减小开关模式电力供应器中的变压器中的磁通量的系统和方法技术方案

公开了减小开关模式电力供应器中的磁通量的系统和方法。一个示例性焊接型电力供应器包括开关模式电力供应器，其包括变压器，配置为将输入电压转换为焊接型电压；开关，配置为控制施加到变压器初级绕组上的电压；电流检测器，配置为测量通过初级绕组的电流；磁通量累加器，配置为基于施加到变压器初级绕组上的伏秒数来确定变压器中的净磁通量；以及控制器，配置为：基于净磁通量控制开关的占空比；并且响应于通过初级绕组的电流达到电流阈值来设置净磁通量的值。

System and method of reducing magnetic flux in transformer of switch mode power supply

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减小开关模式电力供应器中的变压器中的磁通量的系统和方法相关申请本国际申请要求2017年10月17日提交的标题为“SystemsandMethodstoReduceMagneticFluxinaSwitchedModePowerSupply.”(减小开关模式电力供应器中的磁通量的系统和方法)的第15/786,013号美国专利申请的优先权权益，所述第15/786,013号美国专利申请的全文以引用方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术总体上涉及焊接系统，更具体地，涉及减小开关模式电力供应器中的磁通量的系统和方法。非常适合携带并用于接收不同输入电压的常规焊接型电力供应器是一种多级系统，其带有预调节器以调节输入功率和提供稳定总线，以及将稳定总线转化或转变为焊接型输出的输出电路。这种常规的焊接型电力供应器使用变压器，变压器受磁饱和影响，所述磁饱和可被称为伏秒额定值。如果变压器饱和，则系统可能无法使用。
技术实现思路
公开了用于减小开关模式电力供应器中的磁通量的系统和方法，基本上结合至少一个附图图示并描述，并且在权利要求中更完整地阐述了这些系统和方法。附图说明图1是根据本公开各方面的示例性焊接型电力供应器的框图，包括开关模式电力供应器的拓扑结构，其配置为估算开关模式电力供应器的变压器中的磁通量。图2A是图1的开关模式电力供应器的示例性实现方式的示意图，包括分层的全桥拓扑结构。图2B是图1的开关模式电力供应器的示例性实现方式的示意图，包括全桥拓扑结构。图2C是图1的开关模式电力供应器的示例性实现方式的示意图，包括分层的双全桥拓扑结构。图3是表示可以被图1的示例性焊接型电力供应器执行以减小焊接型电力供应器中的开关模式电力供应器的变压器中的磁通量的示例性方法的流程图。附图不一定是按比例绘制的。在适当的情况下，相似或相同的附图标记用于表示相似或相同的部件。具体实现方式公开的示例性系统和方法减小了基于变压器的开关模式电力供应器(在所述变压器已经饱和的情况下)中的磁通量。与根据变压器饱和而控制电力供应器停止操作的常规开关模式电力供应器相反，公开的示例性系统和方法能够使开关模式电力供应器在开关模式电力供应器继续输出电力的同时减小变压器中的磁通量。描述的示例使用在高电压和高电流应用的焊接应用中，并且即使在焊接电力供应器中已经出现了饱和事件也能够让焊工继续执行焊接。如本文所用，术语“焊接型电力”是指适合用于焊接、等离子切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预热(包括激光焊接和激光熔覆)的电力。如本文所用，术语“焊接型电力供应器”是指当向其施加电力时能够为焊接、等离子切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预热(包括激光焊接和激光熔覆)供电的任何装置，包括但不限于逆变器、转换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器等，以及与其相关的控制电路和其他辅助电路。如本文所用，术语“焊接型电压”是指适合用于焊接、等离子切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预热(包括激光焊接和激光熔覆)的电压。如本文所用，术语通过变压器的“正电流”是沿第一方向流动的电流，而术语通过变压器“负电流”是沿与第一方向相反的第二方向流动的电流。如本文所用，“正磁通量饱和值”是指与正电流引起的饱和相对应的磁通量饱和水平。相反地，“负磁通量饱和值”是指与负电流引起的饱和相对应的磁通量饱和水平。公开的示例性焊接型电力供应器包括：开关模式电力供应器，包括变压器，配置为将输入电压转换成焊接型电压；开关，配置为控制施加到变压器初级绕组上的电压；电流检测器，配置为测量通过初级绕组的电流；磁通量累加器，配置为基于施加到变压器初级绕组上的伏秒数来确定变压器中的净磁通量；以及控制器，配置为：基于净磁通量来控制开关的占空比，以及响应于通过初级绕组的电流达到电流阈值来设置净磁通量的值。在一些示例性的电力供应器中，电流阈值是正阈值电流。在一些这样的实施例中，控制器响应于通过初级绕组的电流达到正电流阈值而将净磁通量的值设置为变压器的正磁通量饱和值。在一些示例性电力供应器中，电流阈值是负阈值电流。在一些这样的实施例中，控制器响应于通过初级绕组的电流达到负电流阈值而将净磁通量的值设置为变压器的负磁通量饱和值。在一些示例性电力供应器中，电流检测器包括变流器、霍尔效应传感器、感测电阻器或磁阻电流传感器中的至少一个。在一些实施例中，控制器控制开关的占空比以将净磁通量的值从饱和值开始减小并同时继续从焊接型电力供应器中产生输出。在一些示例中，控制器对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数，并且响应于电流达到电流阈值数的发生次数，该控制器控制开关模式电力供应器或开关以停止电流输出。在一些实施例中，控制器对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数，并且响应于电流达到电流阈值数的发生次数，该控制器控制开关以改变焊接参数。在一些示例中，控制器对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数，并且响应于电流达到电流阈值数的发生次数，该控制器改变控制回路中的至少一个部件。公开的用于控制焊接型电力供应器的示例性方法包括：基于施加到变压器初级绕组的伏秒数来确定开关模式电力供应器的变压器初级绕组中的净磁通量；测量通过初级绕组的电流；以及响应于通过初级绕组的电流达到电流阈值来设置指示变压器的磁饱和的净磁通量的值。在一些实施例的方法中还包括将该电流与变压器中的正饱和磁通量对应的正阈值电流比较。在一些实施例中，设置净磁通量值包括：响应于该电流达到正阈值电流，将净磁通量的值设置为变压器的正磁通量饱和值。在一些示例性方法中还包括将该电流与变压器中的负饱和磁通量对应的负阈值电流比较。在一些所示的实施例中，设置净磁通量值包括：响应于电流达到负阈值电流，将净磁通量的值设置为变压器的负磁通量饱和值。在一些示例性方法中还包括基于净磁通量来控制开关模式电力供应器多个开关的占空比，其中开关的占空比控制施加到变压器初级绕组中的电压。在一些示例性方法中还包括控制开关模式电力供应器的多个开关的占空比以将净磁通量的值从饱和值开始减小，并同时继续从焊接型电力供应器中产生输出。在一些示例性方法中还包括对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数，以及响应于该电流达到电流阈值数的发生次数，控制开关模式电力供应器以停止电流输出。在一些实施例方法中还包括对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数；以及响应于该电流达到电流阈值数的发生次数，控制开关模式电力供应器以改变焊接参数。在一些示例性方法中还包括对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数；以及响应于该电流达到电流阈值数的发生次数，改变控制回路中的至少一个部件。图1是一个示例性焊接型电力供应器100的框图，包括开关模式电力供应器102，其配置为估算开关模式电力供应器102的变压器中的磁通量。图1的示例性焊接型电力供应器100在整流器106处接收AC线路电压104(例如AC单相或三相功率)。整流器106对AC线路电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接型电力供应器，包括：/n开关模式电力供应器，包括变压器，所述变压器配置为将输入电压转换成焊接型电压；/n开关，配置为控制施加到变压器初级绕组上的电压；/n电流检测器，配置为测量通过初级绕组的电流；/n磁通量累加器，配置为基于施加到所述变压器初级绕组上的伏秒数来确定所述变压器中的净磁通量；以及/n控制器，配置为：/n基于净磁通量来控制开关的占空比；以及/n响应于通过初级绕组的电流达到电流阈值来设置净磁通量的值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 US 15/786,0131.一种焊接型电力供应器，包括：
开关模式电力供应器，包括变压器，所述变压器配置为将输入电压转换成焊接型电压；
开关，配置为控制施加到变压器初级绕组上的电压；
电流检测器，配置为测量通过初级绕组的电流；
磁通量累加器，配置为基于施加到所述变压器初级绕组上的伏秒数来确定所述变压器中的净磁通量；以及
控制器，配置为：
基于净磁通量来控制开关的占空比；以及
响应于通过初级绕组的电流达到电流阈值来设置净磁通量的值。


2.如权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中，所述电流阈值是正阈值电流。


3.如权利要求2所述的焊接型电力供应器，其中，所述控制器配置为响应于通过初级绕组的电流达到所述正电流阈值将所述净磁通量的值设置为所述变压器的正磁通量饱和值。


4.如权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中，所述电流阈值是负阈值电流。


5.如权利要求4所述的焊接型电力供应器，其中，所述控制器配置为响应于通过初级绕组的电流达到负电流阈值将所述净磁通量的值设置为所述变压器的负磁通量饱和值。


6.如权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中，电流检测器包括变流器、霍尔效应传感器、感测电阻器或磁阻电流传感器中的至少一个。


7.如权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中，控制器配置为控制所述开关的占空比以从饱和值开始减小所述净磁通量的值，同时继续从焊接型电力供应器中产生输出。


8.如权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中，所述控制器配置为对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数，并且响应于所述电流达到电流阈值数的发生次数，所述控制器控制所述开关模式电力供应器或所述开关以停止电流输出。


9.如权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中，所述控制器配置为对通过初级绕组的电流达到电流阈值的发生次数进行计数，并且响应于所述电流达到电流阈值数的发生次数，所述控制器控制开关以改变焊接参数。


10.如权利要求1所述的焊接型电力供应器，其中，所述控制器配置为对通过初级绕组的电流达到电流阈值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚当·E·安德斯，布莱恩·施瓦茨，安德鲁·D·纳尔逊，伯纳德·J·沃格尔，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US