复合焊接控制技术的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明大体上涉及焊接系统，并且更具体地涉及复合焊接系统。
[0002]焊接是一种已经在各种工业和应用中变得日益普遍存在的工艺。因此，多种焊接应用，诸如建筑和造船业，可需要便携并且可轻易运输到远距离焊接位置的焊接设备。因此，在一些情形中，使这种焊接装置作为远离电网或者其他主用电源的独立单元来操作往往是所希望的。因此，已经开发出了多种利用备用电源的焊接系统，所述备用电源包括诸如储能装置(例如，电池)与发电机(例如，发动机驱动的发电机)。此外，还已经开发出了使用储能装置与发电机两者的复合焊接系统。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，焊接系统包括发电机和发动机，所述发动机经调适用于驱动所述发电机产生第一功率(power)输出。所述焊接系统还包括储能装置，诸如电池，所述储能装置配置为用于释放能量来产生第二功率输出；所述焊接系统还包括充电器，所述充电器耦接至所述储能装置并且耦接至所述发电机，以接收来自所述发电机的功率并对所述储能装置充电。所述焊接系统还包括控制器，所述控制器配置成用于控制来自所述焊接系统的焊接功率输出的输送，所述焊接功率输出包括来自所述第一功率输出或者所述第二功率输出中的至少一个的功率，其中，所述控制器在操作中使得当所命令的输出低于阈值时，焊接输出功率包括来自第一功率输出而不是第二功率输出的功率，以及当所述所命令的输出高于所述阈值时，所述焊接输出功率包括来自所述第一功率输出和所述第二功率输出两者的功率。此外，所述焊接系统包括接触器，所述接触器配置成使得当所命令的输出高于所述阈值时，所述储能装置能够提供第二功率输出来作为焊接输出功率的部分。在操作中，所述控制器可以命令闭合接触器，以在焊接操作期间提供所述第二功率输出作为焊接输出功率的一部分，并且使得所述第一功率输出能够与在焊接操作之间的充电器无关地对所述储能装置进行充电。
[0004]在另一实施例中，焊接系统包括发电机、配置成驱动所述发电机的发动机、储能装置，以及充电器，所述充电器配置成接收来自发电机的功率并且对所述储能装置进行充电。所述焊接系统还包括输出总线，所述输出总线配置成从所述发电机和所述储能装置接收功率；以及接触器，所述接触器耦接在所述储能装置和所述输出总线之间，以使得当所述接触器闭合时，所述接触器将功率从储能装置传递到输出总线。另外，所述焊接系统包括耦接至所述发电机的整流器，以及配置成控制所述输出总线的电压的控制器。所述焊接系统经由所述控制器配置成在焊接操作期间，最大化来自所述发电机的功率以及最小化从所述电池获得的功率。在另一个实施例中，一种操作焊接系统的方法包括:从所述焊接系统的输出总线输出焊接功率，以及通过调节所述输出总线的电压来控制从所述电池获得的到所述输出总线的功率的量。
【附图说明】
[0005]本发明的这些和其他特征、方面以及优点在参照附图阅读以下详细描述后将变得更易理解，其中在所有附图中相同的元件符号代表相同的部件，其中:
[0006]图1是方块图，示出了根据本发明的复合焊接电源的部件；
[0007]图2A和图2B描绘了复合焊接电源的各种操作状态，以及使得所述复合焊接电源的操作状态变化的条件的实例；
[0008]图3是流程图，表示复合焊接电源的可能操作；以及
[0009]图4是曲线图，示出了根据本发明在复合焊接操作期间用于负载、电池输出以及发电机输出的命令电流的实例。
【具体实施方式】
[0010]如在下文中更详细描述的，提供了一种复合焊接系统和用于控制此类系统的方法的实施例。在一个实施例中，所述复合焊接系统适于经由发动机-发电机单元提供输出功率，以满足由操作员命令的较小电流负载需求(例如，小于325安培)，以及经由储能装置补充输出功率，从而满足较大命令电流负载(例如，高于325安培)。虽然某些实施例在下文中是在基于电池的系统的情境中描述的，另外的实施例可包含多种适当的储能装置中的任意一者，诸如电容器、燃料电池等等。此外，所公开的复合焊接系统的实施例可包括具有低于例如25马力或者30马力的额定功率的发动机，但是可能仍然能够通过合并来自一个或多个电池和发动机-发电机单元两者的输出功率来产生输出功率以满足大负载命令(例如，高于325安培)。
[0011]在图1所述的实施例中，复合电源10是在包括焊炬的焊接系统(例如，金属惰性气体(MIG)焊接系统)的情境中示出的。如本文所使用的，术语“焊接操作”是指常规的焊接工艺(例如，MIG焊接)，以及切割操作与凿槽操作。类似地，术语“焊接功率输出”是指用于焊接工艺、切割工艺或者凿槽工艺的功率输出。实际上，所公开的复合焊接系统的实施例可以递增方式提供功率用于焊接工艺、切割工艺，或者任何其他适当的焊接操作。
[0012]如所示出的，复合电源10包括发动机控制器12 ;发动机-发电机单元14，所述发动机-发电机单元14包括发动机16与发电机18 ;焊接控制器20 ；电池22 ;接触器24 ;变换器26 ;以及焊接功率变换器28，所述焊接功率变换器28产生用于焊接的输出功率、从输出到所述焊接功率变换器的反馈；以及整流器30。所述复合电源10还包括输出端子，以用于耦接至辅助输出端32、焊炬34以及接地36。
[0013]在所示出的实施例中，所述发动机-发电机单元14和所述电池22各自耦接成经由变换器26提供输出功率。然而，在其他配置中，可采用两个或更多个变换器来接收来自发动机-发电机单元14和电池22两者的功率，以及将此类输入功率转换成一或多个适当的功率输出。更进一步的，所示出的实施例示出了容纳在单一机械外壳内的发动机-发电机单元14、电池22以及功率变换器26。在其它实施例中，此类部件可在机械外壳中以多种适当方式中的任意一种方式親接在一起。例如，在一个实施例中，所述发动机-发电机单元14可在一个外壳中与功率变换器26耦接，以及电池22可容纳在另一机械外壳中。在此类实施例中，分离的机械外壳可经由穿过焊接环境的电缆耦接。
[0014]在操作期间，所述复合电源10配置成以递增方式满足焊接操作的命令输出电平，如下文更详细的描述。此类命令输出电平可为基于电流、电压、电线类型、送丝速度、棒状焊条直径等等中的一个或多个来命令的。因此，发动机16配置成用于驱动发电机18产生功率，所述功率可用于例如提供功率至辅助输出端32、对电池22充电，以及经由功率变换器26提供一些或者所有功率用于焊接功率输出。在一些配置中，可包括专用电池充电器，以控制电池的充电模式。此外，在一些实施例中，所述发动机16可具有低于大约75马力，低于大约55马力、低于大约45马力、低于大约35马力、低于大约25马力、低于大约15马力，或者低于大约5马力的额定功率。例如，对于大功率焊接操作(例如，切割或者凿槽操作)而言，发动机可具有高达大约75马力的额定功率，以致所述发动机配置成满足所述焊接操作的大功率要求。
[0015]此外，所述电池22 (电池22可包括一或多个串联、并联、或者串联和并联的物理电池)配置成放电以产生功率，所述功率可被经由接触器24和变换器26路由至焊炬34。在其他实施例中，所