CN108136530A - 用于脉冲焊接的方法和设备 - Google Patents

Abstract

公开用于提供焊接型电力的方法和设备。输出是循环的，并且在本底和/或峰期间是受控电压输出，并且在向上过渡和/或向下过渡期间是受控电流输出。在受控电流部分期间，输出对输出电压作出响应。

Description

用于脉冲焊接的方法和设备

技术领域

本发明大体上涉及焊接和焊接电力供应器的领域。更具体来说，本发明涉及脉冲焊接和脉冲焊接电力供应器以及峰与本底之间的过渡。

背景技术

存在用于许多不同焊接工艺的许多已知类型的焊接系统。如本文所使用，焊接型系统或用于提供焊接型电力的系统包含电源、控制器、送丝机和气源中的一个或更多个，也可包含例如机器人等外围设备，它们合作以提供焊接型电力。如本文所使用，焊接电力供应器包含能够供应焊接、等离子体切割和/或感应加热电力的任何装置，包含电力电路、控制电路以及与其相关联的其它附属电路。如本文所使用，焊接型电力是适用于焊接、感应加热或等离子体切割的电力。

一种类型的焊接系统包含电流控制的(或具有受控电流的)焊接电源。如本文所使用，电流控制的电源是这样的电源：其中输出电流被监视并且输出被调整以提供期望电流。电流在焊接工艺期间可以是恒定的，或者可具有变化电流的期望波形。如本文所使用，电流控制的(或具有受控电流的)焊接电力是一种输出：其中电流被监视并且被调整以提供期望电流。

另一类型的焊接系统包含电压控制的(或具有受控电压的)电源。如本文所使用，电压控制的电源是这样的电源：其中输出电压被监视并且输出被调整以提供期望电压。电压在焊接工艺期间可以是恒定的，或者可具有变化电压的期望波形。如本文所使用，电压控制的(或具有受控电压的)焊接电力是一种输出，其中电压被监视并且被调整以提供期望电流。一些电压控制的焊接电源使用电流命令，并且响应于所监视的电压而调整电流，因此通过跨越负载的电流改变而调整电弧电压。

一种已知焊接工艺是脉冲MIG工艺。脉冲MIG工艺通常具有循环输出，所述循环输出至少具有电流相对高的峰部分以及电流相对低的本底部分。典型现有技术的脉冲MIG焊接循环示出在图1中，并且包含平坦峰101、本底102以及它们之间的陡峭过渡103和104。从峰部分和本底部分的开始和结束经常存在坡度的急剧改变。如本文所使用，脉冲焊接包含使用通常在可控频率下在较高的峰与较低的本底之间脉冲变化的输出电力进行的焊接，并且脉冲焊接是在电弧状态中执行。可能发生偶然的、无意中的短路，但所述工艺通常处于电弧状态中。如本文所使用，焊接循环(或脉冲循环)由至少峰、接着的向下过渡、接着的本底、接着的向上过渡构成。焊接循环通常是数毫秒或数十毫秒。焊接循环可也包含其它部分，并且控制器可使用基于状态的控制方案，其在某情形下并不遵循典型次序(峰、向下过渡、本底、向上过渡)。

另一焊接工艺是短路或喷射MIG焊接。短路MIG焊接通常在短路条件下进行转移(短路焊接)。喷射MIG焊接跨越电弧(通常在不故意短接到焊接熔池的情况下)连续地喷射球(喷射模式)。熔融球在所述工艺期间的任何时间(当发生短路时或当对于喷射模式存在足够的球大小和电弧力时)转移。短路MIG焊接通常具有单个电压目标，而不是所定义的波形，通过控制回路维持平均电压(而不是所定义的波形)。这不同于脉冲焊接，脉冲焊接通常在处于电弧条件下时开始(并且有时结束熔融球转移)。熔融球通常在峰期间或在峰之后不久转移(转移的时间受波形控制)。并且，脉冲焊接具有多个输出目标(包含CV斜坡、峰和本底部分)，并且遵循所定义的电压/电流波形。下文将参照脉冲焊接来描述实施例。

不良的可闻电弧噪声由图1的脉冲波形中的尖锐边缘产生。并且，当用特种焊丝(例如，和)以及铝、金属药芯和不锈钢焊丝进行焊接时，急剧坡度改变可能产生难处。例如，将这些焊丝用于现有技术的脉冲MIG可在焊丝与板交汇的位置在焊缝的边缘导致尖锐边缘或凹坑。此外，从峰到本底的快速坡度改变可在较低电流下导致灭弧。从峰到本底并返回到峰的快速坡度改变可导致电流的过冲和下冲。

现有技术的第5,742,029号美国专利和第5,001,326号美国专利论述通过在尾拖期间提供指数衰减而控制表面张力转移工艺脉冲中的能量的量。然而，此工艺也教示在脉冲的其它部分中从峰到本底的极迅速的过渡。因此，不能令人满意地解决电弧噪声。

例如Miller Pulse和Summit等其它现有技术系统是具有正弦输出的相控系统，其可提供较不急剧的过渡，但或者以固定频率操作或者以谐波频率操作。

以引用方式并入本文中的一个现有技术专利第6,909,067号美国专利使用快速电流控制的斜坡与接着的较慢电压控制的斜坡的组合来使拐角平缓。这比现有技术好，但仅在峰和本底部分的开始和结束有效，而不是在整个过渡期间有效。图2示出根据此现有技术的焊接循环。

以引用方式并入本文中的第8704131号美国专利教示通过逐渐调整坡度而在峰与本底之间的过渡期间具有非零加速度的脉冲MIG焊接。图3示出根据此现有技术的焊接循环。

现有技术，明确地说，第6909067号专利和第8704131号专利教示了一种方式以提供非常好地适用于脉冲焊接的输出，其具有受控的电压峰和受控的电压本底。在峰和本底期间，电流被连续调整以维持固定电弧长度。这考虑到伸出长度(焊嘴到焊丝端部的长度)的改变、熔池波动、预焊点上的焊接等。然而，峰与本底(或本底与峰)之间的受控的电流过渡并不针对任何电弧改变而作出调整。要作出权衡以平衡焊丝与焊接熔池的短接、摇闪电弧(为了减慢以减小峰值能量)以及所述过程的响应(当针对电弧变化进行调整时，过长的过渡缩短了CV中的时间)。

当在受控电流过渡期间使用线性斜坡时，具有充足时间来针对电压变化作出调整。这导致非常具有响应性的焊接电弧，如此是优选的。当在受控电流过渡部分期间使用平缓曲线时，较多的时间花费在受控的电流模式中，而不是花费在受控的电压模式中。这导致对焊丝伸出长度改变、焊接熔池移动、操作员操纵等的缓慢响应。

因此，需要一种脉冲焊接的方式，其可对过渡部分中的电弧变化进行调整。

发明内容

根据本公开的第一方面，一种焊接型系统提供多个焊接循环，其中每一循环是峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分。所述系统包含输入电路、电力电路、控制器和输出电路。输入电路接收输入电力并提供中间电力。电力电路具有电力控制输入以及对电力控制输入作出响应的至少一个开关。电力电路接收中间电力并将焊接型输出电力提供到输出电路。反馈电路将对输出电压作出响应并对输出电流作出响应的反馈信号提供到控制器。控制器具有峰模块、向下过渡模块、本底模块以及向上过渡模块。控制器依序激活峰模块，接着激活向下过渡模块，接着激活本底模块，接着激活向上过渡模块，并且接着返回到激活峰模块，因此指挥焊接循环。峰模块和本底模块中的至少一个是受控的电压模块，并且向上过渡模块和向下过渡模块中的至少一个是受控的电流模块，其具有对所反馈的输出电压作出响应的过渡电流命令输出。

根据本公开的第二方面，一种将焊接型电力作为多个焊接循环提供的方法，其中每一循环具有峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包含：接收输入电力；提供中间电力；接收中间电力并对其进行切换以提供焊接型输出电力。提供对输出电压作出响应并对输出电流作出响应的反馈信号，并响应于反馈信号而进行切换以提供峰部分、向下过渡部分、本底部分和模块和向上过渡部分。控制切换以在峰部分和本底部分中的至少一个期间提供受控的电压，并在向上过渡部分和向下过渡部分中的至少一个期间响应于输出电压而提供受控的电流。

根据本公开的第三方面，一种将焊接型电力作为多个焊接循环提供的方法，其中每一循环具有峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包含：接收输入电力；提供中间电力；接收中间电力并对其进行切换以提供焊接型输出电力。提供对输出电压作出响应并对输出电流作出响应的反馈信号，并响应于反馈信号而进行切换以提供峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分。控制切换以在峰部分和本底部分中的至少一个期间和在向上过渡部分和向下过渡部分中的至少一个期间提供受控的电压，通过电压斜坡算法来控制所述切换，所述电压斜坡算法对目标电压波形形状进行追踪。

在一个替代方案中，向上过渡模块和向下过渡模块都是受控制的电流模块，其具有对输出电压作出响应的过渡电流命令输出。

在另一替代方案中，过渡电流命令输出响应于：期望的过渡电压与至少一个先前焊接输出循环期间的先前过渡电压之间的差。

在各种实施例中，过渡电流命令输出响应于：所测得的输出电压与来自一个或更多个先前循环的本底电压之间的差除以来自这些循环的本底电压与来自这些循环的峰电压之间的差所得的结果。

在另一替代方案中，过渡电流命令输出响应于：电导乘以期望的输出电压所得的结果。

在各种实施例中，电导基于公式和/或多个先前循环和/或多个预定值在过渡期间变化。

在其它替代方案中，期望的输出电压响应于：对多个教示值以及至少一个先前循环的先前期望输出电压与先前实际电压之间的差和/或输出处于电弧状态中还是短路状态。

根据本公开的第四方面，一种将焊接型电力作为多个焊接循环提供的方法，其中每一循环具有峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包含：接收输入电力；提供中间电力；接收中间电力并对其进行切换以提供焊接型输出电力。提供对输出电压作出响应并对输出电流作出响应的反馈信号，并响应于反馈信号而进行切换以提供峰部分、向下过渡部分、本底部分和模块和向上过渡部分。控制切换以在向上过渡部分和向下过渡部分中的至少一个期间提供受控的电压。

在各种替代方案中，控制切换以在峰部分和本底部分中的一者或两者期间提供受控的电压，和/或在向上过渡部分与向下过渡部分两者期间提供受控的电压。

其它主要特征和优点对于本领域的技术人员来说将在查阅附图、具体实施方式和权利要求书之后变得明显。

附图说明

图1是现有技术脉冲焊接循环；

图2是具有平缓拐角的现有技术脉冲焊接循环；

图3是具有平缓过渡的现有技术脉冲焊接循环；

图4是根据本公开的脉冲焊接循环；

图5是根据本公开的脉冲焊接循环的控制；

图6是根据本公开的脉冲焊接循环的控制；

图7是根据本公开的焊接系统；

图8是根据本公开的脉冲焊接循环的控制方案；以及

图9是根据本公开的控制器。

在详细解释至少一个实施例之前，应理解，本发明的应用不限于以下描述中所阐述或附图中所图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例，或以各种方式实践或进行。并且，应理解，本文所使用的用语和术语是出于描述的目的且不应视为限制性的。相同附图标记用于指示相同部件。

具体实施方式

虽然参照用于提供焊接电力的特定系统(具有特定部件并用于特定工艺)来阐述本发明，但一开始就应理解，本发明也可通过其它焊接系统、工艺、部件、控制器等来实施。

大体上，本公开通过提供也对输出电压作出响应的受控的电流过渡而提供具有受控脉冲的MIG焊接，该具有受控脉冲的MIG焊接在峰和本底之间具有过渡(一个或两个)。如本文所使用，脉冲焊接包含电弧状态下的焊接，其具有通常在可控频率下在较高的峰与较低的本底之间脉冲变化的输出电力。如本文所使用，脉冲焊接电力表示通常处于电弧状态中并在可控频率下在较高的峰与较低的本底之间脉冲变化的焊接输出电力。替代方案提供受控的电压过渡。

所述系统包含控制器，其中所述控制器具有：本底模块，控制输出波形的本底部分；向上过渡模块，控制输出波形的向上过渡部分；峰模块，控制输出波形的峰部分；以及向下过渡模块，控制输出波形的向下过渡部分。

如本文所使用，控制器包含数字和模拟电路、分立或集成电路、DSP、微处理器等，并且可位于一个或更多个板上。如本文所使用，本底部分包含脉冲循环的如下部分：其中输出小于最小值加上最大值与最小值之间的差的25％。如本文所使用，本底模块是控制电力电路以提供焊接循环的本底部分的模块。如本文所使用，峰模块是控制电力电路以提供焊接循环的峰部分的模块。如本文所使用，峰部分包含脉冲或焊接循环的如下部分：其中输出大于最大值减去最大值与最小值之间的差的25％。如本文所使用，过渡模块是控制电力电路以提供焊接循环的过渡部分的模块。如本文所使用，过渡电压是过渡期间的电压。如本文所使用，向下过渡包含脉冲或焊接循环的如下部分：其中输出从峰减小到本底。如本文所使用，向下过渡模块是控制电力电路以提供焊接循环的向下过渡部分的模块。如本文所使用，向上过渡包含脉冲或焊接循环的如下部分：其中输出从本底增大到峰。如本文所使用，向上过渡模块是控制电力电路以提供焊接循环的向上过渡部分的模块。如本文所使用，模块包含软件和/或硬件(无论是数字的还是模拟的)，它们合作以执行一个或更多个控制任务，并且可包含数字命令、电力电路、联网硬件等。

控制器依序激活所述模块以产生焊接循环。如本文所使用，激活模块表示在控制方案中使用模块。向上过渡模块和向下过渡模块中的一个或两个是使用电压反馈的受控电流模块。如本文所使用，受控电流模块是这样的模块：其为电力电路提供命令，该命令使电力电路提供电流控制输出。如本文所使用，电流命令输出是用于指挥电力电路提供期望电流输出的控制器的输出。本底模块和峰模块中的一个或两个是受控电压模块。如本文所使用，受控电压模块是这样的模块：其为电力电路提供命令，该命令使电力电路提供电压控制输出。

在优选实施例中，控制器使焊接循环成为图4的焊接循环，其中焊接循环400由峰部分401、向下过渡部分402、本底部分403和向上过渡部分404构成。峰部分401和本底部分403是脉冲循环的受控电压部分。向下过渡部分402和向上过渡部分404在现有技术中是脉冲循环的受控电流部分，但在优选实施例中，是目标电压。

现参照图7，根据本公开，用于提供焊接系统700的系统包含电源(由输入电路701、电力电路703和输出电路705构成)、送丝机709，它们由控制器707控制以产生焊接输出。各种部件可设置在不同的或共同的外壳中，并且可在一个以上外壳中(控制器707的一部分可与电源共享一个外壳，而控制器707的另一部分与送丝机709共享一个外壳)。如本文所使用，电力电路包含能够供应焊接型电力的电路，包含转换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器等以及与其相关联的附属电路。

一个优选实施例提出，电源是Miller联网电源(例如，第6,329,636号美国专利或第6,909,067号美国专利所述的Miller联网电源，两个美国专利以引用方式并入本文中)，并且送丝机709是Miller联网送丝机。其它送丝机和电力供应器可用于实施本发明。在优选实施例中，控制器707是市售部件的一部分。

替代实施例提出系统700是另一电力供应器，例如，CMT、 IQ 或AC MIG电力供应器，并提供对应输出或另一焊接输出。如本文所使用，CMT输出是可用于CMT焊接的输出。如本文所使用，AC MIG输出是可用于AC MIG焊接的输出。如本文所使用，CMT电源包含提供CMT输出的电源。如本文所使用，AC MIG电源是提供AC MIG输出的电源。

输入电路701接收输入电力，其中输入电力可以是115VAC单相或230/460VAC三相、或其它市电或发动机/发电机电力输入。优选地，输入电力被整流且调节为中间电力。如本文所使用，输入电路表示被配置成接收输入信号并提供中间电力信号的电路，并且可以包含例如整流器、变压器、可饱和电抗器、转换器、逆变器、滤波器和/或磁性放大器等部件。

电力电路703优选是高频DC/DC转换器，包含降压转换器、升压转换器、半桥转换器等。开关704用于表示转换器中的开关，并且可由一个或更多个开关(例如，FET)构成。可使用其它拓扑。电力电路703优选包含电力变压器，以将中间输入与焊接输出隔离。如本文所使用，电力电路包含能够供应焊接型电力的电路，包含转换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器等。

电力电路703具有电力控制输入710，其中电力控制输入710提供电流命令信号作为转换器的输入。接着，转换器使用开关704来产生高电力焊接输出。输出电力对电力控制输入710作出响应。如本文所使用，控制输入是例如电力电路等电路的输入，所述输入控制电路的输出。

电力电路703接收高电压低电流中间电力，并且将低电压高电流脉冲焊接输出电力提供到输出电路705。如本文所使用，输出电路表示被配置成接收电力并提供输出电力的电路，并且可包含滤波器、转换器、变压器等。

电力由输出电路705传送到送丝机709。或者，输出电路705可以是送丝机709的一部分。送丝机709以恒定或受控速率将一卷焊丝送给到焊接电弧。焊丝通过如控制器707所控制的输出电流被烧除。送丝速度由控制器设定并在线路712上发送到送丝机。反馈电路713(或711)将对输出电压作出响应并对输出电流作出响应的反馈信号提供到控制器707。如下文将详细描述的是，控制器707使用电压和电流反馈以控制焊接脉冲循环。如本文所使用，反馈电路是合作以将反馈信号提供到控制器的电路。如本文所使用，反馈信号包含一个或更多个信号，所述一个或更多个信号提供关于正被监视的一个或更多个参数(例如，输出电流和输出电压)的信息。

现参照图9，控制器707具有峰模块902、向下过渡模块903、本底模块904以及向上过渡模块901。每一模块控制脉冲波形的特定部分。将从峰模块开始解释所述脉冲波形序列，但因为这是循环过程，所以任何部分可被视为开始点。峰模块902在所述波形的峰部分期间进行控制并调节受控电压输出。恒定的或受控的电压维持恒定的或受控的电弧长度。每一模块优选以软件来实施，但也可使用硬件。一个实施例对于模块901到904使用相同代码，但针对每一模块使用不同目标参数。

在峰部分的结束处，向下过渡部分开始。这是对输出电压作出响应的受控电流过渡。控制器接着开始脉冲波形的本底部分。本底模块904在受控电压模式中调节焊接输出。所述脉冲波形序列以向上过渡部分结束。向上过渡是对输出电压作出响应的受控过渡。所述循环接着重复。替代方案提出所有四个部分是受控电压部分。

控制器707依序激活每一模块。峰模块通过从索引表(如下所述的表2)拉动的期望电压来开始循环。索引表中的每一点是50微秒的时间段内的期望电压。在峰结束时，控制器激活向下过渡模块，接着激活本底模块，接着激活向上过渡模块，并且接着返回到激活峰模块，因此指挥焊接循环。

峰模块和本底模块中的一个或两个是受控电压模块。这些模块具有维持大体上恒定的输出电压并因此维持大体上恒定的电弧长度的主要职责。如下所述，向上过渡模块和向下过渡模块中的一个或两个是受控电流模块，其根据本公开被修正而对反馈输出电压作出响应。

各种替代方案提出，向上过渡模块和向下过渡模块中的一个或两个响应于：期望的过渡电压与至少一个先前焊接输出循环期间的先前过渡电压之间的差，和/或响应于：所测得的输出电压与来自至少一个先前循环的本底电压之间的差除以来自至少一个先前循环的本底电压与来自至少一个先前循环的峰电压之间的差所得的结果。在各种实施例中，至少一个先前循环是多个先前循环，并且更具体来说16个循环。先前循环在优选实施例中是紧挨着排在前面的循环，但也可以是更早的循环。

另一替代方案提出，过渡模块响应于电导乘以期望的输出电压所得的结果。电导乘以命令电流应得出期望电压。当实际电压不等于期望电压时，可如下所述进行误差校正。可使用期望电压的查找表，并且所述期望电压可基于公式、多个先前循环或多个预定值。同样，实际电压与期望电压之间的误差可用于校正或改变命令，以使得较可能获得期望电压。所述校正可取决于所述输出处于电弧状态中还是短路状态中。

控制方案的一个实施例提出，测量峰和本底的稳定状态部分。一个或更多个样本用于此测量。对先前脉冲进行测量以影响下一脉冲的变化。测量电流与电压两者的反馈。替代方案提出，使用一个以上先前脉冲，或除前一个脉冲之外的先前脉冲。

例如，如果输出电压变得过低，那么输出电流需要增大以烧除较多焊丝来返回到期望电压。峰和本底电压将低于预期。在下一焊接循环中，控制器将需要高于最后的焊接循环电流的电流命令输出。控制器707将根据下式将下一过渡所需的电流波形计算为峰与本底之间的电压的百分比：I-transition＝((V-transition-V-background)/(V-peak-V-background))*(I-peak-I-background)+I-background。

这得出对电流(I-transition)需要达到什么位置才能取得期望电压的良好估计。这依赖所述过程应当在哪里，并且将补偿添加到命令以尝试满足此目标。控制器707基于期望V-transition而计算新I-transition，并针对输出电压的任何改变而调整新I-transition：I-transition＝I-transition+(V-error*ProportionalGainConstant)，其中V-error＝先前V-transition从先前50微秒样本测得的V-Out。

可计算曲线和斜坡的理想模型或使其基于查找表905(波形值的预定义阵列)。如果使用图3的现有技术波形，那么这些表大体上含有在包含期望峰和期望本底的S形波形中的所有时间都合乎需要的电压和电流。

或者，为了预防新命令的误差，也可针对新Vtransition来对误差进行补偿。这可使用微分控制来进行或通过以新Vtransition/先前Vtransition调整所测得的Vactual并对当前Vtransition计算误差来进行。

另一实施例使用具有电导的查找表。电导是针对脉冲波形中的每一点将编程的电流除以电压所得的结果。在此实施例中，电流过渡是过渡电压乘以来自查找表的电导所得的结果的函数。过渡电流方程式是I-transition＝(ComputedConductance*(V-transition))。

接着，可基于反馈来补偿查找表。从最后的过渡的电压和电流，可计算新电导值，并用它来更新所述表以将测得的值与预期值或期望值之间的差考虑在内。

又一实施例使用针对先前波形循环求平均的实际电压和电流。使用来自预编程的查找表的一系列期望电压。从这些测量值，基于期望波形中的每一点的实际电流来作出前馈模型。前馈值是基于相同波形位置处的先前波形：

Itransition＝ActualCurrents[TransitionIndex]

使用前馈模型，可基于先前波形实际电压误差和前馈模型过渡电流来找到反馈值：

Itransition＝Itransition+(Desired Voltage[TransitionIndex]-ActualVoltage[TransitionIndex])*ProportionalGainConstant

在此方法中，在脉冲波形中的每一点处使用新电流过渡值(I-transition)。

在另一实施例中，再次计算一系列的值，但这是使用从针对先前焊接循环求平均的实际电压和电流计算出的电导来计算的。前馈模型是先前的所测得的实际电导乘以期望电压：

Itransition＝ActualConductance[TransitionIndex]*DesiredVoltage[TransitionIndex]

像之前一样，反馈是：过渡＝Itransition+(Desired Voltage[TransitionIndex]-ActualVoltage[TransitionIndex])*ProportionalGainConstant

在上述替代方案中，基于输出反馈和前馈模型而修改来自查找表的向上过渡值和向下过渡值的电流值。

在优选实施例中，从教示值(例如，表1中的值)产生初始波形。如本文所使用，教示值表示对应于先前已教示或存储在控制器中的焊接循环的各个部分或时间的期望输出参数的值。从所教示的峰电压、峰电流、本底电压、本底电流、脉冲宽度和频率，计算所教示的电流、期望电压和所教示的电导的三个波形，并将其示出在表2中。

表1

所教示的参数	电压	电流	时间
				峰	30	380	4
本底	16.5	100	12

表2

优选实施例已将电压补偿扩展到用在整个波形上，而不是仅在过渡期间使用。其基于含有产生期望波形所需的所有信息的电导索引。索引针对每50微秒的脉冲波形具有一些值——包含所有部分(参见上文的表2)。波形补偿反馈在每50微秒的控制回路中运行。

50微秒控制回路运行设定各种参数的算法。电压反馈补偿算法设定Verror＝先前期望电压所测得的电压和VerrorSum＝VerrorSum+Verror。如果存在较低极小短路响应，那么短路补偿算法将VoltageCompShort增大较小量，并且如果存在硬短路响应，那么将VoltageCompShort增大较大量，并且如果没有短路响应，那么VoltageCompShort将朝零递减。

电弧调整补偿算法(定标比例是0到100，标称为50)设定ArcAdjustVoltage＝((ArcAdjust-50)*WaveformVoltage[index])/100。计算期望电压命令算法设定NewDesiredVoltage＝WaveformVoltage[index]+VerrorSum/Scaling+VoltageCompShort[Index]+ArcAdjustVoltage。计算新发动机电流命令算法设定Icommand＝NewDesiredVoltage*Conductance[index]。并且，电导计算算法计算平均峰电压、本底电压、峰电流、本底电流。

所测得的峰电压和电流以及本底电压和电流用于重新计算电导表。一个实施例提出对16个峰和16个本底求平均以获得平均值。使用这些值来计算新的峰电导，并且基于这些值来计算新的本底电导。接着将这些值用于定标新的电导波形。

在一个实施例中，在本底中(没有中断地)计算电导、电压和/或电流的整个波形。然而，也可在50微秒的中断中计算整个波形，或可仅计算此50微秒中断所需的电导。VoltageCompShort可具有单独的50微秒值，或用于补偿整个波形的单个值。可代替电导而使用电阻。可代替VerrorSum而使用Verror，但这将需要某种定标。

图5、图6和图8的控制算法用于实施优选实施例。参照图5、图6和图8，I电流命令800是NewDesiredVoltage 802除以电导[I]801。其中：NewDesiredVoltage 802是四个变量的总和：WaveformVoltage[i]803、VerrorSum/Scaling 809、VoltagecompShort[i]810和ArcAdjustVoltage 818。WaveformVoltage[i]803取自索引表，VerrorSum 807/Scaling809是VerrorSum加上Verror 806.Verror 806是最后的DesiredVoltage 805减去MeasuredVoltage 804。

VoltagecompShort[i]810是仅在从MeasuredVoltage 804检测到短路时的时间期间使用的较小额外补偿。如果存在极小短路，那么将VoltagecompShort[i]810增大较小量，并且如果存在硬短路，那么将其增大较大量。如果不存在短路，那么VoltagecompShort[i]810少许减小直到零为止。

ArcAdjustVoltage 818是焊接操作员可改变以适应其焊接风格的电压微调。在本行业中常见的是，对脉冲焊接电力供应器进行电压微调，此处波形若非如此则应由预编程的表规定。ArcAdjustVoltage 818是从gPercentArcAdjust 817乘以取自所述表的DesiredVoltageWaveform[i]803所得的结果计算出的。gPercentArcAdjust 817是最后的gPercentArcAdjust 817以及ArcAdjustVoltageError 815除以AvgWaveformAdaptiveVoltage 816所得的结果的总和。ArcAdjustVoltageError 815是DesiredArcAdjustVoltage 813减去ActualWaveformVoltage 814。DesiredArcAdjustVoltage 813是AvgWaveformAdaptiveVoltage 812与加上用户输入的ArcAdjust 811再减去50。

可基于峰和本底电压与电流的平均值(例如，16个脉冲的平均值)来改变电导表。

根据一个替代方案，控制器707控制系统700以在峰部分和本底部分中的至少一个期间且优选在峰部分和本底部分两者期间提供受控电压，并且在过渡部分中的一个或两个期间，通过电压斜坡算法来控制开关704的切换，所述电压斜坡算法跟踪目标电压波形形状。电压波形形状可存储在查找表905中或另一存储器中。如上文以各种方式描述的，控制器707为了获得期望电压波形而提供的命令可基于先前历史来调整以减小期望值与实际值之间的差。这允许受控电流电力供应器提供受控电压过程。

另一替代方案将关于先前电流的前馈控制回路提供为：旧平均电流命令＝用于在此波形点产生电压的先前X个电流的平均总和。新电流命令＝旧平均电流命令+Verr*增益。其中Verr＝(V desired-V measured)，并且X是(先前电流)的某个期望的过滤率，并且X>＝1.

另一替代方案提出，使用电压反馈来控制过渡以使其遵循电压波形和/或受控电压部分和/或受控电流，并且峰和本底部分可以是cc、cv、受控电流或电压、上述各项的组合，或使用其它控制回路，例如，热输入、平均电压或电流、功率等。

上文所述的控制回路可用于本文所述的波形中的任一个，和/或可用于焊接循环的一个部分、焊接循环的多个部分或整个焊接循环。

可对本公开进行仍落入本公开的预期范围内的许多修改。因此，显然，已提供用于提供脉冲焊接电力的方法和设备，所述方法和设备完全满足上文所阐述的目标和优点。虽然本公开已描述本公开的具体实施例，但显然，许多替代、修改和变化对于本领域的技术人员来说是清楚的。因此，本发明希望涵盖落入所主张的权利要求书的精神和广泛范围内的所有这些替代、修改和变化。

Claims (24)

1.如下定义其中主张专有财产或特权的本发明的实施例：

一种用于提供多个焊接循环的焊接型系统，其中每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述焊接型系统包括：

输入电路，被设置成接收输入电力并提供中间电力；

电力电路，具有电力控制输入以及对所述电力控制输入作出响应的至少一个开关，并且其中所述电力电路被设置成接收中间电力并将焊接型输出电力提供到输出电路，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流；

反馈电路，具有对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号；以及

控制器，接收所述反馈信号并具有峰模块、向下过渡模块、本底模块以及向上过渡模块，其中所述控制器依序激活所述峰模块，接着激活所述向下过渡模块，接着激活所述本底模块，接着激活所述向上过渡模块，并且接着返回到激活所述峰模块，因此指挥焊接循环；

其中所述峰模块和所述本底模块中的至少一个是受控电压模块，并且所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的至少一个是受控电流模块；并且

其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个具有对输出电压作出响应的过渡电流命令输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述向上过渡模块与所述向下过渡模块两者是受控电流模块，并且进一步其中所述向上过渡模块与所述向下过渡模块两者具有对输出电压作出响应的过渡电流命令输出。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个的所述过渡电流命令输出响应于：期望的过渡电压与至少一个先前焊接输出循环期间的先前过渡电压之间的差。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个的所述过渡电流命令输出进一步响应于：所测得的输出电压与至少一个先前循环的本底电压之间的差除以所述至少一个先前循环的所述本底电压与所述至少一个先前循环的峰电压之间的差所得的结果。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个先前循环是多个先前循环。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述向上过渡模块和所述向下过渡模块中的所述至少一个的所述过渡电流命令输出是针对过渡而提供的，并对电导乘以期望的输出电压所得的结果作出响应。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述电导基于一公式、多个先前循环或多个预定值中的至少一个随着所述过渡而变化。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述期望的输出电压对多个教示值以及至少一个先前循环的先前期望的输出电压与先前实际电压之间的差作出响应。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述期望的输出电压进一步对所述输出处于电弧状态中还是短路状态中作出响应。

10.一种提供焊接型电力的方法，其中所述焊接型电力是作为多个焊接循环提供的，每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包括：

接收输入电力并提供中间电力；

接收所述中间电力并对所述中间电力进行切换以提供焊接型输出电力，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流；

提供对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号；以及

响应于所述反馈信号而控制所述切换以提供所述峰部分、所述向下过渡部分、所述本底部分和所述模块和所述向上过渡部分，因此提供焊接循环；

其中控制所述开关以在所述峰部分和所述本底部分中的至少一个期间提供受控电压；并且

其中以在所述向上过渡部分和所述向下过渡部分中的至少一个期间控制所述切换以提供受控电流，并且其中进一步在所述向上过渡部分和所述向下过渡部分中的所述至少一个期间响应于输出电压来控制所述切换。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述向上过渡部分与所述向下过渡部分两者期间，控制所述切换以提供受控电流，并且其中进一步在所述向上过渡部分与所述向下过渡部分两者期间响应于输出电压来控制所述切换。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述向上过渡部分期间和所述向下过渡部分期间的过渡电流命令响应于：期望的过渡电压与至少一个先前焊接输出循环的先前过渡电压之间的差，并且其中所述过渡电流命令进一步响应于：所测得的输出电压与至少一个先前循环的本底电压之间的差除以所述至少一个先前循环的所述本底电压与所述至少一个先前循环的峰电压之间的差所得的结果。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述向上过渡部分期间和所述向下过渡部分期间的过渡电流命令响应于：电导乘以期望的输出电压所得的结果以及峰电流与本底电流之间的差的比率的函数中的至少一个。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述电导基于公式、多个先前循环或多个预定值中的至少一个随着所述过渡而变化。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述期望的输出电压响应于：多个教示值以及至少一个先前循环的先前期望的输出电压与先前实际电压之间的差，并且其中所述期望的输出电压进一步响应于：所述输出处于电弧状态中还是短路状态中。

16.一种用于提供焊接型电力的系统，其中所述焊接型电力是作为多个焊接循环提供的，每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述系统包括：

用于接收输入电力并提供中间电力的装置；

用于接收所述中间电力并对所述中间电力进行切换以提供焊接型输出电力的装置，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流，其中所述用于接收所述中间电力的装置连接到所述用于接收输入电力的装置；

用于提供对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号的装置，其连接到所述用于接收所述中间电力的装置；以及

用于响应于所述反馈信号而控制所述切换以提供所述峰部分、所述向下过渡部分、所述本底部分和所述向上过渡部分，因此提供焊接循环的装置，其连接到所述用于接收所述中间电力的装置以及所述用于提供反馈信号的装置；并且

其中所述用于控制的装置还包含用于在所述峰部分和所述本底部分中的至少一个期间提供受控电压的装置；并且

其中所述用于控制的装置还包含用于在所述向上过渡部分和所述向下过渡部分中的至少一个期间提供受控电流的过渡控制装置，并且其中所述过渡装置对输出电压作出响应。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述过渡装置响应于：期望的过渡电压与至少一个先前焊接输出循环的先前过渡电压之间的差，并且其中所述过渡装置进一步响应于：所测得的输出电压与至少一个先前循环的本底电压之间的差除以所述至少一个先前循环的所述本底电压与所述至少一个先前循环的峰电压之间的差所得的结果。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述过渡装置响应于：电导乘以期望的输出电压所得的结果以及电阻乘以期望的输出电压所得的结果中的至少一个。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述过渡装置基于公式、多个先前循环或多个预定值中的至少一个而改变所述电导。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述过渡装置响应于多个教示值以及至少一个先前循环的先前期望的输出电压与先前实际电压之间的差而改变所述期望的输出电压，并且其中所述期望的输出电压进一步响应于：所述输出处于电弧状态中还是短路状态中。

21.一种提供脉冲焊接电力的方法，其中所述焊接型电力是作为多个焊接循环提供，每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包括：

接收输入电力并提供中间电力；

接收所述中间电力并对所述中间电力进行切换以提供焊接型输出电力，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流；

提供对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号；以及

响应于所述反馈信号而控制所述切换以提供所述峰部分、所述向下过渡部分、所述本底部分和所述模块和所述向上过渡部分，因此提供焊接循环；

其中在所述峰部分和所述本底部分中的至少一个期间控制所述切换以提供受控电压；并且

其中在所述向上过渡部分和所述向下过渡部分中的至少一个期间通过电压斜坡算法来控制所述切换，所述电压斜坡算法追踪目标电压波形形状。

22.一种提供脉冲焊接电力的方法，其中所述焊接型电力是作为多个焊接循环提供的，每一循环包含峰部分、向下过渡部分、本底部分和向上过渡部分，所述方法包括：

接收输入电力并提供中间电力；

接收所述中间电力并对所述中间电力进行切换以提供焊接型输出电力，其中所述输出电力具有输出电压和输出电流；

提供对所述输出电压作出响应并对所述输出电流作出响应的反馈信号；以及

响应于所述反馈信号而控制所述切换以提供所述峰部分、所述向下过渡部分、所述本底部分和所述模块和所述向上过渡部分，因此提供焊接循环；并且

其中在所述向上过渡部分和所述向下过渡部分中的至少一个期间控制所述切换以提供受控电压。

23.根据权利要求22所述的方法，其中在所述峰部分和所述本底部分中的至少一个期间进一步控制所述切换以提供受控电压。

24.根据权利要求23所述的方法，其中在所有所述峰部分、所述本底部分、所述向上过渡部分和所述向下过渡部分期间进一步控制所述切换以提供受控电压。