專利名稱：控制電源的方法和裝置以及具有這種裝置的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制焊接設(shè)備、切割設(shè)備或者等離子涂層設(shè)備的 電源的方法，其中，所述電源包括測(cè)量部和可控制的、能夠時(shí)鐘控制 的功率部，并且其中，借助于所述測(cè)量部確定一測(cè)量值，所述測(cè)量值 代表了功率部的待控制特征變量的數(shù)值，并且應(yīng)用所述測(cè)量值來(lái)控制 功率部。
背景技術(shù)：
電焊接設(shè)備同電切割設(shè)備和等離子涂層設(shè)備一樣具有電源，這種 電源具有功率部，所述功率部提供可控的輸出電壓或者可控的輸出電 流，或者能夠組合地控制輸出電壓和輸出電流。在電焊接設(shè)備中，焊 接電極可以通過(guò)電線纜連接至功率部，以在焊接電極與待焊接的工件 之間形成電弧。在等離子涂層設(shè)備中以相應(yīng)方式借助于時(shí)鐘控制的功 率部提供的可控的輸出電壓或者可控的輸出電流，從而在涂層室之內(nèi) 能夠生成等離子，以便涂覆工件。時(shí)鐘控制的功率部能夠連接至電網(wǎng) 以供電。在大多數(shù)情況下，功率部具有變壓器以及電子轉(zhuǎn)換器。此外 在大多數(shù)情況下功率部包括用于平滑輸出電流和/或輸出電壓的電子器 件。為此例如應(yīng)用內(nèi)部阻抗，尤其是線圈或者電阻器?？蛇B接在功率 部上的電線纜同焊接電極和電弧或者等離子電極和在涂層室內(nèi)的放電 一樣形成外部阻抗和外部歐姆電阻。理想的是，盡可能快速和準(zhǔn)確地 檢測(cè)針對(duì)過(guò)程控制的通過(guò)電弧或者放電下降的電壓。所述電壓可以在 考慮到外部阻抗和歐姆電阻情況下根據(jù)時(shí)鐘控制的功率部的輸出電壓 計(jì)算得到。
時(shí)鐘控制的功率部的輸出電壓、輸出電流或者輸出的功率是功率 部的特征變量，通常借助于控制部例如取決于時(shí)間或者作為對(duì)某種過(guò)程狀態(tài)的反應(yīng)來(lái)控制這些特征變量。通常借助于測(cè)量部的幫助將一測(cè) 量值確定為待控制的特征變量的數(shù)值，所述測(cè)量值然后用于功率部的 控制。例如可以將待控制的特征變量的時(shí)間平均值確定為測(cè)量值。
特征變量通常由于連接至功率部的外部電路的變化而在時(shí)間方面 發(fā)生波動(dòng)。在電焊接設(shè)備中，電弧電壓例如可以取決于過(guò)程基于電弧 長(zhǎng)度變化以及基于在焊接電極與待焊接的工件之間出現(xiàn)短路也或者基 于電弧中斷而發(fā)生強(qiáng)烈波動(dòng)。這種波動(dòng)又影響時(shí)鐘控制的功率部的輸 出電壓，此外由于功率部的受時(shí)鐘控制的運(yùn)行所述輸出電壓具有周期 性變化的特點(diǎn)。
為了有效控制功率部的特征變量理想的是，在短時(shí)間之內(nèi)確定測(cè) 量值以便于能夠抵抗特征變量的短時(shí)間波動(dòng)。為了確定測(cè)量值通常應(yīng)
用電勢(shì)影響(potentialbehaftete)轉(zhuǎn)換器或者電勢(shì)隔離式轉(zhuǎn)換器。因此 下述內(nèi)容是已知的，即，借助于測(cè)量部自身檢測(cè)特征變量并且通過(guò)低 通元件或者高位有源濾波器進(jìn)行平滑，并且將這樣被平滑過(guò)的測(cè)量值 用于控制特征變量。此外這樣的電源是已知的，其中通過(guò)低通元件已 經(jīng)平滑過(guò)的測(cè)量值經(jīng)受附加的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，并且之后借助于數(shù)字信 號(hào)處理器處理。這種已知方法的缺點(diǎn)在于，這種方法是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的， 因而尤其是僅能夠不充分地抵抗功率部的待控制的特征變量的短時(shí)間 波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于如此改進(jìn)前述方式的方法，S卩，在短時(shí)間內(nèi)能 夠確定待控制的特征變量的數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明該任務(wù)在前述方式的方法中這樣解決，即，從預(yù)定初 始值開(kāi)始關(guān)于預(yù)定積分時(shí)間對(duì)與所述功率部的所述待控制的特征變量 相關(guān)聯(lián)的電測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分，并且根據(jù)由此得到的積分 值確定所述測(cè)量值，所述積分時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)相應(yīng)于時(shí)鐘控制的功率部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期，其中所述過(guò)程連續(xù)重復(fù)。例如可以將電壓或 者電流用作電測(cè)量變量。
本發(fā)明的思想在于，如此實(shí)現(xiàn)快速控制特征變量，即，總是從預(yù) 定初始值開(kāi)始關(guān)于預(yù)定積分時(shí)間對(duì)與待控制的特征變量相關(guān)聯(lián)的測(cè)量 變量進(jìn)行積分，并且將由此得到的積分值用于生成測(cè)量值，所述測(cè)量 值表示待控制的特征變量的數(shù)值，并且用于控制時(shí)鐘控制的特征變量。 如果應(yīng)該將功率部的輸出電壓作為特征變量控制，則測(cè)量變量可以和 輸出電壓相同。然而也可以規(guī)定，測(cè)量變量與輸出電壓是成比例的， 或者相對(duì)于輸出電存在其他的穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)性。積分時(shí)間是時(shí)鐘控制的 功率部的單個(gè)時(shí)鐘周期的單倍或者多倍。待控制的特征變量例如是輸 出電壓，那么該輸出電壓相應(yīng)于時(shí)鐘控制的功率部的時(shí)鐘頻率具有周 期波動(dòng)，周期波動(dòng)的周期時(shí)長(zhǎng)相應(yīng)于時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘周期。對(duì)測(cè)量變 量的積分關(guān)于積分時(shí)間進(jìn)行，積分時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)相應(yīng)于一個(gè)時(shí)鐘周期或 者一個(gè)時(shí)鐘周期的整數(shù)多倍。例如也可以規(guī)定，在關(guān)于恰好單一時(shí)鐘 周期內(nèi)對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行積分，并且由此由得到的積分值確定測(cè)量值， 所述測(cè)量值又用于控制功率部。這個(gè)積分流程順序重復(fù)，從而連續(xù)提 供當(dāng)前的積分值，根據(jù)該積分值能夠確定當(dāng)前的測(cè)量值。由此可以非 ?？焖俚卣{(diào)節(jié)特征變量，從而也能夠有效地抵消特征變量的短時(shí)間波 動(dòng)。
在時(shí)間方面與功率部的時(shí)鐘脈沖同步地對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行積分具有 特別的優(yōu)點(diǎn)，即，特征變量的由于功率部的時(shí)鐘控制帶來(lái)的時(shí)間上的 變化能夠在時(shí)間方面以下述程度被濾出，即所述時(shí)間上的變化不被評(píng) 估為必須通過(guò)對(duì)功率部進(jìn)行相應(yīng)控制來(lái)抵消的干擾影響。
根據(jù)得到的積分值例如可以這樣確定測(cè)量值，即，將所述積分值 與所述積分時(shí)間的倒數(shù)相乘，從而所述測(cè)量值表示與功率部特征變量 相關(guān)聯(lián)的測(cè)量變量的時(shí)間上的平均值。另選可以規(guī)定，將積分值本身用作為測(cè)量值，這是因?yàn)樵诜e分時(shí) 間恒定的情況下，該積分值表示待控制的特征變量的數(shù)值。然而在積 分時(shí)間發(fā)生變化的情況下有利的是，將積分值與相應(yīng)積分時(shí)間的倒數(shù) 相乘，以便于獲得與待控制特征變量相關(guān)聯(lián)的數(shù)值，該數(shù)值可以用于 控制功率部。
特別的優(yōu)點(diǎn)在于，關(guān)于所述時(shí)鐘控制的功率部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí) 鐘周期時(shí)鐘同步地對(duì)所述測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分。因而按功率 部的時(shí)鐘脈沖對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行積分。在此積分時(shí)間是一個(gè)時(shí)鐘周期或 者一個(gè)時(shí)鐘周期的整數(shù)多倍。
尤其可以規(guī)定，關(guān)于所述功率部的單一時(shí)鐘周期時(shí)鐘同步地對(duì)所 述測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分。這使得特別快速地控制特征變量成 為可能。
此處的優(yōu)點(diǎn)在于，借助于所述測(cè)量部確定所述積分值，之后將已 確定的積分值采樣、存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中并且隨后將所述測(cè)量部復(fù)位 至所述初始值以重新確定積分值。因而周期性地確定積分值，所述積 分值首先存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中，并且之后可以將其用于確定測(cè)量值， 所述測(cè)量值又用來(lái)控制功率部。在存儲(chǔ)已確定的積分值之后，將測(cè)量 部再次復(fù)位至例如"0"的初始值，從而能夠利用限定的預(yù)先規(guī)定的初 始值關(guān)于預(yù)定積分時(shí)間重新積分，其中積分值相應(yīng)于時(shí)鐘控制的功率 部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)長(zhǎng)。
此處的優(yōu)點(diǎn)在于，在所述積分時(shí)間過(guò)后，在所述時(shí)鐘控制的功率 部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期之內(nèi)，由測(cè)量部對(duì)所述已確定的積分值采 樣、緩沖存儲(chǔ)并且所述測(cè)量部再次復(fù)位至所述初始值，并且之后再次 時(shí)鐘同步地確定新的積分值。在這種實(shí)施方式中相應(yīng)于功率部的時(shí)鐘 脈沖對(duì)積分值采樣和緩沖存儲(chǔ)并且復(fù)位測(cè)量部。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于， 在將測(cè)量部復(fù)位至積分初始值之后能夠直接開(kāi)始積分。這使得特別快速地控制特征變量成為可能。
優(yōu)選提供具有至少兩個(gè)測(cè)量元件的測(cè)量部，借助于這兩個(gè)測(cè)量元件的幫助交替地確定各一個(gè)積分值，其中，在借助于第一測(cè)量元件確定積分值的時(shí)間期間，對(duì)先前借助于所述第二測(cè)量元件確定的積分值采樣并且緩沖存儲(chǔ)，并且所述第二測(cè)量元件復(fù)位至所述初始值。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，連續(xù)提供當(dāng)前的積分值并且同時(shí)確定新的積分值。這兩個(gè)測(cè)量元件的相應(yīng)積分值能夠在下游的信號(hào)處理單元中被合并，例如可以確定兩個(gè)積分值的平均值，該平均值可以再次表示待控制的特征變量的數(shù)值。
特別有利的是，借助于所述至少兩個(gè)測(cè)量元件的幫助，關(guān)于所述時(shí)鐘控制的功率部的各自直接前后跟隨的時(shí)鐘周期交替地對(duì)測(cè)量電壓進(jìn)行至少近似的積分。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，在各個(gè)時(shí)鐘周期之后提供當(dāng)前的積分值。
與測(cè)量部同步的優(yōu)點(diǎn)在于，功率部時(shí)鐘頻率被施加給所述測(cè)量部的時(shí)鐘輸入端。因而功率部時(shí)鐘頻率用于確定測(cè)量部的積分時(shí)間、采樣時(shí)間和復(fù)位時(shí)間。這尤其實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行時(shí)鐘同步的積分，對(duì)積分值進(jìn)行時(shí)鐘同步的采樣，并且也將測(cè)量部時(shí)鐘同步地復(fù)位至積分的預(yù)定初始值。
例如可以這樣對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分，即，應(yīng)用與歐姆電阻串聯(lián)的電容器，其中，對(duì)存在于所述電容器上的充電電壓周期性地采樣，隨后將所述電容器放電并且之后執(zhí)行新的積分。在這種構(gòu)造方式中，電容器通過(guò)歐姆電阻被存在于由歐姆電阻和電容器組成的串聯(lián)電路上的電壓充電。在此由于電阻和電容器的相應(yīng)尺寸，存在于電容器上的充電電壓被選擇得明顯小于存在于串聯(lián)電路上的電壓的幅值，從而實(shí)現(xiàn)近似的積分。在新的測(cè)量過(guò)程開(kāi)始之前，電容器通過(guò)外部開(kāi)關(guān)設(shè)備再次放電至電壓的期望的初始值。有利的是，接近零的值作為電壓的初始值，這樣電容器可以通過(guò)例如MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的電子開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單地放電。
也可以規(guī)定，應(yīng)用下述的進(jìn)行積分的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以進(jìn)行至少近似的積分，所述進(jìn)行積分的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以所述功率部的時(shí)鐘頻率同步化。
有利的是，應(yīng)用下述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以進(jìn)行至少近似的積分，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器生成連續(xù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流，關(guān)于所述積分時(shí)間通過(guò)累加或者通過(guò)至少近似地進(jìn)行積分的數(shù)字濾波形成所述積分值。借助于數(shù)字的l比特模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠根據(jù)待測(cè)量的信號(hào)生成由邏輯零和一組成的連續(xù)數(shù)據(jù)流。這種數(shù)據(jù)流能夠經(jīng)由可控開(kāi)關(guān)元件發(fā)送至至少一個(gè)進(jìn)行數(shù)值求和的累加元件，累加元件可以關(guān)于確定積分時(shí)間對(duì)連續(xù)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行累加，進(jìn)而生成積分值。在預(yù)定積分時(shí)間過(guò)后，累加元件借助于另一可控的開(kāi)關(guān)元件被復(fù)位至初始值。數(shù)值生成的積分值能夠通過(guò)可控開(kāi)關(guān)元件作為積分結(jié)果存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中用于進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。來(lái)自緩沖存儲(chǔ)器的積分值例如能夠被提供給電源的控制部。由至少一個(gè)進(jìn)行數(shù)值求和的累加元件(其由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器供給連續(xù)的數(shù)據(jù)流)組成的所述結(jié)構(gòu)通常也被描述為"Sigma-Ddta轉(zhuǎn)換器"并且與可控開(kāi)關(guān)元件或者傳輸元件連接的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器被描述為"Sigma-Delta調(diào)制器"。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)選以可編程電子電路形式實(shí)現(xiàn)。
另選地應(yīng)用也可時(shí)鐘同步地可觸發(fā)的運(yùn)算放大器來(lái)進(jìn)行至少近似的積分。
例如可以以下述方式實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分，艮口，例如以采樣頻率對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行高頻采樣，所述采樣頻率相應(yīng)于功率部時(shí)鐘頻率的千倍，并且對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行數(shù)值相加。特別的優(yōu)點(diǎn)在于，應(yīng)用微電子電路來(lái)進(jìn)行至少近似的積分。這使得電源的特別緊湊的構(gòu)造方式成為可能。
在本發(fā)明方法的一個(gè)有利實(shí)施方式中借助于采樣保持電路對(duì)所述
已確定的積分值采樣并且緩沖存儲(chǔ)。這種電路作為"Sample and Hold電路"也是已知的。借助于所述采樣保持電路的幫助能夠?qū)⒎e分值短時(shí)間存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中，從而在積分之后，測(cè)量部能夠立刻再次被復(fù)位至積分的期望的初始值。緩沖存儲(chǔ)的積分值例如可以發(fā)送給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與電源的控制部保持電連接。
如前已述，功率部的輸出電壓可以用作為待控制的特征變量。
所述輸出電壓自身可以用作為與待控制輸出電壓相關(guān)聯(lián)的待積分的測(cè)量變量。但是也可以規(guī)定，將所述功率部的內(nèi)部電壓用作為測(cè)量變量，其中，所述內(nèi)部電壓是外部電壓的映像。例如可以這樣規(guī)定，功率部包括平滑元件，特別是電感和歐姆電阻，并且將存在于平滑元件上的電壓作為測(cè)量變量。
功率部輸出電流也可以用作為待控制的特征變量。如果在焊接設(shè)備中使用電源，例如也可以將焊接電流用作為特征變量。焊接電流同樣具有時(shí)間波動(dòng)，這種波動(dòng)相應(yīng)于功率部的時(shí)鐘控制。在此根據(jù)本發(fā)明的方法也實(shí)現(xiàn)了非?？焖俸头浅?zhǔn)確地確定表示待控制焊接電流數(shù)值的測(cè)量值。在這里可以通過(guò)測(cè)量電阻器傳導(dǎo)焊接電流，在測(cè)量電阻器上與焊接電流相關(guān)聯(lián)的電壓下降，所述電壓然后可以以前述方式被積分。也可以規(guī)定，借助于電流轉(zhuǎn)換器的幫助將焊接電流轉(zhuǎn)換至然后積分的較小的測(cè)量電流。借助于測(cè)量電流電容器例如可以被充電，電容器的充電電壓于是形成積分值。
除了前述方法，本發(fā)明還涉及執(zhí)行該方法的裝置，其中，所述裝置具有測(cè)量部，所述測(cè)量部包括具有至少一個(gè)可觸發(fā)的測(cè)量元件的測(cè)量電路，其中，借助于所述測(cè)量元件能夠連續(xù)重復(fù)地從可預(yù)定初始值開(kāi)始關(guān)于可預(yù)定的積分時(shí)間對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分。借助于這種裝置可以從預(yù)定初始值開(kāi)始關(guān)于預(yù)定積分時(shí)間(其時(shí)長(zhǎng)相應(yīng)于時(shí)鐘控制的功率部一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期)對(duì)與電源功率部的待控制特征變量相關(guān)聯(lián)的測(cè)量變量進(jìn)行積分，并且可以根據(jù)由此得到的積分值然后以前述方式確定用于控制特征變量的期望的測(cè)量值。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中測(cè)量電路具有至少兩個(gè)可觸發(fā)的測(cè)量元件，其中，借助于所述測(cè)量元件能夠關(guān)于可預(yù)定的積分時(shí)間對(duì)測(cè)量變量交替地進(jìn)行至少近似的積分。如前已述，通過(guò)借助于兩個(gè)測(cè)量元件對(duì)測(cè)量變量交替地積分能夠連續(xù)地提供當(dāng)前積分值。
在本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中測(cè)量部除了測(cè)量電路還具有至少一個(gè)采樣保持電路，所述采樣保持電路設(shè)置在所述測(cè)量電路的下游。在此有利的是，如果使用多個(gè)分別位于測(cè)量元件下游的采樣保持電路，則由測(cè)量元件提供的積分值可以緩沖存儲(chǔ)在所配屬的采樣保持電路中，以便于隨后將所述積分值發(fā)送至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
為了將測(cè)量電路與時(shí)鐘控制的功率部同步具有優(yōu)點(diǎn)的是，所述測(cè)量電路具有至少一個(gè)時(shí)鐘輸入端，外部時(shí)鐘頻率能夠被施加給所述時(shí)鐘輸入端。
在本發(fā)明裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)方面特別簡(jiǎn)單并且不易發(fā)生故障的構(gòu)造方式中，所述至少一個(gè)可觸發(fā)的測(cè)量元件包括電容器以及采樣元件，所述電容器與歐姆電阻串聯(lián)，其中，采樣元件可以對(duì)存在于電容器上的充電電壓進(jìn)行周期性的采樣，并且其中，在采樣完成之后所述電容器能夠放電至預(yù)定初始值。如前已述，這實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓形式的測(cè)量變量進(jìn)行近似的積分，這是因?yàn)檫@種電壓通過(guò)歐姆電阻向電容器提供充電電流，從而電容器充電至能夠由采樣元件采樣的充電電壓。所述充電電壓能夠通過(guò)歐姆電阻和電容器的相應(yīng)大小被保持得明顯小于存在于由歐姆電阻和電容器組成的串聯(lián)電路上的電壓的幅值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)近似的積分。在新的積分開(kāi)始之前，電容器通過(guò)外部開(kāi)關(guān)設(shè)備再次放電至充電電壓的初始值。在此有利的是，接近零的值作為電壓的初
始值，因?yàn)檫@樣電容器可以通過(guò)例如MOSFET的電子開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單地放電。
在一個(gè)有利構(gòu)造方式中，所述測(cè)量電路的至少一個(gè)可觸發(fā)的測(cè)量元件包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠與外部時(shí)鐘頻率時(shí)鐘同步化。這使得測(cè)量電壓的非常準(zhǔn)確的積分成為可能。
如前已述，此處的優(yōu)點(diǎn)在于，所述至少一個(gè)可觸發(fā)的測(cè)量元件包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器經(jīng)由可控的或者邏輯的開(kāi)關(guān)元件或者傳輸元件與進(jìn)行求和的累加元件連接，其中，借助于所述累加元件能夠關(guān)于所述積分時(shí)間對(duì)由所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器提供的連續(xù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行累加。在積分時(shí)間過(guò)后，所述累加元件通過(guò)邏輯或者可控的開(kāi)關(guān)元件或者傳輸元件被復(fù)位至初始值，并且在積分時(shí)間過(guò)后由累加元件提供的累加值優(yōu)選能夠被提供給緩沖存儲(chǔ)器，緩沖存儲(chǔ)器的輸出端能夠與控制部連接。
也可以規(guī)定，所述至少一個(gè)可觸發(fā)的測(cè)量元件具有可時(shí)鐘同步的運(yùn)算放大器。
測(cè)量電路優(yōu)選被構(gòu)造為微電子電路。特別的優(yōu)點(diǎn)在于，整個(gè)測(cè)量部被構(gòu)造為微電子電路。
本發(fā)明裝置特別是在焊接設(shè)備、切割設(shè)備或者等離子涂層設(shè)備的電源中使用。本發(fā)明因此還涉及焊接設(shè)備、切割設(shè)備或者等離子涂層設(shè)備的電源，所述電源具有控制部、時(shí)鐘控制的功率部以及前述類(lèi)型的裝置。所述裝置可以聯(lián)接在功率部的輸出線路和接地線之間，并且可與控制部的控制輸入端相連，從而由所述裝置確定的測(cè)量值能夠經(jīng)由控制輸入端輸入控制部以便控制時(shí)鐘控制的功率部。所述裝置的時(shí)鐘輸入端能夠與控制部的時(shí)鐘輸出端連接，從而能夠給所述裝置施加 控制部的時(shí)鐘發(fā)生器的時(shí)鐘頻率。
時(shí)鐘控制的功率部可以具有開(kāi)關(guān)元件，所述開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)了功率 部的輸出電壓和/或輸出電流的極性的受控轉(zhuǎn)換。在這種情況下，測(cè)量 電路可以具有測(cè)量元件以便對(duì)正和負(fù)電流值或者電壓值進(jìn)行分開(kāi)的至 少近似的積分。另選可以規(guī)定，轉(zhuǎn)換器設(shè)在測(cè)量值采集裝置上游，所 述轉(zhuǎn)換器將待檢測(cè)的電流值或者電壓值不斷地轉(zhuǎn)換為可由至少一個(gè)測(cè) 量元件檢測(cè)的極性。
此處的優(yōu)點(diǎn)在于，借助于測(cè)量電路能夠?qū)φ拓?fù)測(cè)量變量進(jìn)行積分。


本發(fā)明以下說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施方式用于結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。附
圖中
圖l示出用于焊接設(shè)備的本發(fā)明電源的示意圖； 圖2示出根據(jù)圖1的電源的測(cè)量部的第一實(shí)施方式；
圖3A至圖3G示出電壓曲線和開(kāi)關(guān)狀態(tài)，用以說(shuō)明根據(jù)圖2的測(cè)量
部；
圖4示出根據(jù)圖1的電源的測(cè)量部的第二實(shí)施方式；以及 圖5示出根據(jù)圖1的電源的測(cè)量部的第三實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出本發(fā)明的焊接電源10，焊接電源10具有時(shí)鐘控制的 功率部12，功率部12可由控制部14控制?？刂撇?4具有時(shí)鐘發(fā)生器15 用以生成時(shí)鐘頻率，該時(shí)鐘頻率被提供給時(shí)鐘控制的功率部12。
操作部17連接至控制部14。該操作部具有自身為已知的因而未在 附圖中示出的多個(gè)操作件，使用者可以通過(guò)這些操作件操作焊接電源10。
時(shí)鐘控制的功率部12經(jīng)由輸出線路19連接至焊接電源10的電壓輸 出端20，并且時(shí)鐘控制的功率部12經(jīng)由接地線路22與功率部12的接地 輸出端23連接。
焊接電源10被應(yīng)用在電焊接設(shè)備中。為此將電線25連接至電壓輸 出端20上，電線纜25在其自由端帶有焊炬26。接地線纜28可以一方面 連接至焊接電源10的接地輸出端23,另一方面連接至待焊接工件29。 為了供電，焊接電源10可以經(jīng)由自身為已知因而未在附圖中示出的供 電電纜連接至同樣未在附圖中示出的例如230V或者400V的交流電網(wǎng)的 供電網(wǎng)，特別是公共電網(wǎng)上。
通過(guò)向焊炬26施加焊接電壓能夠在焊炬26與工件29之間產(chǎn)生電弧 31以便焊接工件31。
電線纜25與焊炬26、電弧31、工件29和接地線28組合形成外部焊 接電流回路，通過(guò)外部阻抗33和外部歐姆電阻34按照等效電路方式簡(jiǎn) 化地說(shuō)明圖l中的該外部焊接回路的阻抗和歐姆電阻。
功率部12同樣具有阻抗和歐姆電阻，它們表現(xiàn)為平滑元件用于平 滑由功率部12提供的輸出電壓。在圖1中通過(guò)內(nèi)部阻抗36和內(nèi)部歐姆電 阻37簡(jiǎn)化說(shuō)明這些內(nèi)部平滑元件。
時(shí)鐘控制的功率部12的特征變量表現(xiàn)為存在于輸出線路19與接地 線路22之間的輸出電壓。輸出電壓可以由控制部14控制，以獲得最優(yōu) 化的焊接效果。焊接電源10具有聯(lián)接在輸出線路19與接地線路22之間 的測(cè)量部40，用以提供輸出電壓的數(shù)值，隨后將進(jìn)一步描述測(cè)量部40 (在圖l中僅示意性示出)。測(cè)量部40經(jīng)由控制線路41與控制部14的控 制輸入端42連接，并且測(cè)量部40的時(shí)鐘輸入端45經(jīng)由時(shí)鐘線路44與控制部14的時(shí)鐘輸出端46保持電連接。經(jīng)由時(shí)鐘線路44可以給測(cè)量部40 提供時(shí)鐘發(fā)生器15的時(shí)鐘頻率，并且經(jīng)由控制線路41可以給控制部14 提供一測(cè)量值以控制功率部12，該測(cè)量值表示時(shí)鐘發(fā)生器15的待控制 的輸出電壓的數(shù)值。
在圖2中簡(jiǎn)化示出測(cè)量部40。測(cè)量部40除了包括時(shí)鐘輸入端45，還 包括信號(hào)輸入端48和接地輸入端49，信號(hào)輸入端48和接地輸入端49經(jīng) 由歐姆電阻52和穩(wěn)壓二極管53彼此連接。通過(guò)第一電子開(kāi)關(guān)56相對(duì)穩(wěn) 壓二極管53并聯(lián)地聯(lián)接第一電容器57，以及通過(guò)第二電子開(kāi)關(guān)59相對(duì) 第一電容器57并聯(lián)地聯(lián)接放電電阻器60。
此外，通過(guò)第三電子開(kāi)關(guān)62相對(duì)穩(wěn)壓二極管53并聯(lián)地聯(lián)接第二電 容器63，第二電容器63可以經(jīng)由第四電子開(kāi)關(guān)65也通過(guò)放電電阻器60 放電。第一電容器57構(gòu)成測(cè)量部40的第一測(cè)量元件，并且第二電容器 63構(gòu)成第二測(cè)量元件。歐姆電阻52、穩(wěn)壓二極管53以及兩個(gè)電容器57 和63連同共同的放電電阻器60和四個(gè)開(kāi)關(guān)56、 59、 62和64—起在整體 上構(gòu)成測(cè)量部40的測(cè)量電路67。
第一采樣保持電路69可以量取存在于第一電容器57上的電壓，第 一采樣保持電路69與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器71連接。存在于第二電容器63上 的電壓可以通過(guò)第二采樣保持電路73量取，第二采樣保持電路73同樣 與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器71連接。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器71的輸出端經(jīng)由已經(jīng)描述 過(guò)的控制線路41與控制部14的控制輸入端42連接，并且兩個(gè)輸入端48 和49能夠連接至輸出線路19或者接地線22。因而功率部12的輸出電壓 可以施加到測(cè)量部4的輸入端48、 49上。
如果接通第一開(kāi)關(guān)56并且同時(shí)斷開(kāi)第三開(kāi)關(guān)62，則電流從信號(hào)輸 入端48出發(fā)流經(jīng)歐姆電阻52和第一電容器57，結(jié)果，第一電容器57被 充電。如果第一開(kāi)關(guān)56斷開(kāi)并且第二開(kāi)關(guān)59接通，則第一電容器57可 以通過(guò)放電電阻器60放電。以相應(yīng)方式可以通過(guò)斷開(kāi)第一開(kāi)關(guān)56和接通第三開(kāi)關(guān)62給第二電 容器63充電，第二電容器63可以通過(guò)斷開(kāi)第三開(kāi)關(guān)62和接通第四開(kāi)關(guān) 65通過(guò)放電電阻器放電。
歐姆電阻52和兩個(gè)電容器57和63的大小如此確定，以使存在于電 容器57和63上的充電電壓被保持得明顯小于存在于輸入端58和59上的 測(cè)量變量的幅值，所述測(cè)量變量與功率部12的輸出電壓相同。
借助于測(cè)量電路57能夠與時(shí)鐘控制的功率部12的輸出電壓時(shí)鐘同 步地執(zhí)行測(cè)量變量的近似的積分。隨后結(jié)合附圖3A至3G對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一 步描述。圖3A示意性示出時(shí)鐘控制的功率部12的輸出電壓的時(shí)間曲線。 在所示的實(shí)施中，所述輸出電壓是焊接電源10的待控制的特征變量。 功率部12的時(shí)鐘脈沖以處于周期波動(dòng)中的輸出電壓示出，這種周期波 動(dòng)在圖3A中以均勻的時(shí)間間隔示出，g口，以時(shí)鐘周期P來(lái)示出。
圖3B示意性示出第一電子開(kāi)關(guān)56的開(kāi)關(guān)位置，其中，第一電子開(kāi) 關(guān)56在該附圖中以S1標(biāo)識(shí)。第一電子開(kāi)關(guān)56在順序排列的周期內(nèi)交替 轉(zhuǎn)換其開(kāi)關(guān)位置。在第一時(shí)鐘周期P1期間，第一電子開(kāi)關(guān)56接通，在 緊接著的第二時(shí)鐘周期P2期間，第一電子開(kāi)關(guān)56斷開(kāi)，從而在第三時(shí) 鐘周期內(nèi)，第一電子開(kāi)關(guān)56再次處于其接通的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在第四時(shí)鐘 周期P4內(nèi)，第一電子開(kāi)關(guān)56又?jǐn)嚅_(kāi)。順序重復(fù)這個(gè)過(guò)程。
圖3C示意性示出第二電子開(kāi)關(guān)59的開(kāi)關(guān)位置，其中，第二電子開(kāi) 關(guān)59在該附圖中以S2標(biāo)識(shí)。在第一時(shí)鐘周期P1和第二時(shí)鐘周期P2的第 一半時(shí)鐘周期期間，第二電子開(kāi)關(guān)59處于其斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)位置，之后在 第二時(shí)鐘周期P2的第二半時(shí)鐘周期期間，第二電子開(kāi)關(guān)59接通，從而 隨后在第三時(shí)鐘周期P3和第四時(shí)鐘周期P4的第一半時(shí)鐘周期期間處于 其斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)位置。這個(gè)聯(lián)接流程也順序重復(fù)。圖3B示意性示出第三電子開(kāi)關(guān)62的開(kāi)關(guān)位置，其中，第三電子開(kāi) 關(guān)62在圖3D中以S3標(biāo)識(shí)。第三電子開(kāi)關(guān)62總是處于與第一電子開(kāi)關(guān)56 相反的開(kāi)關(guān)位置。在第一時(shí)鐘周期P1期間，第三電子開(kāi)關(guān)62斷開(kāi)，在 第二時(shí)鐘周期P2期間，第三電子開(kāi)關(guān)62接通，在第三時(shí)鐘周期P3期間， 第三電子開(kāi)關(guān)62再次斷開(kāi)，并且這種開(kāi)關(guān)位置的轉(zhuǎn)換周期性地進(jìn)行。
圖3E示意性示出第四電子開(kāi)關(guān)65的開(kāi)關(guān)位置，其中，第四電子開(kāi) 關(guān)65在該附圖中以S4標(biāo)識(shí)。在第一時(shí)鐘周期的第二半時(shí)鐘周期期間， 第四電子開(kāi)關(guān)65處于其斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)位置，在第二時(shí)鐘周期和第三時(shí)鐘 周期的第一半時(shí)鐘周期期間，第四電子開(kāi)關(guān)65接通。隨后在第三時(shí)鐘 周期的第二半時(shí)鐘周期期間，第四電子開(kāi)關(guān)65斷開(kāi)，從而之后第四電 子開(kāi)關(guān)65再次處于其接通的開(kāi)關(guān)位置。
圖3F示意性示出存在于第一電容器57上的充電電壓的時(shí)間曲線。 因?yàn)榈谝婚_(kāi)關(guān)56在第一時(shí)鐘周期P1期間接通，并且第三開(kāi)關(guān)62斷開(kāi)， 所以第一電容器57在第一時(shí)鐘周期P1期間連續(xù)充電。在第一時(shí)鐘周期 Pl過(guò)后，第一開(kāi)關(guān)56接通，從而存在于第一電容器57上的充電電壓在 第二時(shí)鐘周期P2的第一半個(gè)時(shí)鐘周期期間實(shí)際上保持恒定值直至第二 時(shí)鐘周期P1的第一半時(shí)鐘周期過(guò)后第二開(kāi)關(guān)59接通。通過(guò)接通第二開(kāi) 關(guān)59，第一電容器57在第二時(shí)鐘周期P2的第二半時(shí)鐘周期期間放電。 隨后重復(fù)充電和放電過(guò)程，這樣在第三時(shí)鐘周期P3期間，第一開(kāi)關(guān)56 接通而第三開(kāi)關(guān)62斷開(kāi)，并且第二開(kāi)關(guān)59也處于其斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)位置。 第一電容器57可以再次充電，在第四時(shí)鐘周期P4的第一半時(shí)鐘周期期 間保持第一電容器57的充電電壓，從而隨后通過(guò)斷開(kāi)第二開(kāi)關(guān)59再次 放電。存在于第一電容器57上的充電電壓在第二時(shí)鐘周期P2的第一半 時(shí)鐘周期期間由采樣保持電路59采樣，并且以常見(jiàn)方式緩沖存儲(chǔ)，以 便于將其發(fā)送給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器71。因而第二時(shí)鐘周期P2的第一半時(shí) 鐘周期構(gòu)成積分值的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間間隔D1，所述積分值在第一時(shí)鐘周 期P1期間通過(guò)近似積分法確定。執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸之后，第一電容器57放 電，從而第一電容器57在第三時(shí)鐘周期P3的開(kāi)始再次具有近似0 V的其最初充電電壓，并且可以執(zhí)行新的積分。
圖3G示意性示出存在于第二電容器63上的充電電壓的時(shí)間曲線。
該時(shí)間曲線在很大程度上相應(yīng)于第一電容器57的充電電壓的時(shí)間曲 線，然而第二電容器63的充電電壓在時(shí)鐘周期上相對(duì)于第一電容器57
的充電電壓的時(shí)間曲線在時(shí)間方面發(fā)生偏移。在第一時(shí)鐘周期P1期間， 即，第三電子開(kāi)關(guān)62斷開(kāi)，并且在第一時(shí)鐘周期P1的第二半時(shí)鐘周期 期間通過(guò)接通第四電子開(kāi)關(guān)65第二電容器63放電。隨后在第二時(shí)鐘周 期P2期間第三開(kāi)關(guān)62接通，與此相反第四電子開(kāi)關(guān)65處于其斷開(kāi)的開(kāi) 關(guān)位置。因而第二電容器63與第一電容器57交替充電。在第一電容器 57上執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸以及隨后將第一電容器57復(fù)位至其充電電壓初始值 期間，第二電容器63充電。在第二時(shí)鐘周期P2過(guò)后，第三開(kāi)關(guān)62再次 斷開(kāi)，從而在第三時(shí)鐘周期P3的第一半時(shí)鐘周期期間，存在于第二電 容器63上的充電電壓可以由第二采樣保持電路73采樣。因而第三時(shí)鐘 周期P3的第一半時(shí)鐘周期形成第二電容器63的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間間隔D2。 隨后在第三時(shí)鐘周期P3的第二半時(shí)鐘周期期間，通過(guò)接通第四開(kāi)關(guān)64 第二電容器63放電。因而在第三時(shí)鐘周期P3的第二半時(shí)鐘周期期間， 第二電容器63的充電電壓復(fù)位至近似0V的初始值。這樣在第四時(shí)鐘周 期P4期間，通過(guò)斷開(kāi)第一開(kāi)關(guān)56以及接通第三開(kāi)關(guān)62第二電容器63重 新充電。
借助于時(shí)鐘處理單元75控制電子開(kāi)關(guān)56、 59、 62和65，在輸入側(cè) 可以經(jīng)由時(shí)鐘輸入端45向時(shí)鐘處理單元75提供時(shí)鐘發(fā)生器15的時(shí)鐘頻 率，并且在輸出側(cè)與開(kāi)關(guān)56、 59、 62和65的控制輸入端連接。因此時(shí) 鐘處理單元75是測(cè)量電路67的組成部分。但是也可以規(guī)定，將時(shí)鐘處 理單元75 —體結(jié)合至控制部14內(nèi)，這樣控制部14直接與功率部12的時(shí) 鐘頻率同步地控制電子開(kāi)關(guān)56、 59、 62和65。
從上述情況可以明顯看出，通過(guò)與歐姆電阻52串聯(lián)的電容器57和 63可以交替地對(duì)存在于輸入端48、 49上的測(cè)量變量執(zhí)行近似的積分。相應(yīng)的積分值被采樣，臨時(shí)性地緩沖存儲(chǔ)并且然后轉(zhuǎn)發(fā)至模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器71，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器71將相應(yīng)于相應(yīng)積分值的數(shù)字信號(hào)經(jīng)由控制 線路41發(fā)送至控制部14。根據(jù)此信號(hào)能夠通過(guò)與周期時(shí)間的倒數(shù)相乘 的方式來(lái)確定時(shí)間平均值，所述時(shí)間平均值代表了功率部12的輸出電
壓的數(shù)值。以這種方式得到的平均值需要校準(zhǔn)。為此在校準(zhǔn)步驟期間
可以將已知的校準(zhǔn)電壓施加到測(cè)量部40上，測(cè)量部40然后按照前述方 式積分校準(zhǔn)電壓。將相應(yīng)的積分值用于形成時(shí)間平均值。隨后得出由 測(cè)量部40確定的平均值相對(duì)于所施加的校準(zhǔn)電壓的平均值的偏差，并 且將相應(yīng)的修正值存儲(chǔ)在控制部14中。因而在連續(xù)運(yùn)行期間由控制部 14執(zhí)行修正，從而通過(guò)使用測(cè)量部40連續(xù)地向控制部14提交時(shí)鐘控制 的功率部12的輸出電壓的最新當(dāng)前值。所述實(shí)際值能夠以常見(jiàn)方式與 由使用者借助于操作部17預(yù)定的目標(biāo)值相比較，以控制時(shí)鐘控制的功 率部12的輸出電壓。
圖4示意性示出測(cè)量部的第二實(shí)施方式，該第二實(shí)施方式在焊接電 源10中能夠代替測(cè)量部40使用。在圖4中以附圖標(biāo)記80表示測(cè)量部的第 二實(shí)施方式。測(cè)量部80包含測(cè)量電路82以及采樣保持電路83形式的采 樣元件和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器84，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器84與采樣保持電路83的 輸出端連接，并且在輸出側(cè)經(jīng)由控制線路41與控制部14的控制輸入端 42連接。此外測(cè)量電路82包含時(shí)鐘處理單元85。
測(cè)量電路82具有信號(hào)輸入端86和接地輸入端87以及輸出端88。第 一輸入端86經(jīng)由歐姆電阻81和第一電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)89交替地與第一運(yùn)算 放大器卯形式的第一測(cè)量元件或者與第二運(yùn)算放大器91形式的第二測(cè) 量元件保持電連接。這兩個(gè)運(yùn)算放大器90、 91的輸出端經(jīng)由第二電子 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)93與測(cè)量電路82的輸出端88連接。這兩個(gè)運(yùn)算放大器90、 91 分別具有兩個(gè)放大器輸入端，其中，相應(yīng)一個(gè)放大器輸入端與第一轉(zhuǎn)
換開(kāi)關(guān)89連接，而第二放大器輸入端與接地線連接。第一運(yùn)算放大器 90的輸出端經(jīng)由第一電容器95與第一放大器輸入端連接，且以相應(yīng)方 式第二運(yùn)算放大器91的輸出端經(jīng)由第二電容器96與第二運(yùn)算放大器91的第一放大器輸入端保持電連接。第一電容器95能夠被第一電子開(kāi)關(guān)
98橋接，并且第二電容器96可以由第二電子開(kāi)關(guān)99橋接。
可以將應(yīng)用例如時(shí)鐘控制的功率部12輸出電壓形式的測(cè)量變量加 到輸入端86、 87上。所述測(cè)量變量能夠交替地在輸出電壓的直接相互 跟隨的時(shí)鐘周期中借助于兩個(gè)運(yùn)算放大器90、 91和電容器95、 96通過(guò) 相應(yīng)斷開(kāi)和接通開(kāi)關(guān)98、 99以及轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)89和93的開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行 積分。借助于時(shí)鐘處理單元85控制開(kāi)關(guān)98、 99和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)88、 89，時(shí) 鐘處理單元85構(gòu)成測(cè)量電路82的組成部分，然而時(shí)鐘處理單元85也可 以一體結(jié)合至控制部14。由運(yùn)算放大器90、 91提供的相應(yīng)積分值由采 樣保持電路83經(jīng)由第二轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)93采樣，并且臨時(shí)性地緩沖存儲(chǔ)，以 便于將其輸送至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器94。由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器94提供的數(shù)字 信號(hào)可以經(jīng)由控制線路41傳輸至控制部14，所述數(shù)字信號(hào)相當(dāng)于相應(yīng) 的積分值，正如前述結(jié)合圖2對(duì)此進(jìn)一步描述的那樣。在此圖2所示的 測(cè)量部40僅能夠進(jìn)行近似的積分，與此相反，利用測(cè)量部80能夠?qū)Υ?在于輸入端86、 87上的測(cè)量電壓進(jìn)行真實(shí)的積分。
因而測(cè)量部80也能夠快速控制時(shí)鐘控制的功率部12的輸出電壓， 這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)時(shí)鐘同步地進(jìn)行積分以及將積分值相應(yīng)復(fù)位至初始值提 供了功率部12的待控制輸出電壓的當(dāng)前數(shù)值。如測(cè)量部40的示例中描 述的那樣，在使用測(cè)量部80之前同樣可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行校準(zhǔn)。
圖5示意性示出測(cè)量部的第三實(shí)施方式，并且整體以附圖標(biāo)記IIO 表示。測(cè)量部110包括信號(hào)輸入端111和接地輸入端112。 l比特模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器114連接至信號(hào)輸入端111， 1比特模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器114經(jīng)由可 控制的開(kāi)關(guān)元件116與進(jìn)行數(shù)值求和的累加元件118連接。累加元件118 能夠經(jīng)由可控開(kāi)關(guān)元件120被時(shí)鐘處理單元122控制，時(shí)鐘處理單元122 與測(cè)量部110的時(shí)鐘輸入端124連接。
累加元件118的輸出端經(jīng)由另一可控開(kāi)關(guān)元件126與緩沖存儲(chǔ)128連接，緩沖存儲(chǔ)器128的輸出端與測(cè)量部110的信號(hào)輸出端130保持 電連接。信號(hào)輸出端130可以經(jīng)由已述控制線路41連接在控制部14的控 制輸入端42上。
在運(yùn)行中，在信號(hào)輸入端lll上施加待積分的測(cè)量信號(hào)。數(shù)字的l 比特模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器114根據(jù)測(cè)量信號(hào)生成由邏輯的零和一組成的連 續(xù)的數(shù)據(jù)流。這種數(shù)據(jù)流經(jīng)由可控開(kāi)關(guān)元件116發(fā)送至進(jìn)行數(shù)值求和的 累加元件118，累加元件118可以被可控開(kāi)關(guān)元件120復(fù)位至預(yù)定初始 值，并且累加元件118關(guān)于預(yù)定積分時(shí)間對(duì)連續(xù)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)值累 加，并且因而形成積分值。該積分值經(jīng)由可控開(kāi)關(guān)元件126發(fā)送至緩沖 存儲(chǔ)器128，從緩沖存儲(chǔ)器128出來(lái)將該積分值經(jīng)由控制線路41提供給 控制部14。通過(guò)時(shí)鐘處理單元122控制測(cè)量部110，時(shí)鐘處理單元122經(jīng) 由時(shí)鐘輸入端124和信號(hào)線路44與控制部14的時(shí)鐘輸出端46連接。
在測(cè)量部110中也由此簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)近似的積分，即，與緩沖存儲(chǔ)器 128連接的可控開(kāi)關(guān)元件116、 120和126執(zhí)行數(shù)字濾波。這種濾波實(shí)現(xiàn) 近似的積分。
由進(jìn)行數(shù)值求和的累加元件118 (其由1比特模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器114 提供連續(xù)的數(shù)據(jù)流)組成的所述結(jié)構(gòu)在專業(yè)文獻(xiàn)中通常被描述為 "Sigma-Delta轉(zhuǎn)換器"并且與可控開(kāi)關(guān)元件116連接的1比特模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器114通常被描述為"模數(shù)調(diào)制器"。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)選以可編程電子 電路形式實(shí)現(xiàn)。
不僅能夠?qū)r(shí)鐘控制的功率部12的輸出電壓用作為測(cè)量部40、 80 和110用的至少待近似地積分的測(cè)量變量。還可以規(guī)定，將時(shí)鐘控制的 功率部12的內(nèi)部電壓用作為測(cè)量部40、 80和110用的測(cè)量變量，特別是 由功率部12在其內(nèi)部平滑元件之前，即內(nèi)部阻抗36和內(nèi)部歐姆電阻38 之前提供的電壓。這種電路可行性在圖l中以虛線表示。也可以將焊接電源10的輸出電流用作為焊接電源10的待控制的特 征變量。為此可以將測(cè)量電阻器接入輸出線路19，并且在測(cè)量電阻器
上出現(xiàn)的電壓降可以用作為測(cè)量部40、 80或者110用的測(cè)量變量。與功 率部12的輸出電壓相同的方式借助于測(cè)量部40、 80或者110能夠?qū)@種 測(cè)量變量能夠進(jìn)行至少近似的積分，從而同樣能夠提供一測(cè)量值，該 測(cè)量值表示待控制的特征變量的數(shù)值，在這種情況下表示時(shí)鐘控制的 功率部12的待控制的輸出電流的數(shù)值。圖1以虛線表示測(cè)量部40、 80或
者110的這種應(yīng)用方式。
也可以規(guī)定，借助于電流轉(zhuǎn)換器將焊接電流轉(zhuǎn)換至具有較小幅值 的測(cè)量電流，并且例如對(duì)測(cè)量電流如此積分，即，對(duì)電容器進(jìn)行充電， 這樣其充電電壓形成又表示待控制的焊接電流的測(cè)量值的積分值。
權(quán)利要求
1.一種控制焊接設(shè)備、切割設(shè)備或者等離子涂層設(shè)備的電源的方法，其中，所述電源包括測(cè)量部和能控制的、時(shí)鐘控制的功率部，并且其中，借助于所述測(cè)量部確定測(cè)量值，所述測(cè)量值代表了所述功率部的待控制的特征變量的數(shù)值，并且其中應(yīng)用所述測(cè)量值來(lái)控制所述功率部，其特征在于，從預(yù)定初始值開(kāi)始關(guān)于預(yù)定積分時(shí)間對(duì)與所述功率部的所述待控制的特征變量相關(guān)聯(lián)的電測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分，并且根據(jù)由此得到的積分值確定所述測(cè)量值，所述積分時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)相應(yīng)于所述時(shí)鐘控制的功率部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期，其中，所述過(guò)程被連續(xù)重復(fù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，將所述積分值與所述積分時(shí)間的倒數(shù)相乘以確定所述測(cè)量值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，關(guān)于所述時(shí)鐘控 制的功率部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)鐘同步地對(duì)所述測(cè)量變量進(jìn)行 至少近似的積分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，關(guān)于所述功率部的 單一時(shí)鐘周期時(shí)鐘同步地對(duì)所述測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于所述 測(cè)量部確定所述積分值，之后對(duì)已確定的積分值進(jìn)行采樣、存儲(chǔ)在緩 沖存儲(chǔ)器中并且隨后將所述測(cè)量部復(fù)位至所述初始值以重新確定積分 值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述積分時(shí)間過(guò)后，在所述時(shí)鐘控制的功率部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期之內(nèi)由所述測(cè) 量部對(duì)已確定的所述積分值采樣、緩沖存儲(chǔ)并且所述測(cè)量部再次復(fù)位 至所述初始值，并且之后再次時(shí)鐘同步地確定新的積分值。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，向測(cè)量部提 供至少兩個(gè)測(cè)量元件，并且借助于所述至少兩個(gè)測(cè)量元件的幫助交替 地確定各一個(gè)積分值，其中，在借助于第一測(cè)量元件確定積分值的時(shí) 間期間，對(duì)先前借助于第二測(cè)量元件確定的積分值采樣并且緩沖存儲(chǔ)， 并且所述第二測(cè)量元件復(fù)位至所述初始值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，借助于所述至少兩個(gè)測(cè)量元件的幫助，關(guān)于所述時(shí)鐘控制的功率部的各自直接前后跟隨 的時(shí)鐘周期交替地對(duì)所述測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，給所述測(cè)量部的時(shí)鐘輸入端施加所述功率部的時(shí)鐘頻率。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，應(yīng)用與歐 姆電阻串聯(lián)的電容器，以進(jìn)行對(duì)所述測(cè)量變量至少近似的積分，其中， 對(duì)存在于所述電容器上的充電電壓周期性地采樣，隨后將所述電容器 放電并且之后執(zhí)行新的積分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，應(yīng)用下述 的進(jìn)行積分的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以進(jìn)行至少近似的積分，將所述進(jìn)行 積分的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以所述功率部的時(shí)鐘頻率時(shí)鐘同步化。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，應(yīng)用下述 的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以進(jìn)行至少近似的積分，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器生 成連續(xù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流，關(guān)于所述積分時(shí)間通過(guò)累加 或者通過(guò)至少近似地進(jìn)行積分的數(shù)字濾波形成所述積分值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，應(yīng)用能同步地、能觸發(fā)的運(yùn)算放大器，以進(jìn)行至少近似的積分。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，應(yīng)用微電 子電路，以進(jìn)行至少近似的積分。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于采 樣保持電路對(duì)己確定的所述積分值進(jìn)行采樣并且緩沖存儲(chǔ)。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將所述功 率部的輸出電壓用作為待控制的特征變量。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將所述功 率部的內(nèi)部電壓用作為測(cè)量變量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的方法，其特征在于，將所述功 率部的輸出電流用作為待控制的特征變量。
19. 一種用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置，所 述裝置具有測(cè)量部(40; 80; 110)，所述測(cè)量部包括具有至少一個(gè)能 觸發(fā)的測(cè)量元件(57、 63; 90、 91)的測(cè)量電路(67; 82)，其中， 借助于所述測(cè)量元件(57、 63; 90、 91)能夠從能預(yù)定的初始值開(kāi)始 關(guān)于能預(yù)定的積分時(shí)間連續(xù)重復(fù)地對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量電路(67; 82)具有至少兩個(gè)能觸發(fā)的測(cè)量元件(57、 63; 90、 91)，其中，借 助于所述測(cè)量元件(57、 63; 90、 91)能夠關(guān)于能預(yù)定的積分時(shí)間對(duì) 測(cè)量變量交替地進(jìn)行至少近似的積分。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量部 (40; 80)具有至少一個(gè)采樣保持電路(69、 73; 83)，所述采樣保持電路設(shè)置在所述測(cè)量電路(67; 82)的下游。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)量部(40; 80)包括至少一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(71; 84)，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 設(shè)置在所述采樣保持電路(69、 73; 83)的下游。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19至22之一所述的裝置，其特征在于，所述測(cè) 量部(40)具有至少一個(gè)時(shí)鐘輸入端(45),外部的時(shí)鐘頻率能夠被 施加給所述時(shí)鐘輸入端。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19至23之一所述的裝置，其特征在于，所述至 少一個(gè)能觸發(fā)的測(cè)量元件包括電容器(57; 63)以及采樣元件(69、 73)，所述電容器與歐姆電阻(52)串聯(lián)，其中，所述采樣元件(69; 73)能夠?qū)Υ嬖谟谒鲭娙萜?57; 63)上的所述充電電壓周期性地 采樣，并且其中，在采樣完成之后所述電容器(57; 63)能夠放電至 所述充電電壓的預(yù)定初始值。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19至23之一所述的裝置，其特征在于，所述至 少一個(gè)能觸發(fā)的測(cè)量元件包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 能夠以外部時(shí)鐘頻率時(shí)鐘同步化。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19至23之一所述的裝置，其特征在于，所述至 少一個(gè)能觸發(fā)的測(cè)量元件包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(114)，所述模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器經(jīng)由能控制的或者邏輯的開(kāi)關(guān)元件或者傳輸元件(116)與進(jìn)行 求和的累加元件(118)連接，其中，借助于所述累加元件(118)能 夠關(guān)于所述積分時(shí)間對(duì)由所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(114)提供的連續(xù)數(shù)據(jù) 流進(jìn)行累加。
27. 根據(jù)權(quán)利要求19至23之一所述的裝置，其特征在于，所述至 少一個(gè)能觸發(fā)的測(cè)量元件具有能時(shí)鐘同步的運(yùn)算放大器(90; 91)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求19至27之一所述的裝置，其特征在于，所述測(cè) 量電路(67; 82)被構(gòu)造為微電子電路。
29. 根據(jù)權(quán)利要求19至28之一所述的裝置，其特征在于，所述測(cè) 量部(40; 80)被構(gòu)造為微電子電路。
30. —種焊接設(shè)備或者切割設(shè)備或者等離子涂層設(shè)備用的電源， 所述電源具有控制部(14)、時(shí)鐘控制的功率部(12)以及根據(jù)權(quán)利 要求19至29之一所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制焊接設(shè)備、切割設(shè)備或者等離子涂層設(shè)備的電源的方法，其中，電源包括測(cè)量部和能控制的、時(shí)鐘控制的功率部，并且其中，借助于測(cè)量部確定測(cè)量值，測(cè)量值表示功率部的待控制特征變量的數(shù)值，并且其中應(yīng)用測(cè)量值來(lái)控制功率部。為了這樣進(jìn)一步改進(jìn)該方法，即，在短時(shí)間內(nèi)能夠確定待控制的特征變量的數(shù)值，而根據(jù)本發(fā)明提出，從預(yù)定初始值開(kāi)始關(guān)于預(yù)定積分時(shí)間對(duì)與功率部的待控制的特征變量相關(guān)聯(lián)的測(cè)量變量進(jìn)行至少近似的積分，并且根據(jù)由此得到的積分值確定測(cè)量值，積分時(shí)間的時(shí)長(zhǎng)相應(yīng)于時(shí)鐘控制的功率部的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘周期，并且連續(xù)重復(fù)該過(guò)程。此外本發(fā)明還提出執(zhí)行所述方法的裝置以及具有這種裝置的電源。
文檔編號(hào)B23K11/25GK101678494SQ200880020129
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者比格爾·耶施克 申請(qǐng)人:洛爾希焊接技術(shù)有限公司