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焊接电源

阅读：186发布：2020-05-11

专利汇可以提供焊接电源专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明描述了一种用于向焊接电极 (2)供应电流的焊接电源 (1)以及用于控制该焊接电源的方法和计算机程序。焊接电源(1)包括用于输出来自焊接电源(1)的电流的输出端(3)以及用于控制焊接电源(1)的控制单元(9)。控制单元(9)布置成控制焊接电源(1)，以使电流以一系列交替的具有正顶值(Imax+)的正电流脉冲(11)和具有负顶值(Imax)的负电流脉冲(12)的形式供应到输出端(3)，并在正电流脉冲(11)与负电流脉冲(12)之间的切换之前，使电流脉冲中的电流分别从负顶值(Imax)和正顶值(Imax+)降低到负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)。控制单元(9)布置成依据来自输出端的电流和第一设定值控制焊接电源(1)，至少与下列各项之一有关：降低电流脉冲中的电流的时间点以及负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)中的至少一个的水平。，下面是焊接电源专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于向焊接电极(2)供应电流的焊接电源(1)，包括：输出端(3)，用于输出来自所述焊接电源(1)的电流；直流电源(4)，具有正极(5)和负极(6)；切换装置(7)，用于控制从所述直流电源(4)到所述输出端(3)的电流；电流表(8)，用于测量到所述输出端(3)的电流；控制单元(9)，用于控制所述直流电源(4)和所述切换装置(7)；以及输入装置(10)，所述输入装置连接到所述控制单元(9)，布置成用于至少输入到所述输出端(3)的电流的第一设定值，其中，所述控制单元(9)布置成控制所述直流电源(4)和所述切换装置(7)，以将电流以一系列交替的具有正顶值(Imax+)的正电流脉冲(11)和具有负顶值(Imax)的负电流脉冲(12)的形式供给到所述输出端(3)，并在所述正电流脉冲(11)与所述负电流脉冲(12)之间的切换之前，使所述电流脉冲中的电流分别从所述负顶值(Imax)和所述正顶值(Imax+)降低到负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)，其特征在于，所述控制单元(9)布置成依据测量的电流和设定的第一设定值控制所述切换装置(7)，至少与下列各项之一有关：降低所述电流脉冲中的电流的时间点以及所述负切换值(Ix-)和所述正切换值(Ix+)中的至少一个的水平。
2.根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述负顶值(Ix-)取决于所述第一设定值，其中，所述负切换值(Ix-)设定为所述第一设定值的函数，并且其中，从所述负电流脉冲(12)到所述正电流脉冲(11)的切换在电流已达到所述负切换值(Ix-)之后发生。
3.根据权利要求2所述的焊接电源(1)，其中，所述负切换值(Ix-)为所述第一设定值的线性函数。
4.根据权利要求2或3所述的焊接电源(1)，其中，所述正顶值(Imax+)也取决于所述第一设定值，其中，所述正切换值(Ix+)设定为所述设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲(11)到负电流脉冲(12)的切换在电流已达到所述正切换值(Ix+)之后发生。
5.根据权利要求1或2所述的焊接电源(1)，其中，所述第一设定值为所述负电流脉冲期间的电流的整流平均值的设定值，并且其中，所述控制单元(9)布置成测量电流的整流平均值，并设定所述负顶值(Imax-)，从而使所述负电流脉冲期间的电流的整流平均值与所述第一设定值对应。
6.根据权利要求1、2或3所述的焊接电源(1)，其中，所述输入装置(10)还布置成用于输入到所述输出端(3)的电流的第二设定值。
7.根据权利要求6所述的焊接电源(1)，其中，所述正顶值(Imax+)取决于所述第二设定值，其中，所述正切换值(Ix+)设定为所述第二设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲(11)到负电流脉冲(12)的切换在电流已达到所述正切换值(Ix+)之后发生。
8.根据权利要求7所述的焊接电源(1)，其中，所述第二设定值为所述正电流脉冲期间的电流的整流平均值的设定值，并且其中，所述控制单元(9)布置成测量电流的整流平均值，并设定所述负顶值(Imax-)，从而使所述负电流脉冲期间的电流的整流平均值与所述第一设定值对应。
9.根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述正顶值(Imax+)取决于所述第一设定值，并且其中，所述正切换值(Ix+)设定为所述第一设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲(12)到负电流脉冲(11)的切换在电流已达到所述正切换值(Ix+)之后发生。
10.根据权利要求9所述的焊接电源(1)，其中，所述输入装置(10)还布置成用于输入到所述输出端(3)的电流的第二设定值，其中，所述负顶值(Imax-)取决于所述第二设定值，并且其中，所述正切换值(Ix+)设定为所述第一设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲(12)到负电流脉冲(11)的切换在电流已达到所述正切换值(Ix+)之后发生。
11.根据权利要求1所述的焊接电源，其中，所述第一设定值为所述电流脉冲传输时的频率的设定值，并且其中，所述控制单元(9)布置成依据在具有相同设定的正顶值(Imax+)的至少一个较早的正电流脉冲(11)中，电流从所述正顶值(Imax+)降低到所述正切换值(Ix+)的时间来控制开始降低正电流脉冲(11)中的电流的时间点。
12.根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述切换装置(7)包括串联地连接在第一电桥(20)中的第一可控切换元件(18)和第二可控切换元件(19)、以及串联地连接在第二电桥(25)中的第三可控切换元件(23)和第四可控切换元件(24)，所述第一电桥连接在所述直流电源的正极(5)与所述直流电源的负极(6)之间，所述第二电桥连接在所述直流电源(4)的正极(5)与所述直流电源(4)的负极(6)之间，其中，所述输出端(3)连接到所述第一可控切换元件(18)与所述第二可控切换元件(19)之间的第一连接点(26)，并连接到所述第三可控切换元件(23)与所述第四可控切换元件(24)之间的第二连接点(27)，其中，所述第一可控切换元件(18)和所述第三可控切换元件(23)连接到所述直流电源的正极(5)，并且其中，所述第二可控切换元件(19)和所述第四可控切换元件连接到所述直流电源(4)的负极(6)。
13.根据权利要求12所述的焊接电源(1)，其中，所述第一可控切换元件(18)和所述第四可控切换元件(24)在传输正电流脉冲(11)期间导通。
14.根据权利要求13所述的焊接电源(1)，其中，至少一个所述可控切换元件(18、19、
23、24)为可控的半导体元件。
15.根据权利要求14所述的焊接电源(1)，其中，所有所述可控切换元件(18、19、23、
24)为可控的半导体元件。
16.根据权利要求14所述的焊接电源(1)，其中，至少一个所述可控的半导体元件(18、
19、23、24)为IGBT晶体管(带绝缘栅的双极晶体管)。
17.根据权利要求16所述的焊接电源(1)，其中，每个所述可控的半导体元件(18、19、
23、24)为IGBT晶体管(带绝缘栅的双极晶体管)。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的焊接电源(1)，其中，与每个所述切换元件(18、19、23、24)平行地布置有过压保护装置(38、39)。
19.根据权利要求18所述的焊接电源(1)，其中，所述过压保护装置(38、39)包括齐纳二极管。
20.根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述焊接电源(1)布置成切断所述直流电源(4)，以使所述电流脉冲中的电流分别从所述负顶值(Imax-)和所述正顶值(Imax+)降低到所述负切换值(Ix-)和所述正切换值(Ix+)。
21.根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述控制单元(9)包括微处理器(17)。
22.根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述控制单元(9)布置成测量来自所述输出端(3)的电流的整流平均值，并控制来自所述直流电源(4)的电流，从而使电流的整流平均值与设定的电流设定值对应。
23.根据权利要求1所述的焊接电源(1)，其中，所述控制单元(9)布置成监控所述直流电源(4)，并且如果所述直流电源(4)在超出最大时间的时间内供应最大电流，则降低电流的设定值，从而使所述直流电源(4)供应低于最大值的电流。
24.根据权利要求12所述的焊接电源(1)，其中，所述控制单元(9)布置成用于测量焊接电缆和所述切换装置中的电感，其中，如果所述电感超出最大电感值，则所述控制单元布置成仅允许以有限的电流设定值进行焊接，所述有限的电流设定值是所述电感的函数。
25.根据权利要求24所述的焊接电源(1)，其中，用于测量所述焊接电缆和所述切换装置中的电感的所述焊接电源布置成传输具有预定的测试顶值的正电流脉冲(11)和负电流脉冲(12)，以测量电流从所述测试顶值下降到相应的切换值(Ix+、Ix-)的时间，并将测量的时间与预定的最大测试时间比较。
26.根据权利要求25所述的焊接电源(1)，其中，如果测量的时间超出所述最大测试时间，则所述控制单元(9)布置成切断所述焊接电源(1)。
27.根据权利要求24所述的焊接电源(1)，其中，与所述第一电桥(20)和所述第二电桥(21)平行地布置有电容器装置(21)，所述电容器装置布置成在正电流脉冲与负电流脉冲之间的切换过程中充电。
28.根据权利要求27所述的焊接电源(1)，其中，用于测量所述焊接电缆和所述切换装置中的电感的控制单元(9)布置成以预定的电流起始值进行换向，
测量换向过程中所述电容器装置上的电压，
使电流从所述起始值降低，直到所述电容器装置上的电
压低于换向过程中的最大测试顶值，
当电流低于所述最大测试顶值时，测量电流的切换值，
当电压低于所述最大测试顶值时，从测量的电流的切换值和测量的所述电容器装置上的电压计算电感值。
29.一种用于控制焊接电源(1)中的电流以将来自输出端(3)的电流以一系列交替的具有正顶值(Imax+)的正电流脉冲(11)和具有负顶值(Imax-)的负电流脉冲(12)的形式供应到焊接电极(2)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
至少接收到所述输出端(3)的电流的第一设定值，
测量到所述输出端(3)的电流，
在正电流脉冲(11)与负电流脉冲(12)之间的切换之前，使所述电流脉冲(11、12)中的电流分别从所述负顶值(Imax-)和所述正顶值(Imax+)降低到负切换值(Ix-)和正切换值(Ix+)，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
依据测量的电流和设定的第一设定值控制所述电流脉冲(11、12)，至少与下列各项之一有关：降低所述电流脉冲中的电流的时间点以及所述负切换值(Ix-)和所述正切换值(Ix+)中的至少一个的水平。

说明书全文

焊接电源

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于电弧焊的焊接电源。具体地，本发明涉及一种布置成用交替的正电流脉冲和负电流脉冲来进行电弧焊的焊接电源。本发明还涉及一种用于控制这种焊接电源中的电流的方法。

背景技术

[0002] 焊接是一种公知的用来连接诸如板的金属物体的方法。有许多不同的焊接方法，电弧焊是其中一种。在电弧焊过程中，提供从焊接工具中的焊接电极传输到一个工件/多个工件的大电流(highcurrent)，以便连接这些工件。大电流导致形成电弧，所述电弧使一个工件/多个工件的一部分熔化，且可能地也使焊接电极熔化。在一些情况下，优选采用交替的电流来引发电弧，所谓的交流电弧焊。例如在用铝焊接过程中，使用交流电弧焊是有利的。在交流电弧焊过程中，电流将因此交替地从焊接电极引到焊接电极。

[0003] 用于交流电弧焊的焊接电源通常包括用于干线的输入端和连接到输入端的用于产生直流电压的整流器。整流器的输出端连接到其中直流转换为高频交流电压的换流器。高频交流电压转换为较低电压，并被整流以供给到具有焊接输出端的切换网，该切换网交替地将正电压和负电压供给到焊接输出端和连接到焊接输出端的焊接电极。分别在正周期和负周期内。通常正周期与负周期内的电流大小可以设定成适合待完成的焊接任务。

[0004] 在到焊接输出端和焊接电极的正电压与负电压之间的转换过程中，切换网控制成使得到输出端的电流首先切断，从而沿相反的方向供给电流。然而，分别在输出端与焊接电极以及输出端与工件之间的焊接电缆中，存在导致电流不能即刻改变方向的电感。另外，到输出端的电流的切断将导致在切换网中建立高电压。该高电压可危害切换网和电源。该电压尤其取决于焊接电缆中的电感，焊接电缆中的电感又取决于焊接电缆的长度和位置。

[0005] 除了在正电压与负电压之间的切换过程中由于焊接电缆和切换网中的电感而可能产生的高电压之外，所述电感还可能导致分别在正周期及负周期内电流不能达到设定大小。

[0006] 在正电流脉冲与负电流脉冲之间的切换过程中可能出现的另一个问题是可能干扰焊接电源的操作人员的强噪声。

[0007] 在美国专利6111216中，描述了关于在正电位与负电位之间的切换过程中电源的输出端上建立电压这一问题的解决方案。在所述美国专利所描述的电源中，在正电流与负电流之间的切换之前，关掉换流器一段时间。通过焊接电缆的电流于是将慢慢衰减。当电流已达到预定水平时，电流方向改变。由于电流在被控制成切换方向之前已减小到较低水平，所以与切换从初始水平进行的情况相比，在切换过程中获得了较小的电压峰值。

[0008] 但是，该美国专利所描述的解决方案的问题在于，由于这种在电流方向切换之前关掉换流器一段时间，所以焊接过程中电流的整流平均值变得较低。如果焊接电缆中的电感大，则电流衰减的时间可很充裕。这在焊接过程中可导致不稳定的电弧，其又可导致差的焊接效果。

[0009] 对于电流衰减的时间，除了取决于电源的设计和焊接电缆的长度外，还取决于焊接电缆的位置，所以在焊接过程中，电流衰减的时间可改变。这导致电流方向切换的时间点是不确定的。这导致不能保持预望设定的电流切换频率。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种至少部分地解决上述问题之一的焊接电源。

[0011] 本发明的另一目的是提供一种具有电流输出端的焊接电源，该焊接电源布置成使得电流输出端上的电流在电流从正极切换到负极之前以电流的整流平均值保持在足够高水平的方式减小，以便实现具有良好效果的焊接。

[0012] 本发明的再一目的是提供一种用于控制焊接电源的方法，该方法至少部分地解决上述问题之一。

[0013] 本发明的另一目的是提供一种用于控制具有电流输出端的焊接电源的方法，从而使得电流输出端上的电流在电流从正极切换到负极之前以电流的整流平均值保持在足够高水平的方式减小，以便实现具有良好效果的焊接。

[0014] 至少这些目的之一通过根据所附独立权利要求的焊接电源或方法实现。

[0015] 本发明的其他优点通过随后的从属权利要求中的特征提供。

[0016] 根据本发明的用于向焊接电极供应电流的焊接电源包括：输出端，用于输出来自焊接电源的电流；直流电源，具有正极和负极；切换装置，用于控制从直流电源到输出端的电流；电流表，用于测量到输出端的电流；控制单元，用于控制直流电源和切换装置；以及输入装置，其连接到控制单元，布置成用于至少输入到输出端的电流的第一设定值。控制单元布置成控制直流电源和切换装置，以使电流以一系列交替的具有正顶值的正电流脉冲和具有负顶值的负电流脉冲的形式输送到输出端，并在正电流脉冲与负电流脉冲之间切换之前，使电流脉冲中的电流分别从负顶值和正顶值降低到负切换值和正切换值。控制单元的特征在于，其布置成依据测量的电流和设定的第一设定值控制切换装置，至少与下列各项之一有关：降低电流脉冲中的电流的时间点及负切换值和正切换值中的至少一个的水平。

[0017] 通过根据本发明的焊接电源，在正电流脉冲与负电流脉冲之间的切换之前降低电流的陷缺被最小化。对于给定顶值的电流的整流平均值可通过根据本发明的焊接电源而最大化。如果其为负切换值和正切换值中的至少一个的水平，则焊接电源可布置成使得切换值中的至少一个取决于电流的第一设定值。有利地，焊接电源布置成使得切换值以渐增的设定值增加。

[0018] 改变降低电流脉冲中的电流的时间点有利地依据较早传输的电流脉冲中的测量电流来进行。因此，可以使降低电流的时间点适合焊接电源中的电感以及适合焊接电源，使得在切换电流的方向之前，电流有时间下降到切换值，从而可维持期望的电流脉冲频率。这样，可使从降低电流到电流方向切换的时间最短，这使得电弧在焊接过程中可保持稳定。

[0019] 有利地，焊接电源布置成既用于改变降低电流的时间点，也用于使切换值取决于设定值。在焊接电源以所述方式布置的情况下，可以使电流从正顶值和负顶值降低到相应的切换值所带来的对电流的整流平均值的影响最小。

[0020] 焊接电源有利地布置成控制正电流脉冲及负电流脉冲中的最大电流，使得电流的整流平均值变为等于相应的设定值。

[0021] 焊接电源可布置成使得负顶值取决于第一设定值，其中，负切换值设定为第一设定值的函数，并且其中，从负电流脉冲到正电流脉冲的切换在电流已达到所述负切换值之后发生。该切换可在电流一达到负切换值时就发生或在适于期望的电流脉冲频率的时间点发生。

[0022] 焊接电源可布置成使得负切换值为第一设定值的线性函数。这种从属性不复杂，并可通过简单的方式容易地获得。可替代地，当然可以使负切换值具有对第一设定值的任意从属性。

[0023] 焊接电源可布置成使得正顶值取决于第一设定值，其中，正切换值设定为该设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲到负电流脉冲的切换在电流已达到所述正切换值之后发生。对于操作人员来说，只设定控制正电流脉冲和负电流脉冲两者的电流脉冲的一个设定值是最简单的。

[0024] 焊接电源可布置成使得第一设定值为负电流脉冲期间的电流的整流平均值的设定值，并且其中，控制单元布置成测量电流的整流平均值并设定负顶值，使得负电流脉冲期间的电流的整流平均值与第一设定值相对应。在这样布置焊接电源的情况下，负顶值尽管取决于设定值，但不直接取决于设定值。对于焊接电源的用户来说，这是有利的，因为焊接效果主要取决于电流的整流平均值。

[0025] 输入装置也可以布置成用于输入到输出端的电流的第二设定值。

[0026] 正顶值可取决于第二设定值，其中，正切换值设定为第二设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲到负电流脉冲的切换在电流已达到所述正切换值之后发生。如果可以设定两个不同的设定值，则为焊接电源的用户提供了更大的控制焊接效果的可能性。

[0027] 正电流脉期间的电流的整流平均值的设定值可取决于第二设定值，其中，控制单元布置成测量电流的整流平均值并设定负顶值，使得负电流脉冲期间的电流的整流平均值与第一设定值对应。以如同上述的相应的方式，顶值在这种情况下不直接取决于设定值，但对于焊接电源的用户来说，这是有利的，因为焊接效果主要取决于电流的整流平均值。

[0028] 第一设定值可为电流脉冲发出时的频率的设定值，其中，控制单元布置成依据在具有相同设定的正顶值的至少一个较早的正电流脉冲中，电流从正顶值降低到正切换值的时间来控制开始降低正电流脉冲中的电流的时间点。这样，在可维持电流脉冲的某一频率的同时，可在正确的时间点开始降低电流，以使降低电流的时间点与切换电流方向的时间点之间的时间最短。

[0029] 焊接电源可布置成使得正顶值取决于第一设定值，其中，正切换值设定为第一设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲到负电流脉冲的切换在电流已达到所述正切换值之后发生。这等同于以上关于负电流脉冲所述，并提供如上所述的相应的优点。

[0030] 输入装置也可以布置成用于输入到输出端的电流的第二设定值，其中，负顶值取决于第二设定值，并且其中，正切换值设定为第一设定值的函数，并且其中，从正电流脉冲到负电流脉冲的切换在电流已达到所述正切换值之后发生。这等同于以上关于负电流脉冲所述，并提供如上所述的相应的优点。

[0031] 综上所述，对于输入装置，可以设定任意数量的设定值。可设定有关于频率的设定值的焊接电源也可以设定有关于正电流脉冲和/或负电流脉冲中的顶值的一个或多个其它设定值。

[0032] 切换装置可包括串联地连接在第一电桥中的第一可控切换元件和第二可控切换元件、以及串联地连接在第二电桥中的第三可控切换元件和第四可控切换元件，所述第一电桥连接在直流电源的正极与直流电源的负极之间，所述第二电桥连接在直流电源的正极与直流电源的负极之间。输出端可连接到第一可控切换元件与第二可控切换元件之间的第一连接点，并连接到第三可控切换元件与第四可控切换元件之间的第二连接点。第一切换元件和第三切换元件可连接到直流电源的正极，并且第二切换元件和第四切换元件可连接到直流电源的负极。

[0033] 在这样布置切换装置的情况下，提供了对来自焊接电源的电流脉冲的良好可控性。

[0034] 在传输正电流脉冲的过程中，第一可控切换元件和第四可控切换元件可导通。

[0035] 至少一个可控切换元件并且优选地所有可控切换元件为可控的半导体元件。可控的半导体元件是优选的，因为它们提供了良好的可控性而无需移动零件。

[0036] 至少一个可控的半导体元件并且优选地每个可控的半导体元件为IGBT晶体管(带绝缘栅的双极晶体管)。这种晶体管以最少的外围部件提供了良好的可控性，以便在切换元件可用于大电流的同时，控制这些切换元件。当然可以替代地使用其它切换元件，诸如半导体闸流管或其它类型的晶体管。

[0037] 可与每个切换元件平行地布置过压保护装置。该过压保护装置使得切换元件上的电压被限制在不会损坏切换元件的水平。

[0038] 过压保护装置可包括齐纳二极管，但也可由具有相应功能的其它元件组成。

[0039] 焊接电源可布置成切断直流电源，以使电流脉冲中的电流分别从负顶值和正顶值降低到负切换值和正切换值。通过切断直流电源，使电流从任何一个顶值降低到相应的切换值的时间最短。

[0040] 焊接电源中的控制单元可包括微处理器。当然也可以获得不使用微处理器的控制单元，但是使用微处理器可使得根据焊接电源要工作的环境以不同的方式对控制单元进行编程更容易。

[0041] 控制单元可布置成测量来自输出端的电流的整流平均值，并调整来自直流电源的电流，使得电流的整流平均值与电流的设定值对应。为了测量电流，控制单元可以包括电流表或者连接到电流表。

[0042] 控制单元可布置成监控直流电源，并且如果直流电源在超出最大时间的时间段内输送最大电流，则降低电流的设定值，使得直流电源供应低于最大值的电流。在这样布置切换装置的情况下，假设直流电源不会过载。直流电源在比预定最大时间更长的时间内必须供应最大电流的原因是连接到输出端的焊接电缆中的电感过大。

[0043] 控制单元可布置成测量焊接电缆和切换装置中的电感。如果电感超出最大电感值，则控制单元可布置成仅允许以有限的电流设定值进行焊接。通过这种布置，避免了具有高电感的电缆中的大电流将切换方向时所造成的高电压。

[0044] 焊接电源可布置成使得与第一电桥和第二电桥平行地布置有电容器装置，该电容器装置布置成在正电流脉冲与负电流脉冲之间切换的过程中充电。

[0045] 在这种焊接电源中，用于测量焊接电源和切换装置中的电感的控制单元可布置成以与预定的电流起始值进行换向，并测量换向过程中电容器装置上的电压。控制单元可布置成使电流从起始值降低，直到电容器装置上的电压低于换向过程中的最大测试顶值。控制单元还布置成当电压低于最大测试顶值时测量电流切换值，并计算从测量的电流切换值和测量的电容器装置上的电压开始的电感值。

[0046] 可替代地，控制单元可布置成发出具有预定的测试顶值的正电流脉冲和负电流脉冲，以测量电流从测试顶值下降到相应的切换值的时间，并将测量的时间与预定的最大测试时间比较。这种测量电流下降的时间可与上述测量在比预定的最大时间更长的时间内直流电源是否输送最大电流结合。

[0047] 电感测量可以在每次启动焊接电源时自动进行或者根据来自焊接电源的用户的指令。

[0048] 如果测量的电感过高，即，超出最大电感值，则作为仅允许以有限的电流设定值进行焊接的替代，控制单元可布置成切断焊接电源。可替代地，控制单元可布置成警告操作人员电感过高和/或如上所述降低电流的切换值。

[0049] 根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制焊接电源中的电流以将来自输出端的电流以一系列交替的具有正顶值的正电流脉冲和具有负顶值的负电流脉冲的形式供应到焊接电极的方法。该方法包括以下步骤：至少接收到输出端的电流的第一设定值，并测量到输出端的电流，在正电流脉冲与负电流脉冲之间的切换之前，使电流脉冲中的电流分别从负顶值和正顶值降低到负切换值和正切换值。该方法的特征在于，其还包括以下步骤：依据测量的电流和所述第一设定值控制电流脉冲，至少与下列各项之一有关：降低电流脉冲中的电流的时间点以及负切换值和正切换值中的至少一个的水平。

[0050] 根据本发明第二方面的方法具有如关于根据本发明第一方面的焊接电源所述的相应的优点。

[0051] 根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序产品，其上存储有用于控制具有输出端的焊接电源的计算机程序。在计算机上执行过程中，该计算机程序使计算机发出控制信号，以控制从输出端到一系列交替的具有正顶值的正电流脉冲和具有负顶值的负电流脉冲的电流。该计算机程序还使计算机至少能接收到输出端的电流的第一设定值，能接收带有到输出端的测量电流的信息的信号，在正电流脉冲与负电流脉冲之间的切换之前，发出使电流脉冲中的电流分别从负顶值和正顶值降低到负切换值和正切换值的控制信号。该计算机程序产品的特征在于，该计算机程序还使计算机依据接收到的测量电流和设定的第一设定值来控制电流脉冲，至少与下列各项之一有关：降低电流脉冲中的电流的时间点及负切换值和正切换值中的至少一个的水平。

[0052] 结合本发明第一方面所述的特征也可以与可适用的方法和计算机程序产品结合。

[0053] 上述特征当然可结合到可适用的相同实施例中。

[0054] 下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。

附图说明

[0055] 图1示意性地示出了根据本发明实施例的焊接电源。

[0056] 图2示意性地示出了作为焊接过程中时间的函数的来自焊接电源上的输出端的电流。

[0057] 图3更详细地示出了图1中的焊接电源的一部分。

[0058] 图4示意性地示出了在焊接电缆中存在强电感的情况下，作为焊接过程中时间的函数的来自焊接电源上的输出端的电流。

具体实施方式

[0059] 在以下对本发明优选实施例的描述中，不同附图中的对应特征将用相同的参考标号表示。

[0060] 图1示意性地示出了根据本发明实施例的焊接电源1，焊接电源1布置成用于向焊接电极2供应电流。该焊接电源包括用于输出来自焊接电源1的电流的输出端3、具有正极5和负极6的直流电源4、以及用于控制从直流电源4到输出端3的电流的切换装置7。焊接电极2布置在夹持件13中，该夹持件通过图中以虚线示出的焊接电缆14连接到输出端
3。焊接电源1还包括电流表8，用于通过测量来自直流电源4的电流来测量到输出端3的电流。焊接电源还包括用于控制直流电源4和切换装置7的控制单元9、以及连接到控制单元9并设置成用于输入到输出端3的电流的第一设定值、第二设定值和第三设定值的输入装置10。该输入装置可为任何类型的输入装置，并且可以任意方式连接到控制单元。该输入装置例如可以包括键盘、袖珍键盘、一套按钮、旋转控制器、推杆控制器或触敏屏中的一种或多种。该输入装置可替代地包括本领域技术人员已知的任何其他类型的输入装置。该输入装置可固定连接到控制单元或可无线连接到控制单元。图中，控制单元与输入装置之间的连接用线15示出。

[0061] 图2中，更详细地示出了焊接过程中来自输出端3的电流的形式。控制单元9设置成控制直流电源4和切换装置7，以便将电流以一系列交替的具有正顶值Imax+的正电流脉冲和具有负顶值Imax-的负电流脉冲的形式传输到输出端3，并在正电流脉冲11与负电流脉冲12之间的切换(以输出端3处的脉冲序列16示出)之前，使电流脉冲中的电流分别从负顶值Imax-和正顶值Imax+降低到负切换值Ix-和正切换值Ix+。根据实施例，正顶值Imax+可选择成等于第一设定值，并且负顶值Imax-可选择成等于第二设定值。根据本发明的实施例，在切换到正电流脉冲11之后，供给来自输出端3的电流Imax+一段时间。在时间点t1处，切断直流电源4，这导致电流减小。允许电流减小直到时间点t2，此时电流已减小到预定的正切换值Ix+。当电流已达到正切换值Ix+时，再次接通直流电源，以防止电流下降到正切换值以下。在时间点t2处，切换来自输出端3的电流，从而在来自直流电源
4的电流供给再次开启的同时，使电流沿相反的方向通过焊接电极2。于是，在时间点t2与时间点t3之间，允许电流接近负顶值Imax-，以便又保持在负顶值Imax-直到时间点t3，此时再次切断直流电源，以允许电流从负顶值Imax-下降。允许电流减小直到时间点t4，此时电流已减小到预定的负切换值Ix-。当电流已达到负切换值Ix-时，再次接通直流电源4，以防止电流降到负切换值Ix-以下。在时间点t4处，切换来自输出端3的电流，从而在来自直流电源4的电流供给再次开启的同时，使电流沿相反的方向通过焊接电极2。于是，在时间点t4与时间点t1之间，允许电流接近正顶值Imax+，以便又保持在正顶值Imax+直到时间点t′1，此时再次切断直流电源，以便使电流从正顶值Imax+减小。电流脉冲的周期在时间点t1与t′1之间延伸。该周期是通过第三设定值设定的频率的倒数。

[0062] 通过根据本发明的焊接电源，图中的第一表面34和第二表面35可最小化。

[0063] 切断直流电源4的时间点t1基于从切断直流电源直到电流已达到正切换值Ix+的时间中的至少一个较早测量结果来选择。时间点t2以相应的方式选择。

[0064] 在所示实施例中，正切换值是正顶值的线性函数，并且负切换值是负顶值的线性函数。该线性函数可与负电流脉冲和正电流脉冲的不同或相同。该线性函数例如可选择成一常数乘以负顶值或正顶值。当然也可以使正切换值为正顶值的非线性函数，并且使负切换值为负顶值的非线性函数。

[0065] 根据本发明的可替代实施例，调整来自直流电源的电流，使得测量的电流的整流平均值变为等于设定的设定值。因为正电流脉冲和负电流脉冲的整流平均值小于顶值，这将导致正顶值和负顶值的增加。

[0066] 根据图1中所示的实施例，控制单元包括微处理器17。控制单元可为普通的可编程计算机。根据本发明实施例的计算机程序编写成根据以上描述控制直流电源和切换装置。

[0067] 图3更详细地示出了图1中的切换装置7。切换装置7包括呈具有绝缘栅的双极晶体管形式的第一可控切换元件18和第二可控切换元件19。第一可控切换元件18和第二可控切换元件19串联地连接在第一电桥20中，所述第一电桥连接在直流电源的正极5与直流电源的负极6之间。切换装置7还包括呈具有绝缘栅的双极晶体管形式的第三可控切换元件23和第四可控切换元件24。第三可控切换元件23和第四可控切换元件24串联地连接在第二电桥25中，所述第二电桥连接在直流电源的正极5与直流电源的负极6之间。输出端3连接到第一可控切换元件18与第二可控切换元件19之间的第一连接点26，并连接到第三可控切换元件23与第四可控切换元件24之间的第二连接点27。第一切换元件18和第三切换元件23连接到直流电源的正极5，而第二切换元件19和第四切换元件24连接到直流电源的负极6。分别与第一切换元件18、第二切换元件19、第三切换元件23和第四切换元件24平行地布置有第一续流元件(free wheeling element)28、第二续流元件29、第三续流元件30和第四续流元件31。根据本发明的实施例，续流元件28至31由二极管组成。与第一电桥20和第二电桥25平行地布置有电容器21。

[0068] 为了清楚地示出本发明，图3中未示出连接到可控切换元件18、19、23、24上的栅极的控制电子组件，以便实现对可控切换元件的控制。

[0069] 切换装置还包括与第三可控切换元件23平行地连接的第一过压保护装置38、以及与第四可控切换元件24平行地连接的第二过压保护装置39。第一过压保护装置38包括第一齐纳二极管40、第一电阻器41和第二电阻器42。第三可控切换元件23上的栅极43连接在第一电阻器41与第二电阻器42之间。第二过压保护装置39包括第二齐纳二极管44、第三电阻器45和第四电阻器46。第四可控切换元件24上的栅极47连接在第三电阻器
45与第四电阻器46之间。

[0070] 有利地，根据以上描述的过压保护装置还平行地连接到第一可控切换元件18和第二可控切换元件19。但是这些未在图3中示出，以使图3更清楚。

[0071] 在传输正电流脉冲的过程中，第一可控切换元件18和第四可控切换元件24导通。在从正电流脉冲切换到负电流脉冲的过程中，控制单元9首先控制直流电源4在时间点t1处停止向切换装置7供应电流，这将导致至焊接电极的电流减小。当电流已减小到在时间点t2处出现的正切换值Ix+时，所有切换元件18、19、23、24短路。之后电流将继续流经第一切换元件18和第一连接点26至焊接电极，并从焊接电极2经过第二连接点27和第四切换元件24。短时间之后，第一切换元件18和第四切换元件24中断，使得它们不再导通电流。然而，由于焊接电缆14和焊接电极2中的电感，电流将继续沿相同的方向流经焊接电缆
14和焊接电极2。因此，至第一连接点26的电流将作为续流(free wheeling current)流经第二续流元件29，而来自第二连接点27的电流将作为续流流经第三续流元件30。经过焊接电缆、第二续流元件29和第三续流元件30的电流给电容器21充电到一电压，该电压尤其取决于焊接电缆14中的电感和电容器21的大小。当电容器21上的电压已变得足够大时，电流反向并从电容器21和直流电源4流经第三切换元件23，流经第二连接点27和焊接电极2，并进一步流经第一连接点26和第二切换元件19。之后电流朝着负顶值Imax-增加，直到再次切换到正电流脉冲，这以与切换到负电流脉冲对应的方式进行。

[0072] 在第三可控切换元件23已停止导通关于来自焊接电源1的电流方向切换之后，第三可控切换元件23上的电压将增加。如果第三可控切换元件上的电压变得足够高，则第一齐纳二极管40将开始导通电流，这导致电流将到达第三可控切换元件23上的栅极43，所述栅极于是将开始导通电流，这导致第三可控切换元件23上的电压下降。第一电阻器41和第二电阻器42将确保栅极上的电压变为正确。

[0073] 图4示意性地示出了在焊接电缆14中存在强电感的情况下，作为焊接过程中时间的函数的来自焊接电源1上的输出端的电流。如从图4中显而易见的，由于强电感，电流有时间分别达到其正顶值Imax+和其负顶值Imax-。这将导致直流电源4输送最大电流，以使电流达到期望值。这会导致直流电源4过早地损坏。为了避免这种情况，控制单元9布置成用于监控，使得来自直流电源4的电流在比预定的最大时间更长的一段时期内不是最大。如果超出最大时间周期，则控制单元控制直流电源4减小电流，直到不再超出最大时间。操作人员将通过显示器33知晓这种情况。

[0074] 控制单元9可布置成测量焊接电缆14和切换装置7中的电感。控制单元布置成，如果电感超出最大电感值，则仅允许以有限的电流设定值进行焊接，该设定值为电感的函数。

[0075] 为了测量焊接电缆14和切换装置7中的电感，控制单元9布置成控制切换装置7与预定的电流起始值进行换向。控制单元9测量换向过程中电容器装置21上的电压，并降低电流的整流平均值，直到电容器装置21上的电压低于换向过程中的最大测试顶值。当电压低于最大测试最大值时，控制单元9测量电流切换值，并利用测量的电流切换值和测量的电容器装置21上的电压计算电感值。

[0076] 可替代地，控制单元9可布置成在焊接过程开始时将正电流脉冲11或负电流脉冲12发出到焊接电缆14中，且之后测量电流从正顶值Imax+或负顶值Imax-下降的时间。测量值是对焊接电缆14中电感的测量。之后控制单元9将该测量值与存储在控制单元9中的最大值比较。可替代地，测量值可用于计算与存储在控制单元中的最大电感值比较的电感值。如果测量值大于存储的最大值，或者如果电感值大于最大电感值，则仅允许以有限的电流设定值进行焊接，该设定值取决于测量的电感值。可替代地，根本不允许进行焊接，并且操作人员在显示器33上知晓这种情况。

[0077] 在不背离本发明的精神和范围的情况下，根据本发明的焊接电源1和方法可以多种方式改变，本发明的精神和范围只受限于所附权利要求。

[0078] 在所示实施例中，直流电源4具有用于三相的输入端。但是，可以是具有只用于单相的输入端和中性线的直流电源。

[0079] 在以上描述中，设定值是期望的电流的整流平均值。可替代地，设定值可为期望的电流的有效值。

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