專(zhuān)利名稱(chēng)：調(diào)整和/或控制具有諧振電路的焊接電流源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于調(diào)整和/或控制一個(gè)具有諧振電路的焊接電流源的方法，如權(quán)利要求1和25所述。
DE4411227A1已公開(kāi)了一種具有諧振電路的電弧焊設(shè)備。它由一個(gè)具有電網(wǎng)饋電整流器的變換電流源，一個(gè)中間電路，一個(gè)主級(jí)線(xiàn)圈受控的變流器和一個(gè)安裝在變流器次級(jí)線(xiàn)圈的整流器組成，在此整流器上連接一個(gè)焊接設(shè)備，尤其是一個(gè)焊嘴。變流器的控制由一個(gè)橋電路，尤其是由一個(gè)半橋?qū)崿F(xiàn)，其中橋電路由開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成。半橋的開(kāi)關(guān)元件在規(guī)定的開(kāi)關(guān)期上電導(dǎo)通。橋電路的開(kāi)關(guān)元件的控制和/或調(diào)整如此完成在諧振電流或諧振電壓向零變化時(shí)開(kāi)關(guān)元件被開(kāi)通，其中為了釋放開(kāi)關(guān)元件，諧振電流或諧振電壓衰減到零，并且這個(gè)值在開(kāi)關(guān)元件釋放或關(guān)斷之前持續(xù)一個(gè)短的時(shí)間段。
這里的缺點(diǎn)在于，這種諧振電路僅為準(zhǔn)或半諧振的，即在電感上電流流動(dòng)只能在一個(gè)方向上，而在電容器上只能出現(xiàn)一種極性的電壓。
本發(fā)明的目的在于提出一種用于調(diào)整和/或控制具有諧振電路的焊接電流源的方法，其中根據(jù)功耗的輸出要求實(shí)現(xiàn)焊接電流源的控制和/或調(diào)整。
本發(fā)明的任務(wù)由權(quán)利要求1所述特征實(shí)現(xiàn)。有優(yōu)點(diǎn)的是，通過(guò)這種對(duì)焊接電流源，尤其是橋電路的調(diào)整和/或控制保證了工作點(diǎn)總保持在諧振特性曲線(xiàn)的同一側(cè)上，尤其是在諧振曲線(xiàn)的上升或下降特性曲線(xiàn)上。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)不用的工作方式，尤其是正常工作，特殊工作和/或特殊調(diào)整方法，諧振電路獨(dú)立于外部的能量饋給而振蕩，并從而可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率對(duì)諧振電路的諧振頻率的均衡和再適配。一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)還在于，通過(guò)這種調(diào)整具有諧振電路的焊接電流源的方法可以得到相應(yīng)的輸出特性曲線(xiàn)，其中在一個(gè)小電流下出現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)高的輸出電壓，用于電弧的保持或電弧的點(diǎn)火，并且功率元件或焊接電流源的尺寸可保持較小，因?yàn)樵黾拥乃枘芰坑芍C振電路提供。
另一個(gè)如權(quán)利要求2所述的實(shí)施形式是有優(yōu)點(diǎn)的，因?yàn)檫@樣對(duì)正常工作可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)均勻的控制過(guò)程。從而可以在耗電量恒定的狀態(tài)下保持可再生的脈沖工作，并從而得到好的焊接效果。
采用如權(quán)利要求3所述的實(shí)施形式，可以根據(jù)使用設(shè)備電阻的變化重新形成適配于諧振電路的預(yù)定正常狀態(tài)。
其它有優(yōu)點(diǎn)的措施如權(quán)利要求4至24所述。它們所產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)其以下說(shuō)明可以看出。
本發(fā)明的任務(wù)也可由權(quán)利要求25所述特征完成。這種焊接電流源的優(yōu)點(diǎn)是安排諧振電路，并且通過(guò)諧振頻率和改變諧振電路中的狀態(tài)值或者其零穿越導(dǎo)出電路元件的不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)及其開(kāi)關(guān)持續(xù)期，并從而具有少的預(yù)定調(diào)整程序，它們可有選擇地在使用設(shè)備不同的狀態(tài)下被使用，這不僅可只用小的設(shè)備開(kāi)支，而且也可實(shí)現(xiàn)高速調(diào)整，這可以保護(hù)所用的高功率開(kāi)關(guān)元件，并從而使其有長(zhǎng)的壽命。安排諧振電路有優(yōu)點(diǎn)地使得可以用明顯更小尺寸的元件提供明顯更高的電壓給使用設(shè)備，這樣人們可以例如在電極穿越熔融金屬滴到工件上時(shí)有優(yōu)點(diǎn)地使用短路溶解。
下面借助實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
附圖中

圖1是焊接機(jī)或焊接設(shè)備的簡(jiǎn)示圖；圖2是具有諧振電路的焊接電流源的簡(jiǎn)化示意圖；圖3是用于焊接電流源的流程的簡(jiǎn)化示意圖；圖4是焊接電流源的諧振特性曲線(xiàn)簡(jiǎn)化示意圖；圖5是在恒定的諧振頻率下控制焊接電流源的過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖；圖6是在增大諧振頻率時(shí)控制焊接電流源的過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖；圖7是在減小諧振頻率時(shí)控制焊接電流源的過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖；圖8是用于焊接電流源的另一個(gè)流程的簡(jiǎn)化示意圖；圖9是在增大諧振頻率時(shí)按圖8控制焊接電流源的過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖10是焊接電流源的輸出特性曲線(xiàn)的簡(jiǎn)化示意圖；圖11是用于調(diào)整或控制焊接電流源的簡(jiǎn)化方框圖；圖12是另一個(gè)具有諧振電路的焊接電流源的簡(jiǎn)化示意圖；各個(gè)實(shí)施例中的相同部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。在各個(gè)實(shí)施例中給出的情況陳述在情況改變時(shí)有效地適應(yīng)到新的情況上。
圖1示出用于各種焊接方法，如MIG/MAG-焊接或TIG-焊接或電極焊接法的焊接機(jī)或焊接設(shè)備1。當(dāng)然可以在一個(gè)電流源或一個(gè)焊接電流源中利用本發(fā)明的方案。
焊接設(shè)備1包含一個(gè)具有一個(gè)功率部件3，一個(gè)控制裝置4和一個(gè)配置給功率部件3或控制裝置4的切換件5的焊接電流源2。切換件5或控制裝置4連接于一個(gè)控制閥6，它被安裝在儲(chǔ)氣罐9和焊嘴10間的一個(gè)供應(yīng)氣體8，尤其是一種保護(hù)氣體——如二氧化碳(CO2)，氦或氬及類(lèi)似氣體——的供氣管7中。
此外通過(guò)控制裝置4還可控制一個(gè)旋轉(zhuǎn)進(jìn)料設(shè)備11，它通常用在MIG/MAG-焊接中，并且通過(guò)供料管12將焊接金屬絲13以?xún)?chǔ)存線(xiàn)軸14送到焊嘴10的區(qū)域中。當(dāng)然這是可能的金屬絲進(jìn)料設(shè)備11如現(xiàn)有技術(shù)那樣被集成在焊接設(shè)備1，尤其是在基箱中，而不像圖1那樣設(shè)計(jì)為附屬設(shè)備。
用于形成焊接金屬絲13和工件16間的電孤15的電流通過(guò)供電線(xiàn)17從焊接電流源2的功率部件3饋送到焊嘴10或焊接金屬絲13，并且被焊接工件16通過(guò)供電線(xiàn)18與焊接設(shè)備1，尤其是與焊接電流源2連接，并從而可通過(guò)電孤15構(gòu)成電流回路。
為了冷卻焊嘴10，焊嘴10通過(guò)冷卻回路19在流體監(jiān)視器20的中間控制下與一個(gè)液體容器，尤其是一個(gè)水容器21相連接，這樣在焊嘴10開(kāi)動(dòng)時(shí)，冷卻回路19，尤其是用于裝在水容器21中的液體的液體泵被起動(dòng)，并從而可冷卻焊嘴10或焊接金屬絲13。
焊接設(shè)備1還具有一個(gè)輸入-和/或輸出裝置22，通過(guò)它可調(diào)整焊接設(shè)備1的焊接參數(shù)或工作方式。其中通過(guò)輸入-和/或輸出裝置22調(diào)整的焊接參數(shù)被繼續(xù)傳送給控制裝置4，并接著由此裝置控制焊接機(jī)或焊接設(shè)備1的各個(gè)部件。
此外在所示實(shí)施例中焊嘴10通過(guò)一個(gè)橡皮管束23與焊接設(shè)備1或焊接機(jī)連接。在此橡皮管束23中安置各個(gè)導(dǎo)管從焊接設(shè)備1到焊嘴10。橡皮管束23通過(guò)一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的連接裝置24連接于焊嘴10，從而橡皮管束23中各個(gè)導(dǎo)管通過(guò)連接插孔或插入連接與焊接設(shè)備1的各個(gè)接點(diǎn)連接。為了保證橡皮管束23的相應(yīng)拉伸卸載，橡皮管束23通過(guò)一個(gè)拉伸卸載裝置25與外殼26，尤其是焊接設(shè)備1的基箱連接。
在圖2至7中示出具有諧振電路27，尤其是具有一個(gè)串/并變換器的焊接電流源2的應(yīng)用，其中圖2示出焊接電流源2的簡(jiǎn)化等效電路圖。
圖3示出用于控制焊接電流源2的橋電路28的流程。圖4示出諧振電路27的一個(gè)頻率特性曲線(xiàn)的簡(jiǎn)要圖。圖5至圖7示出用于控制和/或調(diào)整具有諧振電路27的焊接電流源2的特性曲線(xiàn)。
如圖2所示，在焊接電流源2的結(jié)構(gòu)中以方框示出一個(gè)能源29。能源29與一個(gè)圖中未示出的供能網(wǎng)，尤其是一個(gè)公眾供能網(wǎng)——例如一個(gè)230伏或400伏的交流電網(wǎng)——相連接。在能源29中饋入的交流電壓被轉(zhuǎn)換為直流電壓，并且也可以例如后接一個(gè)高置調(diào)節(jié)器(Hochsetzsteller)或低置調(diào)節(jié)器(Tiefsetzsteller)。
能源29通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)30、31與橋電路28連接，并用直流電壓饋給此電路。橋電路28可用全橋或半橋?qū)崿F(xiàn)，在所示實(shí)施例中采用一個(gè)全橋，它由開(kāi)關(guān)元件32至35以及相應(yīng)的空載二極管36至39組成。其中開(kāi)關(guān)元件32和33例如由所謂的IGBT-晶體管構(gòu)成，開(kāi)關(guān)元件34和35例如由MOSFET-晶體管構(gòu)成。
為了控制各個(gè)開(kāi)關(guān)元件32至35，它們通過(guò)圖中用點(diǎn)劃線(xiàn)表示的控制線(xiàn)40至43與控制裝置4連接，使得在向控制線(xiàn)40至43施加能量情況下開(kāi)關(guān)元件32至35可被導(dǎo)通或關(guān)斷。在橋電路28的中間點(diǎn)上連接諧振電路27，尤其是串/并-變換器，其中它由一個(gè)電感44和一個(gè)與其串聯(lián)的電容45以及一個(gè)與使用設(shè)備并聯(lián)的另一個(gè)電容46組成。諧振電路27在此實(shí)施例中用虛線(xiàn)框住。
在諧振電路27的輸出端設(shè)置一個(gè)測(cè)量裝置47，用以采集諧振電路27的電流和電壓，其中測(cè)量裝置47通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)48、49與控制裝置4連接，以傳送電流大小和/或電壓大小。測(cè)量裝置47上連接一個(gè)整流器50，它由各個(gè)二極管示出，其中整流器50的輸出連接于焊接設(shè)備1的輸出端子51和52。在這些輸出端子51和52上通過(guò)供電線(xiàn)17、18連接使用設(shè)備，尤其是焊嘴10，其中焊嘴10在等效電路圖中以歐姆電阻53和供電線(xiàn)17和18的導(dǎo)線(xiàn)電感54的形式示出。
對(duì)能源29，橋電路28和諧振電路27，即焊接電流源2的工作原理不作詳盡的說(shuō)明，因?yàn)樗鼈円延涩F(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)。下面說(shuō)明用于饋給使用設(shè)備，尤其是焊嘴10電流和電壓以完成焊接過(guò)程的控制方法和/或調(diào)整方法。
如圖4所示，在應(yīng)用諧振電路27，尤其是應(yīng)用一個(gè)串/并-變換器時(shí)它總是在諧頻率之上或之下，最好是在諧振頻率之上工作。這里諧振頻率根據(jù)輸出狀態(tài)，尤其是使用設(shè)備加到輸出端子51和52上的負(fù)載電阻而被調(diào)整，即在輸出端，即在焊嘴10上電阻變化時(shí)——例如由于出現(xiàn)短路——諧振頻率變化，其中通過(guò)焊接電流源2，尤其是諧振電路27的尺寸可以確定相應(yīng)的頻帶。在圖4所示頻率特性曲線(xiàn)中示出具有最小諧振頻率55和最大諧振頻率56的一條特性曲線(xiàn)。當(dāng)焊接金屬絲13和工件16之間出現(xiàn)短路并從而歐姆電阻53為零時(shí)進(jìn)入最小諧振頻率。如果焊接金屬絲13和工件16之間的光孤15熄滅，進(jìn)入最大諧振頻率，因?yàn)檫@時(shí)歐姆電阻53變?yōu)闊o(wú)窮大。
在焊接電流源2工作時(shí)，即在焊接過(guò)程中諧振電路27的諧振頻率可基于不同的負(fù)載在這兩個(gè)頻率之間移動(dòng)，并且為了安全地工作，標(biāo)在特性曲線(xiàn)中的工作點(diǎn)57被確定在諧振頻率的一側(cè)，尤其是在諧振頻率之高側(cè)上，使得基于控制裝置4的外部調(diào)整或控制，這個(gè)工作點(diǎn)57根據(jù)所需功率沿著所示特性曲線(xiàn)移動(dòng)，同時(shí)保持諧振頻率恒定。在焊接過(guò)程中不同的輸出狀態(tài)下進(jìn)入不同的特性曲線(xiàn)，它們位于最小諧振頻率55和最大諧振頻率56之間。在所示圖中橫軸表示頻率f，縱軸表示傳遞函數(shù)G，其中傳遞函數(shù)G給出輸出電壓和輸入電壓之間的能量增益，也就是說(shuō)，例如傳遞函數(shù)G的值為2時(shí)，輸出電壓達(dá)到輸入電壓的兩倍。
然而，在此諧振電路27在焊接電流源2中的應(yīng)用中應(yīng)注意在調(diào)整或控制焊接電流源2時(shí)工作點(diǎn)27總是被保持在諧振頻率的同一側(cè)，即高于或低于諧振頻率，因?yàn)槔缭谧兏搅硪粋?cè)時(shí)調(diào)整原理或控制原理是相反的，即在確定高于諧振頻率的工作點(diǎn)57的情況下在輸出變化，即使用設(shè)備的電阻變化，從而諧振頻率變化時(shí)工作點(diǎn)必須高于新的諧振頻率。
如果像虛線(xiàn)所示那樣，工作點(diǎn)57——例如在最小諧振頻率55的特性曲線(xiàn)55下——高于諧振頻率，則在快速的輸出變化，尤其是快速的電阻變化時(shí)——例如出現(xiàn)短路時(shí)——諧振頻率變化，并且特性曲線(xiàn)進(jìn)入例如最大諧振頻率56。這樣按照虛線(xiàn)，工作點(diǎn)57此時(shí)變換到新的特性曲線(xiàn)上，并且低于諧振頻率，作為結(jié)果控制原理現(xiàn)在被更改。
如果例如必須由控制裝置4進(jìn)行功率降低，則在工作點(diǎn)57高于諧振頻率的情況下必須發(fā)生頻率增高，從而工作點(diǎn)57可沿著下降的特性曲線(xiàn)移動(dòng)，如在具有最小諧振頻率55的特性曲線(xiàn)上所示那樣。
然而如前所述，因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)57由于輸出變化而變到低于諧振頻率，如在最大諧振頻率56的特性曲線(xiàn)上虛線(xiàn)所示，則通過(guò)提高諧振頻率取得或?qū)崿F(xiàn)功率提升，因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)例如沿著最大諧振頻率56的上升特性曲線(xiàn)，即在低于諧振頻率一側(cè)移動(dòng)，并從而會(huì)導(dǎo)致焊接電流源2的錯(cuò)誤運(yùn)行及元件的損壞。此特殊過(guò)程特別發(fā)生在從較低頻率至較高頻率的變換時(shí)，因?yàn)榉催^(guò)來(lái)在由較高的頻率至較低頻率變換時(shí)，如虛線(xiàn)所示工作點(diǎn)57總是保持在特性曲線(xiàn)的同一側(cè)。
為了不會(huì)發(fā)生工作點(diǎn)57的這種兩側(cè)變換，必須利用下面所說(shuō)明的控制—和/或調(diào)整方法，此方法保證了在使用設(shè)備阻抗快速變化時(shí)——在焊接過(guò)程遇到此情況——工作點(diǎn)57也總是保持在特性曲線(xiàn)的相應(yīng)固定的一側(cè)，最好在高于諧振頻率的一側(cè)。然而由于焊接電流源2的應(yīng)用，這是很困難的，因?yàn)闀?huì)出現(xiàn)非常快的輸出變化或電阻變化，使得在現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的具有諧振電路的焊接電流源中它們大多數(shù)被考慮是否能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制和調(diào)整。
為了不會(huì)發(fā)生工作點(diǎn)57從諧振頻率的一側(cè)變換到另一側(cè)，用于焊接電流源2的控制或調(diào)整，取出一個(gè)諧振電路27的，尤其是諧振電路27中的電流過(guò)程或電壓過(guò)程——例如在圖5至7中所示的諧振電流58——的狀態(tài)值作為調(diào)整-或控制值。當(dāng)然也可以取出諧振電路27中的諧振電壓代替諧振電流58用于調(diào)整和控制，為此特性曲線(xiàn)移相90°。這樣就保證了在諧振電路27每次變化頻率時(shí)工作點(diǎn)57相應(yīng)錯(cuò)開(kāi)或移位，即在電阻變化，即負(fù)載變化時(shí)，焊接電流源2的控制或調(diào)整至少以諧振頻率或高于諧振頻率進(jìn)行，并從而工作點(diǎn)57不會(huì)變到諧振頻率的另一側(cè)上，接著可以通過(guò)相應(yīng)的頻率增高或頻率減小實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)57到當(dāng)前特性曲線(xiàn)的正確一側(cè)上的移動(dòng)。
為了能詳細(xì)說(shuō)明焊接電流源2的調(diào)整或控制，尤其是橋電路28或其開(kāi)關(guān)元件32至35的控制，在圖5至7中示出了不同的調(diào)整-或控制過(guò)程。其中圖5示出恒定諧振頻率，即使用設(shè)備的輸出狀態(tài)不變時(shí)的調(diào)整-或控制過(guò)程，圖6示出諧振頻率提高——例如在拆開(kāi)短路，電弧長(zhǎng)度增大或者電弧15熄滅時(shí)—時(shí)的調(diào)整-或控制過(guò)程，圖7示出諧振頻率降低—例如在形成短路或電弧長(zhǎng)度縮短時(shí)—時(shí)的調(diào)整-或控制過(guò)程。所示的這些調(diào)整-或控制過(guò)程在焊接電流源2中的出現(xiàn)是不被預(yù)料的，因而一個(gè)相應(yīng)的調(diào)整或控制必須隨時(shí)被進(jìn)行。
控制和/或調(diào)整根據(jù)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行，在圖5至7中有一個(gè)諧振電路27的狀態(tài)值，尤其是諧振電流58，控制裝置4或測(cè)量裝置47產(chǎn)生的零點(diǎn)穿越識(shí)別59，具有控制值alpha和phi的斜坡特性曲線(xiàn)60，以及開(kāi)關(guān)元件32至35的電壓特性曲線(xiàn)61至64和橋電路28的電壓特性曲線(xiàn)65。在各個(gè)圖中各個(gè)特性曲線(xiàn)時(shí)間同步地被示出。
為了調(diào)整或控制，在控制裝置4中橋電路28，尤其是其開(kāi)關(guān)元件32至其開(kāi)關(guān)元件32至35的多個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4被存儲(chǔ)，它們根據(jù)加在焊接電流源2上，即加在焊接燒器10上的輸出狀況被調(diào)用。各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4的可能的應(yīng)用流程在圖3中用箭頭示出。
存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4按照下面的表構(gòu)成或存儲(chǔ)，其中對(duì)于開(kāi)關(guān)單元32至35的狀態(tài)“通”，它們通過(guò)控制裝置4的相應(yīng)控制而被導(dǎo)通。此外在下面列出的表中還有開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5和S6，它們對(duì)應(yīng)圖8和9所示實(shí)施例。
開(kāi)關(guān)單元開(kāi)關(guān)狀態(tài) 32333435能量供給S1通斷斷通正激勵(lì)相位S2通斷通斷正空載S3斷通通斷負(fù)激勵(lì)相位S4斷通斷通負(fù)空載S5斷通斷斷特殊運(yùn)行S6通斷斷斷特殊運(yùn)行對(duì)能量供給的規(guī)定說(shuō)明從能源29通過(guò)橋電路28，如在電壓特性曲線(xiàn)65中所示那樣饋送能量到焊接電流源2的諧振電路27，即在正激勵(lì)相位和負(fù)激勵(lì)相位從焊接電流源2的直流電壓中間電路，即從能源29產(chǎn)生電流經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)單元32至35到諧振電路27，并從而到達(dá)使用設(shè)備，尤其是抵達(dá)焊嘴10，相反在正或負(fù)空載期沒(méi)有能量供給或沒(méi)有電流從中間電路經(jīng)過(guò)橋電路28’的開(kāi)關(guān)單元32至35，然而一個(gè)電流回路保持在諧振電路27中，它獨(dú)立地振蕩。
其中通過(guò)成對(duì)地導(dǎo)通開(kāi)關(guān)單元32和35或33和34形成在激勵(lì)相位中的電流流動(dòng)，相反在空載期內(nèi)開(kāi)關(guān)單元32和34或33和35被導(dǎo)通，從而通過(guò)開(kāi)關(guān)單元32至35，諧振電路27被接到一個(gè)公共電位上。
原理上，由于在開(kāi)關(guān)過(guò)程中出現(xiàn)的元件損耗功率，開(kāi)關(guān)單元32和33。例如IGBT-晶體管在諧振電路27中諧振電流58的電流零點(diǎn)穿越點(diǎn)之前或之后短時(shí)間內(nèi)根據(jù)一個(gè)規(guī)定的控制信號(hào)alpha-按照斜坡特性曲線(xiàn)——被接通，相反開(kāi)關(guān)元件34和35——例如MOSFET-晶體管——根據(jù)諧振電路27中諧振電流58的一個(gè)規(guī)定的控制信號(hào)，尤其是一個(gè)相位角phi被接通，即諧振電路27中的電流被用作控制或調(diào)整值，從而具有諧振電路27，尤其是串/并-變換器的焊接電流源2以諧振頻率或高于諧振頻率工作，即以本征頻率或高于本征頻率工作，而無(wú)需像現(xiàn)有技術(shù)采用振蕩器那樣加入或應(yīng)用外部值。當(dāng)然也可應(yīng)用其它的晶體管，或者開(kāi)關(guān)元件32和33由MOSFET-晶體管構(gòu)成，而開(kāi)關(guān)元件34和35由IGBT-晶體管構(gòu)成。
按照裝置4用于控制或調(diào)整橋電路28的控制-或調(diào)整值由控制信號(hào)alpha和phi以及一個(gè)狀態(tài)值，尤其是諧振電流58或諧振電壓的零穿越點(diǎn)構(gòu)成，其中控制信號(hào)alpha用于在電流零穿越點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件32和33，控制信號(hào)phi用于以規(guī)定的諧振電路27電流相位角導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件34和35。控制信號(hào)alpha和phi由控制裝置4根據(jù)所需功率計(jì)算或確定，使得通過(guò)控制開(kāi)關(guān)元件32至35可以形成橋電路28的相應(yīng)寬度，相反電流零穿越的控制信號(hào)用諧振電流58的零穿越點(diǎn)構(gòu)成。
為了形成用于控制開(kāi)關(guān)元件32至35的相應(yīng)脈沖寬度，可以有各種方法。這里控制信號(hào)phi和alpha例如按圖5至7中斜坡特性曲線(xiàn)60傳送到一個(gè)斜坡函數(shù)中或者與斜坡信號(hào)66比較，并且在出現(xiàn)交點(diǎn)或控制信號(hào)phi和alpha與斜坡信號(hào)66一致時(shí)執(zhí)行開(kāi)關(guān)元件32至35的相應(yīng)控制。然而為了實(shí)現(xiàn)斜坡信號(hào)66與諧振電路27的諧振頻率的同步，在每次出現(xiàn)諧振電流58的電流零穿越點(diǎn)時(shí)連續(xù)的或線(xiàn)性增長(zhǎng)的斜坡電壓66重新被起動(dòng)。
此外，控制信號(hào)alpha和phi的值在最大的脈沖寬度，即最大的輸出功率下可以有相同大小，從而焊接電流源2以諧振頻率工作，并且在較小的輸出功率時(shí)控制信號(hào)phi的值小于alpha的值，這樣或者兩個(gè)控制信號(hào)同時(shí)，或者控制信號(hào)phi位于控制信號(hào)alpha之前。此外可以在焊接電流源2以諧振頻率工作時(shí)控制信號(hào)phi和alpha的值對(duì)應(yīng)于諧振電流的脈沖寬度，即控制信號(hào)的值與斜坡信號(hào)66最大達(dá)到的值一致，從而同時(shí)或直接在每個(gè)電流零穿越點(diǎn)之后——這取決于切換-和控制時(shí)間——導(dǎo)通或關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件32至35。脈沖寬度由兩個(gè)控制信號(hào)phi和alpha的差值確定。當(dāng)然這個(gè)比較或用于開(kāi)關(guān)元件32至35的導(dǎo)通-和/或關(guān)斷時(shí)間點(diǎn)的確定也可以數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)，例如由一個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)控制裝置4的簡(jiǎn)單計(jì)算實(shí)現(xiàn)。
在所述實(shí)施例中斜坡信號(hào)66例如如此構(gòu)成它在諧振電流58的半個(gè)周期內(nèi)，即在兩個(gè)電流零穿越點(diǎn)之間上升到一個(gè)確定的值，這樣，在諧振電流58的半波或半個(gè)周期內(nèi)可完成控制裝置4對(duì)橋電路28的控制，因?yàn)樵谡９ぷ鲿r(shí)控制信號(hào)phi和alpha被使用。
然而由于在不同的輸出狀況下有不同的周期，即諧振電路27有不同的諧振頻率，半波或半個(gè)周期的時(shí)間——在其中斜坡信號(hào)66必須上升到規(guī)定值——由于諧振頻率的變化而變化，即例如在輸出變化時(shí)焊接電流源2的諧振頻率變化，其中輸出變化，尤其是使用設(shè)備上的電阻變化可能由短路的出現(xiàn)，電弧的工作或電弧的熄滅導(dǎo)致，從而例如周期，尤其是諧振電流58的半周期67可能被縮短或增大，并且斜坡信號(hào)還沒(méi)有達(dá)到規(guī)定值或者已超過(guò)規(guī)定值。
例如在諧振頻率提高時(shí)斜坡信號(hào)66可以不達(dá)到規(guī)定值，而是如圖6所示在一個(gè)任意時(shí)刻68中斷并重新起動(dòng)，或者在諧振頻率下降時(shí)此值已被達(dá)到或被超過(guò)并且還沒(méi)有電流零穿越點(diǎn)出現(xiàn)，時(shí)刻68如圖7所示。
像圖6所示那樣用于控制開(kāi)關(guān)單元32至35的控制信號(hào)phi和alpha位于范圍之外，即斜坡信號(hào)66在達(dá)到控制信號(hào)phi和alpha的值之前被中斷和重新起動(dòng)，從而開(kāi)關(guān)單元32至35的控制不再可能依賴(lài)于控制信號(hào)phi和alpha，因?yàn)殡娏骰蛑C振頻率已變化，從而正弦形諧振電流58例如在控制信號(hào)phi和alpha抵達(dá)之前就從正半波變到負(fù)半波或者反過(guò)來(lái)從負(fù)半波變到正半波，然而開(kāi)關(guān)單元32至35還對(duì)于前面的半波被控制。
此狀態(tài)被控制裝置4如此識(shí)別或如此監(jiān)測(cè)由控制裝置4采集諧振電流58的每個(gè)電流零穿越點(diǎn)，并且由控制裝置4在電流零穿越點(diǎn)輸入或有效之后檢查與斜坡信號(hào)66相比較的控制信號(hào)phi和alpha是否已有效，從而控制裝置4可以確定開(kāi)關(guān)單元32至35必須被切換到什么開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4上。
在各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4之間的切換如此進(jìn)行；在如圖5所示無(wú)頻率變化的焊接電流源2穩(wěn)定正常工作時(shí)，橋電路28從正激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1—轉(zhuǎn)到正空載—開(kāi)關(guān)狀態(tài)S2—，再?gòu)拇藸顟B(tài)轉(zhuǎn)到負(fù)激勵(lì)相位—開(kāi)關(guān)狀態(tài)S3—，接著轉(zhuǎn)到負(fù)空載—開(kāi)關(guān)狀態(tài)S4—。從負(fù)空載轉(zhuǎn)到正激勵(lì)相位，使得調(diào)整回路閉合。當(dāng)橋電路28如圖5所示穩(wěn)定運(yùn)行于高于諧振頻率時(shí)，上述過(guò)程由控制裝置4執(zhí)行，從而在電流零穿插越點(diǎn)之間的半脈沖寬度67保持恒定或近似相等。
然而會(huì)出現(xiàn)以下情況諧振電流58的電流零穿越點(diǎn)先于兩個(gè)控制信號(hào)phi和alpha中的一個(gè)或在它們之間出現(xiàn)，如圖6時(shí)刻68所示，這時(shí)由控制裝置4引入一個(gè)特殊的控制方法，特別是一個(gè)特殊工作方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振電流58的新諧振頻率的同步，并同時(shí)避免元件的損壞，尤其是開(kāi)關(guān)元件32至35的損壞，損壞由在不允許的電位更換形式的電流下斷路引起。這里控制裝置4在出現(xiàn)電流零穿越點(diǎn)時(shí)立即切換橋電路28以一個(gè)激勵(lì)相位—開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1或S3—轉(zhuǎn)到另一個(gè)激勵(lì)相位—開(kāi)關(guān)狀態(tài)S3或S1。
控制裝置4進(jìn)一步檢查在下一個(gè)電流零穿越點(diǎn)之前兩個(gè)控制信號(hào)phi和alpha是否重又被加入。如果沒(méi)有加入，則重又轉(zhuǎn)到下一個(gè)激勵(lì)相位，如圖6和7所示。通過(guò)這個(gè)在出現(xiàn)電流零穿越點(diǎn)時(shí)從一個(gè)激勵(lì)相位轉(zhuǎn)到下一個(gè)激勵(lì)相位的切換，完成了焊接電流源2的一個(gè)短時(shí)間以諧振頻率的工作，從而阻止了如前所述的工作點(diǎn)57移到另一側(cè)。也存在下述可能性通過(guò)以諧振頻率工作，實(shí)現(xiàn)橋電路28或斜坡信號(hào)66重新同步到新的諧振頻率上。
為了同樣可識(shí)別諧振頻率的降低，控制裝置4在電流零穿越點(diǎn)檢查并確定斜坡信號(hào)66的值是否達(dá)到或已超過(guò)，從而可由控制裝置4再引至一個(gè)特殊工作方式。當(dāng)然這個(gè)監(jiān)測(cè)也可用于頻率提高時(shí)，因?yàn)閮H需要控制裝置4在一個(gè)電流零穿越點(diǎn)時(shí)檢查是否控制信號(hào)phi和alpha已被加入。
為了可實(shí)現(xiàn)斜坡信號(hào)66及其它控制信號(hào)phi和alpha對(duì)串/并諧振電路27的新諧振頻率的適配，由控制裝置4求出新的時(shí)間期69，尤其是新的半周期67，在此時(shí)間內(nèi)斜坡信號(hào)66必須達(dá)到規(guī)定值，從而通過(guò)給定的方法可以減小或增大斜坡信號(hào)66的時(shí)間期，即由控制裝置4不斷收集兩個(gè)電流零穿越點(diǎn)間的時(shí)間期69，即諧振電流58的半周期67，并且在偏移時(shí)進(jìn)行斜坡信號(hào)66的相應(yīng)變化。
也可以例如忽視斜坡信號(hào)66的一個(gè)半周期，使得在下一個(gè)電流零穿越點(diǎn)時(shí)斜坡信號(hào)66如此構(gòu)成或以其時(shí)間期適配于新的時(shí)間期69，使得它重又在新的時(shí)間期69內(nèi)達(dá)到規(guī)定值。這樣，在諧振電流58的一個(gè)半周期67內(nèi)完成對(duì)新諧振頻率的同步，并保證了在不再有諧振頻率變化時(shí)控制信號(hào)phi和alpha重又加入或有效，并從而可穩(wěn)定運(yùn)行。
在從一個(gè)激勵(lì)相位切換到另一個(gè)激勵(lì)相位時(shí)按照前述開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4，橋電路28開(kāi)關(guān)單元32至35直接在電流零穿越點(diǎn)被切換。這是可能的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)一個(gè)非常迅速的調(diào)整，諧振電流58僅有很低的反符號(hào)的變化，即從一個(gè)正半波變到一個(gè)負(fù)半波或反過(guò)來(lái)，從而關(guān)斷和導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件32或33而不損壞元件是可能的。此外例如電流強(qiáng)度可被監(jiān)測(cè)，使得在其超過(guò)規(guī)定值時(shí)焊接電流源2，尤其是橋電路28短時(shí)間被切斷，以避免在不允許的電流下—在非前述由正半波至負(fù)半波或反過(guò)來(lái)的切換時(shí)為此情況—損壞開(kāi)關(guān)元件32至35。
然而也可按照開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5和S6，如圖8和9所示那樣切換開(kāi)關(guān)元件32至35到一個(gè)特殊狀態(tài)，尤其是一個(gè)特殊工作方式，這在后面還要說(shuō)明。
通過(guò)這種控制橋電路28從一個(gè)激勵(lì)相位到一個(gè)空載的控制，即正常工作或高于諧振頻率的工作，以及在特殊工作，以及在特殊工作方式下或以諧振頻率從一個(gè)激勵(lì)相位直接轉(zhuǎn)到另一個(gè)激勵(lì)相位，實(shí)現(xiàn)了為控制所必需的斜坡信號(hào)，尤其時(shí)間期69—在其中斜坡信號(hào)66必須達(dá)到規(guī)定值—可適配于諧振電路27的諧振頻率，尤其是半波時(shí)間期69或適配于其電流零穿越點(diǎn)之間的半周期67。斜坡信號(hào)66的時(shí)間期的變化可以各種現(xiàn)有技術(shù)已公開(kāi)的方法實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)匹配于前面出現(xiàn)的時(shí)間期或通過(guò)簡(jiǎn)單的百分?jǐn)?shù)增加或減小等實(shí)現(xiàn)。對(duì)于控制，斜坡信號(hào)時(shí)間期69的減小或增大不是決定性的，因?yàn)樵谔厥夤ぷ髦星袚Q裝置4總是從一個(gè)激勵(lì)相位切換到另一個(gè)激勵(lì)相位，并且然后當(dāng)控制信號(hào)phi和alpha被放在下一個(gè)電流零穿越點(diǎn)之前時(shí)才又回到正常的切換循環(huán)。
然而也可以不用圖3所示過(guò)程同步焊接電流源2，尤其是一個(gè)逆變器，到新的諧振頻率上，而是轉(zhuǎn)為一個(gè)特殊工作方式，如圖8所示開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5和S6。這在后面再詳細(xì)說(shuō)明。
總之，由控制裝置4根據(jù)控制信號(hào)phi和alpha以及諧振電路27中中的電流零穿越點(diǎn)對(duì)橋電路28的開(kāi)關(guān)元件32至35確定開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4或S1至S6，并這些開(kāi)關(guān)元件被相應(yīng)地控制，其中在高于諧振頻率工作時(shí)從一個(gè)激勵(lì)相位切換到一個(gè)空載等等，在以諧振頻率工作時(shí)從一個(gè)激勵(lì)相位切換到另一個(gè)激勵(lì)相位等等。從一個(gè)激勵(lì)相位到下一個(gè)激勵(lì)相位的切換一直進(jìn)行到可以在高于諧振頻率下工作，即直到形成諧振電路27中電流和斜坡信號(hào)66之間的同步，并從而具有串/并-變換器的焊接電流源2的工作重又以高于諧振頻率的頻率振蕩，并且從而控制信號(hào)phi和alpha重又被加入。
對(duì)于圖5至7所示控制-和/或調(diào)整方法應(yīng)說(shuō)明在導(dǎo)通一個(gè)開(kāi)關(guān)元件32至35時(shí)它如此進(jìn)行，串聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件32和33或34和35相對(duì)同時(shí)被切換，即例如在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件32或34時(shí)，開(kāi)關(guān)元件33或35在同一時(shí)刻，特別是在一個(gè)規(guī)定的延遲時(shí)間—專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言稱(chēng)為時(shí)延—之后被開(kāi)通。當(dāng)然也可以各個(gè)開(kāi)關(guān)元件32至35相繼被切換。
為了用于使用設(shè)備，尤其是用于電弧15的實(shí)際焊接電流能一起參與控制-和/或調(diào)整方法，在焊接電流源2的輸出端設(shè)置另一個(gè)測(cè)量裝置70，用以收集輸出電流和輸出電壓。它通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)71、72連接于控制裝置4，使得可以相就應(yīng)調(diào)整輸出電流到預(yù)定的應(yīng)有值。輸出電流與調(diào)整-或控制方法的關(guān)系對(duì)于確定或計(jì)算用于橋電路28的脈沖寬度是必要的，工作點(diǎn)57可根據(jù)所需功率通過(guò)變化脈沖寬度沿著調(diào)整的特性曲線(xiàn)—如圖4所示—移動(dòng)，從而可以說(shuō)橋電路28，尤其是半橋或全橋的控制通過(guò)脈寬調(diào)制方法與可變的周期或周期時(shí)間一起實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明調(diào)整具有諧振電路27的焊接電流源2的方法的過(guò)程舉例說(shuō)明如下能源饋送的能量通過(guò)橋電路28送到諧振電路27，在諧振電路中配置一個(gè)使用設(shè)備。使用設(shè)備通常是焊接處理的電弧15，它在正常工作中被饋給由橋電路28的開(kāi)關(guān)元件32至35產(chǎn)生的電壓-和電流脈沖。在正常工作中由控制裝置4如此控制橋電路28或其開(kāi)關(guān)元件32至35，使調(diào)整電路27的特性曲線(xiàn)上的工作點(diǎn)57位于諧振頻率的外面。當(dāng)在使用設(shè)備上出現(xiàn)大約不變的電阻時(shí)，則給出此正常工作方式。如果使用設(shè)備的電阻變化，這導(dǎo)致諧振頻率變化。為了在此使用設(shè)備電阻變化的階段開(kāi)關(guān)元件32至35可以無(wú)損傷地工作，它們最低以諧振電路的諧振頻率切換。這里如此完成開(kāi)關(guān)元件32至35的切換，使得在調(diào)整過(guò)程中工作點(diǎn)也總保持在諧振電路27的同一側(cè)，尤其是在其下降或上升側(cè)，即總保持在相對(duì)于諧振頻率而言的同一側(cè)。工作點(diǎn)57所在的相對(duì)于諧振頻率的那一側(cè)由工作點(diǎn)57在諧振電路27的特性曲線(xiàn)上的位置確定，工作點(diǎn)57在使用設(shè)備的電阻變化之前位于此位置。這個(gè)原理上的方法程序?qū)λ刑岢錾暾?qǐng)的實(shí)施例均有效，只是在開(kāi)關(guān)元件32至35的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和開(kāi)關(guān)持續(xù)期的方式上相互不同，在圖2至7實(shí)施形式中按照開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4切換，而在圖8和9實(shí)施形式中按照開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6切換。
圖8和9示出控制和/或調(diào)整橋電路28的另一個(gè)實(shí)施例，其中利用了開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5和S6。
各個(gè)開(kāi)關(guān)元件32至35的控制仍根據(jù)輸出端子51、52上的輸出狀況進(jìn)行，在穩(wěn)定工作時(shí)，即高于諧振頻率工作時(shí)，焊接電流源2，尤其是橋電路28的開(kāi)關(guān)元件32至35從一個(gè)激勵(lì)相位S1或S3切換到一個(gè)空載S2或S4，如圖2至7那樣。然而如果發(fā)生輸出變化，尤其是使用設(shè)備上的電阻變化，則諧振電路27的諧振頻率變化，這已在前面圖2至7中被說(shuō)明。
在此實(shí)施例中不再按圖2至7的說(shuō)明那樣從一個(gè)激勵(lì)相位S1或S3切換到另一個(gè)激勵(lì)相位S3或S1，而是切換到一個(gè)特殊工作方式，其中根據(jù)橋電路28剛才位于開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4中的哪一個(gè)使用開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5和/或S6。此特殊工作方式下，在出現(xiàn)輸出變化時(shí)，即諧振頻率提高或降低時(shí)，由控制裝置4按照以前給出的表格切換開(kāi)關(guān)元件32至35從激勵(lì)相位S1或S3至專(zhuān)用開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5或S6，并且開(kāi)關(guān)元件34或35被關(guān)斷，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件33或32保持導(dǎo)通。這樣電流從能源經(jīng)過(guò)橋電路28的電流有效地被中斷，焊接電流源2，尤其是逆變器可以適配或同步于新的諧振頻率。通過(guò)設(shè)置空載二極管36至39，或者通過(guò)功率晶體管中集成的空載二極管，保持諧振電路27的電流回路，這樣控制裝置4可繼續(xù)求出諧振電流58的電流零穿越點(diǎn)，并從而可實(shí)現(xiàn)同步。
這在圖9所示實(shí)施例中從時(shí)刻68開(kāi)始。在此時(shí)刻68控制裝置4識(shí)別出電流零穿越點(diǎn)—如前所述—在控制信號(hào)phi和alpha之前被加入，從而不再可切換到后接開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4?？刂蒲b置4現(xiàn)在如此控制橋電路28，使得從目前的激勵(lì)相位S1切換到開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5，如圖8所示，為此開(kāi)關(guān)元件32被關(guān)斷，而開(kāi)關(guān)元件33被開(kāi)通。同時(shí)開(kāi)關(guān)元件35被關(guān)斷，使得橋電路28有效斷開(kāi)，然而諧振電路27的電流回路通過(guò)開(kāi)關(guān)元件35的空載二極管繼續(xù)維持。如前所述。現(xiàn)在可以不同的方法改變斜坡信號(hào)66的時(shí)間期，使得獲得與新諧振頻率的同步，從而又可高于諧振頻率工作。
原則上，通過(guò)諧振電路27的獨(dú)立振蕩在激勵(lì)相位之外在諧振電路27中也存在電流，從而控制裝置4可持續(xù)求出電流零穿越點(diǎn)，并且在特殊工作方式下開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5和S6時(shí)也可以同步。這樣也可以通過(guò)開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4的規(guī)定的存儲(chǔ)將它們對(duì)應(yīng)于電流零穿越點(diǎn)，尤其是諧振電流58的半周期，從而在離開(kāi)特殊工作方式—如圖2至7的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1和S4或圖8和9的S5和S6—之后可重新進(jìn)入一個(gè)調(diào)整后的高于諧振頻率的正常工作—開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4。至特殊工作方式S5和/或S6的切換在實(shí)施例中由控制裝置4在諧振頻率提高或降低時(shí)進(jìn)行，其中識(shí)別和監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)于前面說(shuō)明的圖1至7。
在所述實(shí)施例中在出現(xiàn)下一個(gè)電流零穿越點(diǎn)之后從開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5切換到開(kāi)關(guān)狀態(tài)S6，并且接著從它切換到開(kāi)關(guān)狀態(tài)S4，這樣在完成同步后可以中斷的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1進(jìn)入下一個(gè)激勵(lì)相位。其中可以在開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5和S6間多次來(lái)回切換，或者在第一個(gè)切換狀態(tài)S5之后重又切換到正常調(diào)整電路，或者在第一次調(diào)用特殊工作方式—開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5或S6—之后，在返回正常工作之前必須強(qiáng)制地切換到下一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)S6或S5。然而這是要求的在離開(kāi)正常工作的情況下重新進(jìn)入正常工作中調(diào)整過(guò)程的正確開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4。這是必要的，因?yàn)橛捎谥C振電流58的正弦形演變，在具有錯(cuò)誤的電位和錯(cuò)誤配置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4的電流過(guò)程時(shí)會(huì)導(dǎo)致元件損壞。
這是必要的控制裝置4可不斷分配開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4給諧振電流58的剛出現(xiàn)的半個(gè)周期，這樣可在同步后在正確的時(shí)刻重新切換橋電路28到正常工作中。
在前述圖1至9實(shí)施例中也可不用所述的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6，而是執(zhí)行下面將要說(shuō)明的特殊調(diào)整方法。這是必要的，因?yàn)樵诶镁哂兄C振電路27的焊接電流源2時(shí)，它必須總是高于或等于諧振頻率工作，并且在相應(yīng)不希望和強(qiáng)的輸出變化時(shí)，尤其是使用設(shè)備的阻抗變化時(shí)，同步可以不再一個(gè)規(guī)定的和可預(yù)調(diào)的時(shí)間期中進(jìn)行，或者相應(yīng)存儲(chǔ)的最大允許的應(yīng)有值可被超過(guò)。由于太長(zhǎng)的同步過(guò)程，會(huì)發(fā)生下面情況由于元件損耗而出現(xiàn)諧振電路27的本征振蕩，并從而焊接電流源2的工作不再可能，因?yàn)椴辉倏赡芊峙溟_(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6給諧振電流58的半個(gè)周期，并從而焊接電流源2必須重新起動(dòng)或被激發(fā)。
圖10和11簡(jiǎn)要示出特殊調(diào)整方法的實(shí)施方案。其中圖10示出焊接電流源2的輸出特性曲線(xiàn)73，它可通過(guò)利用諧振電路27和控制在開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6上以及特殊調(diào)整方法獲得。圖11示出對(duì)于特殊調(diào)整方法的可能參數(shù)的框圖，它們被送入控制裝置4或者在其中進(jìn)一步處理。
在此輸出特性曲線(xiàn)73中垂直軸表示輸出電壓U，水平軸表示電流I，其中還示出了用點(diǎn)劃線(xiàn)表示的現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的輸出特性曲線(xiàn)74。
在圖11所示方框圖中一個(gè)轉(zhuǎn)換器75連接于一個(gè)邏輯單元76，其中轉(zhuǎn)換器75的輸入端77加入測(cè)量裝置47和/或70的測(cè)量信號(hào)，并且在導(dǎo)線(xiàn)78上形成控制信號(hào)phi，在導(dǎo)線(xiàn)79上形成控制信號(hào)alpha。此外還有輸入控制線(xiàn)80，通過(guò)它可從邏輯-單元76反饋給轉(zhuǎn)換器75一個(gè)RESET(復(fù)位)信號(hào)。圖9所示方框圖可作為控制裝置4的輔助電路圖，即控制裝置4完成其所示功能。
此外設(shè)置了多個(gè)比較器81至84，它們的任務(wù)是將從測(cè)量裝置47和/或70送來(lái)的實(shí)際電流-和電壓值，即實(shí)際值，與相應(yīng)存儲(chǔ)的應(yīng)有值進(jìn)行比較，使得在超過(guò)應(yīng)有值時(shí)可進(jìn)行調(diào)整，并從而可避免由過(guò)高的電流—和/或電壓值引起的元件損壞。
比較器81的任務(wù)是將從測(cè)量裝置47送來(lái)的諧振電流“Ires”與規(guī)定的最大可允許應(yīng)有值“Imax”進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)了應(yīng)有電流“Imax”時(shí)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)85給出一個(gè)“Iresmax”信號(hào)到邏輯-單元76。另一個(gè)比較器85將諧振電流“Ires”與零電位進(jìn)行比較，在諧振電流的每個(gè)零穿越點(diǎn)處給出一個(gè)信號(hào)“Ireso”到導(dǎo)線(xiàn)86上。由此比較實(shí)現(xiàn)了零點(diǎn)識(shí)別，并傳送給邏輯單元75。
另一個(gè)比較器83將測(cè)量裝置70的焊接電壓“V”與規(guī)定的最大允許應(yīng)有電壓“Vmax”進(jìn)行比較，在此應(yīng)有電壓“Vmax”被超過(guò)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)87給邏輯-單元75一個(gè)信號(hào)“Vresmax”。另一個(gè)比較器84例如可用于監(jiān)測(cè)一個(gè)安裝在焊接設(shè)備1上的冷卻體的溫度“T”，將其與最大應(yīng)有值“Tmax”比較。當(dāng)然也可以利用其它現(xiàn)有技術(shù)已公開(kāi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以保證焊接電流源2的安全工作。
原理上如圖10特性曲線(xiàn)所示，焊接電流源2如此工作它在相應(yīng)輸出電壓上提供最大的輸出電流，并且可提供相應(yīng)高的輸出電壓來(lái)點(diǎn)火。在現(xiàn)有技術(shù)所示輸出特性曲線(xiàn)74上焊接電流源例如在140安培的最大輸出電流和用于電弧15點(diǎn)火的50伏輸出電壓時(shí)具有7千瓦功率。
通過(guò)利用本發(fā)明具有諧振電路27的焊接電流源2可實(shí)現(xiàn)為了電弧15的點(diǎn)火，在可能的140安培輸出電流下可有最大90伏的輸出電壓，并且對(duì)于焊接電流源2的計(jì)算，以所示特性曲線(xiàn)的平均值為依據(jù)，因而具有約5千瓦功率的焊接電流源2就夠用了，即由于輸出特性曲線(xiàn)73的特殊形狀，在小電流時(shí)提供非常高的輸出電壓，并從而可在低電流時(shí)形成穩(wěn)定的電弧15，或通過(guò)高輸出電壓保證電弧15的點(diǎn)火。
輸出特性曲線(xiàn)73的特殊形狀如此得到相應(yīng)高的能量存在于諧振電路27中，即在電感44和電容45、46中，它們可被提供給用于電弧15的點(diǎn)火及維持的輸出端和用于清除短路，而同時(shí)不必需設(shè)計(jì)焊接電流源2到此輸出電壓和可能的輸出電流上。
在所示輸出特性曲線(xiàn)73中示出焊接電流源2的一個(gè)實(shí)施形式的電流和電壓關(guān)系，通過(guò)相應(yīng)地變化諧振電路27或功率部件3的設(shè)計(jì)，輸出特性曲線(xiàn)73的值改變，即通過(guò)設(shè)計(jì)及可能的最大值“Imax和Vmax”的確定，最大輸出電壓和最大輸出電流被改變。
如果在一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)焊接電流源下設(shè)計(jì)最大輸出電壓為90伏，最大輸出電流為140伏，則此焊接電流源對(duì)應(yīng)用點(diǎn)-劃線(xiàn)表示的輸出特性曲線(xiàn)74，必須能提供12.6千瓦的功率。此焊接電流源如果用于一個(gè)通常的焊接過(guò)程，此過(guò)程同樣可用本發(fā)明的一個(gè)具有5千瓦功率的焊接電流源2實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)焊接電流源功率明顯過(guò)高，并且其體積和重量將很大。
圖10所示本發(fā)明焊接電流源2的示意性輸出特性曲線(xiàn)73如此構(gòu)成基于元件或功率部件3的設(shè)計(jì)，相應(yīng)的能量供給是可能的，其中輸出特性曲線(xiàn)73的特殊形狀由諧振電路27的作用而形成，即原則上點(diǎn)劃線(xiàn)所示矩形輸出特線(xiàn)曲線(xiàn)73對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的，而由于諧振電路27中出現(xiàn)的能量，輸出特性曲線(xiàn)73對(duì)應(yīng)所示圖形變化。
這里例如這是可能的從大約110安培的電流值88出發(fā)，提供約25伏的輸出電壓用于焊接過(guò)程。這是必須的，因?yàn)樵诹硪粋€(gè)在此輸出電流下的正常特性曲線(xiàn)89中約25伏的用于焊接過(guò)程的輸出電壓是必要的。從由電流值88所示焊接電流源2的設(shè)計(jì)范圍出發(fā)，焊接電流源2可提供例如140安培的最大輸出電流90，同時(shí)提供約15伏的小的輸出電壓91，從而可提供更大功率用于清除短路，且焊接設(shè)備以相應(yīng)電流值88的電流持續(xù)工作是可能的。通過(guò)降低電流。焊接電流源2現(xiàn)在完成了電壓的提高，其中在減小到約60安培時(shí)電壓例如提高到40伏。從這一點(diǎn)開(kāi)始例如進(jìn)入指數(shù)的電壓增長(zhǎng)，并且如圖11所示此輸出電壓被監(jiān)測(cè)，當(dāng)相應(yīng)于電壓值92的最大可允許應(yīng)有電壓Vmax被超過(guò)時(shí)由控制裝置4引入后面將說(shuō)明的特殊調(diào)整方法，并從而限制了電壓。若非如此，則電壓將按虛線(xiàn)所示繼續(xù)增大，而由于元件損耗功率的限制，元件會(huì)損壞。由于控制裝置4引入的特殊調(diào)整方法，現(xiàn)在電壓被調(diào)整或被限制在預(yù)先規(guī)定的值上。
這種輸出特性曲線(xiàn)73的優(yōu)點(diǎn)在于，在小電流下有相應(yīng)高的輸出電壓用于維持電弧15，同時(shí)功率部件或焊接電流源2的尺寸可保持較小，因?yàn)楦郊拥乃枘芰坑芍C振電路27提供。
因?yàn)樵诤附与娏髟?中串聯(lián)和/或并聯(lián)振蕩電路的，尤其是諧振電路27的諧振頻率根據(jù)使用設(shè)備的輸出狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，由于強(qiáng)的輸出變化，尤其是強(qiáng)的電阻變化，會(huì)出現(xiàn)以下情況同步不能在規(guī)定時(shí)間期內(nèi)完成，從而自身振蕩的諧振電路27自動(dòng)結(jié)束。這能夠完成。因?yàn)樵诳蛰d內(nèi)或在特殊工作方式下能源29不提供能量，能量被給到使用設(shè)備或者被電流源的元件損耗消耗掉，因而焊接電流源2必須重新起動(dòng)或觸發(fā)。
為了不出現(xiàn)上述情況，可由控制裝置4在前面所述采用通過(guò)從一個(gè)激勵(lì)相位切換到另一個(gè)激勵(lì)相位或者切換到特殊工作狀態(tài)S5或S6的特殊工作方式的控制-和/或調(diào)整方法之外進(jìn)行一個(gè)特殊調(diào)整方法。此外也可以基于一個(gè)參數(shù)，例如諧振電流58或焊接電壓，超過(guò)規(guī)定的應(yīng)有值來(lái)調(diào)用和執(zhí)行特殊調(diào)整方法。
如果在輸出變化時(shí)控制裝置4切換橋電路28到特殊狀態(tài)S5和S6，則由控制裝置4監(jiān)測(cè)，由一個(gè)特殊狀態(tài)S5或S6切換到另一個(gè)特殊狀態(tài)S6或S5的頻繁程度。并且在控制裝置4中存儲(chǔ)允許的特殊狀態(tài)S5和S6間來(lái)回切換的頻繁程度，最好是次數(shù)。如果在特殊狀態(tài)S5和S6間來(lái)回切換太頻繁，則由于元件損耗，自身振蕩的諧振電路27，尤其是諧振電流58和/或諧振說(shuō)明書(shū)壓，將消失，并且焊接過(guò)程不再能繼續(xù)，因?yàn)闆](méi)有能量從能源29饋入諧振電路27。
如果特殊狀態(tài)，即切換狀態(tài)S5或S6的調(diào)用，超過(guò)規(guī)定的切換值—最好是次數(shù)—，則控制裝置4切換橋電路28進(jìn)入特殊調(diào)整方法，其中開(kāi)關(guān)元件32至35的控制以激勵(lì)相位的形式完成。然而這時(shí)脈沖寬度被降到最小，使得從能源29饋出的能量較小，從而諧振電路27的振蕩繼續(xù)維持。能量的饋給可在多個(gè)周期上進(jìn)行，或者時(shí)間期或周期數(shù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置4中，使得在進(jìn)行特殊調(diào)整方法后重又回到以前所在的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S5或S6，并且重新監(jiān)測(cè)現(xiàn)在同步是否可能。返回前面所在的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6是隨時(shí)可能的，因?yàn)樵诓煌奶厥馇闆r中控制裝置4也分配一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6給諧振電流58的半周期，并從而總是可隨時(shí)返回一個(gè)規(guī)定的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6。
此外基于諧振電路27的振蕩電壓也可提高到超過(guò)規(guī)定最大電壓值和/或電流值—如圖10和11所示—，在進(jìn)入這種情況時(shí)控制裝置4也執(zhí)行特殊調(diào)整方法。這個(gè)監(jiān)測(cè)前面已在圖11中通過(guò)監(jiān)測(cè)各種參數(shù)被說(shuō)明和示出。如果出現(xiàn)這種情況，首先降低用于橋電路28的脈沖寬度到最小。同時(shí)監(jiān)測(cè)在諧振電流58的一個(gè)或多個(gè)零穿越點(diǎn)之后信號(hào)“Iresmax和/或Vmax”是否降到應(yīng)有值之下。參數(shù)下降到應(yīng)有值之下所經(jīng)過(guò)零穿越點(diǎn)數(shù)的計(jì)數(shù)是可調(diào)整的，并且存儲(chǔ)在控制裝置4中。這個(gè)過(guò)程可多次進(jìn)行，然而在這種調(diào)整嘗試超過(guò)規(guī)定數(shù)之后由控制裝置4關(guān)斷橋電路28，即關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件32至35，使得諧振電路27中的諧振電流58和諧振電壓可補(bǔ)償元件損耗，從而焊接電流源2可重新起動(dòng)或重新觸發(fā)。
這種調(diào)整過(guò)程如圖10所示。這里輸出特性曲線(xiàn)73的電壓，尤其是電壓值92在輸出電流下降時(shí)上升到超過(guò)可調(diào)的電壓應(yīng)有值“Vmax”，它對(duì)應(yīng)電壓值92。如果現(xiàn)在不執(zhí)行特殊調(diào)整方法，則電壓按虛線(xiàn)繼續(xù)增長(zhǎng)。由于此高電壓，元件，尤其是二極管和功率晶體管會(huì)損壞，或者焊接電流源2的元件必需有特別大的設(shè)計(jì)余量。如果電壓達(dá)到應(yīng)有值，即達(dá)到電壓值92，通過(guò)降低脈沖寬度提供較小的能量，使得電壓通過(guò)元件損耗和/或給使用設(shè)備的能量供給被降低。接著由控制裝置4切換回正常工作，即切換到開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4中的一個(gè)。
這也是可能的如特性曲線(xiàn)上電壓值93所示那樣再次超過(guò)應(yīng)有值，從而再次在可調(diào)節(jié)數(shù)目的半周期或全周期上降低脈沖寬度到最小值。此特殊調(diào)整方法可進(jìn)行如此之長(zhǎng)久，直到在諧振電路27中不再含有能量，或者在達(dá)到確定數(shù)量的這種調(diào)整過(guò)程之后，由控制裝置4關(guān)斷橋電路28，從而諧振電路27中殘留的能量自行消失。從時(shí)刻94開(kāi)始，能量指數(shù)地消失，即電壓指數(shù)地上升，而電流持續(xù)減小。從而又達(dá)到在一個(gè)焊接過(guò)程的開(kāi)始或者電弧15的再點(diǎn)火時(shí)所需提供的非常高的電壓。此外也可對(duì)不同的電流值存儲(chǔ)不同的電壓應(yīng)有值，使得這種指數(shù)曲線(xiàn)可被形成。
也可以說(shuō)，在超過(guò)規(guī)定的可調(diào)整的應(yīng)有值時(shí)，由控制裝置4執(zhí)行一個(gè)特殊調(diào)整過(guò)程，其中用于橋電路28的脈沖寬度被降到最小，并且在一個(gè)或多個(gè)諧振電流58的零穿越點(diǎn)之后關(guān)斷橋電路28。為此至少在使用設(shè)備上，即在輸出端子51和52上，的輸出電壓和諧振電流58被監(jiān)測(cè)和與一個(gè)應(yīng)有值比較。
總之，說(shuō)明了一種在具有形式為串/并-轉(zhuǎn)換器的諧振電路27的焊接電流源2中應(yīng)用的方法，其中為了控制橋電路28，尤其是半橋或全橋，多個(gè)規(guī)定的、用于橋電路28的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6被存儲(chǔ)，并且在一個(gè)由控制裝置4在正常工作中進(jìn)行的調(diào)整過(guò)程中，即高于或低于諧振頻率工作時(shí)，根據(jù)諧振電路27的一個(gè)狀態(tài)值，尤其是諧振電路27的諧振電流58或諧振電壓，橋電路28先后相繼被控制為開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4。并且在出現(xiàn)輸出變化，尤其是使用設(shè)備上的電阻變化時(shí)由控制裝置4實(shí)現(xiàn)橋電路28以諧振電路27本征頻率工作的特殊工作方式，并且橋電路(28)按照為特殊工作方式存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，尤其是開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1或S4以及S5或S6被控制。并且在各個(gè)工作方式中，尤其是在正常工作中，在特殊工作方式中，和/或在特殊調(diào)整方法中用于正常工作中的各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4由控制裝置(4)配置給自身振蕩的諧振電路(27)，尤其是諧振電流(58)或諧振電壓的零穿越點(diǎn)，并從而開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4依賴(lài)于諧振電路27的狀態(tài)值，尤其是諧振電流58或諧振電壓的零穿越點(diǎn)。
對(duì)于焊接電流源2的工作，多種工作方式尤其是正常工作方式，特殊工作方式和特殊調(diào)整方法被實(shí)現(xiàn)，使得控制裝置4可如此高速焊接電流源2，尤其是橋電路28，使在諧振電路27的特性曲線(xiàn)改變時(shí)—如圖4所示—工作點(diǎn)57總保持在諧振電路27特性曲線(xiàn)的同一側(cè)，尤其是下降或上升的特性曲線(xiàn)段上。
此外也可以在這種具有諧振電路27的焊接電流源2中采用一個(gè)電流變換器95，尤其是一個(gè)變壓器，這樣可以完成對(duì)能源29所提供能量的變換。其中電流變換器95可設(shè)置在橋電路28，即諧振電路27，和整流器50之間，例如在圖12中所示的那樣。然而這種電流變換器95也可以設(shè)置在能源29中。
最后要指出，在前面所述實(shí)施例中各個(gè)部分或元件或元件組被示意或簡(jiǎn)單示出。此外各個(gè)實(shí)施例的前述特征組合或措施的各部分也可與其它實(shí)施例的其它各特征相結(jié)合，形成獨(dú)立的本發(fā)明解決方案。
首先在圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12中所示各個(gè)實(shí)施例構(gòu)成獨(dú)立的本發(fā)明解決方案的主題。相關(guān)的本發(fā)明任務(wù)和解決方案可從對(duì)這些圖的詳細(xì)說(shuō)明得知。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 焊接設(shè)備 2 焊接電流源 3 功率部件4 控制裝置 5 切換件 6 控制閥7 供氣管8 氣體 9 儲(chǔ)氣罐10 焊嘴 11 金屬絲進(jìn)料設(shè)備 12 供料管13 焊接金屬絲14 儲(chǔ)存線(xiàn)軸 15 電弧16 工作 17 供電線(xiàn) 18 供電線(xiàn)19 冷卻回路 20 流體監(jiān)視器 21 水容器22 輸入-和/或輸出裝置23 橡皮管束 24 連接裝置25 拉伸卸載裝置 26 外殼 27 諧振電路28 橋電路29 能源 30 導(dǎo)線(xiàn)31 導(dǎo)線(xiàn) 32 開(kāi)關(guān)元件 33 開(kāi)關(guān)元件34 開(kāi)關(guān)元件 35 開(kāi)關(guān)元件 36 空載二極管37 空載二極管38 空載二極管 39 空載二極管40 控制線(xiàn)41 控制線(xiàn) 42 控制線(xiàn)43 控制線(xiàn)44 電感 45 電容46 電容 47 測(cè)量裝置 48 導(dǎo)線(xiàn)49 導(dǎo)線(xiàn) 50 整流器 51 輸出端子52 輸出端子 53 電阻 54 導(dǎo)線(xiàn)電感55 最小諧振頻率 56 最大諧振頻率 57 工作點(diǎn)58 諧振電流 59 零穿越點(diǎn)識(shí)別 60 斜坡特性曲線(xiàn)61 電壓特性曲線(xiàn) 62 電壓特性曲線(xiàn) 63 電壓特性曲線(xiàn)64 電壓特性曲線(xiàn) 65 電壓特性曲線(xiàn) 66 斜坡信號(hào)67 周期 68 時(shí)刻 69 時(shí)間期70 測(cè)量裝置 71 導(dǎo)線(xiàn) 73 輸出特性曲線(xiàn)74 輸出特性曲線(xiàn) 75 轉(zhuǎn)換器 76 邏輯單元77 輸入端78 導(dǎo)線(xiàn) 79 導(dǎo)線(xiàn)80 控制線(xiàn)81 比較器 82 比較器83 比較器84 比較器 85 導(dǎo)線(xiàn)86 導(dǎo)線(xiàn) 87 導(dǎo)線(xiàn) 88 電流值89 正常特性曲線(xiàn) 90 輸出電流91 輸出電壓92 電壓值 93 電壓值 94 時(shí)刻95 電流變換器
權(quán)利要求
1.用于調(diào)整一個(gè)具有諧振電路(27)，尤其是一個(gè)串/并轉(zhuǎn)換器(Konverter)的焊接電流源(1)的方法，其中通過(guò)一個(gè)控制裝置(4)控制一個(gè)由各個(gè)開(kāi)關(guān)元件(32-35)構(gòu)成的橋電路(28)，尤其是一個(gè)半橋或全橋，并且通過(guò)此橋電路(28)，一個(gè)使用設(shè)備，尤其是一個(gè)焊接過(guò)程，被供給由能源(29)來(lái)的能量，尤其是電壓脈沖和電流脈沖，其特征在于，控制裝置(4)如此調(diào)整橋電路(28)，工作點(diǎn)(57)位于諧振電路(27)特性曲線(xiàn)上諧振頻率之外，并且在出現(xiàn)使用設(shè)備上的變化時(shí)，尤其是阻抗變化時(shí)，橋電路(28)的開(kāi)關(guān)元件(32-35)至少以諧振電路(27)的諧振頻率被切換，其中工作點(diǎn)(57)在諧振電路(27)的特性曲線(xiàn)變化時(shí)總被保持在諧振電路(27)特性曲線(xiàn)的同一側(cè)，尤其是其下降側(cè)或上升側(cè)，在使用設(shè)備的電阻變化前的瞬間工作點(diǎn)也在這一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，橋電路(28)的開(kāi)關(guān)元件(32-35)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S4)和其先后相繼順序被存儲(chǔ)在控制裝置(4)中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在使用設(shè)備上狀況不變時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S4)的激活由諧振電路(27)的一個(gè)狀態(tài)值的直接相鄰的零穿越點(diǎn)之間的時(shí)間差導(dǎo)出。
4.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在正常工作即在諧振電路(27)的一個(gè)狀態(tài)值的諧振頻率之外工作時(shí)，控制裝置(4)的調(diào)整過(guò)程中橋電路(28)按照開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S4)相繼被控制，并且在出現(xiàn)輸出變化，尤其是使用設(shè)備的電阻變化時(shí)由控制裝置(4)實(shí)現(xiàn)橋電路(28)的特殊工作方式，其中橋電路以諧振電路(27)的本征頻率被控制，并且橋電路(28)根據(jù)為特殊工作方式存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)或過(guò)程被控制。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用于正常工作中的各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S4)在正常工作之外由控制裝置(4)，尤其是由自身振蕩的諧振電路(27)的一個(gè)狀態(tài)值的零穿越點(diǎn)導(dǎo)出和/或被配置。
6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S4)如此規(guī)定一個(gè)正激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1)，一個(gè)正空載——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S2)，一個(gè)負(fù)激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S3)，以及一個(gè)負(fù)空載——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S4)。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S4)間的轉(zhuǎn)換由控制裝置(4)如此進(jìn)行，在焊接電流源(2)的正常工作中橋電路(28)以正激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1)切換到正空載——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S2)，從此狀態(tài)切換到負(fù)激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S3)，接著切換到負(fù)空載——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S4)，并且接著這個(gè)過(guò)程(S1-S2-S3-S4)被不斷重復(fù)。
8.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在特殊工作方式中控制裝置(4)在出現(xiàn)電流零穿越點(diǎn)時(shí)直接切換橋電路(28)從一個(gè)激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1或S3)進(jìn)入另一個(gè)激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S3或S1)。
9.如以上權(quán)利要求中1至7中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在由于出現(xiàn)輸出變化而進(jìn)入的特殊工作方式中，由控制裝置(4)切換橋電路(28)，尤其是開(kāi)關(guān)元件(32-35)從激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1或S3)進(jìn)入最好相繼進(jìn)入專(zhuān)用開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S5或S6)的多個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)中的一個(gè)，其中開(kāi)關(guān)元件(34；35)被關(guān)斷，相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件(33，32)保持導(dǎo)通。
10.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，橋電路(28)，尤其是半橋或全橋的控制通過(guò)脈寬調(diào)制方法，與以控制信號(hào)Phi和alpha控制的可變周期一起被實(shí)現(xiàn)。
11.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由控制裝置(4)按照控制信號(hào)Phi和alpha以及諧振電路(27)的一個(gè)狀態(tài)值的零穿越點(diǎn)，尤其是諧振電路(27)中的電流零穿越點(diǎn)，確定橋電路(28)的開(kāi)關(guān)元件(32至35)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S6)并相應(yīng)地控制這些開(kāi)關(guān)元件。
12.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，開(kāi)關(guān)元件(32和33)，尤其是IGBT晶體管，在諧振電路(27)的電流零穿越點(diǎn)之前或之后短時(shí)間內(nèi)被一個(gè)控制信號(hào)alpha接通，并且開(kāi)關(guān)元件(34和35)，尤其是MOSFET晶體管被一個(gè)控制信號(hào)Phi，尤其是按諧振電路(27)中電流的一個(gè)相位角接通。
13.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，控制裝置(4)用于控制或調(diào)整橋電路(28)的控制或調(diào)整值由控制信號(hào)alpha和Phi以及諧振電路(27)的一個(gè)狀態(tài)值的零穿越點(diǎn)，尤其是諧振電流(58)或諧振電壓構(gòu)成。
14.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在正激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1)和負(fù)激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S3)中，從焊接電流源(2)的中間電路，即能源(29)，流出電流經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)元件(32至35)到諧振電路(27)，并從而給到使用設(shè)備，尤其是焊嘴(10)，相反在正或負(fù)空載——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S2；S4)中，沒(méi)有能量供給或電流從中間電路經(jīng)過(guò)橋電路(28)的開(kāi)關(guān)元件(32-35)進(jìn)入諧振電路(27)然而這時(shí)在諧振電路(27)中保持著電流。
15.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在激勵(lì)相位中的電流通過(guò)成對(duì)地導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件(32和35；33和34)形成，相反在空載中開(kāi)關(guān)單元(32和34，33和35)被導(dǎo)通。
16.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在出現(xiàn)輸出變化時(shí)由控制裝置(4)切換開(kāi)關(guān)元件(32至35)從激勵(lì)相位——開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1；S3)進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S5；S6)，其中開(kāi)關(guān)元件(34；35)被關(guān)斷，而相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件(33，32)被導(dǎo)通。
17.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，控制裝置(4)持續(xù)地分配開(kāi)關(guān)狀態(tài)(S1-S4)給諧振電流的剛到的半周期，從而在同步后橋電路(28)在正確的時(shí)刻切換回正常工作。
18.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，多個(gè)比較器(81-84)與控制裝置(4)或一個(gè)邏輯單元(76)相連接，并且比較器(81-84)將測(cè)量裝置(47和/或70)提供的實(shí)際出現(xiàn)的電流和電壓值，尤其是實(shí)際值，與相應(yīng)存儲(chǔ)的應(yīng)有值進(jìn)行比較，并且在超過(guò)應(yīng)有值時(shí)由控制裝置(4)實(shí)現(xiàn)調(diào)整，尤其是一個(gè)特殊調(diào)整方法。
19.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，比較器(81)將測(cè)量裝置(47)提供的諧振電流“Ires”與規(guī)定的最大可允許應(yīng)有電流“Imax”進(jìn)行比較，并且在超過(guò)應(yīng)有電流“Imax”時(shí)給出一個(gè)信號(hào)“Iresmax”通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(85)給到邏輯單元(76)。
20.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，比較器(83)將測(cè)量裝置(70)提供的焊接電壓“U”與規(guī)定的最大可允許應(yīng)有電壓“Umax”進(jìn)行比較，并且在超過(guò)此應(yīng)有電壓“Umax”時(shí)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(87)給一個(gè)信號(hào)到邏輯單元(76)。
21.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在輸出變化時(shí)由控制裝置(4)切換橋電路(28)進(jìn)入特殊狀態(tài)(S5；S6)并且由控制裝置(4)監(jiān)測(cè)從一個(gè)特殊狀態(tài)(S5；S6)切換到另一個(gè)特殊狀態(tài)(S6；S5)的頻繁程度。
22.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在特殊調(diào)整方法中，控制裝置(4)以激勵(lì)相位的形式完成開(kāi)關(guān)元件(32-35)的控制，然而其中用于橋電路(28)的脈沖寬度被降至最小。
23.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由控制裝置(4)監(jiān)測(cè)在諧振電路中多個(gè)零穿越點(diǎn)之后信號(hào)“Iresmax”和/或“Umax”是否降到應(yīng)有值“Imax”和/或“Umax”之下。
24.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)或任幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于焊接電流源(2)的工作，多種工作方式，尤其是正常工作，特殊工作方式和特殊調(diào)整方法被進(jìn)行。
25.具有控制裝置(4)和橋電路(28)，尤其是一個(gè)半橋或全橋的焊接電流源(2)，橋電路具有多個(gè)可受控制裝置(4)控制的開(kāi)關(guān)元件(32-35)，其給一個(gè)后接的諧振電路(27)供應(yīng)能量，在諧振電路中安裝一個(gè)使用設(shè)備，例如用于形成焊接電弧的兩個(gè)電極，其特征在于，控制裝置(4)在使用設(shè)備狀態(tài)不變的正常工作中通過(guò)周期先后相繼的不同開(kāi)關(guān)元件(32-35)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，至少間或地給尤其是設(shè)計(jì)為串/并轉(zhuǎn)換器的諧振電路(27)供應(yīng)能量，并且用于確定至少一個(gè)狀態(tài)值，尤其是諧振電路(27)中的電流變化，的測(cè)量裝置被設(shè)置，此外用于特殊工作方式，尤其是使用設(shè)備上電阻變化時(shí)的橋電路(28)的開(kāi)關(guān)元件(32-35)所處不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)被存儲(chǔ)，在確定了使用設(shè)備變化時(shí)可由控制裝置調(diào)用這些開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于調(diào)整具有諧振電路(27)的焊接電流源(2)的方法，其中通過(guò)控制裝置(4)控制橋電路(28)，通過(guò)電路(28)將來(lái)自能源(29)的能量供給使用設(shè)備，尤其是一個(gè)焊接過(guò)程。為了控制橋電路(28)的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件(32至35)，規(guī)定的開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S6被存儲(chǔ)，并且在正常工作中控制電路(4)按照開(kāi)關(guān)狀態(tài)S1至S4先后相繼地控制橋電路(28)。在出現(xiàn)使用設(shè)備上電阻變化時(shí)，由控制裝置(4)實(shí)現(xiàn)以諧振電路(27)的諧振頻率工作的特殊工作方式，并且橋電路(28)按照為特殊工作方式存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)被控制。
文檔編號(hào)B23K9/073GK1404428SQ01803914
公開(kāi)日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2001年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月20日
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