CN1152465C

CN1152465C - 使用电弧设备的直流电源设备

Info

Publication number: CN1152465C
Application number: CNB011394242A
Authority: CN
Inventors: 池田哲朗; 雄; 荒井亨; 石井秀雄
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2004-06-02
Anticipated expiration: 2021-11-23
Also published as: JP4698817B2; KR20020040566A; KR100407179B1; US6507004B2; CN1356763A; US20020063116A1; JP2002160060A

Abstract

一种具有两个电源输入端的直流电源设备，一个整流单元连接在这两个电源输入端之间，一个降压转换器连接至该整流单元。一个可控硅元件连接在该降压转换器的输入和输出之间。两个电容器的串联组合连接在降压转换器的两个输出端之间。一个开关电路连接在这两个电容器的节点和整流单元的一个输入端之间。一个变换器将出现在电容器的串联组合上的直流电压转换成高频电压，该电压接着由变压器进行变压。变压后的高频电压在一个高频到直流转换器中转换成提供给负载的直流电压。根据在这两个电源输入端之间分别提供100V，200V和400V量级的交流电源电压之一或者575V的交流电源电压，可控硅元件，降压转换器，开关电路有不同的响应。

Description

使用电弧设备的直流电源设备

技术领域

本发明涉及一种DC电源设备，该电源设备可以与电弧设备一起使用，如一种电弧焊机、一种弧形切割器或者一种放电灯点火器，更具体而言，本发明涉及使用多种AC电压中的任何一种操作的DC电源设备。

背景技术

一种与电弧设备一起使用的DC电源设备常常由商业AC电源操作。商业AC电源可以提供大小不同的电压。例如，有些电源提供高压，例如提供形成高压组的380V，400V，410V，460V和575V的高压；还有些电源提供低压，如提供形成低压组的200V，208V，230V，和240V的低压。有些DC电源设备设计成将当地的商业AC电压转换成DC电压。另一方面，还存在包括提供高商业AC电压的区域和提供低商业AC压的区域在内的区域。因此，用户必须非常仔细地确定应该使用哪一种DC电源设备，是高压型的还是低压型的。因此，长期以来一直希望提供一种既能够使用高压商业AC电源，也可以使用低压商业AC电源工作的DC电源设备。

这样一种DC电源设备的实例公开于2000年4月25日授予HaruoMoriguchi等的名称为“使用电弧设备的DC电源设备”的美国专利US6,054,674中，该专利对应于1999年7月30日公开的日本专利申请公开号HEI11-206123。公开于该美国专利的电源设备的电路图表示在图1中。该DC电源设备具有电源输入端1a，1b，1c。

假定把商业AC低压组中的一个电压提供给该电源输入端1a-1c。该AC电压通过开关2a，2b，2c与输入侧整流器3连接，并在其中得到整流。开关控制单元30判断正在给输入端1a-1c提供该AC低压。由开关控制单元30作出的判断提供给降压转换器控制单元9，据此，控制单元9给可控硅元件控制单元11发出指令，以接通可控硅元件10。同时，开关控制单元30使常闭开关12a打开，使常开开关12b和12c闭合，这使平滑电容器8a和8b彼此并联连接。接着，从商业AC低压整流获得的电压经过并联连接的电容器8a和8b平滑，平滑后的电压分别提供给与电容器8a和8b并联连接的变换器14a和14b，并在其中被转换成高频电压。来自变换器14a和14b的高频电压分别由电压变压器18a和18b变压，变压后的电压由输出侧整流器20a和20b整流，并由平滑电抗器26a和26b平滑。整流和平滑后出现在输出端28P和28N之间的电压提供给负载(未示出)。

当给电源输入端1a-1c提供一个并非最高电压575V的商业AC高压组中的电压时，该电压在输入侧整流器3中得到整流。开关控制单元30判断提供一个并非575V的商业AC高压，使可控硅元件10导通。这使常闭开关12a闭合，常开开关12b和12b打开。接着使电容器8a和8b彼此串联连接。由商业AC高压整流后得到的高压施加于电容器8a和8b的串联组合上。按照与上述相同的方式，根据提供给电源输入端1a-1c的商业AC低压，在输出端28P和28N之间产生一个提供给负载的相应DC电压。

当给电源输入端1a-1c提供本实例中讨论的商业AC高压组中的最高电压575V的商业AC电源时，该电压在输入侧整流器3中得到整流。开关控制单元30检测正在使用的575V的商业AC电源，可控硅元件10断开。常闭开关12a闭合，常开开关12b和12c打开，这使电容器8a和8b彼此串联连接。除了IGBT5之外，还具有一个续流二极管6和一个平滑电抗器7的降压转换器4的IGBT5也是由降压转换器控制单元9控制，以便连接到串联组合的电容器8a和8b上的一个降低和经过整流的电压。加在串联组合电容器上的整流后的电压大小，与提供给电源输入端1a-1c的AC高压组中第二高的电压时提供的电压相等，即现在所述实例中的460V。按照与上述相同的方式，根据给电源输入端1a-1c提供的低压，在输出端28P和28N之间产生一个提供给该负载的DC电压。

当低压组中的一个电压，即200V，208V，230V或240V提供给电源输入端1a-1c时，加在并联组合的电容器8a和8b上的电压的大小等于输入AC电源电压乘以

例如，在提供200V电压的商业AC电源连接到输入端1a-1c时，加在并联组合平滑电容器8a和8b上的电压约为280V。当输入商业AC电源电压为240V时，加在电容器并联组合上的电压约为340V。

除575V外，当给电源输入端1a-1c提供高压组电压之中的一个电压，即380V，400V，410V，或者460V时，加在每一个串联连接的电容器8a和8b上的电压的幅值等于输入AC电源电压乘以例如，当提供380V电压的商业AC电源连接到输入端1a-1c时，加在每一个串联连接的平滑电容器8a和8b上的电压约为270V。当输入的商业AC电源电压是460V时，加在每一个电容器上的电压的幅值约为325V。

设置降压转换器4，使得在给电源输入端1a-1c提供575V的商业AC电压时，产生的输出电压为460V乘以

约为650V。因此，在每一个彼此串联连接的电容器8a和8b上提供一个约325V的电压。

采用上面的布置，可以采用能够处理最大电压340V、在市场上可以购买的多用途半导体器件，作为处理各种幅值的高压和低压变换器14a和14b的半导体开关器件。

在一些国家和地区，例如在美国和日本，采用100V和115V的较低商业AC电压。当在这些国家和地区使用上述类型的DC电源设备时，平滑电容器8a和8b相互并联连接，因此，加在每一个平滑电容器8a和8b上的电压是100V或者115V乘以

即约为140V或者约为160V。因此，在输出端28P和28N之间不能够获得负载要求的电压幅值。

换句话说，上述DC电源设备远远不能够处理所有大约100V数量级的商业AC低压，大约200V数量级的商业AC低压，约为200V数量级的两倍或以上的商业AC高压。

因此，本发明的一个目的是提供一种使用电弧设备，能够与提供包括约100V数量级商业AC低压的各种商业AC电源一起使用的DC电源设备。

发明内容

一种根据本发明的使用电弧设备的DC电源设备具有适合接收第一AC电压，电压大小约两倍于第一AC电压的第二AC电压，和电压大小约为第二AC电压的两倍或者两倍以上的第三AC电压中的一个的电源输入端。该第一AC电压可以是由第一组商业AC电源提供的多个商业AC电压之一。该第二AC电压可以是由第二组商业AC电源提供的多个商业AC电压之一，该第三AC电压可以是由第三组商业AC电源提供的多个商业AC电压之一。

整流单元的两个输入端与电源输入端连接，用于接收和全波整流提供给电源输入端的AC电压。整流单元产生的输出电压提供给降压转换器，在其输出端之间产生一个预定降低的电压。一个旁路开关在降压转换器输入和输出端之间提供一个旁路。

第一和第二电容器串联连接在降压转换器的输出端之间。一个开关电路连接在第一和第二电容器的节点以及该整流单元输入端之一之间。一个DC至高压转换器将加在第一和第二电容器的串联组合上的DC电压转换为高频电压，该电压接着由一个变压器进行变压。一个高频至DC转换器将来自变压器的高频电压转换为DC电压。

当该第一AC电压提供给电源输入端时，控制器工作，以接通旁路开关，或使旁路开关闭合，从而断开降压转换器，并接通开关电路。接着，整流单元的二极管部分，开关电路和第一及第二电容器形成一个全波型倍压整流电路。

如果提供给电源输入端的电压是第二AC电压，那么控制器工作，以接通旁路开关，断开降压转换器，并断开开关电路。当给电源输入端提供第三AC电压时，控制器使旁路开关断开，使降压转换器接通，并使开关电路断开。

当第一AC电压提供给本发明DC电源设备的电源输入端时，开关电路和旁路开关接通，因此整流单元作为一个全波倍压整流电路工作。因此，在第一和第二电容器的串联组合上施加一个等于第一AC电压乘以

的电压。

当提供第二AC电压时，开关电路断开和旁路开关接通。因此整流单元对该第二AC电压进行全波整流，在第一和第二电容器的串联组合上施加一个等于第二AC电压乘以的电压。由于第二AC电压的大小约为第一AC电压幅值的两倍，因此在将第一AC电压和第二AC电压提供给电源输入端时，加在第一和第二电容器的串联组合上的各个电压稍有不同。

当给电源输入端提供第三AC电压时，旁路开关和开关电路都断开，降压转换器接通。因此，将第三AC电压经过全波整流后得到的电压提供给降压转换器，那么就产生一个低于提供给电源输入端电压的电压。该低压加到第一和第二电容器的串联组合上。

如上所述，提供给DC至高频转换器的DC电压大体相同，因此，不管给电源输入端提供第一、第二还是第三AC电压，都能够给负载提供需求的DC电压。

控制器可以包括一个电压检测器。该电压检测器检测提供给电源输入端的第一、第二或者第三AC电压，并产生一个电压指示信号，即第一AC电压指示信号，第二AC电压指示信号，或第三AC电压指示信号。在这种情况下，还使用了一个选择信号发生器和一个重合判断装置。该选择信号发生器具有一个用户可以用来选择对应于第一到第三AC电压之一的选择信号的选择器或者操作装置。该选择信号提供给重合判断装置，电压指示信号也与该装置连接。在电压指示信号和选择信号不一致时，该重合判断装置使旁路开关和降压转换器断开。

采用上述布置，在想要的电压不同于实际连接到电源输入端的电压时，该DC电源设备不工作。

该控制器可以设置成在表示电压的信号与选择信号不一致时，使重合判断装置断开旁路开关和降压转换器，还可以在来自电压检测器的电压指示信号和来自选择信号发生器的选择信号都表示第一AC电压时，使旁路开关和开关电路接通，并使降压转换器断开。

采用这种布置，如果连接到该设备的电源输入端的AC电压不是用户想要操纵该设备的电压，那么该DC电源设备就不工作。因此，避免了误操作。此外，如果用户打算利用第一AC电压操作该电源设备，以及连接到输入端的AC电压实际上是第一AC电压，该设备可以正常工作。

控制器可以这样设置，在来自电压检测器的电压指示信号表示的AC电压与来自选择信号发生器的选择信号表示的AC电压不一致时，使重合判断装置断开旁路开关和降压转换器，并在电压指示信号对应于选择信号时使重合判断装置接通旁路开关并断开开关电路和降压转换器。

采用这种布置，当用户打算利用第一到第三AC电压之一操作该DC电源设备时，以及如果实际上连接到输入端的电压是不同的电压时，防止该DC电源设备工作。当该第二AC电压连接到电源输入端时，如果想要操作该设备的电压是该第二AC电压，那么该DC电源设备可以正常工作。

该控制器可以这样设置，在来自电压检测器的电压指示信号所表示的AC电压与来自选择信号发生器的选择信号所表示的AC电压不同时，使重合判断装置断开旁路开关和降压转换器，并在该电压指示信号和该选择信号对应于第三AC电压时，使该重合判断装置断开该旁路开关和开关电路，并接通降压转换器。

因此，如果实际上提供给DC电源设备电源输入端的电压不是用户打算操作该DC电源设备的电压，那么防止该设备工作，并且当用户要用第三AC电源电压操作该电源设备时，如果该AC电压提供给电源输入端，那么该DC电压可以正常工作。

该控制器可以包括一个重合判断装置以及上述的电压检测器和选择信号发生器。该重合判断装置接收来自电压检测器的电压指示信号和来自选择信号发生器的选择信号。在电压指示信号和选择信号都对应于第一AC电压时，该重合判断装置使旁路开关和开关电路接通，使降压转换器断开。在电压指示信号和选择信号表示的电压是第二电压时，该重合判断装置使旁路开关接通，使开关电路和降压转换器断开。如果来自电压检测器的电压指示信号和来自选择信号发生器的选择信号都表示第三AC电压，那么该重合判断装置使旁路开关和开关电路断开，并使降压转换器接通。如果电压指示信号表示的电压不同于选择信号表示的电压，那么该重合判断装置控制选择信号发生器，使该选择信号对应于来自电压检测器的电压指示信号。

采用这种布置，如果打算使用的电压不同于提供给电源输入端的电压，那么该选择信号将变化成对应于电源输入端的电压，以便DC电源设备可以正常工作。因此，即使用户不能够确定实际连接到该设备电源输入端的电压，该DC电源设备也能够正常工作。

附图说明

图1是一种现有技术DC电源设备的电路框图；及

图2是本发明一个实施例的DC电源设备的部分电路框图。

具体实施方式

一种根据本发明一个实施例的使用电弧设备的DC电源设备表示于图2。该DC电源设备可以与如一个电弧焊机一起使用，并具有电源输入端101a和101b，这些电源输入端适合用来连接到单相商业AC电源。连接到电源输入端101a和101b的电源可以是提供电压均方根值为100V或者115V(以下称为100V量级电压)的100V量级低压供电电源(以下称为100V量级电源)之一，电压均方根值为200V，208V，230V或者240V(以下称为200V量级电压)的200V量级低压供电电源(以下称为200V量级电源)之一，电压均方根值为380V，400V，410V，440V或者460V(以下称为400V量级电压)的400V量级高压供电电源(以下称为400V量级电源)，或者电压均方根值为575V(以下称为575V电压)的575V高压供电电源(以下称为575V电源)。

200V量级的电压大小大约是100V量级电压幅值的两倍，或者最大到2.4倍。400V量级电压和575V电压的大小大约是200V量级电压的两倍或两倍以上。

电源输入端101a和101b分别通过开关102a和102b与整流单元103的两个整流器输入端103N1和103N2的对应一个相连。整流单元103可以例如是一个包括连接在一个桥式结构内的整流二极管103a，103b，103c和103d的全波整流电路。整流得到的整流电压在整流器两个输出端103P和103N之间产生。

平滑电容器134连接在整流器输出端103P和103N之间，用于平滑整流后的电压。冲击吸收电路与该平滑电容器134并联连接，并包括一个二极管135和一个电容器136的串联组合，以及一个与该二极管135并联连接的电阻器137。如果当在冲击电压出现在整流单元103输出侧时，该冲击吸收电路工作，通过该二极管135将冲击电压连接到该电容器136，以便该电容器136能够吸收该冲击电压。

降压转换器104的输入连接在整流器输出端103P和103N之间。具体而言，一个半导体开关器件如一个IGBT105的集电极连接到该整流器输出端103P。IGBT105的发射极连接到一个续流二极管106的阴极，该续流二极管106的阳极连接到整流器输出端103N。IGBT105的发射极也连接到一个平滑电抗器107的一端。电抗器107的另一端和整流器输出端103N提供降压变换器104的输出端104P和104N。电容器108a和108b的串联组合连接在转换器输出端104P和104N之间。

出现在电容器108a和108b的串联组合上的电压由电压检测器132检测。IGBT105的导通周期由电压检测器132和降压转换器控制单元(以下称为转换器控制单元)109反馈控制，以便使检测的电压具有预定值。

一个旁路开关例如一个可控硅元件110连接在该整流器输出端103P和IGBT105的发射极之间。该可控硅元件110的阳极连接整流器输出端103P，阴极连接IGBT105的发射极。当来自旁路开关控制电路111的选通信号提供给其栅极时，可控硅元件110导通，从而使来自整流器输出103P的电流通过可控硅元件110和电抗器107旁通到降压转换器104的转换器输出端104P。

开关电路154连接在电容器108a和108b的节点CON以及整流单元103的输入端103IN2之间。当开关电路154断开时，整流单元103用作一个全波整流器电路。当开关电路154闭合，可控硅元件110导通时，整流单元103的二极管103a和103d，可控硅元件110，平滑电抗器107，电容器108a和108b以及开关电路154形成一个全波倍压整流器电路。

一个DC到高频转换器如一个变换器114连接在降压转换器输出端104P和104N之间。该变换器114可以是一个由多个半导体开关器件如IGBT形成的全桥或半桥型变换器。

变换器114的输出连接到变压器118的初级绕组118P上。在变压器118的次级绕组118S中感应一个经过变压的高频电压。在高频到DC转换器120内，该感应的高频电压转换成DC电压，该高频到DC转换器包括整流二极管122和124，这些二极管的阳极连接次级绕组118S的相应各端。二极管122和124的阴极一起连接到DC电源设备的输出端128P。次级绕组118S的中间抽头118T通过一个平滑电抗器126连接到DC电源设备的另一个输出端128N。这些输出端128P和128N适合与一个负载，如一个包括工件和电极的焊接设备负载相连接。

电流检测器133连接在输出端128P和二极管122和124的阴极连接点之间，用于检测通过该负载的负载电流。电流检测器133和变换器控制单元116反馈控制变换器114的IGBT的导通周期，以便使该负载电流具有预定的值。换句话说，该电源设备是恒流控制的。

控制器100根据提供给电源输入端101a和101b的电压控制该DC电源设备的工作。控制器100包括一个电压检测单元140，该电压检测单元具有一个连接在整流器输出端103P和103N之间的分压器。该分压器由串联连接在整流器输出端103P和103N之间的电阻器141和142形成。电阻器142上的电压提供给比较装置，例如电压检测单元140的比较器143，144和145。比较器143接收来自第一参考电压电源146的第一参考电压，比较器144接收来自第二参考电压电源147的第二参考电压，比较器145接收来自第三参考电压电源148的第三参考电压。

第一参考电压可以是对应于由整流器103对提供给电源输入端101a和101b的100V量级电压中最低电压即100V进行整流，由电容器134平滑经过整流的电压，并由电阻器141和142对经过整流和平滑后的电压进行分压之后所得到的电压。在电阻器142上的电压等于或大于第一参考电压时，该比较器143产生一个输出信号。

第二参考电压可以是对应于由整流器103对提供给电源输入端101a和101b的200V量级电压中最低电压即200V进行整流，由电容器134平滑经过整流的电压，并由电阻器141和142对经过整流和平滑后的电压进行分压之后所得到的电压。在电阻器142上的电压等于或大于第二参考电压时，该比较器144产生一个输出信号。

第三参考电压可以是对应于由整流器103对提供给电源输入端101a和101b的400V量级和575V电压中最低电压即380V进行整流，由电容器134平滑经过整流的电压，并由电阻器141和142对经过整流和平滑后的电压进行分压之后所得到的电压。在电阻器142上的电压等于或大于第三参考电压时，该比较器145产生一个输出信号。

采用上述布置，当100V量级的商业AC电源之一连接在电源输入端101a和101b之间时，只有比较器143产生一个输出信号，该信号作为第一AC电压指示信号提供给一个重合电路149。

当一个200V量级的商业AC电源之一提供于电源输入端101a和101b之间时，比较器143和144都产生输出信号，这些信号作为第二AC电压指示信号提供给重合电路149。

当提供一个400V量级电压的商业AC电源之一或者提供575V电压的商业AC电源连接在电源输入端101a和101b之间时，比较器143，144和145的输出信号都作为第三AC电压指示信号输送给重合电路149。

重合电路149也接收来自选择信号发生器150的选择信号。选择信号发生器150由一个选择器150a和一个电信号转换器151形成。该选择器150a具有一个接触臂A和触点B，C和D。操作员可以操纵臂A以便使该臂接触任何一个触点B，C和D。当臂A摆动到并接触触点B时，电信号转换器151给重合电路149提供一个第一选择信号，表示DC电源设备应该使用一个100V量级的低压商业AC电源进行工作。

当臂A接触触点C时，电信号转换器151给重合电路149提供一个第二选择信号，表示DC电源设备应该使用一个200V量级的低压商业AC电源进行工作。

当臂A接触触点D时，电信号转换器151给重合电路149提供一个第三选择信号，表示电源设备应该使用商业AC电源提供的400V量级电压之一或者商业AC电源提供的575V电压进行工作。

当只有比较器143给重合电路149提供输出信号，同时重合电路149正在接收来自选择信号发生器150的第一选择信号时，重合电路149产生一个100V量级的激励信号。当比较器143和144都给重合电路149提供输出信号，而重合电路149 在接收来自选择信号发生器150的第二选择信号时，重合电路149产生一个200V量级的激励信号。当所有比较器143，144和145都给重合电路149提供输出信号，而重合电路149正在接收来自选择信号发生器150的第三选择信号时，重合电路149产生一个高压激励信号。

即使给重合电路149提供第一选择信号，如果不是只有比较器143给重合电路149提供输出信号，那么也不会产生一个对应的激励信号。此外，即使给重合电路149提供第二选择信号，如果不是只有比较器143和144都给重合电路149提供输出信号，那么也不会产生一个对应的激励信号。此外，即使给重合电路149提供第三选择信号，如果不是所有比较器143，144和145都同时给重合电路149提供输出信号，那么也不会产生一个对应的激励信号。

激励信号提供给降压转换器指令单元152和开关电路指令单元153。在给该单元152提供100V量级或200V量级的激励信号时，降压转换器指令单元152使降压转换器控制单元109工作。接着，降压转换器控制单元109使旁路开关控制单元111工作，从而使可控硅元件110导通。

当给降压转换器指令单元152提供高压激励信号时，使降压转换器控制单元109控制降压转换器104的IGBT105。

当不给降压转换器指令单元152提供激励信号时，使降压转换器控制单元109停止工作，使可控硅元件110不导通，使降压转换器104停止工作。

在接收100V量级的激励信号后，开关电路指令单元153使开关电路154闭合。在另外两个激励信号之一或者没有激励信号提供给该开关电路指令单元153时，开关电路154断开。

由电源单元155给比较器143，144和145，重合电路149，电信号转换器151，降压转换器指令单元152和开关电路指令单元153的工作提供电力。通过适当地调节出现在整流器输出端103P和103N之间的电压，电源单元155为这些元件提供电力。

采用上述的布置，当选择器150a的接触臂A接触触点B时，表示电源设备应该使用100V量级的电源进行工作，重合电路149不产生激励信号，因此，除非只有比较器143提供一个输出信号，否则DC电源设备不工作。

采用选择100V量级低压商业AC电压的选择器150a，在电源输入端101a和101b之间采用一个100V量级的低压商业AC电源，重合电路149产生100V量级的激励信号。这导致可控硅元件110导通，开关电路154闭合。并接着使全波倍压整流器电路工作，从而在降压转换器104的输出端104P和104N之间产生一个 (约280V)或者

(约290V)的电压。该电压在变换器114内被转换成高频电压，接着，在变压器118中变压，在高频到DC转换器120中转换成DC电压，提供给负载。

采用表示应该使用一个200V量级电压的选择器150a，并在电源输入端101a和101b之间不连接200V量级的电源，重合电路149不产生激励信号，因此，DC电源设备不工作。

采用表示应该使用200V量级电压的选择器150a，并在电源输入端101a和101b之间连接200V量级的电源中的一个，重合电路149产生200V量级的激励信号，该信号提供给降压转换器指令单元152，使降压转换器控制单元109激活旁路开关控制单元111，以便可控硅元件110接通。同时，开关电路指令单元153接收来自重合电路149的200V量级的激励信号，使开关电路154断开。因此，整流单元103作为一个全波整流电路工作，在降压转换器104的输出端104P和104N之间产生 (约280V)， (约290V)，

(约320V)和 (约340V)的电压中的一个，这取决于在电源输入端101a和101b之间提供的200V量级的商业AC电压。

在转换器输出端104P和104N之间产生的电压在变换器114内转换成一个高频电压，在变压器118内进行变压，在高频到DC转换器120内转换成一个DC电压，最后提供给负载。

在选择器150a指示DC电源设备应该使用400V量级之一或者575V的电压工作时，如果在电源输入端101a和101b之间连接一个并非400V量级和575V的商业AC电源电压，那么该重合电路149不产生激励信号，因此，DC电源设备不工作。

在选择器150a指示电源设备应该使用这种AC电压工作时，如果在电源输入端101a和101b之间提供400V量级商业AC电压中的一个或575V的电压，那么该重合电路149产生该高压激励信号，该信号被提供给降压转换器指令单元152。该降压转换器指令单元152指令降压转换器控制单元109开始控制IGBT105。高压激励信号也提供给开关电路指令单元153，以指令开关电路154断开。这使得在整流器输出端103P和103N之间产生一个电压，该电压是

(约530V)， (约560V)，

(约570V)， (约610V)， (约640V)和

(约800V)中的一个，这取决于提供给电源输入端101a和101b之间的电压。降压转换器104降低整流器输出端103P和103N之间产生的电压，例如约280V。该280V的电压接着在变换器114中转换成高频电压，该高频电压在变压器118中进行变压。该变压后的高频电压接着在高频到DC转换器120中转换成一个DC电压，最后提供给负载。

当在电源输入端101a和101b之间连接一个100V量级的电源时，开关电路154闭合，以致整流单元103和平滑电容器108a和108b作为一个全波整流器倍压电路工作。因此，提供给负载的电压基本上等于使用200V量级的电源时提供的电压，并可能是负载需要的电压。

在电源输入端101a和101b上连接200V量级，400V量级的电源中的一个或者575V的电源时，如果开关电路154闭合，使整流单元103作为一个倍压器工作，那么将有一个非常高的电压施加在电容器108a和108b的串联组合上，造成变换器114损坏。同样，在电源输入端101a和101b之间连接400V量级电源中的一个或者575V的电源时，如果降压转换器104不随正导通的可控硅元件110工作，那么将会给变换器114施加一个高压，使变换器损坏。

但是采用上述布置，如果通过选择器150a选择的电压不同于施加在电源输入端101a和101b之间的商业AC电源电压，那么DC电源设备不工作。换句话说，不同于现有技术的DC电源设备；即使在这种情况下，本发明的DC电源设备也不会被损坏。

由于使用降压转换器104，即使使用400V量级电源中的一个或者575V的电源，也只有一个约280V的电压施加在该变换器114上。当在电源输入端101a和101b之间施加一个100V或者200V的低商业AC电压时，加在变换器114上的电压也约为280V。因此，作为变换器114的IGBT，可以使用发射极-集电极耐压为600V的通常可以购得的通用IGBT。即使在输入端101a和101b之间施加一个大于200V的低压，加在变换器114上的最大可能电压仅是380V，变换器114的IGBT可以是上述那种通常可以购得的通用IGBT。

除了根据降压转换器控制单元109发出的信号操作旁路开关控制单元111，也可以根据降压转换器指令单元152直接提供的信号操作旁路开关控制单元111。

在重合电路149指示选择信号发生器150的选择信号和比较器143，144和145的输出不一致时，可以使用一个指示器如一个指示灯或者一个蜂鸣器。

在上述实施例中，在重合电路149指示选择信号与比较器143，144和145的输出信号不一致时，可以防止DC电源设备工作。但是，DC电源设备可以设有一个驱动选择信号发生器150的选择器150a的驱动单元，以便切换到提供一个对应于比较器143，144和145的输出的选择信号的状态。

此外，除了在整流器输出端103P和IGBT105的发射极之间连接可控硅元件110外，也可以在整流器输出端103P和降压转换器输出端104P之间连接该可控硅元件110。

此外，可以使用另外一种装置如前馈型旁路开关电源作为DC到高频转换器，来替代变换器114。

Claims

1、一种使用电弧设备的直流电源设备，包括：

几个电源输入端，适合于接收第一交流电压，幅值大约是所述第一交流电压两倍的第二交流电压以及幅值为等于或大于第二交流电压的两倍的第三交流电压中的一个；

一个整流单元，具有两个连接所述电源输入端中的一组的整流器输入端，用于对提供到所述两个整流输入端之间的交流电压进行全波整流，并在两个整流器输出端之间产生一个整流后的输出电压；

一个降压转换器，具有两个其间施加所述整流后输出电压的转换器输入端，和两个其间产生预定降低输出电压的转换器输出端；

一个旁路开关，适合于在所述降压转换器的所述转换器输入端之一和所述转换器输出端之一之间提供一个旁路；

串联连接在所述降压转换器的所述两个转换器输出端之间的第一和第二电容器；

一个连接在所述第一和第二电容器的节点和所述两个整流器输入端之一之间的开关电路；

一个直流到高频转换器，用于将所述第一和第二电容器的串联组合上产生的直流电压转换为高频电压；

一个变压器，用于对来自所述直流到高频转换器的所述高频电压进行变压；

一个高频到直流转换器，用于将经过变压后的高频电压转换成直流电压；及

一个控制器，在所述第一交流电压提供给所述电源输入端时使所述旁路开关接通，使所述降压转换器断开，以及使所述开关电路接通，在所述第二交流电压提供给所述电源输入端时，所述控制器使所述旁路开关接通，使所述降压转换器断开，以及使所述开关电路断开，在所述第三交流电压提供给所述电源输入端时，所述控制器使所述旁路开关断开，使所述降压转换器接通，使所述开关电路断开。

2、如权利要求1所述的直流电源设备，其中所述控制器包括：

一个电压检测单元，用于在所述第一交流电压提供给所述电源输入端时产生一个第一交流电压指示信号，在所述第二交流电压提供给所述电源输入端时产生一个第二交流电压指示信号，在所述第三交流电压提供给所述电源输入端时产生一个第三交流电压指示信号，作为电压检测单元输出信号；

一个具有可以由所述直流电源设备用户操作的操作装置的选择信号发生器，用于根据用户通过所述操作装置的操作选择的所述第一、第二和第三交流电压指示信号中的一个产生一个选择信号；及

一个接收所述电压检测单元输出信号和所述选择信号的重合判断装置，用于在所述电压检测单元输出信号不对应于所述选择信号时，使所述旁路开关和所述降压转换器断开。

3、如权利要求2所述的直流电源设备，其中当所述检测单元输出信号和所述选择信号都表示所述第一交流电压时，所述控制器使所述旁路开关和所述开关电路接通，并使所述降压转换器断开。

4、如权利要求2所述的直流电源设备，其中当所述检测单元输出信号和所述选择信号都表示所述第二交流电压时，所述控制器使所述旁路开关接通，使所述开关电路断开，并使所述降压转换器断开。

5、如权利要求2所述的直流电源设备，其中当所述检测单元输出信号和所述选择信号都表示所述第三交流电压时，所述控制器使所述旁路开关和所述开关电路断开，并使所述降压转换器接通。

6、如权利要求1所述的直流电源设备，其中所述控制器包括：

一个接收所述电压检测单元输出信号和所述选择信号的重合判断装置，用于在所述电压检测单元输出信号和所述选择信号都代表所述第一交流电压时，使所述旁路开关和所述开关电路接通，使所述降压转换器断开，在所述检测单元输出信号和所述选择信号都代表所述第二交流电压时，使所述旁路开关接通，所述开关电路断开，使所述降压转换器断开，在所述检测单元输出信号和所述选择信号都代表所述第三交流电压时，使所述旁路开关和所述开关点路断开，使所述降压转换器接通；

在所述选择器输出信号不对应于所述选择信号时，所述重合判断装置按照所述选择信号能对应于所述电压检测单元输出信号的方式控制所述选择信号发生器。