復合焊接控制技術的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本發明大體上涉及焊接系統，并且更具體地涉及復合焊接系統。
[0002]焊接是一種已經在各種工業和應用中變得日益普遍存在的工藝。因此，多種焊接應用，諸如建筑和造船業，可需要便攜并且可輕易運輸到遠距離焊接位置的焊接設備。因此，在一些情形中，使這種焊接裝置作為遠離電網或者其他主用電源的獨立單元來操作往往是所希望的。因此，已經開發出了多種利用備用電源的焊接系統，所述備用電源包括諸如儲能裝置(例如，電池)與發電機(例如，發動機驅動的發電機)。此外，還已經開發出了使用儲能裝置與發電機兩者的復合焊接系統。
【發明內容】
[0003]在一個實施例中，焊接系統包括發電機和發動機，所述發動機經調適用于驅動所述發電機產生第一功率(power)輸出。所述焊接系統還包括儲能裝置，諸如電池，所述儲能裝置配置為用于釋放能量來產生第二功率輸出；所述焊接系統還包括充電器，所述充電器耦接至所述儲能裝置并且耦接至所述發電機，以接收來自所述發電機的功率并對所述儲能裝置充電。所述焊接系統還包括控制器，所述控制器配置成用于控制來自所述焊接系統的焊接功率輸出的輸送，所述焊接功率輸出包括來自所述第一功率輸出或者所述第二功率輸出中的至少一個的功率，其中，所述控制器在操作中使得當所命令的輸出低于閾值時，焊接輸出功率包括來自第一功率輸出而不是第二功率輸出的功率，以及當所述所命令的輸出高于所述閾值時，所述焊接輸出功率包括來自所述第一功率輸出和所述第二功率輸出兩者的功率。此外，所述焊接系統包括接觸器，所述接觸器配置成使得當所命令的輸出高于所述閾值時，所述儲能裝置能夠提供第二功率輸出來作為焊接輸出功率的部分。在操作中，所述控制器可以命令閉合接觸器，以在焊接操作期間提供所述第二功率輸出作為焊接輸出功率的一部分，并且使得所述第一功率輸出能夠與在焊接操作之間的充電器無關地對所述儲能裝置進行充電。
[0004]在另一實施例中，焊接系統包括發電機、配置成驅動所述發電機的發動機、儲能裝置，以及充電器，所述充電器配置成接收來自發電機的功率并且對所述儲能裝置進行充電。所述焊接系統還包括輸出總線，所述輸出總線配置成從所述發電機和所述儲能裝置接收功率；以及接觸器，所述接觸器耦接在所述儲能裝置和所述輸出總線之間，以使得當所述接觸器閉合時，所述接觸器將功率從儲能裝置傳遞到輸出總線。另外，所述焊接系統包括耦接至所述發電機的整流器，以及配置成控制所述輸出總線的電壓的控制器。所述焊接系統經由所述控制器配置成在焊接操作期間，最大化來自所述發電機的功率以及最小化從所述電池獲得的功率。在另一個實施例中，一種操作焊接系統的方法包括:從所述焊接系統的輸出總線輸出焊接功率，以及通過調節所述輸出總線的電壓來控制從所述電池獲得的到所述輸出總線的功率的量。
【附圖說明】
[0005]本發明的這些和其他特征、方面以及優點在參照附圖閱讀以下詳細描述后將變得更易理解，其中在所有附圖中相同的元件符號代表相同的部件，其中:
[0006]圖1是方塊圖，示出了根據本發明的復合焊接電源的部件；
[0007]圖2A和圖2B描繪了復合焊接電源的各種操作狀態，以及使得所述復合焊接電源的操作狀態變化的條件的實例；
[0008]圖3是流程圖，表示復合焊接電源的可能操作；以及
[0009]圖4是曲線圖，示出了根據本發明在復合焊接操作期間用于負載、電池輸出以及發電機輸出的命令電流的實例。
【具體實施方式】
[0010]如在下文中更詳細描述的，提供了一種復合焊接系統和用于控制此類系統的方法的實施例。在一個實施例中，所述復合焊接系統適于經由發動機-發電機單元提供輸出功率，以滿足由操作員命令的較小電流負載需求(例如，小于325安培)，以及經由儲能裝置補充輸出功率，從而滿足較大命令電流負載(例如，高于325安培)。雖然某些實施例在下文中是在基于電池的系統的情境中描述的，另外的實施例可包含多種適當的儲能裝置中的任意一者，諸如電容器、燃料電池等等。此外，所公開的復合焊接系統的實施例可包括具有低于例如25馬力或者30馬力的額定功率的發動機，但是可能仍然能夠通過合并來自一個或多個電池和發動機-發電機單元兩者的輸出功率來產生輸出功率以滿足大負載命令(例如，高于325安培)。
[0011]在圖1所述的實施例中，復合電源10是在包括焊炬的焊接系統(例如，金屬惰性氣體(MIG)焊接系統)的情境中示出的。如本文所使用的，術語“焊接操作”是指常規的焊接工藝(例如，MIG焊接)，以及切割操作與鑿槽操作。類似地，術語“焊接功率輸出”是指用于焊接工藝、切割工藝或者鑿槽工藝的功率輸出。實際上，所公開的復合焊接系統的實施例可以遞增方式提供功率用于焊接工藝、切割工藝，或者任何其他適當的焊接操作。
[0012]如所示出的，復合電源10包括發動機控制器12 ;發動機-發電機單元14，所述發動機-發電機單元14包括發動機16與發電機18 ;焊接控制器20 ；電池22 ;接觸器24 ;變換器26 ;以及焊接功率變換器28，所述焊接功率變換器28產生用于焊接的輸出功率、從輸出到所述焊接功率變換器的反饋；以及整流器30。所述復合電源10還包括輸出端子，以用于耦接至輔助輸出端32、焊炬34以及接地36。
[0013]在所示出的實施例中，所述發動機-發電機單元14和所述電池22各自耦接成經由變換器26提供輸出功率。然而，在其他配置中，可采用兩個或更多個變換器來接收來自發動機-發電機單元14和電池22兩者的功率，以及將此類輸入功率轉換成一或多個適當的功率輸出。更進一步的，所示出的實施例示出了容納在單一機械外殼內的發動機-發電機單元14、電池22以及功率變換器26。在其它實施例中，此類部件可在機械外殼中以多種適當方式中的任意一種方式親接在一起。例如，在一個實施例中，所述發動機-發電機單元14可在一個外殼中與功率變換器26耦接，以及電池22可容納在另一機械外殼中。在此類實施例中，分離的機械外殼可經由穿過焊接環境的電纜耦接。
[0014]在操作期間，所述復合電源10配置成以遞增方式滿足焊接操作的命令輸出電平，如下文更詳細的描述。此類命令輸出電平可為基于電流、電壓、電線類型、送絲速度、棒狀焊條直徑等等中的一個或多個來命令的。因此，發動機16配置成用于驅動發電機18產生功率，所述功率可用于例如提供功率至輔助輸出端32、對電池22充電，以及經由功率變換器26提供一些或者所有功率用于焊接功率輸出。在一些配置中，可包括專用電池充電器，以控制電池的充電模式。此外，在一些實施例中，所述發動機16可具有低于大約75馬力，低于大約55馬力、低于大約45馬力、低于大約35馬力、低于大約25馬力、低于大約15馬力，或者低于大約5馬力的額定功率。例如，對于大功率焊接操作(例如，切割或者鑿槽操作)而言，發動機可具有高達大約75馬力的額定功率，以致所述發動機配置成滿足所述焊接操作的大功率要求。
[0015]此外，所述電池22 (電池22可包括一或多個串聯、并聯、或者串聯和并聯的物理電池)配置成放電以產生功率，所述功率可被經由接觸器24和變換器26路由至焊炬34。在其他實施例中，所