級(jí)調(diào)節(jié)倒相器的初級(jí)側(cè)更有效率。這是使用本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。更進(jìn)一步地，當(dāng)使用本發(fā)明的時(shí)候，倒相器隔離級(jí)或第二級(jí)的轉(zhuǎn)換頻率較優(yōu)的高于輸出斷路器第三級(jí)的轉(zhuǎn)換頻率。本發(fā)明中使用的斷路器中的IGBT和二級(jí)管的轉(zhuǎn)換損耗小于單級(jí)倒相器的輸出整流器二極管中的損耗，該單級(jí)倒相器用作基于標(biāo)準(zhǔn)倒相器的電源的第二調(diào)節(jié)級(jí)。用在本發(fā)明中的非調(diào)節(jié)第二級(jí)，較優(yōu)的是一全橋倒相器；然而，可以使用特別是基于初級(jí)側(cè)DC母線的電壓的多種其他的倒相器設(shè)計(jì)。優(yōu)選的是使用600伏特IGBT開關(guān)，該IGBT開關(guān)用于450伏特母線或者兩個(gè)連續(xù)的450伏特母線。由于第二級(jí)倒相器沒有反饋控制，而且不管輸出負(fù)載需求，都被驅(qū)動(dòng)在全開狀態(tài)，次級(jí)母線電壓總是等于被變壓器匝數(shù)比所除的初級(jí)母線電壓。這是使用用于電弧焊接的基于三級(jí)倒相器的電源的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其中第二級(jí)是非調(diào)節(jié)倒相器，第三級(jí)是調(diào)節(jié)裝置，較優(yōu)的是一斷路器，但也可選擇的是倒相器。
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)二極管被用作第二級(jí)的輸出整流器的時(shí)候，非調(diào)節(jié)倒相器的次級(jí)中的能量損耗約是初級(jí)側(cè)能量損耗的兩倍。較高損耗的原因是，當(dāng)隔離變壓器有一初級(jí)線圈匝數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于次級(jí)線圈匝數(shù)的匝數(shù)比的時(shí)候，次級(jí)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初級(jí)電流。因此輸出整流器中的損耗遠(yuǎn)高于第二級(jí)倒相器的初級(jí)開關(guān)中的傳導(dǎo)損耗。為減少這種情況，本發(fā)明的一個(gè)方面是配置為同步整流器裝置的低導(dǎo)通阻抗FET的使用。第二級(jí)的輸出中的同步整流器裝置的使用降低了倒相器次級(jí)側(cè)中的傳導(dǎo)損耗。即使初級(jí)側(cè)中的開關(guān)是軟轉(zhuǎn)換，次級(jí)側(cè)中的二極管也是硬轉(zhuǎn)換。軟換是按照第二級(jí)倒相器的初級(jí)側(cè)中的開關(guān)的相移控制。當(dāng)?shù)诙?jí)倒相器在100kHz以上的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)，次級(jí)二極管中反向恢復(fù)電流要經(jīng)受比導(dǎo)通阻抗更多的損耗。因此，理想的是使用同步整流器裝置，從而在初級(jí)轉(zhuǎn)換控制和次級(jí)同步整流器控制之間具有時(shí)間延遲而降低轉(zhuǎn)換損耗。使用這種概念的能力是使用在倒相器次級(jí)側(cè)上的輸出整流器中的同步整流器裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，該倒相器形成了本發(fā)明三級(jí)電源的第二級(jí)。此外，使用倒相器的次級(jí)側(cè)中的同步整流器裝置減少了第二級(jí)中從輸入DC母線到輸出DC母線的總的功率轉(zhuǎn)移中經(jīng)受的能量損失。已確定，如果第二級(jí)非調(diào)節(jié)倒相器在所有的時(shí)間內(nèi)都運(yùn)行在全開，那么就簡化同步整流器的控制。這是用作本發(fā)明新電源中第二級(jí)的非調(diào)節(jié)倒相器的正常操作狀態(tài)。通過將同步整流器裝置連接于隔離變壓器的次級(jí)線圈的對(duì)立端，使用非調(diào)節(jié)倒相器的次級(jí)電壓產(chǎn)生用于同步整流器裝置的門驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該隔離變壓器是在本發(fā)明的第二級(jí)非調(diào)節(jié)倒相器中使用。將同步整流器和標(biāo)準(zhǔn)二極管相比較，以低阻抗FET，同步整流器可減少非調(diào)節(jié)倒相器的次級(jí)端中的能量損耗。這種減少可達(dá)50％之多。
用于電弧焊接的電源需求至少兩個(gè)轉(zhuǎn)換級(jí)，該電源具有有源功率因數(shù)校正特性和導(dǎo)入到焊接操作的能量的閉合控制。該兩級(jí)確保轉(zhuǎn)移到和轉(zhuǎn)移出電源的瞬時(shí)能量可以獨(dú)立于適當(dāng)?shù)哪芰看鎯?chǔ)部件而調(diào)節(jié)。因此，用于電弧焊接的功率因數(shù)校正電源通常需要兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)換控制電路。其中一個(gè)控制電路被用作去控制焊接操作的能量或者輸出電流。另一個(gè)控制電路被用作控制從形成電源第一級(jí)的有源功率因數(shù)校正變換器來的DC信號(hào)。因此，具有功率因數(shù)校正能力的電弧焊接電源需要兩個(gè)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其中的每一個(gè)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)立的的控制要求。第一轉(zhuǎn)換控制用于輸出焊接電流，另一轉(zhuǎn)換控制用于在電源輸入級(jí)的功率因數(shù)校正。該第二轉(zhuǎn)換控制確保第一級(jí)的輸出是參照作“DC母線”的固定的DC電壓。DC母線本身的電壓被用于控制第一級(jí)變換器，從而確保來自該變換器的DC母線具有固定的電壓電平。總結(jié)來說，用于電弧焊接的基于倒相器的電源需要兩個(gè)獨(dú)立的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和兩個(gè)用于這些網(wǎng)絡(luò)的兩控制電路。
用于電弧焊接的基于倒相器的電源有另一概念上的需要。電源中的一級(jí)必須提供在可變輸入AC信號(hào)和適用于焊接的調(diào)節(jié)的輸出電流之間的電隔離。該隔離裝置通常是變壓器的形式。在現(xiàn)有技術(shù)中，基于兩極倒相器的電源有兩個(gè)用于隔離裝置的位置。在第一個(gè)例子中，功率因數(shù)校正輸入級(jí)沒有被隔離，且隔離變壓器提供在第二級(jí)調(diào)節(jié)輸出倒相器中。在另一例子中，隔離是在第一級(jí)功率校正變換器中。在第二個(gè)例子中，一非隔離輸出倒相器或另一非隔離變換器可以被用作第二級(jí)。由于對(duì)在電源輸入側(cè)的RMS電流上有影響的60Hz，第一個(gè)例子比第二個(gè)例子更有效?？偨Y(jié)來說，焊接電源第二概念上的要求是隔離。
用于焊接的有源功率因數(shù)校正電源的兩個(gè)要求是(a)用于兩個(gè)分開的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)分開和獨(dú)立的控制電路，以及(b)用于將電源輸入與電源輸出隔離的合適的結(jié)構(gòu)。這些基于倒相器的電源的基本要求在本發(fā)明中得到實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用一非調(diào)節(jié)倒相器的時(shí)候，非調(diào)節(jié)第二級(jí)是兩個(gè)調(diào)節(jié)非隔離級(jí)之間的一隔離級(jí)，從而形成基于三級(jí)倒相器的電源的唯一安排。假如在兩種倒相器中使用相同的功率因數(shù)校正前置整流器，本發(fā)明的三級(jí)倒相器比基于兩級(jí)倒相器的電源更加有效。因此，本發(fā)明更加有效，但還具有用于電弧焊接的的電源所需求的實(shí)質(zhì)特點(diǎn)。存在有兩個(gè)獨(dú)立的受控開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。存在有隔離級(jí)。以提高效率、獲得更好的焊接性能和功率轉(zhuǎn)換組件的熱分布的方式執(zhí)行這些限制。
由于本發(fā)明的第二非調(diào)節(jié)倒相器提供系統(tǒng)隔離，所以很多類型的非隔離變換器可以被用作功率因數(shù)校正前置整流器。由于升壓變換器這種類型變換器的電流整形功能和連續(xù)線電流特征，則該升壓變換器是最通用的變換器。然而，升壓變換器的輸出電壓高于最高線電壓的峰值，該峰值可以有775伏特之高。因此，其它的有源功率因數(shù)校正整流器可與本發(fā)明一起使用，本發(fā)明三級(jí)電源中，第二級(jí)是非調(diào)節(jié)并且提供隔離。用于有源功率因數(shù)校正輸出或第一級(jí)的其它選擇中的一個(gè)選擇是一步升/步降的變換器，從而到第二級(jí)的輸入母線或初級(jí)電壓母線可低于到電源的輸入AC電壓信號(hào)的峰值。這種類型的功率因數(shù)校正變換器仍然產(chǎn)生較低的諧波。一種這樣的功率因數(shù)變換器是指降壓+升壓變換器。用于第二級(jí)的400伏至500伏的DC母線是以在115伏至575伏之間的輸入AC電壓獲得的。不考慮到第一級(jí)的AC電壓，有源功率因數(shù)變換器的輸出電壓被控制在400伏至500伏之間的電平。其他類型的有源和無源功率因數(shù)校正倒相器可在本發(fā)明中使用。優(yōu)選的變換器是有源的，從而該變換器組成了需要第二控制電路的第二開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)使用術(shù)語電弧焊接的時(shí)候，它也包括其他的輸出處理，例如等離子切割。
到目前解釋的內(nèi)容為止，本發(fā)明涉及用于電弧焊接的三級(jí)電源。第三級(jí)中的一反饋控制產(chǎn)生適用于焊接的輸出電流。輸入第一級(jí)通常是一有源功率因數(shù)校正變換器，該有源功率因數(shù)校正變換器需要第二開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和第二獨(dú)立控制電路。這種三級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中是沒有使用的。通過擁有這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，增加的第二級(jí)僅僅被用于將在第二級(jí)初級(jí)側(cè)的高電壓DC母線轉(zhuǎn)換成與初級(jí)側(cè)隔離的第二級(jí)的次級(jí)側(cè)的低電壓DC母線。因此，本發(fā)明包括在第二級(jí)次級(jí)側(cè)的DC母線，從而該母線可以被用于焊接功率的調(diào)節(jié)。術(shù)語“母線”意思是具有被控制的固定電平的DC信號(hào)。在本發(fā)明中，存在有來自輸入級(jí)的第一DC母線，被稱作“第一DC輸出”，該第一DC輸出具有被控制的DC電壓。在第二級(jí)的次級(jí)側(cè)存在有第二DC母線，叫做“第二DC輸出”，該第二DC輸出也是一個(gè)被控制的DC電壓電平。除了到目前為止所描述的與非調(diào)節(jié)第二級(jí)倒相器的使用相關(guān)聯(lián)的優(yōu)勢之外，在非調(diào)節(jié)倒相器的次級(jí)側(cè)的第二DC母線的生成還具有一些優(yōu)勢。次級(jí)DC母線或第二DC輸出與第二級(jí)的初級(jí)端隔離，從而在第三級(jí)焊接控制電路中不需要隔離。換言之，例如斷路器的輸出控制電路具有在固定電壓電平的輸入DC母線。實(shí)際上，該斷路器有一控制器，該控制器有源自輸入DC到該斷路器的的控制電壓。這種輸入DC信號(hào)與輸入功率隔離。因此，用于輸出級(jí)或斷路器的控制器的控制電壓可以從非隔離DC源中得到。這通常上是到斷路器的輸入信號(hào)。用于輸出級(jí)中的控制器的控制電壓的分離的隔離是不需要。從第二級(jí)來的固定的DC母線的使用允許由焊接操作所調(diào)節(jié)的到輸出第三級(jí)的DC電壓遠(yuǎn)低于電源的常規(guī)輸入初級(jí)DC母線(“第一DC輸出”)。在過去，基于升壓變換器的使用，功率因數(shù)變換器的輸出是一相對(duì)高電平的DC信號(hào)。該高DC電壓被導(dǎo)入調(diào)節(jié)倒相級(jí)，該調(diào)節(jié)倒相級(jí)用在輸出一適用于焊接的電流中。通過使用本發(fā)明，極大地降低了從功率因數(shù)變換器的輸出母線來的高電壓。將一100伏DC母線轉(zhuǎn)換成15伏控制功率比將400伏的DC母線轉(zhuǎn)換成15伏的控制功率更加有效。第二、低電壓DC母線的生成是本發(fā)明的三級(jí)電源的實(shí)質(zhì)性優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，提供有一種用于電弧焊接處理的電源，該電源包括一具有AC輸入和第一DC輸出信號(hào)的輸入級(jí)。非調(diào)節(jié)DC到DC變換器形式的第二級(jí)有連接于第一DC輸出信號(hào)的輸入和具有與第一DC輸出信號(hào)電隔離的第二DC輸出信號(hào)的形式的輸出，該第二DC輸出信號(hào)具有和第一DC輸出信號(hào)成給定比率的大小。該電源包括將第二DC輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于焊接處理的焊接電流的第三級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有作為該新的三級(jí)電源的第一級(jí)的功率因數(shù)校正變換器。該電源的第三級(jí)包括例如斷路器或倒相器的調(diào)節(jié)變換器。當(dāng)使用一倒相器的時(shí)候，輸出是被導(dǎo)入極性網(wǎng)絡(luò)或開關(guān)的DC信號(hào)，該開關(guān)允許由該電源進(jìn)行的DC焊接。該極性開關(guān)允許負(fù)極DC，正極DC或AC焊接。使用斷路器或倒相器的焊接處理可以以保護(hù)氣體執(zhí)行，例如MIG焊接，且該處理可以使用任何種類的焊條，例如鎢，帶芯焊線或?qū)嵭窘饘俸妇€。根據(jù)本發(fā)明的一方面，非調(diào)節(jié)的DC到DC變換器的輸出充分小于到第二級(jí)的輸入。在大多數(shù)情況下，第二級(jí)的輸入和輸出是通常有固定的大小的DC電壓。
本發(fā)明涉及一用于電弧焊接的三級(jí)電源，其中第一級(jí)通常被調(diào)節(jié)而產(chǎn)生一固定的第一DC信號(hào)或者“第一DC輸出”。該第一固定的DC信號(hào)，DC母線或DC輸出連接于第二級(jí)非調(diào)節(jié)倒相器的初級(jí)側(cè)，其中倒相器的次級(jí)側(cè)是導(dǎo)入到輸出第三級(jí)的固定的DC輸出信號(hào)。第三級(jí)具有調(diào)節(jié)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其用于產(chǎn)生適于焊接的電流。調(diào)節(jié)第三級(jí)是由來自焊接操作的反饋環(huán)路控制，從而通過電流，電壓或功率控制焊接操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，組成電源第二級(jí)的非調(diào)節(jié)倒相器的轉(zhuǎn)換頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于18kHz。實(shí)際上，第二級(jí)的轉(zhuǎn)換頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電源的調(diào)節(jié)的第三級(jí)的轉(zhuǎn)換頻率，且通常是約100kHz。這樣，較小的元件可在三級(jí)電源的第二級(jí)中使用。
本發(fā)明的主要目的是提供一種用于電弧焊接的三級(jí)電源，該電源在操作上很有效，且具有較好的焊接性能以及更更具有魯棒性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種如上定義的電弧電源，該電弧電源具有第二級(jí)，在第二級(jí)中DC母線不需變化調(diào)節(jié)而可轉(zhuǎn)換為通過隔離變壓器的DC母線。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成適用于焊接的DC電流的方法，該方法涉及將所述AC輸入調(diào)整且轉(zhuǎn)換成稱為第一DC輸出的DC信號(hào)。該DC信號(hào)被轉(zhuǎn)換成隔離的DC母線，然后被用于對(duì)由焊接操作參數(shù)控制的調(diào)節(jié)級(jí)提供動(dòng)力，來產(chǎn)生適用于焊接的電流。
本發(fā)明的另一目的是提供一種如上所定義的電源和方法，該電源和方法使用具有固定占空比的高于18kHz，約100kHz的轉(zhuǎn)換頻率而防止損耗。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于電弧焊接的如上所定義的電源和方法，該電源和方法已經(jīng)降低了磁性損耗，減小了元件尺寸，且提供了一種有效的用于電弧焊接的電源。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于電弧焊接的電源和使用該電源的方法，該電源和方法涉及一提供隔離的非調(diào)節(jié)DC到DC變換器，因此用于焊接的調(diào)節(jié)的輸出級(jí)不需要包含隔離特性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于電弧焊接的電源和使用該電源的方法，該電源和方法包括一DC到DC非調(diào)節(jié)倒相器，其中倒相器的輸出在電壓上遠(yuǎn)低于到倒相器的輸入。因此，由于輸出了一需要被轉(zhuǎn)換成焊接電壓的低電壓，提高了效率。
這些以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)將從下列配合圖表的說明中變得更加明顯。


圖1是顯示三級(jí)電源和揭示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖2和圖3是類似于圖1的且揭示本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例的方框圖；圖4-8是顯示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電源和揭示不同的第一級(jí)的實(shí)施例的局部方框圖；圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電源的后兩級(jí)的方框圖，其中輸出級(jí)提供AC焊接電流；圖9A是一顯示波形技術(shù)控制電路的方框圖，該電路用于圖9顯示的本發(fā)明的實(shí)施例，且結(jié)合顯示三種焊接波形的示圖在本發(fā)明的不同實(shí)施中是可用的；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電源的第二和第三級(jí)的方框圖，其中輸出級(jí)是DC焊接電流；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的三級(jí)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方框圖，其用于產(chǎn)生適用于具有兩個(gè)分離的控制器控制電壓源的電弧焊接；圖12是顯示使用本發(fā)明拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特定電源的方框圖；圖13-16是顯示四個(gè)不同電路的接線圖，該電路用于校正根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電源的第一級(jí)中的功率因數(shù)；圖17是顯示非調(diào)節(jié)倒相器的優(yōu)選實(shí)施例的組合的方框圖和接線圖，該非調(diào)節(jié)倒相器構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電源的新的第二級(jí)；以及圖18-21是顯示幾個(gè)用作第二級(jí)非調(diào)節(jié)的、隔離的倒相器的接線圖，該倒相器構(gòu)成本發(fā)明新的方面。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及在電弧焊接中使用的三級(jí)電源。當(dāng)然，焊接的概念也包括等離子切割的相關(guān)技術(shù)。本發(fā)明具有用于將AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一DC輸出母線(DC bus)的輸入級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該輸出母線具有固定的電壓電平，且該輸出母線被導(dǎo)入到圖16中顯示的焊接技術(shù)中使用的全新的第二級(jí)的輸入。該新的第二級(jí)是非調(diào)節(jié)倒相器，該非調(diào)節(jié)倒相器包括隔離特性，且具有第二DC輸出或比例于DC輸入母線的第二DC母線。電平關(guān)系由非調(diào)節(jié)倒相器的構(gòu)造所固定。該非調(diào)節(jié)倒相器具有開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其中，開關(guān)操作在大于18kHz，較優(yōu)的是在100kHz的高的轉(zhuǎn)換頻率。在形成電源第二級(jí)的非調(diào)節(jié)倒相器中的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換頻率允許使用小的磁性元件。非調(diào)節(jié)倒相器的隔離輸出被導(dǎo)入到電源的第三級(jí)。該第三級(jí)是斷路器或由例如焊接操作的電流，電壓或功率的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)的倒相器。因此，本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有產(chǎn)生第一DC信號(hào)的輸入級(jí)和第二非調(diào)節(jié)DC到DC級(jí)，該第二非調(diào)節(jié)DC到DC級(jí)提供隔離的固定的DC電壓，或用于調(diào)節(jié)焊接操作中電流的電源中的第三級(jí)所使用的DC母線。本發(fā)明的三個(gè)示例在圖1-3中示出。圖1中的電源PS1包括第一級(jí)I，第二級(jí)II，和第三級(jí)III。在此實(shí)施例中，級(jí)I包括AC到DC變換器10，用于將AC輸入信號(hào)12轉(zhuǎn)換成第一DC母線14。輸入12是單相或三相的AC線電源，其電壓可以在400-700伏之間變化。變換器10顯示為非調(diào)節(jié)裝置，其可以是整流器和過濾網(wǎng)絡(luò)的形式，來產(chǎn)生表示為(DC#1)的DC母線14。由于AC輸入信號(hào)是線電壓，所以DC母線14通常在大小上是一致的。非調(diào)節(jié)倒相器A是DC到DC變換器，其具有隔離變壓器而將DC母線14(DC#1)轉(zhuǎn)換為第二DC母線或第二輸出20(DC#2)。輸出20形成是變換器30的級(jí)III的功率輸入。線20上的DC電壓成為在線B適合于焊接的電流。反饋控制或調(diào)節(jié)環(huán)路C自動(dòng)檢測焊接操作中的參數(shù)，并通過變換器30的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)線B上的電流、電壓或功率。實(shí)際上，變換器30是斷路器，雖然倒相器的使用也是一種選擇。通過擁有圖1所示的三級(jí)電源PS1，第二級(jí)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)具有通常高于變換器30的轉(zhuǎn)換頻率的頻率。此外，線20(DC#2)中的DC電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于來自級(jí)I的線14上的DC電壓。實(shí)際上，在倒相器A中具有隔離變壓器。該變壓器具有輸入或初級(jí)部或初級(jí)側(cè)，該初級(jí)側(cè)的線圈匝數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用于產(chǎn)生線20上的電壓的次級(jí)部或次級(jí)側(cè)的線圈匝數(shù)。實(shí)際上線圈匝數(shù)比為4∶1，從而線20上的電壓是線14上的電壓的1/4。
本發(fā)明一般的結(jié)構(gòu)在圖1中示出；然而，圖2示出了優(yōu)選實(shí)施方式，其中，電源PS2具有實(shí)質(zhì)上與電源PS 1相同的級(jí)II和級(jí)III；然而，輸入級(jí)I是AC到DC的變換器40，變換器40包括后接調(diào)節(jié)DC到DC變換器的整流器。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)是線14中的DC信號(hào)，顯示為第一DC母線(DC#1)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)如反饋線42所表示的那樣調(diào)節(jié)線14上的電壓。因此，在電源PS2中，輸出焊接變換器30被反饋環(huán)路C所調(diào)節(jié)。線14上的電壓被顯示為線42的反饋環(huán)路所調(diào)節(jié)。由于變換器40是功率因數(shù)校正變換器，其自動(dòng)檢測線44所代表的電壓波形。通過使用電源PS2，第一DC母線14是固定的DC電壓，其具有在輸入12處不同的單相或三相電壓。因此，輸出20僅僅是線14上的DC電壓的轉(zhuǎn)換。DC#2是具有由隔離變壓器和由非調(diào)節(jié)倒相器A中的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的固定占空比確定的電平的電壓。這是使用三個(gè)分離的和不同級(jí)的新電源的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，其中，作為非調(diào)節(jié)倒相器的級(jí)II用于將固定的第一DC輸出或DC母線轉(zhuǎn)換成第二固定DC輸出或DC母線，該第二固定DC輸出或DC母線用于驅(qū)動(dòng)例如斷路器或倒相器的調(diào)節(jié)焊接變換器。作為另一選擇，級(jí)I可以由來自線20中的DC#2母線的反饋信號(hào)所調(diào)節(jié)。由圖2中的虛線46代表。
圖3中的電源PS3是本發(fā)明所構(gòu)造的三級(jí)電源另一實(shí)施方式。這不是優(yōu)選的實(shí)施方式；然而，本發(fā)明的三級(jí)電源可以具有輸入變換器50，該變換器50由來自焊接電流輸出B的反饋環(huán)路52所調(diào)節(jié)。通過三級(jí)電源的使用，變換器50是被焊接輸出而不是被如電源PS2中線14上的電壓所調(diào)節(jié)。通過來自焊接輸出B的調(diào)節(jié)，變換器50是功率因數(shù)校正級(jí)，也是一焊接調(diào)節(jié)器。然而，為了本發(fā)明所構(gòu)造的三級(jí)電源的完整技術(shù)揭示，這里揭示了本發(fā)明的上述實(shí)施方式。
如前所述，為了構(gòu)成第二級(jí)II的非調(diào)節(jié)倒相器A的使用，輸入級(jí)I將一單相或三相AC信號(hào)12轉(zhuǎn)換成一固定的DC母線14(DC#1)。本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)通常在級(jí)I中使用DC到DC變換器，從而產(chǎn)生圖1-3中線14所示的DC電壓。級(jí)I的DC到DC變換器可以被選擇來產(chǎn)生線12上想要的電壓。圖4-6中顯示了這三個(gè)變換器，其中輸入整流器60將線60a、60b中的DC電壓提供到DC到DC變換器，該DC到DC變換器可以是圖4，圖5，圖6分別所示的升壓變換器62，降壓變換器64或降壓+升壓變換器66。通過使用這些變換器，級(jí)I的DC到DC變換器合并有功率因數(shù)校正芯片，該芯片允許校正功率因數(shù)，從而減少在電源輸入處的諧波干擾。功率因數(shù)校正輸入DC到DC變換器的使用在焊接技術(shù)中是公知的，并用在很多現(xiàn)有技術(shù)的兩級(jí)結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明是對(duì)兩級(jí)電源的實(shí)質(zhì)性的改善。變換器62、64和66較優(yōu)的包括功率因數(shù)校正芯片；然而，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明則不是必要的。級(jí)I的主要目的是提供圖4-6中表示為線14a、14b的線12中的DC母線(DC#1)，從而產(chǎn)生這些圖中線20a、20b所表示的線12中的固定DC母線DC#2)。獲得本發(fā)明的三級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是不需要功率因數(shù)校正的。非功率因數(shù)校正輸入級(jí)顯示在圖7中，這里整流器60的輸出線60a、60b由較大的儲(chǔ)能電容器68耦合，來產(chǎn)生在線14a、14b中通常固定的電壓。圖7中的級(jí)I沒有合并本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中的功率因數(shù)校正電路或芯片。然而，電源仍然包括三級(jí)，其中第二級(jí)是產(chǎn)生一線20a、20b上通常固定的電壓的非調(diào)節(jié)隔離倒相器A。輸入級(jí)I的另一修改顯示在圖8中，其中無源功率因數(shù)校正電路70連接于三相AC輸入L1、L2和L3上，從而產(chǎn)生通過線14a、14b上的大致固定的DC電壓，該線14a、14b組成了在倒相器A的輸入的DC母線14(DC#1。圖4-8中修改的級(jí)I的揭示僅僅只是代表，且具有或者不具有功率因數(shù)校正、具有單相或三相輸入信號(hào)的本發(fā)明的實(shí)施中可以使用其它的輸入級(jí)。
通過在顯示為線20a、20b的輸出母線20上提供固定的低電壓，用于焊接的新三級(jí)電源的第三級(jí)可以是一工作在高于18kHz的頻率的斷路器或其他變換器。非調(diào)節(jié)倒相器和調(diào)節(jié)輸出變換器的轉(zhuǎn)換頻率可以不同。實(shí)際上，斷路器的轉(zhuǎn)換頻率通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于非調(diào)節(jié)倒相器A的頻率。圖9所示的電源PS4顯示了本發(fā)明的使用，其中，級(jí)III是一種用于電弧焊接的標(biāo)準(zhǔn)變換器100類型。該變換器由固定的輸入DC母線20所驅(qū)動(dòng)，且由從焊接操作120來的反饋所調(diào)節(jié)，從而提供通過導(dǎo)線102、104的適用于焊接的電流。導(dǎo)線102是正極導(dǎo)線，導(dǎo)線104是負(fù)極導(dǎo)線。根據(jù)基于兩級(jí)倒相器的電源的標(biāo)準(zhǔn)輸出技術(shù)，導(dǎo)線102、104被導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)極性轉(zhuǎn)換開關(guān)110。該開關(guān)具有第一位置，其中，導(dǎo)線102被導(dǎo)到焊接操作120的焊條，所以極性轉(zhuǎn)換開關(guān)110的輸出在輸出線110a上是正極性，在輸出線110b上是負(fù)極性。這樣就在焊接操作120產(chǎn)生了陽極DC焊接處理。極性轉(zhuǎn)換開關(guān)110的反轉(zhuǎn)可以在焊接操作120產(chǎn)生陰電極DC焊接處理。因此，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)極性轉(zhuǎn)換開關(guān)110的設(shè)置，可以執(zhí)行負(fù)極DC或正極DC的DC焊接處理。以相似的方式，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)110可以在陰電極和陽電極之間交替，從而在焊接處理120產(chǎn)生AC焊接處理。這是標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，其中，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)110驅(qū)動(dòng)來自調(diào)節(jié)變換器100的DC輸出，從而產(chǎn)生AC焊接處理或DC焊接處理。該處理由表示為線或環(huán)路122的反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)和控制，該線或環(huán)路122導(dǎo)向控制器130，該控制器130用于調(diào)節(jié)變換器100且用于設(shè)置分別以線132、134表示的開關(guān)110的極性。通過在級(jí)III調(diào)節(jié)焊接操作，在級(jí)II的非調(diào)節(jié)倒相器可以具有相對(duì)較高的轉(zhuǎn)換頻率，從而減小電源第二級(jí)中的元件尺寸。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用俄亥俄州克利夫蘭林肯電氣公司(The Lincoln Electric Company of Cleveland，Ohio)領(lǐng)先的波形控制技術(shù)。這種類型的控制系統(tǒng)是公知的且示意性地顯示在圖9A中，其中，當(dāng)線152a上的電壓從波形發(fā)生器152中輸出時(shí)控制電路150對(duì)波形輪廓進(jìn)行處理。波形輪廓是由反饋環(huán)路122所控制，該反饋環(huán)路122由具有輸出156的誤差信號(hào)放大器154示意性地示出。因此，從發(fā)生器152來的波形的輪廓由反饋環(huán)路122控制，且在輸出線156產(chǎn)生一信號(hào)。該線導(dǎo)向合適的脈寬調(diào)制器電路160，該脈寬調(diào)制器電路160工作在由振蕩器162的輸出所確定的高頻。該頻率高于18kHz且通常高于40kHz。調(diào)節(jié)變換器100較優(yōu)的是操作在40kHz下。通常是控制器130中的數(shù)字電路的脈寬調(diào)制器的輸出顯示為線132，其用于由調(diào)節(jié)變換器100的方式控制波形。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，倒相器100的波形可以具有AC或DC的任何輪廓。這種特性示意性的顯示為在圖9A的右邊部分的波形152b、152c和152d。波形152b是AC MIG焊接中使用的AC波形類型，其中提供了較高的陰電極電流強(qiáng)度。較高的陽極電流強(qiáng)度也是很通用的。在波形152c中，對(duì)于陰電極和陽電極的電流強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上和較大的陰電極部分的長度是相同的。當(dāng)然，可以調(diào)節(jié)用于AC焊接的處理去提供陰電極或陽電極的平衡的AC波形或非平衡的AC波形。當(dāng)為DC正極或DC負(fù)極焊接操作設(shè)置極性轉(zhuǎn)換開關(guān)110時(shí)，顯示為波形152d的脈沖焊接波形是由波形發(fā)生器152所控制。各種其他的AC和DC波形可以由控制器130控制，所以焊接操作120可以被調(diào)節(jié)為AC或DC。此外，焊接操作可以是TIG、MIG、埋弧焊(submerge)或其他。電源PS4或利用本發(fā)明的其他電源可以執(zhí)行任何的處理。焊條可以是非消耗或消耗型的，例如金屬芯，藥芯焊絲或?qū)嵭竞附z。根據(jù)采用的焊條可以也可以不使用保護(hù)氣體。使用本發(fā)明，可以執(zhí)行焊接操作中的所有這些修改。僅僅執(zhí)行DC焊接的電源PS4的修改形式在圖10中顯示為電源PS5。在該電源中，焊接操作120僅僅執(zhí)行DC焊接，從而反饋環(huán)路122被導(dǎo)向具有輸出172的控制器170上。調(diào)節(jié)變換器100a較優(yōu)的是一斷路器，從而產(chǎn)生橫跨線102a、104a的DC電壓?？刂破?70由如圖9A所示的波形發(fā)生器152控制。根據(jù)在焊接處理120執(zhí)行的DC焊接處理的要求，線102a、104a上的極性可是陰電極或陽電極。調(diào)節(jié)變換器100a比圖9所示的電源PS4的焊接輸出更簡化。圖9、圖10，和圖9A所示的控制網(wǎng)絡(luò)或電路150一起顯示了組成本發(fā)明的新三級(jí)電源的多變性。
在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中使用的兩級(jí)電源或本發(fā)明的新三級(jí)電源的時(shí)候，有必要提供用于操控控制器的電壓，所述的控制器用于這兩種電源中使用的調(diào)節(jié)和非調(diào)節(jié)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。圖11顯示了在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中使用的結(jié)構(gòu)和配置，其獲得操作例如電源PS6的三級(jí)電源的不同控制器的控制電壓。提供控制電壓的前置調(diào)節(jié)器的輸出的使用是公知的，且在作為參考的Moriguchi 5,926,381中得到揭示，該控制電壓用于兩級(jí)電源的第二級(jí)的轉(zhuǎn)換控制器和前置調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)換控制器。用于按常規(guī)執(zhí)行焊接操作的輸出斷路器從到該斷路器的輸入DC電壓獲得控制器控制電壓。電源PS6結(jié)合了這兩個(gè)公知的技術(shù)。以具有源自電源中不同位置的動(dòng)力源的控制器可以操作該三級(jí)電源。更特定的，電源PS6具有動(dòng)力源180，該動(dòng)力源180具有輸出182和從導(dǎo)線14a、14b上的第一DC母線(DC#1)來的輸入184、186。動(dòng)力源180包括一沒有顯示出來的降壓變換器或逆向變換器，從而將在圖2中前置調(diào)節(jié)器40的輸出的高電壓降低到線182上的低電壓。這個(gè)控制電壓可以是在5和20伏之間。線182上的電壓導(dǎo)向具有輸出導(dǎo)線192的控制器置190，用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)執(zhí)行前置調(diào)節(jié)器40的操作。該前置調(diào)節(jié)器具有圖2和3中顯示但在圖11中省略的調(diào)節(jié)反饋線42、44。非調(diào)節(jié)倒相器A不要求控制器去調(diào)制占空比或輸入和輸出電壓之間固定的關(guān)系。然而，它不需要控制器194，該控制器194從電源1 80接收線196中的控制器操控電壓。除了第二級(jí)控制器194不是現(xiàn)有技術(shù)中的兩級(jí)電源中使用的調(diào)節(jié)控制器之外，這種安排和Moriguchi 5,926,381中揭示的概念是相似的。作為一種選擇，電源PS#3由輸入12的單相驅(qū)動(dòng)從而給出顯示為虛線176的可選擇的動(dòng)力源電壓。級(jí)III的調(diào)節(jié)輸出變換器30有一標(biāo)識(shí)為PS#2的動(dòng)力源200，該動(dòng)力源200具有顯示包括導(dǎo)線20a、20b的DC母線20(DC#2)上的電壓確定的線202上的控制器電壓。再者，電源200包括降壓變換器或逆向變換器，來將在非調(diào)節(jié)變換器A的輸出的DC母線轉(zhuǎn)換為具有輸出212的控制器210所使用的較低的電壓。根據(jù)線C上的反饋信號(hào)，如分別對(duì)應(yīng)與圖1和圖2中的電源PS1、PS2所討論的一樣，線212上的信號(hào)調(diào)節(jié)焊接變換器30的輸出。DC母線14(DC#1)和DC母線20(DC#2)提供輸入到電源180、200的輸入，其是產(chǎn)生用于控制器190、192和210的低電平DC控制電壓的DC到DC變換器。作為虛線220所示的一種選擇，PS#2標(biāo)識(shí)的動(dòng)力源180可以提供用于控制器210的控制電壓。圖11已經(jīng)被公開顯示使用具有控制器的三級(jí)電源的多變性，該控制器能夠從表示為PS#1和PS#2的不同固定DC電壓電平接收降低的供電電壓?？梢允褂糜糜谔峁┛刂破麟妷旱钠渌陌才?，例如以PS#3所示方式的變壓器進(jìn)行到AC輸入電壓12的一個(gè)相位的整流的連接。
本發(fā)明的另一種在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例上具有更多特定細(xì)節(jié)的實(shí)施方式顯示在圖12中，其中，電源PS7相似于電源PS6，其元件有相同的參考標(biāo)記。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，輸出級(jí)III是一用于導(dǎo)入焊條E和工件W之間DC電流的斷路器230。電流分路器S提供反饋信號(hào)C到控制器210。級(jí)II的高轉(zhuǎn)換速度倒相器240具有迄今為止描述的變壓器250提供的隔離特性，該變壓器250具有初級(jí)線圈252和次級(jí)線圈254。DC到DC變換器240的初級(jí)側(cè)是將交流電導(dǎo)入初級(jí)線圈252的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。來自次級(jí)254的整流輸出是變換器240的次級(jí)部或次級(jí)側(cè)。變換器240使用高轉(zhuǎn)換速度的倒相器，該倒相器具有控制器194設(shè)定的占空比或相移。在實(shí)用版本的電源中，轉(zhuǎn)換頻率約為100kHz。在斷路器230的焊接操作期間，占空比保持相同；然而，根據(jù)本發(fā)明，倒相器的占空比或相移可以被表示為“ADJ”電路260所調(diào)節(jié)，該電路260有用于調(diào)節(jié)控制器194的輸出262。在優(yōu)選實(shí)施例中，占空比接近于100％，從而開關(guān)對(duì)在倒相器240的初級(jí)側(cè)最大時(shí)間的導(dǎo)通。然而，為改變第一DC母線14和第二DC母線20之間的固定關(guān)系，電路260可以被用來調(diào)節(jié)占空比或相移。因此，非調(diào)節(jié)的隔離倒相器240被改變而具有不同的但固定的占空比。然而，占空比通常非常接近100％，所以開關(guān)對(duì)實(shí)質(zhì)上一致地工作。在本發(fā)明一般的應(yīng)用中，占空比大約在80-100％之間變化。在優(yōu)選實(shí)施方式中，圖4所示的升壓變換器62被用于功率因數(shù)校正輸入級(jí)I。該升壓變換器根據(jù)前述具有控制電壓182的控制器190而被操作。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的微小修改，動(dòng)力源270具有通過單相或三相AC輸入12的一個(gè)相位上的線274連接的變壓器。動(dòng)力源270中的整流器和濾波器以較優(yōu)的虛線276產(chǎn)生低的控制電壓，如果需要，該虛線上的控制電壓替代了線182中的控制電壓。這兩種選擇不影響電源PS7的操作特性。用于電弧焊接的三級(jí)電源的其它這樣的修改可以從先前的描述和焊接領(lǐng)域中公知的技術(shù)中獲得。
如在圖4-8中所示的，輸入級(jí)I通常包括整流器和功率因數(shù)校正DC到DC變換器。這些輸入級(jí)可以被用于表示為輸入12的多種大小的三相和單相AC信號(hào)。用于三相AC輸入功率的輸入級(jí)的某些方面參照圖13-16中的電路而被揭示。這些電路中的每一個(gè)具有三相輸入和DC母線輸出(DC#1)，該DC母線輸出以低諧波干擾因子和用于輸入級(jí)的高功率因數(shù)而獲得。圖1-12中的揭示通常適用于新三級(jí)電源；然而，所用的特定的級(jí)I與現(xiàn)有技術(shù)的兩級(jí)電源和本發(fā)明的三級(jí)電源都有聯(lián)系。圖13中，級(jí)I的輸入電路300包括具有輸出導(dǎo)線302a、302b的三相整流器302。升壓開關(guān)310和電感312、二極管314和并聯(lián)的電容316相串聯(lián)。作為標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)校正芯片的合適的電路320具有確定輸入電壓的輸入322，調(diào)節(jié)反饋線322a和用于操作升壓開關(guān)使輸入12中的電流和輸入電壓大致同相的輸出324。該芯片是可以被用在本發(fā)明中的標(biāo)準(zhǔn)的三相功率因數(shù)校正升壓變換器芯片，其也可用于通常的兩級(jí)電源中。以相同的方式，圖14所示的輸入電路330具有三相整流器302，該三相整流器302具有前述的輸出導(dǎo)線302a、302b。包括電感350、二極管352、354和電容356、358的升壓電路與開關(guān)340、342結(jié)合使用，從而提供在電路330輸出的電流和輸入電壓12的同相位。為完成此目的，根據(jù)輸入366中的感應(yīng)電壓和線367、368中的反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)芯片360在線362、364中提供選通脈沖。這是提供形成兩級(jí)電源或本發(fā)明新三級(jí)電源的輸入的三相功率因數(shù)校正類型的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)有源三相電路300、330操作在三相輸入的時(shí)候，其提供一約為0.95的輸入功率因數(shù)。當(dāng)有單相AC輸入的時(shí)候，級(jí)I的功率因數(shù)可以被向上校正到約0.99。由于三相電源通常僅僅可以被校正到較低的電平，已發(fā)現(xiàn)用于兩級(jí)或三級(jí)電源輸入級(jí)I的無源電路有些相當(dāng)于有源功率因數(shù)校正電路的能力。標(biāo)準(zhǔn)無源電路400顯示在圖15中，在其中三相中的每一個(gè)被三相整流器302所調(diào)整，該整流器302將DC電流導(dǎo)通過輸出導(dǎo)線302a、302b到包括電感412和電容414的濾波電路。已發(fā)現(xiàn)例如圖15所示的無源電路可以將三相輸入的功率因數(shù)校正到在約0.95的范圍。這和用于三相輸入電路的有源電路的能力有些相同。在圖16中顯示了降壓+升壓輸入電路420。線302a、302b上整流后的電流首先由使用標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)校正芯片430的開關(guān)422降壓，該芯片430擁有具有從輸入12來的電壓波形信號(hào)的線#32，這也操縱芯片434去操作升壓開關(guān)440。開關(guān)422、440被一致地操作來利用包括電感450、二極管452和電容454的電路控制輸入功率因數(shù)。電路300、330、400和420是使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)三相無源功率因數(shù)校正電路和由輸入電壓波形與DC#1的電流控制的可用開關(guān)。圖13-16是一定修改形式的示意圖，其能被做于本發(fā)明三級(jí)電源的第一級(jí)。當(dāng)然，還有其它用于提高功率因數(shù)和降低用于驅(qū)動(dòng)電弧焊機(jī)的電源類型的DC和AC信號(hào)諧波干擾的技術(shù)。任何標(biāo)準(zhǔn)電路可以以它們在其他未采用本發(fā)明的新概念的電源中使用的相同的方式結(jié)合在本發(fā)明。
級(jí)II的非調(diào)節(jié)倒相器A使用不同的倒相器電路。優(yōu)選的電路顯示在圖17中，其中，倒相器隔開在到隔離變壓器250的初級(jí)線圈252的輸入定義的初級(jí)部或初級(jí)側(cè)和次級(jí)線圈254的輸出所定義的次級(jí)部和次級(jí)側(cè)之間。首先參考倒相器A的初級(jí)部或初級(jí)側(cè)，其使用了全橋電路500，在其中，對(duì)開關(guān)SW1-SW3和SW2-SW4橫跨電容548，且由導(dǎo)線502、504所連接。分別通過線510、512、514和516上的選通脈沖以交替順序使開關(guān)通電(energized)?？刂破?94在線510-516中輸出選通脈沖和如前所述的從電路260來的線262上的邏輯確定的調(diào)節(jié)占空比。該占空比通過改變線510和512到線514和516的相移而得到控制。電路260調(diào)節(jié)占空比或?qū)﹂_關(guān)的相移。這種調(diào)節(jié)在倒相器A的操作過程中是固定的。實(shí)際上，電路500有約100％的占空比或相移，這里每對(duì)開關(guān)具有最大周期的重疊導(dǎo)通(overlapping conduction)。控制器194具有從線196表示的合適的動(dòng)力源來的控制電壓。在電路500的操作中，交流電被導(dǎo)入初級(jí)線圈252。該電流有一極高的頻率，通常至少約100kHz，所以可以減少元件的尺寸、重量和成本。高轉(zhuǎn)換頻率不是焊接操作所規(guī)定，但是為了三級(jí)電源的非調(diào)節(jié)級(jí)A的效率而被選擇。倒相器的次級(jí)部或次級(jí)側(cè)是整流器520，該整流器520具有同步整流裝置522、524。同步整流裝置在通常的電機(jī)工程技術(shù)中是已知的，在Boylan 6,618,274中揭示作為參考。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，在次級(jí)線圈254的對(duì)立端產(chǎn)生的線526、528上的信號(hào)對(duì)這些裝置實(shí)施選通。導(dǎo)線530、532和534形成整流器520的輸出導(dǎo)線，來產(chǎn)生橫跨導(dǎo)線20a、20b的DC電壓(DC#2)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)焊接技術(shù)，電流由扼流器544平滑，且穿過電容546。倒相器A是非調(diào)節(jié)的，這意味著它沒有被從焊接操作來的實(shí)時(shí)反饋信號(hào)所調(diào)節(jié)。它僅僅將DC母線12(DC#1)轉(zhuǎn)換成DC母線20(DC#2)。這種轉(zhuǎn)換允許了導(dǎo)向于使用倒相器A的電源的調(diào)節(jié)第三級(jí)中的電壓的降低。電壓的降低主要由變壓器250的線圈匝數(shù)比所決定，在優(yōu)選實(shí)施例中，該比率約為4∶1。因此，輸出母線20上的固定電壓約為第一級(jí)輸出母線12上的固定電壓的1/4。作者為Dr.Ray Ridley的名稱為“The incredibleShrinking(Unregulated)Power Supply”的文章中包括了非調(diào)節(jié)級(jí)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在這里作為背景信息成為參考。一個(gè)基本的優(yōu)點(diǎn)是將頻率提高到100kHz以上從而降低倒相級(jí)的尺寸和成本。
不同電路可被用于組成本發(fā)明全新的級(jí)II的非調(diào)節(jié)倒相器A。特殊類型的倒相器不是本發(fā)明的一個(gè)限定特征。在本發(fā)明中已經(jīng)使用了幾種倒相器。其中一些顯示在圖18-21中。在圖18中，倒相器A被顯示為使用在變壓器250的初級(jí)側(cè)使用全橋電路600。如對(duì)應(yīng)于圖17所示的倒相器A版本所解釋的開關(guān)和二極管并聯(lián)電路602、604、606和608根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)相移全橋技術(shù)而被操作。用于倒相器A的內(nèi)部構(gòu)造的修改在圖19中示出，該圖19使用具有串聯(lián)安置的開關(guān)電路610、612與614、616的級(jí)連橋(cascaded bridge)。這些開關(guān)電路類似于半橋操作，且包括提供用于轉(zhuǎn)換電路的能量的輸入電容548a、548b，該轉(zhuǎn)換電路和電容620并聯(lián)，且和二極管622、624串聯(lián)。這兩個(gè)轉(zhuǎn)換電路是串連的，因此當(dāng)使用和用于圖17的全橋倒相器的技術(shù)類似的相移控制技術(shù)的時(shí)候，存在有穿過單個(gè)開關(guān)的降低的電壓。作為參考的Canales-Abarca6,349,044中示出了這種類型的倒相器開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其顯示了使用級(jí)連橋的倒相器，有些時(shí)候參照做三級(jí)(level)倒相器。雙正向(double forward)倒相器在圖20中示出，其中，開關(guān)630、632在用于變壓器250a的初級(jí)線圈的部分252a中提供一脈沖。以相同的方式，開關(guān)634、636被一致地操作，從而在初級(jí)部252b中提供相反極性的脈沖。交替脈沖在變壓器250a的初級(jí)線圈產(chǎn)生一AC，從而在次級(jí)線圈254中提供一隔離的DC輸出。在圖21中一標(biāo)準(zhǔn)的半橋電路顯示為倒相器A的結(jié)構(gòu)。該半橋包括交替轉(zhuǎn)換的開關(guān)640，642，從而在變壓器250的初級(jí)線圈252中產(chǎn)生一AC。這些和其他的轉(zhuǎn)換電路被用作在變壓器250中提供AC信號(hào)，從而次級(jí)的隔離的AC信號(hào)被調(diào)整且在作為DC#2的導(dǎo)線20a、20b上輸出。這種僅僅是特定代表性的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的描述不能認(rèn)為是詳盡的，而僅僅是示意性的。
本發(fā)明涉及用于電弧焊接的電源，其中在第二級(jí)不執(zhí)行焊接電流的控制。在這一級(jí)，為驅(qū)動(dòng)第三級(jí)為目的，具有高電壓的DC母線被轉(zhuǎn)換為具有低電壓的固定DC母線(DC#2)，該第三級(jí)是提供適合于電弧焊接的電流的調(diào)節(jié)級(jí)。電弧焊接結(jié)合了，并且意欲包括其他焊接相關(guān)的應(yīng)用，例如等離子切割的概念。這三級(jí)中使用的不同電路可以結(jié)合起來去構(gòu)建用于是三級(jí)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于電弧焊接的電源，所述電源包括輸入級(jí)，其具有AC輸入和第一DC輸出信號(hào)；以調(diào)節(jié)DC到DC變換器、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、隔離變壓器和整流器形式的第二級(jí)，該調(diào)節(jié)DC到DC變換器具有連接到所述第一DC輸出信號(hào)的輸入，該開關(guān)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換于具有給定占空比的高頻，從而將所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部AC信號(hào)，該隔離變壓器具有由所述第一內(nèi)部高頻AC信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于產(chǎn)生第二內(nèi)部高頻AC信號(hào)的次級(jí)線圈，且該整流器將所述第二內(nèi)部AC信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二DC輸出信號(hào)；以及，第三級(jí)，其以和所述開關(guān)的所述占空比相關(guān)聯(lián)的大小，將所述第二DC輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于在所述焊接處理中的焊接輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)包括整流器和功率因數(shù)校正變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓變換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是降壓變換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是降壓+升壓變換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是兩級(jí)變換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是有源變換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是無源變換器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是三相或單相輸入。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是三相或單相輸入。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是三相或單相輸入。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是單相輸入。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是單相輸入。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是單相輸入。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)是調(diào)節(jié)變換器極。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電源，其中，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)具有擁有控制電壓和電壓電路的控制器，從而從所述DC輸出信號(hào)提供所述控制電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電源，其特征在于，所述電壓電路包括降低所述第一DC輸出電壓的降壓變換器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)包括從所述第一輸出信號(hào)到調(diào)節(jié)的所述變換器級(jí)的反饋電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)是調(diào)節(jié)變換器級(jí)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)具有擁有控制電壓和電壓電路的控制器，從而從所述DC輸出信號(hào)提供所述控制電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電源，其特征在于，所述電壓電路包括降低所述第一DC輸出電壓的降壓變換器。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)包括從所述第一輸出信號(hào)到調(diào)節(jié)的所述變換器級(jí)的反饋電路。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)是調(diào)節(jié)變換器級(jí)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)具有擁有控制電壓和電壓電路的控制器，從而從所述DC輸出信號(hào)提供所述控制電壓。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電源，其特征在于，所述電壓電路包括降低所述第一DC輸出電壓降壓變換器。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)包括從所述第一輸出信號(hào)到調(diào)節(jié)的所述變換器級(jí)的反饋電路。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)包括從所述第二DC輸出信號(hào)到調(diào)節(jié)的所述變換器級(jí)的反饋電路。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)包括從所述第二DC輸出信號(hào)到調(diào)節(jié)的所述變換器級(jí)的反饋電路。
29.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)包括從所述第二DC輸出信號(hào)到調(diào)節(jié)的所述變換器級(jí)的反饋電路。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是全橋倒相器。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是半橋倒相器。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是雙正向倒相器。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是級(jí)連橋。
34.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是全橋倒相器。
35.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是半橋倒相器。
36.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是雙正向倒相器。
37.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是級(jí)連橋。
38.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是全橋倒相器。
39.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是半橋倒相器。
40.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是雙正向倒相器。
41.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是級(jí)連橋。
42.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是全橋倒相器。
43.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是半橋倒相器。
44.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是雙正向倒相器。
45.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是級(jí)連橋。
46.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是全橋倒相器。
47.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是半橋倒相器。
48.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是雙正向倒相器。
49.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是級(jí)連橋。
50.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是全橋倒相器。
51.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是半橋倒相器。
52.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是雙正向倒相器。
53.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是級(jí)連橋。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
56.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
57.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
58.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
59.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
60.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
61.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
62.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
63.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
64.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
65.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
66.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
67.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
68.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
69.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
70.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
71.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
72.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
73.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
74.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
75.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
76.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
77.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率大于約18kHz。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有遠(yuǎn)多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
79.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
80.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
81.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
82.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
83.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
84.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
85.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
86.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的的線圈匝數(shù)。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
88.根據(jù)權(quán)利要求77所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
89.根據(jù)權(quán)利要求69所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
90.根據(jù)權(quán)利要求68所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
91.根據(jù)權(quán)利要求67所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
92.根據(jù)權(quán)利要求66所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
93.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
94.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
95.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
96.根據(jù)權(quán)利要求50所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
97.根據(jù)權(quán)利要求49所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
98.根據(jù)權(quán)利要求48所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
99.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
100.根據(jù)權(quán)利要求46所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
101.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
102.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
103.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
104.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述第一DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
105.根據(jù)權(quán)利要求104所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
106.根據(jù)權(quán)利要求105所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
107.根據(jù)權(quán)利要求103所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
108.根據(jù)權(quán)利要求107所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
109.根據(jù)權(quán)利要求88所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
110.根據(jù)權(quán)利要求109所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
111.根據(jù)權(quán)利要求86所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
112.根據(jù)權(quán)利要求111所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
113.根據(jù)權(quán)利要求77所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
114.根據(jù)權(quán)利要求113所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
115.根據(jù)權(quán)利要求69所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
116.根據(jù)權(quán)利要求115所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
117.根據(jù)權(quán)利要求68所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
118.根據(jù)權(quán)利要求117所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
119.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
120.根據(jù)權(quán)利要求119所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
121.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
122.根據(jù)權(quán)利要求121所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
123.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)中的所述整流器使用同步整流器裝置。
124.根據(jù)權(quán)利要求123所述的電源，其特征在于，所述同步整流器是由所述次級(jí)線圈同步。
125.根據(jù)權(quán)利要求124所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
126.根據(jù)權(quán)利要求123所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
127.根據(jù)權(quán)利要求122所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
128.根據(jù)權(quán)利要求121所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
129.根據(jù)權(quán)利要求104所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
130.根據(jù)權(quán)利要求103所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
131.根據(jù)權(quán)利要求102所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
132.根據(jù)權(quán)利要求86所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
133.根據(jù)權(quán)利要求77所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
134.根據(jù)權(quán)利要求69所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
135.根據(jù)權(quán)利要求68所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
136.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
137.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
138.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
139.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
140.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
141.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
142.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
143.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
144.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
145.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
146.根據(jù)權(quán)利要求124所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
147.根據(jù)權(quán)利要求146所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
148.根據(jù)權(quán)利要求123所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
149.根據(jù)權(quán)利要求148所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
150.根據(jù)權(quán)利要求122所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
151.根據(jù)權(quán)利要求150所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
152.根據(jù)權(quán)利要求104所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
153.根據(jù)權(quán)利要求152所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
154.根據(jù)權(quán)利要求103所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
155.根據(jù)權(quán)利要求154所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
156.根據(jù)權(quán)利要求102所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
157.根據(jù)權(quán)利要求156所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
158.根據(jù)權(quán)利要求86所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
159.根據(jù)權(quán)利要求158所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
160.根據(jù)權(quán)利要求77所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
161.根據(jù)權(quán)利要求160所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
162.根據(jù)權(quán)利要求69所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
163.根據(jù)權(quán)利要求162所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
164.根據(jù)權(quán)利要求68所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
165.根據(jù)權(quán)利要求164所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
166.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
167.根據(jù)權(quán)利要求166所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
168.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
169.根據(jù)權(quán)利要求168所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
170.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
171.根據(jù)權(quán)利要求170所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
172.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
173.根據(jù)權(quán)利要求172所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
174.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
175.根據(jù)權(quán)利要求174所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
176.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
177.根據(jù)權(quán)利要求176所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
178.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
179.根據(jù)權(quán)利要求178所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
180.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
181.根據(jù)權(quán)利要求180所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
182.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
183.根據(jù)權(quán)利要求182所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
184.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
185.根據(jù)權(quán)利要求184所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路從而提供AC焊接信號(hào)。
186.根據(jù)權(quán)利要求124所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
187.根據(jù)權(quán)利要求123所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
188.根據(jù)權(quán)利要求122所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
189.根據(jù)權(quán)利要求121所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
190.根據(jù)權(quán)利要求104所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
191.根據(jù)權(quán)利要求103所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
192.根據(jù)權(quán)利要求102所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
193.根據(jù)權(quán)利要求86所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
194.根據(jù)權(quán)利要求77所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
195.根據(jù)權(quán)利要求69所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
196.根據(jù)權(quán)利要求68所述的電源，其特征在于，所述電源有至少5KW的輸出功率容量。
197.根據(jù)權(quán)利要求53所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
198.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
199.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
200.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
201.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
202.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
203.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
204.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
205.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
206.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
207.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述第二DC輸出信號(hào)充分小于所述第一DC輸出信號(hào)。
208.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其包括按照所述適用于焊接的所述電流調(diào)節(jié)所述輸入級(jí)的電路。
209.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源包括通過適用于焊接的所述電流調(diào)節(jié)所述第三級(jí)的電路。
210.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)僅僅包括整流器。
211.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是三相或單相輸入。
212.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是全橋倒相器。
213.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是半橋倒相器。
214.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是雙正向倒相器。
215.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是級(jí)連橋。
216.根據(jù)權(quán)利要求211所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓變換器。
217.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
218.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
219.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
220.根據(jù)權(quán)利要求210所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
221.根據(jù)權(quán)利要求220所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
222.一種從AC動(dòng)力源提供調(diào)節(jié)的焊接輸出的方法，所述方法包括(a)在第一級(jí)將所述AC動(dòng)力源轉(zhuǎn)換成第一DC母線；(b)在第二級(jí)將所述DC母線直接轉(zhuǎn)換成第二DC母線，其中，所述第二母線是第DC母線乘以一常數(shù)的積，且該第二母線與所述第一DC母線隔離；(c)在第三級(jí)將所述第二DC母線轉(zhuǎn)換成焊接輸出；以及，調(diào)節(jié)所述第三級(jí)的所述焊接輸出，而獲得想要的調(diào)節(jié)焊接輸出。
223.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第一級(jí)進(jìn)一步包括(e)所述第一級(jí)的功率因數(shù)校正。
224.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第二級(jí)是高轉(zhuǎn)換頻率倒相器，并且包括隔離變壓器。
225.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第二級(jí)包括具有匝數(shù)比的隔離變壓器，且所述常數(shù)至少是由所述匝數(shù)比部分地確定的。
226.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第二級(jí)包括開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其中，所述網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)具有固定的占空比。
227.根據(jù)權(quán)利要求226所述的方法，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
228.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
229.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
230.根據(jù)權(quán)利要求229所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)焊接輸出是AC焊接輸出。
231.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)焊接電流具有高于2KW的功率。
232.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第一級(jí)具有擁有控制器電壓的控制器，且所述方法包括(e)從所述第一DC母線中導(dǎo)出所述控制器電壓。
233.根據(jù)權(quán)利要求232所述的方法，其特征在于，所述第三級(jí)具有擁有控制器電壓的控制器，且所述方法包括(f)從所述第二DC母線中導(dǎo)出所述第三級(jí)控制器電壓的控制器電壓。
234.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第三級(jí)具有擁有控制器電壓的控制器，且所述方法包括(e)從所述第二DC母線中導(dǎo)出所述第三級(jí)控制器電壓。
235.根據(jù)權(quán)利要求222所述的方法，其特征在于，所述第二DC母線具有小于所述第一DC母線的電壓。
236.用于電弧焊接處理的電源，其特征在于，該電源包括輸入級(jí)，其具有AC輸入和第一DC輸出信號(hào)；具有非調(diào)節(jié)DC到DC變換器形式的第二級(jí)，該非調(diào)節(jié)DC到DC變換器具有連接于所述第一DC輸出信號(hào)的輸入，和具有第二DC輸出信號(hào)形式、與所述第一DC輸出信號(hào)成給定比例大小的輸出，該第二DC輸出信號(hào)與所述第一DC輸出信號(hào)電隔離；以及，第三級(jí)，其將第二DC輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于焊接處理的電流。
237.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)包括整流器和功率因數(shù)校正變換器。
238根據(jù)權(quán)利要求237所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓變換器。
239.根據(jù)要求237所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是降壓變換器。
240.根據(jù)權(quán)利要求237所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是有源變換器。
241.根據(jù)權(quán)利要求237所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是無源變換器。
242.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述AC輸入是三相或單相輸入。
243.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)是調(diào)節(jié)變換器級(jí)。
244.根據(jù)權(quán)利要求243所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器級(jí)具有擁有控制電壓和電壓電路的控制器，從而從所述第一DC輸出信號(hào)中提供所述控制電壓。
245.根據(jù)權(quán)利要求244所述的電源，其特征在于，所述電壓電路包括降低所述第一DC輸出電壓的降壓變換器。
246.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)是倒相器。
247.根據(jù)權(quán)利要求246所述的電源，其特征在于，所述倒相器具有高轉(zhuǎn)換頻率的開關(guān)，其中，所述開關(guān)具有用于操作所述開關(guān)的固定占空比。
248.根據(jù)權(quán)利要求247所述的電源，其特征在于，所述占空比固定在約100％。
249.根據(jù)權(quán)利要求247所述的電源，其特征在于，所述占空比是可調(diào)節(jié)的。
250.根據(jù)權(quán)利要求247所述的電源，其特征在于，所述占空比由所述開關(guān)的相移所控制。
251.根據(jù)權(quán)利要求247所述的電源，其特征在于，所述高轉(zhuǎn)換頻率高于約18kHz。
252.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)具有隔離變壓器，該隔離變壓器具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。
253.根據(jù)權(quán)利要求252所述的電源，其特征在于，所述初級(jí)線圈具有充分多于所述次級(jí)線圈的線圈匝數(shù)。
254.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述第DC輸出信號(hào)是固定的DC母線。
255.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)具有使用同步整流器裝置的整流器。
256.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
257.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
258.根據(jù)權(quán)利要求257所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路而提供AC焊接信號(hào)。
259.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
260.根據(jù)權(quán)利要求259所述的電源，其特征在于，所述第二DC信號(hào)的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC信號(hào)的電壓。
261.根據(jù)權(quán)利要求242所述的電源，其特征在于，所述第二DC信號(hào)的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC信號(hào)的電壓。
262.根據(jù)權(quán)利要求243所述的電源，其特征在于，所述第二DC信號(hào)的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC信號(hào)的電壓。
263.根據(jù)權(quán)利要求244所述的電源，其特征在于，所述第二DC信號(hào)的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC信號(hào)的電壓。
264.根據(jù)權(quán)利要求252所述的電源，其特征在于，所述第二DC信號(hào)的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC信號(hào)的電壓。
265.根據(jù)權(quán)利要求236所述的電源，其特征在于，所述第二DC信號(hào)的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC信號(hào)的電壓。
266.用于以參數(shù)進(jìn)行電弧焊接處理的電源，所述電源包括用于將AC輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一DC母線的第一輸入級(jí)；用于將所述第一DC母線轉(zhuǎn)換成與所述第一DC母線隔離的第二DC母線的第二級(jí)；和用于通過從所述焊接處理來的參數(shù)的反饋，將所述第二DC母線調(diào)節(jié)成焊接信號(hào)的第三級(jí)。
267.根據(jù)權(quán)利要求266所述的電源，其特征在于，所述輸入級(jí)包括整流器和功率因數(shù)校正變換器。
268.根據(jù)權(quán)利要求267所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓變換器。
269.根據(jù)權(quán)利要求267所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是降壓變換器。
270.根據(jù)權(quán)利要求267所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是有源變換器。
271.根據(jù)權(quán)利要求267所述的電源，其特征在于，所述功率因數(shù)校正變換器是無源變換器。
272.根據(jù)權(quán)利要求266所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是斷路器。
273.根據(jù)權(quán)利要求266所述的電源，其特征在于，所述第三級(jí)是調(diào)節(jié)變換器。
274.根據(jù)權(quán)利要求273所述的電源，其特征在于，所述調(diào)節(jié)變換器驅(qū)動(dòng)極性電路而提供AC焊接信號(hào)。
275.根據(jù)權(quán)利要求266所述的電源，其特征在于，所述電源具有至少5KW的輸出功率容量。
276.根據(jù)權(quán)利要求275所述的電源，其特征在于，所述第二DC母線在電壓上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC母線。
277.根據(jù)權(quán)利要求266所述的電源，其特征在于，所述第二DC母線在電壓上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述第一DC母線。
278.用于電弧焊接處理的電源，所述電源包括第一級(jí)，其具有AC輸入、第一DC輸出信號(hào)和第一級(jí)控制器，該第一級(jí)控制器具有電壓輸入和用于將第一控制信號(hào)提供給所述第一級(jí)的第一控制輸出；第二級(jí)，其具有輸入、輸出和第二級(jí)控制器，該輸入連接于所述第一DC輸出信號(hào)，該輸出是與所述第一輸出信號(hào)電隔離的第二DC輸出信號(hào)的形式隔離，該第二級(jí)控制器具有電壓輸入和用于將第二控制信號(hào)提供給所述第二級(jí)的第二控制輸出；第三級(jí)，其具有連接于所述第二級(jí)輸出信號(hào)的輸入、焊接信號(hào)形式的輸出和第三級(jí)控制器，該第三級(jí)控制器具有電壓輸入和用于將第三控制信號(hào)提供給所述第三級(jí)的第三控制輸出。
279.根據(jù)權(quán)利要求278所述的電源，其特征在于，所述第二級(jí)是非調(diào)節(jié)DC到DC隔離變換器。
280.根據(jù)權(quán)利要求279所述的電源，進(jìn)一步包括第一動(dòng)力源，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述控制器的至少一個(gè)的電壓輸入。
281.根據(jù)權(quán)利要求278所述的電源，進(jìn)一步包括第一動(dòng)力源，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述控制器的一個(gè)的電壓輸入。
282.根據(jù)權(quán)利要求280所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述控制器的兩個(gè)的電壓輸入。
283.根據(jù)權(quán)利要求281所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述控制器的兩個(gè)的電壓輸入。
284.根據(jù)權(quán)利要求282所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一和第二控制器的電壓輸入。
285.根據(jù)權(quán)利要求280所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一和第二控制器的電壓輸入。
286.根據(jù)權(quán)利要求283所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一和第二控制器的電壓輸入。
287.根據(jù)權(quán)利要求281所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一和第二控制器的電壓輸入。
288.根據(jù)權(quán)利要求280所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一控制器的電壓輸入。
289.根據(jù)權(quán)利要求281所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一控制器的電壓輸入。
290.根據(jù)權(quán)利要求280所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第二控制器的電壓輸入。
291.根據(jù)權(quán)利要求281所述的電源，其特征在于，該第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一控制器的電壓輸入。
292.根據(jù)權(quán)利要求288所述的電源，進(jìn)一步包括第二動(dòng)力源，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第二控制器的電壓輸入。
293.根據(jù)權(quán)利要求289所述的電源，進(jìn)一步包括第二動(dòng)力源，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第二控制器的電壓輸入。
294.根據(jù)權(quán)利要求292所述的電源，其特征在于，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第二和第三控制器的電壓輸入。
295.根據(jù)權(quán)利要求293所述的電源，其特征在于，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第二和第三控制器的電壓輸入。
296.根據(jù)權(quán)利要求288所述的電源，進(jìn)一步包括第二動(dòng)力源，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第三控制器的電壓輸入。
297.根據(jù)權(quán)利要求289所述的電源，進(jìn)一步包括第二動(dòng)力源，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第三控制器的電壓輸入。
298.根據(jù)權(quán)利要求284所述的電源，進(jìn)一步包括第二動(dòng)力源，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第三控制器的電壓輸入。
299.根據(jù)權(quán)利要求284所述的電源，進(jìn)一步包括第二動(dòng)力源，該第二動(dòng)力源提供第二控制器電壓給所述第三控制器的電壓輸入。
300.根據(jù)權(quán)利要求284所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一、第二和第三控制器的電壓輸入。
301.根據(jù)權(quán)利要求286所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源提供第一控制器電壓給所述第一、第二和第三控制器的電壓輸入。
302.根據(jù)權(quán)利要求280所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
303.根據(jù)權(quán)利要求281所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
304.根據(jù)權(quán)利要求282所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
305.根據(jù)權(quán)利要求283所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
306.根據(jù)權(quán)利要求284所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
307.根據(jù)權(quán)利要求285所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
308.根據(jù)權(quán)利要求286所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
309.根據(jù)權(quán)利要求287所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
310.根據(jù)權(quán)利要求288所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
311.根據(jù)權(quán)利要求289所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
312.根據(jù)權(quán)利要求290所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
313.根據(jù)權(quán)利要求291所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第一DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
314.根據(jù)權(quán)利要求300所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
315.根據(jù)權(quán)利要求301所述的電源，其特征在于，所述第一動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第一控制器電壓。
316.根據(jù)權(quán)利要求292所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
317.根據(jù)權(quán)利要求293所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
318.根據(jù)權(quán)利要求294所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
319.根據(jù)權(quán)利要求295所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
320.根據(jù)權(quán)利要求296所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
321.根據(jù)權(quán)利要求297所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
322.根據(jù)權(quán)利要求298所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
323.根據(jù)權(quán)利要求299所述的電源，其特征在于，所述第二動(dòng)力源從所述第二DC輸出信號(hào)提供所述第二控制器電壓。
全文摘要
用于電弧焊接處理的電源，其中，該電源包括具有AC輸入和第一DC輸出信號(hào)的輸入級(jí)；非調(diào)節(jié)DC到DC變換器形式的第二級(jí)，該非調(diào)節(jié)DC到DC變換器具有連接于第一DC輸出信號(hào)的輸入，和以與第一DC輸出信號(hào)電隔離的形式的、且具有與第一DC輸出信號(hào)成給定比率大小的輸出；以及，將第二DC輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于焊接處理的焊接輸出的第三級(jí)。
文檔編號(hào)B23K9/10GK1721119SQ200510084079
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者約瑟夫·A.丹尼爾, 托德·E.庫克恩, 羅力風(fēng) 申請人:林肯環(huán)球公司