DE4411227A1 - Lichtbogenschweißgerät mit Resonanzschaltkreis - Google Patents

Lichtbogenschweißgerät mit Resonanzschaltkreis

Info

Publication number
DE4411227A1
DE4411227A1 DE19944411227 DE4411227A DE4411227A1 DE 4411227 A1 DE4411227 A1 DE 4411227A1 DE 19944411227 DE19944411227 DE 19944411227 DE 4411227 A DE4411227 A DE 4411227A DE 4411227 A1 DE4411227 A1 DE 4411227A1
Authority
DE
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
transformer
arc welding
current
switching
characterized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19944411227
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Szczesny
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EWM ELEKTROWERK MUENDERSBACH VERWALTUNGSGESELLSCHAFT MBH 56271 MUENDERSBACH DE
ELEKTRO WERK MUENDERSBACH GmbH
Original Assignee
EWM ELEKTROWERK MUENDERSBACH VERWALTUNGSGESELLSCHAFT MBH 56271 MUENDERSBACH DE
ELEKTRO WERK MUENDERSBACH GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • B23K9/1043Power supply characterised by the electric circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtbogenschweißgerät bestehend aus einer Inverterstromquelle mit einem netzspannungsgespeisten Gleichrichter, einem Zwischenkreis einem primärseitig getaktetem Stromwandler und einem sekundärseitig des Stromwandlers angeordneten Gleichrichter, an den ein Schweißprozeß angekoppelt ist, wobei die Taktung des Stromwandlers über Halbleiterschalter erfolgt, die während eines vorgegebenen Schaltintervalls elektrisch leitend sind.

Ein Lichtbogenschweißgerät der eingangs genannten Art ist aus der DE P 41 28 175 bekannt. Dieses verfügt über eine Inverterstromquelle zur Versorgung des Schweißprozesses. Es ist nun erwünscht, ein solches Lichtbogenschweißgerät mit einer möglichst großen Schaltfrequenz des Stromwandlers zu betreiben. Dem sind allerdings in der Praxis Grenzen gesetzt dadurch, daß bei jedem Schaltvorgang in den Halbleiterschaltern Schaltverluste entstehen. Daher sind diese Schaltverluste frequenzproportional, so daß eine Erhöhung der Schaltfrequenz gleichbedeutend ist mit einer Erhöhung der Schaltverluste.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie mit einer höheren Schaltfrequenz betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem getakteten Stromwandler ein Resonanzschaltkreis zugeordnet ist, dessen Resonanzfrequenz mit dem vorgegebbaren Schaltintervall der Halbleiterschalter in Verbindung steht nach der Beziehung

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, die bekannte Inverterstromquelle um einen Resonanzkreis erweitert ist, dessen Eigenfrequenz so bemessen ist, daß der im Resonanzkreis fließende Strom bzw. die an ihm anliegende Spannung auf Null geführt wird, bevor der nächste Schaltvorgang im Halbleiterschalter T1 bzw. T2 stattfindet. Dadurch, daß eine der beiden Größen Strom oder Spannung im Umschaltzeitpunkt des Transistors Null ist, sind auch die Schaltverluste zu diesem Zeitpunkt Null. Dies bedeutet, daß das Lichtbogenschweißgerät mit einer höheren Stromwandlerfrequenz betrieben werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die EMV-Störstrahlung wesentlich verringert wird, weil das Ausschalten der Transistoren T1 und T2 entweder bei I = 0 A oder U = 0 V erfolgt, so daß kein di/dt oder du/dt auftritt. Es spielt dabei erfindungsgemäß keine Rolle, ob der Resonanzschaltkreis sekundär- oder primärseitig im Bezug auf den Stromwandler angeordnet ist. Entscheidend ist die frequenzmäßige Zuordnung im Bezug auf das Schaltintervall der Halbleiterschalter des Stromwandlers entsprechend den oben dargestellten Bedingungen.

Dabei sind als Varianten denkbar, daß entweder ein Stromresonanzschaltkreis verwendet wird, wobei die Halbleiterschalter geschaltet werden, wenn der Schwingkreisstrom zu Null geworden ist, oder ein Spannungsresonanzschaltkreis, bei dem dann geschaltet wird, wenn die Spannung am Resonanzkreis zu Null geworden ist.

Für die Realisierung des erfindungsgemäßen Schweißgerätes eignen sich als Halbleiterschalter vorzugsweise IGBT′s, da bei Schaltern dieser Art die frequenzabhängigen Verluste ansonsten merklich sind.

Eine weitere besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das induktive Element des Resonanzschaltkreises durch die Streuinduktivität des Stromwandlers gebildet ist. Dies führt zu einer Bauteilevereinfachung, da zur Bildung des Resonanzkreises nur noch ein Kondensator ergänzt werden muß.

Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich für alle Arten von Stromwandlern realisieren, beispielsweise für Eintaktwandler, Doppel-Durchflußwandler, Brückenwandler oder Halbbrückenwandler.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Schaltkreisdiagramm eines Ausführungsbeispieles für ein erfindungsgemäßes Lichtbogenschweißgerät und

Fig. 2 zeitliche Signalverläufe zur Erläuterung der Funktion des Schaltkreises nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen von einem Dreiphasennetz L1, L2, L3 gespeisten Gleichrichter 1, der einen einen Zwischenkreis bildenden Kondensator 2 über eine zwischengeschaltete Induktivität speist. Der Zwischenkreis 2 versorgt seinerseits einen ihm nachgeordneten Stromwandler 4. Der Stromwandler 4 wird primärseitig über Halbleiterschalter 3a, 3b getaktet derart, daß primärseitig eine Taktfrequenz im Mittelfrequenzbereich (25 bis 100 kHz) entsteht.

Sekundärseitig ist der Stromwandler 4 an eine Gleichrichterdiode angeschlossen, der ein aus einer Reiheninduktivität LR und einem parallel angeordneten Kondensator CR gebildeter Schwingkreis nachgeordnet ist.

Parallel zum Schwingkreiskondensator CR ist eine Freilaufdiode 6 angeordnet. An den Ausgang dieser so ausgebildeten Inverterstromquelle ist über eine Kapazität 7 und eine Induktivität 8 ein Schweißprozeß 9 angeschlossen, welcher durch eine Schweißelektrode und einen Massenanschluß zeichnerisch dargestellt ist.

Die Ansteuerung der Halbleiterschalter T1 bzw. T2 (3a, 3b) erfolgt über nicht dargestellte Ansteuereinrichtungen. Das rechteckförmige Steuersignal für die Halbleiterschalter T1 bzw. T2 ist im oberen Diagramm von Fig. 2 dargestellt. Dem Impulsdiagramm ist entnehmbar, daß der Rechteckimpuls eine bestimmte Breite aufweist, die dem Schaltintervall der vorzugsweise als IGBT′s ausgebildeten Halbleiterschalter T1, T2 entspricht. Außerhalb der Schaltintervalle ist das Aussteuersignal für die Transistoren T1, T2 auf den niedrigen Wert der Basisspannung begrenzt.

Der im mittleren Bild in Fig. 2 dargestellte Verlauf zeigt die am Halbleiterschalter T2 anliegende Kollektor-Emit­ terspannung UT, welche ihrem Verlauf nach dem im oberen Diagramm dargestellten Aussteuersignal entspricht.

Aufgrund des dem Stromwandler 4 zugeordneten Resonanzschaltkreises, der aus den Elementen LR und CR besteht, weist der Kollektorstrom des Halbleiterschalters T2 den im unteren Diagramm in Fig. 2 dargestellten zeitlichen Verlauf auf. Dieser folgt einer Sinusfunktion, nachdem der Halbleiterschalter T2 durch den Spannungssprung an der Basis durchgeschaltet wurde. Der Strom durchläuft nun gemäß dem Diagramm zunächst sein Maximum und klingt dann auf den Wert Null ab. Dieser Wert wird noch entlang eines kurzen Zeitabschnittes beibehalten, bevor das Ausschalten des Halbleiterschalters T2 erfolgt. Im Zeitbereich zwischen dem Abklingen des Stromes auf Null und dem Umschalten wird der Strom zwangsweise auf Null gehalten.

Die im unteren Diagramm von Fig. 2 dargestellte Bedingung des Herabführens des Stroms iT auf Null, bevor der Ausschaltvorgang am Halbleiterschalter T2 erfolgt, kann nur dann erreicht werden, wenn die Ungleichung

erfüllt ist.

Dabei ist eine Mindestreserve an verbleibendem Zeitintervall erforderlich, damit der Strom sicher auf Null geführt ist, so daß keine Schaltverluste entstehen.

Claims (11)

1. Lichtbogenschweißgerät bestehend aus einer Inverterstromquelle mit einem netzspannungsgespeisten Gleichrichter (1), einem Zwischenkreis (2), einem primärseitig getaktetem Stromwandler (4) und einem sekundärseitig des Stromwandlers (4) angeordneten Gleichrichter (5), an den ein Schweißprozeß (9) angekoppelt ist, wobei die Taktung des Stromwandlers (4) über Halbleiterschalter (T1, T2) erfolgt, die während eines vorgegebenen Schaltintervalls (Tein) elektrisch leitend sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem getakteten Stromwandler (4) ein Resonanzschaltkreis (LR, CR) zugeordnet ist, dessen Resonanzfrequenz (fR) mit dem vorgegebbaren Schaltintervall der Halbleiterschalter (T1, T2) in Verbindung steht nach der Beziehung
2. Lichtbogenschweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis ein Stromresonanzkreis ist, wobei die Taktung des Stromwandlers jeweils zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der Strom (iT) im Resonanzkreis zu Null geworden ist.
3. Lichtbogenschweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis ein Spannungsresonanzkreis ist, wobei die Taktung des Stromwandlers jeweils zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem die Spannung (uT) im Resonanzkreis zu Null geworden ist.
4. Lichtbogenschweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschalter (T1, T2) IGBT′s sind.
5. Lichtbogenschweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Element (LR) des Resonanzschaltkreises durch die Streuinduktivität des Stromwandlers (4) gebildet ist.
6. Lichtbogenschweißgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschaltkreis auf der Sekundärseite des Stromwandlers (4) angeordnet ist.
7. Lichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschaltkreis auf der Primärseite des Stromwandlers angeordnet ist.
8. Lichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler (4) ein Eintaktwandler ist.
9. Lichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler ein Doppel-Durchflußwandler ist.
10. Lichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler ein Brückenwandler ist.
11. Lichtbogenschweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler ein Halbbrückenwandler ist.
DE19944411227 1994-03-31 1994-03-31 Lichtbogenschweißgerät mit Resonanzschaltkreis Withdrawn DE4411227A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944411227 DE4411227A1 (de) 1994-03-31 1994-03-31 Lichtbogenschweißgerät mit Resonanzschaltkreis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944411227 DE4411227A1 (de) 1994-03-31 1994-03-31 Lichtbogenschweißgerät mit Resonanzschaltkreis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4411227A1 true true DE4411227A1 (de) 1995-10-05

Family

ID=6514336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19944411227 Withdrawn DE4411227A1 (de) 1994-03-31 1994-03-31 Lichtbogenschweißgerät mit Resonanzschaltkreis

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4411227A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6002103A (en) * 1994-11-18 1999-12-14 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding power source
US6115273A (en) * 1998-07-09 2000-09-05 Illinois Tool Works Inc. Power converter with low loss switching
WO2001053030A1 (de) * 2000-01-20 2001-07-26 Fronius International Gmbh Verfahren zum regeln und/oder steuern einer schweissstromquelle mit einem resonanzkreis
US6865096B1 (en) 1998-07-09 2005-03-08 Illinois Tool Works Inc. Power convertor with low loss switching
US6987242B2 (en) 2000-03-31 2006-01-17 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding, plasma or heating power source
WO2007014933A1 (de) * 2005-08-02 2007-02-08 Lorch Schweisstechnik Gmbh Elektrische stromquelle, insbesondere schweissstromquelle
RU2565588C1 (ru) * 2014-08-12 2015-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Резонвер" Способ регулирования выходного тока резонансного источника питания сварочной дуги

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2922144A1 (de) * 1979-05-31 1980-12-04 Messer Griesheim Gmbh Einrichtung zum gleich- und/oder wechselstrom-lichtbogenschweissen mit einem wechselrichter
DE3134628A1 (de) * 1981-09-02 1983-03-17 Frank Dipl Phys Gensler Schaltnetzteil
DE3316281C2 (de) * 1983-04-29 1987-01-29 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De
DE3736800C2 (de) * 1987-10-30 1989-10-26 Karl Dr.-Ing. 3344 Achim De Schmidt
DE4313359A1 (de) * 1992-04-24 1993-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Schaltnetzteil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2922144A1 (de) * 1979-05-31 1980-12-04 Messer Griesheim Gmbh Einrichtung zum gleich- und/oder wechselstrom-lichtbogenschweissen mit einem wechselrichter
DE3134628A1 (de) * 1981-09-02 1983-03-17 Frank Dipl Phys Gensler Schaltnetzteil
DE3316281C2 (de) * 1983-04-29 1987-01-29 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De
DE3736800C2 (de) * 1987-10-30 1989-10-26 Karl Dr.-Ing. 3344 Achim De Schmidt
DE4313359A1 (de) * 1992-04-24 1993-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Schaltnetzteil

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7319206B2 (en) 1994-11-18 2008-01-15 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding power source
US6849827B2 (en) 1994-11-18 2005-02-01 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding power source
US6239407B1 (en) 1994-11-18 2001-05-29 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding power source
US6002103A (en) * 1994-11-18 1999-12-14 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding power source
US7778056B2 (en) 1998-07-09 2010-08-17 Geissler Steven J Power converter with low loss switching
US6426888B2 (en) 1998-07-09 2002-07-30 Illinois Tool Works Inc. Power convertor with low loss switching
US6625046B2 (en) 1998-07-09 2003-09-23 Illinois Tool Works Inc. Power convertor with low loss switching
US7336512B2 (en) 1998-07-09 2008-02-26 Illinois Tool Works Inc. Power convertor with low loss switching
US6115273A (en) * 1998-07-09 2000-09-05 Illinois Tool Works Inc. Power converter with low loss switching
US6865096B1 (en) 1998-07-09 2005-03-08 Illinois Tool Works Inc. Power convertor with low loss switching
US6849828B2 (en) 2000-01-20 2005-02-01 Fronius International Gmbh Method for regulating and/or controlling a welding current source with a resonance circuit
WO2001053030A1 (de) * 2000-01-20 2001-07-26 Fronius International Gmbh Verfahren zum regeln und/oder steuern einer schweissstromquelle mit einem resonanzkreis
US7235759B2 (en) 2000-03-31 2007-06-26 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding, plasma or heating power source
US6987242B2 (en) 2000-03-31 2006-01-17 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding, plasma or heating power source
WO2007014933A1 (de) * 2005-08-02 2007-02-08 Lorch Schweisstechnik Gmbh Elektrische stromquelle, insbesondere schweissstromquelle
RU2565588C1 (ru) * 2014-08-12 2015-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Резонвер" Способ регулирования выходного тока резонансного источника питания сварочной дуги

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1146630A2 (de) Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils
DE3538494A1 (de) Aus einer gleichspannungsquelle gespeiste elektrische schaltungsanordnung zur versorgung eines verbraucherzweipols mit eingepraegtem, jedoch unterbrechbarem gleichstrom oder eingepraegtem, jedoch unterbrechbarem, blockfoermigem wechselstrom mit einstellbarer begrenzung der spannungen am verbraucherzweipol und an den verwendeten elektronischen einwegschaltern
EP0443155A1 (de) Schaltgerät zur Ein- und Ausschaltung
EP0439240A2 (de) Elektronisches Vorschaltgerät
DE3912849A1 (de) Stromversorgungsgeraet
EP0395776B1 (de) Elektronisches Vorschaltgerät
EP0114370A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe
DE3630775A1 (de) Mosfet-hochspannungsschalter mit extrem kurzer schaltzeit
DE4418886A1 (de) Getaktete Stromversorgung zum Betreiben elektrischer Lampen
EP0060336A2 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Leistungs-Feldeffekt-Schalttransistors und Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens
DE4028348A1 (de) Niederspannungsquelle mit vorschaltanordnung
EP0264765B1 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb von Niedervolt-Halogenglühlampen
DE3623306A1 (de) Entladungslampen-treiber
DE3905715A1 (de) Verfahren und ballastschaltung zum betreiben einer gasentladungslampe
DE4005776A1 (de) Schaltungsanordnung zum starten und/oder zum betrieb einer gasentladungslampe
EP0498917A1 (de) Taktgesteuerter Umrichter mit Strombegrenzung
DE3826284A1 (de) Ueberstromschutz mit statusmeldung bei einer potentialfreien ansteuerschaltung eines insulated-gate-transistors
DE3813672A1 (de) Wechselrichter fuer eine induktive last
DE4105464A1 (de) Getakteter umrichter mit steuerung von folgefrequenz und einschaltdauer
EP0464246A1 (de) Schaltungsanordnung für ein freischwingendes Sperrwandler-Schaltnetzteil
EP0781077A2 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Lampe
EP0266743A2 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer internen Versorgungsspannung bei getakteten Stromversorgungen
DE3812861A1 (de) Eigensichere stromversorgungseinrichtung
EP0475296A2 (de) Getaktete Stromversorgunseinrichtung mit einem Fluss- und einem Sperrwandlerausgang
EP0756782B1 (de) Gleichstrom-steuerschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal