本申請是申請日為2013年06月06日、pct國際申請?zhí)枮閜ct/us2013/044597，國家申請?zhí)枮?01380029948.3和發(fā)明名稱為“焊絲饋送器電力應用系統(tǒng)和方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2012年6月8日提交的題為“weldingwirefeederpowerapplicationsystemandmethod(焊絲饋送器電力應用系統(tǒng)和方法)”的美國臨時申請序號61/657,504的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該專利申請出于一切目的被通過引用整體地結(jié)合到本文中。

本發(fā)明一般地涉及焊接系統(tǒng)，并且更具體地涉及焊絲饋送器電力應用系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

焊接系統(tǒng)支持多種工藝，諸如金屬惰性氣體(mig)焊接、鎢極隋性氣體(tig)焊接、粘焊等，其可在諸如恒流或恒壓之類的不同模式下操作。諸如鍋爐維修、造船廠工作、建筑等某些焊接應用可將焊接位置或工件定位于與焊接電源相距遠距離處。

某些送絲器在焊接電源與焊炬之間傳輸電力。所傳輸?shù)碾娏梢允歉甙才嗟?。在負載下可對傳輸電力的繼電器進行致動。遺憾的是，高安培電流在繼電器被致動時可產(chǎn)生電弧。電弧增加繼電器的磨損。在負載下致動的繼電器可能是大的，并使用磁性滅弧來在負載下致動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下面概述在范圍方面與最初要求保護的發(fā)明等量的某些實施例。這些實施例并不意圖限制要求保護的發(fā)明的范圍，而是這些實施例僅僅旨在提供本發(fā)明的可能形式的簡要概述。事實上，本發(fā)明可涵蓋多種形式，其可類似于或不同于下面所闡述的實施例。

在一個實施例中，焊絲饋送器包括被構(gòu)造成朝著焊接應用而驅(qū)動焊絲的焊絲饋送驅(qū)動器和被耦合到焊絲饋送驅(qū)動器的送絲控制電路。送絲控制電路還被構(gòu)造成控制焊絲朝向焊接應用的驅(qū)動。焊絲饋送器還包括電力繼電器、旁路電路以及控制電路。電力繼電器被構(gòu)造成接收輸入電力并閉合以將輸入電力傳送至焊絲饋送器的操作部件。該操作部件包括焊絲饋送驅(qū)動器、送絲控制電路或其任何組合。旁路電路被并聯(lián)地耦合到電力繼電器且被構(gòu)造成在電力繼電器的斷開和閉合期間傳送輸入電力?？刂齐娐繁获詈系诫娏^電器和旁路電路。控制電路被構(gòu)造成向電力繼電器施加信號并通過電力繼電器閉合且斷開輸入電力到操作部件的第一電流路徑，并向旁路電路施加信號以與閉合和斷開電力繼電器相協(xié)調(diào)地閉合和斷開通過旁路電路的第二電流路徑。

在另一實施例中，焊絲饋送器包括被構(gòu)造成朝著焊接應用而驅(qū)動焊絲的焊絲饋送驅(qū)動器和被耦合到焊絲饋送驅(qū)動器的送絲控制電路。送絲控制電路還被構(gòu)造成控制焊絲朝向焊接應用的驅(qū)動。焊絲饋送器還包括輸入電力電壓傳感器和被構(gòu)造成接收輸入電力并閉合以將輸入電力傳送至焊絲饋送器的電力繼電器。該操作部件包括焊絲饋送驅(qū)動器、送絲控制電路或其任何組合。焊絲饋送器還包括被構(gòu)造成儲存電力的電力儲存電路以及被耦合到電力繼電器和電力儲存電路的控制電路。控制電路被構(gòu)造成通過電力繼電器而閉合并斷開輸入電力到操作部件的第一電流路徑，并將電力儲存電路控制為檢驗電力以對繼電器進行供電。

在另一實施例中，一種操作焊絲饋送器的方法包括：從焊接電源接收輸入電力；致動電力繼電器進行以閉合和斷開第一電流路徑以用于應用輸入電力；致動與電力繼電器并聯(lián)地耦合的旁路電路，以對致動電力繼電器相協(xié)調(diào)地閉合和斷開第二電流路徑。操作焊絲饋送器的方法還包括向焊炬提供焊絲。

附圖說明

當參考附圖來閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些及其他特征、方面以及優(yōu)點將得到更好的理解，在所述附圖中相同的附圖標記遍及各圖表示相同部分，并且在所述附圖中：

圖1是根據(jù)本公開的各方面的具有焊接電源和高級工藝送絲器的焊接系統(tǒng)的框圖；

圖2是圖1的高級工藝送絲器的實施例的框圖；

圖3是根據(jù)本公開的各方面的高級工藝送絲器的正面透視圖；

圖4是圖3的高級工藝送絲器的實施例的頂視圖；

圖5是根據(jù)本公開的各方面的采用電力轉(zhuǎn)換電路、繼電器電路、感測電路以及送絲組件的高級工藝送絲器的實施例的框圖；

圖6是圖5的旁路電路的實施例的示意圖；

圖7是用于使用高級工藝送絲器來產(chǎn)生受控波形輸出的工藝的實施例的流程圖；

圖8是用于檢測被供應給高級工藝送絲器的輸入電力的極性的工藝的實施例的流程圖；

圖9a是用于對高級工藝送絲器的繼電器電路進行致動的工藝的實施例的流程圖的第一部分；

圖9b是用于對高級工藝饋送器的繼電器電路進行致動的工藝的圖9a的流程圖的第二部分；

圖10是用于調(diào)整高級工藝送絲器的電力轉(zhuǎn)換電路的工藝的實施例的流程圖；

圖11是總線電壓、輸入電流、輸出電壓和輸出電流對比時間的圖表；

圖12是總線電壓、輸入電流、輸出電壓和輸出電流對比時間的另一圖表；

圖13是用于在部件的上電或到焊接電源的連接期間控制電力到諸如送絲器或懸持控制器之類的焊接部件的施加的示例性電路的圖；

圖14是用于控制到焊接懸持控制器的浪涌電流的示例性電路的略微更詳細的圖；以及

圖15是用于控制到焊絲饋送器的浪涌電流的示例性電路的類似詳圖。

具體實施方式

圖1是對焊接應用進行供電的焊接系統(tǒng)10的實施例的框圖。如所示，焊接系統(tǒng)10包括焊接電源12和耦合焊炬14。焊接電源12向焊炬14供應輸入電力。焊炬14可以是基于期望的焊接應用而被構(gòu)造成用于粘焊、鎢極隋性氣體(tig)焊接或氣體金屬極弧焊(gmaw)的焊炬。在某些實施例中，焊接電源12向被耦合到焊炬14的懸持控制器16供應輸入電力，該焊炬14被構(gòu)造成用于粘焊和tig焊接。操作員供應用于粘焊或tig焊接的填料金屬(如果有的話)。可將懸持控制器16構(gòu)造成控制焊接電源12和/或?qū)⒑附訁?shù)通知給操作員。在其他實施例中，焊接電源12向標準送絲器18供應輸入電力。標準送絲器18向被構(gòu)造成用于gmaw焊接或焊劑芯弧焊(fcaw)的焊炬14供應輸入電力和填充金屬。在某些實施例中，焊接電源12向高級工藝送絲器20供應輸入電力。高級工藝送絲器20被構(gòu)造成將焊接電源12的輸入電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。在某些實施例中，高級工藝送絲器20的焊接輸出可以是受控波形焊接輸出。受控波束焊接輸出包括適合于脈沖焊接工藝或短路焊接工藝的焊接輸出。

焊接電源12被耦合到交流(ac)源22，諸如供應初級電力的電力網(wǎng)或引擎驅(qū)動發(fā)電機。焊接電源12可將初級電力處理成經(jīng)由電源電纜24而被供應給焊炬14的輸入電力。在某些實施例中，電源電纜24包括第一端子26和第二端子28，其中，一個端子具有正極性且另一個具有負極性。電力轉(zhuǎn)換電路30將ac電流轉(zhuǎn)換成作為直流(dc)或ac的輸入電力。電力轉(zhuǎn)換電路30可包括能夠按照焊接系統(tǒng)10的需求的規(guī)定對電力進行轉(zhuǎn)換的電路元件，諸如變壓器、開關(guān)、升壓轉(zhuǎn)換器、逆變器等。在某些實施例中，電力轉(zhuǎn)換電路30被構(gòu)造成將初級電力轉(zhuǎn)換成近似80v的dc輸入電力以對懸持控制器16、標準送絲器18以及高級工藝送絲器20進行供應。輸入電力可在約50至120v的dc之間。

焊接電源12包括控制電路32和操作員接口34?？刂齐娐?2控制焊接電源12的操作，并且可從操作員接口34接收輸入，通過該操作員接口，操作員可選擇焊接工藝(例如，粘焊、tig、mig)并輸入該輸入電力的期望參數(shù)(例如，電壓、電流、特定脈沖或非脈沖焊接體系等)。可將控制電路32構(gòu)造成接收并處理關(guān)于系統(tǒng)10的性能和需求的多個輸入?？刂齐娐?2可包括易失性或非易失性存儲器，諸如rom、ram、磁存儲器、光存儲器或其組合。另外，可將多種控制參數(shù)連同代碼一起存儲在存儲器中，所述代碼被配置成在操作期間提供特定輸出(例如，反極性、預充電電容器、使能氣流等)。

焊接電源12可包括被耦合到控制電路32的極性反轉(zhuǎn)電路36和通信電路38。極性反轉(zhuǎn)電路36在被控制電路32指揮時使第一和第二端子26、28的極性反轉(zhuǎn)。例如，當電極具有稱為dc電極負(dcen)的負極性時，諸如tig焊接之類的某些焊接工藝可啟用期望的焊接。當電極具有稱為dc電極正(dcep)的正極性時，諸如粘焊或gmaw焊接之類的其他焊接工藝可啟用期望的焊接。當在tig焊接工藝與gmaw焊接工藝之間切換時，可將極性反轉(zhuǎn)電路36構(gòu)造成使極性從dcen反轉(zhuǎn)成dcep。操作員可手動地使極性反轉(zhuǎn)，或者控制電路32可引導極性反轉(zhuǎn)電路36響應于通過通信電路38接收到的信號而使極性反轉(zhuǎn)。通信電路38被構(gòu)造成與焊炬14、懸持控制器16、標準送絲器18、高級工藝送絲器20和/或被耦合到電源電纜24的其他設(shè)備通信。在某些實施例中，通信電路38被構(gòu)造成通過用來供應輸入電力的焊接電源電纜24而發(fā)送和/或接收命令和/或反饋信號。在其他實施例中，將通信電路38構(gòu)造成與另一設(shè)備進行無線通信。

包括懸持控制器16、標準送絲器18以及高級工藝送絲器20的設(shè)備通過輸入端子40來接收輸入電力，該輸入端子40被構(gòu)造成與電源電纜24的第一和第二端子26、28耦合。在某些實施例中，第一端子26被構(gòu)造成與輸入端子40相連且第二端子28被構(gòu)造成與被耦合到工件44的夾持件42相連。在某些實施例中，輸入端子40具有與被構(gòu)造成耦合到相同極性的各第一和第二端子26、28的限定極性的輸入連接，并且夾持件42耦合到懸持控制器16或標準送絲器18。高級工藝送絲器20被構(gòu)造成用輸入端子40而耦合到第一和第二端子26、28，并且夾持件42被耦合到高級工藝送絲器20。

對于某些焊接工藝(例如，tig、gmaw)而言，在焊接期間利用保護氣體。在某些實施例中，如短劃線中所示，焊接電源12包括被構(gòu)造成控制來自氣源48的氣流的一個或多個氣體控制閥46。氣體控制閥46可由控制電路32控制?？蓪⒑附与娫?2耦合到一個或多個氣源48，因為某些焊接工藝可利用與其他不同的保護氣體。在某些實施例中，焊接電源12被構(gòu)造成經(jīng)由組合輸入電路50來為氣體供應輸入電力。在其他實施例中，氣體控制閥46和氣源48可與焊接電源12分離。例如，可將氣體控制閥46設(shè)置在標準送絲器18或高級工藝送絲器20內(nèi)。圖1中所示的標準送絲器18和高級工藝送絲器20被耦合到被構(gòu)造成向焊接應用供應氣體和焊絲54的gmaw焊炬52。

圖2圖示出用于將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控波形焊接輸出的高級工藝送絲器20的實施例的框圖。高級工藝送絲器20通過被耦合到工藝電路56的輸入端子40而從焊接電源接收輸入電力。在某些實施例中，用長的電源電纜遠離焊接電源來操作高級工藝送絲器20。工藝電路56可包括諸如繼電器電路、電壓和電流感測電路、電力儲存電路等能夠檢測并控制由高級工藝送絲器20接收的輸入電力的電路。工藝電路56向電力轉(zhuǎn)換電路58傳輸輸入電力。

電力轉(zhuǎn)換電路58被構(gòu)造成將來自焊接電源的輸入電力轉(zhuǎn)換成適合于執(zhí)行焊接應用的焊接輸出。電力轉(zhuǎn)換電路58可包括諸如升壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器、內(nèi)部總線、總線電容器、電壓和電流傳感器等能夠?qū)⑤斎腚娏D(zhuǎn)換成焊接輸出的電路元件。在某些實施例中，由高級工藝送絲器20接收到的輸入電力是在大約20v至120v、大約40v至100v或大約60v至80v之間的dc電壓。參考輸入電力所使用的術(shù)語大約可意指在5伏內(nèi)或期望電壓的百分之十內(nèi)?？蓪㈦娏D(zhuǎn)換電路58構(gòu)造成將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控波形焊接輸出，諸如脈沖焊接工藝或短路焊接工藝(例如，調(diào)節(jié)金屬沉積(rmd^tm))。設(shè)置在高級工藝送絲器20內(nèi)的電力轉(zhuǎn)換電路58在沒有來自焊接電源與高級工藝送絲器20之間的電源電纜的衰減的情況下供應用于焊接應用的焊接輸出。這增加供應給焊炬的受控波形焊接輸出的響應時間和準確度。增加受控波形焊接輸出的響應時間可確保在焊接期間的指定時間向焊炬供應期望的焊接輸出波形。例如，rmd^tm焊接工藝利用具有在短路循環(huán)內(nèi)的指定時間點改變的電流波形的受控波形焊接輸出。增加受控波形焊接輸出的響應時間還可改善波形脈沖的時序以產(chǎn)生期望焊接。

在某些實施例中，將電力轉(zhuǎn)換電路58構(gòu)造成向送絲組件60提供焊接輸出。送絲組件60向焊炬供應焊絲54以用于焊接操作。送絲組件60包括諸如線軸、送絲驅(qū)動器、驅(qū)動輥以及送絲控制電路的元件。送絲組件60沿著焊接電纜62向焊炬饋送焊絲54?？赏ㄟ^被耦合到焊炬的焊接電纜62和/或被耦合到工件的工作電纜64來供應焊接輸出。

高級工藝送絲器20的當前設(shè)想實施例具有工藝操作員接口66和控制操作員接口68以用于控制焊接系統(tǒng)參數(shù)。工藝操作員接口66被耦合到工藝電路56以用于通過金屬絲尺寸、金屬絲類型、材料以及氣體參數(shù)的選擇進行的焊接工藝(例如脈沖、短路、fcaw)的操作員選擇和調(diào)整。工藝操作員接口66被耦合到送絲組件60以用于控制向焊炬供應焊絲54?？刂撇僮鲉T接口68被耦合到工藝電路56以調(diào)整用于焊接應用的電壓、安培、送絲速度以及弧長。在某些實施例中，工藝操作員接口66和控制操作員接口68是單獨接口，每個具有各自的控制電路。替換地，工藝操作員接口66和控制操作員接口68可具有公共控制電路和/或形成公共控制和工藝操作員接口。工藝操作員接口66和/或控制操作員接口68可包括易失性或非易失性存儲器，諸如rom、ram、磁存儲器、光存儲器或其組合。另外，可將多種參數(shù)連同代碼一起存儲在存儲器中，該代碼被配置成在操作期間提供用于默認參數(shù)的特定輸出。

工藝操作員接口66被構(gòu)造成接收輸入，諸如金屬絲材料(例如，鋼、鋁)、金屬絲類型(例如，實心、有芯)、金屬絲直徑、氣體類型等。在接收到輸入時，工藝電路56被構(gòu)造成確定用于焊接應用的受控波形焊接輸出。例如，工藝電路56至少部分地基于通過工藝操作員接口66接收到的輸入來確定用于受控波形焊接輸出工藝的脈寬、相對脈沖振幅和/或波形。送絲組件60被構(gòu)造成基于接收到的輸入基于存儲在存儲器中的代碼或指令來供應焊絲54。送絲組件60被耦合到工藝操作員接口66和控制操作員接口68以便控制供應給焊接操作的焊絲54。送絲組件60至少部分地基于經(jīng)由工藝操作員接口66或控制操作員接口68接收的操作員輸入來調(diào)節(jié)用于將焊絲54供應到焊炬的參數(shù)?？刂撇僮鲉T接口68被構(gòu)造成接收用于參數(shù)的操作員輸入，諸如安培數(shù)、電壓、極性、送絲速率、弧長、工藝類型(例如，rmdtm、脈沖焊接)等。在某些實施例中，控制操作員接口被構(gòu)造成在不影響受控波形焊接輸出的形狀的情況下調(diào)整受控波形焊接輸出的功率。工藝電路56至少部分地基于經(jīng)由控制操作員接口68接收到的操作員輸入而調(diào)整電力轉(zhuǎn)換電路58和送絲組件60。在某些實施例中，耦合到工藝電路56的通信電路70被構(gòu)造成通過用來提供輸入電力的電源電纜而發(fā)送和接收命令和/或反饋信號。通信電路70使得工藝操作員接口66和/或控制操作員68能夠控制焊接電源。例如，工藝操作員接口66和/或控制操作員68可被構(gòu)造成控制由焊接電源供應的輸入電力的安培數(shù)、電壓或其他參數(shù)。在某些實施例中，工藝電路56在不限于在操作員接口34(圖1)上設(shè)定的參數(shù)的情況下遠離焊接電源而控制焊接電源。也就是說，工藝電路56和通信電路70使得操作員能夠以等同于焊接電源的操作員接口34的控制優(yōu)先級通過高級工藝送絲器20而遠程地控制焊接電源。

高級工藝送絲器20的某些實施例包括用于沿著氣體管線74向焊炬提供氣體的閥門組件72。閥門組件72可由如短劃線控制線所示的工藝電路56和/或送絲組件60控制。例如，可將閥門組件72構(gòu)造成在焊接應用之前和之后向焊炬供應氣體。在某些實施例中，閥門組件72被構(gòu)造成在從工藝操作員接口66或控制操作員接口68接收到凈化命令時凈化氣體管線74。

圖3圖示出設(shè)置在外殼76中的高級工藝送絲器20的實施例的正面透視圖，該外殼76具有與控制操作員接口68分離的工藝操作員接口66。在某些實施例中，高級工藝送絲器20被設(shè)置在外殼76中，其具有外殼底座78和外殼蓋80以在外殼76被關(guān)閉時針對操作環(huán)境而屏蔽送絲組件60。外殼76可以是基本上便攜式的(例如，手提箱饋送器)并被構(gòu)造成用于到遠離焊接電源的焊接應用的手動操作員傳送。為了清楚起見而用短劃線示出了外殼蓋80以舉例說明設(shè)置在該外殼內(nèi)的送絲組件60的實施例。

可如圖3中所示地將控制操作員接口68設(shè)置在外殼76外面?？刂撇僮鲉T接口68可包括一個或多個調(diào)節(jié)盤82、一個或多個顯示器84以及一個或多個按鈕86。在某些實施例中，可將調(diào)節(jié)盤82構(gòu)造成調(diào)整輸入電力或焊接輸出的電壓和/或安培數(shù)、金屬絲速度或弧長或其組合。一個或多個按鈕86可使得操作員能夠選擇先前存儲在存儲器中的工藝類型、操作員偏好或工藝參數(shù)或其組合?？刂撇僮鲉T接口68可使得能夠?qū)崿F(xiàn)存儲在存儲器中的工藝參數(shù)的操作員選擇，諸如用于所選受控波形焊接工藝的先前選擇安培數(shù)和金屬絲速度?？蓪@示器84構(gòu)造成顯示已調(diào)整的工藝參數(shù)和/或鎖選擇工藝類型(例如rmdtm、脈沖焊接、fcaw、mig)。在某些實施例中，可將一個或多個顯示器84、燈或其他設(shè)備構(gòu)造成提供操作員可感知通知以通知操作員所耦合的電源電纜的極性是否對應于各輸入端子40。

高級工藝送絲器20的實施例包括設(shè)置在外殼76內(nèi)以對焊絲饋送驅(qū)動器90進行供應的焊絲54的一個或多個線軸88。焊絲54通過焊絲饋送驅(qū)動器90和輸出端子91而被拉到焊接電纜62。在某些實施例中，氣體管線74可如所示地在焊接電纜62內(nèi)。工作電纜64被耦合到輸出端子91。

圖4圖示出具有設(shè)置在外殼76內(nèi)的工藝操作員接口66的高級工藝送絲器20的實施例的頂視圖。工藝操作員接口66可包括一個或多個按鈕92和一個或多個指示器94以接收和顯示金屬絲和材料參數(shù)。在某些實施例中，可將工藝操作接口66構(gòu)造成接收氣體參數(shù)?？蓪⒐に嚥僮鲉T接口66的一個或多個按鈕92構(gòu)造成接收輸入，諸如金屬絲材料(例如，鋼、鋁)、金屬絲類型(例如，實心、有芯)、金屬絲直徑、氣體類型等。在某些實施例中，可不如通過控制操作員接口68的控制參數(shù)那么頻繁地調(diào)整金屬絲和/或氣體參數(shù)。例如，可將工藝操作員接口66設(shè)置于在焊接期間常閉的外殼內(nèi)。作為另一示例，可主要在改變焊絲54的線軸88時調(diào)整工藝操作員接口66。指示器94可包括顯示器、燈或被構(gòu)造成提供指示所選金屬絲和/或氣體參數(shù)的操作員可感知通知的其他裝置。焊絲饋送驅(qū)動器90的兩個或更多驅(qū)動輪98被構(gòu)造成沿著焊接電纜62指引焊絲54通過輸出端子91。

圖5圖示出具有工藝電路56、電力轉(zhuǎn)換電路58以及送絲組件60的高級工藝送絲器20的實施例的框圖。可將高級工藝送絲器20的實施例耦合到具有電感100的長電源電纜24。如可感知的，電源電纜24可以是常規(guī)電源電纜24。如上文所討論的，高級工藝送絲器20可位于遠離焊接電源處。例如，可將高級工藝送絲器20設(shè)置在距離焊接電源12大約30至200英尺、大約50至150英尺或大約100至150英尺之間。在某些實施例中，遠程定位的高級工藝送絲器可在與焊接電源12不同的建筑物、結(jié)構(gòu)或房間中。電感100可在使用期間隨著電源電纜24被盤繞、延伸和移動而改變。

電力轉(zhuǎn)換電路58被構(gòu)造成從電源電纜24接收輸入電力并將該輸入電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。電力轉(zhuǎn)換電路可在不考慮電源電纜24的電感100的情況下將輸入電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。工藝控制電路102至少部分地基于從工藝操作員接口66和/或控制操作員接口68接收到的參數(shù)而控制電力轉(zhuǎn)換電路58。工藝控制電路102控制升壓轉(zhuǎn)換器104和降壓轉(zhuǎn)換器106以將輸入電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。可在升壓轉(zhuǎn)換器104與降壓轉(zhuǎn)換器106之間設(shè)置內(nèi)部總線108。在本文中為了明了起見而僅討論一個升壓轉(zhuǎn)換器104和降壓轉(zhuǎn)換器106，然而，電力轉(zhuǎn)換電路58的其他實施例可具有一個或多個升壓轉(zhuǎn)換器104和/或一個或多個降壓轉(zhuǎn)換器106。升壓轉(zhuǎn)換器104和降壓轉(zhuǎn)換器106被構(gòu)造成將輸入電力轉(zhuǎn)換成適合于受控波形焊接工藝的焊接輸出，諸如對于rmdtm和脈沖焊接工藝而言。

升壓轉(zhuǎn)換器104從輸入端子40接收dc電壓且遞升或增加供應給降壓轉(zhuǎn)換器106的縱向電力的dc電壓。如可認識到的，升壓轉(zhuǎn)換器104使用開關(guān)(例如，fet)將來自焊接電源的dc輸入電力轉(zhuǎn)換成基本上脈沖遞升電壓dc總線電力以斷開和閉合升壓電路。dc總線電力的遞升電壓至少基于開關(guān)的占空比。改變開關(guān)的占空比影響向內(nèi)部總線108供應遞升電壓dc總線電力時的時序。通過控制升壓轉(zhuǎn)換器104的開關(guān)，工藝控制電路102可調(diào)整dc總線電力的時序、電壓以及安培數(shù)。

降壓轉(zhuǎn)換器106接收遞升電壓dc總線電力并將dc電壓遞減或減小以控制焊接輸出的安培數(shù)。如可認識到的，降壓轉(zhuǎn)換器106使用開關(guān)(例如，fet)將脈沖、遞升電壓dc總線電力轉(zhuǎn)換成脈沖、遞減電壓dc焊接輸出以斷開和閉合降壓電路。如升壓轉(zhuǎn)換器104的情況一樣，改變降壓轉(zhuǎn)換器106的開關(guān)的占空比影響向焊炬供應遞減電壓dc焊接輸出時的時序。在某些實施例中，可將多個降壓轉(zhuǎn)換器106并聯(lián)地耦合到內(nèi)部總線108并單獨地控制以影響對焊接輸出的改變(例如，脈沖)的時序和振幅。通過控制降壓轉(zhuǎn)換器106的開關(guān)，工藝控制電路102可調(diào)整dc焊接輸出的時序、電壓以及安培數(shù)。工藝控制電路102被構(gòu)造成控制升壓和降壓轉(zhuǎn)換器104、106的開關(guān)以基于操作員選擇焊接工藝(例如，rmdtm、脈沖焊接、fcaw、mig)而動態(tài)地調(diào)整供應給焊炬的dc焊接輸出的電壓和/或安培數(shù)。在某些實施例中，工藝控制電路102被構(gòu)造成基于輸入電力、總線電力或焊接輸出或其組合的檢測參數(shù)來控制升壓轉(zhuǎn)換器104和/或降壓轉(zhuǎn)換器106。例如，工藝控制電路102可基于焊接輸出的檢測參數(shù)來控制升壓轉(zhuǎn)換器104以控制跨過內(nèi)部總線108的電壓。

在某些實施例中，可將電力儲存電路(例如，總線電容器110)設(shè)置在內(nèi)部總線108上?？偩€電容器110可針對在任何時間到電力轉(zhuǎn)換電路58中的輸入電力與來自電力轉(zhuǎn)換電路58的焊接輸出之間的差而保護升壓轉(zhuǎn)換器104和/或降壓轉(zhuǎn)換器106。如上文所討論的，被升壓轉(zhuǎn)換器104轉(zhuǎn)換的總線電力指向內(nèi)部總線108，然后是降壓轉(zhuǎn)換器106?？蓪⒖偩€電容器110構(gòu)造成儲存總線電力直至其被降壓轉(zhuǎn)換器106接收到。儲存和放出總線電容器110中的相對大量的電力可將總線電容器加熱?？蓪⒂缮龎恨D(zhuǎn)換器104供應的總線電力與由降壓轉(zhuǎn)換器106去除以轉(zhuǎn)換成焊接輸出的總線電力之間的電壓差測量為電壓紋波。減小電壓紋波的量值可改善焊接質(zhì)量和/或保持總線電容器110的溫度?？偩€電容器110的尺寸和電容可基于電壓紋波的量值，其至少部分地基于升壓轉(zhuǎn)換器104和降壓轉(zhuǎn)換器106而受到影響?？偩€電容器110可部分地使電壓紋波衰減和/或延遲。

在某些實施例中，工藝控制電路102被構(gòu)造成至少部分地基于輸入電力和焊接輸出的檢測參數(shù)來控制升壓轉(zhuǎn)換器104和降壓轉(zhuǎn)換器106的占空比以減小總線電容器110的電壓紋波。在第一和第二輸入連接112、114處由感測電路116通過輸入傳感器118來檢測輸入電力的電流和電壓。感測電路116通過總線傳感器120檢測跨過總線電容器110在內(nèi)部總線108處的電流和電壓，并通過焊接輸出傳感器122而檢測焊接輸出的電流和電壓。工藝控制電路102可至少部分地基于焊接輸出、輸入電力或總線電力或其組合的檢測參數(shù)(例如，電壓、電流)來驅(qū)動升壓轉(zhuǎn)換器104和降壓轉(zhuǎn)換器106。例如，感測電路116可用焊接輸出傳感器122來檢測焊接輸出的電壓和電流并用輸入傳感器118和總線傳感器120來檢測輸入電力和總線電力的電壓。在某些實施例中，工藝控制電路102被構(gòu)造成確定焊接輸出電流和電壓的乘積(即，功率)和電力轉(zhuǎn)換電路58的損耗，確定該損耗與該乘積的和，用該和除以輸入電壓以確定期望總線電流，并驅(qū)動升壓轉(zhuǎn)換器104以控制總線電流。升壓轉(zhuǎn)換器104可將總線電流控制為期望總線電流以使到內(nèi)部總線108中的總線電力與從內(nèi)部總線108去除的焊接輸出基本上匹配。電源電纜24的電感100延遲從焊接電源到內(nèi)部總線108中的電流流動?；谳斎雮鞲衅?18和/或總線傳感器120而不是焊接電源處的輸入電力的電流和電壓來控制升壓轉(zhuǎn)換器104減小總線電容器110上的電壓紋波?；谳斎雮鞲衅?18和/或總線傳感器120來控制升壓轉(zhuǎn)換器104減少或消除了電感100對焊接輸出的影響。在某些實施例中，工藝控制電路102被構(gòu)造成控制升壓和降壓轉(zhuǎn)換器104、106以至少在降壓轉(zhuǎn)換器106將總線電力轉(zhuǎn)換成適合于受控波形焊接工藝(例如，脈沖焊接、短路焊接)的焊接輸出的同時減小內(nèi)部總線108上的電壓紋波。

可將工藝控制電路102構(gòu)造成通過調(diào)整用于升壓和降壓轉(zhuǎn)換器104、106內(nèi)的開關(guān)的占空比的控制信號的時序來減小電壓紋波。通過調(diào)整控制信號的時序，可將工藝控制電路102構(gòu)造成使焊接輸出電壓和電流的脈沖(例如，相位)與輸入電力的輸入電流的脈沖大體上對準。工藝控制電路102可調(diào)整來自升壓轉(zhuǎn)換器104和/或降壓轉(zhuǎn)換器106的相對時序(例如，相移、時間提前、時間延遲)信號脈沖以減小電壓紋波。減小內(nèi)部總線108上的電壓紋波可使得總線電容器110能夠更小、更輕、更冷、更高效、更廉價或其組合?？蓪⒐に嚳刂齐娐?02構(gòu)造成將電壓紋波調(diào)諧至用于電源電纜24的任何電感100的最小值。這樣，電感100可在不影響內(nèi)部總線108上的電壓紋波和/或來自降壓轉(zhuǎn)換器106的焊接輸出的情況下在焊接系統(tǒng)的操作期間或在焊接操作之間改變。

沿著被耦合到輸入端子40的電源電纜24從焊接電源接收輸入電力。在某些實施例中，輸入端子40具有第一輸入連接112和第二輸入連接114，其具有各自的限定極性。如上文所討論的，第一和第二端子26、28具有正和負極性，因此將輸入電力極化。在某些實施例中，感測電路116被構(gòu)造成使用輸入傳感器118來檢測供應給第一和第二輸入連接112、114的極化輸入電力的極性。可將感測電路116構(gòu)造成檢測第一和第二端子26、28的極性與第一和第二輸入連接112、114的定義極性之間的失配?？蓪⒈获詈系礁袦y電路116的工藝控制電路102以只有當所檢測輸入電力極性對應于第一和第二輸入連接112、114的定義極性時才向電力轉(zhuǎn)換電路58提供極化輸入電力。可將高級工藝送絲器20構(gòu)造成供應用于特定焊接應用的極化焊接輸出。切換第一和第二端子26、28的極性、使得端子26、28并不對應于第一和第二輸入連接112、114可將電源電纜62和工作電纜64的極性從dcen切換至dcep或從dcep至dcen。

在某些實施例中，高級工藝送絲器20被構(gòu)造成將開關(guān)的極性和/或輸入電力的極性自動地通知給操作員。例如，可將工藝操作員接口66和/或控制操作員接口68構(gòu)造成如果極化輸入電力的極性并不對應于第一和第二輸入連接112、114的限定極性，則提供操作員可感知通知?？蓪⑼ㄐ烹娐窐?gòu)造成通過到焊接電源的電源電纜來發(fā)送和接收命令和/或反饋信號。通信電路發(fā)送指示輸入連接的極性之間的失配的信號，使得焊接電源可提供極性的操作員可感知通知和/或使輸入電力的極性反轉(zhuǎn)。在某些實施例中，焊接電源的極性反轉(zhuǎn)電路36(圖1)基于信號而使極化輸入電力的極性反轉(zhuǎn)，使得極化輸入電力的極性對應于第一和第二輸入連接112、114的定義極性。

感測電路116還被構(gòu)造成利用總線傳感器120來測量內(nèi)部總線108的電流和/或電壓并用焊接輸出傳感器122來測量焊接輸出的電流和/或電壓。工藝控制電路102通過感測電路116來監(jiān)測輸入傳感器118、總線傳感器120以及焊接輸出傳感器122。在檢測到極化輸入電力和/或焊接輸出到在閾值范圍之外的值的改變時，工藝控制電路102可斷開繼電器電路124以中斷極化輸入電力到焊絲饋送器的操作部件的提供。操作部件可包括但不限于電力轉(zhuǎn)換電路58、焊絲饋送驅(qū)動器90或送絲控制電路或其任何組合。該閾值范圍具有最大閾值(例如，大約80v、100v、120v或以上)和最小閾值(例如，大約20v、25v或30v)。在極化輸入電力和/或焊接輸出在閾值范圍內(nèi)時操作電力轉(zhuǎn)換電路可增加轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性或一致性。例如，在繼電器電路124下游的短路可引起跨過內(nèi)部總線108的電壓下降和/或焊接輸出的電壓下降。斷開繼電器電路124可針對由于下游短路而引起的過多輸入電力而至少保護繼電器電路124。繼電器電路124可包括諸如自鎖繼電器、非自鎖繼電器、固態(tài)開關(guān)等電路元件。繼電器電路124被構(gòu)造成閉合以提供輸入電力并斷開以中斷給電力轉(zhuǎn)換電路58的輸入電力。在某些實施例中，電力儲存電路可提供電力以斷開繼電器電路124并中斷輸入電力。電力儲存電路可包括輔助電源126和/或內(nèi)部總線108上面的總線電容器110。

繼電器電路124的當前設(shè)想實施例包括在第一和第二繼電器結(jié)點132、134處并聯(lián)地耦合的電力繼電器128和旁路電路130。電力繼電器128可以是被構(gòu)造成在閉合時沿著第一電流路徑129載送高安培數(shù)dc的自鎖繼電器或非自鎖繼電器。自鎖繼電器可以比具有相同電流容量的非自鎖繼電器更小且更輕。在某些實施例中，電力繼電器128可以是由德國wehingen的gruner制造的753型繼電器。旁路電路130可包括但不限于驅(qū)動電路、電壓鉗制裝置(例如，金屬氧化物電阻器)以及可對來自驅(qū)動電路的驅(qū)動信號進行響應的一個或多個開關(guān)。所述一個或多個開關(guān)被構(gòu)造成在閉合時沿著第二電流路徑131載送電流。可將電壓鉗制裝置構(gòu)造成響應于跨過繼電器電路124的電壓尖峰(例如，快速增加或減小)而對跨過第一和第二繼電器結(jié)點132、134的電壓進行鉗制。電壓尖峰可促使大的電流沿著第一和/或第二電流路徑129、131流動?？蓪㈦妷恒Q制裝置構(gòu)造成耗散儲存在電源電纜24的電感100中的某些能量。在某些實施例中，旁路電路130可包括至少一對開關(guān)以在第一和第二端子26、28的極性并不對應于耦合第一和第二輸入連接112、114的各自定義極性的情況下保護驅(qū)動電路。旁路電路130還可包括并聯(lián)地耦合到電力繼電器128以提供期望載流容量(諸如高安培數(shù)dc輸入電力)的多個固態(tài)開關(guān)(例如，晶體管)。驅(qū)動電路可以是工藝控制電路102或由工藝控制電路102控制的單獨電路。

工藝控制電路102被構(gòu)造成向電力繼電器128施加信號以斷開和閉合電力繼電器128，并向旁路電路130施加信號以與斷開和閉合電力繼電器128相協(xié)調(diào)地斷開和閉合旁路電路130。在某些實施例中，基本上同時地施加用于斷開和閉合電力繼電器128及斷開和閉合旁路電路130的信號?？蓪⑴月冯娐?30構(gòu)造成在短時間內(nèi)沿著到電力轉(zhuǎn)換電路58的第二電流路徑131載送輸入電力的一小部分，以減小在該短時間內(nèi)沿著通過電力繼電器128的第一電流路徑129載送的輸入電力的其余部分。在被閉合時，旁路電路130的開關(guān)被構(gòu)造成減小跨過電力繼電器128的電流以使得電力繼電器128能夠在不起弧和/或使用磁性滅弧的情況下斷開或閉合。在工藝控制電路102用信號通知電力繼電器128斷開或閉合之后，工藝控制電路102用信號通知旁路電路130的開關(guān)斷開以中斷沿著第二電流路徑131的那部分輸入電力。可將旁路電路130的開關(guān)構(gòu)造成在電力繼電器128被斷開或閉合的同時在短時間內(nèi)沿著第二電流路徑131載送輸入電力。

閉合電力繼電器128以在焊接期間向電力轉(zhuǎn)換電路58提供輸入電力。在某些實施例中，被耦合到感測電路116的工藝控制電路102被構(gòu)造成監(jiān)測輸入電力的電壓和跨過內(nèi)部總線108的電壓。工藝控制電路102被構(gòu)造成至少部分地基于輸入電壓或跨過內(nèi)部總線108的電壓的下降而斷開電力繼電器128，該下降指示在繼電器電路124下游的短路。工藝控制電路102可用儲存在電力儲存電路中的電力對電力繼電器128進行致動，諸如輔助電源126或總線電容器110。例如，工藝控制電路102可使電力儲存電路放電以對線圈供電以斷開或閉合電力繼電器128。

在某些實施例中，可在焊接電源提供適合于到焊接輸出的轉(zhuǎn)換的輸入電力之前對電力儲存電路充電?？捎锰幱诔跏妓降慕邮蛰斎腚娏鲗?nèi)部總線108上的電力儲存電路(例如，總線電容器110)充電。在某些實施例中，工藝控制電路102向焊接電源傳輸預充電信號以將輸入電力的輸入電流減小至初始水平。感測電路116可用總線傳感器120來檢測電力儲存電路的電荷。在某些實施例中，工藝控制電路102可產(chǎn)生至到焊接電源的信號以基于輸入電力電壓與跨過內(nèi)部總線108的電壓之間的比差而將輸入電流增加至更大水平。在某些實施例中，工藝控制信號在第一電流路徑129被閉合且第二電流路徑131被斷開之后以更大的水平接收輸入電流。首先在初始水平接收輸入電流且然后在更大水平接收輸入電流使得高級工藝送絲器20的分階段初始化能夠減小由工藝控制電路102和/或電力轉(zhuǎn)換電路58吸取的浪涌電流和輸入電力。例如，工藝控制電路102可在總線電壓為輸入電力電壓的大約50％、75％或100％時產(chǎn)生至焊接電源的信號。在某些實施例中，經(jīng)由通信電路70和電源電纜24將信號發(fā)送到焊接電源。

升壓轉(zhuǎn)換器104與降壓轉(zhuǎn)換器106之間的總線電容器110可執(zhí)行高級工藝送絲器20內(nèi)的多個功能。總線電容器110可儲存電力以斷開或閉合繼電器電路124以中斷到操作部件的輸入電力流動(例如，電力轉(zhuǎn)換電路58、焊絲饋送驅(qū)動器90、送絲控制電路136)。工藝控制電路102可基于總線電容器110和/或輸入連接112、114的電壓而斷開或閉合繼電器電路124。工藝控制電路102還可至少部分地基于總線電容器110和/或輸入連接112、114的檢測電壓而向焊接電源發(fā)送信號。

在某些實施例中，旁路電路130被構(gòu)造成如果在繼電器電路124下游存在短路，則防止電力繼電器128閉合。工藝控制電路102可通過閉合第二電流路徑131來測試高級工藝饋送器20以確定內(nèi)部總線108的電壓是否可增加。在繼電器電路124下游的短路的情況下，內(nèi)部總線108的電壓將不會增加。當工藝控制電路102確定內(nèi)部總線108的電壓可增加時，工藝控制電路102可閉合電力繼電器128以使得輸入電力能夠流到電力轉(zhuǎn)換電路58。針對在繼電器電路124下游的短路測試高級工藝送絲器20使得電力繼電器128能夠在短路的情況下保持斷開。

由被耦合到焊絲饋送驅(qū)動器90的送絲控制電路136來控制送絲組件60?？蓪⑺徒z控制電路136耦合到工藝操作員接口66、控制操作員接口68以及工藝控制電路102。送絲控制電路136控制焊絲饋送驅(qū)動器90至少部分地基于經(jīng)由工藝操作員接口66和控制操作員接口68接收到的參數(shù)而向焊接電纜62供應焊絲54。如上文所討論的，可將工藝操作接口66構(gòu)造成接收用于氣體參數(shù)的輸入。被耦合到氣體管線74的閥門組件72被構(gòu)造成由工藝控制電路102和/或送絲控制電路136控制。

圖6圖示出沿著線6-6的圖5的旁路電路130的實施例的示意圖。如上所述，旁路電路130在第一和第二繼電器結(jié)點132、134處被與電力繼電器128并聯(lián)地耦合。旁路電路130包括被并聯(lián)地耦合到電力繼電器128的一個或多個開關(guān)138，諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(mosfet)。在某些實施例中，可以反串并聯(lián)配置來布置固態(tài)開關(guān)。由工藝控制電路來控制電力繼電器128和旁路電路130以基本上同時地斷開和閉合以減少跨過電力繼電器128的起弧。閉合電力繼電器128使得電流能夠沿著第一電流路徑129流動且閉合開關(guān)138使得電流能夠沿著第二電流路徑131流動。第二電流路徑131可包括在并聯(lián)開關(guān)之間的許多分支140、142、144和146。改變分支的數(shù)目影響沿著第二電流路徑131的載流容量，因此當電力繼電器128被致動時影響沿著第一路徑129的電流。當對電力繼電器128進行致動時減小沿著第一路徑129的電流減少電力繼電器的接點之間的起弧。工藝控制電路被構(gòu)造成通過門148或其他控制開關(guān)來控制一個或多個開關(guān)138以同時地或連續(xù)地斷開和閉合一個或多個開關(guān)138。一個或多個開關(guān)138被構(gòu)造成斷開，除非被工藝控制電路控制為閉合。

在從工藝控制接收到控制信號時，一個或多個開關(guān)138被構(gòu)造成閉合，斷開第二電流路徑131。在一個或多個開關(guān)138被閉合的同時，工藝控制電路控制電力繼電器128由于沿著第二電流路徑131的電流而以沿著第一電流路徑129的減小電流來致動斷開或閉合。在電力繼電器128被致動斷開或閉合之后，工藝控制電路斷開一個或多個開關(guān)138以斷開第二電流路徑131。來自控制一個或多個開關(guān)138和電力繼電器128的控制信號可以是基本上同時地斷開和閉合第一和第二電流路徑129、131的脈沖。也就是說，電力繼電器128可在大約5至50毫秒、10至40毫秒或大約20至30毫秒內(nèi)斷開和閉合第一和第二電流路徑129、131。

旁路電路130包括電壓鉗制裝置150(例如，金屬氧化物電阻器、變阻器)以針對電壓保護一個或多個開關(guān)138和電力繼電器128。在斷開電力繼電器128時，第一和第二繼電器結(jié)點132、134之間的電壓可隨著總線電容器、電源電纜和/或輔助電源或其他電路釋放儲存電荷而增加。電壓鉗制裝置150被構(gòu)造成在較高電壓下具有比在較低電壓下更大的電阻。電壓鉗制裝置150隨著第一和第二繼電器結(jié)點132、134之間的電壓增加而沿著第三電流路徑152載送更多的電流以將沿著第一和第二電流路徑129、131的電流保持在閾值水平以下。

可根據(jù)如圖7至10中所示的多個方法來利用圖5的高級工藝送絲器。在圖7至10的所有所示實施例的情況下都可利用高級工藝送絲器的某些實施例。在圖7至10的所示實施例中的僅某些的情況下都可利用高級工藝送絲器的其他實施例。圖7圖示出在高級工藝送絲器內(nèi)將輸入電力轉(zhuǎn)換成受控波形焊接輸出的方法154。該方法的第一步驟156是從焊接電源接收輸入電力。在某些實施例中，輸入電力可以是大約80v的極化dc輸入電力。如果該輸入電力被直接地供應給焊炬的話其可能不適合于受控波形焊接工藝。在步驟158中，操作員可打開高級工藝送絲器的外殼。操作員可打開外殼以安裝或改變焊絲線軸或調(diào)整與焊絲和氣源有關(guān)的參數(shù)。在步驟160處，外殼內(nèi)的工藝操作員接口在外殼在162處被關(guān)閉之前接收焊絲和/或氣體參數(shù)。在步驟164處，工藝控制電路確定工藝參數(shù)。該工藝參數(shù)包括受控波形輸出、安培數(shù)、焊絲的饋送速率等?？苫谕ㄟ^工藝操作員接口接收到的參數(shù)來確定工藝參數(shù)。在某些實施例中，控制電路在操作員沒有直接選擇工藝類型的情況下基于存儲在存儲器中的代碼和/或指令而自動地確定用于受控波形焊接輸出的工藝參數(shù)。高級工藝送絲器可在步驟166處與焊接電源通信以至少部分地基于接收到的工藝和/或焊絲參數(shù)來調(diào)整輸入電力。在某些實施例中，步驟166可在高級工藝送絲器的操作期間的任何時間發(fā)生。在框168處，高級工藝送絲器將輸入電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。該焊接輸出可以是適合于短路或脈沖焊接工藝的受控波形焊接輸出。由高級工藝送絲器內(nèi)的電力轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的焊接輸出未被耦合到焊接電源的電源電纜的電感所衰減。高級工藝送絲器在步驟170處接收保護氣體。可通過焊接電源或單獨氣源來供應保護氣體。在步驟172處，高級工藝送絲器至少部分地基于在步驟160和164處接收到的輸入而向焊炬提供焊絲和氣體。在步驟174處，至少部分地基于在步驟164處接收到的輸入而向焊炬提供焊接輸出。焊接輸出可由于電力轉(zhuǎn)換電路與焊炬之間的相對短的距離和低的電感而適合于受控波形焊接工藝。

圖8圖示出檢測由高級工藝送絲器接收到的輸入電力的極性的方法176。在步驟178處，高級工藝送絲器從焊接電源接收極化輸入電力。沿著電源電纜的第一和第二端子供應極化輸入電力。在兩個輸入連接處接收輸入電力，每個具有定義極性。在框180處，感測電路在第一和第二輸入連接處用輸入傳感器來檢測極化輸入電力的極性和電壓。在某些實施例中，在框182處，接收到的輸入電力可對電力儲存電路充電，諸如輔助電源和/或總線電容器。

在步驟180處檢測到輸入電力的極性時，感測電路在節(jié)點184處驗證第一和第二端子是否對應于輸入連接的定義極性。如果在極性之間存在匹配，則高級工藝送絲器內(nèi)的工藝控制電路可通過工藝操作員接口、控制操作員接口和/或焊接電源用操作員可感知通知將失配的極性通知給操作員。替換地，在框188處，工藝控制電路可與焊接電源通信以如框190處所示指揮焊接電源改變輸入電力的極性。如果輸入電力的極性與定義極性連接的極性匹配，則工藝控制電路在節(jié)點192處確定輸入電力和輸入電壓是否是基本上穩(wěn)定的。如果輸入電壓是穩(wěn)定的，則向電力轉(zhuǎn)換電路供應輸入電力。工藝控制電路可在焊接過程期間在節(jié)點192處周期性地檢測并確定輸入電壓是否是穩(wěn)定的。如果輸入電壓不是穩(wěn)定的，則工藝控制電路可中斷向電力轉(zhuǎn)換電路的極化輸入電力供應。工藝控制電路可通過斷開在電力轉(zhuǎn)換電路下游的電力繼電器和/或與焊接電源通信以停止為高級工藝送絲器供應輸入電力來中斷極化輸入電力。如果輸入電力被中斷，則可在接收到極化輸入電力時從步驟178開始重復方法176。

如果輸入電壓是穩(wěn)定的，則在框196處向電力轉(zhuǎn)換電路供應輸入電力以將極化輸入電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。該焊接輸出可以是適合于短路或脈沖焊接工藝的受控波形焊接輸出。另外，該焊接輸出可適合于fcaw工藝或gmaw焊接工藝。由高級工藝送絲器20內(nèi)的電力轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的焊接輸出未被耦合到焊接電源的電源電纜的電感所衰減。高級工藝送絲器在步驟170處接收屏蔽氣體?？赏ㄟ^焊接電源或單獨氣源來供應屏蔽氣體。在步驟172處，高級工藝送絲器向焊炬提供焊絲和氣體。在步驟174處，向焊炬提供焊接輸出。所提供的焊接輸出可由于電力轉(zhuǎn)換電路與焊炬之間的相對短的距離和低的電感而適合于受控波形焊接工藝。

圖9a圖示出對高級工藝送絲器的電路元件預充電且與電力繼電器并聯(lián)地使用旁路電路的方法198的第一部分。當高級工藝送絲器被電耦合到焊接電源時，高級工藝送絲器在步驟199處向焊接電源發(fā)送預充電信號。預充電信號指揮焊接電源將預充電輸入電力的電流局限于初始水平。在步驟200處，高級工藝送絲器接收處于初始水平輸入電力。在步驟201處，工藝控制電路向旁路電路發(fā)送控制信號以閉合第二電流路徑以將處于初始水平的輸入電力傳輸?shù)诫娏Υ骐娐?例如內(nèi)部總線上的總線電容器)。處于初始水平的輸入電力在步驟202處對電力儲存電路(例如總線電容器)充電。感測電路在步驟204處檢測輸入電力和總線電力的電壓?？偩€電力的電壓是儲存在總線電容器中的電力的度量。在節(jié)點206處，工藝控制電路比較輸入電力和總線電力的電壓。在某些實施例中，在節(jié)點206處，工藝控制電路如上文用圖5所述地測試繼電器電路以確定在繼電器電路下游的短路的存在。如果在下游存在短路(例如，電壓在閾值以下)，則工藝控制電路可不閉合電力繼電器，使得輸入電力不通過短路。工藝控制電路可在下游短路的情況下在框207處斷開旁路電路。在旁路電路斷開之后，電壓鉗制裝置在框209處對電壓進行鉗制以至少部分地保護繼電器電路。工藝控制電路可在框211處向焊接電源、工藝操作員接口和/或控制操作員接口發(fā)送信號。在某些實施例中，該信號可控制焊接電源以停止輸入電力的產(chǎn)生。在其他實施例中，信號控制操作員接口在框213處向操作員指示故障(例如，短路)。如果總線電力的電壓在閾值以上(例如，電力儲存電路被充電)且不存在短路，則工藝控制電路處步驟208處向電力繼電器發(fā)送控制信號以閉合第一電流路徑。

在電力繼電器被閉合之后，在步驟210處，工藝控制電路向旁路電路發(fā)送控制信號以斷開第二電流路徑。在某些實施例中，工藝控制電路在框212處向焊接電源發(fā)送信號。該信號引導焊接電源將輸入電力的電流增加至更大水平。在其他實施例中，焊接電源被構(gòu)造成在步驟210處在限定時間段之后將電流增加至更大水平。在某些實施例中，高級工藝送絲器的工藝控制電路可基本上同時地或在小于大約50毫秒、小于大約30毫秒或小于大約15毫秒內(nèi)執(zhí)行步驟208和210。高級工藝送絲器在框214處接收處于更大水平的輸入電力。處于更大水平的該輸入電力適合于在框216處轉(zhuǎn)換成焊接輸出以用于期望焊接工藝。

高級工藝送絲器的電力轉(zhuǎn)換電路在框216處將處于更大水平的輸入電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。該焊接輸出可以是適合于短路或脈沖焊接工藝的受控波形焊接輸出。另外，該焊接輸出可適合于fcaw工藝或gmaw焊接工藝。由高級工藝送絲器內(nèi)的電力轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的焊接輸出未被耦合到焊接電源的電源電纜的電感所衰減。圖9b圖示出可在框216期間和之后構(gòu)造的方法198的第二部分。在焊接過程期間，在節(jié)點218處，感測電路監(jiān)測輸入電力和總線電力的電壓以控制繼電器電路。在某些實施例中，感測電路還可如上文用圖8中的方法176所述地檢測輸入電力的極性以將進行失配通知操作員或使焊接電源處的極性反轉(zhuǎn)。

如果感測電路檢測到跨過內(nèi)部總線的下降電壓和/或輸入電力的下降電壓，則工藝控制電路在步驟220、224和226處對繼電器電路進行致動以中斷到電力轉(zhuǎn)換電路的輸入電力。工藝控制電路在步驟220處向旁路電路發(fā)送控制信號以閉合第二電流路徑。同時地或在步驟220之后不久，工藝控制電路在步驟224處向電力繼電器發(fā)送控制信號以斷開第一電流路徑。工藝控制電路可使電力儲存電路中的至少某些電力儲存電路放電以驅(qū)動電力繼電器斷開。例如，電力儲存電路可儲存電力以在從工藝控制電路接收到控制信號時驅(qū)動磁性線圈斷開電力繼電器。在電力繼電器斷開之后，在步驟226處，工藝控制電路向旁路電路發(fā)送控制信號以斷開第二電流路徑。在某些實施例中，高級工藝送絲器的工藝控制電路可基本上同時地或在小于大約50毫秒、小于大約30毫秒或小于大約15毫秒內(nèi)執(zhí)行步驟220、224和226。在第一和第二電流路徑斷開之后，跨過繼電器電路的電壓可由于儲存在電源電纜和/或電力儲存電路內(nèi)的電力而增加。繼電器電路的電壓鉗制裝置在框228處對電壓進行鉗制以減少儲存能量對電力繼電器或旁通油路的影響。通過方法198，諸如如果感測電路檢測到輸入電力和總線電力的穩(wěn)定電壓，則高級工藝送絲器可在步驟230處與焊接電源通信。高級工藝送絲器可引導焊接電源調(diào)整輸入電力(例如，停止供應輸入電力)。

高級工藝送絲器在步驟170處接收屏蔽氣體?？赏ㄟ^焊接電源或單獨氣源來供應屏蔽氣體。在步驟172處，高級工藝送絲器向焊炬提供焊絲和氣體。在步驟174處，向焊炬提供焊接輸出。所提供的焊接輸出可由于電力轉(zhuǎn)換電路與焊炬之間的相對短的距離和低的電感而適合于受控波形焊接工藝。

圖10圖示出控制輸入電力的電流以減小內(nèi)部總線上的電壓紋波的方法232。該方法232的第一步驟234是從焊接電源接收輸入電力。在某些實施例中，輸入電力可以是大約80v的極化dc輸入電力。通過方法232，高級工藝送絲器可如框236處所示與焊接電源通信。電力轉(zhuǎn)換電路的升壓轉(zhuǎn)換器在步驟238處接收輸入電力并將輸入電力轉(zhuǎn)換成總線電力。沿著內(nèi)部總線從升壓轉(zhuǎn)換器向降壓轉(zhuǎn)換器傳輸總線電力。感測電路在步驟240處檢測總線電力的電流和電壓。在步驟242處，降壓轉(zhuǎn)換器將來自內(nèi)部總線的總線電力轉(zhuǎn)換成焊接輸出。該焊接輸出可以是適合于短路或脈沖焊接工藝的受控波形焊接輸出。另外，該焊接輸出可適合于fcaw工藝或gmaw焊接工藝。感測電路還在步驟244處檢測焊接輸出的電流和電壓。

工藝控制電路接收所檢測電流并處理所檢測測量結(jié)果以調(diào)整電力轉(zhuǎn)換電路。在某些實施例中，工藝控制電路被構(gòu)造成確定總線電力的期望電流以減小跨過內(nèi)部總線的電壓紋波。工藝控制電路可通過確定焊接輸出電流和電壓的乘積、確定該乘積和轉(zhuǎn)換損耗的和并將該和除以總線電壓來確定總線電力的期望電流。工藝控制電路可基于來自步驟240和244的所檢測電流和電壓測量結(jié)果而在步驟248處調(diào)整到升壓和降壓轉(zhuǎn)換器的命令信號。在某些實施例中，工藝控制電路調(diào)整到電力轉(zhuǎn)換電路的命令信號以使進入內(nèi)部總線的總線電力與進入降壓轉(zhuǎn)換器的總線電力在時間上基本上匹配。這減小了跨過內(nèi)部總線的電壓紋波。工藝控制電路被構(gòu)造成至少部分地基于焊接輸出來調(diào)整總線電力的電流。在某些實施例中，工藝控制電路被構(gòu)造成調(diào)整升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的占空比以使輸入電力到總線電力的轉(zhuǎn)換在時間上提前或延遲(例如，相移)。在某些實施例中，工藝控制電路還被構(gòu)造成調(diào)整降壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的占空比以使輸入電力到焊接輸出的轉(zhuǎn)換在時間上提前或延遲(例如，相移)。在某些實施例中，工藝控制電路被構(gòu)造成基于反饋而動態(tài)地調(diào)整升壓轉(zhuǎn)換器和降壓轉(zhuǎn)換器以將電壓紋波調(diào)諧至最小值。工藝控制電路被構(gòu)造成將電壓紋波調(diào)諧至用于電源電纜的任何電感的最小值。

高級工藝送絲器在步驟170處接收屏蔽氣體?？赏ㄟ^焊接電源或單獨氣源來供應屏蔽氣體。在步驟172處，高級工藝送絲器向焊炬提供焊絲和氣體。在步驟174處，向焊炬提供焊接輸出。所提供的焊接輸出可由于電力轉(zhuǎn)換電路與焊炬之間的相對短的距離和低的電感而適合于受控波形焊接工藝。

圖11是圖示出在沒有調(diào)整電力轉(zhuǎn)換電路的情況下高級工藝送絲器的總線電壓、輸入電流以及焊接輸出參數(shù)對比時間的實施例的圖表249。圖表249圖示出由升壓轉(zhuǎn)換器供應的內(nèi)部總線上的一系列輸出電流以及由降壓轉(zhuǎn)換器從內(nèi)部總線吸取的適合于受控波形焊接工藝的焊接輸出。信號250是在內(nèi)部總線上測量的電壓紋波。信號252是由降壓轉(zhuǎn)換器吸取的焊接輸出的輸出電流，并且信號254是由降壓轉(zhuǎn)換器吸取的焊接輸出的輸出電壓。信號256是由升壓轉(zhuǎn)換器從輸入電力供應的已轉(zhuǎn)換總線電力的電流。所示的每個信號具有規(guī)則時段，然而，輸出電流和電壓252、254的輸出時序(例如，相位)在總線電流256的輸入時序(例如，相位)前面。也就是說，總線電流256的峰值260的時序從焊接輸出電流252和焊接輸出電壓254的峰值258的時序偏移(例如，延遲)。圖表249的輸出峰值258與輸入峰值260之間的相對時間差促使電壓紋波具有大的峰-峰振幅262。

圖12是圖示出高級工藝送絲器的總線電壓、輸入電流和焊接輸出參數(shù)對比時間的圖表264，對于該高級工藝送絲器而言調(diào)整電力轉(zhuǎn)換電路以減小電壓紋波。在本實施例中，電壓紋波250的峰-峰振幅262基本上比在圖11的圖表249中的小。工藝控制電路控制升壓轉(zhuǎn)換器和/或降壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)的開關(guān)的占空比以減小電壓紋波250。例如，工藝控制電路調(diào)整輸出電流和電壓的輸出峰值258的時序，調(diào)整總線電流的輸入峰值260的時序或其組合。圖12圖示出其中工藝控制電路延遲輸出峰值258的時序以與輸入峰值260的時序更緊密地相一致，從而減小電壓紋波250的峰峰振幅262。在某些實施例中，當輸入電流256和輸入電壓信號在時間上與輸出電流252和輸出電壓254對準時減小電壓紋波250。輸入電流256和輸入電壓信號的乘積可近似等于轉(zhuǎn)換損耗(例如，來自升壓轉(zhuǎn)換器和降壓轉(zhuǎn)換器)與輸出電流252和輸出電壓254信號的乘積的和。在某些實施例中，工藝控制電路控制由升壓和降壓轉(zhuǎn)換器進行的轉(zhuǎn)換以細化脈沖波形的形狀以進一步減小電壓紋波。例如，圖表264的實施例的總線電流256比圖表249的實施例更快速地增加和減小。另外，工藝控制電路可控制由升壓轉(zhuǎn)換器供應的總線電流256以與降壓轉(zhuǎn)換器所吸取的焊接輸出252的電流緊密地匹配，如圖表264中所示。

圖13圖示出上述類型的可在被耦合到焊接電源的懸持控制器中或遠程送絲器中使用的示例性電流管理系統(tǒng)?？傮w上由附圖標記268指定的電流管理系統(tǒng)被設(shè)計成經(jīng)由電源電纜24而耦合到焊接電源。由于焊接電源12可常常是實時的(即，被供電并向電纜24提供輸出電力)，所以電流管理系統(tǒng)268可用于多個功能，從而將到儲能裝置的浪涌電流限制在遠程部件內(nèi)和/或延遲電流到儲能裝置的施加以在部件被耦合到實時焊接電源時避免端子連接處的起弧。在所示實施例中，電流管理系統(tǒng)268包括被耦合到部件內(nèi)的本地電源272的至少一個儲能裝置270?？墒褂帽镜仉娫磥頌楦鞣N附件提供電力，諸如用戶接口、顯示器等。儲能裝置270可包括一個或多個類型的裝置，諸如電容器、電池、這些的組合或任何其他適當儲能裝置。還提供了充電/放電控制電路276以便調(diào)節(jié)電流到儲能裝置270的應用且用于調(diào)節(jié)來自儲能裝置的電力的流動?？扇缢镜卦诳偩€電路布置中耦合這些裝置，焊接電力被提供給與此電路并聯(lián)的焊炬。此外，可將電流和電壓傳感器結(jié)合到電路中以便調(diào)節(jié)某些部件的操作，特別是在懸持控制器或送絲器到電源的初始連接期間以及在操作期間。

如下面參考圖14和15更全面地描述的，電流管理系統(tǒng)268用于用充電/放電控制電路的操作來限制到儲能裝置中的電流。特別地，在使用期間，電流可確保焊接電力輸出不會“餓死”本地電源272，諸如在起弧開始(例如，tig操作中的提升起弧開始)期間。此外，可經(jīng)由該電路而使得電流吸取足夠低以在懸持控制器或送絲器被連接到實時焊接電源時防止起弧。此外，可在開路電壓(即，“穿越”)的損失期間使用來自儲能裝置的能量來保持到附件274的電力。

圖14圖示出諸如可適合于到諸如焊接懸持控制器之類的遠程部件的限制浪涌電流的示例性充電/放電控制電路276。在這里將儲能裝置270示為一系列電容器。通過電阻器280和開關(guān)282來定義充電路徑278。在所示實施例中，電阻器280是相對低的電阻，諸如100歐姆，但可以使用任何適當電阻，并且開關(guān)282包括mosfet，但可使用任何適當開關(guān)。電阻器280最初將在部件連接到實時電源時限制電流到電容器的流動。到電容器的電流在齊納二極管(zennerdiode)286(或另一裝置，諸如模擬采取組合方式的齊納二極管和誤差放大器的各方面的電路)的控制下受到電阻器280和開關(guān)282的限制?？赏ㄟ^選擇單獨電氣部件來使得此電流足夠低以在懸持控制器被連接到焊接電源開路電流電壓時防止起弧。出于保護目的而提供二極管284。限流效果由二極管286(或如上所述的其他裝置)和電阻器288提供，其一起起作用以通過調(diào)制開關(guān)282的導電狀態(tài)來限制電流。例如，在電流電路設(shè)計中，不允許電流流動超過約0.5安培。也就是說，開關(guān)282允許對電容器充電，并且此開關(guān)保持在導電狀態(tài)，但是通過部件286和288的相互作用而被抑制為受限電流。

此外，提供一起起作用以限制電壓的附加二極管290(其再次地可以是與誤差放大器相組合地模擬二極管的各方面的電路)和附加電阻器292。也就是說，如在所示圖中耦合的這些部件用于減小開關(guān)282的偏置以有效地限制裝置的電壓。因此，可利用相對低電壓的電容器。

在操作中，該電路在部件最初被耦合到實時電源時有效地限制電流的浪涌，在這種情況下任何火花局限于大約0.5安培。然后允許在這種情況下為一系列電容器的儲存裝置充電。然后，由電容器來提供“跨越”能力，該電容器在焊接電力通過二極管而損耗期間對本地電源272進行饋送。應注意的是圖14中所示且事實上圖13和下述圖15的電路旨在是除在遠程部件中提供的任何其他電路之外的，無論是懸持控制器還是送絲器。也就是說，那些部件無論如何可包括上述類型的各種檢測、處理、控制、送絲以及其他電路。

圖15圖示出可被用于遠程設(shè)備中的電流和/或電力管理、在這種情況下特別適合于上述類型的送絲器的另一示例性電路。該電路還包括本地電源272以及存儲裝置270，在這種情況下為多個電容器。電流到電容器的應用被延遲直至通過電阻器298而將另一電容器296充電至固態(tài)開關(guān)294的柵極閾值。此延遲然后防止或降低在部件最初被耦合到實時焊接電源時起弧的可能性。此外，通過第二固態(tài)開關(guān)300和二極管302的相互作用而有效地限制了跨過電容器的電壓。也就是說，當二極管302變成導電狀態(tài)時，對開關(guān)300的柵極供電，將開關(guān)294置于不導電狀態(tài)。從電容器出來的電流通過內(nèi)部二極管和開關(guān)294的封裝。

可容易地設(shè)想圖15的電路的各種增強，例如可以在開關(guān)294與電容器296之間提供比差器以提供其中有效地避免開關(guān)294的線性模式的“啟用捕捉”操作。電路因此提供雙向、低阻抗儲能裝置，其在初始化連接時有效地減少或避免起弧，同時在操作期間提供期望的局部電源能力和跨越能力。

雖然在本文中已圖示出和描述本發(fā)明的僅某些特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到許多修改和變更。因此應理解的是所附權(quán)利要求意圖覆蓋落在本發(fā)明的主旨精神內(nèi)的所有此類修改和變更。