CN111069737B - 在脉冲焊接过程期间对短路进行电压控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于在GMAW‑P焊接过程期间清除短路的系统和方法。焊接型功率供应器可包括：功率转换电路系统，该功率转换电路系统被配置成将输入功率转换成焊接型功率；以及控制器，该控制器被配置成基于多个操作参数来控制功率转换电路系统。在各示例中，如果控制器感测到在焊接周期期间(例如，在基底状态期间)发生了短路，则电压控制过程可将输出电流调整增大，以便实现一个或多个短路状态目标电压值。一旦短路已清除(如通过电压激增证明)和/或达到了期望的短路状态目标电压值，控制器就可再次将输出电流调整为减小，直到电压已返回到基底电压水平为止。

Description

在脉冲焊接过程期间对短路进行电压控制的系统和方法
相关申请
本专利要求于2018年10月19日提交的标题为“SystemsandMethodsforVoltageControlofaShortCircuitDuringaPulseWeldingProcess用于在脉冲焊接过程期间对短路进行电压控制的系统和方法”的美国临时专利申请序列号62/748,140的优先权。美国临时专利申请序列号62/748,140的全部内容通过援引纳入到本文中。
技术领域
本公开总体上涉及焊接型功率供应器，并且更具体地涉及用于自动调整脉冲熔化极气体保护焊(GMAW)过程的系统和方法。
背景技术
焊接型部件(例如，焊炬)有时由焊接型功率供应器供电。常规的功率供应器使用一系列的电气部件和/或电路系统来产生合适的焊接型功率以用于各种焊接型操作和/或焊接型部件。
一种已知的焊接过程是脉冲熔化极惰性气体保护焊(MIG)过程。脉冲式MIG过程通常具有周期性输出，该周期性输出至少具有峰值部分和基底部分(基值部分)，峰值部分具有相对较高的电流，而基底部分具有相对较低的电流。通常存在从峰值部分和基底部分的开始和结束处开始的斜坡式突然变化。
发明内容
本公开涉及控制脉冲焊接的系统和方法，基本上如至少一幅附图示出和/或结合至少一幅附图描述，并在权利要求书中阐述的。
根据以下描述和附图将更充分地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征及其说明性示例的细节。
附图说明
图1是根据本公开的各方面示例焊接型系统的示图。
图2A示出根据本公开的各方面没有短路状态的电流和电压波形。
图2B示出根据本公开的各方面在基底状态下经历短路状态的电流和电压波形。
图3是根据本公开的各方面表示示例机器可读指令的流程图，该示例机器可读指令可被执行以实现图1的焊接型功率供应来控制脉冲焊接。
图4示出根据本公开的各方面示例短路过渡的电流和电压波形以及相关联的状态和转变。
这些附图未按比例绘制。在适当的情况下，附图中使用的相同或相似的参考标记指代相似或相同的元件。
具体实施方式
如本文中所使用的，脉冲焊接包括具有输出功率的焊接，该输出功率通常以可控的频率被脉冲化为在较大的峰值和较小的基底之间，并且脉冲焊接是在电弧状态下执行的。偶尔可发生意外的短路，但是该过程通常处于电弧状态。如本文中所使用的，焊接周期(或脉冲周期)包括多个状态，至少具有：峰值电流状态，接着是递减转变状态，接着是电流值小于峰值电流的基底电流状态，接着是递增转变状态。焊接周期通常在数毫秒或数十毫秒的量级上。焊接周期也可包括其他部分，并且控制器可使用基于状态的控制方案，在某些情况下，典型的次序(峰值、下降、基底、上升)可被修改。
如本文所公开的，可以修改针对脉冲式GMAW(GMAW-P)过程的控制，以实现对传统的短路过渡过程的重大改进。在一些示例中，本文中公开的系统和方法采用电压控制短路清除例程。
如本文中所公开的，在控制器感测到短路的情况下，控制器可被配置成将控制方案改变为电压控制过程。例如，如果控制器感测到在焊接周期期间(例如，在基底状态期间)发生了短路，则电压控制过程可将输出电流调整为递增，以实现一个或多个短路状态目标电压值。一旦短路已被消除(如由电压尖峰证明)和/或达到了所需的短路状态目标电压值，控制器就可再次将输出电流调整为递减，直到该电压返回到基底电压水平为止。在已返回到了基底电压水平之后，控制器可保持在电压控制过程中，或者转变到电流控制过程。然后，该过程继续，并且焊接周期重复。
控制器也可被配置成使用单独的短路电感目标值。例如，电流值的变化从与如在焊接过程期间监测到的电压、电流和时间相关的电感器微分方程中导出，该电流值的变化由控制器接收并分析。有利地，使用本公开的系统和方法导致改进的GMAW短路过渡以清除GMAW-P中的短路。
随着对传统的脉冲GMAW焊接电流控制的改进，平均电压电流和电压可降低。尽管在某些方面是有利的，但这导致焊接过程期间短路的数量增加。现在可能有可能在每一脉冲周期后都有意引起短路。由此，期望一种改进的GMAW短路过渡过程，该改进的GMAW短路过渡过程被配置成清除脉冲GMAW焊接过程期间的短路(有意的和偶然的)。
此下可参考附图描述本公开的示例。在下面的描述中，未对公知的功能或构造进行详细描述，因为其可能在不必要的细节上使本公开模糊不楚。对于本公开，以下术语和定义应适用。
如本文中所使用的，术语“大约”和/或“近似地”在被用于修改或描述某个值(或值范围)、位置、定向、和/或动作时意指合理地接近该值、值范围、位置、定向、和/或动作。由此，本文中描述的示例不仅限于所记载的值、值范围、位置、定向、和/或动作，而应包括合理可行的偏差。
如本文中所使用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件(即，硬件)以及可配置硬件、可由硬件执行、和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文中所使用的，例如，特定处理器和存储器在执行第一一行或多行代码时可包括第一“电路”，并且在执行第二一行或多行代码时可包括第二“电路”。
如本文中所使用的，“和/或”意指通过“和/或”连接的列表中的任何一项或多项。作为示例，“x和/或y”意指三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换言之，“x和/或y”意指“x和y中的一者或两者”。作为另一示例，“x、y和/或z”意指七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换言之，“x，y和/或z”意指“x、y和z中的一者或多者”。如本文所使用的，术语“示例性”意指用作非限制性示例、实例或范例。如本文所利用的，术语“例如”和“诸如”引出一个或多个非限制性示例、实例或范例的列表。如本文中所使用的，只要电路系统包括执行某功能所必要的硬件和代码(如果任何硬件和代码有必要的话)，该电路系统就“可操作”以执行该功能，而不管该功能的执行是否(例如，通过用户可配置的设置、出厂设置等)被禁用或未被启用。
如本文中所使用的，控制电路可包括：数字和/或模拟电路系统、分立和/或集成电路系统、微处理器、DSP等、位于一个或多个板上的软件、硬件和/或固件，其形成控制器的部分或全部和/或用于控制焊接过程和/或诸如电源或送丝装置之类的设备。
如本文中所使用的，术语“处理器”意指处理设备、装置、程序、电路、部件、系统、和子系统，而不管其是以硬件、有形地体现的软件、还是以两者来实现的，也不管其是否可编程。本文中所使用的术语“处理器”包括但不限于：一个或多个计算设备、硬连线电路、信号修改设备和系统、用于控制系统的设备和机器、中央处理单元、可编程设备和系统、现场可编程门阵列、专用集成电路、片上系统、包括分立元件和/或电路的系统、状态机、虚拟机、数据处理器、处理设备、以及前述设备的任意组合。处理器可以是例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理(DSP)处理器、专用集成电路(ASIC)。处理器可耦接到存储器设备，和/或与存储器设备集成。
如本文中所使用的，术语“存储器”和/或“存储器设备”意指用于存储信息以供处理器和/或其他数字设备使用的计算机硬件或电路系统。存储器和/或存储器设备可以是任何合适类型的计算机存储器，或者是任何其他类型的电子存储介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、光盘只读存储器(CDROM)、电光存储器、磁光存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、计算机可读介质、或类似物。
如本文中所使用的，焊接型功率是指适于进行焊接、熔覆、铜焊、等离子切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预热(包括激光熔接和激光熔覆)、碳弧切割或气刨、和/或电阻式预热的功率。如本文中所使用的，焊接型功率供应器是指在向其施加功率时能够提供合适的功率来进行焊接、熔覆、铜焊、等离子切割、感应加热、激光(包括激光焊接，激光混合焊(laser hybrid)、和激光熔覆)、碳弧切割或气刨、和/或电阻式预热的任何设备，包括但不限于变压器-整流器、逆变器、转换器、谐振功率供应器、准谐振功率供应器、开关模式功率供应器等，以及控制电路系统以及与其相关联的其他辅助电路。
本公开的示例焊接型系统包括：功率转换电路系统，其被配置成将输入功率转换成焊接型功率；以及，控制电路系统，其被配置成控制功率转换电路系统以在多个脉冲周期中输出焊接型功率，每一脉冲周期包括基底部分、斜坡上升部分、峰值部分、和斜坡下降部分。对功率转换电路系统的控制包括：在多个脉冲周期期间监测焊接型功率的一个或多个输出功率参数；基于该一个或多个输出功率参数确定短路状态；以及，响应于短路状态，使用短路状态目标电压作为命令电压来以电压控制模式控制功率转换电路系统。
在一些示例中，控制电路系统被配置成响应于短路状态从电流控制模式改变为电压控制模式。在各示例中，该一个或多个输出参数包括电压、电流、或时间值，该控制器用于：在命令电压的调整期间监测输出电压的变化；基于输出电压的变化率来判断短路状态何时已清除；以及，响应于短路状态的清除，使用短路状态目标电压作为命令电压来控制功率转换电路系统。
在各示例中，一个或多个输出参数包括电压、电流、或时间值，该控制器被配置成：在短路状态清除之后，控制功率转换电路系统以第一速率减小电流，直到发生触发事件为止；以及，响应于触发的发生，控制功率转换电路系统以第二速率减小电流。
在一些示例中，触发对应于阈值电流值，该控制器被配置成：在斜坡下降部分期间监测电流；当该电流达到阈值电流值时确定已发生触发；响应于达到阈值电流值，控制功率转换电路系统以第二速率减小电流。
在示例中，阈值电流值对应于后沿(back porch)电流值，控制器被配置成当电流达到该后沿电流值时，控制功率转换电路系统转变到后沿状态。在一些示例中，控制器被配置成将后沿电流值计算为峰值电流的预定百分比。在一些示例中，该预定百分比为峰值电流的75％。
在一些示例中，控制器被配置成控制功率转换电路系统以第二速率减小电流，直到达到基底电流为止。在各示例中，触发对应于预定时间量，控制器被配置成控制功率转换电路系统以第二速率减小电流达该预定时间量。在一些示例中，斜坡下降部分包括急降状态和急降后状态。在各示例中，第一速率对应于急降状态。在一些示例中，第二速率对应于急降后状态。
在公开的示例中，控制电路系统被配置成响应于短路状态的清除而以电流控制模式控制功率转换电路系统。在一些示例中，控制电路系统被配置成通过以下方式来以电压控制模式控制功率转换电路系统：基于将功率转换电路系统的输出电压与命令电压进行比较来控制功率转换电路系统。
在各示例中，控制器被配置成基于以下等式来根据电感器参数导出电流的变化：
Figure BDA0002241252170000061
其中，L是电感参数，V是所命令的输出电压和一个或多个短路清除事件的代表性输出电压值之间的差，dt是代表性控制回路周期，并且di是该控制回路周期的代表性电流变化。
所公开的用于脉冲焊接的示例方法包括：经由控制电路系统来控制功率转换电路系统在多个脉冲周期中将输入功率转换为输出焊接型功率，每一脉冲周期包括基底部分、斜坡上升部分、峰值部分和斜坡下降部分。控制功率转换电路系统包括：在多个脉冲周期期间监测焊接型功率的一个或多个输出功率参数；基于一个或多个输出功率参数确定短路状态；响应于短路状态，从电流控制模式改变为电压控制模式；响应于短路状态，使用短路状态目标电压作为命令电压来以电压控制模式控制功率转换电路系统。
在一些示例中，该方法包括：在命令电压的调整期间监测输出电压的变化；基于输出电压的变化率确定短路状态何时已清除；以及，响应于短路状态的清除，使用基底电压作为命令电压来控制功率转换电路系统。
在一些示例中，一个或多个输出参数包括电压、电流或时间值，该方法进一步包括：在短路状态清除之后，控制功率转换电路系统以第一速率递减电流，直到发生触发为止；以及，响应于触发的发生，控制功率转换电路系统以第二速率减小电流。
在一些示例中，触发对应于阈值电流值，该方法进一步包括：在斜坡下降部分期间监测电流；当该电流达到阈值电流值时，确定已发生触发；响应于达到阈值电流值，控制功率转换电路系统以第二速率减小电流。
图1是根据本公开的各方面示例焊接型系统10的示图。示例焊接型系统10是GMAW(熔化极气体保护焊)系统，并且尤其是MIG焊接系统。然而，示例系统10可执行药芯焊丝电弧焊(FCAW)和/或其他焊丝馈送焊接过程。在图的示例中，系统10包括功率供应器12，功率供应器12被配置成接收输入功率并将其转换为焊接型功率，该焊接型功率被输出到送丝装置14。送丝装置将该功率输送到焊炬16以便执行焊接操作。
功率供应器12从任何合适的来源(例如电网、发动机-发电机组、混合式电力供应器、燃料电池、电池组、和/或这些输入功率来源和/或其他电源的任何组合)接收输入功率18。功率转换电路系统20将输入功率18转换为焊接型功率。功率供应器12可被设计成实施可由操作员选择的多个不同的焊接过程，并且功率转换电路系统20包括允许根据期望过程实现功率转换的部件，诸如以下讨论的固态开关。
控制电路系统22耦接到功率转换电路系统20，并在所选过程期间控制功率转换电路系统的操作。例如，控制电路系统22可提供信号，该信号调节功率转换电路系统内的固态开关的导电状态以产生期望的输出功率，这也在以下进行了讨论。在许多应用中，控制和处理电路系统将包括一个或多个数字处理器或微处理器以及相关联的存储器，以用于存储并实施功率供应器上可用的过程。这样的过程可包括恒定电压(CV)过程、恒定电流(CC)过程、脉冲过程、切割过程及诸如此类。这些过程以及其他焊接参数可经由耦接到控制电路系统22的操作员接口24来选择。
功率供应器12可进一步包括通信电路系统，该通信电路系统允许与远程或联网的部件和系统进行通信，如图1中的数据/网络接口26所示。这样的通信电路系统可允许监测焊接操作、记录焊接数据、下载或配置新的过程、以及更新各过程及诸如此类。最后，功率供应器12有时将包括可移动存储器28，其可用于存储过程、过程参数、系统更新、以及任何合适的数据。
示例系统10包括送丝装置14，其可与功率供应器12分开和/或集成到功率供应器12中(例如，包含在功率供应器12的外壳内)。在所示的示例中，功率和/或数据可经由一根或多根电缆或电缆束30而从功率供应器12被传输到送丝装置14。送丝装置14包括驱动控制电路系统32，其调节驱动组装件34的操作。驱动控制32连同控制电路系统22一起作为系统10的控制器。该控制器也可包括其他控制模块。驱动组装件34接触焊丝电极36，并馈送焊丝电极36以进行焊接操作。焊丝电极通常被存放在送丝装置内的线轴38上。送丝装置还可包括一个或多个气阀，其用于为焊接操作提供保护气体。最后，操作员接口42可允许选择送丝装置的某些参数，例如送丝速度。功率供应器12和送丝装置14可协同操作，从而当在焊接操作员主动(例如，经由对焊炬16的控制)提供用于焊接的功率时，焊丝和气体资源被馈送以进行焊接操作。
焊丝和气体资源是经由耦接到焊炬的焊接电缆44提供的。第二或工作电缆46通常以某种方式被夹到或耦接到工件48上，以用于完成电路。如参考标记50处所指示的，整个电路是在焊接操作期间通过电弧完成的。
示例功率转换电路系统20包括输入整流器和功率因数校正升压电路，输入整流器将交流功率转换成直流功率，功率因数校正升压电路接收经整流的输入并将升压后的总线提供给隔离的转换器。转换器可以是双管交错正激转换器，其可包括输出整流器和输出电感器。送丝装置14以用户设定的速率馈送焊丝，并且控制电路系统22使得功率电路18以该送丝速度所必需的电流并以期望电压提供输出。
还可以包括一个或多个传感器49。传感器49可以与功率供应器12、送丝装置14、和/或焊炬16集成在一起，和/或可以在外部并被配置成经由一个或多个通信信道和/或接口进行通信。在一些示例中，传感器49被配置成测量焊接参数(例如，电压、电流、温度等)和/或外部参数(例如，工件和/或环境温度等)。
图2A和图2B中示出了周期性脉冲GMAW焊接电流波形和焊接电压波形两者。在一些示例中，控制器(例如，控制电路系统22)命令在焊接过程期间调节焊接电流，这导致焊接电压的变化。在没有短路的情况下，焊接电压波形大体上遵循图2A所示的焊接电流波形的形状。
如图2A和2B所示，提供了涉及电压和电流波形的四个焊接状态。如在电流波形中示出的，在脉冲焊接周期期间存在基底状态103、基底到峰值转变状态102、峰值状态105、和峰值到基底转变状态106。在峰值状态105和基底状态103期间，控制器可调节焊接电流(例如，作为恒定电流脉冲)或焊接电压，以生成期望的功率输出。在基底到峰值转变状态102期间，控制器可将电流从与基底状态103相关联的电流水平(IBG)增加到与峰值状态105相关联的电流水平(I峰值)。例如，该增加可按照以安培每毫秒(A/ms)的单位表示的预先限定的斜坡速率进行。在峰值到基底转变状态106期间，控制器可按照限定的斜坡速度(通常以A/ms为单位)将电流从I峰值减小到IBG。
传统的脉冲GMAW程序被设计为在升高的温度下运行。归因于热量的增加，焊接控制器在焊接过程期间很难维持稳定，并且产生的短路会导致飞溅水平增加。然而，由于焊接程序很热，短路相对较少发生。传统观点认为，任何短路都是由于焊接程序设计或执行不当造成的，因此几乎没有任何努力来改善脉冲GMAW程序中清除短路的性能。
短路可在结合图2A和2B描述的任何状态下发生，但短路通常在基底状态103下发生(如图2B所示)，而在峰值到基底转变状态106下很少和/或不稳定地发生。在发生短路时，需要重新点燃焊丝电极。重新点燃焊丝电极的一种方式是通过调节焊丝的前进，例如通过使焊丝减速、停止或缩回。然而，焊丝电极的调节通常很难并且成本高昂。重新点燃焊丝的另一种方式是增加焊接电流水平。传统上，经由电流控制程序(例如以固定的电流斜坡速率)来增加短路期间的电流水平，这类似于基底到峰值转变状态102或峰值到基底转变状态106下的控制。
如在图2B的电流波形中示出的，在基底部分103期间，短路在113处发生，这是在电弧电压突然且快速地减小时(在电压波形中被表示为111)确定的。响应于电压的变化，控制器随后识别出进入短路状态。在短路状态下，控制器(从电流控制)转变到电压控制，并使用短路状态目标电压作为命令。随后，在控制器试图使得电压匹配所命令的短路状态目标电压时，控制器增加电流109，这因此使得输出电压增加107。在输出电流和电压两者都增加时，短路清除，这是在112处所表示的电弧电压突然且快速上升时确定的。如电流波形中所示出的，在短路在114处清除时，电流水平大于基底电流IBG，但小于峰值电流I峰值。
此后，控制器从短路状态起进行转变。控制器保持电压控制并且使用基底电压115作为命令电压(目标)。然后，在控制器试图使得输出电压匹配基底电压命令时，控制器减小电流110，这因此使得电压减小108。在输出电压达到基底电压115之后，控制器将返回电流控制，或者可保持电压控制。在一些示例中，短路状态目标电压大于命令电压(例如，基底电压115)。在一些示例中，短路状态目标电压小于命令电压。
因此，本文中公开的过程提出响应于电流输出的改变而基于电压控制过程对焊接功率输出进行精细控制，从而提供了用于清除短路的快速而高效的方式。所公开的示例实现了该结果，而无需对焊接焊丝移动的附加控制和/或电流输出的急剧和/或不受控制的增加。例如，焊接过程、材料类型、温度、期望电压、功率或电流输出都可被用来计算控制器何时以何种特定值、阈值或速率等转变达多长时间。
图3是示出操作焊接型系统(例如，图1的焊接型系统10)以实现图2A和2B的波形的示例方法300的流程图。图3的方法300可由控制器(例如，控制电路系统22)通过执行机器可读指令(诸如存储在非暂时性机器可读存储设备(例如，可移动存储器28)上的机器可读指令)来实现。
方法300在框301处开始。在框302，控制器命令功率转换电路系统(例如，功率转换电路系统20)在多个脉冲周期中将输入功率转换为输出焊接型功率，每一脉冲周期包括基底部分、斜坡上升部分、峰值部分、和斜坡下降部分(例如，如在图2A、2B和4中示出的)。
在框304，控制器在多个脉冲周期期间监测焊接型功率的一个或多个输出功率参数(例如，经由传感器49监测系统输出等)。在框306，控制器基于一个或多个输出功率参数(例如，电压尖峰；参见图2B)判断是否已经进入短路状态。如果不存在短路状态，则该方法返回到框304，并继续监测一个或多个输出参数。
如果该过程已进入短路状态，则在框308，作为响应，控制器从电流控制模式改变到电压控制模式。在框310，响应于短路状态，控制器使用短路状态电压作为命令电压以电压控制模式控制功率转换电路系统。
在框312中，控制器在命令电压的调整期间监测输出电压的变化。在框314中，控制器基于输出电压的变化率来确定短路状态何时已清除。如果短路状态尚未清除，则该方法返回到框312，并继续监测输出电压。
如果短路状态已清除，则在框316，控制器响应于短路状态的清除而使用基底电压作为命令电压来控制功率转换电路系统返回到期望焊接过程。
图4示出了在短路过渡(即，短路状态)期间与变化的状态和转变相关联的电流和电压波形以用于实现改进的示例脉冲焊接周期。一般来说，脉冲焊接周期被描述为短路，接着是电弧，然后重复。由于该过程是循环的，因此该过程可被描述为在该周期的任何位置开始，然后在过程返回到该点时重复。当存在CV输出时，该过程自然会在电弧和短路之间交替，如以上所描述的。使用图3的波形和/或以下描述的控制方案，导致具有较少飞溅的CV短路输出。
在图4中，周期开始处于其中短路形成的润湿(wetting)状态(参见例如图2B)。输出电流递增，直到短路清除。在输出处于短路状态的时间期间，每一周期的经确定的峰值短路电流是使用电压反馈、电流反馈或者使用命令目标电压(例如，短路状态电压)和/或峰值电流来找到的。经确定的峰值电流是指实际峰值电流(短路清除时的电流值)或所命令的峰值电流。该过程处于短路状态的时间也被记录。短路清除通过输出电压的变化来检测。当输出电压经历快速增加时，短路已消除。
当短路清除时，命令电流快速减小，这被描述为急降速率并被表征为急降状态。急降速率可以是正常调整速率的2倍、3倍、4倍或8倍，但可根据需要为8倍以上。急降速率一直持续，直到发生触发事件或者达到其他测得或计算出的值为止。在一些示例中，触发对应于：电流值下降到预定阈值、和/或经过了确定的时间、和/或已提供了多个安培秒。阈值可以是实际峰值短路电流和/或所命令的峰值短路电流的函数，诸如刚刚结束的短路的峰值短路电流的百分比(在该周期中，其在该周期开始时给出)。在一些示例中，该百分比为约75％、或70-80％、或至少75％。由此，当电流减小到等于或低于阈值(例如，减小到峰值短路电流的75％以下)时，急降速率结束。
当急降速率结束时，电流以小于该急降速率的变化速率降低。一个替代方案设置成在电流以小于急降速率的变换速率降低之前，允许该电流保持处于稳定速率。例如，该稳定速率可被提供达一时间段，该时间段等于输出处于给定周期的短路状态的时间的第二百分比。其他替代方案提供少量的降低(其是比正常速率更小的速率)。这被称为急降后状态，并且被维持达某一时间，该时间是电流处于该周期的短路状态的时间的百分比。在一些示例中，急降后状态(也被称为沿)被维持达刚刚结束的短路状态(在该周期中，其在该周期开始时给出)下所花的时间的约25％。替代方案包括在急降后状态下花费短路时间的20-30％，或在急降后状态下花费短路时间的至少25％。另一替代方案将急降后速率设置为使得电弧状态的其余部分的电流足以将焊丝熔化至所需量。
在急降后状态结束之后，电流以正常速率减小直到短路形成为止，并且随后该周期重复。在一些示例中，电流波形从急降后状态转变到尾部状态，该尾部状态是急降后状态与电弧状态之间的过渡状态。例如，在比电流处于短路状态的时间大(例如，约为处于短路状态的时间量的两倍)的时间之后，波形处于尾部状态。
本公开的方法和系统可以用硬件、软件和/或硬件和软件的组合来实现。本公开的方法和/或系统可在至少一个计算系统中以集中方式来实现，或者以分布式方式来实现，在分布式方式中，不同的元件分布在若干互连的计算系统上。适于实施本文中描述的方法的任何种类的计算系统或其他装置都是合适的。典型的硬件和软件的组合可以包括具有程序或其他代码的通用计算系统，该程序或其他代码在被加载和执行时控制计算系统，以使得该计算系统实施本文中描述的方法。另一典型实施方式可包括专用集成电路或芯片。一些实施方式可包括其上存储有一行或多行代码的非暂时性机器可读(例如，计算机可读)介质(例如，闪存驱动器、光盘、磁存储盘等)，该一行或多行代码可由机器执行，由此使得机器执行本文中描述的过程。如本文中所使用的，术语“非暂时性机器可读介质”被定义为包括所有类型的机器可读存储介质，并且不包括传播信号。
尽管已经参考某些实施方式描述了本公开的方法和/或系统，但是本领域的技术人员将理解，在不背离本公开的方法和/系统的范围的情况下，可作出各种改变并且可替换等同物。例如，所公开示例的框和/或组件可被组合、分割、重新布置、和/或以其他方式修改。此外，在不背离本发明的范围的情况下，可作出许多修改以使特定情况或材料与本发明的教导适配。因此，本公开的方法和/或系统不限于所公开的特定实施方式。相反，本公开的方法和/或系统将包括无论是从字面上还是在等同原则下落入所附权利要求书的范围内的所有实施方式。

Claims (20)

1. 一种焊接型系统，包括：
功率转换电路系统，所述功率转换电路系统被配置成将输入功率转换为焊接型功率；以及
控制电路系统，所述控制电路系统被配置成控制所述功率转换电路系统在多个脉冲周期中输出所述焊接型功率，每一脉冲周期包括基底部分、斜坡上升部分、峰值部分、和斜坡下降部分，其中控制所述功率转换电路系统包括：
在所述多个脉冲周期期间监测所述焊接型功率的一个或多个输出功率参数；
基于所述一个或多个输出功率参数确定短路状态已进入；以及
响应于所述短路状态已进入，使用短路状态目标电压作为命令电压来在所述短路状态期间以电压控制模式控制所述功率转换电路系统。
2.根据权利要求1所述的焊接型系统，其中，所述控制电路系统被配置成响应于所述短路状态从电流控制模式改变为电压控制模式。
3.根据权利要求1所述的焊接型系统，其中，所述一个或多个输出功率参数包括电压、电流、或时间值，所述控制电路系统被配置成：
在所述命令电压的调整期间监测输出电压的变化；
基于所述输出电压的变化率确定所述短路状态何时已清除；以及
响应于所述短路状态的清除，使用基底电压作为所述命令电压来控制所述功率转换电路系统。
4.根据权利要求1所述的焊接型系统，其中，所述控制电路系统被配置成响应于所述短路状态的清除，以电流控制模式控制所述功率转换电路系统。
5. 根据权利要求4所述的焊接型系统，其中，所述一个或多个输出功率参数包括电压、电流、或时间值，所述控制电路系统被配置成：
在所述短路状态清除之后，控制所述功率转换电路系统以第一速率减小所述电流，直到发生触发事件为止；以及
响应于所述触发的发生，控制所述功率转换电路系统以第二速率减小所述电流。
6.根据权利要求5所述的焊接型系统，其中，所述触发对应于阈值电流值，所述控制电路系统被配置成：
在所述斜坡下降部分期间监测所述电流；
当所述电流达到阈值电流值时确定所述触发已发生；以及
响应于达到所述阈值电流值，控制所述功率转换电路系统以所述第二速率减小所述电流。
7.根据权利要求6所述的焊接型系统，其中，所述阈值电流值对应于后沿电流值，所述控制电路系统被配置成当所述电流达到所述后沿电流值时，控制所述功率转换电路系统转变到后沿状态。
8.根据权利要求7所述的焊接型系统，其中，所述控制电路系统被配置成将所述后沿电流值计算成峰值电流的预定百分比。
9.根据权利要求8所述的焊接型系统，其中，所述预定百分比是所述峰值电流的75％。
10.根据权利要求6所述的焊接型系统，其中，所述控制电路系统被配置成控制所述功率转换电路系统以所述第二速率减小所述电流，直到达到基底电流为止。
11.根据权利要求5所述的焊接型系统，其中，所述触发对应于预定时间量，所述控制电路系统被配置成控制所述功率转换电路系统以所述第二速率减小所述电流达所述预定时间量。
12.根据权利要求5所述的焊接型系统，其中，所述斜坡下降部分包括急降状态和急降后状态。
13.根据权利要求12所述的焊接型系统，其中，所述第一速率对应于所述急降状态。
14.如权利要求12所述的焊接型系统，其中，所述第二速率对应于所述急降后状态。
15.根据权利要求1所述的焊接型系统，其中，所述控制电路系统被配置成通过以下方式来以所述电压控制模式控制所述功率转换电路系统：基于将所述功率转换电路系统的输出电压与所述命令电压进行比较来控制所述功率转换电路系统。
16.根据权利要求1所述的焊接型系统，其中，所述控制电路系统被配置成基于以下等 式来根据电感器参数导出电流的变化：L=
Figure QLYQS_1
dt，其中L是电感参数，V是所命令的输出电压 与一个或多个短路清除事件的代表性输出电压值之间的差，dt是代表性控制回路周期，并 且di是所述控制回路周期的代表性电流变化。
17.一种用于脉冲焊接的方法，所述方法包括：
经由控制电路系统来控制功率转换电路系统在多个脉冲周期中将输入功率转换为输出焊接型功率，每一脉冲周期包括基底部分、斜坡上升部分、峰值部分、和斜坡下降部分，其中控制所述功率转换电路系统包括：
在所述多个脉冲周期期间监测所述输出焊接型功率的一个或多个输出功率参数；
基于所述一个或多个输出功率参数确定短路状态已进入；
响应于所述短路状态从电流控制模式改变为电压控制模式；
响应于所述短路状态已进入，使用短路状态目标电压作为命令电压来在所述短路状态期间以电压控制模式控制所述功率转换电路系统。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在所述命令电压的调整期间监测输出电压的变化；
基于所述输出电压的变化率确定所述短路状态何时已清除；以及
响应于所述短路状态的清除，使用基底电压作为所述命令电压来控制所述功率转换电路系统。
19. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述一个或多个输出功率参数包括电压、电流、或时间值，所述方法还包括：
在所述短路状态清除之后，控制所述功率转换电路系统以第一速率减小所述电流，直到发生触发为止；以及
响应于所述触发的发生，控制所述功率转换电路系统以第二速率减小所述电流。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述触发对应于阈值电流值，所述方法还包括：
在所述斜坡下降部分期间监测所述电流；
当所述电流达到阈值电流值时，确定所述触发已发生；以及
响应于达到所述阈值电流值，控制所述功率转换电路系统以所述第二速率减小所述电流。
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