專利名稱：用于電弧焊接的模塊電源和輸出斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接的領(lǐng)域，并尤其涉及用于這類焊接的模塊電源和一個(gè)用于焊機(jī)的新穎的雙模斷路器輸出級(jí)。
背景技術(shù)：
電弧焊接涉及在金屬電極和工件之間傳遞AC或DC電流，其中，金屬電極通常是帶芯金屬絲或固體金屬絲。電源被用來(lái)在進(jìn)給的電極焊絲和工件之間創(chuàng)建給定的電流模式和/或極性，以便電弧將熔化焊絲的進(jìn)給端并將熔融金屬沉積在工件上。盡管電源采用不同的變換器技術(shù)，然而還是基于電源的變極器最有效，其中，切換網(wǎng)絡(luò)包括以高頻操作的開(kāi)關(guān)，用以創(chuàng)建焊接處理所期望的波形或電流電平。變極器類型的電源在Blankenship 5,278,390中被論述，其中，變極器根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)操作。這個(gè)優(yōu)選的操作程序涉及俄亥俄州克利夫蘭市的林肯電氣公司開(kāi)創(chuàng)的″波形控制技術(shù)″，其中，實(shí)際的波形通過(guò)以通常高于18kHz的頻率創(chuàng)建的一串短脈沖而產(chǎn)生，并且該短脈沖群具有由波形產(chǎn)生器控制的輪廓。這類眾所周知的變極器控制技術(shù)被用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，從而不需要被更詳細(xì)地描述。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的電源技術(shù)，電源變極器級(jí)的輸入信號(hào)是來(lái)自于正弦波電源的整流電流。適當(dāng)?shù)墓β室驍?shù)校正變換器是一般慣例，并且如Kooken 5,991,169中所示是變極器切換網(wǎng)絡(luò)自身的一部分，或者如Church 6,177,645中所示被置于變極器級(jí)之前。確實(shí)，具有功率因數(shù)校正變換器或功率因數(shù)校正級(jí)的電源已經(jīng)在焊接技術(shù)中被已知多年。另一個(gè)電源在Church 6,504,132中被示出，它采用了升壓型變換器形式的輸入功率因數(shù)校正變換器。Church的兩個(gè)專利和Kooken的專利在此通過(guò)參考被合并為本發(fā)明所涉及的背景信息和技術(shù)。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型變換器來(lái)調(diào)整，并且通過(guò)變極器級(jí)的輸出端或輸入升壓型變換器的輸出端中的變壓器獲得隔離。這些不同的電源拓?fù)湓陔娀『附蛹夹g(shù)中是眾所周知的。在這些先有的技術(shù)專利中，實(shí)際的焊接電流、電壓或電源在電源輸出級(jí)中或在電源輸出級(jí)之前被調(diào)整，輸出級(jí)是變極器或斷路器。變極器、斷路器都沒(méi)有被調(diào)整調(diào)整來(lái)產(chǎn)生固定、低電壓的直流總線以驅(qū)動(dòng)本發(fā)明預(yù)期的調(diào)整焊接級(jí)。
隔離焊接操作是大多數(shù)焊接電源的特征。術(shù)語(yǔ)″焊接″包括″等離子切割″。在Vogel 5,991,180中，使用升壓型變換器的預(yù)調(diào)器是指被公開(kāi)為斷路器的變換器，該斷路器具有被置于焊接調(diào)整之后的輸出隔離變壓器并且直接驅(qū)動(dòng)焊接操作。在這個(gè)電源中，斷路器網(wǎng)絡(luò)被控制來(lái)創(chuàng)建所期望的調(diào)整輸出焊接電流，并且在輸出級(jí)中提供隔離。以類似的方法，Thommes 5,601,741公開(kāi)了一個(gè)升壓型變換器，用于驅(qū)動(dòng)向?qū)嶋H的焊接操作提供調(diào)整輸出信號(hào)的由脈寬調(diào)制來(lái)控制的變極器。在Vogel和Thommes的專利中，第二級(jí)被調(diào)整來(lái)把功率因數(shù)控制的電流從預(yù)調(diào)器導(dǎo)入焊接操作。焊接調(diào)整是在第二級(jí)中，并且通常由脈寬調(diào)制器控制電路來(lái)驅(qū)動(dòng)。Vogel和Thommes的專利在此通過(guò)參考被合并為背景技術(shù)。在Moriguchi 6,278,080中，變極器類型的電源被調(diào)整以控制所期望的焊接電流。隔離通過(guò)在受控第二級(jí)變極器和被揭示為DC焊接操作的焊接輸出端之間的變壓器而獲得。類似的電源在Moriguchi 5,926,381和Moriguchi 6,069,811中被示出，其中，來(lái)自變極器級(jí)的控制電流的隔離在變極器的輸出端，并且直接驅(qū)動(dòng)焊接操作。Moriguchi 5,926,381公開(kāi)了一個(gè)通用設(shè)備，其使用第一級(jí)升壓型變換器輸出端的電壓為調(diào)整變極器級(jí)或升壓型變換器自身提供控制器電壓。Moriguchi的這三個(gè)專利在此通過(guò)參考被合并為背景信息以示出先有技術(shù)的電源，其中，調(diào)整變極器由輸入升壓型變換器或整流器的DC輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生導(dǎo)向被用于隔離的輸出變壓器的受控焊接電流。隔離變壓器的輔助交流信號(hào)直接被用于焊接操作。在本發(fā)明的新穎的電源中沒(méi)有使用第三級(jí)拓?fù)洹?br> 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向非焊接的技術(shù)，本發(fā)明的一方面是在DC/DC第二級(jí)變換器的輸出端使用同步整流器裝置。同步整流器是慣例，并且這類整流器在Boylan6,618,274中被說(shuō)明。Calkin 3,737,755公開(kāi)了一個(gè)應(yīng)用于低功率的DC/DC變換器，其中，固定調(diào)整電流被導(dǎo)向非調(diào)整變極器以提供不可變的輸出直流信號(hào)。非非調(diào)整變極器的任何控制都發(fā)生在變極器的輸入端，因此輸入直流信號(hào)是可調(diào)整以控制變極器的固定輸出直流信號(hào)的唯一參數(shù)。這個(gè)拓?fù)湟罂刂频阶儤O器的信號(hào)，以便變極器提供受控的固定輸出信號(hào)。這與本發(fā)明應(yīng)用而所預(yù)期的概念不同；然而，Boylan和Calkin的專利中非焊接的通用背景技術(shù)在此通過(guò)參考被合并，以示出同步整流器和非調(diào)整變極器的一種型式，其中，任何調(diào)整都通過(guò)控制輸入直流信號(hào)的電平在變極器之前執(zhí)行。這些專利都沒(méi)有涉及到用于焊接的電源，并且它們只是通過(guò)參考被合并為常規(guī)的技術(shù)概念，比如同步整流器裝置和非調(diào)整變極器。一個(gè)非焊接的兩級(jí)AC/DC變換器在Smolenski5,019,952中被示出，其給予了流入變換器的電流最小的諧波失真。負(fù)載是不變的并且不需要焊接操作中要求的調(diào)整。這個(gè)專利通過(guò)參考被合并以示出常規(guī)技術(shù)怎樣都與用于電弧焊接的電源的要求無(wú)關(guān)。
這些專利組成了與必須由焊接操作調(diào)整電源有關(guān)的本發(fā)明的背景，其中，這類調(diào)整通過(guò)實(shí)際焊接操作的平均電流、平均電壓以及功率的反饋回路來(lái)完成。固定負(fù)載的電源除了普通的技術(shù)信息外與本發(fā)明無(wú)關(guān)。
在過(guò)去，電源中的變極器輸出由焊接操作參數(shù)來(lái)調(diào)整的焊接電流，焊接操作參數(shù)比如電流、電壓或功率。這個(gè)變極器通常由脈寬調(diào)制器控制，其中，以高頻操作的開(kāi)關(guān)的工作循環(huán)由來(lái)自于焊接操作的反饋來(lái)控制，以便在基本上小于100％的范圍中調(diào)整工作循環(huán)。這類PWM控制的變極器被稱為調(diào)整式單級(jí)變極器。這類變極器形成電源輸出端并且是電源的最末級(jí)。較低的工作循環(huán)導(dǎo)致較高的初級(jí)電流和更多損耗。變極器的效率根據(jù)工作循環(huán)調(diào)整而變化，工作循環(huán)的調(diào)整是因?yàn)樾枰{(diào)整單級(jí)變極器的輸出以創(chuàng)建適于焊接的輸出信號(hào)而引起的。使用其末級(jí)是調(diào)整式單級(jí)變極器的電源導(dǎo)致了熱損耗、效率低、高成本以及元件大小的增加。為此，二些焊接電源制造商已經(jīng)把優(yōu)于變極器電源的電源推向市場(chǎng)，這是因?yàn)樗鼈儧](méi)有使用會(huì)導(dǎo)致高成本及其它困難的變極器。為了創(chuàng)建適于焊接的電流而具有絕緣輸出和調(diào)整電流雙重功能的變極器級(jí)將被避免。參見(jiàn)Hoverson 6,723,957和Canales-Abarca 6,349,044，其在此通過(guò)參考被合并為背景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中使用的三級(jí)電源本發(fā)明使用了電弧焊接(等離子切割)的電源，其中，電源的變極器與過(guò)去一樣是第二級(jí)但是非調(diào)整，因此可以添加第三級(jí)來(lái)提供實(shí)際的調(diào)整以創(chuàng)建一個(gè)適于焊接的電流。通過(guò)使用這個(gè)三級(jí)的概念，變極器能夠以超高頻切換來(lái)操作，而輸出第三級(jí)可以是以低頻切換來(lái)操作的斷路器。因此，通過(guò)由在用于實(shí)際調(diào)整輸出焊接電流的脈寬調(diào)制變換器級(jí)中使用高頻的需要相反的級(jí)來(lái)執(zhí)行的功能，切換頻率被優(yōu)化。而且，到調(diào)整第三級(jí)的隔離的、固定的直流電壓能夠基本上低于來(lái)自于輸入變換器級(jí)的直流電壓并且比實(shí)際的焊接輸出電壓高得多。
使用本發(fā)明的三級(jí)電源涉及一個(gè)新穎的電源拓?fù)?，其中，脈寬調(diào)制變換器只是用于創(chuàng)建隔離的固定輸出直流總線的第二級(jí)，而不用向第二級(jí)脈寬調(diào)制變換器反饋信號(hào)。這個(gè)隔離總線被用于由實(shí)際的焊接參數(shù)調(diào)整第三級(jí)以創(chuàng)建一個(gè)適于焊接的電流。因此，本發(fā)明包括非調(diào)整第二級(jí)，其不僅提供必要的隔離而且還產(chǎn)生固定的直流輸出總線以供第三級(jí)使用，其中，焊接調(diào)整被完成。非調(diào)整第二級(jí)變極器以超高頻運(yùn)行，其工作循環(huán)在電源操作期間被固定。頻率在18kHz以上，并優(yōu)選地大約為100kHz。工作循環(huán)被固定在不同級(jí)別；然而，優(yōu)選的工作循環(huán)接近100％以便給出通過(guò)使用本發(fā)明而獲得的最高效率級(jí)別。固定的、高工作循環(huán)的使用最小化相移調(diào)制器控制的變極器第二級(jí)的電流循環(huán)時(shí)間，從而基本上減少了發(fā)熱并增加了效率。第二非調(diào)整變極器級(jí)的輸出端是一個(gè)整流器，其能夠使用眾所周知的同步整流器裝置，這些裝置由第二級(jí)非調(diào)整變極器的內(nèi)部隔離變壓器的次級(jí)線圈來(lái)控制。通過(guò)在第二級(jí)的輸出端使用同步整流器裝置，電源的總效率得到了進(jìn)一步的改善。通過(guò)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)的功率因數(shù)校正變換器被優(yōu)選。這個(gè)變換器在標(biāo)準(zhǔn)的整流器之后并且能夠與這個(gè)整流器相結(jié)合。當(dāng)然，這個(gè)變換器可以是一個(gè)無(wú)源式功率因數(shù)校正變換器或一個(gè)有源式變換器，比如升壓型、降壓型或升壓型+降壓型的變換器。本發(fā)明的第一級(jí)產(chǎn)生了具有固定電壓的第一直流總線。通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的電源第一級(jí)，輸入到非調(diào)整變極器的直流總線的第一直流輸出信號(hào)可以被調(diào)整并被固定在一個(gè)大約400-900伏特DC的值。形成新穎的電源第二級(jí)的非調(diào)整隔離變極器的輸出是固定的直流總線，其與來(lái)自于第一級(jí)的輸入直流總線具有一個(gè)固定的關(guān)系。第二直流總線或輸出的電壓基本上小于來(lái)自于第一級(jí)的直流總線電壓。從而，電源產(chǎn)生第二直流總線，其與來(lái)自于功率因數(shù)校正變換器的輸入直流總線具有一個(gè)固定的數(shù)學(xué)關(guān)系。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，第二級(jí)的非調(diào)整變極器包括具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的隔離變壓器，因此次級(jí)線圈與電源輸入隔離。參見(jiàn)在此通過(guò)參考被合并的Steigerwald 4,864,479。非調(diào)整第二級(jí)變極器可以以切換頻率操作以優(yōu)化第二級(jí)變極器的操作。從而，非常高的切換頻率被用來(lái)減少新穎的非調(diào)整第二級(jí)變極器中的元件大小和成本。通過(guò)利用具有相移控制的固定工作循環(huán)，大量涌入切換裝置的電壓和電流被減少以提供一個(gè)軟切換操作。實(shí)際上，工作循環(huán)在優(yōu)選實(shí)施例中被固定在100％以便全開(kāi)或全關(guān)開(kāi)關(guān)。這徹底地減少了第二級(jí)中的循環(huán)電流并大大改進(jìn)了第二級(jí)變極器的工作特性，第二級(jí)變極器還提供了把電源的焊接輸出與電源的交流輸入隔離開(kāi)來(lái)的功能。通過(guò)讓第二級(jí)非調(diào)整變極器中的切換裝置全開(kāi)，這個(gè)變極器具有很高的效率并且可以很靈活地運(yùn)行。隔離變壓器確定非調(diào)整第二級(jí)的輸入端的固定直流總線(來(lái)自于第一級(jí)的″第一直流輸出信號(hào)″)和這個(gè)第二級(jí)輸出端的直流輸出總線(″第二直流輸出信號(hào)″)之間的關(guān)系。在一些先有技術(shù)的電源中，在調(diào)整變極器中隔離變壓器的初級(jí)線圈的工作循環(huán)由焊接操作來(lái)調(diào)整。在本發(fā)明使用的新穎的電源的第一級(jí)或第二級(jí)中不通過(guò)焊接操作來(lái)調(diào)整。
因?yàn)殡娫吹牡诙钦{(diào)整變極器級(jí)提供了系統(tǒng)隔離，所以很多種非隔離變換器都可以被用作功率因數(shù)校正預(yù)調(diào)器。由于這類轉(zhuǎn)換的電流成型功能和連續(xù)的線電流特征，升壓型變換器是最流行的變換器。然而，升壓型變換器的輸出電壓高于最高線電壓的峰值，該峰值可以高達(dá)775伏特。從而，其它有源式功率因數(shù)校正調(diào)整器也能被本發(fā)明使用，本發(fā)明的三級(jí)電源中的第二級(jí)未被調(diào)整并提供隔離。有源式功率因數(shù)校正輸入端或第一級(jí)的其它選擇之一是步升/步降變換器，因此到第二級(jí)的初級(jí)電壓總線或輸入總線可以低于到電源的輸入交流電壓信號(hào)的峰值。這類功率因數(shù)校正變換器產(chǎn)生的諧波仍然很低。這類功率因數(shù)變換器被稱為一個(gè)降壓型+升壓型變換器。用于第二級(jí)的400伏特到500伏特的直流總線通過(guò)用范圍115伏特到575伏特的輸入交流電壓得到。與到第一級(jí)的交流電壓無(wú)關(guān)，有源式功率因數(shù)變換器的輸出電壓被控制在400伏特和500伏特之間。其它類型的有源式和無(wú)源式功率因數(shù)校正變極器也可以在本發(fā)明中使用。優(yōu)選變換器是有源式，從而構(gòu)成了需要第二控制電路的第二切換網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)電弧焊接時(shí)，它還包括其它諸如等離子切割之類的輸出處理。
據(jù)到目前為止的解釋，使用本發(fā)明的電源涉及用于電弧焊接的三級(jí)電源。第三級(jí)中的反饋控制創(chuàng)建了適于焊接的輸出電流。輸入第一級(jí)通常是需要第二切換網(wǎng)絡(luò)和第二獨(dú)立控制電路的有源式功率因數(shù)校正變換器。這個(gè)三級(jí)拓?fù)錄](méi)有在先有技術(shù)中被使用。有了這個(gè)拓?fù)?，被添加的第二?jí)僅用來(lái)把第二級(jí)初級(jí)側(cè)的高壓直流總線轉(zhuǎn)換成與初級(jí)側(cè)隔離的第二級(jí)次級(jí)側(cè)的低壓直流總線。從而，電源包括第二級(jí)次級(jí)側(cè)的直流總線，因此該總線能被用于調(diào)整焊接功率。本發(fā)明中的術(shù)語(yǔ)″總線″意指一個(gè)具有受控的固定電平的直流信號(hào)，第一直流總線來(lái)自于被稱為″第一直流輸出″的輸入級(jí)，第一直流輸出具有一個(gè)受控的直流電壓。在被稱為″第二直流輸出″的第二級(jí)的次級(jí)側(cè)有一個(gè)第二直流總線，第二直流輸出也是一個(gè)受控的直流電壓電平。除了與到此所述的非調(diào)整第二級(jí)變極器的使用相聯(lián)系的優(yōu)點(diǎn)之外，在非調(diào)整變極器的次級(jí)側(cè)所創(chuàng)建的第二直流總線還具有別的優(yōu)點(diǎn)。次級(jí)直流總線或第二DC輸出與第二級(jí)的初級(jí)側(cè)隔離，因此在第三級(jí)焊接控制電路中不需要隔離。換言之，諸如斷路器之類的輸出控制電路具有電壓電平固定的輸入直流總線。實(shí)際上，斷路器具有控制器，其具有從到斷路器的輸入直流中導(dǎo)出的控制電壓。這個(gè)輸入直流信號(hào)與輸入功率隔離。因此，輸出級(jí)或斷路器的控制器的控制電壓可以從未隔離的直流電源中被導(dǎo)出。這通常是斷路器的輸入信號(hào)。輸出級(jí)中使用的控制器所需的控制電壓的單獨(dú)的隔離是不需要的。使用來(lái)自于第二級(jí)的固定直流總線讓由焊接操作調(diào)整的、到輸出第三級(jí)的直流電壓比電源的普通輸入初級(jí)直流總線(″第一直流輸出″)低得多。在過(guò)去，基于使用升壓型變換器，功率因數(shù)變換器的輸出是電平相對(duì)較高的直流信號(hào)。這個(gè)高直流電壓被導(dǎo)向用于輸出適于焊接的電流的調(diào)整變極器級(jí)。通過(guò)使用本發(fā)明，來(lái)自于功率因數(shù)變換器的輸出總線的高壓被急劇地減少。把100伏特的直流總線轉(zhuǎn)換成15伏特的控制功率，比把400伏特的直流總線轉(zhuǎn)換成15伏特的控制功率更有效。創(chuàng)造低壓的第二直流總線是本發(fā)明的三級(jí)電源的實(shí)在的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明提供了一個(gè)用于電弧焊接處理的電源，其中，電源包括具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)。形式為非調(diào)整DC/DC變換器的第二級(jí)具有連接到第一直流輸出信號(hào)的輸入，和具有從第一直流輸出信號(hào)電隔離的第二直流輸出信號(hào)的形式的輸出，第二直流輸出信號(hào)具有與第一直流輸出信號(hào)的給定比值。電源包括把第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)用于焊接處理的焊接電流的第三級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供了一個(gè)作為新穎的三級(jí)電源的第一級(jí)的功率因數(shù)校正變換器。電源第三級(jí)包括諸如斷路器或變極器之類的調(diào)整變換器。當(dāng)使用變極器時(shí)，輸出是被導(dǎo)向極性網(wǎng)絡(luò)或開(kāi)關(guān)的直流信號(hào)，開(kāi)關(guān)允許通過(guò)電源進(jìn)行直流焊接。極性開(kāi)關(guān)允許焊接或DC負(fù)、DC正或AC。使用斷路器或變極器的焊接處理可以用諸如MIG焊接之類的惰性氣體來(lái)執(zhí)行，并且可以使用諸如鎢、包芯焊絲或固體金屬焊絲之類的任何類型的電極。根據(jù)本發(fā)明的一方面，非調(diào)整DC/DC變換器的輸出基本上小于到第二級(jí)的輸入。在大多數(shù)情況中，第二級(jí)的輸入和輸出是通常具有固定幅值的直流電壓。輸入級(jí)和第二級(jí)被裝配在第一模塊上，而第三級(jí)是第二模塊。這是很新穎的。三級(jí)不是在共同的結(jié)構(gòu)塊上。存在兩個(gè)電源模塊。優(yōu)選地，輸出模塊是斷路器。然而，輸出級(jí)可以在DC、AC或STT電路之間變化。兩級(jí)輸入模塊可以被并聯(lián)以驅(qū)動(dòng)大功率的斷路器模塊。這類并聯(lián)能力的優(yōu)點(diǎn)在此處通過(guò)參考被合并的Stava 6,291,798中被解釋。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，模塊化三級(jí)電源的第三級(jí)的電源開(kāi)關(guān)具有常用的無(wú)源式軟切換電路，其在1997年5月加州大學(xué)的文章中被描述，標(biāo)題為″Properties and Synthesis of Passive，Lossless Soft Switching PWM Converters″，其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并。相同的無(wú)源式開(kāi)關(guān)電路在Geissler 6,115,273和Chen 5,874,826中被公開(kāi)，其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并。也參見(jiàn)Vogel5,991,180和Bhagwat5,636,114，其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并。
本發(fā)明涉及模塊化一個(gè)新穎的三級(jí)電源，因此不是三級(jí)都被裝配到一個(gè)共用基座上。根據(jù)本發(fā)明，頭兩級(jí)在一個(gè)模塊中。因此，輸入模塊包括功率因數(shù)校正級(jí)或預(yù)調(diào)器，和隔離級(jí)，其第二級(jí)是一個(gè)以固定工作循環(huán)由脈寬調(diào)制器來(lái)操作的非調(diào)整變極器；脈寬調(diào)制器由使用波形成型器或波形產(chǎn)生器的波形技術(shù)來(lái)控制。從而，功率因數(shù)級(jí)和隔離級(jí)被通常地安裝并且能被與任何具有其自己的支持結(jié)構(gòu)的輸出級(jí)一起使用。優(yōu)選地，輸出級(jí)是斷路器。使用兩個(gè)結(jié)構(gòu)塊來(lái)代替單個(gè)電源平臺(tái)允許改變輸出或者在不同焊接處理之間改變斷路器級(jí)，比如直流正、直流負(fù)、AC或STT。通過(guò)模塊化用于焊接的新穎的三級(jí)電源的頭兩級(jí)，模塊化的第一級(jí)能夠被并聯(lián)來(lái)提供較高輸入以驅(qū)動(dòng)現(xiàn)有的大功率斷路器模塊。具有頭兩級(jí)的第一模塊和具有第三級(jí)的第二模塊的使用對(duì)于本發(fā)明的新穎的三級(jí)焊接電源來(lái)說(shuō)是一個(gè)實(shí)在的改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，斷路器配備有較普通的軟切換電路，因此斷路器的電源開(kāi)關(guān)在電流和電壓中都被軟切換。用于輸出級(jí)的軟切換網(wǎng)絡(luò)是模塊化概念所許可的進(jìn)一步改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，斷路器是具有第一電源開(kāi)關(guān)的雙模斷路器，第一電源開(kāi)關(guān)具有在斷路器輸出中產(chǎn)生第一極性路徑的第一極性開(kāi)關(guān)。第二極性路徑由第二電源開(kāi)關(guān)和伴隨的極性開(kāi)關(guān)形成以創(chuàng)建反向極性電流。這類雙模斷路器構(gòu)成了用于電弧焊機(jī)的新穎的輸出級(jí)。因此，斷路器設(shè)計(jì)形成了與在上文中公開(kāi)的模塊化三級(jí)拓?fù)浞蛛x的本發(fā)明的一方面。
根據(jù)本發(fā)明提供了一個(gè)用于電弧焊機(jī)電源的輸出級(jí)。這個(gè)輸出級(jí)是具有第一極性路徑和第二極性路徑的斷路器，第一極性路徑具有第一電源開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)，而第二極性路徑具有第二電源開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)。此外，這個(gè)輸出級(jí)包括具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式用于在第一和第二路徑之間交替地操作斷路器，第二模式只用于在兩個(gè)極性路徑中的一個(gè)路徑中操作斷路器。用這個(gè)方法，通過(guò)只控制電源開(kāi)關(guān)和輔助極性開(kāi)關(guān)的切換信號(hào)，單個(gè)斷路器的輸出級(jí)可以用直流正、直流負(fù)或交流來(lái)操作。這是在焊接中使用的電源的新穎的輸出級(jí)，并且被用于具有第一和第二級(jí)和第三級(jí)或斷路器的三級(jí)電源，第一和第二級(jí)在單個(gè)模塊中而第三級(jí)或斷路器在單獨(dú)的并且可替換的在第二模塊中。
根據(jù)本發(fā)明的總體方面，具有中心非調(diào)整DC/DC變換器的新穎的三級(jí)電源與一系列不同類型的焊接處理結(jié)合而被使用，比如埋弧焊接、使用兩個(gè)三級(jí)電源的串聯(lián)電弧焊、TIG焊接和標(biāo)準(zhǔn)的MIG焊接。與新穎的三級(jí)電源結(jié)合的焊接處理使用直流或交流的輸出信號(hào)。直流信號(hào)是固定電壓信號(hào)、固定電流信號(hào)或脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)具有通過(guò)使用俄亥俄州克利夫蘭市的林肯電氣公司開(kāi)創(chuàng)的波形技術(shù)而確定的特殊形狀。直流焊接信號(hào)為正或?yàn)樨?fù)。交流焊接信號(hào)由包括Blankenship 5,278,390和Stava 6,683,278的許多專利中公開(kāi)的波形技術(shù)創(chuàng)建，其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并。這個(gè)技術(shù)涉及用來(lái)控制脈寬調(diào)制器的波形產(chǎn)生器或波形成型器，用以確定在焊接處理中使用直流或交流輸出焊接信號(hào)時(shí)的輸出波形。交流信號(hào)在其中一個(gè)極性中可能具有較大的能量或數(shù)值。而且，埋弧焊接處理和MIG處理中使用的電極通常是藥芯焊絲電極，甚至可以使用實(shí)芯焊絲電極或合金包芯電極。使用新穎的三級(jí)電源的相同的焊接處理由具有以雙模斷路器形式的輸出級(jí)的焊接電源來(lái)執(zhí)行。這類斷路器在捍接工業(yè)中是唯一的，其在此被公開(kāi)并請(qǐng)求權(quán)利。雙模斷路器由直流輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生輸出焊接信號(hào)，輸出焊接信號(hào)是直流或交流信號(hào)。優(yōu)選地，直流輸入信號(hào)由正好在雙模斷路器之前的具有非調(diào)整隔離DC/DC變換器的兩級(jí)輸入電路來(lái)創(chuàng)建。與不同輸出焊接處理結(jié)合的新穎的三級(jí)電源和新穎的雙模斷路器的這些及其它組合是本發(fā)明的總體方面。
本發(fā)明的主要目的是提供用于電弧焊接的模塊化三級(jí)電源，從而頭兩級(jí)是單個(gè)模塊而第二或輸出級(jí)是單獨(dú)的可替換模塊。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供定義如上的三級(jí)電源，其電源使用模塊化的第一和第二級(jí)，第一模塊可以被并聯(lián)以驅(qū)動(dòng)單個(gè)輸出模塊。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供在定義如上的三級(jí)電源，該三級(jí)電源具有輸出模塊，其中輸出級(jí)的電源開(kāi)關(guān)具有軟切換電路。軟切換電路是無(wú)源式并且控制開(kāi)關(guān)電壓和開(kāi)關(guān)電流。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供定義如上的三級(jí)電源，該電源具有可以以直流正、直流負(fù)或交流來(lái)操作的新穎的輸出斷路器模塊，以控制用于MIG焊接、TIG焊接、串列多弧焊接和埋弧焊接的輸出焊接操作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于電弧焊接中使用的電源輸出級(jí)的新穎的雙模斷路器，該輸出級(jí)可以在直流負(fù)、直流正或交流之間轉(zhuǎn)換以控制用于MIG焊接、TIG焊接、串列多弧焊接和埋弧焊接的焊接操作。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供定義如上的三級(jí)電源，該電源可以適用于許多不同的第三級(jí)模塊以改變焊接處理。
本發(fā)明的又一個(gè)附加目的是提供一個(gè)包括非調(diào)整第二級(jí)的新穎的三級(jí)電源，非調(diào)整第二級(jí)用來(lái)隔離與輸入第一級(jí)結(jié)合的這一級(jí)并用來(lái)創(chuàng)建用于MIG焊接、TIG焊接、串列多弧焊接和埋弧焊接的輸出焊接信號(hào)(DC+、DC-或AC)。
本發(fā)明還有一個(gè)附加目的是提供一個(gè)定義如上的新穎的斷路器，該新穎的斷路器的兩個(gè)電源開(kāi)關(guān)都具有無(wú)源式軟切換電路。
這些及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合附圖的下列描述中變得明顯。


圖1是一個(gè)框圖，說(shuō)明了三級(jí)電源并公開(kāi)了由本發(fā)明改進(jìn)的三級(jí)電源的實(shí)施例；圖2和圖3是類似于圖1的框圖，公開(kāi)了三級(jí)電源的其它實(shí)施例；圖4-8是局部框圖，說(shuō)明了具有不同的第一級(jí)的三級(jí)電源的實(shí)施例；圖9是示出三級(jí)電源的最后兩級(jí)的框圖，其中，輸出級(jí)提供AC焊接電流；圖9A是用于圖9中說(shuō)明的三級(jí)電源的波形技術(shù)控制電路的框圖，以及表示三個(gè)焊接波形的示圖；圖10是說(shuō)明了三級(jí)電源的第二和第三級(jí)的框圖，其中，輸出級(jí)是DC焊接電流；圖11是說(shuō)明了三級(jí)電源的拓?fù)涞目驁D，該三級(jí)電源以兩個(gè)單獨(dú)的控制器的控制電壓供給創(chuàng)建適合于電弧焊接的電流；圖12是說(shuō)明了采用本發(fā)明拓?fù)涞奶囟ǖ娜?jí)電源的框圖；圖13-16是配線圖，說(shuō)明了用于在三級(jí)電源的第一級(jí)中校正功率因數(shù)的四個(gè)不同的電路；圖17是一個(gè)組合的框圖和配線圖，說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明的三級(jí)電源的新穎的第二級(jí)的非調(diào)整變極器的優(yōu)選實(shí)施例；圖18-21是配線圖，示出了幾個(gè)用作第二級(jí)非調(diào)整、隔離的變極器的變極器，其包括本發(fā)明的三級(jí)電源的新穎的方面；(焊機(jī)發(fā)明)圖22是描述本發(fā)明的模塊化三級(jí)電源的配線圖；圖23是標(biāo)準(zhǔn)斷路器的配線圖，其被用作圖22中公開(kāi)的本發(fā)明的輸出模塊；圖24是用于圖22中說(shuō)明的本發(fā)明的輸出模塊標(biāo)準(zhǔn)的STT電路；圖25是新穎的雙模斷路器電路，其形成本發(fā)明的另一方面并可用為圖22中公開(kāi)的本發(fā)明的輸出模塊；圖26是先有技術(shù)的輸出電路的配線圖，輸出電路用于得到由圖25的新穎的斷路器電路改進(jìn)的AC焊接電流；圖27是圖23中所示的輸出斷路器的詳細(xì)配線圖，具有電源開(kāi)關(guān)的波形技術(shù)控制并具有一個(gè)通常用于電源開(kāi)關(guān)的軟開(kāi)關(guān)電路；圖28是組合的框圖和配線圖，說(shuō)明了圖22中示出的優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)；圖29是組合的框圖和配線圖，還說(shuō)明了圖22中說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)；使用發(fā)明圖30是與埋弧焊接處理結(jié)合的新穎的三級(jí)電源的示意圖；圖31是局部示圖，說(shuō)明了在圖30和32-41中示意地說(shuō)明的組合方法中被優(yōu)選使用的包芯電極；圖32是與串聯(lián)焊接處理組合的兩個(gè)新穎的三級(jí)電源的示意圖，處理被顯示為埋弧焊接處理；圖33是與AC或DC惰性氣體保護(hù)鎢極(TIG)焊接處理結(jié)合的新穎的三級(jí)電源的一個(gè)示意圖；圖34是一個(gè)與AC或DC的MIG處理結(jié)合的新穎的三級(jí)電源的示意圖；圖35是由新穎的三級(jí)電源或本發(fā)明的新穎的雙模斷路器產(chǎn)生的AC輸出焊接信號(hào)的電流圖；圖36是由本發(fā)明的新穎的三級(jí)電源或新穎的雙模斷路器產(chǎn)生的DC輸出焊接信號(hào)的一個(gè)電流圖，該信號(hào)可以為負(fù)或正；圖37是與埋弧或其它的MIG焊接處理結(jié)合的三級(jí)電源中的新穎的雙模斷路器的示意圖；圖38是本發(fā)明的新穎的雙模斷路器的一個(gè)示意圖，其被用作與AC或DC的TIG焊接處理結(jié)合的新穎的三級(jí)電源的輸出；圖39是新穎的雙模斷路器的示意圖，具有與MIG焊接處理結(jié)合的通用DC輸入信號(hào)；圖40是圖39中說(shuō)明的新穎的雙模斷路器的示意圖，其中，被說(shuō)明的MIG焊接處理是埋弧焊接處理；和圖41是如圖39-40所說(shuō)明的與AC或DC的TIG焊接處理結(jié)合的本發(fā)明的新穎的雙模斷路器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是對(duì)用于林肯電氣公司開(kāi)發(fā)的電弧焊接的新穎的三級(jí)電源的更改，而不是本發(fā)明的先有技術(shù)。這個(gè)新式的三級(jí)電源具有用于把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一直流輸出總線的輸入級(jí)。這個(gè)輸出總線具有固定電壓電平，并且被導(dǎo)向圖17中最好地示出的第二級(jí)的輸入端。三級(jí)電源的這個(gè)新穎的第二級(jí)是非調(diào)整變極器，其包括隔離特征并且具有與直流輸入總線成正比的第二直流輸出或第二直流總線。電平關(guān)系由非調(diào)整變極器的結(jié)構(gòu)來(lái)固定。非調(diào)整第二級(jí)變極器具有一個(gè)切換網(wǎng)絡(luò)，其中，切換以大于18kHz并優(yōu)選地大約為100kHz的高切換頻率操作。形成電源第二級(jí)的非調(diào)整變極器中的切換網(wǎng)絡(luò)的切換頻率允許使用小的磁性元件。非調(diào)整變極器的隔離直流輸出被導(dǎo)向電源的第三級(jí)。這個(gè)第三級(jí)可以是由諸如焊接操作的電流、電壓或功率之類的焊接參數(shù)來(lái)調(diào)整的斷路器或變極器。優(yōu)選地，更改中的第三級(jí)是斷路器。三級(jí)電源的拓?fù)渚哂休斎爰?jí)以產(chǎn)生第一直流信號(hào)，第二非調(diào)整DC/DC級(jí)以提供隔離的固定直流電壓或直流總線，其被電源第三級(jí)用來(lái)調(diào)整焊接操作中使用的電流。本發(fā)明的三級(jí)電源的三個(gè)例子在圖1-3中被說(shuō)明。圖1中的電源PS1包括第一級(jí)I、第二級(jí)II以及第三級(jí)III。在這個(gè)實(shí)施例中，級(jí)I包括AC/DC變換器10，用于把交流輸入信號(hào)12轉(zhuǎn)換成第一直流總線14。輸入端12是單相或三相交流線路，其供電電壓可以在400-700伏特之間變化。變換器10被說(shuō)明為一個(gè)非調(diào)整裝置，其形式上是產(chǎn)生被指定為(DC#1)的直流總線14的整流和濾波網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榻涣鬏斎胄盘?hào)是線電壓，所以直流總線14的幅度通常是相同的。非調(diào)整變極器A是具有隔離變壓器的DC/DC變換器，其把直流總線14(DC#1)轉(zhuǎn)換成第二直流總線或第二直流輸出20(DC#2)。輸出20形成是變換器30的那一級(jí)的功率輸入。線路20上的直流電壓被變換器30轉(zhuǎn)換成適用于在線路B焊接的電流。反饋控制或調(diào)整回路C感測(cè)焊接操作中的參數(shù)并且根據(jù)變換器30的調(diào)整來(lái)調(diào)整線路B上的電流、電壓或功率。實(shí)際上，盡管變極器的使用是一個(gè)替換，而變換器30是一個(gè)斷路器。由于具有如圖1所示的三級(jí)電源PS1，第二級(jí)的切換網(wǎng)絡(luò)的頻率通常高于變換器30的切換頻率。而且，線路20中的直流電壓(DC#2)基本上小于線路14上來(lái)自于級(jí)I的直流電壓(DC#1)。實(shí)際上，在變極器A中存在一個(gè)隔離變壓器。變壓器具有輸入端或初級(jí)部分或初級(jí)側(cè)，其基本上具有比用來(lái)在線路20上創(chuàng)建電壓的次級(jí)部分或次級(jí)側(cè)更多的匝數(shù)。實(shí)際的匝比是4∶1，因此線路20上的電壓是線路14上的電壓的1/4。
本發(fā)明的三級(jí)電源的常規(guī)拓?fù)湓趫D1中被說(shuō)明；然而，圖2說(shuō)明了優(yōu)選的實(shí)施，其中，電源PS2本質(zhì)上具有與電源PS1相同的級(jí)II和級(jí)III；然而，輸入級(jí)I是包括整流器并跟隨有調(diào)整DC/DC變換器的AC/DC變換器40。被轉(zhuǎn)換的信號(hào)是線路14中的直流信號(hào)，其被示為第一直流總線(DC#1)。線路14上的電壓根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)由反饋線42所指出的來(lái)調(diào)整。從而，在電源PS2中，輸出焊接變換器30由反饋回路C來(lái)調(diào)整。線路14上的電壓由被示為線路42的反饋回路來(lái)調(diào)整。因?yàn)樽儞Q器40是一個(gè)功率因數(shù)校正變換器，所以它感測(cè)由線路44表示的電壓波形。通過(guò)使用電源PS2，第一直流總線14是在輸入端12處具有不同的單相或三相電壓的固定直流電壓。從而，輸出20僅僅是線路14上的直流電壓的轉(zhuǎn)換。DC#2是具有由隔離變壓器缺點(diǎn)的電平和非調(diào)整變極器A中的切換網(wǎng)絡(luò)的固定工作循環(huán)來(lái)確定的固定電壓。這是采用三個(gè)單獨(dú)和不同級(jí)的新穎的電源的優(yōu)選實(shí)施例，級(jí)II是一個(gè)用于把固定的第一直流輸出或直流總線轉(zhuǎn)換成第二固定直流輸出或直流總線的非調(diào)整變極器，從而驅(qū)動(dòng)一個(gè)諸如斷路器或變極器之類的調(diào)整焊接變流機(jī)。作為另一個(gè)替換，級(jí)I能夠通過(guò)來(lái)自于線路20中的直流#2總線的反饋來(lái)調(diào)整。這由圖2中的虛線46來(lái)表示。
圖3中的電源PS3是三級(jí)電源的另一個(gè)實(shí)施。這不是優(yōu)選的實(shí)施；然而，本發(fā)明的三級(jí)電源可以具有由來(lái)自于焊接電流輸出B的反饋回路52來(lái)調(diào)整的輸入變換器50。通過(guò)使用三級(jí)電源，變換器50通過(guò)焊接輸出而不是電源PS2中線路14上的電壓來(lái)調(diào)整。如果從焊接輸出B來(lái)調(diào)整，則變換器50既是功率因數(shù)校正級(jí)，也是焊接調(diào)整器。然而，三級(jí)電源的這個(gè)實(shí)施被公開(kāi)以用于完整的技術(shù)公開(kāi)。
如前所述，輸入級(jí)I把單相或三相交流信號(hào)12轉(zhuǎn)換成固定的直流總線14(DC#1)以供構(gòu)成第二級(jí)II的非調(diào)整變極器A之用。這個(gè)新穎的三級(jí)電源通常在級(jí)I中采用DC/DC變換器來(lái)產(chǎn)生直流電壓，該直流電壓由圖1-3中的線14指出。級(jí)I的DC/DC變換器可以被選擇來(lái)在線路14上創(chuàng)建期望的電壓。這些變換器中的三個(gè)變換器在圖4-6中被示出，其中，輸入整流器60用線路60a、60b向DC/DC變換器提供直流電壓，DC/DC變換器可能是分別如圖4、圖5和圖6中所示的升壓型變換器62、降壓型變換器64或升壓型+降壓型變換器66。通過(guò)使用這些變換器，級(jí)I的DC/DC變換器合并了一個(gè)功率因數(shù)校正芯片，該芯片允許功率因數(shù)被校正，從而在電源輸入端f降低了諧波失真。在焊接技術(shù)中使用功率因數(shù)校正輸入DC/DC變換器為大家所熟知，并且在許多先有技術(shù)的兩級(jí)拓?fù)渲斜皇褂?。?yōu)選地，變換器62、64和66包括一個(gè)功率因數(shù)校正芯片；然而，這并不需要。級(jí)I的主要目的是在線路14中提供直流總線(DC#1)，該總線在圖4-6中被指出為線路14a、14b，以在相同的圖中由線路20a、20b指出的線路20中產(chǎn)生固定的直流電壓(DC#2)。功率因數(shù)校正不要求利用這個(gè)新穎的三級(jí)拓?fù)?。一個(gè)非功率因數(shù)校正輸入級(jí)在圖7中被說(shuō)明，其中，整流器60的輸出線路60a、60b被大容量存儲(chǔ)電容器68耦合來(lái)在線14a、14b中產(chǎn)生一個(gè)通常固定的電壓。圖7中的級(jí)I沒(méi)有合并功率因數(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)是用來(lái)在線路20a、20b上產(chǎn)生通常固定的電壓的非調(diào)整隔離變極器A。輸入級(jí)I的另一個(gè)更改在圖8中被說(shuō)明，其中，無(wú)源式功率因數(shù)校正電路70被連接到三相交流輸入L1、L2和L3以產(chǎn)生線路14a、14b兩端的通常固定的直流電壓，這些線路在變極器A的輸入端構(gòu)成了直流總線14(DC#1)。圖4-8中公開(kāi)的變更級(jí)I本質(zhì)上只是代表性的，而其它具有單相或三相輸入信號(hào)和有或者沒(méi)有功率因數(shù)校正的輸入級(jí)也能夠被使用。
通過(guò)在被說(shuō)明為線20a、20b的輸出總線20上提供低的固定電壓，用于焊接的新穎的三級(jí)電源的第三級(jí)可以是以大于18kHz的頻率操作的斷路器或其它變換器。非調(diào)整變極器和調(diào)整輸出變換器的切換頻率可能是不同的。確實(shí)，斷路器的切換頻率基本上小于非調(diào)整變極器A的頻率。圖9中所示的電源PS4說(shuō)明了本發(fā)明的使用，其中，級(jí)III是被用于電弧焊接的類型的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整變換器100。這個(gè)變換器由固定的輸入直流總線20驅(qū)動(dòng)并且通過(guò)來(lái)自于焊接操作120的反饋來(lái)調(diào)整，從而提供適用于焊接的橫跨輸出引腳102、104的電流。引腳102是正極性引腳，而引腳104是負(fù)極性引腳。根據(jù)用于基于電源的兩級(jí)變極器的標(biāo)準(zhǔn)輸出技術(shù)，引腳102、104被導(dǎo)向標(biāo)準(zhǔn)的極性開(kāi)關(guān)110。這個(gè)開(kāi)關(guān)具有引腳102被導(dǎo)向焊接操作120的電極的第一位置，因此極性開(kāi)關(guān)110的輸出在輸出線路110a上具有正極性，而在輸出線路110b上具有負(fù)極性。這在焊接操作120產(chǎn)生了一個(gè)電極正直流焊接處理。極性切換網(wǎng)絡(luò)110的轉(zhuǎn)換可以在焊接操作120產(chǎn)生一個(gè)電極負(fù)直流焊接處理。從而，具有直流負(fù)或直流正的直流焊接處理可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)極性開(kāi)關(guān)110的設(shè)置來(lái)執(zhí)行。用類似的方法，極性開(kāi)關(guān)110可以在陰電極和陽(yáng)電極之間交替以在焊接操作120產(chǎn)生交流焊接處理。這是標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，其中，極性開(kāi)關(guān)110驅(qū)動(dòng)來(lái)自于調(diào)整變換器100的直流輸出以產(chǎn)生交流或直流焊接處理。這個(gè)過(guò)程由一個(gè)被指出為線路或回路122的反饋系統(tǒng)調(diào)整并控制，回路122被指向控制器130以用于調(diào)整變換器100并用于設(shè)置分別由線路132、134指出的開(kāi)關(guān)110的極性。通過(guò)在級(jí)III調(diào)整焊接操作，在級(jí)II的非調(diào)整變極器具有相對(duì)較高的切換頻率以降低電源第二級(jí)內(nèi)的元件大小。三級(jí)電源的優(yōu)選實(shí)施例采用俄亥俄州，克利夫蘭市的林肯電氣公司開(kāi)創(chuàng)的波形控制技術(shù)。這類控制系統(tǒng)為大家所熟知并且示意地在圖9A中被說(shuō)明，其中，當(dāng)線路152a上的電壓從波形產(chǎn)生器152被輸出時(shí)，控制電路150處理波形輪廊。波形輪廊由反饋回路122來(lái)控制，這示意地通過(guò)具有輸出156的誤差放大器154來(lái)說(shuō)明。從而，來(lái)自于產(chǎn)生器152的波形的輪廊由反饋回路122來(lái)控制并且在輸出線路156中產(chǎn)生信號(hào)。這個(gè)線路被導(dǎo)向以由振蕩器162輸出確定的高頻來(lái)操作的適當(dāng)?shù)拿}寬調(diào)制器電路160。這個(gè)頻率大于18kHz，并且通常高于40kHz。調(diào)整變換器100優(yōu)選地在大約100kHz下操作。通常是控制器130內(nèi)的數(shù)字電路的脈寬調(diào)制器的輸出被示為線路132，其用于經(jīng)由調(diào)整變換器100來(lái)控制波形。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，變極器100的波形可能具有任何輪廊，交流或直流。這個(gè)特征被示意地在圖9A的右半部分被說(shuō)明為波形152b、152c和152d。波形152b是用于交流MIG焊接的類型的交流波形，其中，較高的陰電極電流強(qiáng)度被提供。較高的正電流強(qiáng)度也是普遍的。在波形152c中，陰電極和陽(yáng)電極的電流強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上是相同的，而陰電極部分的長(zhǎng)度較大。當(dāng)然，交流焊接處理能夠被調(diào)整來(lái)提供有利于陰電極或陽(yáng)電極的平衡AC波形或失衡交流波形。當(dāng)極性開(kāi)關(guān)110被設(shè)置為直流負(fù)或直流正的焊接操作時(shí)，被示為波形152d的脈沖焊接波形被波形產(chǎn)生器152控制。不同的其它交流和直流波形能夠被控制器130控制，因此焊接操作120能夠被調(diào)整為交流或直流。而且，焊接操作可以是TIG、MIG、埋弧或其它焊接操作。任何處理都能夠由電源PS4或其它使用本發(fā)明的電源來(lái)執(zhí)行。電極可能是非自耗的或自耗的，比如金屬芯、粉芯或?qū)嵭木€。根據(jù)所采用的電極，可以使用或不可以使用惰性氣體。電源PS4被更改來(lái)只執(zhí)行直流焊接被說(shuō)明為圖10中的電源PS5。在這個(gè)電源中，焊接操作120只執(zhí)行直流焊接操作，因此反饋回路122被導(dǎo)向具有輸出172的控制器170。優(yōu)選地，調(diào)整變換器100a是用來(lái)產(chǎn)生線路102a、104a兩端的直流電壓的斷路器。如圖9A中所示，控制器170由波形產(chǎn)生器152來(lái)控制。根據(jù)在焊接操作120執(zhí)行的直流焊接處理的要求，線路102a、104a上的極性是陰電極或陽(yáng)電極。調(diào)整變換器100a比圖9中所示的電源PS4的焊接輸出更加簡(jiǎn)化。圖9和10，以及圖9A中所示的控制網(wǎng)絡(luò)或電路150說(shuō)明了新穎的三級(jí)電源的多面性。
對(duì)于在這兩個(gè)類型的電源中使用的調(diào)整和非調(diào)整切換網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，提供電壓來(lái)操作控制器是必需的。圖11說(shuō)明了被采用來(lái)獲得操作諸如電源PS6之類的三級(jí)電源的不同控制器的控制電壓的結(jié)構(gòu)和方案。使用預(yù)調(diào)器的輸出為兩級(jí)電源第二級(jí)的預(yù)調(diào)器和切換控制器提供控制電壓為大家所熟知，并且在Moriguchi 5,926,381中被公開(kāi)，其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并。用于按常規(guī)執(zhí)行焊接操作的輸出斷路器通常從到斷路器的輸入直流電壓中獲得控制器的控制電壓。這兩個(gè)眾所周知的技術(shù)被合并到電源PS6中。三級(jí)電源能夠用具有從電源不同位置導(dǎo)出的電源的控制器來(lái)操作。更確切地說(shuō)，電源PS6具有電源180，它具有來(lái)自于引腳14a、14b上的第一直流總線(DC#1)的輸出182和輸入184、186。電源180包括未示出的降壓型變換器或返馳變換器，用于把圖2的預(yù)調(diào)器40的輸出高壓在線路182上降低成低壓。該控制電壓大概在5和20伏特之間。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，線路182上的電壓被導(dǎo)向具有用于執(zhí)行預(yù)調(diào)器40的操作的輸出引腳192的控制器190。預(yù)調(diào)器具有圖2和3中所示的調(diào)整反饋線路42、44，但是在圖11中被省略。非調(diào)整變極器A不需要控制器來(lái)調(diào)制輸入和輸出電壓之間的工作循環(huán)或固定的關(guān)系。然而，它卻需要控制器194，其從電源180在線路196上接收控制器的操作電壓。這個(gè)安排類似于moriguchi5,926,381中公開(kāi)的概念，不同之處在于第二級(jí)控制器194不是在先有技術(shù)中的兩級(jí)電源中使用的調(diào)整控制器。替換地，電源PS#3由輸入12的單相驅(qū)動(dòng)以給出如虛線176所示的可選供電電壓。級(jí)III的調(diào)整輸出變換器30具有標(biāo)記為PS#2的電源200，其線路202上的控制器電壓由被說(shuō)明為包括引腳20a、20b的直流總線20(DC#2)上的電壓來(lái)確定。同樣，電源200包括降壓型變換器或逆向變換器，用于把非調(diào)整變換器A的輸出處直流總線轉(zhuǎn)換成較低的電壓以供具有輸出212的控制器210之用。如分別相對(duì)于圖1和2中的電源PS1、PS2所論述的，線路212上的信號(hào)根據(jù)線路C上的反饋信號(hào)來(lái)調(diào)整焊接變換器30的輸出。直流總線14(DC#1)和直流總線20(DC#2)向電源180、200提供輸入，電源180、200是為控制器190、194和210產(chǎn)生低電平直流控制電壓的DC/DC變換器。如虛線220示出的替換形式，被標(biāo)記為PS#1的電源180能夠?yàn)榭刂破?10提供控制電壓。圖11已經(jīng)被公開(kāi)以說(shuō)明使用具有控制器的三級(jí)電源的多面性，控制器能夠從被指出為PS#1和PS#2的不同的固定直流電壓電平接收被降低的電源電壓。其它安排能夠被采用來(lái)提供控制器電壓，比如用被說(shuō)明為PS#3的方法通過(guò)變壓器整流連接到交流輸入電壓12的單相。
圖12中的電源PS7類似于具有標(biāo)識(shí)號(hào)的相同的元件的電源PS6。輸出級(jí)III是在用于引導(dǎo)電極E和工件W之間的DC電流的斷路器230中。電流分流器S向控制器210提供反饋信號(hào)C。如迄今所述，級(jí)II的高切換速度變極器240具有由具有初級(jí)線圈252和次級(jí)線圈254的變壓器250提供的隔離的特征。DC/DC變換器240的初級(jí)側(cè)是把交流電引導(dǎo)至初級(jí)線圈252的切換網(wǎng)絡(luò)。來(lái)自于次級(jí)側(cè)254的整流輸出是變換器240的次級(jí)部分或次級(jí)側(cè)。變換器240采用高切換速度的變極器，其工作循環(huán)或相移由控制器194來(lái)設(shè)置。在這個(gè)電源的實(shí)際型式中，切換頻率大約為100kHz。在斷路器230的焊接操作期間，工作循環(huán)保持不變；然而，如具有用于調(diào)整控制器194的輸出262的″ADJ″電路260指出的，變極器的工作循環(huán)或相移可以被調(diào)整。工作循環(huán)通常接近于100％，因此開(kāi)關(guān)對(duì)在變極器240的初級(jí)側(cè)被一起導(dǎo)通它們的最大時(shí)間。然而，為了改變第一直流總線14和第二直流總線20之間的固定關(guān)系，電路260可用于調(diào)整工作循環(huán)或相移。從而，非調(diào)整隔離變極器240被轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁煌牡枪潭ǖ墓ぷ餮h(huán)。然而，工作循環(huán)通常相當(dāng)接近于100％，因此開(kāi)關(guān)對(duì)實(shí)質(zhì)上被一致地操作。在三級(jí)電源的正常應(yīng)用中，工作循環(huán)大概在80-100％之間變化。在新穎的電源的優(yōu)選實(shí)施中，圖4中所示的升壓型變換器62被用于功率因數(shù)校正輸入級(jí)I。這個(gè)升壓型變換器根據(jù)具有如前所述的控制電壓182的控制器190來(lái)操作。根據(jù)一個(gè)略微的變更，電源270具有由跨單相或三相交流輸入12的單相的線路272、274來(lái)連接的變壓器。電源270中的整流器和濾波器產(chǎn)生最理想虛線276中的較低的控制電壓，以用于按需替代線路182中的控制電壓。這兩個(gè)替換不影響電源PS7的工作特性。用于電弧焊接的三級(jí)電源的其它這類更改能夠從先前的描述和焊接領(lǐng)域中眾所周知的技術(shù)中被獲得。
輸入級(jí)I通常包括圖4-8中公開(kāi)的整流器和功率因數(shù)校正DC/DC變換器。這些輸入級(jí)能被用于幅度不同的三相和單相交流信號(hào)，被表示為輸入12。三相交流輸入電源的輸入級(jí)的某些方面在關(guān)于圖13-16中的電路被公開(kāi)。這些電路中的每個(gè)電路都具有三相輸入和直流總線輸出(DC#1)，其被獲得具有輸入級(jí)的低的諧波失真因數(shù)和高功率因數(shù)。圖1-12中公開(kāi)的內(nèi)容通?？蓱?yīng)用于新穎的三級(jí)電源；然而，被使用的特殊級(jí)I與先有技術(shù)的兩級(jí)電源或新穎的三級(jí)電源都有關(guān)。在圖13中，級(jí)I的輸入電路300包括具有輸出引腳302a、302b的三相整流器302。升壓型開(kāi)關(guān)310與電感312、二極管314和并聯(lián)電容器316串聯(lián)。適當(dāng)?shù)碾娐?20是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的功率因數(shù)校正芯片，其具有用于確定輸入電壓的輸入322、調(diào)整反饋線路322a和操作升壓型開(kāi)關(guān)的輸出324，以便使輸入12中的電流通常與輸入電壓同相。這個(gè)芯片是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的功率因數(shù)校正升壓型變換器芯片，其可被用于本發(fā)明并且也可被用于普通的兩級(jí)電源。用一個(gè)類似的方法，圖14中所示的輸入電路330具有三相整流器302，三相整流器302如前所述具有輸出引腳302a、302b。包括電感350、二極管352、354和電容器356、358的升壓型電路結(jié)合開(kāi)關(guān)340、342來(lái)使用，以便在電路330的輸出端和輸入電壓12提供電流協(xié)調(diào)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，根據(jù)在輸入366中感測(cè)到的電壓和在線路367、368中的反饋調(diào)整信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)芯片360在線路362、364中提供選通脈沖。這是提供這類形成兩級(jí)電源或新穎的三級(jí)電源的輸入的功率因數(shù)校正的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有源式三相電路300、330在三相輸入上操作時(shí)提供了大約為0.95的輸入功率因數(shù)。級(jí)I的功率因數(shù)當(dāng)其具有單相交流輸入時(shí)能夠被向上校正為大約0.99。因?yàn)槿嚯娫赐ǔＶ荒鼙恍Ｕ捷^低的電平，所以已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于兩級(jí)或三級(jí)電源的輸入級(jí)I的無(wú)源電路多少相當(dāng)于有源式功率因數(shù)校正電路的能力。標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)源電路400在圖15中被示出，其中，三相中的每相都被三相整流器302整流，三相整流器302把直流電流經(jīng)由輸出引腳302a、302b引導(dǎo)至包括電感412和電容器414的濾波電路。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如圖15中所示的無(wú)源電路能夠把三相輸入的功率因數(shù)校正到通常大約在0.95范圍內(nèi)的電平。這多少與用于三相輸入電路的有源電路的能力相同。升壓型+降壓型輸入電路420在圖16中被示出。線路302a、302b上的整流電流首先由開(kāi)關(guān)422使用標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)校正芯片430降壓，芯片430的線路#432具有來(lái)自于輸入12的電壓波形信號(hào)，其也引導(dǎo)芯片434操作升壓型開(kāi)關(guān)440。開(kāi)關(guān)422、440被一致地操作來(lái)使用包括電感450、二極管452和電容器454的電路控制輸入功率因數(shù)。電路300、330、400和420是標(biāo)準(zhǔn)的三相無(wú)源式功率因數(shù)校正電路，其使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和由輸入電壓波形和DC#1的電流控制的可用開(kāi)關(guān)。圖13-16說(shuō)明了對(duì)三級(jí)電源的第一級(jí)做出的某些更改。當(dāng)然，還存在用于提高功率因數(shù)并降低用來(lái)驅(qū)動(dòng)電弧焊機(jī)電源的直流和交流信號(hào)的諧波失真的其它技術(shù)。
級(jí)II的非調(diào)整變極器A能夠使用不同的變極器電路。優(yōu)選的電路在圖17中被說(shuō)明，其中，變極器被劃分在由到隔離變壓器250的初級(jí)線圈252的輸入定義的初級(jí)部分或初級(jí)側(cè)，和由次級(jí)線圈254的輸出定義的次級(jí)部分或次級(jí)側(cè)之間。首先參照變極器A的初級(jí)部分或初級(jí)側(cè)，全橋電路500被采用，其中，橫跨電容器548的成對(duì)的開(kāi)關(guān)SW1-SW2和SW3-SW4是由引腳502、504連接。這些開(kāi)關(guān)分別由線路510、512、514和516上的選通脈沖以交替順序激勵(lì)。如前所述，控制器194在線路510-516中輸出選通脈沖，和來(lái)自于電路260的線路262上的邏輯確定的被調(diào)整的工作循環(huán)。工作循環(huán)通過(guò)改變線路510和512以及線路514和516的相移來(lái)控制。電路260調(diào)整成對(duì)開(kāi)關(guān)的工作循環(huán)或相移。這個(gè)調(diào)整在變極器A的操作期間被固定。實(shí)際上，電路500具有大約50％的工作循環(huán)或相移，其中，每對(duì)開(kāi)關(guān)都具有最大的導(dǎo)通周期。優(yōu)選地，工作循環(huán)大約100％或80-100％。如前所述，控制器194具有來(lái)自于通過(guò)線路196指出的適當(dāng)電源的控制電壓。在電路500的操作中，交流電被引導(dǎo)通過(guò)初級(jí)線圈252。這個(gè)電流具有通常至少大約為100kHz的超高頻，因此元件的尺寸、重量和成本能夠被降低。高切換頻率不是焊接操作所規(guī)定的，但是可以被選擇來(lái)提高三級(jí)電源的非調(diào)整級(jí)A的效率。變極器A的次級(jí)部分或次級(jí)側(cè)是具有同步整流裝置522、524的整流器520。同步整流裝置在一般的電氣工程技術(shù)中為大家所熟知，并且在Boylan的6,618,274中被論述，其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，這個(gè)裝置由在次級(jí)線圈254的對(duì)立端所創(chuàng)建的線路526、528上的信號(hào)來(lái)門控。引腳530、532和534形成整流器520的輸出引腳以創(chuàng)建引腳20a、20b兩端的直流電壓(DC#2)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的焊接技術(shù)，電流由扼流圈544來(lái)平滑并且跨越電容器546。變極器A是非調(diào)整，其意指它沒(méi)有被來(lái)自于焊接操作的實(shí)時(shí)反饋信號(hào)調(diào)整。它僅僅把直流總線12(DC#1)轉(zhuǎn)換成直流總線20(DC#2)。這個(gè)轉(zhuǎn)換使得指向使用變極器A的電源的調(diào)整第三級(jí)的電壓大幅度降低。電壓的降低主要由變壓器250的匝比來(lái)確定，其匝比在優(yōu)選實(shí)施例中大約為4∶1。從而，輸出總線20上的固定電壓大約為第一級(jí)的輸出總線12上的固定電壓的1/4。非調(diào)整級(jí)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)被包括在Dr.Ray Ridley的標(biāo)題為The incredible Shrinking(Unregulated)Power Supply的文章內(nèi)，其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并為背景信息?；镜膬?yōu)點(diǎn)是能夠把頻率增加到100kHz以上并且能夠降低變極器級(jí)的大小和成本。
不同的電路可以被用來(lái)構(gòu)成本發(fā)明的新穎的級(jí)II的非調(diào)整變極器A。特殊類型的變極器不控制。幾個(gè)變極器已經(jīng)被使用。其中一些在圖18-21中被說(shuō)明。在圖18中，變極器A被示為在變壓器250的初級(jí)側(cè)上使用全橋電路600。如關(guān)于圖17中所示的變極器A型式所解釋的，開(kāi)關(guān)和二極管并聯(lián)的電路602、604、606和608根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的相移全橋技術(shù)來(lái)操作。對(duì)變極器A做出的內(nèi)部更改在圖19中被說(shuō)明，其利用具有串聯(lián)安裝的開(kāi)關(guān)電路610、612以及614、616的級(jí)聯(lián)電橋。這些開(kāi)關(guān)電路類似于半電橋被操作并且包括向開(kāi)關(guān)電路提供能量的電容器548a、548b，開(kāi)關(guān)電路與電容器620并聯(lián)并且與二極管622、624串聯(lián)。兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路串聯(lián)，因此當(dāng)使用類似于用于圖17的全橋變極器技術(shù)的相移控制技術(shù)時(shí)，單獨(dú)的開(kāi)關(guān)兩端的電壓下降。這類變極器切換網(wǎng)絡(luò)在其內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并的Canales-Abarca 6,349,044中被說(shuō)明，其示出使用級(jí)聯(lián)電橋的變極器，有時(shí)也稱為三級(jí)變極器。雙正向變極器在圖20中被示出，其中，開(kāi)關(guān)630、632在變壓器250a的初級(jí)線圈部分252a中提供脈沖。用類似的方法，開(kāi)關(guān)634、636被一致地操作以在主部分252b中提供反向極性脈沖。交替脈沖在變壓器250a的初級(jí)線圈產(chǎn)生交流以在次級(jí)線圈254中產(chǎn)生隔離的直流輸出。標(biāo)準(zhǔn)的半橋式電路在圖21中被示為變極器A的結(jié)構(gòu)。這些半橋包括交替地切換以在變壓器250的初級(jí)線圈252中產(chǎn)生交流的開(kāi)關(guān)640、642。這些及其它開(kāi)關(guān)電路可用于在變壓器250的初級(jí)線圈中提供交流信號(hào)，因此次級(jí)的隔離交流信號(hào)被整流并且在引腳20a、20b上被輸出為DC#2。某些代表性的標(biāo)準(zhǔn)切換網(wǎng)絡(luò)的描述不被認(rèn)為是徹底性的而只是說(shuō)明性的。焊接電流的控制不在第二級(jí)中被執(zhí)行。在這一級(jí)中，具有高電壓的直流總線被轉(zhuǎn)換成具有用于驅(qū)動(dòng)第三級(jí)的目的低壓的固定直流總線(DC#2)，第三級(jí)是提供適用于電弧焊接的電流的調(diào)整級(jí)。電弧焊接合并且意圖為包括其它與焊接相關(guān)的應(yīng)用，比如等離子切割的概念。三級(jí)中使用的不同電路能夠被結(jié)合以構(gòu)成三級(jí)電源基礎(chǔ)拓?fù)涞牟煌Y(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施例(圖22-29)圖1-21中所示出和描述的三級(jí)電源構(gòu)成了電弧焊接技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)實(shí)在的進(jìn)步。本發(fā)明包括這個(gè)圖形11中一般表示的新穎的三級(jí)電源，正如圖形22中所說(shuō)明的形成一個(gè)模塊化的構(gòu)造。電源700包括在單個(gè)基座(base)上形成固定的裝配結(jié)構(gòu)的第一模塊702。這個(gè)模塊包括第一輸入級(jí)62和以非調(diào)整變極器A形式的隔離或第二級(jí)。在圖11中用諸如控制器190和控制器194之類的兩級(jí)示出的兩個(gè)控制器在線路192、198上把控制信號(hào)引入模塊702的兩個(gè)單獨(dú)級(jí)。第一模塊702的輸出是線路20a、20b(DC#2)。這個(gè)輸出電壓被指向一個(gè)單獨(dú)的、第二模塊或結(jié)構(gòu)(frame)704。第二結(jié)構(gòu)支持控制器的輸出第三級(jí)，其在圖11和22中被說(shuō)明為斷路器30。焊接控制器210通過(guò)一個(gè)輸入線路212上的信號(hào)來(lái)控制斷路器30的輸出。這個(gè)信號(hào)由一個(gè)在控制器210中的波形成型器或波形產(chǎn)生器指導(dǎo)下的脈寬調(diào)制器來(lái)產(chǎn)生?？刂破?10的電力由第二直流總線通過(guò)線路204、206來(lái)提供。來(lái)自于分流器S的反饋電流信號(hào)被電流傳感器電路706接收，電流傳感器電路706在線路706a上創(chuàng)建一個(gè)表示焊接操作的輸出或焊接電流的信號(hào)。以類似的方法，電壓傳感器電路708檢測(cè)焊接操作的電弧電壓并在708a線路上提供一個(gè)表示該焊接電壓的信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)被導(dǎo)入控制器210的反饋電路以確定線路212上的斷路器輸入信號(hào)。通過(guò)把輸出第三級(jí)安裝在單獨(dú)的模塊704上，這模塊可以被改變來(lái)改變電源以執(zhí)行不同的焊接操作。此外，不同的斷路器也可以被用作電源700的第三級(jí)。電源不被安裝在單個(gè)模塊上，而是被安裝在輸入模塊702和單獨(dú)的末級(jí)電源模塊704上。這個(gè)新穎的模塊化結(jié)構(gòu)的其它優(yōu)點(diǎn)將在圖28和29中示出的本發(fā)明實(shí)施中被論述。
圖23和24示出了在模塊704上使用的兩個(gè)輸出電路。在圖23中，斷路器710被安裝在可替換的模塊704上，模塊704將由控制器210用線路212上的一個(gè)信號(hào)來(lái)操作。斷路器710包括由線路212上的高頻信號(hào)來(lái)控制的電源開(kāi)關(guān)712。該信號(hào)由控制器210中的一個(gè)脈寬調(diào)制器來(lái)創(chuàng)建。電源開(kāi)關(guān)712指引來(lái)自于輸入引腳20a、20b的電流通過(guò)扼流圈714，從而在電極E和工件W之間執(zhí)行一個(gè)焊接操作。濾波電容器718被連接于橫跨DC總線或引腳20a，20b，用于控制到斷路器710的電壓信號(hào)。這個(gè)輸出斷路器被可釋放地連接到圖22中的三級(jí)電源700的輸入引腳20a、20b。從而，該三級(jí)電源具有一個(gè)輸出斷路器。一個(gè)輸出斷路器是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例；然而，單獨(dú)的模塊704可以包括另一個(gè)輸出電路，比如圖24中所示的STT電路730。這個(gè)STT電路包括電源開(kāi)關(guān)732，用于通過(guò)扼流圈734把電流脈沖引導(dǎo)向電極E和工件W之間的焊接操作。線路212上的信號(hào)在焊接操作處形成一個(gè)STT脈沖輪廓。STT波形或輪廊是林肯電氣公司所獨(dú)有的，并且用諸如在此通過(guò)參考被合并的Parks 4,866,247之類的幾個(gè)專利來(lái)描述。STT電路730包括具有一個(gè)輸入740a的前兆開(kāi)關(guān)740，當(dāng)短電路金屬傳遞正在趨近電極和工件之間的金屬頸的破裂(rupture)時(shí)，輸入740a被激活。正好在絕緣擊穿出現(xiàn)之前，開(kāi)關(guān)740被關(guān)閉以增加電流流量以隔離短路的熔化金屬。當(dāng)該開(kāi)關(guān)被打開(kāi)時(shí)，電阻742在包括扼流圈734和電極E的串聯(lián)電路中被連接。當(dāng)該開(kāi)關(guān)被打開(kāi)來(lái)向電阻742傳送電流時(shí)，電容器744控制開(kāi)關(guān)740兩端的電壓。二極管746防止電阻742中的反向電流以放電電容器744。輸入濾波器電容器738被連接在由引腳20a、20b形成的直流總線之間，如果STT焊接操作將由電源700來(lái)執(zhí)行，則圖24中所示的模塊730被用來(lái)替換圖23中所示的斷路器模塊710。這些

了模塊704上用來(lái)執(zhí)行不同焊接操作的輸出電路的可互換性。
本發(fā)明的另一方面是用于模塊704上的新穎的輸出斷路器。這個(gè)新的輸出斷路器在圖25中被示出，其中，斷路器750具有兩個(gè)操作模式。它具有兩個(gè)單獨(dú)的而且獨(dú)特的極性路徑。第一路徑包括由線路762上的控制脈沖操作的極性開(kāi)關(guān)760。與極性開(kāi)關(guān)760和扼流圈770串聯(lián)的是調(diào)制開(kāi)關(guān)764，其在線路766上接收選通脈沖并且具有高速二極管788。極性開(kāi)關(guān)760和調(diào)制開(kāi)關(guān)764的操作使電流以第一極性方向流經(jīng)電極和工件W之間的缺口。第二路徑創(chuàng)建一個(gè)以反向極性流經(jīng)焊弧的電流，并且包括在線路782上接收選通脈沖的極性開(kāi)關(guān)780。對(duì)應(yīng)的調(diào)制開(kāi)關(guān)784具有選通信號(hào)線路786和高速二極管768。第二極性路徑中的扼流圈790對(duì)應(yīng)于第一極性路徑中的扼流圈770。開(kāi)關(guān)信號(hào)控制裝置800在線路762和線路766中創(chuàng)建信號(hào)以用于操作第一極性路徑，用類似的方法，線路782和線路786中的信號(hào)使電流以反向極性路徑流動(dòng)?？刂?00具有由振蕩器802確定的頻率并且在數(shù)字格式的控制器中包括脈寬調(diào)制器。裝置804選擇操作模式。這個(gè)裝置允許其中一個(gè)極性路徑被操作來(lái)只提供正向或反向的標(biāo)準(zhǔn)斬波電路。通過(guò)交替脈沖到兩個(gè)極性路徑，交流輸出信號(hào)被創(chuàng)建。實(shí)質(zhì)上，調(diào)制開(kāi)關(guān)764、784是斷路器750中的兩個(gè)斷路器模式的電源開(kāi)關(guān)。這是用于提供交流輸出的斷路器電路。如圖9中所示的單獨(dú)的并且獨(dú)特的極性開(kāi)關(guān)不被要求。雙模斷路器750對(duì)于電弧焊接來(lái)說(shuō)是新穎的，而且實(shí)質(zhì)上采用能夠倒置極性并且能夠以交流模式操作的斷路器。從而，當(dāng)使用相同的電路并且具有斷路器概念的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，電極E和工件W之間的焊接操作能夠在不同的模式之間轉(zhuǎn)換。如圖26所說(shuō)明，當(dāng)斷路器750以交流模式操作時(shí)，對(duì)于先有技術(shù)的交流焊接電源來(lái)說(shuō)是一個(gè)實(shí)在的改進(jìn)。這個(gè)先有單元是具有分離極性路徑的全橋輸出電路，具有加倍的正向偏壓電壓降。其中不存在斷路器的概念。電壓810由變極器812驅(qū)動(dòng)用以把直流鏈接820、822轉(zhuǎn)換成輸出直流總線830、832。這個(gè)直流總線經(jīng)由扼流圈834來(lái)驅(qū)動(dòng)全橋。電橋810具有由引腳a操作的開(kāi)關(guān)840、842和由引腳b驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)850、852。到開(kāi)關(guān)的信號(hào)被控制器860創(chuàng)建用于在兩組電源開(kāi)關(guān)之間交替，每組電源開(kāi)關(guān)都分別具有反向?qū)?anti-parallel)的二極管840a、842a、850a和852a。圖25中所示的雙模斷路器不僅能提供交流操作并且還能提供輸出調(diào)制。這對(duì)于電橋810來(lái)說(shuō)是一個(gè)實(shí)在的改進(jìn)并且不需要輸入變極器812。如在圖22中示意地說(shuō)明的，圖23、24和25中公開(kāi)的任何輸出模塊都可被用于三級(jí)電源700。具有這些電路其中一個(gè)的模塊704被用作連接到兩級(jí)輸入模塊702的輸出級(jí)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，模塊704的輸出斷路器配備有也在圖27中示出的軟切換電路900。圖23的斷路器710具有由以振蕩器882控制的頻率的脈寬調(diào)制器880驅(qū)動(dòng)的電源開(kāi)關(guān)712。脈寬調(diào)制器880的輸出880a在比較器884的控制下由輸入880b控制，比較器884比較線路886上來(lái)自于波形成型器或波形產(chǎn)生器的命令信號(hào)與線路706a上的反饋電路信號(hào)。這是斷路器的正常操作。軟切換電路900是常用的軟切換電路。該電路包括用于控制流經(jīng)電源開(kāi)關(guān)和二極管D4的電流的電感902。在切換操作期間，電容器906控制電源開(kāi)關(guān)兩端的電壓。電容器904和906用二極管D1、D2、D3和D4如圖27中所示地連接。這些電容器控制開(kāi)關(guān)712兩端的電壓。電感902控制通過(guò)二極管D4的電流。從而，開(kāi)關(guān)712和二極管D4在切換操作期間以電流和電壓來(lái)軟切換。這個(gè)電路在加州大學(xué)的文章中被示出，標(biāo)題為Properties and Synthesis ofPassive，Loseless Soft-Switching PWM Converters。這個(gè)1997年5月的文章內(nèi)容在此通過(guò)參考被合并以進(jìn)一步解釋常用的電路900的操作。本質(zhì)上，斷路器710的電源開(kāi)關(guān)具有軟切換電路以在電源開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和關(guān)閉順序期間控制電流和電壓。相同類型的軟切換電路被用于雙模斷路器750的電源開(kāi)關(guān)760、780。換言之，模塊704上的輸出斷路器配備有軟切換電路，該軟切換電路在切換操作期間控制適當(dāng)時(shí)候的電壓和電流。
圖28和29說(shuō)明了模塊化電源700的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在圖28中，模塊704配備有輸出功率級(jí)920，其可能是圖23中所示的直流斷路器、圖25中所示的交流斷路器或圖24中所示的STT電路。通過(guò)使用本發(fā)明，不同的模塊704能夠被連接到輸入模塊702以用于構(gòu)成不同類型的電源，而同時(shí)保留新穎的三級(jí)拓?fù)洹？刂破?22結(jié)合了圖11和22中所示的控制器190、194的功能并且從線路924接收控制電壓。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖29，使用本發(fā)明的模塊化三級(jí)電源的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)被說(shuō)明。兩個(gè)分離的輸入模塊702a、702b通過(guò)互連分別來(lái)自于兩個(gè)輸入模塊的輸出引腳20a、20b而被并聯(lián)連接。從而，斷路器30具有高于可從單個(gè)模塊702獲得的輸入電平。當(dāng)然，超過(guò)兩個(gè)的輸入模塊可以被采用來(lái)在斷路器30的輸入端創(chuàng)建相當(dāng)量的焊接電流。在圖29中，電源700a包括兩個(gè)輸入模塊702a、702b，其由控制器930通過(guò)輸出線路192a、198a以及輸出線路192b并且198b來(lái)一致地控制?？刂齐妷悍謩e通過(guò)線路932、934由模塊702a、702b中的直流總線來(lái)提供。從而，通過(guò)使用本發(fā)明的模塊化的三級(jí)電源，輸出級(jí)能夠被有選擇地改變或者輸入級(jí)可以被并聯(lián)。較小模塊的并聯(lián)降低了因大范圍功率級(jí)而需要的模塊數(shù)量。模塊化的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)在圖28和29中被說(shuō)明。其它的優(yōu)點(diǎn)對(duì)創(chuàng)建多面性來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，同時(shí)還保留了圖1-21中所示的新穎的三級(jí)電源的優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選方法(圖30-41)圖1-21中公開(kāi)的新穎的三級(jí)電源和圖25中所示的新穎的雙模斷路器已經(jīng)被開(kāi)發(fā)來(lái)執(zhí)行大量的焊接處理。圖30-41說(shuō)明了這類電源與這些焊接處理的結(jié)合。在圖30中，埋弧MIG焊接處理1000采用具有輸出引腳1012、1014的新穎的三級(jí)電源1010。引腳1014可能是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的接地引腳。埋弧焊接處理包括可沿工件WP活動(dòng)并且在工件側(cè)被許多粒狀熔劑材料1020圍繞的電極E。當(dāng)電極E相對(duì)工件WP移動(dòng)時(shí)，電極穿過(guò)粒狀焊劑1020以在凝固之前保護(hù)焊弧和已熔金屬熔池(puddle)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，焊接處理由圖1-21中公開(kāi)的三級(jí)電源來(lái)執(zhí)行。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電極E是圖31中所示的藥芯焊絲電極，其中，電極是包括圍繞包含焊劑的內(nèi)部芯線1032的外部金屬外皮1030的金屬絲。藥芯焊絲電極還包括用于與外皮1030的鋼熔合的粒狀材料。合金添加劑的包含沒(méi)有改變電極是″藥芯焊絲″電極。如果沒(méi)有焊劑，則電極仍然可能是具有以粒狀形態(tài)的金屬合金材料的被外皮1030圍繞的″包芯″電極。在此公開(kāi)的幾個(gè)焊接處理可以采用固體焊絲、金屬芯電極或藥芯焊絲電極，后者被優(yōu)選并且示意地在圖31中被說(shuō)明。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，正如圖31中所說(shuō)明的，圖1-21的三級(jí)電源與串列多弧焊接(tandem welding)處理1050結(jié)合使用。這個(gè)處理使用具有輸出引腳1062、1064的三級(jí)電源1060。焊接信號(hào)被導(dǎo)向可沿工件WP以方向D移動(dòng)的電極E1。第二電極E2從具有輸出引腳1082、1084的三級(jí)電源180接收焊接信號(hào)。兩個(gè)電源的輸出引腳都被引腳1086連接到工件WP。通過(guò)以方向D沿著工件WP移動(dòng)電極E1和E2，來(lái)執(zhí)行串列多弧焊接處理。這個(gè)處理被說(shuō)明為是使用粒狀焊劑1090的埋弧焊接處理。圖32的MIG串聯(lián)處理不需要是埋弧焊接處理并且可以如圖31中所示的只使用藥芯焊絲電極。當(dāng)使用埋弧焊接處理的粒狀焊劑時(shí)，電極通常是固體金屬或金屬芯。
本發(fā)明的三級(jí)電源與諸如圖33中所示的TIG焊接處理1100之類的任何焊接處理相結(jié)合。電源1110具有在電極E和工件WP之間的輸出引腳1112、1114。TIG焊接處理使用在焊接期間不會(huì)被耗費(fèi)的鎢電極E。為了提供用于TIG焊接處理的附加金屬，可以使用填焊金屬條F。用于通用MIG焊接處理1120的三級(jí)電源的類似結(jié)合在圖34中被說(shuō)明。電源1122具有輸出引腳1124、1126。電極E是焊絲、藥芯焊絲或者被存儲(chǔ)在電源中，說(shuō)明為線軸1130的其它物體。因此，焊絲W在工件WP處通過(guò)觸頭1132被移動(dòng)到焊接處理中。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的MIG技術(shù)，引腳1124被連接到觸頭1132以用于把焊接信號(hào)引導(dǎo)至電極E。這個(gè)通用的MIG焊接處理結(jié)合使用圖1-21中公開(kāi)的三級(jí)電源。
圖35和36中所示的不同的焊接輸出信號(hào)通過(guò)圖1-21中公開(kāi)的新穎的三級(jí)電源或圖25中說(shuō)明的雙模斷路器來(lái)創(chuàng)建。在圖35中，交流焊接信號(hào)1200包括正部分1202和負(fù)部分1204。這些部分由波形技術(shù)創(chuàng)建的一系列密集間隔的電流脈沖1210來(lái)創(chuàng)建，其中，每個(gè)脈沖的幅值由在波形成型器或波形產(chǎn)生器控制之下的脈寬調(diào)制器來(lái)確定。這是根據(jù)由俄亥俄州克利夫蘭市的林肯電氣公司開(kāi)創(chuàng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。圖35的交流焊接信號(hào)可以如圖36中所示由直流焊接信號(hào)1250來(lái)替代。峰值電流1252可以是為正極性或負(fù)極性的固定值。在被說(shuō)明的實(shí)施例中，焊接信號(hào)1250是脈沖信號(hào)，其中，峰值電平1252位于上升部分1254之后，其后緊接著下降部分1256。這提供了超出背景電平1258的脈沖。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，波形通過(guò)由波形成型器或波形產(chǎn)生器控制之下的脈寬調(diào)制器創(chuàng)建的一連串單獨(dú)的電流脈沖1260產(chǎn)生。
優(yōu)選地，圖30-36中說(shuō)明的處理和電源結(jié)合通過(guò)圖25中說(shuō)明的新穎的雙模斷路器輸出級(jí)來(lái)執(zhí)行。這個(gè)概念在圖37和38中被說(shuō)明。在圖37中，可能是使用粒狀焊劑的埋弧焊接處理的MIG焊接處理1300被說(shuō)明為與具有輸入兩級(jí)模塊1312的三級(jí)電源1310結(jié)合，輸入兩級(jí)模塊1312把輸出信號(hào)從非調(diào)整隔離DC/DC變換器引導(dǎo)至雙模斷路器1314。驅(qū)動(dòng)斷路器1314的直流信號(hào)在線路1316中。引腳1320上的輸出焊接信號(hào)是諸如圖35和36中所示的信號(hào)之類的信號(hào)。焊接信號(hào)被連接到觸頭1132以用于MIG焊接處理1300。與電源1310結(jié)合的TIG焊接處理1350在圖38中被說(shuō)明。之前用于不同元件的編號(hào)在圖38中被使用。圖35和36中所示的焊接信號(hào)通過(guò)輸出引腳1320被導(dǎo)向鎢電極E。填焊金屬條F被用來(lái)在直流TIG焊接處理期間提供附加金屬。通常，這個(gè)填焊金屬不被用于交流TIG焊接，盡管它也是有效的。分別在圖37、38中說(shuō)明的通用的MIG焊接處理1300和通用的TIG焊接處理1350是使用圖25中公開(kāi)的雙模斷路器710的新穎的結(jié)合。
圖25中所示的雙模斷路器750能夠由來(lái)自于不同的隔離輸入電源的DC信號(hào)驅(qū)動(dòng)以執(zhí)行結(jié)合的焊接處理。通用的直流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的使用在圖39-41中被說(shuō)明，其中，之前使用的類似數(shù)字對(duì)應(yīng)于相同或類似的元件。MIG焊接處理1400在圖39中被說(shuō)明，其中，通用的直流輸入1410被雙模斷路器1314轉(zhuǎn)換以在觸頭1132創(chuàng)建交流或直流焊接信號(hào)。圖39的MIG焊接處理1400被轉(zhuǎn)換成圖40中的埋弧MIG焊接處理1420。通過(guò)添加圍繞電極E的粒狀焊劑材料1422以保護(hù)焊接處理的電弧和已熔金屬熔池，從而這個(gè)轉(zhuǎn)換被實(shí)現(xiàn)。如圖41中所說(shuō)明的，具有通用輸入直流驅(qū)動(dòng)信號(hào)1410的雙模斷路器與電源結(jié)合以提供TIG焊接處理1430。引腳1320上的交流或直流焊接信號(hào)被鎢電極E用來(lái)在工件WP進(jìn)行TIG焊接。
正如圖30-41中所說(shuō)明的，圖1-21中所示的新穎的三級(jí)電源和圖25中公開(kāi)的新穎的雙模斷路器與某些焊接處理結(jié)合以創(chuàng)建新穎的方法，該新穎的方法形成了本發(fā)明的另一方面。圖30-41中說(shuō)明的方法公開(kāi)了焊接處理與本發(fā)明的新穎的電源的結(jié)合的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于電弧焊接處理的電源，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入端的非調(diào)整DC/DC變換器，以具有給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；以及第三級(jí)，用于把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出，所述輸入級(jí)和所述第二級(jí)被裝配到第一模塊中，而所述第三級(jí)被裝配到可連接到所述第一模塊的第二模塊中。
2.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，所述給定工作循環(huán)是可調(diào)的。
3.如權(quán)利要求2所述的電源，其中，所述輸入級(jí)包括整流器和功率因數(shù)校正變換器。
4.如權(quán)利要求3所述的電源，其中，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓型變換器。
5.如權(quán)利要求3所述的電源，其中，所述功率因數(shù)校正變換器是降壓型變換器。
6.如權(quán)利要求5所述的焊接電源，其中，所述第二模塊的所述第三級(jí)是具有以給定頻率操作的電源開(kāi)關(guān)的斷路器。
7.如權(quán)利要求6所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)具有軟切換電路。
8.如權(quán)利要求7所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
9.如權(quán)利要求5所述的焊接電源，其中，所述斷路器是具有第一極性路徑和第二極性路徑的雙模斷路器，第一極性路徑具有第一電源開(kāi)關(guān)和一極性開(kāi)關(guān)，第二極性路徑具有第二電源開(kāi)關(guān)和一極性開(kāi)關(guān)。
10.如權(quán)利要求9所述的焊接電源，包括具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式在所述第一和第二極性路徑之間交替地操作所述斷路器，而第二模式只在所述的極性路徑的其中一個(gè)操作所述斷路器。
11.如權(quán)利要求10所述的焊接電源，其中，所述第一和第二電源開(kāi)關(guān)分別具有軟切換電路。
12.如權(quán)利要求11所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
13.如權(quán)利要求9所述的焊接電源，其中，所述第一和第二電源開(kāi)關(guān)分別具有軟切換電路。
14.如權(quán)利要求13所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
15.如權(quán)利要求4所述的焊接電源，其中，所述第二模塊的所述第三級(jí)是具有以給定頻率操作的電源開(kāi)關(guān)的斷路器。
16.如權(quán)利要求15所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)具有軟切換電路。
17.如權(quán)利要求16所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
18.如權(quán)利要求4所述的焊接電源，其中，所述斷路器是一具有第一極性路徑和第二極性路徑的雙模斷路器，第一極性路徑具有第一調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)，第二極性路徑具有第二調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)。
19.如權(quán)利要求18所述的焊接電源，包括一個(gè)具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式在所述第一和第二極性路徑之間交替地操作所述斷路器，而第二模式只在所述的極性路徑的其中一個(gè)操作所述斷路器。
20.如權(quán)利要求19所述的焊接電源，其中，所述第一和第二調(diào)制開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
21.如權(quán)利要求20所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
22.如權(quán)利要求18所述的焊接電源，其中，所述第一和第二調(diào)制開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
23.如權(quán)利要求22所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
24.如權(quán)利要求3所述的焊接電源，其中，所述第二模塊的所述第三級(jí)是具有以給定頻率操作的電源開(kāi)關(guān)的斷路器。
25.如權(quán)利要求24所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)具有一軟切換電路。
26.如權(quán)利要求25所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
27.如權(quán)利要求3所述的焊接電源，其中，所述斷路器是一具有第一極性路徑和第二極性路徑的雙模斷路器，第一極性路徑具有第一調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)，第二極性路徑具有第二調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)。
28.如權(quán)利要求27所述的焊接電源，包括一具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式在所述第一和第二極性路徑之間交替地操作所述斷路器，而第二模式只在所述的極性路徑的其中一個(gè)操作所述斷路器。
29.如權(quán)利要求28所述的焊接電源，其中，所述第一和第二電源開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
30.如權(quán)利要求29所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
31.如權(quán)利要求27所述的焊接電源，其中，所述第一和第二調(diào)制開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
32.如權(quán)利要求31所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
33.如權(quán)利要求1所述的焊接電源，其中，所述第二模塊的所述第三級(jí)是具有以給定頻率操作的調(diào)制開(kāi)關(guān)的斷路器。
34.如權(quán)利要求33所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)具有一軟切換電路。
35.如權(quán)利要求34所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
36.如權(quán)利要求1所述的焊接電源，其中，所述斷路器是一具有第一極性路徑和第二極性路徑的雙模斷路器，第一極性路徑具有第一調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)，第二極性路徑具有第二調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)。
37.如權(quán)利要求36所述的焊接電源，包括一具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式在所述第一和第二極性路徑之間交替地操作所述斷路器，而第二模式只在所述的極性路徑的其中一個(gè)操作所述斷路器。
38.如權(quán)利要求37所述的焊接電源，其中，所述第一和第二電源開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
39.如權(quán)利要求38所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
40.如權(quán)利要求36所述的焊接電源，其中，所述第一和第二調(diào)制開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
41.如權(quán)利要求40所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
42.如權(quán)利要求1所述的焊接電源，其中，所述第二模塊的所述第三級(jí)是具有執(zhí)行STT焊接處理的電源開(kāi)關(guān)的電路。
43.如權(quán)利要求42所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)具有一軟切換電路。
44.如權(quán)利要求43所述的焊接電源，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
45.一種用于電弧焊接處理的電源，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，用于把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出，所述第三級(jí)是與所述電源分離的斷路器。
46.如權(quán)利要求45所述的電源，其中，所述給定工作循環(huán)是可調(diào)的。
47.如權(quán)利要求45所述的電源，其中，所述輸入級(jí)包括整流器和功率因數(shù)校正變換器。
48.如權(quán)利要求47所述的電源，其中，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓型變換器。
49.如權(quán)利要求47所述的電源，其中，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓型+降壓型變換器。
50.如權(quán)利要求45所述的焊接電源，其中，所述斷路器具有一電源開(kāi)關(guān)。
51.如權(quán)利要求50所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)以高于18kHz的頻率操作。
52.如權(quán)利要求51所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)由脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
53.如權(quán)利要求50所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)由脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
54.如權(quán)利要求53所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
55.如權(quán)利要求52所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
56.如權(quán)利要求51所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
57.如權(quán)利要求50所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
58.如權(quán)利要求49所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
59.如權(quán)利要求48所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
60.如權(quán)利要求47所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
61.如權(quán)利要求45所述的焊接電源，其中，所述第一和第二級(jí)被裝配到單個(gè)分離的模塊上。
62.如權(quán)利要求52所述的焊接電源，其中，所述的電源開(kāi)關(guān)具有一軟切換電路。
63.如權(quán)利要求51所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)具有一軟切換電路。
64.如權(quán)利要求50所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)具有一軟切換電路。
65.如權(quán)利要求45所述的焊接電源，其中，所述斷路器是一具有第一極性路徑和第二極性路徑的雙模斷路器，第一極性路徑具有第一調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)，第二極性路徑具有第二調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)。
66.如權(quán)利要求65所述的焊接電源，包括一具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式交替地操作所述第一和第二極性路徑之間的所述斷路器，而第二模式只在所述的極性路徑的其中一個(gè)操作所述斷路器。
67.如權(quán)利要求66所述的焊接電源，其中，所述的第一和第二電源開(kāi)關(guān)分別具有一個(gè)軟切換電路。
68.如權(quán)利要求67所述的焊接電源，其中，所述的軟切換電路是無(wú)源式。
69.如權(quán)利要求65所述的焊接電源，其中，所述的第一和第二電源開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
70.如權(quán)利要求69所述的焊接電源，其中，所述的軟切換電路是無(wú)源式。
71.一種用于電弧焊接處理的電源，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的數(shù)值；和第三級(jí)，用于把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出，所述第三級(jí)是執(zhí)行STT焊接處理的電路。
72.如權(quán)利要求71所述的電源，其中，所述給定工作循環(huán)是可調(diào)的。
73.如權(quán)利要求71所述的電源，其中，所述輸入級(jí)包括整流器和功率因數(shù)校正變換器。
74.如權(quán)利要求73所述的電源，其中，所述功率因數(shù)校正變換器是升壓型變換器。
75.如權(quán)利要求73所述的電源，其中，所述功率因數(shù)校正變換器是降壓型+升壓型變換器。
76.如權(quán)利要求71所述的焊接電源，其中，執(zhí)行電路的所述STT具有一電源開(kāi)關(guān)。
77.如權(quán)利要求76所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)以高于18kHz的頻率操作。
78.如權(quán)利要求77所述的焊接電源，其中，所述電源開(kāi)關(guān)由脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
79.如權(quán)利要求76所述的焊接電源，其中，所述第二模塊的所述第三級(jí)是具有以給定頻率操作的電源開(kāi)關(guān)的斷路器。
80.一種用于電弧焊機(jī)的電源的輸出級(jí)，所述級(jí)是具有第一極性路徑和第二極性路徑的斷路器，第一極性路徑具有第一調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)，第二極性路徑具有第二調(diào)制開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)。
81.如權(quán)利要求80所述的輸出級(jí)，包括一具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式在所述第一和第二極性路徑之間交替地操作所述斷路器，而第二模式只在所述的極性路徑的其中一個(gè)操作所述斷路器。
82.如權(quán)利要求81所述的輸出級(jí)，其中，所述第一和第二調(diào)制開(kāi)關(guān)分別具有一軟切換電路。
83.如權(quán)利要求82所述的輸出級(jí)，其中，所述軟切換電路是無(wú)源式。
84.如權(quán)利要求83所述的輸出級(jí)，其中，所述軟切換電路是低電壓和低電流。
85.如權(quán)利要求82所述的輸出級(jí)，其中，所述軟切換電路是低電壓和低電流。
86.如權(quán)利要求85所述的輸出級(jí)，其中，所述調(diào)制開(kāi)關(guān)由以大約高于18kHz的頻率操作的脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
87.如權(quán)利要求84所述的輸出級(jí)，其中，所述調(diào)制開(kāi)關(guān)由以大約高于18kHz的頻率操作的脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
88.如權(quán)利要求83所述的輸出級(jí)，其中，所述調(diào)制開(kāi)關(guān)由以大約高于18kHz的頻率操作的脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
89.如權(quán)利要求82所述的輸出級(jí)，其中，所述調(diào)制開(kāi)關(guān)由以大約高于18kHz的頻率操作的脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
90.如權(quán)利要求81所述的輸出級(jí)，其中，所述調(diào)制開(kāi)關(guān)由以大約高于18kHz的頻率操作的脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
91.如權(quán)利要求80所述的輸出級(jí)，其中，所述調(diào)制開(kāi)關(guān)由以大約高于18kHz的頻率操作的脈寬調(diào)制器來(lái)操作。
92.一種包括電源的焊機(jī)，該電源包括多級(jí)，最后一級(jí)是一雙模斷路器，該雙模斷路器具有直流輸入、具有第一調(diào)制電源開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)的第一極性路徑，以及具有第二調(diào)制或電源開(kāi)關(guān)和極性開(kāi)關(guān)的第二極性路徑。
93.如權(quán)利要求92所述的焊接電源，包括一具有第一模式和第二模式的控制器，第一模式在所述第一和第二極性路徑之間交替地操作所述斷路器，而第二模式只在所述的極性路徑的其中一個(gè)操作所述斷路器。
94.如權(quán)利要求93所述的焊機(jī)，包括用于所述斷路器的第一輸出引腳，MIG焊接站的觸頭和把所述引腳連接到所述觸頭的裝置。
95.如權(quán)利要求92所述的焊機(jī)，包括用于所述斷路器的第一輸出引腳，MIG焊接站的觸頭和把所述引腳連接到所述觸頭的裝置。
96.如權(quán)利要求93所述的焊機(jī)，包括用于所述斷路器的第一輸出引腳，TIG焊接站的非自耗電極和把所述引腳連接到所述電極的裝置。
97.如權(quán)利要求92所述的焊機(jī)，包括用于所述斷路器的第一輸出引腳，TIG焊接站的非自耗電極和把所述引腳連接到所述電極的裝置。
98.如權(quán)利要求97所述的焊機(jī)，包括具有第一模式和第二模式和第三模式的控制器，第一模式在所述第一和所述第二路徑之間交替地操作轉(zhuǎn)換，第二模式用于所述第一路徑的操作，第三模式用于所述第二路徑的操作。
99.如權(quán)利要求96所述的焊機(jī)，包括具有第一模式和第二模式和第三模式的控制器，第一模式在所述第一和所述第二路徑之間交替地操作轉(zhuǎn)換，第二模式用于所述第一路徑的操作，第三模式用于所述第二路徑的操作。
100.如權(quán)利要求95所述的焊機(jī)，包括具有第一模式和第二模式和第三模式的控制器，第一模式在所述第一和所述第二路徑之間交替地操作轉(zhuǎn)換，第二模式用于所述第一路徑的操作，第三模式用于所述第二路徑的操作。
101.如權(quán)利要求94所述的焊機(jī)，包括具有第一模式和第二模式和第三模式的控制器，第一模式在所述第一和所述第二路徑之間交替地操作轉(zhuǎn)換，第二模式用于所述第一路徑的操作，第三模式用于所述第二路徑的操作。
102.如權(quán)利要求93所述的焊機(jī)，包括具有第一模式和第二模式和第三模式的控制器，第一模式在所述第一和所述第二路徑之間交替地操作轉(zhuǎn)換，第二模式用于所述第一路徑的操作，第三模式用于所述第二路徑的操作。
103.如權(quán)利要求92所述的焊機(jī)，包括具有第一模式和第二模式和第三模式的控制器，第一模式在所述第一和所述第二路徑之間交替地操作轉(zhuǎn)換，第二模式用于所述第一路徑的操作，第三模式用于所述第二路徑的操作。
104.如權(quán)利要求103所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
105.如權(quán)利要求102所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
106.如權(quán)利要求101所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
107.如權(quán)利要求100所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
108.如權(quán)利要求99所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
109.如權(quán)利要求98所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
110.如權(quán)利要求97所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
111.如權(quán)利要求96所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
112.如權(quán)利要求95所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
113.如權(quán)利要求94所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
114.如權(quán)利要求93所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
115.如權(quán)利要求92所述的焊機(jī)，其中，所述電源包括輸入級(jí)，具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為，具有連接到所述第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把所述輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由所述第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把所述第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與所述開(kāi)關(guān)的所述工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，把所述第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述焊接處理的焊接輸出。
116.如權(quán)利要求112所述的焊機(jī)，其中，所述給定工作循環(huán)是可調(diào)的。
117.如權(quán)利要求103所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
118.如權(quán)利要求102所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
119.如權(quán)利要求101所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
120.如權(quán)利要求100所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
121.如權(quán)利要求99所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
122.如權(quán)利要求98所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
123.如權(quán)利要求97所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
124.如權(quán)利要求96所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
125.如權(quán)利要求95所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
126.如權(quán)利要求94所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
127.如權(quán)利要求93所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
128.如權(quán)利要求92所述的焊機(jī)，其中，所述電源第一級(jí)的所述電源具有連接到所述二級(jí)斷路器的直流輸入的直流輸出。
129.一種MIG焊接的方法，包括(a)提供向工件進(jìn)給的焊絲；(b)提供具有焊接輸出信號(hào)的電源；和(c)提供具有創(chuàng)建所述輸出信號(hào)的雙模斷路器輸出級(jí)的所述電源，以促成所述焊絲和所述工件之間的焊接操作。
130.如權(quán)利要求129所述的方法，其中，所述電源具有三個(gè)單獨(dú)級(jí)，中央級(jí)是非調(diào)整隔離全橋變極器。
131.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是交流信號(hào)。
132.如權(quán)利要求129所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是交流信號(hào)。
133.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是直流信號(hào)。
134.如權(quán)利要求129所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是直流信號(hào)。
135.如權(quán)利要求134所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
136.如權(quán)利要求133所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
137.如權(quán)利要求132所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
138.如權(quán)利要求131所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
139.如權(quán)利要求130所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
140.如權(quán)利要求129所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
141.如權(quán)利要求138所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或幅值不同于正部分的負(fù)部分。
142.如權(quán)利要求141所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
143.如權(quán)利要求137所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或幅值不同于正部分的負(fù)部分。
144.如權(quán)利要求143所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
145.如權(quán)利要求132所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或幅值不同于正部分的負(fù)部分。
146.如權(quán)利要求145所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
147.如權(quán)利要求131所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或幅值不同于正部分的負(fù)部分。
148.如權(quán)利要求147所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
149.如權(quán)利要求148所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
150.如權(quán)利要求147所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
151.如權(quán)利要求134所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
152.如權(quán)利要求133所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
153.如權(quán)利要求132所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
154.如權(quán)利要求131所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
155.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
156.如權(quán)利要求129所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
157.一種MIG焊接的方法，包括(a)提供向工件進(jìn)給的焊絲；(b)提供具有焊接輸出信號(hào)的電源；和(c)提供所述三級(jí)電源，所述三級(jí)電源具有以非調(diào)整DC/DC變換器形式的中心級(jí)，用于創(chuàng)建所述輸出信號(hào)來(lái)促成所述焊絲和所述工件之間的焊接操作。
158.如權(quán)利要求157所述的方法，其中，所述中心級(jí)是非調(diào)整隔離全橋變極器。
159.如權(quán)利要求158所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是交流信號(hào)。
160.如權(quán)利要求157所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是交流信號(hào)。
161.如權(quán)利要求158所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是直流信號(hào)。
162.如權(quán)利要求157所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)是直流信號(hào)。
163.如權(quán)利要求162所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
164.如權(quán)利要求161所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
165.如權(quán)利要求160所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
166.如權(quán)利要求159所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
167.如權(quán)利要求158所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
168.如權(quán)利要求157所述的方法，包括(d)提供圍繞所述電極并且在所述工件上的粒狀焊劑。
169.如權(quán)利要求166所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或數(shù)值不同于正部分的負(fù)部分。
170.如權(quán)利要求169所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
171.如權(quán)利要求165所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或數(shù)值不同于正部分的負(fù)部分。
172.如權(quán)利要求171所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
173.如權(quán)利要求160所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或數(shù)值不同于正部分的負(fù)部分。
174.如權(quán)利要求173所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
175.如權(quán)利要求159所述的方法，其中，所述交流信號(hào)具有能量或數(shù)值不同于正部分的負(fù)部分。
176.如權(quán)利要求175所述的方法，其中，所述負(fù)部分中的所述差值大于所述正部分。
177.如權(quán)利要求176所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
178.如權(quán)利要求175所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
179.如權(quán)利要求162所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
180.如權(quán)利要求161所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
181.如權(quán)利要求160所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
182.如權(quán)利要求159所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
183.如權(quán)利要求158所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
184.如權(quán)利要求157所述的方法，其中，所述電極是藥芯焊絲電極。
全文摘要
一個(gè)用于電弧焊接處理的三級(jí)電源，包括具有交流輸入和第一直流輸出信號(hào)的輸入級(jí)；第二級(jí)，其形式為具有連接到該第一直流輸出信號(hào)的輸入的非調(diào)整DC/DC變換器，以給定工作循環(huán)的高頻切換以把該輸入轉(zhuǎn)換成第一內(nèi)部交流信號(hào)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，具有由該第一內(nèi)部高頻交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈和用于創(chuàng)建第二內(nèi)部高頻交流信號(hào)的次級(jí)線圈的隔離變壓器，和把該第二內(nèi)部交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成該第二級(jí)的第二直流輸出信號(hào)的整流器，第二直流輸出信號(hào)具有與開(kāi)關(guān)的工作循環(huán)相關(guān)的幅值；和第三級(jí)，用于把第二直流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于焊接的焊接輸出，其中，輸入級(jí)和第二級(jí)被裝配到第一模塊中，而第三級(jí)被裝配到可連接到第一模塊的第二模塊中。
文檔編號(hào)H02M7/04GK1817543SQ200610001488
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
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