CN105026091A - 提供焊接型电力和辅助电力的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于提供焊接型电力的方法和设备，包括具有辅助电力底座的壳体，以及焊接型电力电路。控制器，控制电力电路和辅助电力模块设置在所述壳体内。所述辅助电力模块/电路安装到所述辅助电力底座上。标准电力插座连接到所述辅助电力模块。至少一个线束将所述焊接型电力电路连接至所述辅助电力模块/电路，这是所述辅助电力电路和所述焊接型电力电路之间的唯一电气连接。辅助电力与输入电力和焊接型电力电气隔离。

Description

提供焊接型电力和辅助电力的方法和设备

技术领域

本公开总体涉及焊接型电源领域。更具体而言，本公开涉及提供辅助电力的焊接型电源。

背景技术

存在许多已知类型的提供焊接型电力的焊接型电源。如本文所使用的焊接型电力是指适合于电弧焊接、等离子弧切割或感应加热的电力。如本文所使用的焊接型电源是指能提供焊接型电力的电源。焊接型系统用于执行各种各样的工艺，并且用于各种各样的设置中。如本文所使用的焊接型系统是一种能够提供焊接型电力并且能包括控制和电力电路、送丝器和辅助设备的系统。

一些焊接型系统包括用于电力工具、灯具等的辅助电源。如本文所使用的辅助电力是指可以用于代替公用电力，例如120v交流电的电力。这种辅助电源通常包括单工或双工出线口/插座(simplex or duplex outlet/receptacle)。

此外，焊接型系统通常包括用于向一个或多个系统控制器提供控制电力的控制电源，以及用于诸如送丝器、冷却器等系统部件的电源。并非所有的焊接型系统都要求相同的电源。例如，一些焊接型系统可能不要求辅助电力。

辅助电源需要能够为诸如工具或灯具等辅助用途供应所需电力。焊接型系统内的其他电源必须能够提供针对其目的，诸如给冷却器提供动力、提供控制电力等所需的电力。这些电源各自必须被设计成在焊接型系统的环境下以该系统的输入电力运行。此外，考虑到焊接型系统内的电源的各种用途，焊接型系统内的电源被设计成提供必要的隔离或安全特征。

一些系统部件，诸如冷却器，通常被设计成使用公用电力，例如120v交流电运行。然而，在正使用焊接型系统的情况下，120v交流电并不总是可用的。此外，需要一种焊接型系统的、具有用于为冷却器提供动力的充足电力的辅助电源。而且，有时最初不需要辅助电力的焊接型系统的所有者可能最终需要辅助电力。因此，允许用户现场安装辅助电力的焊接型系统是被期望的。

发明内容

根据本公开的第一方面，焊接型电源包括具有辅助电力底座的壳体，以及设置在所述壳体中的焊接型电力电路、控制器、控制电力电路和辅助电力模块。辅助电力模块/电路安装到辅助电力底座上。标准电力插座连接至辅助电力模块。至少一个线束将焊接型电力电路连接至辅助电力模块/电路，这是辅助电力电路和焊接型电力电路之间的唯一电气连接。

根据本公开的第二方面，通过接收输入电力，将输入电力转换成焊接型电力并提供焊接型电力作为输出来提供焊接型和辅助电力。同样，提供控制电力和辅助电力。辅助电力与输入电力和焊接型电力电气隔离。

标准电力插座是单工或双工插座，并可以使用第二线束以各种替代形式连接至辅助电力电路。

在各种实施例中，所述至少一个线束是两个线束和/或是可移除的。

在另一个实施例中，辅助电力模块被设置成现场安装。

在各种实施例中，标准电力插座与输入电力和焊接型电力输出和/或控制电力电路电气隔离。

在查阅附图、详细说明和所附权利要求书的基础上，其他主要特征和优点对本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是焊接系统的示意图；以及

图2是辅助电力模块的示意图。

在详细说明至少一个实施例之前，将要理解的是本发明在其应用上并不限于以下描述中所述或附图中图示的部件结构和布置的细节。本发明能够用于其他实施例或者以各种方式实践或实施。而且，要理解的是文中采用的措辞和术语是用于描述的目的，并且不应被视为进行限制。相同的参考标记用于指示相同的组件。

具体实施方式

虽然将参照使用具体部件的具体焊接型系统说明本公开，但是从一开始就应当理解的是可以使用具有其他部件的其他焊接型系统。

一般而言，本文所述的焊接型系统和方法用焊接型电源来实施，所述焊接型电源包括提供焊接型电力的焊接型电路、提供控制电力的控制电力电路和提供辅助电力的辅助电力电路。如本文所使用的焊接型电力电路是指接收输入电力并且提供焊接型电力的电力电路。如本文所使用的控制电力电路是指接收输入电力并提供控制电力，例如20V，40V，50V或60V直流或交流电的电力电路。如本文所使用的辅助电力电路是指接收输入电力并且提供辅助电力的电力电路。

通过易于现场安装的辅助电力模块来提供辅助电力。优选的实施例提供了模块具有仅几个连接，优选一个线束到单工或双工标准电力插座，以及一个或两个线束到焊接型电力电路。线束优选地可移除。并且，辅助电力模块的输出与焊接型电力电路以及控制电力电路隔离。如本文所使用的辅助电力模块为相配合以将接收到的电力转换成辅助电力的软件和硬件，包括底座、连接等。如本文中所使用的现场安装是指在将要使用焊接型电源的施工现场，而非在维修车间内或者在制造焊接型电源的地点安装模块。如本文中所使用的可移除线束包括能够在不损坏连接并且不使用工具的情况下容易连接、断开和再连接的线束。如本文中所使用的标准电力插座包括诸如常用的以向工具、冷却器等提供公用电力的单工或双工的电力插座。

焊接型系统设置在壳体中，并且壳体包括辅助电力底座，所述辅助电力模块可以在工厂内亦或在现场安装到所述辅助电力底座上。电力底座可以包括标准插座，或者插座可以是辅助电力模块的一部分。如本文中所使用的辅助电力底座包括夹具或壳体上的开口，辅助电力模块安装到其上。如本文所使用的模块是相配合以执行一个或多个任务的软件和/或硬件，并且可以包括数字命令、控制电路、电力电路、联网硬件等。

图1示出了焊接型系统100的示意图，所述焊接型系统包括设置在壳体110内的焊接型电力电路102、控制电力电路104、控制器106和辅助电力模块108。焊接电力电路102可以是任何焊接电力电路，并且在优选实施例中是焊接电源，例如在USP 6987242或专利公布20090230941(Vogel)中所示的焊接电源，两个专利均由本专利的所有人拥有，并且均通过引用的方式合并于此。控制电力电路104还可以是用在焊接型电源中的任何控制电力电路，并且在优选实施例中还是诸如USP 6987242中所示的电路。USP 6987242的焊接电源能够接收一电压范围内的任何输入电压，并且整流该电压并将其升压至想要的直流总线。直流总线被反相，脉冲宽度调制(PWM)并变换成焊接型输出电力。控制电力也源自直流总线。输出电路可以类似于USP 6987242中示出的电路或者可以被设计用于该系统所预期适用的一个或多个具体焊接型工艺。

控制器106可以与USP 6987242示出的控制器相类似，或者其可以是特别设计用于预定工艺的控制器。在各种实施例中，控制器106是基于数字微处理器的控制器，或者模拟控制器。如本文所使用的控制器是相配合以向一个或多个电路提供控制信号的数字和/或模拟电路和/或逻辑/指令。控制器可以位于单板上，或者跨过多个位置分布。

辅助电力模块108包括辅助电力电路，并且使用辅助电力底座112将辅助电力模块安装到壳体110上。底座112优选地容易使用，模块108可不使用工具或普通工具在现场安装。一对线束114用于将辅助电力模块108连接到焊接型电力电路102。替换地，线束之一可以将辅助电力模块108连接到控制电力电路104或控制器106，或者可以使用单个线束。优选使用普通的可移除地连接器116将线束114可移除地连接到电路102。

辅助电力模块108还通过线束120和连接器122连接到单工标准120v交流插座118。连接器112优选的是可移除连接器。插座118可以是双工插座，可以是全世界范围内使用的任何普通类型，诸如A-M型(参见http://electricaloutlet.org/)。

插座118可以是辅助电力模块108的一部分，或者可以是独立于模块108附接至壳体110。当插座118是模块108的一部分时，优选其容易附接(螺接、卡接等)至壳体118以允许现场安装。并且，模块108中的辅助电力电路可以硬接线到插座118，因为它们将被一起安装。当插座118不是模块108的一部分时，插座118优选在工厂安装，连接器122优选是快接式连接器，以允许容易现场安装模块108。

提供单独辅助电力模块108和控制电力电路104允许彼此隔离和绝缘以特别适合于该电路，而非针对提供控制电力和辅助电力二者的电路而设计。并且，将任何与辅助电力模块108(也称作CPS或冷却器电源)的分级负载变化(诸如启动电动机)相关联的加载影响与控制电力解耦。

图2示出了模块108的示意图。模块108包括辅助电力电路202。辅助电力电路202包括两个堆叠的双开关前向转换器204和206，其输出被结合并提供给逆变器208。逆变器208的输出优选为110v交流信号，或者其他标准公用电力，并且所述逆变器的输出在线束120上提供给单工或双工出线口。

每个前向转换器优选消耗总的总线电压的一半。高切换频率允许较小的隔离变压器铁芯。使用两个堆叠的双开关前向转换器允许使用较低额定的场效应晶体管。可以使用单个高压拓扑结构，但将最有可能造成必须使用IGBT，从而降低转换器切换频率并且增大磁性装置的后续尺寸。如果成本效益好的碳化硅场效应晶体管变得可用，将会把两个装置的高切换速度和高电压特性结合到单个半导体开关中，然后就可以使用单个高压拓扑结构。并且，使用两个堆叠的双开关前向转换器允许用便宜的电流互感器反馈对简单的二次功率限幅进行单极性峰值主电流检测。优选使用原边限流，其允许使用CT来限制输出功率(相对于直流传感霍尔装置)。并且原边限流允许原边场效应晶体管的每个切换事件的逐周期电流限制。不需要控制环路或平均电流模式控制/控制器。不过，可以使用配有CT信号和峰值电流基准的比较器，所述比较器终止接通时间。

如果需要，可以采用其他拓扑结构。例如，专利公布20100320183(Borchert等人，也由本专利的所有人拥有)的辅助电源可以用本文描述的可现场安装设计来实施。专利公布20100320183通过引用的方式结合于此。

可以对本公开做出多种仍落在其预定范围内的修改。因此，应该显而易见的是已经提供了一种用于提供焊接和辅助电力的方法和设备，其完全满足上述目的和优点。虽然本公开已经描述了其具体实施例，但明显的是许多替代、修改和变化对本领域技术人员而言是显而易见的。相应地，本发明旨在包括所有这些落入所附权利要求书的精神和宽广范围内的替代、修改和变化。

Claims (20)

1. 其中要求保护独占权和特权的本发明的实施例限定如下：

   1.一种焊接型电源，包括：

   壳体，所述壳体包括辅助电力底座；

   设置在所述壳体内的焊接型电力电路，所述电路接收输入电力并提供焊接型输出电力；

   控制器，所述控制器被连接以控制所述焊接型电力电路；

   控制电力电路，所述控制电力电路被连接以提供控制电力给所述控制器；以及

   辅助电力模块，所述辅助电力模块具有辅助电力电路、电气连接到所述辅助电力电路的标准电力插座、以及设置以连接到所述焊接型电力电路的至少一个线束，其中所述辅助电力电路安装到所述辅助电力底座上，并且所述辅助电力电路和所述焊接型电力电路之间的唯一电气连接通过所述至少一个线束。
2. 2.如权利要求1所述的焊接型电源，其中所述标准电力插座是单工插座(simplex outlet)。
3. 3.如权利要求1所述的焊接型电源，其中所述标准电力插座是双工插座(duplex outlet)。
4. 4.如权利要求1所述的焊接型电源，其中所述标准电力插座使用第二线束连接到所述辅助电力电路。
5. 5.如权利要求4所述的焊接型电源，其中所述至少一个线束是两个线束。
6. 6.如权利要求1所述的焊接型电源，其中所述至少一个线束是可移除的。
7. 7.如权利要求6所述的焊接型电源，其中所述辅助电力模块设置为现场安装。
8. 8.如权利要求1所述的焊接型电源，其中所述标准电力插座与所述输入电力和所述焊接型电力输出电气隔离。
9. 9.如权利要求8所述的焊接型电源，其中所述标准电力插座与所述控制电力电路电气隔离。
10. 10.一种提供焊接型电力和辅助电力的方法，包括：

    接收输入电力；

    使用焊接型电力电路将所述输入电力转化成焊接型电力，并提供所述焊接型电力作为输出；

    使用控制电力电路提供控制电力；

    使用辅助电力电路提供辅助电力；以及

    将所述辅助电力与所述输入电力和所述焊接型电力电气隔离。
11. 11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：将至少一个线束连接到所述辅助电力电路和所述焊接型电力电路，以及将第二线束连接到所述辅助电力电路和标准电力插座。
12. 12.如权利要求11所述的方法，其中将至少一个线束连接到所述辅助电力电路和所述焊接型电力电路包括将两个线束连接到所述辅助电力电路和所述焊接型电力电路。
13. 13.如权利要求11所述的方法，其中将至少一个线束连接到所述辅助电力电路和所述焊接型电力电路包括连接可移除的线束。
14. 14.如权利要求11所述的方法，其中将至少一个线束连接到所述辅助电力电路和所述焊接型电力电路是在现场进行的。
15. 15.如权利要求10所述的方法，进一步包括：将所述辅助电力与所述辅助电力电气隔离。
16. 16.一种焊接型系统，包括：

    用于接收输入电力的装置；

    用于将所述输入电力转换成焊接型并且用于提供所述焊接型电力作为输出的装置；

    用于控制所述用于转换的装置的装置，所述用于控制的装置连接到所述用于转换的装置；

    用于提供控制电力的装置，所述用于提供控制电力的装置连接到所述用于控制的装置；以及

    用于提供辅助电力的装置，所述用于提供辅助电力的装置连接到所述用于转换的装置，其中所述辅助电力与所述输入电力和所述焊接型电力隔离。
17. 17.如权利要求16所述的系统，进一步包括至少一个可移除的线束，所述线束将所述用于提供辅助电力的装置连接到所述用于转换的装置。
18. 18.如权利要求17所述的系统，进一步包括：用于安装所述用于提供辅助电力的装置的装置。
19. 19.如权利要求11所述的系统，进一步包括连接到所述用于提供辅助电力电路的装置的标准电力插座。
20. 20.如权利要求19所述的系统，进一步包括至少一个可移除的线束，所述至少一个可移除的线束将所述用于提供辅助电力的装置连接到所述标准电力插座。