[發(fā)明專(zhuān)利]用于提供焊接和輔助電力的方法和設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010559115.X
• 申請(qǐng)日: 2015-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111884524A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·D·馬森
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 伊利諾斯工具制品有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M5/458
• 分類(lèi)號(hào): H02M5/458;H02M3/158;H02M1/42;B23K9/10
• 代理公司: 上海脫穎律師事務(wù)所 31259
• 代理人: 脫穎

公開(kāi)用于提供焊接型電力的方法和設(shè)備。所述設(shè)備包含輸入電路、雙升壓預(yù)調(diào)節(jié)器、焊接型輸出電力電路和控制器。輸入電路接收輸入電力并將經(jīng)整流的輸入提供到雙升壓預(yù)調(diào)節(jié)器。預(yù)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸入并提供跨越正總線和負(fù)總線的總線電力。焊接型輸出電力電路從總線接收電力并提供電力作為焊接型輸出電力。控制器控制雙升壓預(yù)調(diào)節(jié)器和焊接型輸出電力電路。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2015年11月8日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2015/059645、國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?01580076331.6,且發(fā)明名稱(chēng)為“用于提供焊接和輔助電力的方法和設(shè)備”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)總體涉及包含焊接型電力電路和輔助電力電路的焊接型電力供應(yīng)器的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有許多已知類(lèi)型的焊接型電力供應(yīng)器。如本文所使用，焊接型電力表示適用于電弧焊接、等離子體切割或感應(yīng)加熱的電力。焊接型系統(tǒng)通常用于各種應(yīng)用中，并且通常包含輔助輸出以模仿市電來(lái)對(duì)工具、燈等供電。如本文所使用，焊接型系統(tǒng)是可提供焊接型電力的系統(tǒng)，并且可包含控制與電力電路、送絲機(jī)和附屬設(shè)備。如本文所使用，市電是由電氣設(shè)施以一定電壓和頻率提供的電力。

提供焊接型電力以及設(shè)計(jì)用于提供焊接型電力的系統(tǒng)提出了一些獨(dú)特挑戰(zhàn)。例如，大多數(shù)領(lǐng)域的電力供應(yīng)器專(zhuān)用于單輸入和單輸出，或者很少?gòu)囊粋€(gè)輸入移動(dòng)到另一個(gè)輸入。但是，焊接型系統(tǒng)經(jīng)常從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，并且以不同的輸入來(lái)使用，如單相或三相或115V、230V、460V、575V等或50hz或60hz信號(hào)，并且需要提供焊接電力和輔助電力。被設(shè)計(jì)成用于單輸入的電力供應(yīng)器不能跨越不同的輸入電壓提供一致的輸出，并且這些電力供應(yīng)器中在特定的輸入電平下能夠安全地操作的部件，在替代的輸入電平下工作時(shí)可能會(huì)損壞。并且，大多數(shù)領(lǐng)域的電力供應(yīng)器被設(shè)計(jì)成用于相對(duì)穩(wěn)定的負(fù)載。另一方面，焊接是一種非常動(dòng)態(tài)的過(guò)程，并且很多的變量影響輸出電流和負(fù)載，例如，電弧長(zhǎng)度、焊條類(lèi)型、防護(hù)物類(lèi)型、空氣流、工件上的灰塵、熔池大小、焊縫取向、操作員的技術(shù)，以及最后一點(diǎn)是被確定為最適合應(yīng)用的焊接工藝的類(lèi)型。這些變量不斷變化，并且導(dǎo)致不斷變化且不可預(yù)測(cè)的輸出電流和電壓。此外，焊接系統(tǒng)應(yīng)以恒定且穩(wěn)定的ac電壓提供輔助電力，以適當(dāng)?shù)啬７率须姟Ｗ罱K，許多領(lǐng)域的電力供應(yīng)器被設(shè)計(jì)成用于低功率輸出。焊接型電力供應(yīng)器是高功率的，并且存在著許多問(wèn)題，例如，開(kāi)關(guān)損耗、線路損耗、熱損傷、感應(yīng)損耗以及電磁干擾的產(chǎn)生。因此，焊接型電力供應(yīng)器設(shè)計(jì)人員面臨著許多獨(dú)特的挑戰(zhàn)。

焊接系統(tǒng)通常用在市電不可用之處，并且包含發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)以提供電力，供電力電路轉(zhuǎn)換。然而，在焊接的動(dòng)態(tài)負(fù)載的狀況下，將所產(chǎn)生的電力與焊接和輔助操作所消耗的電力進(jìn)行匹配是挑戰(zhàn)性的。

具有良好便攜性并適用于接收不同輸入電壓的一種現(xiàn)有技術(shù)焊接電力供應(yīng)器是多級(jí)系統(tǒng)，所述多級(jí)系統(tǒng)具有：預(yù)調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)輸入電力并提供穩(wěn)定總線；以及輸出電路，將穩(wěn)定總線轉(zhuǎn)換或變換為焊接型輸出。此焊接型系統(tǒng)的實(shí)例描述在USP 7049546(Thommes)和USP 6987242(Geissler)以及US專(zhuān)利公開(kāi)20090230941(Vogel)中，這三個(gè)文獻(xiàn)為本發(fā)明的所有者所擁有，并且以引用方式并入本文。具有特征的焊機(jī)包含此現(xiàn)有技術(shù)的一些特征。

圖1示出根據(jù)USP 7049546和6987242以及US專(zhuān)利公開(kāi)20090230941的現(xiàn)有技術(shù)三相焊接型電力供應(yīng)器，并在由二極管101到106組成的輸入整流器上接收三相輸入Va、Vb和Vc。經(jīng)整流的輸入被提供到升壓電路110，其中升壓電路110將輸入升壓到經(jīng)升壓的總線或中間總線上的期望電壓(例如，800V)。需要時(shí)，升壓電路110可包含功率因數(shù)校正。經(jīng)升壓的總線或中間總線被提供到dc總線濾波器112(dc總線上的總線電容)，并接著提供到隔離式dc-dc轉(zhuǎn)換器114。dc-dc轉(zhuǎn)換器可包含轉(zhuǎn)換器(逆變器、反激式轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器等)、變壓器和整流器。dc輸出是焊接型電力。這些系統(tǒng)顯著好于這些系統(tǒng)之前的現(xiàn)有技術(shù)，并且是首次出現(xiàn)的“通用”的焊接型系統(tǒng)，這是因?yàn)檫@些系統(tǒng)可接受幾乎所有的可用輸入電力。這些系統(tǒng)也是相對(duì)便攜的，并且具有改善的功率因數(shù)。