[發明專利]具有包括至少第一二極管的輸出整流器和相移雙正向轉換器的焊接型電力供應器

有效

• 申請號: 201880040164.3
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN110769963B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 伯納德·沃格爾;亞當·安德斯;丹尼斯·西格爾
• 申請（專利權）人: 伊利諾斯工具制品有限公司
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/173;B23K9/29;H02M3/335
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 脫穎

用于提供焊接型電力的電力供應器和方法包含具有第一轉換器(24)和第二轉換器(26)的相移雙正向轉換器以及控制器(27)和輸出整流器。輸出整流器具有至少一個陰極電流路徑，其中陰極電流路徑在電流在陰極電流路徑中流動時產生陰極磁場。輸出整流器還具有至少一個陽極電流路徑，其中陽極電流路徑在電流在陽極電流路徑中流動時產生陽極磁場。陰極電流路徑被設置且取向，并且陽極電流路徑被設置且取向，以使得陰極磁場起作用以至少部分抵消陽極磁場。

技術領域

本公開大體上涉及焊接型電力供應器以及提供焊接型電力的領域。更具體來說，本公開涉及焊接型電力供應器以及使用相移雙正向(PSDF)轉換器來提供焊接型電力。

背景技術

本公開是對第8,952,293號美國專利和第8,455,794號美國專利所示的焊接型電力供應器的改進，兩個美國專利以引用方式并入本文中并且將用作焊接或切割應用中的PSDF的背景和描述的基礎。此改進可還適用于電池充電器中所使用的PSDF，例如以引用方式并入本文中的第8,179,100號美國專利中所描述的。

如本文所使用，焊接型電力表示適用于焊接、等離子體切割、感應加熱和/或熱絲焊接/預加熱(包含激光焊接和激光熔覆)的電力。如本文所使用，焊接型電力電路表示接收輸入電力并提供焊接型電力的電力電路。如本文所使用，焊接型電力供應器表示可提供焊接型電力的電力供應器。如本文所使用，焊接型輸出電流表示適用于焊接、等離子體切割、感應加熱和/或熱絲焊接/預加熱(包含激光焊接和激光熔覆)的電流。

PSDF焊接電力供應器存在兩種操作模式。第一模式是“同相”，其中兩個正向轉換器同相操作，這意味著其相應PWM接通和關斷時段是同步的。第二模式是“相移”，其中第一轉換器和第二轉換器在其相應PWM接通和關斷時段之間具有一些相對相移。通常希望將兩個轉換器盡可能同相操作，并且僅為了滿足較高的動態輸出負載要求(意味著較高的負載電壓和/或高電流下的較快的di/dt電流轉變)才相移成異相。就這來說，希望將可通過同相操作的轉換器提供的操作范圍最大化，以使得它們可在所有額定條件下提供額定或平均負載要求。還希望隨著兩個轉換器相移成同相和異相而減小或最小化控制中的非線性。此外，希望兩個轉換器在它們同相操作時運送相對相同的電流，以使得它們具有類似熱負載，并且當從串聯或層疊的DC總線布置操作時提供相對匹配的負載。在串聯或層疊布置中，希望兩個轉換器具有匹配的負載以避免針對DC總線的串聯布置而產生電壓失配的趨勢。

寄生電感或漏電感可對滿足若干期望條件的能力具有有害影響。針對同相操作，較大值的寄生電感或漏電感將減小操作窗口，這意味著可在較高電流下針對同相操作而滿足的最大負載電壓的減小。針對相移操作，較高值的寄生電感可隨著兩個轉換器相移成同相和異相而增大控制中的非線性的影響。針對兩個轉換器的串聯或層疊布置，同相操作時的兩個轉換器之間的寄生電感或漏電感的失配可能導致負載電流的失配，其中負載電流的失配可能導致其熱行為的失配并導致DC總線電壓的失配。

寄生電感和漏電感的這些有害影響可能對于PSDF焊接電力供應器的低電流(例如，100到150安)操作來說不成問題。這可包含兩個轉換器的操作，其中這兩個轉換器僅在低輸出電流或降低的輸出電流(例如，40到80安)下相移成異相。然而，針對高電流操作(例如，200到400安)，則包含這樣的操作：其中兩個轉換器可能需要在全負載電流下或實際上在超過最大“額定”負載電流(例如，400到600安)的輸出電流下相移成異相，這些有害影響可能對兩個轉換器的操作具有較顯著的沖擊。

因此，需要一種焊接型電力供應器，其具有減小漏電路電感和/或寄生電路電感的至少一個正向轉換器(包含PSDF)。

發明內容

本公開描述一種適用于PSDF焊接電力供應器的高電流操作的輸出整流器布置，其中該輸出整流器布置針對同相和相移操作而減小或最小化漏電路電感或寄生電路電感。此外，本公開描述了一種布置，其針對兩個轉換器具有接近匹配的寄生電感以針對同相操作而減小或最小化電流的失配。本公開還提供一種手段，其將匯集的DC電流傳導到焊接電力供應負載而同時將寄生電路電感最小化。