專利名稱：交流發(fā)電機型直流電焊電源觸發(fā)電路的同步裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與由發(fā)動機驅(qū)動的電焊電源有關(guān)，具體地說，與采用由發(fā)動機驅(qū)動、為多相可控硅整流電路供電的多相交流發(fā)電機的直流電焊電源有關(guān)。
在建筑工地、遠地工地和其他一些場合進行電焊往往自行供電比較方便。在這些情況下，常常用一個汽油機或柴油機作為原動機，驅(qū)動一個交流發(fā)電機，來提供電焊所需的電力。有一種電源是用一個汽油機或柴油機驅(qū)動一個具有三相交流輸出的感應(yīng)式三相交流發(fā)電機。三相交流電是一種用三根導(dǎo)線(有時還有一根零線)來傳送50赫或60赫左右的交流(正弦波)電的標準形式。交流發(fā)電機中的旋轉(zhuǎn)磁場使電流在接成三相的靜止繞組內(nèi)流動，從而產(chǎn)生三相電。這三相之間相位相互相差120°，習(xí)慣上標為相A、B和C。所謂相位相差120°是指相位B落后于相位A三分之一周，相位C落后于相位B三分之一周。相位順序由磁場旋轉(zhuǎn)方向確定，而磁場旋轉(zhuǎn)方向又由驅(qū)動的原動機的旋轉(zhuǎn)方向確定。這是一種眾所周知的有效輸電方式。
三相交流輸出由接成整流橋的可控硅整流。通過控制對這些可控硅整流器的觸發(fā)可以控制諸如電焊電流幅度之類的電焊參數(shù)。
對整流電路中的可控硅整流器的控制要求使觸發(fā)信號與輸入可控硅整流橋的交流電壓的周期同步。這可能是很困難的，因為可控硅本身的觸發(fā)、電焊機和系統(tǒng)中其他器件的工作都會使理想中應(yīng)該是平滑的正弦波的可控硅整流器輸入出現(xiàn)尖峰、噪聲和錯誤轉(zhuǎn)換。
過去，有時是通過從交流發(fā)電機本身的供電輸出線得到一個同步信號來實現(xiàn)同步的。然而由于上述尖峰、噪聲、錯誤轉(zhuǎn)換和其他一些問題，要求對這個同步信號進行調(diào)整，以便消除錯誤同步和定時不當。另一種方法是在交流發(fā)電機內(nèi)為每一相都安裝一個專用的同步繞組。這種方法成本較高，因為對于一個三相電源來說需要三個同步繞組。而且，由于可控硅整流器工作而出現(xiàn)在電力饋線上的噪聲和尖峰以及錯誤轉(zhuǎn)換通常會通過交流發(fā)電機的電力輸出繞組引入交流發(fā)電機的磁場，從而感應(yīng)到同步繞組上，因此也需要對各同步繞組的輸出進行調(diào)整。所以，除了每相一個同步繞組的成本外，還要加上三相的調(diào)整電路的成本。
本發(fā)明提供了一種發(fā)動機驅(qū)動的直流電焊電源。在這種電焊電源中同步信息是從設(shè)置在交流發(fā)電機內(nèi)的一個單獨的同步繞組中取得的。所用的控制電路和方法利用了交流發(fā)電機電源固有的特性，根據(jù)單獨的傳感繞組為各相提供同步信息。
按照本發(fā)明，這個單獨的傳感繞組安裝在交流發(fā)電機內(nèi)，用來傳感在交流發(fā)電機內(nèi)所建立的旋轉(zhuǎn)磁場。它有一個大致呈正弦變化的輸出信號。這個信號由一個半波整流器整流后，經(jīng)過由一個電容和一個電阻組成的脈沖展寬器加到一個開關(guān)網(wǎng)絡(luò)上，從而形成一個截然從一個二進狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個二進狀態(tài)的數(shù)字信號。這轉(zhuǎn)換點在時間上是固定不變的，出現(xiàn)在同步繞組輸出的正弦波的周期中的某個位置上。因此，所形成的這個數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換點直接與交流發(fā)電機磁場旋轉(zhuǎn)到某個精確的位置有關(guān)，也就是與交流發(fā)電機輸出端上三相交流電輸出的變化周期中的某個精確的時間位置有關(guān)。
按照本發(fā)明，同步開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出的數(shù)字信號加到一個數(shù)字處理器上，數(shù)字處理器將轉(zhuǎn)換時間適當延遲后形成分別控制整流橋中相應(yīng)可控硅的各個觸發(fā)脈沖。
按照本發(fā)明，數(shù)字處理器所提供的延遲量是可調(diào)的，以便控制電焊電源輸出的電流和電壓。
按照本發(fā)明所提出的為多相交流發(fā)電機電焊電源中的可控硅整流提供定時觸發(fā)信號的方法包括下列各步驟配置一個安裝在交流發(fā)電機內(nèi)的單獨的導(dǎo)電同步繞組、一個與這個單獨繞組連接的整流器、一個與整流器連接的儲能電容和泄放電阻、一個與儲能電容和泄放電阻連接的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和一個數(shù)字處理器，使得在同步繞組的輸出端產(chǎn)生一個周期性輸出信號；將這個輸出信號加到整流器上，從而產(chǎn)生一個經(jīng)整流的信號；將經(jīng)整流的信號加到儲能電容和泄放電阻上，從而產(chǎn)生一個展寬信號；將展寬信號加到開關(guān)網(wǎng)絡(luò)上，從而形成一個具有與同步繞組輸出信號每個周期中的一個選定點相應(yīng)的明顯的轉(zhuǎn)換點的開關(guān)信號；將這個開關(guān)信號加到數(shù)字處理器上；以及用數(shù)字處理器產(chǎn)生一組得到定時的可控硅選通信號，用來觸發(fā)相應(yīng)的可控硅，產(chǎn)生所要求的電焊電流。
本發(fā)明的主要目的是提供一種用發(fā)動機驅(qū)動的多相交流發(fā)電機直流電焊電源，這種電源只需要用一個單獨的傳感電路就能提供選通對多相交流輸出進行整流的可控硅的同步信息。
本發(fā)明的另一個目的是為多相交流發(fā)電機供電的直流電焊電路提供一種制造成本低廉、工作可靠的同步電路。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種只需要一個單獨的同步信號調(diào)整電路的由原動機驅(qū)動的交流發(fā)電機型直流電焊電源。
本發(fā)明的另一個目的是吸取由原動機驅(qū)動的交流發(fā)電機型直流電焊電源的原動機轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定的優(yōu)點，用一個單相同步繞組來形成三相觸發(fā)信號。
本發(fā)明的另一個目的是為原動機驅(qū)動的交流發(fā)電機型直流電焊電源提供一種可用數(shù)字處理器很方便進行控制的、不易受噪聲、尖峰、閃爍和錯誤轉(zhuǎn)換之類影響的選通控制電路。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能補償和/或恢復(fù)失去的同步信息而不至對完成焊接產(chǎn)生過分的不利影響的發(fā)動機驅(qū)動的交流發(fā)電機型直流電焊電源。
本發(fā)明的以上這些和其他一些目的和優(yōu)點可以從以下說明、附圖及所附權(quán)利要求中更為清楚地看到。在這些附圖中

圖1為具有一個交流發(fā)電機、整流器和控制電路的發(fā)動機驅(qū)動的電焊機的原理方框圖。
圖2為圖1中交流發(fā)電機的電力繞組和傳感繞組配置情況的示意圖；圖3為用于圖1中同步信號數(shù)字化裝置中的電路圖；圖4為可能出現(xiàn)在圖2中的同步繞組輸出端和加在圖3中的輸入端的電壓波形圖；以及圖5示出了圖3中各點的電壓波形。
這些附圖只是示例性地示出了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的情況，并不是限制性的。由圖1可見，電弧電焊電源A有一個通過主軸12與交流發(fā)電機14機械連接的發(fā)動機10。交流發(fā)電機14是一個三相感應(yīng)型無刷交流發(fā)電機，具有三相電焊電輸出端16、單相輔助電輸出18和單相同步輸出20。輔助電輸出18根據(jù)市場需求或用戶愿望可以提供120伏或240伏60赫或50赫的電力。輔助電的頻率可以通過控制原動機速度保持在接近50赫或60赫，這是眾所周知的。這可以使操作員利用輔助電輸出18運行對交流電頻率有一定要求的電動工具之類。按常規(guī)是備有具有這些特征的這種輔助電力的。
三相電焊電通過三根電焊電輸電線22A、22B和22C輸出。這三相按常規(guī)標為A相、B相和C相。假設(shè)A相為領(lǐng)先相，則B相落后A相120°，而C相落后B相120°。在這種常規(guī)的發(fā)電系統(tǒng)中，采用的是對稱結(jié)構(gòu)。三相電通過線22A、22B和22C加到一個可控硅整流橋30上。實際上，交流發(fā)電機14的轉(zhuǎn)子有一個鼠籠式繞組，而在線22A、22B和22C之間接有電容器，用來激勵這個轉(zhuǎn)子繞組。
整流橋30由三個半導(dǎo)體控制整流器(SCR)31、33、35和三個二極管32、34、36組成。每個SCR都有一個控制極，用來觸發(fā)SCR，使它處于正向?qū)顟B(tài)。這些SCR和二極管接成常用的三相半控整流橋，每個SCR或二極管從三相輸電線接收能量，另一端接到直流電焊供電輸出線40或直流電焊地線42?？梢韵蟪Ｒ?guī)那樣加入諸如電感和/或電容之類的濾波器件。這種SCR整流橋在工業(yè)上是眾所周知的。并且，也可以采用六個SCR構(gòu)成的整流橋之類。
直流電焊供電輸出線40與電焊電極41連接，而直流地線42與工件43連接。當然，電焊電極與工件的極性可以顛倒。電焊電極和工件通過電弧44電連接，這與常規(guī)的一樣。電弧電流由一個電流傳感分路器46測量，電流值的信息經(jīng)調(diào)整后傳送給數(shù)字處理電路130。本優(yōu)選實施例傳感電流用的是一個分路器，但用一個線圈也是可以的。
SCR31、33、35需要選通信號。這些選通信號分別加到各SCR的控制極上，決定了各可控硅的導(dǎo)通期。正確控制選通信號就能控制整流橋30的輸出電流和電壓。但是，選通信號必需與通過線22A、22B、22C加到SCR上的交流電精確同步。
圖2為交流發(fā)電機14內(nèi)各繞組配置示意圖。與常規(guī)的一樣，當發(fā)電機主軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場時，與22A、22B、22C相互連接的三相繞組提供了三相電焊電。這三個繞組按常規(guī)方式配置，使得相互之間的相位差為120°。與點AUX B、AUX N、AUX C相互連接的輔助繞組通常在AUX N與AUX B之間和在AUX N與AUX C之間提供120伏的電，或者在AUX B與AUX C之間提供240伏的電。這兩個繞組不一定要提供三相電中的兩相。這種供輔助電方式也是慣例。
在點SYNC A和SYNC N之間的一個單獨繞組在交流發(fā)電機的同步線上提供了一個單相交流輸出。這個繞組的線經(jīng)很小，因為它只為與它連接的控制電路提供傳感信息和功率。此外，由于這個繞組只是單相的，因此能繞在輔助繞組剩下的槽空內(nèi)。所需要的槽空很小。單相同步繞組提供了一個與交流發(fā)電機內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場有著固定不變的時間關(guān)系的交流正弦電壓。旋轉(zhuǎn)磁場也在與22A、22B、22C相互連接的各繞組內(nèi)感應(yīng)出電焊電的電流。因此，同步正弦波就與加到受控整流橋30的三相電焊電的正弦波的定相有著固定的時間關(guān)系。如果發(fā)動機驅(qū)動的交流發(fā)電機的主軸以恒定速度轉(zhuǎn)動，同步正弦波將超前或落后于各電焊電正弦波一段固定的時間。即使發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速稍有變化，同步線SYNC A和SYNC N上的信號仍然攜有全部三根輸電線22A、22B、22C的精確定相信息，因為發(fā)動機和交流發(fā)電機的慣性，與60赫的電相比機械運動的改變是很慢的。
同步信號的頻率與交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率有著固定的關(guān)系。對于二極機來說，頻率相同，而對于四極機來說，同步信號的頻率是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的兩倍。
SYNC A和SYNC N上的單相同步信號加到同步信號數(shù)字化電路50上(見圖1)。圖4示出了同步繞組的輸出信號52。這個信號基本上是一個正弦波，具有正半周54和負半周56。它將含有一些由于可控硅的開關(guān)和其他一些情況而形成的紊亂部分。正半周與負半周之間的轉(zhuǎn)換點，也就是過零點，在傳感中具有特別重要的意義。由圖4所示的波形可見，下行過零點58是比較純凈的，而上行過零點60則混有干擾。每個上行過零點含有寄生的正向漂移62、緊接著的負向漂移64以及一個第二上行過零點66。這種波形在發(fā)動機驅(qū)動的整流電路中是由于觸發(fā)可控硅導(dǎo)致在輸電線上產(chǎn)生尖峰而造成的。這些尖峰通過輸電線22A、22B、22C反饋到交流發(fā)電機，感應(yīng)出一個磁場，被傳感電路檢測出來。在有些情況下，這些尖峰出現(xiàn)在過零區(qū)(如圖所示)，使控制電路發(fā)生一些值得注意的問題。實際上，錯誤的過零點可能出現(xiàn)在同步繞組輸出信號的任何部位。本發(fā)明通過在數(shù)字化電路中有效地屏蔽掉這些尖峰和漂移克服了由此而產(chǎn)生的一系列問題。
如圖3所示，同步繞組輸出信號52加到整流二極管70上，抑制掉負半周56，只讓正半周54通過。正半周加到電容72和電阻74上，形成了一個展寬的半周信號76(見圖5)。電容72由正半周充電后通過電阻74慢慢放電，從而起到了展寬作用。展寬的半周信號76通過阻值較小的電阻78加到由電阻80和82構(gòu)成的分壓器上。齊納(穩(wěn)壓)二極管84將展寬的半周信號76的最大電壓箝止在一個合理的電平，從而形成一個經(jīng)箝位的展寬半周信號90。穩(wěn)壓二極管84還起到保護同步信號數(shù)字化電路50中的其余一些器件。經(jīng)箝位的展寬半周信號90加到NPN晶體管86的基極。在展寬的半周信號76開始的上行電壓使晶體管正向致偏，允許電流可以通過晶體管流到地線上。電阻82保證了在截止期間晶體管86的基極受到下拉。因此，在截止期晶體管將不導(dǎo)通。
兩個電阻92、94分別接到一個兩輸入與非門96的兩個輸入端93、95。電阻92、94還接到5伏的電源上。因此，與非門的兩個輸入端93、95一般保持在高電平，而與非門的輸出端則一般為零。晶體管86的集電極與非門96的一個輸入端連接。當一個正電壓加到晶體管86的基極時，如上所述，晶體管86導(dǎo)通，與非門的一個輸入端95的電平被拉低，從而使與非門的輸出端變?yōu)檫壿嫺唠娖健?br> 由圖5可見，同步繞組輸出信號52中的一個正半周54的起點觸發(fā)了展寬的半周信號76和經(jīng)箝位的信號90中的一個正向脈沖。這使晶體管86導(dǎo)通，從而使與非門96的一個輸入端95的電壓接近0伏(地電平)。圖5中示出了這個與非門輸入信號98。這個信號在經(jīng)箝位的展寬的半周信號90的正向脈沖的大部分時間內(nèi)一直保持在低電平。當經(jīng)箝位的展寬的半周信號90下降到低于正向偏置晶體管所必需的值時，晶體管停止導(dǎo)通，與非門輸入端的信號在點100回到5伏。由于加在晶體管基極上的電壓在各周期的這個點上變化緩慢，因此晶體管通過工作區(qū)，使得信號98在點100緩慢上升。與非門的輸出信號102(見圖5)是輸入信號的反相，但具有更為陡峭的轉(zhuǎn)換過程。如圖5所示，當與非門的輸入信號98增高時，輸出信號102很快向低電平轉(zhuǎn)換104。當與非門的輸入信號趨向低電平時，輸出信號很快截然地向高電平轉(zhuǎn)換106。
當同步繞組輸出信號52開始增高時，正電壓加到晶體管的基極，使晶體管導(dǎo)通。晶體管集電極上的電壓(即與非門的輸入信號98)在點108立即為零，使得與非門的輸出信號102立即向高電平截然轉(zhuǎn)換106。這個輸出信號通過限制電阻110、由電容112濾波后，通過線114加到數(shù)字處理電路130。正向上行轉(zhuǎn)換106作為一個同步信號對數(shù)字處理器是十分合適的。
由于二極管70只允許正向電壓通過，因此即使值很小的正向電壓的起始段就能將電容72充電充到足以使晶體管86保持在導(dǎo)通狀態(tài)，而負向電壓尖峰則被二極管70阻塞掉。隨著正半周54的延續(xù)，電容72上的電荷不斷增加。這電壓的峰值出現(xiàn)時刻與同步繞組輸出信號52的正向半周54的峰值出現(xiàn)時刻大致相同。由于電容上的電荷只能通過泄放電阻74慢慢放掉，因此晶體管保持在導(dǎo)通狀態(tài)，同步繞組輸出信號52中的負向尖峰和其他閃爍干擾起不了作用。同步信號數(shù)字化電路50有效地鎖定在這個狀態(tài)，直至電容通過泄放電阻74放掉了它的電荷。電容72和泄放電阻74的值選擇成使電容直至下一個正向半周54開始前一刻還剩有足以保持晶體管導(dǎo)通的電荷。知道了交流發(fā)電機的頻率就可以推出這個時常數(shù)。因此，數(shù)字化電路只是在預(yù)期的正向上行過零點60前一刻的一段很短的時間120內(nèi)才復(fù)位和準備接收輸入信號。
同步信號數(shù)字化電路在大部分時間內(nèi)都屏蔽掉了各種寄生輸入，而在不屏蔽期間它將根據(jù)所接收的第一個輸入動作。這樣就產(chǎn)生了純凈的、象數(shù)字信號那樣令人滿意的同步轉(zhuǎn)換。
如上所述，攜有向高電平轉(zhuǎn)換106信息的與非門輸出信號102作為一個同步信號加到數(shù)字處理電路130上。數(shù)字處理電路130還接收其他傳感的信息(如從電弧電流傳感分路線圈46接收到的電流信號)和用戶設(shè)置的所需電流值。數(shù)字處理電路130將同步信號的向高電平轉(zhuǎn)換時刻106加以適當延遲產(chǎn)生各選通脈沖，通過幾根控制線132分別加到相應(yīng)SCR31、33、35的控制極。數(shù)字式的選通脈沖在數(shù)字處理電路130中經(jīng)過調(diào)整后，適合直接加到SCR的控制極G。整流橋中的每個SCR各自都接有一根控制線132。
數(shù)字處理電路130還對選通信號的定時進行調(diào)節(jié)，使當時的輸出電壓和其他電焊參數(shù)滿足操作員的要求。眾所周知，這可以用模擬電路或數(shù)字電路來實現(xiàn)。
上述同步信號數(shù)字化電路和同步繞組輸出信號可以用于采用六個SCR或三個SCR或其它的各種整流橋，也可以用于其他一些需要選通信號的整流裝置。每當要求用一些同步信號觸發(fā)一個由交流發(fā)電機供電、易遭選通噪聲影響的整流裝置時，采用這種電路就特別有利。本發(fā)明由于直接傳感交流發(fā)電機內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場和旋轉(zhuǎn)磁場每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個同步脈沖并屏蔽掉在每個周期的一大段中的噪聲，因此提供了一些非常良好的結(jié)果，成本低而工作可靠。
本發(fā)明提供了一個指示向整流器輸出的一相中的電壓信號的過零點或其他特征的一致信號。然后處理電路130產(chǎn)生相隔預(yù)先選定間隔的三個選通脈沖。一致性是需要的，然后指示信號不需要特意箝到電壓信號的某一點上。此外，由于一些工作參數(shù)的影響可能會導(dǎo)致過零點有些漂移，但并不影響本發(fā)明的總功能。確實，如果這信號是由于測量到了一個尖峰而產(chǎn)生的，這并不會損壞電焊機。因為下一次產(chǎn)生的信號會校正實際定時情況，而不致危及設(shè)備或工件。
顯然，在閱讀和理解了本說明書后可以對本發(fā)明進行一些修改和變更。因此，本發(fā)明包括所有不脫離所附權(quán)利要求規(guī)定的保護范圍的各種修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種電焊電源，其特征是所述電焊電源包括一根受驅(qū)動的主軸；一個與所述主軸連接的多相交流發(fā)電機，用來產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場和一個交流多相輸出電流；一組與所述交流發(fā)電機連接、接收所述交流發(fā)電機輸出電流的可控硅，用來產(chǎn)生一個直流電流輸出，其中的每個可控硅都有一個控制輸入端；一個安裝在所述交流發(fā)電機內(nèi)的單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)一周的時間相應(yīng)。一個與所述同步繞組連接的整流器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個單極性周期的經(jīng)整流的信號；一個展寬裝置，用來接收所述經(jīng)整流信號和產(chǎn)生一個周期的單極性展寬信號；一個與所述展寬裝置連接的開關(guān)裝置，用來接收所述展寬信號和產(chǎn)生一個在絕大多數(shù)的每個所述周期中都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點的周期的單極性開關(guān)信號，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系；以及一個數(shù)字處理器，用來接收所述開關(guān)信號和產(chǎn)生一組適合分別加到所述各可控硅控制極、時間上相互岔開的可控硅選通信號，從而使所述電焊電流成為可以控制的。
2.權(quán)利要求1提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬裝置包括一個與所述整流器連接的儲能電容和一個與所述整流器和所述電容連接的泄放電阻。
3.權(quán)利要求1提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置包括一個晶體管和一個邏輯門，所述晶體管接收所述展寬信號，并與所述邏輯門的一個輸入端連接，所述邏輯門的輸出信號就是所述開關(guān)信號。
4.權(quán)利要求3提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬信號使所述晶體管在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在一個第一狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
5.權(quán)利要求3提出的電焊電源，其特征是其中所述邏輯門是一個與非門。
6.權(quán)利要求3提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置還包括一個接收所述展寬信號的分壓器，所述分壓器將一個經(jīng)分壓的展寬信號加到所述晶體管上。
7.權(quán)利要求6提出的電焊電源，其特征是其中所述分壓器包括兩個電阻。
8.權(quán)利要求1提出的電焊電源，其特征是其中所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向一個第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
9.一種為在一個多相無刷交流發(fā)電機電焊電源中的一些可控硅整流器提供一組時間上岔開的觸發(fā)信號的方法，其中所述交流發(fā)電機具有一個相當穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和一個旋轉(zhuǎn)磁場，所述方法的特征是它包括下列各步驟在所述交流發(fā)電機內(nèi)安裝一個單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)一周的時間相應(yīng)；對所述同步繞組輸出信號進行整流，產(chǎn)生一個經(jīng)整流信號，所述經(jīng)整流信號是一個周期的單極性信號，在每個周期都有一個非零值部分；展寬所述非零值部分的寬度，從而產(chǎn)生一個展寬信號，所述展寬信號是一個周期的單極性信號；利用所述展寬信號產(chǎn)生一個開關(guān)信號，所述開關(guān)信號是一個周期的單極性信號，在每個所述重復(fù)周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點，所述明顯的轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系；以及利用所述開關(guān)信號產(chǎn)生一組適合分別觸發(fā)所述各可控硅以便得到所要求的電焊電流的可控硅選通信號；所產(chǎn)生的所述各可控硅選通信號分別滯后于所述開關(guān)信號轉(zhuǎn)換點一段相應(yīng)計算出的時間。
10.權(quán)利要求9提出的方法，其特征是其中所述開關(guān)信號被限制在一個第一狀態(tài)或一個第二狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，而所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)。
11.權(quán)利要求10提出的方法，其特征是其中只要所述展寬信號的幅度大于一個選定的值，所述開關(guān)信號就一直保持在所述第一狀態(tài)。
12.一種電焊電源，其特征是所述電焊電源包括一根受驅(qū)動的主軸；一個與所述主軸連接的交流發(fā)電機，用來產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場和一個交流輸出電流；至少一個與所述交流發(fā)電機連接、接收所述交流發(fā)電機輸出電流、至少具有一個控制輸入端的可控硅，用來產(chǎn)生一個直流電流輸出一個安裝在所述交流發(fā)電機內(nèi)的單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)幾分之一周的時間相應(yīng)；一個與所述同步繞組連接的整流器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個周期的單極性經(jīng)整流信號；一個展寬裝置，用來接收所述經(jīng)整流的信號和產(chǎn)生一個周期的單極性展寬信號；一個與所述展寬裝置連接的開關(guān)裝置，用來接收所述展寬信號和產(chǎn)生一個基本上在每個所述周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點的周期的單極性開關(guān)信號，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的關(guān)系；以及一個數(shù)字處理器，用來接收所述開關(guān)信號和產(chǎn)生一組適合分別加到所述各可控硅控制極、時間上相互岔開的可控硅選通信號，從而使所述電焊電流成為可以控制的。
13.權(quán)利要求12提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬裝置包括一個與所述整流器連接的儲能電容和一個與所述整流器和所述電容連接的泄放電阻。
14.權(quán)利要求12提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置包括一個晶體管和一個邏輯門，所述晶體管接收所述展寬信號，并與所述邏輯門的一個輸入端連接，所述邏輯門的輸出信號就是所述開關(guān)信號。
15.權(quán)利要求14提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬信號使所述晶體管在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在一個第一狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
16.權(quán)利要求14提出的電焊電源，其特征是其中所述邏輯門是一個與非門。
17.權(quán)利要求14提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置還包括一個接收所述展寬信號的分壓器，所述分壓器將一個經(jīng)分壓的展寬信號加到所述晶體管上。
18.權(quán)利要求17提出的電焊電源，其特征是其中所述分壓器包括兩個電阻。
19.權(quán)利要求12提出的電焊電源，其特征是其中所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向一個第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
20.一種為在一個交流發(fā)電機電焊電源中的至少一個可控硅整流器提供一組時間上岔開的觸發(fā)信號的方法，其中所述交流發(fā)電機具有一個相當穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和一個旋轉(zhuǎn)磁場，所述方法的特征是包括下列各步驟在所述交流發(fā)電機內(nèi)安裝一個單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)幾分之一周的時間相應(yīng)；對所述同步繞組輸出信號進行整流，產(chǎn)生一個經(jīng)整流的信號，所述經(jīng)整流的信號是一個周期的單極性信號，基本上在每個周期內(nèi)都有一個非零值部分；展寬所述非零值部分的寬度，從而產(chǎn)生一個展寬信號，所述展寬信號是一個周期的單極性信號；利用所述展寬信號產(chǎn)生一個開關(guān)信號，所述開關(guān)信號是一個周期的單極性信號，基本上在每個所述重復(fù)周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的關(guān)系；以及利用所述開關(guān)信號產(chǎn)生至少一個適合觸發(fā)所述可控硅以及得到所要求的電焊電流的可控硅選通信號；所產(chǎn)生的所述可控硅選通信號滯后于所述開關(guān)信號轉(zhuǎn)換點一段計算出的時間。
21.權(quán)利要求20提出的方法，其特征是其中所述開關(guān)信號被限制在一個第一狀態(tài)或一個第二狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，而所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)。
22.權(quán)利要求21提出的方法，其特征是其中只要所述展寬信號的幅度大于一個選定的值所述開關(guān)信號就一直保持在所述第一狀態(tài)。
23.一種電焊電源，其特征是所述電焊電源包括一根受驅(qū)動的主軸；一個與所述主軸連接的多相交流發(fā)電機，用來產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場和一個交流多相輸出電流；一組與所述交流發(fā)電機連接、接收所述交流發(fā)電機輸出電流的可控硅，用來產(chǎn)生一個直流電流輸出，其中的每個可控硅都有一個控制輸入端；一個安裝在所述交流發(fā)電機內(nèi)的單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)一周的時間相應(yīng)；一個與所述同步繞組連接的檢測器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個基本上在每個所述周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點的開關(guān)信號，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系；以及一個數(shù)字處理器，用來接收所述開關(guān)信號和產(chǎn)生一組適合分別加到所述各可控硅控制極、時間上相互岔開的可控硅選通信號，從而使所述電焊電流成為可以控制的。
24.權(quán)利要求23提出的電焊電源，其特征是其中所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向一個第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
25.權(quán)利要求24提出的電焊電源，其特征是其中所述檢測器包括一個與所述同步繞組連接的整流器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個周期的單極性經(jīng)整流的信號；一個展寬裝置，用來接收所述經(jīng)整流的信號和產(chǎn)生一個周期的單極性展寬信號；以及一個與所述展寬裝置連接的開關(guān)裝置，用來接收所述展寬信號和產(chǎn)生一個基本上在每個所述周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點的周期的單極性開關(guān)信號，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系。
26.權(quán)利要求25提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬裝置包括一個與所述整流器連接的儲能電容和一個與所述整流器和所述電容連接的泄放電阻。
27.權(quán)利要求25提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置包括一個晶體管和一個邏輯門，所述晶體管接收所述展寬信號，并與所述邏輯門的一個輸入端連接，所述邏輯門的輸出信號就是所述開關(guān)信號。
28.權(quán)利要求27提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬信號使所述晶體管在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在一個第一狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
29.權(quán)利要求27提出的電焊電源，其特征是其中所述邏輯門是一個與非門。
30.權(quán)利要求27提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置還包括一個接收所述展寬信號的分壓器，所述分壓器將一個經(jīng)分壓的展寬信號加到所述晶體管上。
31.權(quán)利要求30提出的電焊電源，其特征是其中所述分壓器包括兩個電阻。
32.一種為在一個多相交流發(fā)電機電焊電源中的一些可控硅整流器提供一組時間上岔開的觸發(fā)信號的方法，其中所述交流發(fā)電機具有一個相當穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和一個旋轉(zhuǎn)磁場，所述方法的特征是它包括下列各步驟在所述交流發(fā)電機內(nèi)安裝一個單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)一周的時間相應(yīng)；配置一個檢測器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個開關(guān)信號，所述開關(guān)信號基本上在每個所述重復(fù)周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系；以及配置一個數(shù)字處理器，用來接收所述開關(guān)信號和產(chǎn)生一組適合分別觸發(fā)所述各可控硅以便得到所要求的電焊電流的可控硅選通信號；所產(chǎn)生的所述各可控硅選通信號分別滯后于所述開關(guān)信號轉(zhuǎn)換點一段相應(yīng)計算出的時間。
33.權(quán)利要求32提出的方法，其特征是其中所述開關(guān)信號被限制在一個第一狀態(tài)或一個第二狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，而所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)。
34.權(quán)利要求33提出的方法，其特征是其中所述檢測器用來對所述同步繞組輸出信號進行整流，從而產(chǎn)生一個經(jīng)整流的信號，所述經(jīng)整流信號在基本上每個周期內(nèi)都有一個非零值部分；將所述非零值部分的寬度展寬，從而產(chǎn)生一個展寬信號；以及將所述展寬信號變換成所述開關(guān)信號。
35.權(quán)利要求34提出的方法，其特征是其中所述開關(guān)信號在只要所述展寬信號的幅度大于一個選定的值時就一直保持在所述第一狀態(tài)。
36.一種電焊電源，其特征是所述電焊電源包括一根受驅(qū)動的主軸；一個與所述主軸連接的多相交流發(fā)電機，用來產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場和一個交流多相輸出電流；一組與所述交流發(fā)電機連接、接收所述交流發(fā)電機輸出電流的可控硅，用來產(chǎn)生一個直流電流輸出，其中的每個可控硅都有一個控制輸入端；一個安裝在所述交流發(fā)電機內(nèi)的單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)幾分之一周的時間相應(yīng)；一個與所述同步繞組連接的檢測器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個基本上在每個所述周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點的開關(guān)信號，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系；以及一個數(shù)字處理器，用來接收所述開關(guān)信號和產(chǎn)生一組適合分別加到所述各可控硅控制極、時間上相互岔開的可控硅選通信號，從而使所述電焊電流成為可以控制的。
37.權(quán)利要求36提出的電焊電源，其特征是其中所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向一個第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
38.權(quán)利要求37提出的電焊電源，其特征是其中所述檢測器包括一個與所述同步繞組連接的整流器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個周期的單極性經(jīng)整流信號；一個展寬裝置，用來接收所述經(jīng)整流的信號和產(chǎn)生一個周期的單極性展寬信號；以及一個與所述展寬裝置連接的開關(guān)裝置，用來接收所述展寬信號和產(chǎn)生一個基本上在每個所述周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點的周期的單極性開關(guān)信號，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系。
39.權(quán)利要求38提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬裝置包括一個與所述整流器連接的儲能電容和一個與所述整流器和所述電容連接的泄放電阻。
40.權(quán)利要求38提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置包括一個晶體管和一個邏輯門，所述晶體管接收所述展寬信號，并與所述邏輯門的一個輸入端連接，所述邏輯門的輸出信號就是所述開關(guān)信號。
41.權(quán)利要求40提出的電焊電源，其特征是其中所述展寬信號使所述晶體管在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在一個第一狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從一個第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換點，從而避免了產(chǎn)生錯誤地從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況。
42.權(quán)利要求40提出的電焊電源，其特征是其中所述邏輯門是一個與非門。
43.權(quán)利要求40提出的電焊電源，其特征是其中所述開關(guān)裝置還包括一個接收所述展寬信號的分壓器，所述分壓器將一個經(jīng)分壓的展寬信號加到所述晶體管上。
44.權(quán)利要求43提出的電焊電源，其特征是其中所述分壓器包括兩個電阻。
45.一種為在一個多相交流發(fā)電機電焊電源中的一些可控硅整流器提供一組時間上岔開的觸發(fā)信號的方法，其中所述交流發(fā)電機具有一個相當穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和一個旋轉(zhuǎn)磁場，所述方法的特征是它包括下列各步驟在所述交流發(fā)電機內(nèi)安裝一個單獨的導(dǎo)電同步繞組，用來傳感所述旋轉(zhuǎn)磁場和產(chǎn)生一個取決于所述磁場的輸出信號，所述輸出信號是一個周期信號，其重復(fù)周期與所述旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)幾分之一周的時間相應(yīng)；配置一個檢測器，用來接收所述輸出信號和產(chǎn)生一個開關(guān)信號，所述開關(guān)信號基本上在每個所述重復(fù)周期內(nèi)都有一個明顯的轉(zhuǎn)換點，所述轉(zhuǎn)換點與所述輸出信號的周期有著一個一般固定不變的時間關(guān)系；配置一個數(shù)字處理器，用來接收所述開關(guān)信號和產(chǎn)生一組適合分別觸發(fā)所述各可控硅以便得到所要求的電焊電流的可控硅選通信號；所產(chǎn)生的所述各可控硅選通信號分別滯后于所述開關(guān)信號轉(zhuǎn)換點一段相應(yīng)計算出的時間。
46.權(quán)利要求45提出的方法，其特征是其中所述開關(guān)信號被限制在一個第一狀態(tài)或一個第二狀態(tài)，所述明顯的轉(zhuǎn)換點是一個從所述第二狀態(tài)向所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移點，而所述開關(guān)信號在每個周期的大部分時間內(nèi)一直保持在所述第一狀態(tài)。
47.權(quán)利要求46提出的方法，其特征是其中所述檢測器用來對所述同步繞組輸出信號進行整流，從而產(chǎn)生一個經(jīng)整流的信號，所述經(jīng)整流的信號基本上在每個周期內(nèi)都有一個非零值部分；將所述非零值部分的寬度展寬，從而產(chǎn)生一個展寬信號；以及將所述展寬信號變換成所述開關(guān)信號。
48.權(quán)利要求47提出的方法，其特征是其中所述開關(guān)信號只要所述展寬信號的幅度大于一個選定的值就一直保持在所述第一狀態(tài)。
全文摘要
由發(fā)動機驅(qū)動的多相交流發(fā)電機供電、由可控硅整流的電弧焊電源用一個安裝在交流發(fā)電機內(nèi)的單獨同步繞組向一個數(shù)字化同步電路提供信號。這個數(shù)字化同步電路屏蔽掉交流發(fā)電機各周期的大部分噪聲，從而防止產(chǎn)生錯誤的同步信號。
文檔編號H02M7/12GK1128190SQ9411938
公開日1996年8月7日 申請日期1994年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月6日
發(fā)明者埃德沃德·M·克勞斯, 丹尼斯·M·歐斯沃斯克 申請人:林肯電氣公司