能量轉換方法和設備以及焊接裝置的制作方法

專利名稱：能量轉換方法和設備以及焊接裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種用于轉換用于操作負載特別是電弧的能量存儲器的能量的方法，其中為了轉換能量，以受控方式接通和斷開降壓轉換器的至少ー個開關，其中所述至少一個開關在輸入端連接至所述能量存儲器。本發明還涉及ー種用于轉換用于操作所述電弧的能量存儲器的能量的設備，該設備包括具有至少ー個開關的降壓轉換器，能夠以受控方式接通和斷開所述至少ー個開關，所述至少一個開關在輸入端連接至所述能量存儲器。最后，本發明還涉及ー種焊接裝置，該焊接裝置包括能量存儲器、用于產生電弧的焊炬和用于轉換用于操作所述電弧的能量存儲器的能量的設備，所述設備具有降壓轉換器，所述降壓轉換器具有至少ー個開關，能夠以受控方式接通和斷開所述至少ー個開關。
背景技術：
為了增強移動性，通常的理解是使用能量存儲器作為向對應裝置的電子系統或功率電子器件供應電能的電源，使得能夠利用所述裝置執行應用。由于能量存儲器的有限能量，所述能量存儲器必須定期充電。從文獻DE2650522A1和GB2316244A例如已知在用于金屬處理的裝置中(例如在
焊接裝置中)使用能量存儲器。US2005/0109748A1描述了ー種焊接設備，該焊接設備具有用于產生焊接能量或電弧的能量存儲器。該能量存儲器的電壓通過升壓轉換器或增壓轉換器轉變成中間電壓，該中間電壓又通過下游的降壓轉換器或減壓轉換器降壓至電弧所需的電壓。所述能量存儲器能夠使用充電裝置來充電。所述充電裝置形成ー個獨立単元，該獨立単元可以集成在該焊接裝置中，或者可以作為外部單元連接至該能量存儲器。在這方面，不利之處在于，用于電弧的能量在兩個步驟中產生，由此在升壓轉換器和降壓轉換器中都發生開關損失，并且由此而導致效率度降低。另外，需要降壓轉換器將升壓的中間電壓轉換為電弧電壓，從而由于更大的電壓差而增加了開關損失。EP0949751A2描述了ー種用于焊接裝置的轉換器，其中對應地接通和斷開降壓轉換器的開關。但沒有公開電池驅動的焊接裝置。US2007/181547A1描述了ー種電池驅動的焊接裝置，該電池驅動的焊接裝置具有用于對能量存儲器進行充電的電路。

發明內容
本發明的目的在于創造出ー種以上提到的方法和以上提到的設備，通過所述方法和設備可以將所述能量存儲器可用的有限能量以最小的開關損失供應給所述電弧。應該避免或至少減少公知方法或設備的缺點。本發明的另一目的在于創造出ー種以上提到的焊接裝置和方法，該方法可以利用所述焊接裝置來執行，通過所述焊接裝置和方法，可以給用戶提供最佳的能量管理，以便利用所述能量存儲器的有限能量。本發明的目的通過以上提到的用于轉換能量的方法實現，其中使用同步轉換器作為用于操作所述電弧的所述降壓轉換器，并且設計為電源単元的所述同步轉換器的所述至少ー個開關在輸出端連接至緩沖電路，使得至少所述開關在緩沖狀態下接通和斷開，并且在所述至少一個開關的接通過程中，電流上升由與所述開關串聯布置的電感器限制，在所述接通過程之后，致動控制単元，并且在所述開關處于所述接通狀態的同時對在所述輸出端分配給所述開關的至少ー個電容器充電，在所述至少一個開關的斷開過程中，并且在所述控制単元停用的情況下，在所述輸出端施加在所述開關處的電壓通過所述電容器基本保持為所述能量存儲器的電壓。由于利用存儲元件實現緩沖電路，實現了高度有效地利用所述能量存儲器的能量，這是由于通過所述存儲元件，在切換過程中能量被臨時存儲，并且隨后供應至電弧。因此。基本沒有能量損失。通過將同步轉換器直接連接至所述能量存儲器，甚至能夠進一歩降低損失，從而獲得非常高的效率度。由于所述同步轉換器的所述至少一個開關中僅發生最小的開關損失，能夠獲得99%左右的效率度。所減少的損失還使得熱廣生非常低，從而非常小的通風設備或風扇就足夠了，或者特別是在較小功率的情況下，通過對流就已經獲得了所需的冷卻。因而，對于電源單元來說，僅需要非常的空間，與所述 能量存儲器的空間要求相比，在大多數情況下這并不相關。根據本發明的目的還通過以上提到的用于轉換用于操作負載的能量存儲器的能量的方法實現，其中使用設置為電源單元的降壓轉換器為所述負載和所述能量存儲器的充電提供供電(即給負載饋電)。優選地，所述控制単元由開關形成，該開關在輸出端連接到至少ー個電容器和ニ極管，從而所述開關將在緩沖狀態下停用。在所述開關處于接通狀態并且所述控制単元停用的同吋，優選地所述緩沖電路的至少ー個存儲元件由所述緩沖電路的至少ー個另外的存儲元件完全充電，以用于所述開關在緩沖狀態下的接通過程。由于在接通過程時和接通過程期間的測量，有利地實現了僅有非常小的電流將流過所述開關，因此僅僅導致最小的開關損失。并且在接通過程中，所述開關基本不受緩沖電路的影響，由于所述緩沖電路或控制單元僅在所述接通過程之后才被致動。在該接通過程中，所述存儲元件將以受控方式被充電，使得可以實現最佳的開關緩沖。而且，在存儲元件的充電過程中，有效地利用臨時存儲的能量，與此同時部分其他存儲元件被充電。在所述同步轉換器的所述開關的斷開過程中，優選地所述緩沖電路的至少一部分存儲元件在所述開關的斷開過程的情況下獨立地作用。根據本發明的進ー步的特征，在斷開過程的情況下，所述緩沖電路的至少ー個存儲元件向所述同步轉換器的輸出端放電，以用于開關的接通過程。通過在斷開過程時和斷開過程期間的測量，緩沖電路基本沒有任何延時地作用，開關損失能夠保持在最低水平。而且所述開關處的電壓降也可以保持非常低，從而由此僅產生最小的開關損失。還有利的是，確保了用于接下來的接通過程的接通緩沖。在這方面，另外在輸出端所述電弧可獲得臨時存儲的能量。而且，通過將該同步轉換器的輸入端和輸出端互換，所述同步轉換器還用來作為升壓轉換器對所述能量存儲器充電，這也是有利的。通過這樣，不需要額外的元件來對所述能量存儲器進行充電。本發明的目的還通過以上提到的用于轉換能量存儲器的能量的設備來實現，其中所述降壓轉換器由同步轉換器形成，設計為電源單元的所述同步轉換器的至少ー個開關在輸出端連接至緩沖電路，所述緩沖電路具有用于所述至少ー個開關在緩沖狀態下的接通和斷開的存儲元件，其中為了對所述至少一個開關的接通過程進行緩沖，設置了與所述開關串聯連接的電感器，并且為了對所述至少ー個開關的斷開過程進行緩沖，設置了與所述至少ー個開關連接的ニ極管和連接至控制單元的電容器。由此獲得的優點可以從以上已經描述的優點和如下的描述中推斷出。有利地，設置用于對所述能量存儲器進行充電的充電裝置，并且所述裝置由所述輸入端和所述輸出端被互換的所述同步轉換器形成，從而所述同步轉換器能夠用作用于對所述能量存儲器進行充電的升壓轉換器。為了顯示所述能量存儲器的充電狀態，優選的是在輸入和/或輸出裝置處設置發
光二極管。而且，再次優選地在輸入和/或輸出裝置(5)處設置用于所述充電裝置的接通和斷開的設置元件。最后，根據本發明的目的還通過以上提到的焊接裝置實現，其中用于轉換能量的設備被設計成用于執行以上提到的方法。


現在將通過所附示意圖詳細地說明本發明，其中圖I是焊接裝置的示意圖；圖2是根據本發明的用于執行緩沖切換過程的示意性框圖；圖3是根據本發明設計的焊接裝置的電源單元的電路圖；以及圖4和圖5是焊接裝置的輸入和/或輸出裝置的示意圖。
具體實施例方式首先，給實施方式的相同元件提供相同的附圖標記。在圖I中示出了裝置1，該裝置I包括至少ー個能量存儲器2、電源單元3、控制裝置4和輸入和/或輸出裝置5。裝置I被設計成用于形成電弧6，該電弧6由控制裝置4控制。因而，裝置I例如能夠用作焊接裝置、切割裝置、清潔裝置或釬焊裝置。這種裝置I的細節，例如焊炬7的冷卻，將不再進行詳細描述，因為這通常可以從現有技術中獲知。用于電弧6的電流在布置在焊炬7的電極夾中或由該電極夾中保持的電極32與エ件8之間產生。為此，由若干個零件形成的エ件8也連接至裝置I。對應地，電流從由能量存儲器2供電的電源単元3提供。而且，可以在輸入和/或輸出裝置5上調整或控制或調控該電流以及其他的參數(如果合適的話)。為此目的，所述輸入和/或輸出裝置5連接至控制裝置4。優選地，電源單元3在其輸出端設置有連接部或插座，通過該連接部或插座可以連接焊炬7或エ件8。相對應地，電源單元3轉換被存儲在能量存儲器2中的能量，使得能夠像下面實施方式中所描述的那樣執行例如焊接處理。根據本發明，通過使用降壓轉換器作為用于操作電弧的電源單元3，并且通過在緩沖狀態中執行該降壓轉換器的至少ー個開關9的切換過程，則能夠以最小的開關損失將能量存儲器2可用的有限能量供應給電弧6，其中所述至少一個開關9連接至能量存儲器2。為此目的，將在降壓轉換器內集成用于執行緩沖切換過程的緩沖電路10。現在將在下文中基于圖2和圖3描述根據本發明的具有集成緩沖電路10的電源単元3。降壓轉換器的基本元件是開關9和11以及電感器12。在這方面，提及了作為同步降壓轉換器使用的同步轉換器。為了能夠有效地產生用于電弧6的能量，即以99%左右的效率度產生用于電弧6的能量，根據本發明，開關9與緩沖電路10相連，從而由此獲得接通過程期間的接通緩沖和斷開過程期間的斷開緩沖。由此，非常少的能量轉換成熱，因此，只需要對電源単元3的電子器件進行最小程度的冷卻。因此，還將電源單元3所需的空間減低至最少。
在當前實施方式中，緩沖電路10利用存儲元件例如電容器和電感器以及ニ極管實現。通常，ニ極管控制電流的方向，由此在至少開關9的切換過程中能量存儲器2的能量能夠以最小的開關損失轉換成焊接處理、切割處理或清潔處理的電弧6所需的能量。就此而言，接通的緩沖分成兩個電路，其中第一電路由與開關9串聯聯接的電感器13形成，第二電路通過電感器14和ニ極管15而形成。第二電路通過控制単元16主動地控制或調控。第一電路借助于第二電路而被間接地控制或調控，從而總體上實現了主動接通緩沖。在其最簡單的形式中，控制單元16由開關17形成，與開關9 一祥，該開關17在輸入端與能量存儲器2相連。在這種情況下，開關17也相應地被緩沖。具體而言，借助于電容器18和ニ極管19進行斷開緩沖，借助于電感器20和電感器21進行接通緩沖。開關9的斷開緩沖以與開關17類似的方式進行，即借助于電容器22和ニ極管23。在這方面，ニ極管23防止電容器22在開關9處于接通狀態時的時間期間借助于開關9進行不受控制的充電。開關11不需要緩沖，因為如現有技術中一般所知的那樣，由同步降壓轉換器的基本功能原理自動地產生這種緩沖。將從如下初始情況開始詳細地描述根據同步轉換器的控制由焊接裝置I的控制裝置4主動控制的切換過程期間的接通緩沖和斷開緩沖的功能開關9打開；開關11閉合；電容器14、18和22以及電感器20、21和12未充電。根據該初始情況，輸出電流Ia或焊接能量借助于由開關11和電感器12形成的電路供應，其中開關11處的電壓基本為零。因而，電感器12將放電。為了在接下來的步驟中對電感器12充電，開關9將被接通，而開關11將在緩沖狀態下被斷開。當開關9被接通時，根據本發明，接通緩沖將起到作用，從而當接通吋，僅開關9的自身電容必須被再放電或轉移。因此，由此僅產生輕微的幾乎可忽略不計的接通損失。這是通過與開關9串聯連接的電感器13實現的，所述電感器13限制接通時的電流上升，從而電流上升將根據電感器13的尺寸連續地發生。因而，只有少量的輸出電流Ia將導致最小的開關損失。該電流增加持續進行，直到經過電感器13的電流與輸出電流Ia —樣大。這意味著，因為電流限制，輸出電流Ia以延時方式完全通過開關9流到輸出端。因而，電流不再經由與開關11并聯連接的ニ極管15流到輸出端，使得電容14與開關11并聯地再充電。在最簡單的情況下，所述ニ極管15和所述電容14是形成開關11的功率晶體管的一部分。在這方面，所述再充電借助干與所述電容14串聯連接的電感器13進行。由此，導致節點Kl處的電壓將以延時方式増加，并且連續地或緩慢地増加至電源電壓，即能量存儲器2的電壓。而且，通過所述電壓的緩慢增加，避免了開關9處以及開關11處的電壓峰值，從而防止開關9或11意外短時間的切換。具體地說，防止了在開關9處于接通狀態時開關11也被接通。在這方面，提及了所謂的“導電狀態”，在該“導電狀態”中，焊接能量直接從能量存儲器2供應。當電源電壓位于節點Kl兩端時情況就是如此。在“導電狀態”期間，必須對隨后的斷開緩沖和接下來的接通緩沖進行對應準備。在“導電狀態”期間發生的“充電階段”中，電容器14、18和2將被充電，因為控制単元16將被致動，即開關17將被接通。致動控制単元16的第一個可能時間點是在節點Kl上施加電源電壓吋。開關17將保持接通狀態，直到在電容器14處施加了一半的電源電壓。而且，尺寸比電容器14小的電容器22和18在該時間期間將借助于電感器21和ニ極管24而被完 全充電。所述電感器21和ニ極管24布置在電容器18和電容器22之間，從而電容器18、22都將以相同的充電電流IL2進行充電。在這方面，電感器21控制尺寸相同的電容器18和22的充電時間，從而這些電容器將被同步充電并且同時達到電源電壓。在這方面，電容器18和22至多在電容器14達到一半的電源電壓所需的時間期間充電。據此，將實現電感器21的尺寸設計。而且，扼流器21和ニ極管24將導致在電容器18和22充電期間所述電容器將被串聯連接。然而，為了實現斷開緩沖，電容器18和ニ極管19或電容器22和ニ極管33彼此獨立操作。在所述時間期間，根據電容器14的充電電流IL1，在與開關17串聯連接的電感器20中還存儲有能量。當電容器18和22已經被完全充滿電，并且電容器14處被施加一半的電源電壓時，開關17將被斷開。這里，充電的電容器18和ニ極管19起到開關17的斷開緩沖的作用，因為在切換時，由于電容器18而在開關17的輸出端也存在電源電壓，并且因此，開關17能夠基本沒有電壓地或沒有任何電位差地斷開或打開。隨后借助于電感器20使電容器18實現完全放電至電容器14或輸出端。因此，由于電感器21、ニ極管19和ニ極管25，所述臨時存儲的能量不會丟失。電容器18將放電，而電容器22將繼續保持電源電壓。通過將開關17斷開，電容器41將利用存儲在電感器20中的能量而被充電至電源電壓。這通過由電感器20、電容器14和ニ極管25形成的電路進行。電感器20的尺寸使得在開關17接通時間期間將存儲足夠的能量，以便能夠在開關10處于斷開狀態時將電容器14充電至電源電壓。最后，當在電容器14處達到電源電壓吋，“導電階段”期間的“充電階段”也結束。因而，還可以終止“導電階段”，因為確保了開關9的斷開緩沖。另外，還確保了從電感器13將能量移除，使得利用開關9的斷開還可同時獲得用于接下來的開關9的接通過程的接通緩沖。當開關9斷開時，以與開關17相同的方式進行斷開緩沖，通過充電的電容器22并借助于ニ極管23，在開關9的輸出端或在節點K2處也可獲得電源電壓，使得在開關9處基本上不會由此產生任何電壓降或電位差，因此，所述開關9幾乎可以沒有任何損失地斷開。因此，電流不再從能量存儲器2經由開關9流向電感器13，使得存儲在其中的能量也能夠基本完全放電。這執行為使得通過電容器22的完全放電，節點K2處的電壓將借助于ニ極管23連續地降低至輸出端。而且通過斷開開關9，使得影響節點Kl處的電壓的電容器14也放電。在這方面，通過比電容器22大的電容器14，節點Kl處的電壓以比節點K2處的電壓低的速率下降。由此，向電感器13施加所謂的負電壓時間面積，由此使流過電感器13的電流降低，這是由于電感器13處的電壓極性由于在更早時間點放電的電容器22而倒置。因此，在電容器22放電之后，節點K2處或開關9的輸出端處的電位將基本為零，其中節點K2的所述電位由ニ極管26保持。在這方面，電感器13處的負電壓時間面積招致由電感器13的放電產生的電流被供應至輸出端。因此，電感器13和電容器14的能量將基本沒有任何損失地供應至輸出電流la。因而，對于開關9的接下來的接通過程來說接通緩沖再次可用。對應地，當開關9將被斷開時，開關I將被再次接通，使得輸出電流Ia不會被 中斷。具體地說，當在節點Kl處電壓已經基本降低到零時開關11接通。因而，給出了接通緩沖。據此，再次建立了所述初始情況。因而，只要需要焊接能量，則反復進行該過程。由于特別地采用了根據本發明的電源單元3用來從能量存儲器2提供焊接能量，因此用戶可利用根據能量存儲器2的容量的有限能量。根據圖4和圖5，可以在輸入和/或輸出裝置5的顯示器27上顯示可用的能量或由此導出的參數。為此目的，優選地，為了產生電弧6，根據能量存儲器2的容量以及通過設置元件28設置的電流來計算足夠用于設置電流的能量的時間。例如以在下文中描述的方式實現參數的計算，特別是可用時間即剰余或剩下的時間的計算。在根據現有技術的能量存儲器2中，通常集成所謂的“充電狀態”(SOC)控制器和/或“健康狀態”(S0H)控制器。根據裝置I的控制裝置4，所述控制器特別地提供當前充電狀態，該當前充電狀態基本與能量存儲器2的容量對應。而且，對于控制裝置4來說用于電弧6的設置電流也是已知的。由于能量存儲器2的可有效使用的容量高度依賴于負載，由此需要所述設置電流。在這方面，所述負載對應于所述設置電流。例如，當利用高焊接電流進行焊接吋，能量存儲器2的容量將比利用中焊接電流或低焊接電流進行焊接時更快速地消耗。因此，能量存儲器2的容量以及用于操作電弧6的電流用作計算的基礎。當起動裝置I時，將根據電流和容量計算可利用所述設置電流工作的時間，并且在顯示器27上顯示時間。在這方面，提及了剩余時間或剩下時間，或在焊接裝置的情況下，提及了剩余焊接時間。當用于操作電弧6的電流，特別是焊接電流改變時，則剩余焊接時間也對應地被校正。由于在起動焊接裝置吋，尚未執行任何焊接處理，所顯示的剩余焊接時間僅僅作為ー個近似值。這里，尚未考慮到實際能量消耗。實際能量消耗特別地取決于電弧6的長度、所使用的焊接電極32、對應的焊接應用等。現在，當進行焊接處理時，控制裝置4基于焊接電流和焊接電壓的實際值或能量存儲器2的電流和電壓的實際值計算在一定時間段上的實際能量消耗。基于到達此時的能量消耗，可以推斷出將來的能量消耗，因此，可以對應地校正剩余焊接時間，即焊接能夠持續多長時間，并且可以在顯示器27上顯示新的值。這可以在電弧6操作期間以規則時間間隔例如每隔五秒、三十秒或六十秒進行。在顯示器27上，優選顯示最后計算的剩余焊接時間，直到開始新的焊接處理、焊接電流改變或裝置I斷開為止。而且，可以存儲至少所述最后計算的值，從而在下一次開始時，將所述值顯示在顯示器27上。
為了能夠甚至更精確地執行剩余焊接時間的計算，例如，在焊接處理期間存儲以規則時間間隔收集到的實際值。因而，在焊接處理之后，可以基于該實際值計算在該焊接處理期間消耗的能量，其中能量消耗的所述值在焊接處理期間將被分配給所設置的焊接電流。現在，當利用相同設置的焊接電流執行若干次焊接處理時，可以確定能量消耗的平均值。對應地，每個所執行的焊接處理需要的焊接時間同樣將被存儲，而且也能夠獲得所述焊接時間的平均值。這樣，能夠建立所謂的數據庫，在該數據庫中，例如，除了焊接電流的多個可能設置之外，還存儲了在規定時間上的能量消耗的平均值。在這方面，可以利用所執行的每個焊接處理來對應地更新這種數據庫。這樣，可以實現的是，當焊接裝置I起動或當焊接電流改變時，利用根據數據庫經驗地建立的圖形基本獲知由于該設置的焊接電流引起的能量消耗。根據能量存儲器2的容量和每次焊接處理的能量消耗(存儲在數據庫中)，能夠因此計算出利用所設置的焊接電流和能量存儲器2的可用容量能夠執行多少次焊接處理。由于在數據庫中還對應地存儲了屬于能量消耗的焊接時間，因此能夠計算剩余焊接時間并在顯示器27上顯示該剩余焊接時間。因而，反復地計算或確定剩余焊接時間，因為以規則的時間間隔考慮到了仍然可 用的能量和當前能量消耗。因此，定期調節顯示在顯示器27上的剩余焊接時間，使得可以獲得關于能量存儲器2的相對精確的信息。剩余焊接時間的上述顯示當然還可以用于類似的功能。當能量存儲器2不與用于焊接的模塊組合而是例如與逆變器模塊或工具模塊組合時，情況尤其如此。當可以對能量存儲器2進行充電時則是更有利的。當使用同步降壓轉換器作為電源単元3吋，還可以通過作為升壓轉換器操作該同步轉換器來使用所述同步降壓轉換器對能量存儲器2進行充電。在這方面，通過將輸入端和輸出端互換，同步降壓轉換器可以在反向方向上操作。因而，對于根據圖2的升壓轉換器的操作來說，開關11、電感器12和ニ極管28十分重要。如果ニ極管28的功能被開關替換，則其被稱為同步升壓轉換器。因此，在同步轉換器的兩個操作模式中都采用開關11，從而對于每個操作模式來說需要不同的控制。例如，對于作為升壓轉換器的操作來說，通過根據圖4和圖5的設置元件30在輸入和/或輸出裝置5處致動充電模式(充電)來致動開關11的控制。所致動的充電模式例如通過發光二極管31指示。因此，當致動充電模式時，給出基本先決條件，即能夠對能量存儲器2進行充電。為此，必須連接對應的電壓源。這在同步降壓轉換器的輸出端進行，該輸出端在這種情況下又作為同步升壓轉換器的輸入端。具體地說，當在焊接裝置中使用電源單元3時，輸出端由焊接插座形成。例如，可以使用車輛的電池作為電壓源。在焊接插座的區域中，可以提供反向電池保護，使得當電壓源連接至電源單元3時，該電源単元3能夠得到保護。根據升壓轉換器的通常已知的功能，電壓源的電壓必須低于能量存儲器2的電壓。在致動充電模式并且連接電壓源之后，對能量存儲器2進行充電。為此，控制開關11，使得電壓源的電壓上升至能量存儲器2的電壓。對應地，用于能量存儲器2的充電電流經由ニ極管28流到能量存儲器2，其中以上提到的可能的SOC和/或SOH控制器確保能量存儲器2的各個單元均勻地充電。充電狀態由SOC和/或SOH控制器監測，并且傳送至控制裝置4。因而，充電狀態可以例如以百分比形式顯示在顯示器27上。因而，一旦能量存儲器2被完全充滿，則由控制裝置4自動地終止充電過程。這在顯示器27的輸入和/或輸出裝置5處或通過其中ー個發光二極管31 (能量)對應地指示。例如，當能量存儲器必須充電時發光二極管31 (能量)以紅色閃爍，或當能量存儲器2完全充滿時以綠色閃爍。因而，通過設置元件30，例如可以從充電模式改變回到焊接模式(WIG或ELE)。當然，焊接裝置還可以具有對應的連線，借助于該連線，可以通過充電裝置對能量存儲器2進行充電。在這種情況下，不需要同步轉換器作為升壓轉換器的操作模式。而且，還可以在裝置I處，特別是在焊接裝置處布置附加輸出端，該附加輸出端呈低壓插座形式，該低壓插座優選并聯連接至電源單元3處的焊接輸出端或焊接插座，即在焊接裝置處上布置用于供應額外用電設備的輸出端。因而，可以將其他負載，例如燈、氖管、切斷磨光機，特別是角向磨光機模塊、膠槍、鉆孔機器或鉆孔模塊、鋼絲鋸或豎鋸、或鋼絲鋸 或豎鋸模塊等連接至該焊接裝置。當然，在裝置I或焊接裝置中，還可以布置升壓轉換器和DC/AC模塊，因此，所述的附加輸出端可以形成為交流電壓輸出端，特別是240V 插座。在這方面，可以在裝置I處，特別是在焊接裝置處布置ー個或若個低壓輸出端和ー個交流電壓輸出端，因而可以將以對應電壓驅動的其他裝置直接連接至裝置I。當連接并使用這種附加設備時，也可以以之前所描述的方式確定和指示其能量消耗。為此目的，可以呈現仍然可用能量的一般顯示和/或用于ー個或更多個焊接處理的持續時間的顯示，從而用戶能夠以理想方式使用可用能量。裝置I或焊接裝置的這種設計的優點是用戶現在具有用于結合材料的焊接裝置，而且甚至用于其他任務(例如分離材料)的附加裝置可以連接至該焊接裝置，其中設置了公共電流源。
權利要求
1.ー種用于轉換用于操作電弧(6)的能量存儲器(2)的能量的方法，其中為了進行能量轉換，以受控方式接通和斷開降壓轉換器的至少ー個開關(9)，其中所述至少一個開關(9)在輸入端連接至所述能量存儲器(2)，其特征在于，使用同步轉換器作為用于操作所述電弧(6)的所述降壓轉換器，并且設計為電源単元(3)的所述同步轉換器的所述至少ー個開關(9)在輸出端連接至緩沖電路(10)，使得至少所述開關(9)在緩沖狀態下接通和斷開，并且在所述至少一個開關(9)的接通過程中，電流上升由與所述開關(9)串聯布置的電感器(13)限制，在所述接通過程之后，致動控制単元(16)，并且在所述開關(9)處于所述接通狀態的同時對在所述輸出端分配給所述開關(9)的至少ー個電容器(22)充電，在所述至少一個開關(9)的斷開過程中，并且在所述控制単元(16)停用的情況下，在所述輸出端施加在所述開關(9)處的電壓通過所述電容器(22)基本保持為所述能量存儲器(2)的電壓。
2.ー種用于轉換用于操作負載的能量存儲器(2)的能量的方法，所述負載特別是電弧(6)，其中為了進行能量轉換，以受控方式接通和斷開降壓轉換器的至少ー個開關(9)，其中所述至少一個開關(9)在輸入端連接至所述能量存儲器(2)，其特征在于，使用同步轉換器作為所述降壓轉換器，并且使用被設計為電源單元(3)的所述同步轉換器為所述負載和所述能量存儲器(2)的充電提供供電。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述控制単元(16)由開關(17)形成，該開關(17)在輸出端連接到至少ー個電容器(18)和ニ極管(19)，從而所述開關(17)將在緩沖狀態下停用。
4.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述開關(9)處于接通狀態并且所述控制単元(16)停用的同時，所述緩沖電路(10)的至少ー個存儲元件由所述緩沖電路(10)的至少ー個另外的存儲元件完全充電，以用于所述開關(9)的緩沖接通過程。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，在所述開關(9)的斷開過程中，所述緩沖電路(10)的至少一部分存儲元件在所述開關(9)的斷開過程的情況下獨立地作用。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在斷開過程的情況下，所述緩沖電路(10)的至少ー個存儲元件向所述同步轉換器的輸出端放電，以用于開關(9)的接通過程。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，通過將該同步轉換器的輸入端和輸出端互換，所述同步轉換器還用來作為升壓轉換器對所述能量存儲器(2)充電。
8.ー種用于轉換用于操作電弧(6)的能量存儲器(2)的能量的設備，該設備包括具有至少ー個開關(9)的降壓轉換器，能夠以受控方式接通和斷開所述至少ー個開關(9)，其中所述至少一個開關(9)在輸入端連接至所述能量存儲器(2)，其特征在于，所述降壓轉換器由同步轉換器形成，設計為電源單元(3)的所述同步轉換器的所述至少一個開關(9)在輸出端連接至緩沖電路(10)，所述緩沖電路(10)具有用于所述至少ー個開關(9)在緩沖狀態下的接通和斷開的存儲元件，其中為了對所述至少一個開關(9)的接通過程進行緩沖，設置了與所述開關(9)串聯連接的電感器(13)，并且為了對所述至少ー個開關(9)的斷開過程進行緩沖，設置了與所述至少一個開關(9)連接的ニ極管(23)和連接至控制單元(16)的電容器(22)。
9.根據權利要求8所述的設備，其特征在于，所述緩沖電路(10)集成在所述同步轉換器中。
10.根據權利要求8或9所述的設備，其特征在于，所述控制単元(16)由開關(17)形成。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的設備，其特征在于，設置了用于對所述能量存儲器(2)進行充電的充電裝置。
12.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，所述充電裝置由所述輸入端和所述輸出端被互換的所述同步轉換器形成，從而所述同步轉換器能夠用作用于對所述能量存儲器(2)進行充電的升壓轉換器。
13.根據權利要求11或12所述的設備，其特征在于，優選地在輸入和/或輸出裝置(5)處，設置用于指示所述能量存儲器(2)的充電狀態的發光二極管(31)。
14.根據權利要求11至13中任一項所述的設備，其特征在于，優選地在輸入和/或輸 出裝置(5)處，設置用于所述充電裝置的接通和斷開的設置元件(30)。
15.一種焊接裝置，該焊接裝置包括能量存儲器(2)、用于形成電弧￠)的焊炬(7)和用于轉換用于操作所述電弧(6)的能量存儲器(2)的能量的設備，所述設備具有降壓轉換器，該降壓轉換器具有至少ー個開關(9)，能夠以受控方式接通和斷開所述至少ー個開關(9)，其特征在于，用于轉換能量的設備被設計成用于執行根據權利要求I至7中任ー項所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種用于轉換用于操作電弧(6)的能量存儲器(2)的能量的方法和設備。為了轉換能量，以受控方式接通和斷開降壓轉換器的至少一個開關(9)，其中所述至少一個開關(9)在輸入端連接至所述能量存儲器(2)。為了能夠盡可能多地向所述電弧(6)供應所述能量存儲器(2)可用的有限能量，使用同步轉換器作為用于操作所述電弧(6)的所述降壓轉換器，并且設計為電源單元(3)的所述同步轉換器的所述至少一個開關(9)在輸出端連接至卸載電路(10)，使得至少所述開關(9)在卸載狀態下接通和斷開。
文檔編號B23K9/10GK102655976SQ201080040117
公開日2012年9月5日 申請日期2010年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者于爾根·賓德爾, 伯恩哈德·阿特爾斯梅爾, 克里斯蒂安·梅格, 沃爾特·施蒂格爾鮑爾 申請人:弗羅紐斯國際有限公司