專利名稱：調(diào)節(jié)焊接電流源的方法以及用于實(shí)施該方法的焊接電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)具有變流器的焊接電流源的方法，該變流器在初級側(cè)具
有串聯(lián)諧振電路，而在次級側(cè)具有并聯(lián)諧振電路，其中，由橋式電路向串聯(lián)諧振電路供應(yīng)可 變的交流電壓，并且并聯(lián)諧振電路經(jīng)由整流器向焊接過程提供能量，并且其中，控制單元依 賴于焊接電流源的至少一個狀態(tài)變量來控制橋式電路。 此外，本發(fā)明涉及一種用于實(shí)施本方法的焊接電流源。
背景技術(shù)：
電弧焊接方法在不同的設(shè)計方案中公知，在該電弧焊接方法中，電弧在焊接電極 與工件之間燃燒。在此，在焊接電極與工件之間引燃電弧，該電弧如此劇烈地加熱焊接電極 的電弧側(cè)端部，以致于材料以點(diǎn)滴的形式轉(zhuǎn)移到工件上。點(diǎn)滴的轉(zhuǎn)移可以在焊接電極與工 件之間構(gòu)成短路，從而從焊接電極流向工件的焊接電流劇烈地升高。為了在材料轉(zhuǎn)移時不 形成焊濺(Spritzer)，通常要調(diào)節(jié)焊接電流源。為此，例如公知以所謂的串聯(lián)_并聯(lián)_諧 振-轉(zhuǎn)換器形式出現(xiàn)的焊接電流源。該焊接電流源包括變流器(通常為變壓器)，該變流器 在初級側(cè)具有串聯(lián)諧振電路，而在次級側(cè)具有并聯(lián)諧振電路。由橋式電路向串聯(lián)諧振電路 供應(yīng)可變的交流電壓，而并聯(lián)諧振電路經(jīng)由整流器向焊接過程提供必要的能量?？刂茊卧?依賴于焊接電流源的至少一個狀態(tài)變量來控制橋式電路。 為了調(diào)節(jié)焊接電流源，在WO 01/53030A1中提出使用兩個用于采集焊接電流 源的電流狀態(tài)變量的測量裝置，也就是第一測量裝置和第二測量裝置，借助第一測量裝 置可以采集變流器的初級電流，借助第二測量裝置可以采集變流器的次級電流。在所 提到的文獻(xiàn)中公開的調(diào)節(jié)方法中，為了確定或者計算出交流電壓的脈沖寬度，將次級電 流包含在內(nèi)是必要的。次級電流的采集需要分流器(Shunt)或者也可以是測值傳感器 (Messwertaufnehmer)，該測值傳感器的功能基于霍爾原理。分流器的使用與顯著的損耗功 率聯(lián)系在一起，而使用根據(jù)霍爾原理的測值傳感器相對昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種調(diào)節(jié)開頭提到的類型的焊接電流源的方法，該 方法能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接電流的成本低且盡可能無損耗功率的調(diào)節(jié)。此外，應(yīng)該提供一種用于 實(shí)施這種方法的焊接電流源。 根據(jù)本發(fā)明，在開頭提到的類型的方法中通過如下方式解決該任務(wù)，S卩，僅將變流 器的初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量采集作為焊接電流源的電流狀態(tài)變 量，并且將控制信號輸送給控制單元，該控制信號依賴于初級電流或者依賴于相應(yīng)于初級 電流的初級側(cè)狀態(tài)變量。 本發(fā)明包含如下構(gòu)思在內(nèi)，即，在串聯(lián)_并聯(lián)_諧振轉(zhuǎn)換器中可以僅通過采集初級 電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量來實(shí)現(xiàn)簡單的調(diào)節(jié)。初級電流(也就是說在串 聯(lián)諧振電路中流過的電流)通過變流器的變換比來預(yù)先規(guī)定變流器的次級電流。由于并聯(lián)諧振電路，次級電流雖然與焊接電流不同(更確切地說通常只有一部分次級電流流向焊接 過程)，但是最大焊接電流由初級電流來預(yù)先規(guī)定。其原因在于，在焊接電極與工件之間短 路的情況下(也就是電弧電阻為零歐姆時)，次級電流實(shí)際上與焊接電流相同。因?yàn)榇渭夒?流通過初級電流的高度來預(yù)先規(guī)定，所以通過調(diào)節(jié)初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè) 狀態(tài)變量也可以預(yù)先規(guī)定最大焊接電流。為此僅需要在初級側(cè)設(shè)置測量裝置，而在次級側(cè) 無需相應(yīng)的測量裝置。僅通過調(diào)節(jié)初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量，可以 預(yù)先規(guī)定焊接電流最大值。在此可以在初級側(cè)上使用例如成本低且無損耗功率的磁性變流 器。通常出于電流監(jiān)視以避免損壞橋式電路的原因而已經(jīng)設(shè)置了這種變流器。
例如可以采集初級側(cè)的諧振電路中在電容器上下降的電壓，作為相應(yīng)于初級電流 的初級側(cè)狀態(tài)變量。除了系數(shù)和相移之外，該電壓相應(yīng)于初級電流。該電壓示出針對初級 電流的量度，并且同樣可以被提出用于調(diào)節(jié)。 因此，對焊接電流源的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)示出一種非常低成本的調(diào)節(jié)方法，在該 調(diào)節(jié)中，僅在初級側(cè)采集狀態(tài)變量，而不必要在次級側(cè)也采集狀態(tài)變量。 優(yōu)點(diǎn)是將初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量調(diào)節(jié)至恒定不變的幅 值。如已經(jīng)闡明的那樣，通過初級電流的幅值來預(yù)先規(guī)定焊接電流的最大值。將初級電流 或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量調(diào)節(jié)至恒定不變的幅值，這使得焊接電流依賴于 電弧電阻而變化。這意味著焊接電流在電弧中出現(xiàn)短路時具有其最大值，并且隨著增加的 電弧電阻而減小。因此，焊接電流的這種特性表明電流源的輸出特性曲線，該輸出特性曲線 示出可用的焊接特性。雖然不能精確地調(diào)節(jié)焊接電流，這是因?yàn)樵摵附与娏饕蕾囉陔娀‰?阻。但是對于成本低的焊接設(shè)備來說這完全是可以接受的。 在根據(jù)本發(fā)明方法的有利實(shí)施方式中，通過如下方式實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的調(diào)節(jié)，S卩，將
焊接電流源的諧振頻率采集作為另外的狀態(tài)變量，并且為了形成針對控制單元的控制信
號，依賴于諧振頻率來校正所采集的初級電流的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量
的值。在根據(jù)本發(fā)明方法的這樣的設(shè)計方案中，除了初級電流的幅值之外，例如還可以確定
該初級電流的頻率。初級電流的頻率與焊接電流源的諧振頻率相同。諧振頻率取決于并聯(lián)
諧振電路和串聯(lián)諧振電路的電感、取決于電容并取決于電弧電阻。在低阻抗的電弧的情況
下(尤其是在短路時)，諧振頻率具有明顯不同于高阻抗的電弧的諧振頻率的值。因此，對
諧振頻率的采集能夠?qū)崿F(xiàn)對電弧的當(dāng)前狀態(tài)的推導(dǎo)，尤其可以通過對諧振頻率的采集在極
短暫的時間內(nèi)識別短路的存在，隨后就可以反作用于該短路，以防止在焊接電極與工件之
間的材料轉(zhuǎn)移時出現(xiàn)焊濺。對諧振頻率的采集也可以通過如下方式進(jìn)行，即，確定相應(yīng)于初
級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的頻率。該狀態(tài)變量的頻率也與諧振頻率相同。 特別的優(yōu)點(diǎn)是由所采集的諧振頻率來確定焊接過程的電弧電阻，并且依賴于電
弧電阻來校正初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的
值。如已經(jīng)提到的那樣，諧振頻率此外取決于并聯(lián)諧振電路的電容以及取決于電弧電阻。諧
振電路的電容的值和電感的值是恒定的，并且在制造時由使用的構(gòu)件來預(yù)先規(guī)定。這能夠
實(shí)現(xiàn)由所采集的諧振頻率的值來確定電弧電阻。電弧電阻的大小又可以被提出用于校正所
采集的初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量，以便以這種方式實(shí)現(xiàn)對焊接電流
的改進(jìn)的調(diào)節(jié)。
在這里闡述的焊接電流源中(該焊接電流源基于串聯(lián)-并聯(lián)-諧振轉(zhuǎn)換器的原理而構(gòu)建)，焊接電流相對于變流器的次級電流相移了相位角①。相移又取決于諧振頻率以及也取決于并聯(lián)諧振電路的電容并且取決于電弧電阻。并聯(lián)諧振電路的電容是在制造時預(yù)先規(guī)定。這能夠?qū)崿F(xiàn)通過采集諧振頻率確定相位角①。因此在根據(jù)本發(fā)明方法的有利實(shí)施方式中設(shè)置由所采集的諧振頻率來確定在變流器的次級電流與焊接電流之間的相位角，并且依賴于相位角來校正初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值。在短路的情況下，相位角為0。，這是因?yàn)槿康拇渭夒娏骶鹘?jīng)電弧，與此相對，當(dāng)電弧為高阻抗時，相位角接近大約90。的值。極小的相位角意味著，次級電流實(shí)際上與焊接電流相同，并且初級電流的被提出用于調(diào)節(jié)焊接電流的值僅須以變流器的變換比來校正，但是可以不用考慮附加的校正。可是，如果存在很大的相位角，那么這意味著，次級電流明顯偏離焊接電流，因此應(yīng)該校正初級電流的被提出用于調(diào)節(jié)焊接電流的值。因此，相位角形成用于對初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量進(jìn)行必要的校正的量度。 有利的是針對焊接電流源的預(yù)先規(guī)定的大小設(shè)定(Dimensionierung)，將依賴于電弧電阻的諧振頻率和相位角的列表值存儲在存儲元件中，并且針對諧振頻率的所采集的值從存儲元件中調(diào)用電弧電阻和/或相位角的配屬的值，用以校正所采集的測量值。針對焊接電流源的預(yù)先規(guī)定的大小設(shè)定可以計算出依賴于電弧電阻的諧振頻率以及相位角的曲線。電弧電阻與諧振頻率或者相位角之間的相互依賴性能夠以表格的形式存儲在存儲元件中。如果采集了初級電流的頻率或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的頻率并且因此采集了焊接電流的諧振頻率，那么從存儲元件中可以調(diào)用相位角的和/或電弧電阻的配屬于該諧振頻率的值，并且提出用于校正初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值。當(dāng)然，可供選擇地還可以設(shè)置在焊接電流源的預(yù)先規(guī)定的大小設(shè)定中，由所采集的諧振頻率計算出電弧電阻的值或者在次級電流與焊接電流之間的相位角，用以校正初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量。 例如可以通過如下方式對初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值進(jìn)行校正，即，將所采集的值與相位角的余弦相乘。在這里所闡述的類型的焊接電流源中，由次級電流與次級電流和焊接電流之間的相位角的余弦的乘積得出焊接電流。因此，對焊接電流的控制可以以設(shè)計上簡單的方式通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，即，采集初級電流的或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的幅值和頻率，在焊接電流源的預(yù)先規(guī)定大小設(shè)定中，由頻率確定次級電流與焊接電流之間的相位角，然后將由初級電流的所采集的幅值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的幅值和相位角的余弦的乘積提出用于形成針對焊接電流源的橋式電路的控制信號。 在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，通過如下方式實(shí)現(xiàn)對根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法的改進(jìn)，即，將焊接電流源的供到整流器的輸出端上的輸出電壓采集作為另外的狀態(tài)變量，并且為了形成針對控制單元的控制信號，依賴于輸出電壓來校正所采集的初級電流的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的值。輸出電壓是針對焊接電極與工件之間的焊接電壓的量度。輸出電壓取決于電弧電阻，并且通過采集輸出電壓可以更好地控制焊接過程。例如可以設(shè)置借助電壓評估電路基于所采集的輸出電壓提供信號，該信號包含在對初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值的校正中。
優(yōu)點(diǎn)是用戶能夠預(yù)先規(guī)定確定的焊接電流。該焊接電流形成調(diào)節(jié)過程的設(shè)定值，該調(diào)節(jié)過程的實(shí)際值由初級電流的修正后的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的修正后的值得出。 如開頭提到的那樣，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施前述方法的焊接電流源的設(shè)計方案。焊接電流源包括變流器，該變流器在初級側(cè)具有串聯(lián)諧振電路，而在次級側(cè)具有并聯(lián)諧振電路。另外，焊接電流源包括橋式電路，該橋式電路向串聯(lián)諧振電路提供可變的交流電壓，以及該焊接電流源包括整流器，該整流器連接到并聯(lián)諧振電路上，用以向焊接過程提供能量，并且焊接電流源包括控制單元，該控制單元被用以依賴于焊接電流源的至少一個狀態(tài)變量來控制橋式電路。根據(jù)本發(fā)明提出可以僅將變流器的初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量采集作為焊接電流源的電流狀態(tài)變量，并且焊接電流源具有調(diào)節(jié)器，用以依賴于初級電流或者依賴于相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量提供針對控制單元的控制信號。 根據(jù)本發(fā)明的焊接電流源的特征尤其在于可以僅采集初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量，而不必也采集次級電流。這能夠?qū)崿F(xiàn)一種非常低成本且無損耗功率的設(shè)計方案。僅通過調(diào)節(jié)初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量可以保證焊接電流依賴于電弧電阻而發(fā)生變化，從而在電弧中出現(xiàn)短路時焊接電流具有其最高的、通過預(yù)先規(guī)定初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量來界定的值，并且焊接電流隨著增大的電弧電阻而變小。 焊接電流源的橋式電路可以被設(shè)計為全橋或者也可以被設(shè)計為半橋。 以更有利的方式，焊接電流源具有第一評估電路，用以采集初級電流的幅值和頻
率或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的幅值和頻率。如已經(jīng)闡述的那樣，在初級電流
的頻率或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的頻率中涉及焊接電流源的諧振頻率，并且
該諧振頻率取決于電弧電阻。因此對諧振頻率的采集可以通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，即，在極短
時間內(nèi)識別出焊接電極與工件之間短路的存在，從而可以界定最大的焊接電流，并且因此
可以避免在材料轉(zhuǎn)移時出現(xiàn)焊濺。 以更有利的方式，焊接電流源具有校正電路，用以依賴于諧振頻率形成針對初級電流的或者針對相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的校正值。諧振頻率形成針對次級電流(該次級電流與初級電流成比例關(guān)系)與焊接電流(該焊接電流從焊接電極流向工件)之間的差別的量度。依賴于諧振頻率可以校正初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量，以便將次級電流與焊接電流之間的偏離考慮在內(nèi)。 如已經(jīng)闡述的那樣，可以由諧振頻率在并聯(lián)諧振電路的預(yù)先規(guī)定的電容的情況下
計算出電弧電阻。然而特別的優(yōu)點(diǎn)是焊接電流源具有存儲元件，用以依賴于電弧電阻地保存諧振頻率的值以及變流器的次級電流與焊接電流之間的相位角的值。這能夠?qū)崿F(xiàn)直接
從存儲元件中獲取電弧電阻的和相位角的配屬于所采集的諧振頻率的值，并且將這些值提出用于校正初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量。這又允許非常快速地調(diào)節(jié)焊接過程，從而避免在材料轉(zhuǎn)移時出現(xiàn)焊濺。 在根據(jù)本發(fā)明的焊接電流源的一種有利的設(shè)計方案中，該焊接電流源具有組合元件(Verknilpf皿gsglied)，用以組合初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值與校正值。借助組合元件例如可以由初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值和相位角的余弦形成乘積。該乘積示出在將
7變流器的變換比考慮在內(nèi)的情況下的針對焊接電流的量度，并且因此可以形成焊接電流調(diào)節(jié)的實(shí)際值。 優(yōu)選的是借助調(diào)節(jié)器能夠依賴于初級電流的校正后的值或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的校正后的值與焊接電流的能由用戶預(yù)先規(guī)定的值的比較來向控制單元提供控制信號。 在一種有利的設(shè)計方案中，焊接電流源具有第二評估電路，用以采集整流器的輸出電壓，其中，第二評估電路與校正電路相連接。如已經(jīng)闡述的那樣，第二評估電路可以為校正電路提供信號，該信號包含在對初級電流的所采集的值或者與相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值的校正中。 特別的優(yōu)點(diǎn)是焊接電流源具有動態(tài)模塊，用以處理由校正電路提供的校正值。動態(tài)模塊被置于校正電路的下游，并且該動態(tài)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接電流的調(diào)節(jié)包含焊接過程的動態(tài)過程在內(nèi)。這樣的動態(tài)模塊是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。例如在DE-A-32 00 086Al中已對其進(jìn)行了描述。


對優(yōu)選實(shí)施方式的下列說明結(jié)合附圖有助于詳盡闡述本發(fā)明。其中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的焊接電流源的方框電路圖； 圖2示出焊接電流源的諧振頻率曲線、初級電流曲線和故障電流曲線以及取決于電弧電阻的焊接電流曲線的示意性圖示；以及 圖3示出諧振頻率曲線以及焊接電流源的次級電流與取決于電弧電阻的焊接電流之間的相位角曲線的示意性圖示。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示意性示出根據(jù)本發(fā)明的焊接電流源的簡化方框電路圖。該焊接電流源包括輸入側(cè)的整流器ll，該整流器11能夠以常見的且在圖中未明示的方式連接到供電網(wǎng)上，尤其是連接到公用供電網(wǎng)上，例如連接到230V或者400V的交流電網(wǎng)上。在輸入側(cè)整流器11中，由供電網(wǎng)提供的交流電壓被整流。 輸入側(cè)整流器11與橋式電路13連接，并且該橋式電路13供應(yīng)直流電壓。在所示實(shí)施例中，橋式電路13構(gòu)造為全橋并且具有四個開關(guān)元件15、16、17、18，這四個開關(guān)元件帶有配屬的續(xù)流二極管21、22、23、24。這種橋式電路13對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，因此這里不必詳細(xì)說明?？晒┻x擇的是橋式電路13也可以構(gòu)造為僅帶有兩個開關(guān)元件和兩個續(xù)流二極管的半橋。 借助于控制單元25來實(shí)現(xiàn)對橋式電路13的控制，該控制單元25控制開關(guān)元件15、16、17、18，從而橋式電路13提供具有可變的頻率和可變的脈沖寬度的交流電壓。
置于橋式電路13下游的是串聯(lián)諧振電路27，該串聯(lián)諧振電路27具有串聯(lián)的電感28和串聯(lián)的電容29，該串聯(lián)諧振電路27被連接到以變壓器30的形式出現(xiàn)的電壓變換器的初級側(cè)上。變壓器的初級線圈31接入到串聯(lián)諧振電路27中。并聯(lián)的電容34與變壓器30的次級線圈32并聯(lián)連接，該電容34與次級線圈32組合形成并聯(lián)諧振電路36。因此，并聯(lián)諧振電路36設(shè)置在變壓器30的次級側(cè)上而串聯(lián)諧振電路27設(shè)置在變壓器30的初級側(cè)上。
輸出側(cè)的整流器38連接在并聯(lián)諧振電路36上，該整流器38整流串聯(lián)諧振電路36提供的交流電壓，并且該整流器38的輸出電壓供到焊接電流源的輸出端子41、42上。
通常，通過輸出端子41、42可以向焊接過程提供能量。焊接過程在圖1的等效電路中通過電弧電阻45來示出，該電弧電阻45與平滑電感47串聯(lián)連接。電弧電阻45示出在焊接電極與待焊接的工件之間引燃的電弧的電阻。該電阻隨著時間流逝會發(fā)生變化，這是因?yàn)樵趶碾姾鸽姌O到工件的材料轉(zhuǎn)移時在確定的時間點(diǎn)上導(dǎo)致構(gòu)成短路，從而電弧電阻極小并且流經(jīng)電弧電阻的焊接電流具有極高的值，而在后來的時間點(diǎn)上，電弧電阻可以具有更高的值而焊接電流可以很小。 為了調(diào)節(jié)流經(jīng)電弧電阻45的焊接電流，圖l所示的焊接電流源具有電流變送器49，該電流變送器49連接到第一評估電路50上。評估電路50采集初級電流^的(也就是說電流的)幅值和頻率，該電流流經(jīng)串聯(lián)的電感28、初級線圈31和串聯(lián)的電容29。第一評估電路50經(jīng)由第一輸出端51將相應(yīng)于初級電流L幅值的信號發(fā)送到組合元件54上，并且評估電路50經(jīng)由第二輸出端52將相應(yīng)于初級電流頻率的信號發(fā)送到校正電路58的第一輸入端56上。經(jīng)由第二輸入端57，校正電路58與第二評估電路60保持電連接，第二評估電路60量取并評估供到輸出端子41、42上的焊接電流源的輸出電壓。
可供選擇的是，也可以借助電壓采集元件53采集在串聯(lián)電容29上降低的電壓。電壓采集元件53可以連接到第一評估電路50上，該第一評估電路50然后可以經(jīng)由第一輸出端51輸出相應(yīng)于所采集的電壓的幅值的信號，并且經(jīng)由第二輸出端52輸出相應(yīng)于所采集的電壓的頻率的信號。該電壓采集元件53在圖1中用虛線示出。經(jīng)由串聯(lián)電容29降低的電壓取決于初級電流L并且示出相應(yīng)于初級電流L的初級側(cè)狀態(tài)變量，該初級側(cè)狀態(tài)變量可以作為對初級電流L的可供選擇項(xiàng)和/或補(bǔ)充而被評估，并且可以作為實(shí)際值被提出用于調(diào)節(jié)。下面借助于初級電流采集的示例來闡述這種調(diào)節(jié)，該初級電流采集可以以相應(yīng)的方式來進(jìn)行，但也可以通過采集在串聯(lián)電容29上降低的電壓來進(jìn)行。 置于校正電路58下游的是動態(tài)模塊64，該動態(tài)模塊64的輸出端同樣連接到組合元件54上。 經(jīng)由設(shè)定值輸入端65可以向組合元件54輸入流經(jīng)電弧電阻45的焊接電流Is的設(shè)定值。 組合元件54與電流調(diào)節(jié)器68連接，該電流調(diào)節(jié)器68經(jīng)由控制單元25的控制輸入端69提供用于控制橋式電路13的控制信號。在所示實(shí)施方式中，電流調(diào)節(jié)器68構(gòu)造為PI調(diào)節(jié)器。 在焊接電流源工作期間，初級電流L流經(jīng)串聯(lián)電感28、初級線圈31和串聯(lián)電容49。在這里涉及的是交流電，該交流電可以借助電流變送器49以簡單方式來采集。初級電流L在次級線圈32中感生出次級電流12，該次級電流12的大小通過變壓器30的變壓比來預(yù)先規(guī)定。次級電流12分成流經(jīng)電弧電阻45的焊接電流Is和流經(jīng)并聯(lián)電容34的故障電流If。在次級電流12和焊接電流13之間存在相差相位角①的相移，相位角①的大小依賴于電弧電阻45以及并聯(lián)電容34和焊接電流源的諧振頻率。在短路的情況下，也就是說在極小的電弧電阻45時，實(shí)際上全部的次級電流12都流經(jīng)電弧電阻45，并且相位角為0° 。當(dāng)然，如果存在有限的電弧電阻45，那么次級電流12的一部分作為故障電流流經(jīng)并聯(lián)電容34。
借助電流評估電路50確定初級電流L的幅值和頻率。初級電流L的頻率與焊接電流源的諧振頻率"相同。諧振頻率"取決于電弧電阻45。這也適用于供到輸出端子41、42上的輸出電壓，也就是說該輸出電壓也取決于電弧電阻45。在焊接電極與待焊接的工件之間存在短路時，輸出電壓暫時性地崩潰。 對焊接電流Is的調(diào)節(jié)基于所采集的初級電流L來進(jìn)行，其中，所采集的值依賴于諧振頻率"并且依賴于輸出側(cè)整流器38的輸出電壓來校正。 為了校正初級電流，從校正電路58的存儲元件70中，從表格中獲取次級電流12與焊接電流Is之間的相位角①的值，該相位角①的值相應(yīng)于在焊接電流源的預(yù)先規(guī)定的大小設(shè)定中所采集的諧振頻率o。另外，初級電流值的校正也還包含供到輸出端子41和42上的輸出電壓在內(nèi)，并且然后將相應(yīng)的校正值輸入給動態(tài)模塊64，該動態(tài)模塊64考慮到焊接過程的動態(tài)效果并且從校正值中計算出系數(shù)，將初級電流值與該系數(shù)相乘。然后將校正后的初級電流值與供到設(shè)定值輸入端65上的焊接電流進(jìn)行比較，然后借助電流調(diào)節(jié)器68形成針對橋式電路13的控制信號，從而該橋式電路13向串聯(lián)諧振電路27提供交流電壓，該交流電壓引起初級電流，該初級電流在將變壓器30的變壓比和當(dāng)前的相位角①考慮在內(nèi)的情況下預(yù)先給定理想的焊接電流。 在圖2中形象地說明了諧振頻率"、初級電流Ip焊接電流Is、以及流經(jīng)并聯(lián)電容34的故障電流Ip的相關(guān)性。諧振頻率co與電弧電阻45不具有線性相關(guān)性。在低阻抗區(qū)域中，也就是說在焊接電極與待焊接的工件之間實(shí)際上存在短路的狀態(tài)下，諧振頻率具有如同在電弧的有限電阻的情況下大約一半大小的值。在大約0. 3至0. 7歐姆的范圍內(nèi)，諧振頻率o存在非常強(qiáng)烈的變化，諧振頻率co因此形成針對電弧電阻45的量度，并且因此形成針對焊接過程的量度。 圖2所示的電流曲線清楚表明在非常低阻抗的電弧時(也就是說尤其在焊接電極與工件之間出現(xiàn)短路的情況下)，焊接電流13實(shí)際上相應(yīng)于次級電流12，這是因?yàn)楣收想娏鱅f扱?。慌c此相反，在電弧的電阻值更大時，在焊接電流Is與次級電流之間存在明顯的偏離。在該區(qū)域中，流經(jīng)并聯(lián)電容34的故障電流Ip實(shí)際上以線性的方式上升。
由圖3清楚示出在次級電流12和焊接電流13之間的相位角①的曲線依賴于電弧電阻45。在短路的情況下，相位角實(shí)際上為O。，也就是說，次級電流12與焊接電流13相同。與此相反，在電弧電阻值較高時，相位角①具有將近9(T的值，在這種情況下，次級電流12基本上流經(jīng)并聯(lián)電容34，僅有極少部分的次級電流12流經(jīng)電弧。 對初級電流的幅值和頻率的采集，或者對相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量(例如在串聯(lián)電容29上降低的電壓的幅值和頻率)的采集，能夠說明焊接過程，尤其是能夠說明短路的存在，從而可以通過調(diào)節(jié)初級電流或者相應(yīng)于該初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量在極短時間內(nèi)反作用于焊接電流的不允許的上升。這尤其能夠?qū)崿F(xiàn)在焊接電極與工件之間的材料轉(zhuǎn)移時防止出現(xiàn)焊濺。
權(quán)利要求
用于調(diào)節(jié)具有變流器的焊接電流源的方法，所述變流器在初級側(cè)具有串聯(lián)諧振電路，而在次級側(cè)具有并聯(lián)諧振電路，其中，由橋式電路向所述串聯(lián)諧振電路供應(yīng)可變的交流電壓，并且所述并聯(lián)諧振電路經(jīng)由整流器向焊接過程提供能量，并且其中，控制單元依賴于所述焊接電流源的至少一個狀態(tài)變量來控制所述橋式電路，其特征在于，僅將初級電流或者相應(yīng)于所述初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量采集作為所述焊接電流源的電流狀態(tài)變量，并且將控制信號輸送給所述控制單元，所述控制信號依賴于所述初級電流或者依賴于相應(yīng)于所述初級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述初級電流或者相應(yīng)于所述初級電 流的初級側(cè)狀態(tài)變量調(diào)節(jié)至恒定不變的幅值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述焊接電流源的諧振頻率采集作為 另外的運(yùn)行變量，并且為了形成針對所述控制單元的控制信號，依賴于所述諧振頻率來校 正所采集到的所述初級電流的值或者相應(yīng)于所述初級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量的值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，由所采集的所述諧振頻率來確定所述焊 接過程的所述電弧電阻，并且依賴于所述電弧電阻來校正所述初級電流的所采集的值或者 相應(yīng)于所述初級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，由所采集的所述諧振頻率來確定在所述 變流器的次級電流與所述焊接電流之間的相位角，并且依賴于所述相位角來校正所述初級 電流的所采集的值或者相應(yīng)于所述初級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，針對所述焊接電流源的預(yù)先規(guī)定的大小 設(shè)定，將依賴于所述電弧電阻的所述諧振頻率的和所述相位角的列表值存儲在存儲元件 中，并且針對所述諧振頻率的所采集的值從所述存儲元件中調(diào)用所述電弧電阻的和/或所 述相位角的配屬的值，用以校正所述初級電流的所采集的值或者相應(yīng)于所述初級電流的所 述初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，將所述初級電流的所采集的值或者相 應(yīng)于所述初級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量的所采集的的值與所述相位角的余弦相乘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述焊接電流源的供到所述整流器的 輸出端上的輸出電壓采集作為另外的狀態(tài)變量，并且為了形成針對所述控制單元的控制信 號，依賴于所述輸出電壓來校正所采集的所述初級電流的值或者相應(yīng)于所述初級電流的初 級側(cè)狀態(tài)變量的值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，將所述初級電流的校正后的值或者相應(yīng) 于所述初級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量的校正后的值作為實(shí)際值輸入到調(diào)節(jié)過程中，所述 調(diào)節(jié)過程的設(shè)定值能夠以所述焊接電流的形式由使用者預(yù)先規(guī)定。
10. 用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的焊接電流源，所述焊接電流源具有變流器， 所述變流器在初級側(cè)具有串聯(lián)諧振電路，而在次級側(cè)具有并聯(lián)諧振電路，并且所述焊接電 流源具有橋式電路，所述橋式電路向所述串聯(lián)諧振電路供應(yīng)可變的交流電壓，以及所述焊 接電流源具有整流器，所述整流器連接到所述并聯(lián)諧振電路上，用以向焊接過程提供能量， 并且所述焊接電流源具有控制單元，用以依賴于所述焊接電流源的至少一個狀態(tài)變量來控 制所述橋式電路，其特征在于，能夠僅將所述變流器(30)的所述初級電流或者相應(yīng)于所述 初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量采集作為所述焊接電流源的電流狀態(tài)變量，并且所述焊接電流源具有調(diào)節(jié)器(68)，用以依賴于所述初級電流或者依賴于相應(yīng)于所述初級電流的所述狀態(tài) 變量提供針對所述控制單元(25)的控制信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的焊接電流源，其特征在于，所述焊接電流源具有第一評估電路(50)，用以采集所述初級電流的幅值和頻率或者相應(yīng)于所述初級電流的所述初級側(cè)狀 態(tài)變量的幅值和頻率。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的焊接電流源，其特征在于，所述焊接電流源具有校正電路 (58)，用以依賴于所述諧振頻率形成針對所采集的所述初級電流的或者針對相應(yīng)于所述初 級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量的校正值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的焊接電流源，其特征在于，所述焊接電流源具有存儲元件 (70)，用以依賴于所述電弧電阻(45)地保存所述諧振頻率的值以及所述變流器(30)的所 述次級電流與所述焊接電流之間的相位角的值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的焊接電流源，其特征在于，所述焊接電流源具有組合元件 (54)，用以組合所述初級電流的所采集的值與校正值或者相應(yīng)于所述初級電流的所述初級 側(cè)狀態(tài)變量的所采集的值與校正值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊接電流源，其特征在于，借助所述調(diào)節(jié)器(68)能夠依賴 于所述初級電流的校正后的值與焊接電流的能由用戶預(yù)先規(guī)定的設(shè)定值的比較或者相應(yīng) 于所述初級電流的所述初級側(cè)狀態(tài)變量的校正后的值與焊接電流的能由用戶預(yù)先規(guī)定的 設(shè)定值的比較來向所述控制單元(25)提供控制信號。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的焊接電流源，其特征在于，所述焊接電流源具有第二評估 電路(60)，用以采集所述整流器(38)的輸出電壓，其中，所述第二評估電路(60)與所述校 正電路(58)連接。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的焊接電流源，其特征在于，所述焊接電流源具有動態(tài)模塊 (64)，用以處理由所述校正電路(58)提供的校正值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)焊接電流源的方法以及用于實(shí)施該方法的焊接電流源。該變流器在初級側(cè)具有串聯(lián)諧振電路，而在次級側(cè)具有并聯(lián)諧振電路，其中，由橋式電路向串聯(lián)諧振電路供應(yīng)可變的交流電壓，并且并聯(lián)諧振電路經(jīng)由整流器向焊接過程提供能量，并且其中，控制單元依賴于焊接電流源的至少一個狀態(tài)變量來控制橋式電路。為了通過如下方式改進(jìn)本方法，即，能夠?qū)崿F(xiàn)成本低且盡可能無損耗功率的調(diào)節(jié)，根據(jù)本發(fā)明提出僅將初級電流或者相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量采集作為焊接電流源的電流狀態(tài)變量，并且將控制信號輸送給控制單元，該控制信號依賴于初級電流或者依賴于相應(yīng)于初級電流的初級側(cè)狀態(tài)變量。
文檔編號B23K9/095GK101791734SQ20101010844
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者赫伯特·艾格納 申請人:洛爾希焊接技術(shù)有限公司