[發明專利]具有多個電源的電弧焊機

無效

• 申請號: 00124959.2
• 申請日: 2000-09-27
• 公開（公告）號: CN1292314A
• 公開（公告）日: 2001-04-25
• 發明（設計）人: 埃里奧特·K·斯特瓦
• 申請（專利權）人: 林肯環球公司
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/06
• 代理公司: 北京銀龍專利代理有限公司
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及電弧焊接技術，特別涉及一種具有多個獨立電源的改進的電弧焊機。

本發明特別適用于采用具有兩個將D．C電流轉換成A．C電流的晶體管型開關的輸出焊接站。因此，本發明的第二方面是可以在低電流下實現晶體管型開關在導電狀態和非導電狀態之間的切換，以避免每個輸出開關周圍對大緩沖器電路的需要。在1999年1月19日向美國申請的流水號為233235的專利申請中公開了本發明中采用的這一換流器電源的原理和類型。這里參考該申請，將其作為本發明中使用的換流器電源和在低電流下切斷焊接站的晶體管型開關的原理的背景技術。本發明采用高電流控制開關型焊接站。只有當輸入低電流時才切斷開關。

本發明特別適用于管道焊接，特別是對于管道焊接中的串聯電極或并聯電極，這里將通過特別的參考文獻對其進行說明；但是本發明具有非常寬的應用，可以用于需要極高電流水平的單電極電弧焊機，如焊接電流超過1000-2000安培。

用于管道焊接的電弧焊機和其它類似應用常常要求焊接電流超過1000-2000安培。過去，要對產生如此高焊接電流的焊機進行特殊設計。但是，當所需電流升高超過特殊電源的設計參數時，必須設計和制造較高負載的電弧焊機。例如，具有1000-1500安培最大電流的電弧焊機不能用于需要2000安培的焊接操作。當制成并使用較高負載焊機時，還是會受到其最大電流負載的限制。因此，當焊接應用中需要高的電流水平時，如尖端(pike)焊接，常常需要傳統設計的昂貴焊機。

由于較高焊接電流要求對焊機進行重新設計和制造，因此，因可使用電源的電流負載有限而不能使現場應用到達最優。已經通過將多個低負載焊機連接到輸出焊接站而產生一種高電壓焊機的嘗試。這些嘗試都不成功，因為難于平衡兩個或多個獨立電源的動態電流分配負載。

本發明克服了以前提供高電流電源的嘗試特別是對于管道焊接的缺點，提供一種具有僅通過添加多個電源便可大大提高輸出電流的性能的電弧焊機，而且還獲得串聯電源之間的良好靜態和動態電流分配。本發明的電弧焊機使兩個或多個電源之間的不均勻電流分配達到最小。在現有電路中，每個電源需要輸入指令信號、其自反饋和誤差放大器控制電路。這樣，由于分量變化，因而在電源之間不能進行動態電流分配。本發明利用一個電源的誤差放大器，不僅控制電源，指的是主電源，而且將相同主電流信號傳給其他電源。焊機的其他電源不具有其自指令信號或誤差放大器控制電路。因此，只在電弧焊機中提供一個誤差放大器和反饋控制電路。不將誤差放大器和反饋電路用于并聯設置的以提高電流輸出功率的每個單獨電源。????

根據本發明，提供一種包括多個電源以產生給定強度的D．C電流的電弧焊機，其電流由單個可調的指令信號控制。該D．C電流由具有D．C輸入電流和輸出的焊接站使用，使電弧焊接電流在電極和工件之間通過。一種傳感器，如分路器，檢測弧電流。多個電源包括一個主電源和一個或多個副電源。主電源包括第一高速開關型變換器，該變換器具有輸出變壓器和輸出整流器，以產生具有由主電流信號和脈沖寬度調制器決定其強度的第一D．C電流，該脈沖寬度調制器工作在高頻并具有由主電流信號和誤差放大器控制的電流控制電壓輸入，該誤差放大器用于通過比較單獨指令信號和檢測焊接站輸出的弧電流而產生主電流信號。主電源包括指令信號和誤差放大器反饋控制電路，用于控制主電源中的脈沖寬度調制器。構成焊機的多個電源包括至少一個副電源，該副電源還包括具有輸出變壓器和輸出整流器的開關型變換器，用于產生第二D．C電流，該第二D．C電流具有由與主電源中所使用的相同主電流信號和第二脈沖寬度調制器確定的強度，該第二脈沖寬度調制器工作在高頻并具有與主電源的主電流信號關聯的電流電壓輸入。以此方式，第一和第二D．C電流合并以構成焊接站的至少一部分D．C輸入電流。實際上，如果兩電源組成電弧焊機的“多個電源”，第一D．C電流是所需輸入電流的50％。副電源的第二D．C電流提供另外50％的電流。如果在電弧焊機中使用三個電源，每個電源為輸出焊接站提供33．3％輸入電流。因此，由于每個電源使用相同主電流信號作為其脈沖寬度調制器的輸入，故電弧焊機中的電源數量通過使電流自動平衡而自動確定用于驅動焊接站的D．C電流的比例。將單指令信號用于電弧焊機，并且只應用單反饋電路。通過利用這些新的原理，可以以任何數量組合多個相對較小電源如500安培電源以產生所要求的最大焊接電流。六個小電源組合起來產生3000安培焊接電流，每個電源定為最大500安培。通過本發明實現組合小電源以形成具有極高輸出焊接電流的電弧焊機的能力。不需要在每次電流需要量提高時都設計一種電源。