專利名稱：大電流焊接電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)為2003年7月11日遞交的先前申請(qǐng)S.N.10/617,236的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及電弧焊技術(shù)，特別是一種基于開(kāi)關(guān)逆變器的電源，該逆變器能夠產(chǎn)生此前用于焊接或其他用途的逆變式電源無(wú)法獲得的焊接電流。
背景技術(shù)：
本發(fā)明針對(duì)一種為使用埋弧工藝的電弧焊接特別設(shè)計(jì)的電源。這種焊接操作需要極大的焊接電流，通常超過(guò)1000安培。因而，用于此目的的電源一般包含強(qiáng)大的變壓器輸入式電源。近年來(lái)，焊接工業(yè)逐漸過(guò)渡到使用比龐大的大功率變壓器式電源焊接效果更好、波形控制更精確且重量更輕的高開(kāi)關(guān)速度逆變器。高開(kāi)關(guān)速度逆變器包含一系列使電流在輸出變壓器的初級(jí)線圈中向相對(duì)的方向流動(dòng)的成對(duì)開(kāi)關(guān)。變壓器的次級(jí)線圈連接到一個(gè)輸出整流器，這樣逆變式電源的輸出信號(hào)通常是一個(gè)直流電壓。因而，連接到高開(kāi)關(guān)速度逆變器的直流電壓通過(guò)使用輸出變壓器和輸出整流器轉(zhuǎn)變成直流輸出。這已經(jīng)在1990年代初期成為焊接工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)工藝，并成為許多為焊接設(shè)計(jì)的逆變電源的專利的主題。Blankenship 5,349,157；Blankenship 5,351,175；Lai5,406,051；Thommes 5,601,741；Kooken 5,991,169；Stava 6,051,810；Church6,055,161；和Morguichi 6,278,080都是現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用于電弧焊領(lǐng)域的使用輸出變壓器和整流器的逆變器的例子。這些專利在這里以參考編入，作為顯示了本發(fā)明針對(duì)的高開(kāi)關(guān)速度逆變式電源的類型的背景技術(shù)。這種類型的高效率電源的起源是多年前為照明和其他固定負(fù)載設(shè)計(jì)的低功率電路，它們的輸出電流很低，例如小于10安培。這些年來(lái)焊接工業(yè)已將現(xiàn)有的低電流、高速逆變式電源轉(zhuǎn)變成輸出電流范圍大致在200-300安培的焊接電源。從低容量電源到可產(chǎn)生焊接所需的輸出電流的電源的轉(zhuǎn)變涉及幾年來(lái)高成本的開(kāi)發(fā)工作。此開(kāi)發(fā)工作產(chǎn)生了為電弧焊設(shè)計(jì)的最大可達(dá)500-600安培的高輸出電流容量的逆變式電源。事實(shí)上，克利夫蘭林肯電子公司(俄亥俄)已經(jīng)向市場(chǎng)投放了一種輸出電流容量范圍大致在500-600安培的電弧焊電源。這已是基于帶有輸出交流變壓器的高速開(kāi)關(guān)逆變器的高效率電源的最大容量。更大的電流無(wú)法經(jīng)濟(jì)地獲得。因而，這些逆變器本身無(wú)法用于大電流焊接操作，如管道制造廠重管焊的埋弧焊接。管道制造廠里這樣的埋弧焊接通常會(huì)使用若干個(gè)串聯(lián)電極，每個(gè)電極至少需要1000安培電流，無(wú)論電流是直流的還是交流的。因而，因?yàn)槊總€(gè)串聯(lián)電極至少需要1000安培的焊接電流，逆變式電源無(wú)法用于管道制造廠里的埋弧焊接。林肯電子公司通過(guò)為埋弧焊接操作中的每個(gè)電極使用數(shù)個(gè)逆變器解決了這個(gè)問(wèn)題。此項(xiàng)技術(shù)已在這里作為參考編入的Stava 6,291,798中大致說(shuō)明。數(shù)個(gè)逆變器的合并使用使管道工業(yè)可以在管道截面的埋弧焊接中使用高效率的逆變式電源。然而，每個(gè)電極需要一個(gè)或更多的單獨(dú)電源。此項(xiàng)主張代價(jià)很高，但與其他基于正弦輸入變壓器類型的電源相比確有很多優(yōu)點(diǎn)。Stava 6,291,798被以參照編入來(lái)說(shuō)明一種用低電流逆變式電源來(lái)實(shí)現(xiàn)大電流的方案。數(shù)個(gè)低電流逆變器連接起來(lái)以實(shí)現(xiàn)大輸出電流的方法已在Stava 6,365,874，該Stava針對(duì)一個(gè)作為逆變器提到的電路，但該電路不是本發(fā)明的所針對(duì)的類型的電路。在Stava 6,365,874中，一個(gè)高容量輸入變壓器和整流器產(chǎn)生一個(gè)在焊接操作中被交替轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生交流焊接電流的直流電壓。此專利與為電弧焊設(shè)計(jì)的逆變器的類型不同，但確說(shuō)明了用數(shù)個(gè)逆變器來(lái)得到大輸出電流的思想。這種類型的電路取代了埋弧焊接使用的基于變壓器的電源。此專利在這里以背景信息被以參照編入。Stava6,365,874中出示的類型的電路可被轉(zhuǎn)換成使用本發(fā)明針對(duì)的類型的逆變器，其中，交流輸出電流由一個(gè)逆變器產(chǎn)生。此輸出電路出示于Stava6,111,216中，其中未說(shuō)明特定的逆變器。此專利被以參照編入。它說(shuō)明了為交流電弧焊接使用一種不確定的逆變器的思想，其中，不考慮逆變器電流，極性反轉(zhuǎn)點(diǎn)的大電流被減小以縮小Stava 6,111,261和Stava 6,365,874中出示的輸出極性開(kāi)關(guān)的尺寸。因?yàn)楫?dāng)使用交流輸出電流時(shí)本發(fā)明需要Stava 6,111,261和聲明的發(fā)明的實(shí)現(xiàn)來(lái)控制輸出電流的轉(zhuǎn)換，故這兩個(gè)專利被作為背景信息被以參照編入。然而，此專利針對(duì)輸出轉(zhuǎn)換思想是概念上的，而不是針對(duì)任何類型的逆變器細(xì)節(jié)。
本發(fā)明針對(duì)于一種高轉(zhuǎn)換速度的逆變器，它有一個(gè)帶有次級(jí)整流器的變壓器來(lái)產(chǎn)生電弧焊所需要的輸出直流電壓。在過(guò)去的十年中，這類電源已被修改和開(kāi)發(fā)用于電弧焊接。本發(fā)明涉及此類電源的更進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，以在使單逆變器式電源的輸出電流加倍的方法上更進(jìn)一步。本發(fā)明涉及電源的幾處變化，其中一處是在電源的輸出端使用矩陣變壓器，該變壓器采用一種允許大電流從電源中輸出變壓器的初級(jí)傳遞至次級(jí)的新的模塊思想。變壓器的實(shí)際電路可以多樣化；然而，這里作為背景信息被以參考編入的Blankenship5,351,175中出示了一個(gè)代表性的變壓器電路。這些變壓器模塊是構(gòu)成了變壓器的次級(jí)的部件，且變壓器的初級(jí)被交錯(cuò)插在這些模塊中。矩陣變壓器中使用了不止一個(gè)模塊。此技術(shù)已為人熟知且出示在Herbert 4,942,353中，該專利在這里被編入，以便不必重復(fù)說(shuō)明該矩陣變壓器技術(shù)。在Herbert 5,999,078中，兩個(gè)相鄰的磁心裝有次級(jí)繞組和初級(jí)繞組，且每個(gè)模塊包含半匝次級(jí)繞組。這些模塊僅通過(guò)一個(gè)芯體提供一個(gè)將被連接作為次級(jí)繞組的一部分的平的導(dǎo)電帶件。初級(jí)繞組再依照標(biāo)準(zhǔn)矩陣變壓器技術(shù)被交替插在這些模塊中。一個(gè)在特定的磁心中含有幾匝的相似模塊出示在Herbert 6,734,778中。這里編入了這些專利來(lái)說(shuō)明先前有關(guān)矩陣型變壓器的次級(jí)繞組中使用的模塊的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
用于高容量電弧焊接的一種標(biāo)準(zhǔn)逆變式電源已經(jīng)作了修改，該修改后的電源可用于輸出焊接電流可超過(guò)700安培，特別是約1000安培的直流或交流焊接。基本的修改是一種并聯(lián)作為輸出變壓器的次級(jí)使用的新的共軸模塊，以允許大焊接電流流過(guò)變壓器。此外，電源的輸入端被連接至一個(gè)電壓超過(guò)400伏特的三相線電流。因而，輸入到通常為無(wú)源電路但也可能是有源電路的整流器和功率因子校正級(jí)的能量是一個(gè)相對(duì)較高的電壓，且有超過(guò)250安培甚至300-350安培的極大的電流。因而，電源的逆變級(jí)被轉(zhuǎn)換成使用電流容量超過(guò)250安培的開(kāi)關(guān)，這樣流至輸出變壓器的初級(jí)的電流為250-300安培。通過(guò)為輸出變壓器使用新的共軸模塊，次級(jí)電流通常為1000安培。因?yàn)槁窕『附有枰祟愲娏鳎穗娏魉奖恢付榇箅娏鞯慕缦?，且作為大電流的界限被提及。設(shè)計(jì)一個(gè)可達(dá)到這種要求的電流水平的逆變式電源是一個(gè)新的概念。獲得超過(guò)700安培的輸出電流使逆變式電源的輸出電流大大超過(guò)了焊接工業(yè)中任何以前可得到的輸出電流。
依照本發(fā)明給出了一種用于電弧焊接的電源。該電源包含一個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出變壓器初級(jí)的高開(kāi)關(guān)速度逆變器，其中變壓器的初級(jí)電路工作在超過(guò)250安培的電流下，而變壓器的次級(jí)電路工作在最大電流超過(guò)700安培的電流范圍內(nèi)。前述逆變器使用由脈沖寬度調(diào)制器控制的成對(duì)開(kāi)關(guān)的脈沖寬度調(diào)制，而脈沖寬度調(diào)制器受一個(gè)使用波形技術(shù)的控制器控制。該電源包括一個(gè)將次級(jí)電流整流成適合電弧焊接的直流電壓的輸出整流器。
依照本發(fā)明的另一技術(shù)方案給出了一種埋弧焊接方法，該方法包括將一個(gè)超過(guò)400伏特的三相交流電壓整流為一個(gè)直流信號(hào)，將該直流信號(hào)功率校正為一個(gè)電壓超過(guò)400伏特的直流總線，通過(guò)高速交換直流總線將該直流總線逆變?yōu)橐粋€(gè)最大電流超過(guò)250安培的交流信號(hào)，將該交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)最大超過(guò)700安培的焊接電流，將該焊接電流連接至一個(gè)埋弧電極并使電極沿著路徑移動(dòng)。此方法可選擇工作在直流電流或交流電流下。當(dāng)工作在交流電流模式下時(shí)，逆變操作的電流水平先于交流電流的每次極性反轉(zhuǎn)被降低，如Stava 6,111,216所述。該專利涉及一種概括的變換概念，而不是某種特定類型的逆變器。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種使用脈沖寬度調(diào)制且含有一個(gè)輸出變壓器和整流器的逆變式電源，該電源被設(shè)計(jì)用于獲得此前無(wú)法獲得的超過(guò)700安培的焊接電流。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種電源，如前所述，該電源的逆變器的輸出變壓器包含可將輸出變壓器初級(jí)端約300安培的電流轉(zhuǎn)變成輸出變壓器次級(jí)端約1000安培以上的電流的共軸模塊化次級(jí)繞組，。
本發(fā)明的另一目的是提供一種涉及在焊接操作中產(chǎn)生至少約700安培的焊接電流的埋弧焊方法，該方法可用于使用一個(gè)直徑超過(guò)0.09英寸的電極的直流或交流MIG焊接。
接下來(lái)的描述和附圖使這些以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見(jiàn)。


圖1是顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖1A是本發(fā)明的實(shí)施例中使用的波形技術(shù)控制方案的局部邏輯圖。
圖1B是本發(fā)明的實(shí)施例中使用的高開(kāi)關(guān)速度逆變級(jí)和新的輸出變壓器的原理線路圖。
圖2是本發(fā)明用于埋弧焊的原理圖，顯示了使用本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)。
圖3-7是用本發(fā)明可獲得的典型電流圖樣和分步的電流圖。
圖8是將本發(fā)明實(shí)施例用于埋弧焊接的方法的流程圖。
圖9是一幅電流圖，顯示了應(yīng)用了Stava 6,111,216中公開(kāi)和要求專利權(quán)的技術(shù)的發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案。
圖10是一副配線圖，顯示了本發(fā)明的實(shí)施例為了調(diào)節(jié)圖9中原理圖示的極性反轉(zhuǎn)電流水平的修改。
圖11是用于本發(fā)明的實(shí)施例的模塊的繪畫視圖。
圖12是圖11中的模塊的側(cè)視圖，顯示了同心管構(gòu)造一側(cè)的局部截面。
圖13是一幅原理線路圖，顯示了圖11和12中顯示的模塊中的電流流程。
圖14是一副圖11-13中顯示的模塊以及交替穿插于同心管組件中的通道的獨(dú)立初級(jí)繞組的線路圖。
圖15是一副與圖13相似的原理線路圖，顯示了使用兩個(gè)帶有全波輸出整流器的平行管件的修改了的模塊。
圖16是如圖11-13所示的三個(gè)模塊的線路圖，它們被連接成電弧焊接機(jī)電源的電源變壓器的輸出。
圖17是高開(kāi)關(guān)速度逆變器的原理線路圖，該逆變器用于初級(jí)繞組和/或交替插在原理圖式于圖16以及詳細(xì)顯示于圖11-13和圖18中的模塊中的繞組。
圖18是如圖16所示連接的三個(gè)模塊的繪畫視圖，這些模塊使用了一些圖11-13中顯示的和可用于圖1中的電源的模塊。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種用于跨過(guò)電極E和工件W之間的間隙的電弧焊接的電源S，其中該電源包括一個(gè)帶有電源容量超過(guò)250安培的開(kāi)關(guān)的工作在開(kāi)關(guān)頻率大致在40kHz范圍內(nèi)的高開(kāi)關(guān)速度的逆變器300。圖1所示的電源S的優(yōu)選逆變器300的詳細(xì)情況顯示在圖1B中。實(shí)施例的控制結(jié)構(gòu)原理圖示于圖1A中。參照電源S的實(shí)施例，該電源的輸入級(jí)是一個(gè)超過(guò)400伏特交流電壓的三相線電流。三相電源310由整流器312整流，在線路320中產(chǎn)生一個(gè)直流信號(hào)，此直流信號(hào)被引導(dǎo)至一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的功率因數(shù)校正級(jí)的輸入端或電路330。電路330宜為無(wú)源式且依照標(biāo)準(zhǔn)工藝包含了電感器332和電容器334的原理表示。然而，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生跨接在線路340，342上的第一直流總線的有源功率因數(shù)校正級(jí)。此直流總線的電壓大致與線路320的峰值電壓相等。線路340，342處經(jīng)功率因子校正和前置調(diào)節(jié)后的直流總線為高開(kāi)關(guān)速度逆變器300的輸入。通過(guò)在輸入級(jí)310處提供高輸入電壓，在直流總線340，342處可得到高電壓、大電流和大功率，因此逆變器300中的極高容量的開(kāi)關(guān)為輸出變壓器350提供了大電流。變壓器350的初級(jí)352存在開(kāi)關(guān)頻率約為40kHz且的大致范圍在300安培的交變電流。通過(guò)設(shè)置如圖11-18中描述的新的模塊式矩陣變壓器，變壓器350的次級(jí)可將初級(jí)的電流提高3-5倍。在實(shí)施例中初級(jí)端或繞組352和次級(jí)端或網(wǎng)絡(luò)360間的增加的電流約為3倍。這樣，流入初級(jí)352超過(guò)300安培的輸入電流可在顯示為A1、A2和A3且使用圖11-18中顯示的模塊的次級(jí)網(wǎng)絡(luò)或矩陣變壓器360中產(chǎn)生約1000安培電流。逆變器300中的開(kāi)關(guān)對(duì)的占空比使次級(jí)網(wǎng)絡(luò)360中可流通約50-1000安培電流。該占空比可為5％至100％。變壓器350的輸出被整流器370整流，在引線380處產(chǎn)生一個(gè)正電壓，在引線382處產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓，而在引線384處產(chǎn)生一個(gè)中心地。這樣，電源S將級(jí)310的高輸入線電壓轉(zhuǎn)換成線路380，382處的一個(gè)電流范圍在50安培至約100安培直流控制電壓。直流總線380，382的電壓大大小于直流總線340，342的電壓。實(shí)際上，此電壓小于直流100伏特。依照標(biāo)準(zhǔn)焊接工藝，焊接操作可由跨接至引線380，382的電極E和工件W直接進(jìn)行。然而，在本發(fā)明的實(shí)施例中，電源是一種可工作在直流焊接和交流焊接兩種模式下的高電流容量電源。為實(shí)現(xiàn)這種選擇性，本發(fā)明的一項(xiàng)特點(diǎn)是包括了一個(gè)由輸出直流總線380，382驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)極性開(kāi)關(guān)。極性開(kāi)關(guān)390可被設(shè)在直流正，直流負(fù)，或交流。與極性開(kāi)關(guān)390選擇的實(shí)際操作模式無(wú)關(guān)，本發(fā)明的實(shí)施例中的波形由林肯克利夫蘭電子公司(俄亥俄)引導(dǎo)的波形技術(shù)控制。
這種控制系統(tǒng)包含了原理圖示于圖1A中的部件，其中電流測(cè)量分流器400的輸出引線402被連接至帶有來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)波形發(fā)生器410的第二輸入410a的誤差放大器420。這樣，電源S實(shí)施的焊接操作的波形和電流由發(fā)生器410輸出的波形圖依照與反饋線路402中的實(shí)際電流的比較來(lái)控制。原理圖示為誤差放大器420的比較器是控制系統(tǒng)中的一個(gè)軟件部件，它在線路422上輸出一個(gè)信號(hào)。線路422上的信號(hào)電平控制了逆變器300中各種開(kāi)關(guān)對(duì)的占空比。實(shí)際的控制是通過(guò)振蕩器432驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度調(diào)制器430實(shí)現(xiàn)的。輸出端434上的信號(hào)被導(dǎo)向逆變器300的控制器C，很好地顯示在了圖1B中。當(dāng)然，反饋控制可以是焊接過(guò)程中的電弧電壓、電弧電流或電弧功率。作為最常見(jiàn)的反饋參量，反饋電流控制僅以示意的目的作了說(shuō)明，以說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例中的波形技術(shù)控制。控制器C、脈沖寬度調(diào)制器430和波形發(fā)生器410需要一個(gè)控制電壓，此控制電壓可由連接至直流總線340，342的降壓轉(zhuǎn)換器或電源S中的其他直流電壓的提供。在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，用于控制電源S的電路板的控制電壓由輸入電源310的一個(gè)單相驅(qū)動(dòng)的電源440提供。電源440在線路442中產(chǎn)生一個(gè)約直流15伏特的控制電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電源S中使用的各種控制器。當(dāng)極性開(kāi)關(guān)工作在交流模式時(shí)，強(qiáng)度可達(dá)1000安培的電流在正極性和負(fù)極性間轉(zhuǎn)換。如Stava6,111,216所述，極性開(kāi)關(guān)390設(shè)置了線路450以將此線路中的極性反轉(zhuǎn)信號(hào)導(dǎo)至逆變器300。當(dāng)極性開(kāi)關(guān)將改變極性時(shí)，逆變器被關(guān)閉。于是，此信號(hào)將逆變器300的輸出電流大小減小至一個(gè)約0-200安培的低水平。在實(shí)際的極性反轉(zhuǎn)生效前，極性開(kāi)關(guān)350將等待，直到線路380，382中的電流減小至一個(gè)設(shè)定的水平。這是圖9和圖10中顯示的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，并在先前的Stava專利中作了詳細(xì)說(shuō)明，該專利的針對(duì)的示此輸出思想，而不是逆變器的細(xì)節(jié)本身。
在圖1B中，開(kāi)關(guān)SW1，SW2由選通線路460，462協(xié)同操作。它們通過(guò)脈沖寬度調(diào)制改變這些線路上信號(hào)的占空比關(guān)系來(lái)控制。開(kāi)關(guān)SW3，SW4由線路470，472中的選通信號(hào)以相似的方式協(xié)同操作。這是一個(gè)全橋高開(kāi)關(guān)速度逆變器網(wǎng)絡(luò)，其中開(kāi)關(guān)選同信號(hào)依照線路434中來(lái)自脈沖寬度調(diào)制器430的信號(hào)從控制器C輸出。這些開(kāi)關(guān)工作在約40kHz頻率下，且包含一個(gè)控制輸出電流在50安培至1000安培的工作循環(huán)。電容器480可穩(wěn)定逆變器300構(gòu)成直流總線的引線340，342間的電壓。通過(guò)依照本發(fā)明描述的實(shí)施方法來(lái)構(gòu)建電源S，該電源可輸出一個(gè)直流或交流焊接電流，其最大電流強(qiáng)度可大于700安培，實(shí)際上至少約1000安培。此前這在高速開(kāi)關(guān)逆變器中從未實(shí)現(xiàn)，且在使用1980年代時(shí)的低負(fù)載逆變器并把它們轉(zhuǎn)換成可輸出此前無(wú)法獲得的輸出電流的大容量工業(yè)電源上更進(jìn)了一步。
圖9和圖10顯示了本發(fā)明的實(shí)施例的一點(diǎn)改動(dòng)，其中主動(dòng)緩沖器500被跨接至極性開(kāi)關(guān)390中的每個(gè)開(kāi)關(guān)上。因?yàn)檫@些緩沖器是完全相同的，圖10中僅出示了連接至極性開(kāi)關(guān)SW5的緩沖器。依照操作標(biāo)準(zhǔn)，二極管502與電容器504串聯(lián)連接。此電容器是開(kāi)關(guān)SW5上的電壓。電容器上的電壓由控制了開(kāi)關(guān)508的探測(cè)器506檢測(cè)。當(dāng)電容器504的電壓向一個(gè)給定的電平靠近時(shí)，它通過(guò)關(guān)閉開(kāi)關(guān)508由電阻510放電。在圖9中脈沖600，602表示極性開(kāi)關(guān)390的交流操作。當(dāng)線路450中出現(xiàn)一個(gè)顯示極性將被反轉(zhuǎn)的信號(hào)時(shí)，逆變器300在點(diǎn)610被調(diào)低或關(guān)閉。電流而后將衰減，直到達(dá)到一個(gè)指定的水平612。此時(shí)，電流實(shí)際上被反轉(zhuǎn)了。如果輸出電流在1000安培，電流612可能為300安培。這樣，電流下降量為f，而轉(zhuǎn)換僅在一個(gè)表示為e的電流水平發(fā)生。這是當(dāng)沒(méi)有可產(chǎn)生大于約500-600安培的焊接電流的焊接電源時(shí)Stava 6,111,216的系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)使用緩沖電路500，電流反轉(zhuǎn)水平612可調(diào)。當(dāng)無(wú)緩沖器跨接至極性開(kāi)關(guān)390中的開(kāi)關(guān)時(shí)，反轉(zhuǎn)水平很低。通過(guò)使用有源緩沖器500，正脈沖600中的轉(zhuǎn)換點(diǎn)電流612和負(fù)脈沖602中的轉(zhuǎn)換點(diǎn)電流613可調(diào)節(jié)被至高一些的水平。因?yàn)殡妷篠的輸出工作在不同的頻率下，極性開(kāi)關(guān)390中的開(kāi)關(guān)可包含緩沖器，它們可包含一個(gè)有源緩沖電路500或不用緩沖器。緩沖程序的選擇決定了在何種電流下極性開(kāi)關(guān)390將實(shí)際執(zhí)行反轉(zhuǎn)操作的電流反轉(zhuǎn)點(diǎn)612，614。圖9和圖10的說(shuō)明不是本發(fā)明的要點(diǎn)，但在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中有使用。發(fā)生器410的許多焊接波形也是如此。圖3-7顯示了各種使用波形發(fā)生器410的波形技術(shù)產(chǎn)生的交流波形。圖3中，交流MIG波形700周期為a，且包含正的部分702和負(fù)的部分704。部分704的振幅或大小為x。負(fù)振幅為y。此例中，波形700提供了一個(gè)更大的負(fù)安培數(shù)。反過(guò)來(lái)圖4中顯示的波形710也是如此，其中正的部分712的大小x比負(fù)的部分714的大小更大。每個(gè)正的和負(fù)的部分由一些小電流脈沖z形成，與通過(guò)波形發(fā)生器410控制的波形技術(shù)來(lái)對(duì)逆變器300的輸出進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制的常規(guī)特性一致。如果電流需要是正弦波，這可通過(guò)使用本發(fā)明的實(shí)施例中應(yīng)用的波形技術(shù)來(lái)完成。此性能示例于圖5中，其中波形720含有一個(gè)正的正弦曲線部分722和一個(gè)負(fù)的正弦曲線部分724。因?yàn)樾枰ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)390來(lái)反轉(zhuǎn)波形720的正的部分和負(fù)的部分間的極性，波形通常包含大致垂直的過(guò)渡部分726，728，即圖9中顯示的電流反轉(zhuǎn)點(diǎn)。交流焊接波形的占空比可被改變，如圖6所示，波形730包含了有相同振幅但不同時(shí)限或占空比的正的部分732和負(fù)的部分734。部分732的時(shí)間長(zhǎng)度為c而部分734的時(shí)間長(zhǎng)度為d。對(duì)于振幅和占空比的變化連同波形實(shí)際的形狀變化已作了說(shuō)明。圖7顯示了包括正的部分的742，752和負(fù)的部分744，754的波形740，750。波形740的頻率為低頻fl而波形750的頻率為高頻f2。圖3-7是許多交流波形的代表波形，它們可由電源S中使用的優(yōu)選的布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。要執(zhí)行直流焊接時(shí)，波形形式可由波形發(fā)生器410依照標(biāo)準(zhǔn)控制技術(shù)控制。圖3-7和圖9-10涉及部件的操作和本發(fā)明實(shí)施例的小的修改，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施不構(gòu)成限制。
本發(fā)明主要可應(yīng)用于使用大直徑電極線的焊接，如線的直徑范圍為0。090至0。3英寸，例如每次焊接操作的電流的大致范圍超過(guò)650安培的埋弧焊接。當(dāng)幾個(gè)電極串聯(lián)使用來(lái)進(jìn)行焊接時(shí)，特別是繁重的制造焊接時(shí)，電源S可應(yīng)用于每個(gè)電極。將本發(fā)明用于埋弧焊接的思想示意于圖2和8中，其中基本的電極是單電極E。圖2中，工件800是用沉積助熔劑層802和連接至電源S的輸出端子392的電極E焊接的管道交會(huì)點(diǎn)。該交會(huì)點(diǎn)可以是接縫或管道制造廠的中止焊縫。通過(guò)將工件800如箭頭804所示參照電源移動(dòng)，電極E熔化成移動(dòng)工件上的沉積熔鑄金屬。這是標(biāo)準(zhǔn)的埋弧焊接工藝。當(dāng)然，某些情況下管道焊接是在野外進(jìn)行的，其中使用了不止一個(gè)電極，如交流MIG過(guò)程。因?yàn)殡娫碨的容量約為1000安培，本發(fā)明的一項(xiàng)正常存在的特性示意于圖2中，其中每個(gè)電極需要小于約300安培的電流。除了電極E外，顯示了三個(gè)電極810，812，814。已發(fā)現(xiàn)電源S的剛性本質(zhì)使得它可通過(guò)使用串聯(lián)電阻820，822，824和826驅(qū)動(dòng)4個(gè)電極，每個(gè)電極的焊接電流約為200安培。這樣，當(dāng)其中一個(gè)電極與工件800短路時(shí)，其他電極可繼續(xù)進(jìn)行焊接。因?yàn)殡娫碨的高電流容量，使用一個(gè)電源使數(shù)個(gè)電極工作成為可能。此能力使能量可存儲(chǔ)在電感器中，這樣當(dāng)一個(gè)電路短路時(shí)不會(huì)耗盡來(lái)自其他電極的全部電流。圖2中幾個(gè)電感器的原理示意是為了說(shuō)明高容量電源的優(yōu)點(diǎn)。電源S適宜于配合單電極E使用；然而，多電極焊接也可使用電源S進(jìn)行。這在無(wú)論是交流還是直流的MIG焊接時(shí)都特別有益。本發(fā)明可用于管道制造廠里的單電極E和管道制造廠里或野外的多電極。
使用電源S的埋弧焊接方法以流程圖顯示于圖8中。依照本發(fā)明的實(shí)施例，一個(gè)超過(guò)400伏特的交流三相線電壓被整流，如區(qū)塊902所示。區(qū)塊904的整流輸出由一個(gè)有源或最后為無(wú)源的功率因數(shù)作功率因數(shù)校正，如區(qū)塊904所示。功率因數(shù)校正電路904的直流輸出被轉(zhuǎn)換成電流強(qiáng)度超過(guò)300安培的交流信號(hào)，如區(qū)塊906所示。此大電流被轉(zhuǎn)換成一個(gè)電流增加至超過(guò)700安培且大致范圍在1000安培的次級(jí)交流信號(hào)。
為達(dá)到此目的，變壓比應(yīng)在3∶1至4∶1之間。來(lái)自區(qū)塊908中表示的變換操作的電流經(jīng)整流產(chǎn)生一個(gè)被導(dǎo)向產(chǎn)生直流或交流焊接電流的開(kāi)關(guān)的直流總線，如區(qū)塊910所示。此電流的大小可達(dá)1000安培，如區(qū)塊912所示。此大焊接電流被連接至一個(gè)埋弧電極E，如圖2中所示。此電極的直徑的范圍大致在0.090至0.300英寸間。這由區(qū)塊914表示出來(lái)。于是，本發(fā)明一般適用于使用直徑超過(guò)約0.100英寸的電極的焊接。此后，由大電流電源驅(qū)動(dòng)的電極被沿著區(qū)塊916所示的工件連同區(qū)塊918所示的粒狀助熔劑802移動(dòng)。照這樣，使用了一個(gè)單獨(dú)的逆變器實(shí)施埋弧焊接。不需要聯(lián)合兩個(gè)單獨(dú)的逆變器電源來(lái)產(chǎn)生埋弧焊接過(guò)程中需要的電流。
通過(guò)使用圖1中顯示的電源S的一個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)的矩陣次級(jí)360，將過(guò)去的高開(kāi)關(guān)速度逆變器轉(zhuǎn)換成輸出焊接電流超過(guò)700安培且范圍大致在1000安培的電源成為可能。于是，輸出次級(jí)繞組被分為幾個(gè)部分A1、A2和A3，如圖1B中原理圖示。變壓器350的次級(jí)端通過(guò)使用許多模塊A構(gòu)成，如圖11-18中的描述和說(shuō)明。數(shù)個(gè)模塊A被用于一個(gè)矩陣變壓器，其初級(jí)繞組被交錯(cuò)插在兩個(gè)或更多的模塊A之間。每個(gè)模塊是相同的，且將被描述為一個(gè)模塊并被聯(lián)合使用于變壓器350的輸出。
模塊A構(gòu)成自一個(gè)第一部件10和中止于含有一個(gè)連接孔16的下部接頭14的第一管件12。當(dāng)模塊A僅包括第一部件10時(shí)，管件12中的中心通道18用作初級(jí)繞組通道。如將被說(shuō)明的那樣，實(shí)施例含有兩個(gè)通過(guò)嵌套兩個(gè)通常由銅制成且相互嵌套的共軸導(dǎo)電管而形成的部件。第一部件10的第二管件20包括一個(gè)帶有下部連接孔24的端子接頭22，且?guī)в幸粋€(gè)中心圓柱裝通道26。為將管件12相對(duì)于管件20固定以便這些管件互相平行且間隔開(kāi)來(lái)，設(shè)置了一個(gè)第一跳線帶件。帶件30中的兩個(gè)空的孔洞環(huán)繞于管件10，20的第一末端，這樣焊接交會(huì)點(diǎn)32將管件固定在孔洞中。如目前已經(jīng)描述，跳線帶件位于管件的一端，管件互相平行且相互隔開(kāi)，它們的另一端各自有突出的接頭16，22。如稍后將作說(shuō)明，僅部件10可能被使用；然而，實(shí)施例涉及本質(zhì)上與部件10相同的第二部件40和因直徑較小而套入管件12，20的管件間的共軸關(guān)系。部件40包括一個(gè)含有一個(gè)帶有連接孔46的下部接頭44的第三管件42和一個(gè)容納繞組P的中央通道48。第四管件50有一個(gè)帶有連接孔54的下部接頭52，這樣第三個(gè)和第四個(gè)管件可通過(guò)第二跳線帶件60連接在一起，該帶件帶有環(huán)繞管件42，50的第一末端的隔開(kāi)的空隙。環(huán)繞管件的焊接交會(huì)點(diǎn)62將管件連入跳線帶件60的孔洞中。除管件42，50的直徑大大小于管件12，20的直徑外，此第二部件與第一部件是十分相似的。在管件的圓柱形間隙中設(shè)置了一個(gè)Nomex絕緣套筒或圓柱件70，72。這些圓柱形絕緣套筒將構(gòu)成了模塊A的基本部件的共軸管件電隔離。塑料末端帽件80，82在帽件80中設(shè)置了兩個(gè)橫向隔開(kāi)的凹槽84，而在帽件82中設(shè)置了兩個(gè)凹槽86。圖12中僅顯示了凹槽84，86中的一個(gè)。其余的凹槽是相同的，無(wú)需再說(shuō)明。模塊A的左共軸部件的構(gòu)造本質(zhì)上與右共軸部件的構(gòu)造相同，如圖12中的剖面所示。如圖所示，在帽件凹槽84，86間設(shè)置了一些鐵氧體圈狀環(huán)或磁心90-98。為使磁心居中設(shè)置了一些硅墊圈100，這樣帶有頭部112的螺釘110將末端帽件夾在一起。此舉措將隔開(kāi)的環(huán)圍繞模塊A的共軸管件固定。帶有共軸管件的部件10，40由一個(gè)帶有弓形初級(jí)繞組導(dǎo)板122的上部塑料突出部分120固定在模塊A上。該突出部分由橫向隔開(kāi)的螺釘124固定到末端盤件82上。突出部分120包含橫向隔開(kāi)的槽126，128，這樣該突出部分可通過(guò)繞著隔開(kāi)的跳線帶件30，60轉(zhuǎn)動(dòng)由部件10，40的一個(gè)邊緣移動(dòng)到中心位置。當(dāng)塑料突出部分位于模塊的中心時(shí)，它由螺釘固定到末端帽件82上。這使得部件10，40被夾到模塊A上圖12中顯示的位置，且使帶件30，60間隔開(kāi)固定。共軸管件由與末端帽件80，82中的圓柱狀凹槽84，86分別同心的孔洞80a，82a定位。每個(gè)末端帽件中設(shè)置了兩個(gè)這類孔洞。墊圈100使共軸管件位于磁心環(huán)90-98構(gòu)成的圓柱體中心。
模塊A被連接作為由逆變器的初級(jí)驅(qū)動(dòng)的高頻變壓器的次級(jí)。此電氣布置涉及用帶有孔洞132，134和136的中心抽頭連接器130將部件10，40串聯(lián)連接。鉚釘140將孔洞與接頭52連接起來(lái)，而鉚釘142將孔洞136和接頭14連接起來(lái)。為穩(wěn)定中心抽頭130，抽頭的末端設(shè)置了圓柱狀翼144，146，與圖12中很好地作了說(shuō)明。如圖13所示，模塊A被連接至帶有二極管152，154和輸出端子156的整流器150。通過(guò)這種布置，單獨(dú)的共軸模塊允許初級(jí)繞組或繞組P穿在圓柱形通道48，56中，故該模塊為高頻率變壓器的次級(jí)。當(dāng)應(yīng)用于電弧焊接機(jī)時(shí)，這是本發(fā)明的常規(guī)用法。實(shí)施例的簡(jiǎn)化線路圖示例于圖14中，出示了初級(jí)繞組P和次級(jí)繞組12/20和42/50。
依照模塊A的修改，圖15中顯示的模塊A’僅包括了只帶有定義了端子末端16，24的導(dǎo)電管件12，20的管形部件10。這些端子跨接至帶有輸出端子162，163的全波整流器160。管件12，20可以是一個(gè)單獨(dú)的管子；然而，本發(fā)明中使用了兩個(gè)管件來(lái)減小感應(yīng)，故逆變器的初級(jí)繞組圍繞跳線30穿過(guò)容納開(kāi)口18，26的中心繞組。
一些模塊A被排列起來(lái)，為圖16中由電極E和工件W表示的焊接機(jī)提供高頻變壓器。電源S中使用的此矩陣變壓器思想原理圖示于圖16-18中，其中模塊A1，A2和A3由圖18中顯示的多模塊部件的一端中的末端帶件190，192和另一端上的末端帶件194，196連接在一起。螺釘夾住一個(gè)圍繞模塊A1，A2和A3的框架，將它們裝配為一行，如圖18所示，其中每組通到48，56相互平行且邊對(duì)邊對(duì)齊。圖18中顯示的部件的線路圖出示于圖16中，其中端子156并聯(lián)連接至端子170而中心抽頭148并聯(lián)連接至端子172。線路圖17中原理圖示了一個(gè)或多個(gè)逆變器的初級(jí)繞組。逆變器200在初級(jí)P1中產(chǎn)生一個(gè)交流電流。逆變器202在初級(jí)P2中以相同的方式產(chǎn)生一個(gè)交流電流。這兩個(gè)初級(jí)繞組一同交錯(cuò)穿插于模塊A1，A2和A3中。實(shí)際上，圖18中的矩陣變壓器中使用了兩個(gè)初級(jí)繞組；然而，這種類型的矩陣變壓器中也使用一個(gè)單獨(dú)的繞組。圖16-18僅示例說(shuō)明了圖11-13中的共軸次級(jí)變壓器模塊A可作為單獨(dú)的次級(jí)繞組或并聯(lián)的次級(jí)繞組用于矩陣變壓器中。其他的一些布置方式將模塊A用作逆變器300和極性開(kāi)關(guān)390間的變壓器350的次級(jí)繞組。模塊A中的管狀共軸導(dǎo)體可由環(huán)繞各個(gè)管件的中心軸的拉長(zhǎng)帶狀螺旋線代替。這種螺旋線構(gòu)造仍保持了同心管件間的共軸關(guān)系。詞條“管件”定義一個(gè)連續(xù)的的管形導(dǎo)體，如目前所述，或可選的實(shí)施例中使用的螺旋管。
通過(guò)在變壓器350的次級(jí)360中使用新的共軸模塊，將開(kāi)關(guān)SW1-SW4的額定電流提高至約300安培的水平是可能的。這樣，只要受脈沖寬度調(diào)制器340的控制，逆變器300的輸出可達(dá)到最大的額定電流。這樣可在初級(jí)繞組352中產(chǎn)生350安培的電流。通過(guò)使用共軸矩陣變壓器得到3∶1至4∶1的匝數(shù)比，焊接電流可達(dá)到約1000安培。此前這從未在焊接工業(yè)中實(shí)現(xiàn)，且將普通的低功率逆變式電源轉(zhuǎn)變成一種全新類型的可驅(qū)動(dòng)1000安培電流的埋弧焊接設(shè)備的工業(yè)電源。實(shí)施例由一個(gè)調(diào)節(jié)占空比的脈沖寬度調(diào)制器控制。另一種可選的控制手段是使用調(diào)節(jié)相移的脈沖寬度調(diào)制器，如一些逆變器中所作的那樣。
權(quán)利要求
1.一種用于電弧焊接的電源，該電源包括一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)輸出變壓器初級(jí)端的高開(kāi)關(guān)速度逆變器，所述輸出變壓器含有一個(gè)電流可超過(guò)250安培的初級(jí)電路和一個(gè)工作電流范圍最大可超過(guò)700安培的次級(jí)電路，和一個(gè)將所述次級(jí)電流整流成適合于焊接使用的直流電流的輸出整流器。
2.如權(quán)利要求1的電源，其中，所述的次級(jí)電流包括一些獨(dú)立的繞組模塊，每個(gè)模塊都有特定的電流容量，且并聯(lián)于總輸出焊接電流即所述獨(dú)立焊接模塊的電流之和。
3.如權(quán)利要求2的電源，其中，所述的每個(gè)模塊包括一個(gè)帶有第一和第二末端的第一導(dǎo)電管；一個(gè)帶有第一和第二末端的大致平行且很靠近的第二導(dǎo)電管，所述管件含有一個(gè)用于容納所述初級(jí)電路的一個(gè)或更多初級(jí)繞組的中心拉長(zhǎng)通道；一個(gè)環(huán)繞每個(gè)所述的管件的磁心；一個(gè)連接至所述管件的所述第一末端的跳線帶件；和一個(gè)在所述管件的所述第二末端處構(gòu)成連接器的電路。
4.如權(quán)利要求3的電源，其中，所述的每個(gè)磁心均包含一些圍繞所述管件的其中的一個(gè)管件的環(huán)形圈。
5.如權(quán)利要求4的電源，包括了一個(gè)在所述跳線帶件上的突出物和一個(gè)位于所述平行管件的所述中心通道間的引導(dǎo)表面。
6.如權(quán)利要求3的電源，包括了一個(gè)在所述跳線帶件上的突出物和一個(gè)位于所述平行管件的所述中心通道間的引導(dǎo)表面。
7.如權(quán)利要求6的電源，包括了一個(gè)含有帶有第一和第二末端的第三導(dǎo)電管的導(dǎo)電部件，一個(gè)帶有第一和第二末端的第四導(dǎo)電管，和一個(gè)將所述的第三和第四管件相互平行且和平行于所述第一和第二管件連接的第二跳線帶件；所述第三和第四平行管件分別被套入所述第一和第二管件的所述通道中，且?guī)в腥菁{所述初級(jí)繞組或帶有相互間隔開(kāi)的第一和第二跳線帶件的所述初級(jí)電路的繞組的拉長(zhǎng)通道；一個(gè)位于所述第一和第三管件間的第一管狀絕緣體；一個(gè)位于所述第二和第四管件間的第二管狀絕緣體；一個(gè)將所述導(dǎo)電部件連接至所述的第一和第二管件之一的一個(gè)第二末端來(lái)將所述管件連成一個(gè)串聯(lián)電路的中心抽頭。
8.如權(quán)利要求7的電源，其中，所述第一和第二管件之一的所述第二末端和所述第三和第四管件之一的一個(gè)末端被連接至一個(gè)整流器。
9.如權(quán)利要求7的電源，包括了一個(gè)所述跳線帶件間的絕緣體。
10.如權(quán)利要求4的電源，包括了一個(gè)含有帶有第一和第二末端的第三導(dǎo)電管的導(dǎo)電部件，一個(gè)帶有第一和第二末端的第四導(dǎo)電管，和一個(gè)將所述的第三和第四管件相互平行且和平行于所述第一和第二管件連接的第二跳線帶件；所述第三和第四平行管件分別被套入所述第一和第二管件的所述通道中，且?guī)в腥菁{所述初級(jí)繞組或帶有相互間隔開(kāi)的第一和第二跳線帶件的所述初級(jí)電路的繞組的拉長(zhǎng)通道；一個(gè)位于所述第一和第三管件間的第一管狀絕緣體；一個(gè)位于所述第二和第四管件間的第二管狀絕緣體；一個(gè)將所述導(dǎo)電部件連接至所述的第一和第二管件之一的一個(gè)第二末端來(lái)將所述管件連成一個(gè)串聯(lián)電路的中心抽頭。
11.如權(quán)利要求10的電源，其中，所述第一和第二管件之一的所述第二末端和所述第三和第四管件之一的一個(gè)末端被連接至一個(gè)整流器。
12.如權(quán)利要求10的電源，包括了一個(gè)所述跳線帶件間的絕緣體。
13.如權(quán)利要求3的電源，包括了一個(gè)含有帶有第一和第二末端的第三導(dǎo)電管的導(dǎo)電部件，一個(gè)帶有第一和第二末端的第四導(dǎo)電管，和一個(gè)將所述的第三和第四管件相互平行且和平行于所述第一和第二管件連接的第二跳線帶件；所述第三和第四平行管件分別被套入所述第一和第二管件的所述通道中，且?guī)в腥菁{所述初級(jí)繞組或帶有相互間隔開(kāi)的第一和第二跳線帶件的所述初級(jí)電路的繞組的拉長(zhǎng)通道；一個(gè)位于所述第一和第三管件間的第一管狀絕緣體；一個(gè)位于所述第二和第四管件間的第二管狀絕緣體；一個(gè)將所述導(dǎo)電部件連接至所述的第一和第二管件之一的一個(gè)第二末端來(lái)將所述管件連成一個(gè)串聯(lián)電路的中心抽頭。
14.如權(quán)利要求13的電源，其中，所述第一和第二管件之一的所述第二末端和所述第三和第四管件之一的一個(gè)末端被連接至一個(gè)整流器。
15.如權(quán)利要求13的電源，包括了一個(gè)所述跳線帶件間的絕緣體。
16.如權(quán)利要求6的電源，其中所述的跳線帶件為一個(gè)中心抽頭。
17.如權(quán)利要求5的電源，其中所述的跳線帶件為一個(gè)中心抽頭。
18.如權(quán)利要求4的電源，其中所述的跳線帶件為一個(gè)中心抽頭。
19.如權(quán)利要求3的電源，其中所述的跳線帶件為一個(gè)中心抽頭。
20.如權(quán)利要求2的電源，其中所述的每個(gè)模塊包括第一套共軸的由管狀絕緣體隔開(kāi)的同心的嵌套的導(dǎo)電管；第二套共軸的由管狀絕緣體隔開(kāi)的同心的嵌套的導(dǎo)電管；一個(gè)圍繞所述每套導(dǎo)電管的磁心，所述的每套均包含一個(gè)至少容納所述初級(jí)電路的一個(gè)初級(jí)繞組的拉長(zhǎng)中心通道，和將所述套的所述管件連接成串聯(lián)電路的導(dǎo)體。
21.如權(quán)利要求2的電源，其中，所述高開(kāi)關(guān)速度的逆變器工作在高于20kHz的頻率。
22.如權(quán)利要求1的電源，其中，所述高開(kāi)關(guān)速度的逆變器工作在高于20kHz的頻率。
23.如權(quán)利要求2電源，包括了一個(gè)電壓超過(guò)交流400伏特的三相輸入電源。
24.如權(quán)利要求1的電源，包括了一個(gè)電壓超過(guò)交流400伏特的三相輸入電源。
25.如權(quán)利要求24的電源，包括了一個(gè)位于所述輸入電源和所述逆變器之間的功率因數(shù)校正電路。
26.如權(quán)利要求25的電源，其中，所述功率因數(shù)校正電路為一個(gè)無(wú)源電路。
27.如權(quán)利要求23的電源，包括了一個(gè)位于所述輸入電源和所述逆變器之間的功率因數(shù)校正電路。
28.如權(quán)利要求27的電源，其中，所述功率因數(shù)校正電路為一個(gè)無(wú)源電路。
29.如權(quán)利要求28的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
30.如權(quán)利要求29的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
31.如權(quán)利要求30的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
32.如權(quán)利要求29的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
33.如權(quán)利要求27的電源，其中，所述逆變器受一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度調(diào)制器控制。
34.如權(quán)利要求33的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
35.如權(quán)利要求34的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
36.如權(quán)利要求33的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
37.如權(quán)利要求26的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
38.如權(quán)利要求37的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
39.如權(quán)利要求38的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
40.如權(quán)利要求37的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
41.如權(quán)利要求25的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
42.如權(quán)利要求41的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
43.如權(quán)利要求42的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
44.如權(quán)利要求41的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
45.如權(quán)利要求24的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
46.如權(quán)利要求45的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
47.如權(quán)利要求46的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
48.如權(quán)利要求45電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
49.如權(quán)利要求23電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
50.如權(quán)利要求49的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
51.如權(quán)利要求50的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
52.如權(quán)利要求49的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
53.如權(quán)利要求22的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
54.如權(quán)利要求53的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
55.如權(quán)利要求54的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
56.如權(quán)利要求53的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
57.如權(quán)利要求21的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
58.如權(quán)利要求57的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
59.如權(quán)利要求58的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
60.如權(quán)利要求57的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
61.如權(quán)利要求2的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
62.如權(quán)利要求61的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
63.如權(quán)利要求62的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
64.如權(quán)利要求61的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
65.如權(quán)利要求1的電源，其中，所述逆變器由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制。
66.如權(quán)利要求65的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器控制所述逆變器的相移。
67.如權(quán)利要求66的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
68.如權(quán)利要求65的電源，其中，所述脈沖寬度調(diào)制器由一個(gè)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)。
69.如權(quán)利要求65的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
70.如權(quán)利要求61的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
71.如權(quán)利要求57的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
72.如權(quán)利要求53的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
73.如權(quán)利要求49的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
74.如權(quán)利要求45的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
75.如權(quán)利要求41的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
76.如權(quán)利要求37的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
77.如權(quán)利要求33的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
78.如權(quán)利要求29的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
79.如權(quán)利要求28的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
80.如權(quán)利要求27的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
81.如權(quán)利要求26的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
82.如權(quán)利要求25的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
83.如權(quán)利要求24的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
84.如權(quán)利要求23的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
85.如權(quán)利要求22的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
86.如權(quán)利要求21的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
87.如權(quán)利要求2的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
88.如權(quán)利要求1的電源，其中，所述的直流電壓被引導(dǎo)至一個(gè)工作在直流和/或交流模式下的極性開(kāi)關(guān)。
89.如權(quán)利要求88的電源，其中，所述的電源被連接至一個(gè)埋弧電極和一個(gè)將該電極相對(duì)于被焊接的工件移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
90.如權(quán)利要求87的電源，其中，所述的電源被連接至一個(gè)埋弧電極和一個(gè)將該電極相對(duì)于被焊接的工件移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
91.如權(quán)利要求65的電源，其中，所述的電源被連接至一個(gè)埋弧電極和一個(gè)將該電極相對(duì)于被焊接的工件移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
92.如權(quán)利要求61的電源，其中，所述的電源被連接至一個(gè)埋弧電極和一個(gè)將該電極相對(duì)于被焊接的工件移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
93.如權(quán)利要求24的電源，其中，所述的電源被連接至一個(gè)埋弧電極和一個(gè)將該電極相對(duì)于被焊接的工件移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
94.如權(quán)利要求22的電源，其中，所述的電源被連接至一個(gè)埋弧電極和一個(gè)將該電極相對(duì)于被焊接的工件移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
95.如權(quán)利要求88的電源，其中，所述的極性開(kāi)關(guān)包括一個(gè)在交流焊接過(guò)程中當(dāng)極性將被反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)極性反轉(zhuǎn)信號(hào)的電路，并將所述極性反轉(zhuǎn)信號(hào)連接至所述逆變器和一個(gè)響應(yīng)極性反轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)減小所述變壓器的初級(jí)電流的電路。
96.如權(quán)利要求87的電源，其中，所述的極性開(kāi)關(guān)包括一個(gè)在交流焊接過(guò)程中當(dāng)極性將被反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)極性反轉(zhuǎn)信號(hào)的電路，并將所述極性反轉(zhuǎn)信號(hào)連接至所述逆變器和一個(gè)響應(yīng)極性反轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)減小所述變壓器的初級(jí)電流的電路。
97.一種沿著工件上的一條路徑實(shí)施埋弧焊接的方法，該方法包括(a)將一個(gè)交流電壓超過(guò)400伏特的三相電源整流以得到一個(gè)直流信號(hào)；(b)將所述直流信號(hào)作功率因數(shù)校正，成為一個(gè)電壓超過(guò)直流400伏特的直流總線；(c)通過(guò)所述直流總線的高速交換將該直流總線接入一個(gè)最大電流強(qiáng)度超過(guò)250安培的交流信號(hào)中；(d)將所述交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)最大電流強(qiáng)度超過(guò)700安培的焊接電流。(e)將所述焊接電流連接至一個(gè)與所述工件隔開(kāi)的埋弧電極；和(f)將所述電極沿著所述路徑相對(duì)于所述工件移動(dòng)；
98.如權(quán)利要求97的方法，其中，所述焊接電流可在交流電流和直流電流間選擇。
99.如權(quán)利要求97的方法，其中，所述焊接電流為該焊接電流的交替極性反轉(zhuǎn)的交流電流。
100.如權(quán)利要求99的方法，包括了先于極性反轉(zhuǎn)降低所述反轉(zhuǎn)操作的電流大小的操作。
101.如權(quán)利要求97的方法，其中，所述電極的直徑至少為0.090英寸。
102.一種沿著一條路徑焊接的方法，該方法包括(a)將一個(gè)交流電壓超過(guò)400伏特的三相電源整流以得到一個(gè)直流信號(hào)；(b)將所述直流信號(hào)作功率因數(shù)校正，成為一個(gè)電壓超過(guò)直流400伏特的直流總線；(c)通過(guò)所述直流總線的高速交換將該直流總線接入一個(gè)最大電流強(qiáng)度超過(guò)250安培的交流信號(hào)中；(d)將所述交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)最大電流強(qiáng)度超過(guò)700安培的焊接電流。(e)將所述焊接電流連接至一個(gè)直徑大于0.090英寸的電極；和(f)將所述電極沿著所述路徑移動(dòng)；
103.如權(quán)利要求102的方法，其中，所述焊接電流可在交流電流和直流電流間選擇。
104.如權(quán)利要求102的方法，其中，所述焊接電流為該焊接電流的交替極性反轉(zhuǎn)的交流電流。
105.如權(quán)利要求104的方法，包括了先于極性反轉(zhuǎn)降低所述反轉(zhuǎn)操作的電流大小的操作。
106.如權(quán)利要求102的方法，其中，所述電極的直徑至少為0.090英寸。
107.如權(quán)利要求102的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換是通過(guò)一個(gè)至少有三個(gè)并聯(lián)著的次級(jí)繞組的變壓器完成的。
108.如權(quán)利要求107的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換是通過(guò)一個(gè)含有一個(gè)用于一種極性的電流的第一初級(jí)和一個(gè)用于相反極性的電流的第二初級(jí)的變壓器完成的。
109.如權(quán)利要求102的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換是通過(guò)一個(gè)含有一個(gè)用于一種極性的電流的第一初級(jí)和一個(gè)用于相反極性的電流的第二初級(jí)的變壓器完成的。
110.如權(quán)利要求109的方法，其中，所述初級(jí)繞組中的電流由所述初級(jí)相反的末端上的一對(duì)開(kāi)關(guān)的占空比決定。
111.如權(quán)利要求108的方法，其中，所述初級(jí)繞組中的電流由所述初級(jí)相反的末端上的一對(duì)開(kāi)關(guān)的占空比決定。
全文摘要
一種用于電弧焊接的逆變式電源，該電源包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)一個(gè)輸出變壓器的初級(jí)端的高開(kāi)關(guān)速度的逆變器，該變壓器包含一個(gè)電流超過(guò)250安培的初級(jí)電路，一個(gè)電流工作范圍最大可超過(guò)700安培的次級(jí)電路，和一個(gè)將次級(jí)電流整流為適合用于焊接的直流電流的整流器。
文檔編號(hào)H01F29/02GK1712170SQ20041010178
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者羅伯特·L.道奇, 托德·E.庫(kù)克恩 申請(qǐng)人:林肯環(huán)球公司