CN107107238B - 用于提供具有热保护的辅助和焊接类型电源的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于提供焊接类型电源的方法和设备包括电力电路和控制器。所述电力电路接收输入电力并且提供焊接类型电力和辅助电力。在控制输入上对所述电力电路进行控制。所述电力电路还包括辅助电力变压器。温度响应部件被安装在所述辅助电力变压器中，并且提供指示所述辅助电力变压器中的温度的温度信号。所述控制器控制用于所述辅助电力变压器的冷却风扇，和/或响应于所感测到的温度而关闭所述辅助电力输出。

Description

用于提供具有热保护的辅助和焊接类型电源的方法和设备

发明领域

本公开一般地涉及具有电力变压器的焊接类型电源。更具体地，它涉及用于产生辅助电力的变压器。

背景技术

变压器通常使用在焊接类型电源中。在本文中使用时，焊接类型电源是提供焊接类型输出的电源。在本文中使用时，焊接类型输出是适合于焊接、等离子体切割或感应加热的输出。焊接类型电源具有各种各样的拓扑结构。例如，它们可以包括前置调节器以提供总线，并且具有将总线转换为期望的电流和电压的输出转换器。前置调节器的示例包括升压式变换器(boosts)、降压式变换器(bucks)、整流器等。输出转换器的示例包括逆变器、升压式变换器、降压式变换器、斩波器等。焊接类型电源可以具有附加的中间级，并且可以接收市政供电作为输入电力，或者包括发电机。

许多焊接类型电源包括辅助电力输出。这经常以120伏特(或其他市政设施电压电力)来提供，并且可以通过转变输入电力得到，或者通过转换器(如逆变器)来自于总线。通过逆变总线得到的辅助电力也通常被转变(以提供期望的120V的交流电)。因此，在提供辅助电力时常见的是具有辅助电力变压器。在本文中使用时，辅助电力包括所提供的不同于焊接类型电源的主要电力输出的电力。

许多焊接类型电源包括操控电源的主焊接类型输出的焊接电力变压器。焊接电力变压器可以变得过热，并且典型地由一个风扇(或多个风扇)进行冷却。一些现有技术的焊接类型电源响应于焊接变压器的温度，根据需要开启和关闭一个或多个风扇。

辅助电力变压器经常与焊接变压器由同一风扇来进行冷却。然而，现有技术不会使用辅助变压器的温度来确定应该何时开启和关闭所述风扇。因此，仅在焊接变压器变热时才提供冷却。因此，需要一种具有辅助电力变压器的焊接类型电源，所述辅助电力变压器由受控风扇响应于辅助电力变压器的温度来冷却。

发明内容

根据公开的第一方面，一种焊接类型电源包括电力电路和控制器。所述电力电路接收输入电力并且提供焊接类型电力和辅助电力，并且在控制输入上受到控制。所述电力电路还包括辅助电力变压器。温度响应部件被安装在所述辅助电力变压器中，并且所述部件提供指示所述辅助电力变压器中的温度的温度信号。所述控制器具有被连接到所述控制输入的控制输出，并且具有被连接以接收所述温度信号的温度控制输入。热保护模块接收所述温度控制输入，并且所述控制输出响应于所述热保护模块。

根据公开的第二方面，一种保护焊接类型电源的方法包括：接收输入电力并且将它转换为焊接电力，以及控制所述转换和转变。所述转换包括用辅助变压器将电力转变为辅助电力。感测所述辅助变压器的温度，并且响应于所述感测，所述转变受到控制。

在一个替换方案中，所述电力电路包括至少冷却所述辅助电力变压器的至少一个风扇。所述风扇由为所述热保护模块的一部分的风扇启动/关停模块开启和关闭。

在另一个替换方案中，所述风扇启动/关停模块包括对应于风扇关停温度的风扇关停设定值，以及对应于风扇启动温度的风扇启动设定值，并且所述风扇关停温度小于所述风扇启动温度。

在一个实施例中，所述热保护模块包括辅助电力关断模块。

在各个实施例中，所述辅助电力关断模块包括对应于关断温度的关断设定值，所述关断温度大于所述风扇启动温度。

在另一个实施例中，所述电力电路包括辅助电力输出以及响应于所述关断模块、与所述辅助电力输出和所述辅助电力变压器电通信的继电器，并且其中所述继电器响应于所述关断模块。

在一个实施例中，所述温度响应部件是热敏电阻。

在各个实施例中，所述辅助电力变压器包括市政供电绕组、控制电力绕组，以及在所述市政供电绕组和所述控制电力绕组之间的绕组分离器，并且所述热敏电阻被安装到所述绕组分离器并且在所述绕组分离器下面。

在对以下附图、具体实施方式和所附的权利要求书进行审阅之后，其他原理特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。

附图说明

图1是焊接类型电源的框图；

图2是变压器的立体视图；

图3是图2的变压器的分解视图；

图4是图2和3的二级组件的立体视图；

图5是图4的二级组件的分解视图；

图6是图4的绕组的横截面视图；

图7是图1的控制器的框图；

图8是图1的电力电路的框图；以及

图9是图1的焊接类型电源的内部的顶部视图。

在详细解释至少一个实施例之前，要理解在其应用中，发明不被限制到在下面的说明书中陈述的或者在附图中示出的结构细节和部件布置。发明能够具有其他的实施例，并且能够以各种方式被实践或者被实行。同样，要理解本文中使用的措辞和术语是为了说明的目的，而不应被视为限制性的。同样的参考编号被用来表示同样的部件。

具体实施方式

尽管本公开将参考具体的焊接类型电源、控制器和变压器来进行说明，但是首先应该理解，发明也可以以其他焊接类型电源、控制器、变压器和其他部件来实施。

一般地，根据发明，焊接类型电源100(图1)包括电力电路102和控制电路104。可以包括其他部件，如发电机、送丝器、焊枪、机器人等。焊接类型电源100还包括辅助电力输出模块106，市政供电(或其他辅助电力)在输出107上被提供到所述辅助电力输出模块106。在优选实施例中，模块106为使用者提供120V、60Hz的交流电。

电力电路102接收输入电力，如来自市政设施或发电机的电力，并且在焊接输出103上提供焊接类型电力。在优选实施例中，电力电路102包括前置调节器、高压分裂总线，以及堆叠式逆变器输出，如公开为US-2014-0021180-A1的专利申请13/839235中示出的那些，所述专利申请通过引用被并入本文。替换方案提供使用其他的拓扑结构。电力电路102包括变压器108，所述变压器108接收电力并且提供控制和辅助电力。在优选实施例中，到变压器108的主线路(primary)的输入是来自如由逆变器调节的总线的电力。所述主线路可以可替换地被连接到市政设施或发电机输入电力。

控制电力在输出105上被提供到控制器104。控制器104(也称为控制电路)可以位于一个或更多个地点中的一个或更多个板上，并且可以包括模拟和数字部件(包括处理器)，并且可以包括软件。控制电路104被连接在输出109上以控制电力电路102，并且优选地使用PWM控制电力电路102。控制电路还可以接收对诸如荷载、总线电压、输入类型等的反馈。它还可以接收使用者输入，如工艺选择、设定值等。在本文中使用时，控制器包括位于一个或更多个板上、用来控制诸如电源的设备的数字和模拟电路、离散或集成电路系统、DSP、微处理器等，以及软件、硬件和固件。

变压器108被示出在图2和3中，并且包括芯201、主绕组203、副绕组205和安装平台207。主绕组203优选地被缠绕在线轴211周围。

副绕组205作为二级组件400的一部分被更详细地示出在图4和5中。二级组件400包括控制电力副绕组205、附加的控制电力副绕组402(在优选实施例中，两个控制电力绕组被用来提供两种不同的电压(24V和36V))、辅助电力副绕组404、线轴406和绕组分离器408。绕组205和402的输出在线路105上被提供到控制电路104。绕组404的输出在线路107上被提供到辅助模块106。

替换方案提供使用一个控制电力绕组，省略辅助或控制电力绕组，和/或省略绕组分离器，或者改变绕组的顺序，从而一个或两个控制绕组在分离器下面，并且辅助电力绕组在分离器上面。同样，可以包括用于其他目的的绕组，其包括焊接电力绕组。

二级组件400装配有缠绕在线轴406周围的绕组404。绕组分离器408被放置在绕组404之上。在本文中使用时，绕组分离器是被形成或确定形状来分离绕组，并且提供绕组可以被缠绕在其周围的结构的部分。它不包括带子。随后，绕组402被缠绕在绕组分离器408周围。绕组205被缠绕在绕组402之上(可以使用纸来分离绕组205和402)。绕组分离器408提供绝缘，并且增加绕组404和402之间的爬电距离。同样，绕组分离器408提供空气流动经过绕组205到绕组402。在一些实施例中，空气流动也被提供到绕组404。替换方案提供不包括针对空气流动的供给。

热敏电阻420被安装在绕组404之上，并且由控制器使用来保护变压器108免于过热。一般地，当控制器104确定变压器108需要冷却时，基于热敏电阻420的依赖于温度的电阻，控制器104命令开启一个或更多个风扇。当变压器108不再需要冷却时，风扇被关闭。如果温度太高，则辅助输出被停用，以减少变压器108的发热。替换方案提供使用其他温度响应部件，如热电偶、数字温度传感器或其他温度敏感型装置。

现在转向图6，示出绕组205和404的横截面，其中热敏电阻420被设置在所述绕组之间。替换方案包括将热敏电阻定位在别处，如在主线路附近、在辅助电力绕组下面、在控制绕组之间、在芯上等。

图7是涉及保护变压器的控制器104的一部分的框图，包括热保护模块702、风扇启动/关停模块704和辅助电力关断模块706。在本文中使用时，模块包括配合来执行一个或更多个任务的软件和/或硬件，并且可以包括数字命令、电力电路系统、网络硬件等。在本文中使用时，热保护模块是为焊接类型电源的至少一部分提供热保护的模块。在本文中使用时，风扇启动/关停模块是致使风扇被启动或关闭的模块。在本文中使用时，辅助电力关断模块是致使辅助电力(或其一部分)被关断的模块，从而它对于使用者而言是不可用的。

控制器104从热敏电阻420接收温度信号，并且将它提供给热保护模块702。热保护模块702包括具有使热敏电阻420的电阻与温度相关的精密电阻器(和热敏电阻420)的分压器。温度信号被提供给风扇启动/关停模块704和辅助电力关断模块706。

当温度上升高于风扇启动设定值时，风扇启动/关停模块704开启风扇515(参见图9)，因为控制输出响应于热保护模块702。控制输出提供PWM控制和热保护控制两者，并且优选地由多束导线构成。当温度下降低于风扇关停设定值时，风扇启动/关停模块704使用风扇关停信号关闭风扇515。优选地，风扇启动设定值高于风扇停用设定值，以防止风扇515的短周期循环。

当温度上升高于关断设定值时，辅助电力关断模块706关断辅助电力输出。优选地，关断设定值高于风扇启动设定值。优选实施例提供关闭在辅助电力输出电路中的继电器802(参见图8)。替换方案提供使用电子开关(FET等)来代替继电器802，与继电器802一起使用，或者在其他位置使用，以切断辅助电力。

图9是焊接类型电源100的内部的顶部视图，并且示出由侧边501、503、505、507、509和511限定的风道(wind tunnel)。风扇515连同其他部件一起冷却HF焊接变压器513和辅助变压器514。替换方案提供使用两个或更多个风扇。

可以对本公开进行许多修改，而所述修改仍落在本公开的预期范围之内。因此，应该明显的是已经提供了具有针对辅助电力的热保护的用于提供焊接和辅助电力的方法和设备，所述方法和设备完全满足上文陈述的目的和优点。尽管公开已经描述了所述公开的具体的实施例，显而易见的是，许多替换方案、修改和变化对于本领域技术人员将是明显的。因此，发明旨在涵盖落在所附的权利要求书的精神和宽的范围之内的所有这样的替换方案、修改和变化。

Claims (20)

1.一种焊接类型电源，所述焊接类型电源包括：

电力电路，所述电力电路被设置以接收输入电力并且提供焊接类型电力和辅助电力，并且所述电力电路具有控制输入，其中所述电力电路包括具有副绕组的辅助电力变压器；

温度响应部件，所述温度响应部件被安装在所述辅助电力变压器的所述副绕组上，提供指示所述辅助电力变压器中的温度的温度信号；以及

控制器，所述控制器具有被连接到所述控制输入的控制输出，并且具有被连接以接收所述温度信号的温度控制输入，并且具有接收所述温度控制输入的热保护模块，并且其中所述控制输出响应于所述热保护模块。

2.如权利要求1所述的焊接类型电源，其中所述电力电路包括被安装以至少冷却所述辅助电力变压器的至少一个风扇，并且其中所述至少一个风扇响应于风扇启动/关停信号，并且其中所述热保护模块包括风扇启动/关停模块，并且其中所述风扇启动/关停信号响应于所述温度信号。

3.如权利要求2所述的焊接类型电源，其中所述风扇启动/关停模块包括对应于风扇关停温度的风扇关停设定值，以及对应于风扇启动温度的风扇启动设定值，其中所述风扇关停温度小于所述风扇启动温度。

4.如权利要求3所述的焊接类型电源，其中所述热保护模块包括辅助电力关断模块。

5.如权利要求4所述的焊接类型电源，其中所述辅助电力关断模块包括对应于关断温度的关断设定值，并且所述关断温度大于所述风扇启动温度。

6.如权利要求5所述的焊接类型电源，其中所述电力电路包括辅助电力输出以及与所述辅助电力输出和所述辅助电力变压器电通信的继电器，并且其中所述继电器响应于所述辅助电力关断模块。

7.如权利要求1所述的焊接类型电源，其中所述温度响应部件是热敏电阻。

8.如权利要求7所述的焊接类型电源，其中所述辅助电力变压器包括市政供电绕组、控制电力绕组，以及在所述市政供电绕组和所述控制电力绕组之间的绕组分离器，并且其中所述热敏电阻被安装到所述绕组分离器并且在所述绕组分离器下面。

9.如权利要求1所述的焊接类型电源，其中所述辅助电力在辅助输出上被提供到辅助电力输出模块，所述辅助输出不同于所述控制输入。

10.如权利要求1所述的焊接类型电源，其中所述控制器的所述控制输出被连接到所述电力电路的所述控制输入以控制所述电力电路。

11.一种保护焊接类型电源的方法，所述方法包括：

接收输入电力并且将所述输入电力转换为焊接电力，包括用辅助变压器将电力转变为辅助电力；

感测所述辅助变压器的温度；

响应于所述感测控制所述转变；以及

开启和关闭至少一个风扇，所述至少一个风扇被安装以至少冷却所述辅助变压器，其中开启和关闭是响应于所述感测进行的。

12.如权利要求11所述的方法，其中开启和关闭包括当所述辅助变压器处于风扇关停温度时关闭所述至少一个风扇，以及当所述辅助变压器处于风扇启动温度时开启所述至少一个风扇，其中所述风扇关停温度小于所述风扇启动温度。

13.如权利要求12所述的方法，其中控制所述转换和转变包括响应于所述辅助变压器的所述温度超过阈值而停用市政设施输出。

14.如权利要求13所述的方法，其中控制所述转换和转变包括响应于所述辅助变压器的所述温度超过阈值而停用输出。

15.如权利要求14所述的方法，其中停用输出包括打开与市政供电输出串联的继电器。

16.一种焊接类型电源，所述焊接类型电源包括：

用于将输入电力转换为焊接电力的装置，包括具有副绕组的、用于将电力转变为辅助电力的装置；

用于感测用于转变的所述装置的温度的装置，其中用于感测所述温度的所述装置被安装在用于将电力转变为辅助电力的所述装置的所述副绕组上；

用于控制用于转变的所述装置的装置，用于控制的所述装置被连接到并且响应于用于感测的所述装置，并且进一步被连接到用于转换的所述装置。

17.如权利要求16所述的焊接类型电源，所述焊接类型电源进一步包括用于开启和关闭被安装以至少冷却用于转变的所述装置的至少一个风扇的装置，其中用于开启和关闭的所述装置响应于用于所述感测的所述装置。

18.如权利要求17所述的焊接类型电源，其中开启和关闭包括当用于转变的所述装置处于风扇关停温度时关闭所述至少一个风扇，以及当用于转变的所述装置处于风扇启动温度时开启所述至少一个风扇，其中所述风扇关停温度小于所述风扇启动温度。

19.如权利要求18所述的焊接类型电源，其中用于控制所述转换的所述装置包括用于响应于用于转变的所述装置的所述温度超过阈值而停用市政设施输出的装置。

20.如权利要求16所述的焊接类型电源，其中用于停用的所述装置包括继电器。