用于改進(jìn)的焊接性能的電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了焊接電路，這些焊接電路包括在焊接輸出電流極性變化時(shí)電弧熄滅之后充電和放電從而幫助在電極與工件之間重新建立起焊接電弧的疊加元件。
【專利說明】用于改進(jìn)的焊接性能的電路
相關(guān)申請的交叉引用
[0001 ]本美國專利申請要求2015年2月5日提交的美國臨時(shí)專利申請序列號62/112,405的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及電弧焊接。更具體地，本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及用于促進(jìn)電弧建立和穩(wěn)定性以及焊接質(zhì)量的經(jīng)改進(jìn)的焊接電橋電路的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在交流電(AC)電弧焊接中，當(dāng)輸出電流的極性變化時(shí)，電流必須具有為零的瞬時(shí)值。隨著電流減小，其可以準(zhǔn)許焊接熔池冷卻和在零交叉之后有助于電弧的穩(wěn)定性和建立的金屬氣體減少。低阻抗電弧的初始建立或重新建立會(huì)具有挑戰(zhàn)性。
[0004]通過這種系統(tǒng)和方法與本申請的其余部分中參照附圖闡述的本發(fā)明的實(shí)施例相比較，常規(guī)、傳統(tǒng)和所提出的方法的進(jìn)一步的局限性和缺點(diǎn)對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言將變得明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文中的實(shí)施例可以包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)焊接電力轉(zhuǎn)換電路和多個(gè)開關(guān)以及相應(yīng)的電流路徑，該焊接電力轉(zhuǎn)換電路被配置成用于將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流。這些電流路徑至少包括在一條正極性電流主路徑上的一個(gè)正極性主開關(guān)、在一條正極性電流輔助路徑上的和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑上的一個(gè)正極性輔助開關(guān)、在一條負(fù)極性電流主路徑上的一個(gè)負(fù)極性主開關(guān)、在一條負(fù)極性電流輔助路徑和該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑上的一個(gè)負(fù)極性輔助開關(guān)、以及在一條獨(dú)立放電控制電流路徑上的一個(gè)獨(dú)立放電控制開關(guān)，該正極性電流主路徑包括一條從電極到工件的焊接路徑，該負(fù)極性電流主路徑包括從該工件到該電極的該焊接路徑。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)控制器，該控制器被配置成用于切換該多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)；以及一個(gè)疊加元件，該疊加元件被配置成用于響應(yīng)于該輸出電流的極性變化而放出儲(chǔ)存的能量，該疊加元件被配置成用于至少當(dāng)電流流過該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑時(shí)充電。
[0006]本文中的技術(shù)的實(shí)施例包括一種方法，該方法包括:在一個(gè)焊接電源中將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流;至少通過一條正極性電流主路徑和一條負(fù)極性電流主路徑切換一個(gè)焊接電流方向；至少通過一條正極性電流輔助路徑、負(fù)極性電流輔助路徑和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑切換一個(gè)輔助電流方向；至少使用該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑對一個(gè)疊加元件充電；并且響應(yīng)于輸出電流極性的變化通過該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑中的至少一條電流主路徑引起一個(gè)電壓，該電壓是通過使該疊加元件通過一條獨(dú)立放電控制電流路徑放電而引起的。
[0007]本創(chuàng)新的另一個(gè)實(shí)施例包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:用于在一個(gè)焊接電源中將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的裝置;用于至少通過一條正極性電流主路徑和一條負(fù)極性電流主路徑切換一個(gè)焊接電流方向的裝置；以及用于至少通過一條正極性電流輔助路徑、負(fù)極性電流輔助路徑和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑切換一個(gè)輔助電流方向的裝置。此外具有用于至少使用該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑對一個(gè)疊加元件充電的裝置、和用于響應(yīng)于輸出電流極性的變化通過該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑中的至少一條電流主路徑引起一個(gè)電壓的裝置，該電壓是通過使該疊加元件通過一條獨(dú)立放電控制電流路徑放電而引起的。
[0008]將從以下說明和附圖中更全面地理解本發(fā)明的所說明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
附圖簡要說明
[0009]圖1展示了操作性地連接至焊接電極和工件上的焊接電源的示例性實(shí)施例的示意性框圖；
[0010]圖2展示了圖1中的焊接電源的一部分的第一實(shí)施例的示意圖；
[0011]圖3A至圖3C展示了與圖2中的焊接電源類似的焊接電源在實(shí)現(xiàn)交流電焊接輸出電流波形時(shí)的操作；
[0012]圖4A和圖4B展示了圖2中的焊接電源在實(shí)現(xiàn)交流電焊接輸出電流波形時(shí)的操作；
[0013]圖5A和圖5B展示了與圖2中的焊接電源類似的焊接電源在實(shí)現(xiàn)交流電焊接輸出電流波形時(shí)的操作；
[0014]圖6展示了焊接電源的一部分的替代實(shí)施例的示意圖；
[0015]圖7A至圖7C展示了圖6中的焊接電源在實(shí)現(xiàn)交流電焊接輸出電流波形時(shí)的操作；
[0016]圖8展示了焊接電源的一部分的替代實(shí)施例的示意圖；
[0017]圖9A至圖9C展示了圖8中的焊接電源在實(shí)現(xiàn)交流電焊接輸出電流波形時(shí)的操作；
[0018]圖10展示了焊接電源的一部分的替代實(shí)施例的示意圖；以及
[0019 ]圖11A至圖11C展示了圖1O中的焊接電源在實(shí)現(xiàn)交流電焊接輸出電流波形時(shí)的操作；
詳細(xì)說明
[0020]如以上指出的，建立電弧和維持其質(zhì)量在一些環(huán)境中會(huì)存在挑戰(zhàn)。例如，電弧可能最初朝不期望的方向或成不期望的角度地跳到工件上，所產(chǎn)生的高阻抗電弧需要能量重新聚焦到典型的焊接電源維持所需的低阻抗?fàn)顟B(tài)。無法輸送此瞬時(shí)能量會(huì)導(dǎo)致焊接工藝質(zhì)量低下或效率低。
[0021]與低電流電弧焊接相關(guān)聯(lián)的等離子體柱常常不穩(wěn)定并且會(huì)導(dǎo)致不期望的電弧中斷。此外，對于交流電焊接工藝，在零轉(zhuǎn)變期間，電弧電流停止并且改變方向。取決于焊接點(diǎn)周圍的電弧等離子體和氣體的狀態(tài)，電弧可能或可能不重新點(diǎn)燃。本發(fā)明的實(shí)施例包括一種低電流電弧調(diào)節(jié)電路，該低電流電弧調(diào)節(jié)電路提供具有大電感量的控制良好的電流，該電流提供高能量恒定電流源來使電弧等離子體穩(wěn)定。在極性變化過程中，在相反極性增長之前，電弧電流衰減到零。在這個(gè)極性轉(zhuǎn)變時(shí)間期間，來自電弧和電弧調(diào)節(jié)電路兩者的電流流入高壓緩沖電路中。在實(shí)施例中，在極性變化時(shí)或周圍會(huì)存在死區(qū)時(shí)間(偶然或蓄意電弧關(guān)閉時(shí)期)。在任何情形下，緩沖電路施加的高電壓使所有電弧能量迅速耗盡。然而，只耗盡一小部分電弧調(diào)節(jié)電路能量。當(dāng)焊接電路電感能量耗盡時(shí)，焊接輸出能夠顛倒極性。電弧重新點(diǎn)燃電壓由儲(chǔ)存在電弧調(diào)節(jié)電路的電感器中的能量提供并且受到高壓緩沖電路的限制。在具有死區(qū)時(shí)間的實(shí)施例中，疊加元件充電，因?yàn)樗绤^(qū)時(shí)間阻止電流往回流過電弧。在故意提供死區(qū)時(shí)間從而促進(jìn)疊加元件充電供點(diǎn)燃電弧使用的實(shí)施例中，死區(qū)時(shí)間必須有限以防止焊接熔池過度冷卻，過度冷卻將會(huì)阻止重新建立。一旦重新建立起電弧，來自電弧調(diào)節(jié)電路的電流被轉(zhuǎn)回電弧，并且電壓驟降回至維持電弧所需的電壓。
[0022]因此，本文中所披露的創(chuàng)新內(nèi)容在一些實(shí)施例中涉及焊接電路，該焊接電路包括用于維持電弧穩(wěn)定性和包括一個(gè)或多個(gè)疊加電路的一條或多條穩(wěn)定性和/或本底路徑。疊加元件(包括但不限于，例如一個(gè)或多個(gè)電容器)可以位于電路中的不同位置。雖然以下詳細(xì)討論了電容器，但應(yīng)理解的是，可以利用其他電路元件來實(shí)現(xiàn)類似效果，并且本披露旨在將實(shí)現(xiàn)類似功能的所有這種變體包括在內(nèi)。
[0023]在實(shí)施例中，疊加元件的大小被確定成使得其將充電至最低電壓(例如，重新點(diǎn)燃閾值)而不耗盡本底/穩(wěn)定器電路或元件中儲(chǔ)存的能量。疊加元件還必須足夠大以儲(chǔ)存足夠的能量來重新建立起低阻抗電弧等離子體。電弧重新點(diǎn)燃所需的電壓根據(jù)工藝而不同。為了提供示例，甚至高要求的鎢極惰性氣體(TIG)電弧(例如，負(fù)到正使用100%的氬氣)可以始終在例如300V被重新點(diǎn)燃，因此，這可以被標(biāo)識為重新點(diǎn)燃電壓。在替代實(shí)施例中，可以在150V、100V或小于100V在類似或不同電弧中實(shí)現(xiàn)重新點(diǎn)燃。
[0024]建立低阻抗等離子體電弧所需的能量量主要取決于負(fù)載。首先，負(fù)載電感(例如，扼流圈、電纜、高頻變壓器等等)和電容(例如，旁路、雜散等等)吸收一大部分能量。在實(shí)施例中，疊加元件中儲(chǔ)存的剩余能量足夠驅(qū)動(dòng)高到足以建立低阻抗電弧的峰電流。在實(shí)施例中，這個(gè)值在例如30amp與10amp之間。
[0025]本披露包括可以在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書使用的術(shù)語的各種明確和隱含定義。所有術(shù)語的單數(shù)形式和復(fù)數(shù)形式兩者均落入每個(gè)專業(yè)術(shù)語內(nèi)。
[0026]本文中使用的“軟件”或“計(jì)算機(jī)程序”包括但不限于引起計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備執(zhí)行功能、動(dòng)作、和/或以期望方式表現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀和/或可執(zhí)行指令。這些指令可以呈各種形式被體現(xiàn)，如例程、算法、模塊或程序，包括與動(dòng)態(tài)鏈接庫分開的應(yīng)用或代碼。軟件還可以呈各種形式被實(shí)現(xiàn)，如獨(dú)立程序、函數(shù)調(diào)用、小服務(wù)程序、小應(yīng)用程序、應(yīng)用、存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令、操作系統(tǒng)的部分或其他類型的可執(zhí)行指令。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，軟件的形式取決于(例如)期望的應(yīng)用的要求、其運(yùn)行所在的環(huán)境、和/或設(shè)計(jì)師/程序員的期望等等。
[0027]本文中使用的“計(jì)算機(jī)”或“處理元件”或“計(jì)算機(jī)設(shè)備”包括但不限于可以存儲(chǔ)、檢索和處理數(shù)據(jù)的任何已編程或可編程的電子設(shè)備。“非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”包括但不限于⑶-R0M、可移除式閃存卡、硬盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶、和軟盤。
[0028]本文中使用的“焊接工具”指代(但不限于)焊槍、焊矩、或接受耗材或非耗材焊接電極用于將焊接電源提供的電力施加于焊接電極的用途。
[0029]本文中使用的“焊接輸出電路路徑”指代從焊接電源的焊接輸出端的第一側(cè)通過第一焊接電纜(或焊接電纜的第一側(cè))到達(dá)焊接電極、到達(dá)工件(或者通過短路或者焊接電極與工件之間的電弧)、通過第二焊接電纜(或焊接電纜的第二側(cè))并且回到焊接電源的焊接輸出端的第二側(cè)的電氣路徑。以下將關(guān)于附圖定義和描述其他電路路徑。
[0030]本文中使用的“焊接電纜”指代可以連接在焊接電源與焊接電極和工件(例如，通過焊絲饋送器)之間的電力電纜從而提供電力以在焊接電極與工件之間產(chǎn)生電弧。
[0031]本文中使用的“焊接輸出(端)”可以是指焊接電源的電氣輸出電路或輸出端口或端子，或者指焊接電源的電氣輸出電路或輸出端口提供的電功率、電壓、或電流，或者指代連接至焊接電源的輸出端的負(fù)載。
[0032]本文中使用的“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器”指代被配置成用于存儲(chǔ)可以通過計(jì)算機(jī)或處理元件檢索的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或信息的存儲(chǔ)設(shè)備。
[0033]本文中使用的“控制器”指代在控制焊接電源時(shí)涉及到的邏輯電路和/或處理元件和相關(guān)聯(lián)的軟件或程序。
[0034]術(shù)語“信號”、“數(shù)據(jù)”和“信息”在本文中可以可互換地使用并且可以是數(shù)字形式或模擬形式。
[0035]本文中概括地使用術(shù)語“交流電焊接”并且其可以指代實(shí)際交流電焊接。在權(quán)利要求書中，交流電焊接將具體用于指代使用交流電的焊接。然而，當(dāng)在本說明書中討論時(shí)，對交流電焊接的引用不旨在排除或禁止替代方案，如處于正極性和負(fù)極性兩者的直流焊接、極性可變焊接、和其他混合式焊接工藝。在此方面，相應(yīng)包含的替代實(shí)施例的披露內(nèi)容應(yīng)被解釋為包容性和合取性的，而不是排他性和析取性的。然而，如以上指出的，當(dāng)明確要求時(shí)，交流電正極性焊接、直流電正極性焊接、直流電負(fù)極性焊接、極性可變焊接、和/或其他混合式焊接工藝應(yīng)僅被解釋為引用的技術(shù)。
[0036]疊加配置的“雙充電”安排在本文中提供了在兩種極性變化過程中對疊加元件充電，但僅使疊加元件放電以幫助針對一種極性變化重新建立電弧。這還可以被稱為“雙充電、單充電”或“全循環(huán)充電、半循環(huán)放電”，用于描述安排和功能的目的。
[0037]在“雙充電”疊加配置的實(shí)施例中，疊加元件可以直接跨接本底電流源和本底電感器。在這種實(shí)施例中，電感器在極性之間的死區(qū)時(shí)間期間對疊加元件充電，并且當(dāng)電橋以任一極性被往回接通時(shí)，疊加元件于是將向負(fù)載釋放所儲(chǔ)存的能量。在這種實(shí)施例中，這個(gè)循環(huán)在每次極性變化時(shí)發(fā)生。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，能量儲(chǔ)存可以被限制在低本底電流電平。例如，循環(huán)與電感器電流之間的容許死區(qū)時(shí)間會(huì)引起這種限制。簡單來講，增加死區(qū)時(shí)間可以準(zhǔn)許向疊加元件(例如，電容器)給予更多電荷，但同時(shí)可以準(zhǔn)許焊接熔池冷卻至在死區(qū)時(shí)間之后干擾電弧重新建立的程度。
[0038]在避免能量受到死區(qū)時(shí)間限制的進(jìn)一步的實(shí)施例中，疊加元件在兩個(gè)半個(gè)循環(huán)充電，但將只在負(fù)到正轉(zhuǎn)變時(shí)釋放能量。這是因?yàn)?，在一些配置中，?fù)到正轉(zhuǎn)變會(huì)比從正到負(fù)更加難以重新建立。雙循環(huán)充電-單循環(huán)釋放技術(shù)使每個(gè)充電循環(huán)所需的死區(qū)時(shí)間最小化同時(shí)使儲(chǔ)存的能量最大化，因?yàn)獒槍ΟB加元件所儲(chǔ)存的能量的每次放出，存在兩個(gè)死區(qū)時(shí)間周期來對疊加元件再充電。在一些實(shí)施例中，使用本底電感器能量重新點(diǎn)燃正在從負(fù)到正轉(zhuǎn)變的電弧，因?yàn)楸镜纂姼衅髂芰孔阋詫σ鬀]那么高的正到負(fù)轉(zhuǎn)變補(bǔ)充電壓而不使疊加元件放電；并且貫穿整個(gè)循環(huán)在兩個(gè)充電事件內(nèi)至少部分地使用儲(chǔ)存在電容器中的能量重新點(diǎn)燃正在從負(fù)到正轉(zhuǎn)變的電弧。
[0039]可以用多種方式實(shí)現(xiàn)這種配置。在實(shí)施例中，疊加元件的頂部直接重新連接至正母線(二極管的陰極而不是陽極)。通過這種方法，當(dāng)正開關(guān)被接通時(shí)，疊加元件放電。在至少一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)正開關(guān)接通時(shí)，疊加元件僅放電，但替代實(shí)施例是有可能的。在實(shí)施例中，在電容器放電之后，這種方法和
【申請人】的替代性“雙充電”方法兩者均可以產(chǎn)生通過電容器的續(xù)流路徑。在一些情況下，續(xù)流路徑會(huì)對輸送至電弧的本底電流產(chǎn)生不利影響?？梢岳糜糜谔峁碾娙萜髦苯拥诫娀〉膶Ｓ媚芰糠烹娐窂降母郊娱_關(guān)來克服這種擔(dān)憂。該開關(guān)于是可以在電容器放電之后立即被關(guān)斷，從而防止本底電流損失或相對于負(fù)載改向(例如，通過無意識續(xù)流電流路徑)。這種配置的進(jìn)一步的益處是疊加元件將在正循環(huán)的剩余部分期間向電弧電壓充電，由此減少到達(dá)所期望的重新點(diǎn)燃電壓電平(例如，儲(chǔ)存的能量)所需要的死區(qū)時(shí)間長度。
[0040]本文中的實(shí)施例可以利用交流電路徑。交流電路徑可以取決于拓樸結(jié)構(gòu)而變化。在實(shí)施例中，交流電路徑可以被布線或可以不被布線通過輸出電橋電路(包括例如主電源焊接電流路徑)O針對全電橋輸出實(shí)施例，焊接(輸出)電橋和本底(交流)路徑共享同一電橋的一個(gè)或多個(gè)(高達(dá)、但不一定所有)開關(guān)。針對利用半電橋輸出的實(shí)施例，交流路徑與焊接輸出共享焊接電橋開關(guān)，但可以利用第二組開關(guān)來完成逆轉(zhuǎn)路徑。在混合電橋?qū)嵤├?，半電橋輸出用于電源焊接電流，而分開的全電橋被用作本底路徑/交流路徑?；旌想姌?qū)嵤├梢詢H包括通過負(fù)載的一條共享路徑。
[0041]在一些實(shí)施例中，本文中的配置與單極性電流源一起用于交流路徑。在實(shí)施例中，這進(jìn)一步利用全電橋路徑來改變本底電流的極性。可以具有供應(yīng)本底的雙極性電流源(例如，如圖2中一樣)。假設(shè)主焊接電源也具有雙極性輸出端，這兩個(gè)源(焊接和本底)可以只需要一個(gè)共享半電橋輸出端。
[0042]本文中的各方面可以包括一種焊接設(shè)備，該焊接設(shè)備包括:電源，該電源被配置成用于至少供應(yīng)焊接輸出電流;輸出電橋電路，該輸出電橋電路被配置成用于基于輸出電流的變化的極性而在焊接輸出路徑與極性轉(zhuǎn)變路徑之間切換輸出電流的電流路徑;交替極性轉(zhuǎn)變電路，該交替極性轉(zhuǎn)變電路至少包括該極性轉(zhuǎn)變路徑的一部分，并聯(lián)極性轉(zhuǎn)變電路被配置成用于在焊接輸出路徑的電極與工件之間引起在輸出電流的極性轉(zhuǎn)變過程中足以穩(wěn)定焊接電弧的電壓；以及一個(gè)或多個(gè)疊加元件，該一個(gè)或多個(gè)疊加元件被配置成用于在電極與工件之間提供在輸出電流的極性轉(zhuǎn)變過程中足以重新點(diǎn)燃和聚焦電弧的電壓。
[0043]在至少一個(gè)實(shí)施例中，電源提供雙極性輸出。在至少一個(gè)實(shí)施例中，輸出電橋電路是半電橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，電源提供單極性輸出。在至少一個(gè)實(shí)施例中，輸出電橋電路是全電橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，交替極性轉(zhuǎn)變電路在每次極性轉(zhuǎn)變時(shí)在死區(qū)時(shí)間期間對該一個(gè)或多個(gè)疊加元件中的至少一個(gè)疊加元件充電。在至少一個(gè)實(shí)施例中，死區(qū)時(shí)間是預(yù)先限定的。在至少一個(gè)實(shí)施例中，每次極性轉(zhuǎn)變是零交叉轉(zhuǎn)變。在至少一個(gè)實(shí)施例中，交替極性轉(zhuǎn)變電路幫助重新建立電弧。在至少一個(gè)實(shí)施例中，交替極性轉(zhuǎn)變電路幫助重新建立電弧直至達(dá)到本底電流值。
[0044]在至少一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)疊加元件中的至少一個(gè)疊加元件在每次零交叉時(shí)充電。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)疊加元件中的至少一個(gè)疊加元件在死區(qū)時(shí)間期間充電。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)疊加元件中的至少一個(gè)疊加元件在焊接電流衰減期間吸收輸出焊接(電纜電感)電流能量。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)疊加元件中的至少一個(gè)疊加元件在重新建立階段期間提供受控放電。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)疊加元件中的至少一個(gè)疊加元件在負(fù)到正轉(zhuǎn)變過程中提供受控放電。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)疊加元件中的至少一個(gè)疊加元件利用使所需死區(qū)時(shí)間最小化并且使能量儲(chǔ)存最大化的雙充電-單放電技術(shù)。
[0045]轉(zhuǎn)到附圖，圖1展示了操作性地連接至焊接電極E和工件W上的焊接電源100的示例性實(shí)施例的示意性框圖。焊接電源100包括在焊接電極E與工件W之間提供焊接輸出電力的電力轉(zhuǎn)換電路110。電源100可以是任何電源，包括相對于公共端/地提供單極性輸出的電源、以及替代地相對于公共端/地提供雙極性輸出的電源?？蛇x的送絲器5可以將耗材焊絲電極E向工件W饋送。替代地，如在GTAW工藝中，電極E可以是非耗材，并且可以不使用送絲器5，或者可以使用該送絲器來向工件W提供填充焊絲。送絲器5、耗材焊接電極E、和工件W不是焊接電源100的一部分，而可以經(jīng)由焊接輸出電纜操作性地連接至焊接電源100。
[0046]焊接電源100進(jìn)一步包括波形發(fā)生器120和控制器130。波形發(fā)生器120根據(jù)控制器130的命令生成焊接波形。波形發(fā)生器120生成的波形對電力轉(zhuǎn)換電路110的輸出進(jìn)行調(diào)制，從而在電極E與工件W之間產(chǎn)生焊接輸出電流。
[0047]焊接電源100可以進(jìn)一步包括電壓反饋電路140和電流反饋電路150，用于監(jiān)測電極E與工件W之間的焊接輸出電壓和電流并且將所監(jiān)測到的電壓和電流往回提供給控制器130?？刂破?30可以使用反饋電壓和電流來(例如)關(guān)于修改波形發(fā)生器120生成的焊接波形做出決定和/或做出影響焊接電源100的安全操作的另一項(xiàng)決定。
[0048]焊接電源100還可以包括電流開關(guān)電路180。在實(shí)施例中，電流開關(guān)電路可以包括操作性地連接至電力轉(zhuǎn)換電路110上的電橋電路并且被配置成用于根據(jù)控制器130的命令通過操作性連接至焊接電源100的焊接輸出端的低阻抗焊接輸出電路路徑(包括電極E和工件W)來切換輸出電流的方向。電弧調(diào)節(jié)電路操作性地連接至電橋電路并且被配置成用于提供適調(diào)低值電流源來穩(wěn)定低端焊接并且?guī)椭诹阒車娏鳂O性轉(zhuǎn)變(例如，通過在焊接輸出電路路徑的電極E與工件W之間引起在輸出電流極性轉(zhuǎn)變過程中足以重新點(diǎn)燃電弧的電壓)。本文中稍后詳細(xì)描述了這種電橋和電弧調(diào)節(jié)電路的詳細(xì)示例和操作。
[0049]圖2展示了圖1中的焊接電源100的在電流開關(guān)電路180中具有電橋電路160和雙極性電弧調(diào)節(jié)電路170的部分的示例實(shí)施例的示意圖。圖2中還展示了電力轉(zhuǎn)換電路110的部分210，其中電力轉(zhuǎn)換電路110是中心抽頭式或半電橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(例如，基于逆變器的電路)。圖2中的電流開關(guān)電路180呈半電橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，其中電力轉(zhuǎn)換電路110提供被配置成共享共用路徑的雙輸出電流路徑，這樣使得每條輸出路徑可以引起相反極性在共享路徑中的流動(dòng)。
[0050]電橋電路160包括開關(guān)晶體管211和212。電弧調(diào)節(jié)電路170包括開關(guān)晶體管213和214、電感器215、恒流源216、二極管217-220和可選地疊加電容器221。根據(jù)實(shí)施例，這些開關(guān)晶體管是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。然而，根據(jù)其他實(shí)施例，也可以使用其他類型的開關(guān)晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或M0SFET)。根據(jù)實(shí)施例，該恒流源可以是可調(diào)的(例如，在2amp與1amp之間)。具有二極管182和電容器183的有源緩沖電路181用于限制橫跨電流開關(guān)電路180的電壓(例如，在300V與600V之間的某個(gè)地方)以引起通過輸出電流路徑的輸出電流快速衰減并且限制或約束電弧重新點(diǎn)燃電壓電平。開關(guān)晶體管211和212的反向平行二極管攜帶緩沖電流/衰減電流。電感器的預(yù)充電(例如，通過橫跨電弧調(diào)節(jié)電路170的晶體管短接)可能是期望的，這樣使得電感器儲(chǔ)存有能量并且準(zhǔn)備好更快速地執(zhí)行初始電弧點(diǎn)燃功能(在焊接過程開始時(shí))或電弧重新點(diǎn)燃功能(在零交叉時(shí))。
[0051]電弧調(diào)節(jié)電路170的可選的疊加電容器221可以用于在極性切換過程中通過零位電流來提供緩和的過沖。電容器221可以在電橋死區(qū)時(shí)間期間儲(chǔ)存來自電弧調(diào)節(jié)電路的電感器的能量。當(dāng)以相反極性重新建立電弧時(shí)可以釋放能量，從而除了恒流源和電感器提供的電流以外還提供額外升壓或過沖。
[0052]如本文中關(guān)于圖3A至圖3C所描述的，圖2中的電流開關(guān)電路180提供用于交流電焊接操作并且在焊接電源的焊接輸出端引起具有足以在焊接過程的極性反轉(zhuǎn)過程中在電極E與工件W之間重新建立焊接電弧的量值的電壓。示出了焊接輸出端子191和192并且其表示焊接電源的焊接輸出端，電極E與工件W可以通過焊接電纜路徑連接至該焊接輸出端。
[0053]根據(jù)實(shí)施例，電感器215具有在大約10毫亨與100毫亨之間的電感值(一般比焊接輸出電路路徑的總電感大得多)并且恒流源216提供在2amp至1amp范圍內(nèi)的恒定電流。恒流源216可以是若干種不同類型中的任何類型，包括(例如)斬波降壓調(diào)節(jié)器或簡單的電壓源和電阻器。電感器的大小被確定為提供相對穩(wěn)定的電流，同時(shí)在電極與工件之間引起在電弧由于輸出電流切換方向(極性反轉(zhuǎn)/切換)而熄滅之后足以快速且可靠地立即重新點(diǎn)燃電弧的大電壓。在電流零交叉(極性反轉(zhuǎn)/切換)過程中，電弧在電流達(dá)到零時(shí)熄滅，并且來自電弧調(diào)節(jié)電路170的電感器215的能量引起的高電壓(例如，200VDC至400VDC)用于以相反極性重新建立電弧。電感器215保持電流流動(dòng)并且弓I起高達(dá)緩沖電路181設(shè)定的極限的高電壓(例如，400VDC)。電感器215能夠引起如開關(guān)晶體管213和214結(jié)合開關(guān)晶體管211和212確定的處于任一極性的高電壓電平(即，當(dāng)從任一方向與零位電流點(diǎn)交叉時(shí))。
[0054]根據(jù)實(shí)施例，電弧調(diào)節(jié)電路中的這些開關(guān)晶體管和二極管僅攜帶本底電流(例如，小于2-1 Oamp )，并且電橋電路的開關(guān)晶體管被共享以完成電弧調(diào)節(jié)電路的全電橋路徑。電弧調(diào)節(jié)電路中的二極管阻擋電源電流和電弧調(diào)節(jié)電路的管腳形成的無意識續(xù)電流路徑兩者。電弧調(diào)節(jié)電路中的開關(guān)晶體管可以用于形成簡單的升壓供應(yīng)，該升壓供應(yīng)可以用于對緩沖電路的電容器預(yù)充電(其中電橋電路關(guān)斷)。類似地，電弧調(diào)節(jié)電路中的開關(guān)晶體管可以用于對電弧調(diào)節(jié)電路的電感器預(yù)充電。根據(jù)實(shí)施例，100毫亨電感器可以在大約20毫秒內(nèi)被充電到10amp(假設(shè)電弧電壓與電流源的電壓供應(yīng)之間的差異為50V)。因此，在沒有任何附加裝置的情況下，在直流電下開始并且穩(wěn)定GTAW過程(或任何其他過程)的時(shí)間應(yīng)不只是足以對電弧調(diào)節(jié)電路的電感器預(yù)充電。
[0055]圖3A至圖3C展示了與圖2中的焊接電源類似的焊接電源(S卩，沒有212)在實(shí)現(xiàn)交流電焊接輸出電流波形時(shí)的操作。應(yīng)注意的是，交流電焊接輸出電流波形此處(和貫穿本披露在其他地方)被描述為簡單的方波形，應(yīng)理解的是，根據(jù)本文中的討論內(nèi)容，可以包含其他波形，包括更復(fù)雜的波形。圖3A至圖3C中所示的負(fù)載230表示電極E和工件W以及將電極E和工件W連接至焊接電源上的電焊電纜路徑(S卩，焊接輸出電路路徑)之間的電阻和電感。然而，電極E、工件W和電焊電纜路徑不是焊接電源的一部分。
[0056]參照圖3A的頂部部分，在焊接電源產(chǎn)生的交流波形300的正電流部分(見波形300的黑色加粗線)期間，電流主要從電力轉(zhuǎn)換電路210流動(dòng)通過電橋電路160的開關(guān)晶體管211、通過負(fù)載230(朝正方向)，并且通過共用路徑回到電力轉(zhuǎn)換電路210(見粗箭頭)。并且，電弧調(diào)節(jié)電路170提供的低調(diào)節(jié)電流從恒流源216流動(dòng)通過電感器215 (將能量儲(chǔ)存在電感器中)、通過二極管217、通過電橋電路160的開關(guān)晶體管211、通過負(fù)載230(朝正方向)、通過二極管219和電弧調(diào)節(jié)電路170的開關(guān)晶體管214，并且回到恒流源216(見較細(xì)箭頭)。
[0057]參照圖3A的底部部分，在交流波形300的正電流衰減部分(見波形300的黑色加粗線)期間，負(fù)載230有效地充當(dāng)電源，從而盡力保持電流流動(dòng)。電流從負(fù)載230流動(dòng)通過電力轉(zhuǎn)換電路210(以續(xù)流方式)、通過有源緩沖電路181、通過電橋電路160的開關(guān)晶體管212的反向平行二極管，并且回到負(fù)載230(朝正方向，見粗箭頭)，直至電流完全衰減。并且，電弧調(diào)節(jié)電路170提供的低調(diào)節(jié)電流從恒流源216流動(dòng)通過電感器215(將能量儲(chǔ)存在電感器中)、通過二極管217、通過緩沖電路181、通過電弧調(diào)節(jié)電路170的二極管220，并且回到恒流源216(見較細(xì)箭頭)。甚至當(dāng)通過負(fù)載230的電流完全衰減時(shí)，來自電弧調(diào)節(jié)電路170的電流如所描述那樣保持流動(dòng)。
[0058]在電流衰減過程中，電橋電路160改變極性。然而，只要電弧電流仍然是正的，電感器215就通過緩沖電路181產(chǎn)生的高壓路徑來泄放。電弧調(diào)節(jié)電路170向緩沖電路181內(nèi)提供2-10amp。隨著通過負(fù)載的電流朝零下降，電弧熄滅并且電弧調(diào)節(jié)電路橫跨負(fù)載施加高電壓從而以相反極性重新點(diǎn)燃電弧。
[0059]參照圖3B，在交流波形300的極性轉(zhuǎn)變部分(見波形300的黑色加粗線)期間，電力轉(zhuǎn)換電路210沒有提供巨大的電流。電極E與工件W之間的電弧短時(shí)間熄滅。然而，儲(chǔ)存在電感器215中的能量在電極E與工件W之間引起電弧點(diǎn)燃電壓。來自電力轉(zhuǎn)換電路的電流可以再次開始朝著相反方向流動(dòng)通過負(fù)載。電弧電流快速重新建立并且焊接輸出電流的任何下沖或過沖受到電感器215控制。在沒有電弧調(diào)節(jié)電路的情況下，電力轉(zhuǎn)換電路將嘗試重新建立電弧。然而，由于電力轉(zhuǎn)換電路提供的電壓一般受到限制(例如，限制到100VDC)，因此可能不發(fā)生重新建立電弧。當(dāng)來自電弧調(diào)節(jié)電路170的電感器215的能量被釋放時(shí)，電流從電感器215流動(dòng)通過開關(guān)晶體管213、通過二極管218、通過負(fù)載230(朝負(fù)方向)、通過電橋電路160的開關(guān)晶體管212、通過二極管220、通過恒流源216，并且回到電感器215(見箭頭)。因此，電極E與工件W之間的電弧朝負(fù)方向快速重新點(diǎn)燃并且穩(wěn)定至足夠低的電壓以便電源提供電流。
[0060]參照圖3C的頂部部分，在焊接電源產(chǎn)生的交流波形300的負(fù)電流部分(見波形300的黑色加粗線)期間，電流主要從電力轉(zhuǎn)換電路210流動(dòng)通過負(fù)載230(朝負(fù)方向)、通過電橋電路160的開關(guān)晶體管212，并且回到電力轉(zhuǎn)換電路210(見粗箭頭)。并且，電弧調(diào)節(jié)電路170提供的低調(diào)節(jié)電流從恒流源216流動(dòng)通過電感器215(將能量儲(chǔ)存在電感器中)、通過開關(guān)晶體管213、通過二極管218、通過負(fù)載230(朝負(fù)方向)、通過電橋電路160的開關(guān)晶體管212、通過電弧調(diào)節(jié)電路170的二極管220，并且回到恒流源216(見較細(xì)箭頭)。
[0061]參照圖3C的底部部分，在交流波形300的負(fù)電流衰減部分(見波形300的黑色加粗線)期間，負(fù)載230有效地充當(dāng)電源，從而盡力保持電流流動(dòng)。電流從負(fù)載230流動(dòng)通過電橋電路160的開關(guān)晶體管211的反向平行二極管、通過有源緩沖電路181、通過電力轉(zhuǎn)換電路210(以續(xù)流方式)，并且回到負(fù)載230(見粗箭頭)。并且，電弧調(diào)節(jié)電路170提供的低調(diào)節(jié)電流從恒流源216流動(dòng)通過電感器215(將能量儲(chǔ)存在電感器中)、通過二極管217、通過緩沖電路181、通過電弧調(diào)節(jié)電路170的二極管220，并且回到恒流源216(見較細(xì)箭頭)。甚至當(dāng)通過負(fù)載230的電流完全衰減時(shí)，來自電弧調(diào)節(jié)電路170的電流如所描述那樣保持流動(dòng)。
[0062]當(dāng)轉(zhuǎn)變回到波形300的正部分(S卩，波形是重復(fù)的)時(shí)，以與圖3B的方式類似的方式，電感器215將經(jīng)由二極管217、開關(guān)晶體管211、二極管219、開關(guān)晶體管214、和恒流源216釋放其儲(chǔ)存的能量通過負(fù)載(但朝正方向)，從而引起電極E于工件W之間的電弧朝正方向快速重新點(diǎn)燃。電弧調(diào)節(jié)電路170不斷地將適調(diào)的低電流值添加到電源提供的焊接輸出電流以便當(dāng)電力轉(zhuǎn)換電路提供的電流向零減小時(shí)穩(wěn)定電弧，并且以相反極性立即重新點(diǎn)燃電弧。
[0063]圖4A和圖4B展示了圖2中的根據(jù)不同操作參數(shù)使用疊加電容器221的焊接電源的操作。雖然圖2中示出了疊加電容器221，但這種情況在實(shí)施例中被指示為可選的，并且不包括在圖3A至圖3C中所展示的方面中。
[0064]圖4A首先示出了電流輸出波形400的正部分。以下示出了電容器充電波形490并且其與電流輸出波形400相對應(yīng)。在這段時(shí)間期間，使用正極性電流主路徑412，電流流動(dòng)通過負(fù)載、從電極到達(dá)工件(正極性)。同時(shí)，電流流動(dòng)通過正極性電流輔助路徑414，從而用本底電流補(bǔ)充輸出電流以幫助在正部分開始時(shí)重新建立電弧。圖4A還示出了由于通過二極管217、開關(guān)211和負(fù)載使疊加電容器221放電、然后通過二極管219和開關(guān)214返回在負(fù)到正轉(zhuǎn)變之后隨即在正側(cè)上的過沖。
[0065]圖4A之后還示出了電流輸出波形400中所展示的正到負(fù)極性轉(zhuǎn)變。在圖4A和圖4B中，展示了死區(qū)時(shí)間452，該死區(qū)時(shí)間是在使用以與之前建立的電弧的極性相反的極性流動(dòng)的電流重新建立電弧之前沒有電流流動(dòng)通過電弧期間的時(shí)間段。雖然電流衰減直到死區(qū)時(shí)間為止，但輸出電流流動(dòng)通過正到負(fù)轉(zhuǎn)變主路徑422。由于在極性轉(zhuǎn)變和死區(qū)時(shí)間時(shí)切換，電流還流動(dòng)通過轉(zhuǎn)變電流輔助路徑424，該電流對疊加電容器221充電。這在電容器充電波形490的充電側(cè)492上示出，該充電側(cè)具有與所展示的死區(qū)時(shí)間452相對應(yīng)的時(shí)長。在替代實(shí)施例中，與充電側(cè)492相關(guān)聯(lián)的時(shí)期可以具有更長或更短的時(shí)間。
[0066]圖4B以示出電流輸出波形400的在正部分和極性轉(zhuǎn)變之后的負(fù)部分而開始。負(fù)部分最初包括過沖454，該過沖與疊加電容器221的用于幫助以負(fù)極性重新建立電弧的放電相對應(yīng)。這通過當(dāng)電容器電壓返回到其未充電電平時(shí)電容器充電波形490的放電側(cè)494被示出。在電流輸出波形400的負(fù)部分期間，使用負(fù)電流主路徑432，電流流動(dòng)通過負(fù)載、從工件到達(dá)電極(負(fù)極性)。同時(shí)，電流流動(dòng)通過負(fù)電流輔助路徑434，從而用本底電流補(bǔ)充輸出電流以幫助在負(fù)部分開始時(shí)重新建立電弧。
[0067]圖4B之后還示出了電流輸出波形400中所展示的正到負(fù)極性轉(zhuǎn)變。再一次展示了死區(qū)時(shí)間452，該死區(qū)時(shí)間是在使用以與之前建立的電弧的極性相反的極性流動(dòng)的電流重新建立電弧之前沒有電流流動(dòng)通過電弧期間的時(shí)間段。雖然電流衰減直到死區(qū)時(shí)間452為止，但輸出電流流動(dòng)通過負(fù)到正轉(zhuǎn)變主路徑442。由于在極性轉(zhuǎn)變和死區(qū)時(shí)間時(shí)切換，電流還流動(dòng)通過轉(zhuǎn)變電流輔助路徑424，該電流對疊加電容器221充電。這再次在電容器充電波形490的充電側(cè)492上示出，該充電側(cè)具有與所展示的死區(qū)時(shí)間452相對應(yīng)的時(shí)長。在替代實(shí)施例中，與充電側(cè)492相關(guān)聯(lián)的時(shí)期可以具有更長或更短的時(shí)間。
[0068]該循環(huán)可以根據(jù)需要進(jìn)行重復(fù)，從而在焊接操作時(shí)長內(nèi)在正與負(fù)極性之間變化。例如，圖4A和圖4B中所展示的循環(huán)是雙充電、雙放電安排的示例，其中，電容器在每半個(gè)循環(huán)充電(在循環(huán)中的兩個(gè)極性變化的死區(qū)時(shí)間內(nèi))并且在每半個(gè)循環(huán)放電(幫助以兩個(gè)極性重新建立電弧)。
[0069]圖5A和圖5B展示了與圖4中的安排類似的安排，在該安排中，發(fā)生切換從而促進(jìn)雙充電、單放電安排，其中，電容器每半個(gè)循環(huán)充電但每個(gè)全循環(huán)只放電一次(當(dāng)轉(zhuǎn)變至僅一個(gè)極性時(shí)，幫助重新建立電弧)。在實(shí)施例中，疊加電容器221僅在輸出極性正在從負(fù)到正轉(zhuǎn)變時(shí)才放電。可以例如由開關(guān)211、212、213和214、以及電源210的活動(dòng)來調(diào)節(jié)充電和放電。因?yàn)槟芰颗c電壓的平方相關(guān)，所以每個(gè)全極性循環(huán)只放電一次為電弧重新建立提供了顯著更大的益處，同時(shí)使疊加電容器221充電的死區(qū)時(shí)間最小化。如以上指出的，減少死區(qū)時(shí)間防止焊接熔池過度冷卻，過度冷卻會(huì)干擾電弧穩(wěn)定性和質(zhì)量。
[0070]圖5A和圖5B示出了與圖2中的安排類似、但不完全相同的安排。確切而言，在圖5A和圖5B的配置中，電容器212直接連接至正軌道上。在此方面，圖5A首先示出了輸出電流波形500的正部分的建立和時(shí)長。示出了由于在從負(fù)到正輸出極性轉(zhuǎn)變過程中疊加電容器221的放電引起的正部分的開始時(shí)的過沖554。如可以看到的，負(fù)部分中不存在過沖(下文進(jìn)行了討論)，因?yàn)榀B加電容器221在正到負(fù)轉(zhuǎn)變過程中充電但不放電。電容器電壓波形590示出了一旦輸出電流以正極性增加高于零(在任何死區(qū)時(shí)間之后)疊加電容器221的電壓就下降到0(或另一個(gè)本底電平)。在輸出電流波形500的正部分期間，輸出電流流動(dòng)通過正極性電流主路徑512和正極性電流輔助路徑514。
[0071 ]圖5A還示出了輸出電流波形500中正極性與負(fù)極性之間的極性轉(zhuǎn)變，包括死區(qū)時(shí)間552。在死區(qū)時(shí)間552期間，充電側(cè)592在電容器電壓波形590中是可見的，因?yàn)橹辽僭谒绤^(qū)時(shí)間552期間，當(dāng)電流流動(dòng)通過轉(zhuǎn)變電流輔助路徑524時(shí)疊加電容器221充電。在正到負(fù)極性轉(zhuǎn)變過程中(例如，當(dāng)主焊接電流衰減時(shí))，電流還流動(dòng)通過正到負(fù)轉(zhuǎn)變主路徑522。
[0072]圖5B示出了輸出電流波形500的負(fù)部分的建立和時(shí)長。如所示，不存在過沖，因?yàn)橛捎陂_關(guān)211、212、213和214的接通/關(guān)斷設(shè)置在疊加電容器221充電之后沒有放電。不活動(dòng)期間594從頭至尾，電容器電壓波形590保持穩(wěn)定。電流流動(dòng)通過負(fù)電流主路徑532和負(fù)電流輔助路徑534。
[0073]圖5B還示出了輸出電流波形500中正極性與負(fù)極性之間的極性轉(zhuǎn)變，包括死區(qū)時(shí)間552。在死區(qū)時(shí)間552期間，第二充電側(cè)596在電容器電壓波形590中是可見的，因?yàn)橹辽僭谒绤^(qū)時(shí)間552期間，當(dāng)電流流動(dòng)通過轉(zhuǎn)變電流輔助路徑524時(shí)疊加電容器221第二次充電。在負(fù)到正極性轉(zhuǎn)變過程中(例如，當(dāng)主焊接電流衰減時(shí))，電流還流動(dòng)通過正到負(fù)轉(zhuǎn)變主路徑542。死區(qū)時(shí)間552之后，該循環(huán)如圖5A中所示進(jìn)行重復(fù)。
[0074]圖6通過添加獨(dú)立放電控制路徑620來對圖2至圖5B中的電路進(jìn)行了改進(jìn)。獨(dú)立放電控制路徑620包括用于阻止無意識續(xù)流電流路徑的獨(dú)立放電控制開關(guān)622，無意識續(xù)流電流路徑在不包括獨(dú)立放電控制開關(guān)622的實(shí)施例中是可能的。獨(dú)立放電控制路徑620還包括放電二極管623。
[0075]圖6還包括用于控制電流流動(dòng)路徑的各種開關(guān)。除了所描繪的其他元件以外，圖6還包括正極性主開關(guān)211、負(fù)極性主開關(guān)212、正極性輔助開關(guān)214和負(fù)極性輔助開關(guān)213。
[0076]圖6中的電路可以被實(shí)現(xiàn)成如圖7A、圖7B和圖7C中所示的雙充電、單放電安排。
[0077]圖7A示出了輸出電流波形700的正極性部分。在這個(gè)部分期間，正極性主開關(guān)211和正極性輔助開關(guān)214兩者均接通，而負(fù)極性主開關(guān)212和負(fù)極性輔助開關(guān)213關(guān)斷，從而引起焊接電流流動(dòng)通過正極性電流主路徑712并且電流還流動(dòng)通過正極性電流輔助路徑714。電容器電壓波形790示出了將疊加電容器221的儲(chǔ)存量從零或本底增加的小幅電壓增加，但在實(shí)施例中針對正部分的至少一部分內(nèi)穩(wěn)定。
[0078]圖7A還示出了正到負(fù)輸出電流極性轉(zhuǎn)變。在轉(zhuǎn)變過程中，電流基于正極性主開關(guān)211和正極性輔助開關(guān)214的關(guān)斷、以及負(fù)極性主開關(guān)212和負(fù)極性輔助開關(guān)213的接通而流動(dòng)通過正到負(fù)電流轉(zhuǎn)變路徑722。正到負(fù)電流轉(zhuǎn)變路徑722包括有源緩沖電路181。至少(但不限于)在死區(qū)時(shí)間752期間，電流還流動(dòng)通過轉(zhuǎn)變電流輔助路徑724，從而如電容器電壓波形790的充電側(cè)792所示來對疊加電容器221充電。在這種正到負(fù)極性轉(zhuǎn)變時(shí)沒有發(fā)生疊加電容器221放電。
[0079]圖7B示出了輸出電流波形700的負(fù)極性部分。在負(fù)極性部分期間，負(fù)極性主開關(guān)212和負(fù)極性輔助開關(guān)213保持接通，而正極性主開關(guān)211和正極性輔助開關(guān)214保持關(guān)斷。電流流動(dòng)通過負(fù)電流主路徑732以及負(fù)電流輔助路徑734。疊加電容器221中儲(chǔ)存的電壓在不活動(dòng)時(shí)期794期間保持不變。
[0080]圖7B還示出了負(fù)極性與正極性之間的轉(zhuǎn)變。這至少部分地是由正極性主開關(guān)211和正極性輔助開關(guān)214的接通、以及負(fù)極性主開關(guān)212和負(fù)極性輔助開關(guān)213的關(guān)斷引起的。電流流動(dòng)通過負(fù)極性電流主路徑742，通過有源緩沖電路181而衰減。電流還至少(但不僅僅一定)在死區(qū)時(shí)間752期間流動(dòng)通過轉(zhuǎn)變電流輔助路徑724。這如第二充電側(cè)796所示第二次對疊加電容器221充電，從而增加可供用于在死區(qū)時(shí)間752之后重新點(diǎn)著電弧的能量。如所示，第二充電側(cè)796與死區(qū)時(shí)間752的長度相對應(yīng);然而，在各實(shí)施例中，這種時(shí)期可以比另一個(gè)時(shí)期更長或更短。
[0081]圖7C示出了以正極性重新建立電弧。通過如電容器電壓波形790的放電側(cè)798上所示的疊加電容器221的放電來重新建立電弧，其中，電容器電壓下降到零(或本底)。此放電與輸出電流波形700所示的過沖754相對應(yīng)。此放電補(bǔ)充輸出和本底電流(如果有的話)以幫助在負(fù)到正極性轉(zhuǎn)變后的死區(qū)時(shí)間752之后重新建立電弧。電流流動(dòng)通過正極性電流主路徑712和負(fù)極性電流輔助路徑714。
[0082]圖8展示了圖1中的焊接電源100的具有電橋電路160和雙極性電弧調(diào)節(jié)電路170的部分的實(shí)施例的示意圖。圖8中還展示了電力轉(zhuǎn)換電路110的部分810，其中，電力轉(zhuǎn)換電路110提供直流電+輸出(例如，基于斬波器的電路)。圖8中的電流開關(guān)電路180呈全電橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以與幾乎任何電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一起使用，從而提供有待添加到現(xiàn)有設(shè)計(jì)的電源上的靈活性和潛力。圖8提供了共享H型電橋開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生可以提供改進(jìn)的低電流調(diào)節(jié)和電弧重新點(diǎn)燃性能的實(shí)現(xiàn)方式。
[0083]電橋電路160包括開關(guān)晶體管811、812、813和814，從而形成H型全電橋配置。電弧調(diào)節(jié)電路170包括電感器815、恒流源816、二極管817和可選地預(yù)充電開關(guān)晶體管818。根據(jù)實(shí)施例，這些開關(guān)晶體管是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。然而，根據(jù)其他實(shí)施例，也可以使用其他類型的開關(guān)晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或M0SFET)。具有二極管882和電容器883的有源緩沖電路881用于限制橫跨電流開關(guān)電路180的電壓(例如，在300V與600V之間的某個(gè)地方)以引起通過輸出電流路徑的輸出電流快速衰減并且限制或約束電弧重新點(diǎn)燃電壓。開關(guān)晶體管811-814的反向平行二極管攜帶緩沖電流/衰減電流。電弧調(diào)節(jié)電路170的可選的預(yù)充電開關(guān)晶體管818可以用于用能量對電感器815預(yù)充電。當(dāng)預(yù)充電開關(guān)晶體管818是接通的時(shí)，來自電感器的電流流動(dòng)通過預(yù)充電晶體管。再次，作為替代方案，預(yù)充電可以通過橫跨開關(guān)晶體管短接來執(zhí)行。電感器的預(yù)充電可能是期望的，這樣使得電感器儲(chǔ)存有能量并且準(zhǔn)備好更快速地執(zhí)行初始電弧點(diǎn)燃功能(在焊接過程開始時(shí))或電弧重新點(diǎn)燃功能(在零交叉)。
[0084]圖8中的電流開關(guān)電路180提供用于交流電焊接操作并且在焊接電源的焊接輸出端引起具有足以在焊接過程的極性反轉(zhuǎn)過程中在電極E與工件W之間重新建立焊接電弧的量值的電壓。示出了焊接輸出端子191和192并且其表示焊接電源的焊接輸出端，電極E與工件W可以通過焊接電纜路徑連接至該焊接輸出端。
[0085]根據(jù)實(shí)施例，電感器815具有在大約10毫亨與100毫亨之間的電感值并且恒流源816提供在2amp至I Oamp范圍內(nèi)的恒定電流。恒流源816可以是若干種不同類型中的任何類型，包括(例如)斬波降壓調(diào)節(jié)器或簡單的電壓源和電阻器。電感器的大小被確定為提供相對穩(wěn)定的電流，同時(shí)在電極與工件之間引起在電弧由于輸出電流切換方向(極性反轉(zhuǎn)/切換)而熄滅之后足以快速且可靠地立即重新點(diǎn)燃電弧的大電壓。
[0086]在電流零交叉(極性反轉(zhuǎn)/切換)過程中，電弧熄滅，并且來自電弧調(diào)節(jié)電路170的電感器的能量引起的高電壓用于以相反極性重新建立電弧。電感器保持電流流動(dòng)并且引起高達(dá)緩沖電路881設(shè)定的極限的高電壓(例如，400VDC) ο電感器以如開關(guān)晶體管的狀態(tài)(例如，當(dāng)從任一方向與零位電流點(diǎn)交叉時(shí))所確定的任一極性引起高電壓電平。
[0087]圖8還示出了具有獨(dú)立放電控制路徑820的電路的替代實(shí)施例，該獨(dú)立放電控制路徑820包括疊加電容器821、獨(dú)立放電控制開關(guān)822和放電二極管823。以此方式，可以提供疊加電容器用于幫助以所展示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重新建立電弧，并且可以避免無意識的續(xù)電流。
[0088I圖9A-9C展示了圖8中的電路的電流流動(dòng)圖。圖9A示出了導(dǎo)致死區(qū)時(shí)間、疊加元件充電、以及從正到負(fù)的極性變化的正極性脈沖和正極性衰減階段。圖9B展示了所展示的電路的操作的負(fù)極性脈沖電流部分。最后，圖9C展示了所展示的電路的操作的負(fù)衰減和疊加放電時(shí)期。接通/關(guān)斷設(shè)置在每張圖解中是可見的。雖然為了簡潔目的以上關(guān)于其他圖的詳細(xì)闡述中沒有描述每一個(gè)方面，當(dāng)本文中的其他術(shù)語可以用于描述替代實(shí)施例而不脫離本創(chuàng)新的范圍或精神。
[0089]圖10展示了圖1中的焊接電源100的具有電橋電路160和雙極性電弧調(diào)節(jié)電路170的部分的第二示例性實(shí)施例的示意圖。圖10中還展示了電力轉(zhuǎn)換電路110的部分210，其中電力轉(zhuǎn)換電路110是中心抽頭式或半電橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(例如，基于逆變器的電路)。圖10中的電流開關(guān)電路180呈半電橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，其中電力轉(zhuǎn)換電路110提供被配置成共享共用路徑的雙輸出電流路徑，這樣使得每條輸出路徑可以引起相反極性在共享路徑中的流動(dòng)。圖10中的焊接電源的操作與圖2中的操作類似。然而，圖10提供了具有四個(gè)開關(guān)晶體管的全電弧調(diào)節(jié)電路170，從而產(chǎn)生略微更成熟的實(shí)現(xiàn)方式，該實(shí)現(xiàn)方式可以提供較圖2中的配置經(jīng)改進(jìn)的低電流調(diào)節(jié)和電弧點(diǎn)燃性能。
[0090]電橋電路160包括開關(guān)晶體管1011和1012。電弧調(diào)節(jié)電路170包括開關(guān)晶體管1013、1014、1015和1016、電感器1017、恒流源1018、二極管1019和可選地預(yù)充電開關(guān)晶體管1020。根據(jù)實(shí)施例，這些開關(guān)晶體管是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。然而，根據(jù)其他實(shí)施例，也可以使用其他類型的開關(guān)晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或M0SFET)。具有二極管1082和電容器1083的有源緩沖電路1081用于限制橫跨電流開關(guān)電路180的電壓(例如，在300V與600V之間的某個(gè)地方)以引起通過輸出電流路徑的輸出電流快速衰減并且約束或限制電弧重新點(diǎn)燃電壓電平。開關(guān)晶體管1011和1012的反向平行二極管攜帶緩沖電流/衰減電流。電弧調(diào)節(jié)電路170中的可選的預(yù)充電開關(guān)晶體管1020可以用于用能量對電感器1017預(yù)充電。當(dāng)預(yù)充電開關(guān)晶體管1020是接通的時(shí)，來自電感器1017的電流流動(dòng)通過預(yù)充電晶體管1020。作為替代選項(xiàng)，電感器的預(yù)充電可以通過橫跨電弧調(diào)節(jié)電路170的晶體管(例如，1013和1014、或1015和1016)進(jìn)行短接來實(shí)現(xiàn)。電感器的預(yù)充電可能是期望的，這樣使得電感器儲(chǔ)存有能量并且準(zhǔn)備好更快速地執(zhí)行初始電弧點(diǎn)燃功能(在焊接過程開始時(shí))或電弧重新點(diǎn)燃功能(在零交叉)。
[0091]圖10中的電流開關(guān)電路180提供用于交流電焊接操作并且在焊接電源的焊接輸出端引起具有足以在焊接過程的極性反轉(zhuǎn)過程中在電極E與工件W之間重新建立焊接電弧的量值的電壓。示出了焊接輸出端子191和192并且其表示焊接電源的焊接輸出端，電極E與工件W可以通過焊接電纜路徑連接至該焊接輸出端。
[0092]根據(jù)實(shí)施例，電感器1017具有在大約10毫亨與100毫亨之間的電感值并且恒流源1018提供在2amp至1amp范圍內(nèi)的恒定電流。恒流源1018可以是若干種不同類型中的任何類型，包括(例如)斬波降壓調(diào)節(jié)器或簡單的電壓源和電阻器。電感器的大小被確定為提供相對穩(wěn)定的電流，同時(shí)在電極與工件之間引起在電弧由于輸出電流切換方向(極性反轉(zhuǎn)/切換)而熄滅之后足以快速且可靠地立即重新點(diǎn)燃電弧的大電壓。
[0093]在電流零交叉(極性反轉(zhuǎn)/切換)過程中，電弧熄滅，并且來自電弧調(diào)節(jié)電路170的電感器1017的能量引起的高電壓用于以相反極性重新建立電弧。電感器1017保持電流流動(dòng)并且引起高達(dá)緩沖電路1081設(shè)定的極限的高電壓(例如，400VDC)。電感器1017以如開關(guān)晶體管的狀態(tài)(例如，當(dāng)從任一方向與零位電流點(diǎn)交叉時(shí))所確定的任一極性引起高電壓電平。
[0094]圖10還示出了具有獨(dú)立放電控制路徑1030的電路的替代實(shí)施例，該獨(dú)立放電控制路徑1030包括疊加電容器1031、獨(dú)立放電控制開關(guān)1032和放電二極管1033。以此方式，可以提供疊加電容器用于幫助以所展示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重新建立電弧，并且可以避免無意識的續(xù)電流。
[0095]圖11A至圖11C展示了圖8中的電路的電流流動(dòng)圖。圖11A示出了導(dǎo)致死區(qū)時(shí)間、疊加元件充電、以及從正到負(fù)的極性變化的正極性脈沖和正極性衰減階段。圖1lB展示了所展示的電路的操作的負(fù)極性脈沖電流部分。最后，圖1lC展示了所展示的電路的操作的負(fù)衰減和疊加放電時(shí)期。接通/關(guān)斷設(shè)置在每張圖解中是可見的。雖然為了簡潔目的以上關(guān)于其他圖的詳細(xì)闡述中沒有描述每一個(gè)方面，當(dāng)本文中的其他術(shù)語可以用于描述替代實(shí)施例而不脫離本創(chuàng)新的范圍或精神。
[0096]因此，本文中的實(shí)施例可以包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)焊接電力轉(zhuǎn)換電路和多個(gè)開關(guān)以及相應(yīng)的電流路徑，該焊接電力轉(zhuǎn)換電路被配置成用于將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流。這些電流路徑至少包括在一條正極性電流主路徑上的一個(gè)正極性主開關(guān)、在一條正極性電流輔助路徑上的和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑上的一個(gè)正極性輔助開關(guān)、在一條負(fù)極性電流主路徑上的一個(gè)負(fù)極性主開關(guān)、在一條負(fù)極性電流輔助路徑和該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑上的一個(gè)負(fù)極性輔助開關(guān)、以及在一條獨(dú)立放電控制電流路徑上的一個(gè)獨(dú)立放電控制開關(guān)，該正極性電流主路徑包括一條從電極到工件的焊接路徑，該負(fù)極性電流主路徑包括從該工件到該電極的該焊接路徑。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)控制器，該控制器被配置成用于切換該多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)；以及一個(gè)疊加元件，該疊加元件被配置成用于響應(yīng)于該輸出電流的極性變化而放出儲(chǔ)存的能量，該疊加元件被配置成用于至少當(dāng)電流流過該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑時(shí)充電。
[0097]本文中的進(jìn)一步的方面可以包括類似的系統(tǒng)，其中，該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑包括一個(gè)共用有源緩沖電路。在實(shí)施例中，該共用有源緩沖電路至少包括一個(gè)二極管和一個(gè)電容器。
[0098]本文中的進(jìn)一步的方面可以包括類似的系統(tǒng)，其中，該正極性電流輔助路徑、該負(fù)極性電流輔助路徑和該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑全都包括一個(gè)電感器。在替代實(shí)施例或互補(bǔ)實(shí)施例中，該疊加元件至少在與該極性變化相關(guān)聯(lián)的死區(qū)時(shí)間期間充電。
[0099]本文中的進(jìn)一步的方面可以包括類似的系統(tǒng)，其中，該疊加元件每極性循環(huán)放電一次，該極性循環(huán)包括一個(gè)正極性部分和一個(gè)負(fù)極性部分兩者。在替代實(shí)施例或互補(bǔ)實(shí)施例中，該疊加元件響應(yīng)于其而放電的極性變化是輸出電流極性從負(fù)到正的變化。
[0100]本文中的進(jìn)一步的方面可以包括類似的系統(tǒng)，其中，該疊加元件向獨(dú)立放電控制路徑放電。
[0101]本文中的實(shí)施例可以進(jìn)一步包括一種方法，該方法包括在焊接電源中將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流，至少通過一條正極性電流主路徑和一條負(fù)極性電流主路徑切換一個(gè)焊接電流方向，至少通過一條正極性電流輔助路徑、負(fù)極性電流輔助路徑和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑切換一個(gè)輔助電流方向；至少使用該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑對一個(gè)疊加元件充電；并且響應(yīng)于輸出電流極性的變化通過該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑中的至少一條電流主路徑引起一個(gè)電壓，該電壓是通過使該疊加元件通過一條獨(dú)立放電控制電流路徑放電而引起的。
[0102]本文中的進(jìn)一步的方面可以包括類似的方法，其中，該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑包括一個(gè)共用有源緩沖電路。在替代實(shí)施例或互補(bǔ)實(shí)施例中，該共用有源緩沖電路至少包括一個(gè)二極管和一個(gè)電容器。
[0103]本文中的進(jìn)一步的方面可以包括類似的方法，其中，該正極性電流輔助路徑、該負(fù)極性電流輔助路徑和該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑全都包括一個(gè)電感器。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該疊加元件至少在與該極性變化相關(guān)聯(lián)的死區(qū)時(shí)間期間充電。在替代性進(jìn)一步的實(shí)施例中，該疊加元件每極性循環(huán)放電一次，該極性循環(huán)包括一個(gè)正極性部分和一個(gè)負(fù)極性部分兩者。在進(jìn)一步方面中，該疊加元件響應(yīng)于其而放電的極性變化是輸出電流極性從負(fù)到正的變化。在另一個(gè)替代安排中，該疊加元件向一條獨(dú)立放電控制路徑放電。
[0104]本文中的實(shí)施例進(jìn)一步包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:用于在一個(gè)焊接電源中將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的裝置;用于至少通過一條正極性電流主路徑和一條負(fù)極性電流主路徑切換一個(gè)焊接電流方向的裝置；以及用于至少通過一條正極性電流輔助路徑、負(fù)極性電流輔助路徑和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑切換一個(gè)輔助電流方向的裝置。此外具有用于至少使用該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑對一個(gè)疊加元件充電的裝置、和用于響應(yīng)于輸出電流極性的變化通過該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑中的至少一條電流主路徑引起一個(gè)電壓的裝置，該電壓是通過使該疊加元件通過一條獨(dú)立放電控制電流路徑放電而引起的。
[0105]本文中的進(jìn)一步方面可以包括類似的系統(tǒng)，其中，該疊加元件至少在與該極性變化相關(guān)聯(lián)的死區(qū)時(shí)間期間充電。在替代實(shí)施例或互補(bǔ)實(shí)施例中，該疊加元件每極性循環(huán)放電一次，該極性循環(huán)包括一個(gè)正極性部分和一個(gè)負(fù)極性部分兩者。在又進(jìn)一步實(shí)施例中，該疊加元件響應(yīng)于其而放電的極性變化是輸出電流極性從負(fù)到正的變化。
[Ο?Ο?]在所附權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括(including)”和“具有(having)”被用作術(shù)語“包括(comprising)”的簡明語言對等語;術(shù)語“其中(in which)”與“其中(wherein)”等效。而且，在所附權(quán)利要求書中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“上部”、“下部”、“頂部”、“底部”等等僅被用作標(biāo)記，而并不旨在對其物體強(qiáng)加數(shù)字或位置要求。進(jìn)一步地，所附權(quán)利要求書的限制沒有以裝置加功能的格式被寫入并且并不旨在基于35U.S.C.§112第六段來解釋，除非直至這種權(quán)利要求限制在沒有進(jìn)一步結(jié)構(gòu)的功能闡述之后明確使用短語“用于...的裝置”。如本文中所使用的，以單數(shù)引用的并且用詞語“一個(gè)”或“一種”繼續(xù)引用的元件或步驟應(yīng)被理解成為不排除所述元件或步驟的復(fù)數(shù)，除非明確闡明這種排除。此外，對本方面的“一個(gè)實(shí)施例”的引用旨在被解釋為排除存在也結(jié)合了所引用的特征的附加實(shí)施例。而且，除非明確相反闡明，實(shí)施例“包括(comprising)”、“包括(including)”或“具有(having)”擁有特別特性的一個(gè)元件或多個(gè)元件的實(shí)施例可以包括沒有那種特性的另外的這種元件。而且，某些實(shí)施例可以被顯示為具有相同或類似元件，然而，這僅僅是出于說明目的，并且這種實(shí)施例不一定需要具有相同元件，除非權(quán)利要求書中規(guī)定。
[0107]如本文中使用的，術(shù)語“可以”和“可以是”指示一組情況內(nèi)同時(shí)發(fā)生的可能性；指定特性、特征或功能的擁有;和/或通過表達(dá)與被限定的動(dòng)詞相關(guān)聯(lián)的能力、性能或可能性中的一項(xiàng)或多項(xiàng)來限定另一個(gè)動(dòng)詞。相應(yīng)地，“可以”和“可以是”的使用指示經(jīng)修改的術(shù)語明顯合適、能夠、或適合于所指示的性能、功能或使用，同時(shí)在一些情況下將經(jīng)修改的術(shù)語可能有時(shí)不合適、不能夠、或不適合考慮在內(nèi)。例如，在一些情況下，可以預(yù)期事件或才能，而在其他情況下，不能發(fā)生事件或才能-術(shù)語“可以”和“可以是”分體現(xiàn)了這種不同。
[0108]所寫的本說明書使用示例來披露本發(fā)明，包括最佳模式，并且還能夠使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員實(shí)踐本發(fā)明，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)、和執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可以包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員想到的其他示例。如果這種其他示例具有與權(quán)利要求書中的字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求書的中的字面語言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，則它們預(yù)期在權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
[0109]雖然已經(jīng)參照某些實(shí)施例描述了本申請的所要求保護(hù)的主題，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離所要求保護(hù)的主題的范圍的情況下可以做出各種改變并且可以代替等效物。此外，可以進(jìn)行許多修改以使具體的情況或材料適應(yīng)所要求保護(hù)的主題的傳授內(nèi)容而不脫離其范圍。因此，所要求保護(hù)的主題不旨在局限于所披露的實(shí)施例，而是所要求保護(hù)的主題將包括落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
[0110]雖然本文中討論的實(shí)施例與以上討論的系統(tǒng)和方法相關(guān)，但這些實(shí)施例不旨在用于示例目的并且不旨在限制這些實(shí)施例對本文中所闡述的那些討論內(nèi)容的適用性。本文中所討論的系統(tǒng)和方法論可以相等地應(yīng)用于同電弧焊接、激光焊接、釬焊、錫焊、等離子體切害J、水射流切割、激光切割相關(guān)的系統(tǒng)和方法、以及使用類似控制方法論的任何其他系統(tǒng)或方法，并且可以用于其中，而不脫離以上討論的發(fā)明的精神或范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以輕易地將本文中的實(shí)施例和討論內(nèi)容結(jié)合到這些系統(tǒng)和方法論中的任何系統(tǒng)和方法論中。通過舉例而非限制，除了其他事項(xiàng)以外，本文中使用的電源(例如，除了其他事項(xiàng)以外，焊接電源)可以是執(zhí)行焊接、電弧焊接、激光焊接、釬焊、錫焊、等離子體切割、水射流切割、激光切割的設(shè)備的電源。因此，具有良好工程能力和判斷的人可以選擇除了焊接電源的電源而不脫離主題發(fā)明的實(shí)施例的預(yù)期涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種系統(tǒng)，包括: 一個(gè)被配置成用于將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的焊接電力轉(zhuǎn)換電路； 多個(gè)開關(guān)和相應(yīng)的電流路徑，這些電流路徑至少包括: 在一條正極性電流主路徑上的一個(gè)正極性主開關(guān)，該正極性電流主路徑包括一條從電極到工件的焊接路徑， 在一條正極性電流輔助路徑和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑上的一個(gè)正極性輔助開關(guān)，在一條負(fù)極性電流主路徑上的一個(gè)負(fù)極性主開關(guān)，該負(fù)極性電流主路徑包括從該工件到該電極的該焊接路徑， 在一條負(fù)極性電流輔助路徑和該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑上的一個(gè)負(fù)極性輔助開關(guān)，以及 在一條獨(dú)立放電控制電流路徑上的一個(gè)獨(dú)立放電控制開關(guān)； 一個(gè)控制器，該控制器被配置成用于切換該多個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)開關(guān)；以及一個(gè)疊加元件，該疊加元件被配置成用于響應(yīng)于該輸出電流的極性變化而放出儲(chǔ)存的能量，該疊加元件被配置成用于至少當(dāng)電流流過該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑時(shí)充電。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑包括一個(gè)共用有源緩沖電路。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，該共用有源緩沖電路至少包括一個(gè)二極管和一個(gè)電容器。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該正極性電流輔助路徑、該負(fù)極性電流輔助路徑和該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑全都包括一個(gè)電感器。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該疊加元件至少在與該極性變化相關(guān)聯(lián)的死區(qū)時(shí)間期間充電。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該疊加元件每極性循環(huán)放電一次，該極性循環(huán)包括一個(gè)正極性部分和一個(gè)負(fù)極性部分兩者。7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該疊加元件響應(yīng)于其而放電的極性變化是輸出電流極性從負(fù)到正的變化。8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該疊加元件向一條獨(dú)立放電控制路徑放電。9.一種方法，包括: 在一個(gè)焊接電源中將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流； 至少通過一條正極性電流主路徑和一條負(fù)極性電流主路徑切換一個(gè)焊接電流方向；至少通過一條正極性電流輔助路徑、負(fù)極性電流輔助路徑和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑切換一個(gè)輔助電流方向； 至少使用該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑對一個(gè)疊加元件充電；以及 響應(yīng)于輸出電流極性的變化通過該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑中的至少一條電流主路徑引起一個(gè)電壓，該電壓是通過使該疊加元件通過一條獨(dú)立放電控制電流路徑放電而引起的。10.如權(quán)利要求9所述的方法，該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑包括一個(gè)共用有源緩沖電路。11.如權(quán)利要求10所述的方法，該共用有源緩沖電路至少包括一個(gè)二極管和一個(gè)電容器。12.如權(quán)利要求9所述的方法，該正極性電流輔助路徑、該負(fù)極性電流輔助路徑和該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑全都包括一個(gè)電感器。13.如權(quán)利要求9所述的方法，該疊加元件至少在與該極性變化相關(guān)聯(lián)的死區(qū)時(shí)間期間充電。14.如權(quán)利要求9所述的方法，該疊加元件每極性循環(huán)放電一次，該極性循環(huán)包括一個(gè)正極性部分和一個(gè)負(fù)極性部分兩者。15.如權(quán)利要求14所述的方法，該疊加元件響應(yīng)于其而放電的極性變化是輸出電流極性從負(fù)到正的變化。16.如權(quán)利要求9所述的方法，該疊加元件向一條獨(dú)立放電控制路徑放電。17.—種系統(tǒng)，包括: 用于在一個(gè)焊接電源中將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的裝置； 用于至少通過一條正極性電流主路徑和一條負(fù)極性電流主路徑切換一個(gè)焊接電流方向的裝置； 用于至少通過一條正極性電流輔助路徑、負(fù)極性電流輔助路徑和一條極性轉(zhuǎn)變輔助路徑切換一個(gè)輔助電流方向的裝置； 用于至少使用該極性轉(zhuǎn)變輔助路徑對一個(gè)疊加元件充電的裝置；以及 用于響應(yīng)于輸出電流極性的變化通過該正極性電流主路徑和該負(fù)極性電流主路徑中的至少一條電流主路徑引起一個(gè)電壓的裝置，該電壓是通過使該疊加元件通過一條獨(dú)立放電控制電流路徑放電而引起的。18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，該疊加元件至少在與該極性變化相關(guān)聯(lián)的死區(qū)時(shí)間期間充電。19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，該疊加元件每極性循環(huán)放電一次，該極性循環(huán)包括一個(gè)正極性部分和一個(gè)負(fù)極性部分兩者。20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，該疊加元件響應(yīng)于其而放電的極性變化是輸出電流極性從負(fù)到正的變化。
【文檔編號】B23K9/10GK105855665SQ201610056185
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】R·L·道奇, G·B·科普里弗納克, S·R·彼得斯
【申請人】林肯環(huán)球股份有限公司