ES2350726T3 - Etapa de salida de interruptor periódico para fuente de alimentación de equipo de soldadura por arco. - Google Patents

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Abstract

Fuente de alimentación para un proceso de corte o soldadura por arco eléctrico, comprendiendo dicha fuente de alimentación: un convertidor (30) de conmutación de múltiples fases intercalado que comprende una pluralidad de circuitos (30a-30d) de alimentación de convertidor para convertir una señal de salida de CC en una señal regulada adecuada para soldadura, teniendo cada uno de dichos circuitos de alimentación un dispositivo de conmutación con una entrada de control; y un controlador (130) para crear una señal de entrada de control a un ángulo de fase diferente para cada uno de dichos circuitos de alimentación de convertidor paralelos, caracterizándose dicha fuente de alimentación porque es una fuente alimentación de tres etapas que comprende una primera etapa (I) que recibe una señal de entrada de CA y que proporciona una primera señal de salida de CC; una segunda etapa (II) acoplada con dicha primera etapa para recibir dicha primera señal de salida de CC, siendo dicha segunda etapa una etapa no regulada y convertir dicha primera señal de salida de CC en una segunda señal de salida de CC; y una tercera etapa (III) que comprende dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado, estando acoplada la tercera etapa con dicha segunda etapa para recibir dicha segunda señal de salida de CC y para convertir dicha segunda señal de salida de CC en dicha señal regulada adecuada para soldadura.

Description

Etapa de salida de interruptor periódico para fuente de alimentación de equipo de soldadura por arco.
La presente invención se refiere, en general, a fuentes de alimentación para equipos de soldadura y corte por plasma, y más particularmente a una etapa de salida de interruptor periódico de múltiples fases intercalado en una fuente de alimentación de tres etapas para sistemas de soldadura o corte.
Las siguientes patentes y solicitudes de patente y otros documentos se citan en el presente documento como información de referencia: US 3.737.755 (Calkin); US 3.984.799 (Fletcher); US 4.433.370 (Karadsheh); US 4.748.397 (Ogawa); US 5.008.795 (Parsley); US 5.019.952 (Smolenski); US 5.278.390 (Blankenship); US 5.601.741
(Thommes); US 5.864.116 (Baker); US 5.926.381 (Moriguchi); US 5.991.169 (Kooken); US 5.991.180 (Vogel); US 6.051.804 (Reynolds); US 6.069.811 (Moriguchi); US 6.177.645 (Church); US 6.278.080 (Moriguchi); US 6.300.589
(Reynolds); US 6.504.132 (Church); US 6.618.274 (Boylan); US 6.723.957 (Hoverson); solicitud de patente estadounidense n.º de serie 10/889.866 (Daniel), titulada POWER SOURCE FOR ELECTRIC ARC WELDING, presentada el 13 de julio de 2004; Cho "Novel Zero-Voltage-Transition PWM Multiphase Converters", IEEE transactions on power electronics, Vol. 13, n.º 1, enero de 1998; Schuellein "Multiphase Converter Bucks Power", EE Times, 11 de septiembre de 2000; Huang, "A Scalable Multiphase Buck Converter with Average Current Share Bus", publicación de International Rectifier tal como se presentó en APEC 03; Czogalla "Automotive Application of Multi-Phase Coupled-Inductor DC-DC Converter", IAS 2003; Wong "Performance Improvements of Interleaving VRMs with Coupling Inductors", IEEE transactions on power electronics, Vol. 16, n.º 4, julio de 2001; Zumel "Magnetic Integration for Interleaved Converters", IEEE 2003; Dixon "Coupled Filter Inductors in Multi-Output Buck Regulators", Unitrode, Texas Instruments, 2003; Shortt "A 600 Watt Four Stage Phase-Shifted-Parallel DC-TO-DC Converter", Naval Research Laboratory Space Systems Tecnology Division, 1985; y Ridley, "The incredible Shrinking (Unregulated) Power Supply".
Antecedentes de la invención
Las fuentes de alimentación de soldadura incluyen a menudo una primera etapa que convierte una señal de entrada de CA en una señal de CC, y una etapa de salida regulada final que convierte la señal de CC en una señal para soldar. El término "soldadura" incluye "corte por plasma", en el que es deseable aislar el proceso de soldadura o corte de la alimentación de entrada. El documento US 5.991.180 (Vogel) trata de un interruptor periódico que tiene un transformador de aislamiento de salida situado tras la regulación de soldadura y que acciona directamente la operación de soldadura, en el que la red de interruptor periódico crea una corriente de soldadura de salida regulada deseada y se proporciona aislamiento en la etapa de salida. El documento US 5.601.741 (Thommes) da a conocer un convertidor elevador que acciona un inversor modulado por ancho de impulso (PWM) que crea una señal de salida de soldadura regulada, en el que las segundas etapas tanto de Vogel como de Thommes se regulan para suministrar la corriente controlada por factor de potencia a partir de un prerregulador directamente a una operación de soldadura. Se muestran fuentes de alimentación de soldadura en los documentos US 5.926.381 (Moriguchi), US 6.278.080 (Moriguchi), y US 6.069.811 (Moriguchi) en las que un inversor de salida regulada se acciona mediante un convertidor elevador de entrada o una salida de CC de un rectificador para producir una corriente adecuada para soldadura para un transformador de salida usado para aislamiento, en el que la salida del transformador secundario se usa para la operación de soldadura. La solicitud de patente estadounidense n.º de serie 10/889.866 (Daniel) fue transferida al cesionario de la presente invención y describe una arquitectura de fuente de alimentación de tres etapas para soldadura, en la que una primera etapa convierte la alimentación de CA en una primera señal de salida de CC, una segunda etapa convierte la primera señal de salida de CC en una segunda señal de salida de CC, y una tercera etapa convierte la alimentación de CA en una primera señal de salida de CC, una segunda etapa convierte la primera señal de salida de CC en una segunda señal de salida de CC, y una tercera etapa convierte la segunda señal de salida de CC en una salida de proceso para soldadura, en la que la segunda etapa no está regulada. La solicitud de patente de Daniel se menciona en el presente documento como información de referencia y no constituye técnica anterior. El equipo de soldadura de tres etapas de Daniel tiene una primera etapa regulada, como es habitual, y una etapa de salida regulada de soldadura en la que se determina una señal de soldadura mediante realimentación a partir del proceso de soldadura real. Esto también es habitual, pero una característica novedosa de Daniel es una etapa intermedia no regulada de aislamiento entre la primera etapa regulada y la etapa de salida, en la que la etapa de salida se regula mediante realimentación para crear una señal adecuada para soldadura.
Con respecto a la tecnología anterior, el documento US 6.618.274 (Boylan) ilustra un rectificador síncrono, y el documento US 3.737.755 (Calkin) da a conocer un convertidor CC/CC para uso a baja potencia en el que una corriente regulada fija se dirige a un inversor no regulado para proporcionar una señal de salida de CC no variable. La tecnología anterior general en los documentos US 6.618.274 (Boylan) y US 3.737.755 (Calkin) se cita en el presente documento para mostrar un rectificador síncrono en el que cualquier regulación de salida se realiza antes del inversor controlando el nivel de la señal de CC de entrada, sin que ninguna de estas patentes se refiera a una fuente de alimentación para soldadura y sólo se mencionan como conceptos técnicos generales, tales como dispositivos de rectificador síncrono e inversores no regulados. El documento US 5.019.952 (Smolenski) muestra un convertidor de CA a CC de dos etapas no de soldadura para conferir distorsión armónica mínima a la corriente que fluye hacia el convertidor. A diferencia de las situaciones de soldadura, la carga en el documento US 5.019.952 (Smolenski) no es variable y no requiere regulación, incorporándose esta patente como referencia para mostrar tecnología general como información de referencia con respecto a la presente invención.
Los convertidores de conmutación se emplean a menudo como la etapa de salida final para crear la corriente de soldadura de salida según una forma de onda de soldadura deseada, en los que el proceso de soldadura puede requerir formas de onda de corriente de CC o CA para crear un arco de soldadura entre un electrodo de avance y la pieza de trabajo que está soldándose. Tales convertidores normalmente son diseños PWM, en los que se hacen funcionar conmutadores a alta frecuencia para crear la forma de onda o nivel de corriente deseados para el proceso de soldadura, por ejemplo, como se comenta en el documento US 5.278.390 (Blankenship). En los equipos de soldadura por arco modernos, la etapa de convertidor final emplea a menudo "tecnología de control de forma de onda" innovación de The Lincoln Electric Company, de Cleveland, Ohio, en la que la salida del equipo de soldadura se genera usando una serie de impulsos cortos a una frecuencia generalmente por encima de los niveles audibles y el grupo de impulsos cortos tiene una forma de onda o perfil controlado por un generador de forma de onda. Tal como se muestra en el documento US 5.991.169 (Kooken) y US 6.504.132 (Church), la corriente de salida de soldadura puede regularse mediante un interruptor periódico de salida o convertidor reductor, consiguiéndose el aislamiento usando un transformador o bien en la salida de una etapa de inversor o bien en la salida de un convertidor elevador de entrada.
Los convertidores de conmutación, tales como los convertidores reductores, elevadores, u otro tipo de convertidores de CC a CC, se han desarrollado en contextos no de soldadura, que incluyen dos o más fases de convertidor o celdas para introducir alimentación de CC y proporcionar una salida de CC. Tales convertidores se denominan a veces convertidores de múltiples fases, por ejemplo, tal como se muestra en los documentos US 3.984.799 (Fletcher) y US 4.748.397 (Ogawa). Huang, "A Scalable Multiphase Buck Converter with Average Current Share Bus" y Schuellein, "Multiphase Converter Bucks Power" describen convertidores de múltiples fases ajustables a escala dirigidos a aplicaciones de microprocesador avanzadas. Cho "Novel Zero-Voltage-Transition PWM Multiphase Converters" ilustra convertidores de CC a CC bifásicos y trifásicos con un único circuito de conmutación de tensión cero (ZVS) auxiliar para reducir las pérdidas por conmutación. Los convertidores de múltiples fases también se han empleado en aplicaciones de automoción, tal como se comenta en el documento US 4.433.370 (Karadsheh) y Czogalla "Automotive Application of Multi-Phase Coupled-Inductor DC-DC Converter", en el que Czogalla comenta el acoplamiento de inductores de fases individuales entre sí en un núcleo común. Los inductores acoplados en convertidores y módulos de regulador intercalados de múltiples fases también se describen en Wong "Performance Improvements of Interleaving VRMs with Coupling Inductors"; Zumel "Magnetic Integration for Interleaved Converters"; y Dixon "Coupled Filter Inductors in Multi-Output Buck Regulators". Estos documentos se citan en el presente documento como información de referencia, y no enseñan el uso de convertidores de múltiples fases en una fuente de alimentación de tres etapas. El documento US 5.864.116 (Baker) muestra un interruptor periódico descendente bifásico con inductores acoplados para soldadura, y fue transferido al cesionario de la presente invención. Los documentos US 6.051.804 (Reynolds) y US 6.300.589 (Reynolds) ilustran una fuente de alimentación de corte por plasma que tiene interruptores periódicos dobles que proporcionan alimentación desde una fuente de tensión hasta una carga, en la que la tensión de salida de circuito abierto es aproximadamente dos veces la tensión de salida de carga. Sin embargo, ni la patente de Baker ni las de Reynolds enseñan etapas de salida de múltiples fases en una fuente de alimentación de soldadura de tres etapas.
El documento US 6.211.657 B1 (Goluszek) que se considera que constituye la técnica anterior más próxima da a conocer una fuente de alimentación de dos etapas según el preámbulo de la reivindicación independiente 1.
En sistemas de soldadura, la eficacia de alimentación de una fuente de alimentación de soldadura es un parámetro de diseño importante, en el que las fuentes de alimentación de baja eficacia producen un exceso de calor, y generalmente son más grandes y más voluminosas que fuentes más eficaces. En general, es deseable reducir o minimizar la conmutación eléctrica y las pérdidas por conducción en los componentes de una fuente de alimentación de equipo de soldadura para aumentar la eficacia. Además, es deseable minimizar las corrientes de ondulación en una fuente de alimentación para minimizar los esfuerzos eléctricos en los condensadores y otros componentes, así como para mejorar la calidad de la operación de soldadura. Otro objetivo de diseño es la respuesta rápida a transitorios o impulsos (por ejemplo, velocidad de cambio alta), en la que es deseable proporcionar una fuente de alimentación de equipo de soldadura que pueda cambiar rápidamente entre diferentes niveles de señal de salida para control de forma de onda y para adaptarse rápidamente a condiciones de carga cambiantes, particularmente para soldadura por cortocircuito y otras aplicaciones en las que las condiciones de arco de soldadura pueden cambiar rápidamente. A este respecto, las fuentes de alimentación de soldadura normalmente tienen requisitos operacionales muy diferentes respecto a la mayoría de los diseños de fuente de alimentación en los que las fluctuaciones de carga son mínimas. Además, las fuentes de alimentación de soldadura a menudo incluyen grandes condensadores de filtro y/o inductores o bobinas de choque en serie para mantener los niveles de señal de salida y tensiones de CC internas dentro de ciertos intervalos o límites durante transitorios de carga rápidos, en los que la necesidad de tales componentes de filtrado o suavizado es mayor si los controles de convertidor de conmutación están limitados por ancho de banda.
En el avance de fuentes de alimentación de soldadura, por tanto es deseable aumentar el ancho de banda operativo de la etapa de salida final para mitigar o evitar la necesidad de componentes de filtrado grandes y para mejorar de ese modo la respuesta a transitorios de la fuente. Aunque menos filtrado facilita mejores velocidades de cambio, un filtrado de salida reducido puede llevar a corrientes de ondulación y tensiones más altas. Además, las pérdidas por conmutación generalmente aumentan a medida que aumenta la frecuencia operativa del convertidor de conmutación. Simplemente aumentar la velocidad de conmutación de una etapa de interruptor periódico de salida requeriría dispositivos de conmutación más grandes para soportar el calor generado adicional y/o dispositivos de eliminación de calor adicionales o más grandes, tales como ventiladores, disipadores térmicos, etc., por lo que el número, tamaño y coste de los componentes del sistema de soldadura aumenta y la eficacia de alimentación del sistema empeora. Un posible enfoque es aumentar el ancho de banda del convertidor o la frecuencia de conmutación al tiempo que se emplea denominadas técnicas de conmutación suave para alimentar transistores y otros componentes en la etapa de interruptor periódico de salida para reducir la cantidad de pérdidas por conmutación, y también para reducir potencialmente la cantidad de interferencia electromagnética o de radiofrecuencia (EMI, RFT). Sin embargo, el uso de conmutación suave requiere componentes auxiliares adicionales, reduce la eficacia del interruptor periódico, y los inductores y rectificadores auxiliares están sujetos a altas corrientes. Por tanto, existe la necesidad de fuentes de alimentación de equipos de soldadura mejoradas con etapas de salida de convertidor de conmutación de ancho de banda más alto, mediante las cuales pueda conseguirse una buena respuesta a transitorios sin un impacto significativo en el coste y la eficacia del sistema.
Sumario de la invención
A continuación se presenta un sumario de uno o más aspectos de la invención para facilitar un entendimiento básico de la misma, en el que este sumario no es una perspectiva general exhaustiva de la invención, y no va dirigido ni a identificar ciertos elementos de la invención, ni a delinear el alcance de la invención. En su lugar, el objetivo principal del sumario es presentar algunos conceptos de la invención de forma simplificada antes de la descripción más detallada que se presenta posteriormente en el presente documento. La presente invención se refiere a fuentes de alimentación de equipos de soldadura mejoradas en las que un convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado se emplea como una etapa final regulada en una fuente de alimentación del concepto novedoso con un convertidor de CC a CC no regulado intermedio. El convertidor de múltiples fases intercalado proporciona señales reguladas adecuadas para soldadura, es decir, también corte por plasma, y puede hacerse funcionar a frecuencias de conmutación poco prácticas en convertidores monofásicos equivalentes, por lo que las ventajas de un ancho de banda más alto de etapa de salida pueden conseguirse sin degradar significativamente la eficacia del sistema y sin aumentar excesivamente el coste del sistema. A este respecto, el uso de múltiples fases o circuitos de alimentación en el interruptor periódico de salida de alta velocidad da como resultado niveles de corriente de ondulación reducidos, por lo que el tamaño y los valores de bobinas de choque o inductores de salida pueden reducirse. Esta reducción del tamaño del inductor facilita el uso de bobinas de choque montadas en placa en lugar de las bobinas de choque más grandes que se encuentran en los convertidores monofásicos, y los valores de inductancia reducidos mejoran la respuesta dinámica a transitorios de la etapa de salida. Además, los circuitos de alimentación en paralelo individuales pueden diseñarse para un valor eficaz de corriente máximo dado, estando determinado el número de circuitos de alimentación en un diseño de fuente de alimentación dada por la salida de corriente de convertidor deseada, por lo que diferentes sistemas de soldadura o corte por plasma pueden diseñarse usando diferentes números de circuitos de alimentación de interruptor periódico modulares. Además, puesto que las corrientes proporcionadas por los circuitos de alimentación individuales son relativamente bajas, pueden conseguirse una alta eficacia y esfuerzos de corriente de componente
baja, al tiempo que se proporciona potencialmente ancho de banda ilimitado para técnicas de soldadura avanzadas.
Según uno o más aspectos preferidos de la invención, ventajosamente, la fuente de alimentación novedosa es una fuente de alimentación de soldadura por arco o corte de tres etapas que se dota de una tercera etapa que incluye un convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado. De esta manera, la primera etapa recibe una señal de entrada de CA y proporciona una primera señal de salida de CC y la segunda etapa es un convertidor no regulado acoplado para recibir la primera señal de salida de CC y convertir la primera señal de salida de CC en una segunda señal de salida de CC. La tercera etapa de la fuente de alimentación recibe la segunda señal de salida de CC, e incluye una pluralidad de circuitos de alimentación de convertidor que convierten la segunda señal de salida de CC para proporcionar una señal adecuada para un proceso de soldadura o corte. Los circuitos de alimentación de convertidor de tercera etapa están conectados en paralelo entre la soldadura y la segunda etapa no regulada novedosa, y se hacen funcionar desfasados entre sí para minimizar los niveles de corriente de ondulación, por lo que el valor eficaz global de corriente de ondulación del convertidor de tercera etapa es inferior al de los circuitos de alimentación de convertidor individuales. Los circuitos de alimentación de convertidor individuales pueden ser convertidores elevadores o de otro tipo, en los que los inductores de los circuitos de alimentación de convertidor pueden integrarse en un único núcleo de manera acoplada o no acoplada para la reducción del tamaño y el coste del sistema, y dos o más de los circuitos de alimentación pueden hacerse funcionar con solapamiento temporal. Además, los circuitos de alimentación de convertidor pueden diseñarse para un intervalo de tensión dado, en el que la conexión en paralelo de N circuitos de alimentación proporciona a la tercera etapa un valor eficaz de corriente máximo de convertidor que es aproximadamente N veces el valor eficaz de corriente máximo de los circuitos de alimentación de convertidor individuales. Esto permite la construcción de fuentes de alimentación de soldadura que pueden hacerse funcionar casi a cualquier amperaje de corriente, en las que los módulos de circuito de alimentación de convertidor individuales están diseñados para funcionar a niveles de tensión de soldadura típicos, en los que la tensión de salida del equipo de soldadura no está relacionada esencialmente con el número de circuitos de alimentación de convertidor de etapa de salida.
Breve descripción de los dibujos
La siguiente descripción y los dibujos exponen en detalle ciertas implementaciones ilustrativas de la invención, que son indicativas de diversas formas, a modo de ejemplo, en las que pueden llevarse a cabo los principios de la invención. Otros objetos, ventajas y características novedosas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención considerada junto con los dibujos, en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra una fuente de alimentación de tres etapas con un convertidor de conmutación de etapa de salida de múltiples fases intercalado que proporciona una señal de salida de proceso regulada que usa alimentación de una segunda etapa aislada no regulada según uno o más aspectos de la presente invención;
las figuras 2 y 3 son diagramas esquemáticos similares a la figura 1 que ilustran realizaciones adicionales de una fuente de alimentación de tres etapas según la invención;
la figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra las etapas segunda y tercera de una fuente de alimentación construida según la presente invención en la que la etapa de salida de múltiples fases proporciona corriente de soldadura de CA;
la figura 5 es un diagrama esquemático de un circuito de control de tecnología de forma de onda para controlar la señal regulada proporcionada por la tercera etapa de múltiples fases en la realización de la figura 4, junto con gráficos que muestran tres formas de onda de señal regulada de soldadura a modo de ejemplo;
la figura 6 es un diagrama esquemático que ilustra una segunda y tercera etapa de una fuente de alimentación construida según la presente invención en la que la etapa de salida proporciona corriente de soldadura de CC;
la figura 7 es un diagrama esquemático que ilustra la topografía de una fuente de alimentación de tres etapas según la invención para crear una corriente de salida adecuada para soldadura por arco eléctrico con dos fuentes de tensión de controlador independientes;
la figura 8 es un diagrama esquemático que ilustra una fuente de alimentación de tres etapas a modo de ejemplo según la presente invención;
la figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra detalles adicionales de un inversor de segunda etapa aislado no regulado, a modo de ejemplo, de una fuente de alimentación según la invención;
la figura 10A es un diagrama esquemático que ilustra un convertidor de tercera etapa de CC a CC de múltiples fases intercalado, a modo de ejemplo, que tiene cuatro circuitos de alimentación de convertidor reductor conectados en paralelo para crear una señal de salida de proceso de soldadura en una fuente de alimentación de tres etapas según la invención;
la figura 10B es un diagrama esquemático que ilustra otro convertidor reductor intercalado de cuatro fases, a modo de ejemplo, para suministrar una señal regulada según la invención;
la figura 11 es un diagrama forma de onda que ilustra señales de control de múltiples fases a modo de ejemplo en los convertidores intercalados de las figuras 10A y 10B;
la figura 12 es un diagrama esquemático que ilustra otra implementación de una etapa de salida de convertidor reductor de múltiples fases intercalado en la que los inductores de circuito de alimentación de convertidor están devanados de manera integrada alrededor de un núcleo común según la invención; y
las figuras 12A y 12B son diagramas esquemáticos que ilustran dos orientaciones de devanado alternativas para inductores de circuito de alimentación de convertidor integrados devanados alrededor de un núcleo común según la invención.
Descripción detallada de la invención
Una o más realizaciones o implementaciones de la presente invención se describen a continuación en conjunción con los dibujos, en los que en todos ellos se usan números de referencia similares para referirse a elementos similares y en los que las estructuras ilustradas no están necesariamente a escala. Ciertos aspectos de la invención se refieren a fuentes de alimentación de tres etapas para su uso en la creación de señales de salida adecuadas para operaciones de soldadura o corte por plasma, denominadas en conjunto en adelante fuentes de alimentación de soldadura, donde el concepto de soldadura por arco eléctrico también engloba la tecnología de corte por arco de plasma relacionada. Se proporciona una etapa de entrada para convertir una señal de CA en una primera señal de salida de CC, que preferiblemente tiene un nivel de tensión fijo, y también se proporciona una segunda etapa no regulada, que puede incluir componentes de aislamiento, y que proporciona una segunda señal de salida de CC. Cabe resaltar que la tercera etapa de fuente de alimentación se construye como un convertidor de múltiples fases intercalado que convierte la segunda señal de CC en una señal regulada utilizable en operaciones de soldadura o corte, para facilitar las ventajas mencionadas anteriormente de funcionamiento con ancho de banda más alto, bajas corrientes de ondulación, menores tamaños de componente, y respuesta a transitorios mejorada. La invención por tanto puede emplearse ventajosamente en sistemas de soldadura para implementar técnicas de control de forma de onda avanzadas sin conllevar poca eficacia o aumento de coste o de tamaño.
Junto con las altas capacidades de ancho de banda que permite la estructura de múltiples fases de la etapa de salida, el inversor de segunda etapa no regulada también puede hacerse funcionar a una velocidad de conmutación alta, en la que sus conmutadores se hacen funcionar a una alta frecuencia de conmutación superior a 1B kHz y preferiblemente alrededor de 100 kHz en un ejemplo. Las altas velocidades de conmutación en el inversor de segunda etapa no regulada permiten el uso de pequeños componentes magnéticos en el mismo, y la salida de CC proporcionada a partir de la segunda etapa hacia la tercera etapa está preferiblemente aislada. El interruptor periódico de tercera etapa de múltiples fases intercalado se regula preferiblemente mediante un parámetro de soldadura, tal como la corriente, la tensión, o la potencia de la operación de soldadura, con solapamiento temporal en la operación de dos o más de los circuitos de alimentación de convertidor en paralelo del mismo. Por consiguiente, la topografía de una implementación de la presente invención tiene una etapa de entrada para producir una primera señal de CC, una segunda etapa de CC a CC no regulada para proporcionar una tensión de CC fija aislada que se usa por la tercera etapa de la fuente de alimentación para regular la corriente usada en la operación de soldadura, siendo la etapa de salida final un convertidor de múltiples fases intercalado. Otros aspectos de la invención se refieren al uso de etapas de alimentación intercaladas de múltiples fases generalmente para crear una señal regulada adecuada para una operación de soldadura o corte por plasma. Las figuras 1-3 ilustran tres implementaciones a modo de ejemplo de ciertos aspectos de la presente invención en el contexto de fuentes de alimentación de tres etapas, en las que puede emplearse cualquier primera etapa adecuada para convertir alimentación de entrada de CA en una primera señal de salida de CC dentro del alcance de la invención. Además, puede usarse cualquier tipo de segunda etapa no regulada para convertir la primera señal de salida de CC en una segunda señal de salida de CC, donde la segunda etapa también puede aislarse. Además, puede emplearse cualquier tipo convertidor de tercera etapa de múltiples fases dentro del alcance de la invención, que recibe la segunda señal de salida de CC y proporciona una señal regulada adecuada para una operación de soldadura, corte, u otra operación de procesamiento por arco.
Una primera fuente PS1 de alimentación de tres etapas se muestra en la figura 1, que incluye una primera etapa I, una segunda etapa II aislada no regulada, y un convertidor de tercera etapa III de múltiples fases intercalado. La primera etapa I en esta realización incluye un convertidor 10 de CA a CC para convertir la señal 12 de entrada de CA en una primera señal 14 de salida de CC. La entrada 12 es un suministro de línea de CA monofásica o trifásica con tensión que normalmente puede variar entre 115-575 voltios, aunque la invención no se limita a ningún número particular de fases de entrada ni a ningún valor de tensión de entrada específico. El convertidor 10 se ilustra como un dispositivo no regulado que puede ser en forma de un rectificador y red de filtro para producir la primera señal 14 de salida de CC (CC n.º 1). Puesto que la señal de entrada de CA es una tensión de línea, CC n.º 1 es generalmente de magnitud uniforme. En la segunda etapa II, se proporciona un inversor A no regulado en forma de un convertidor de CC a CC con un transformador de aislamiento para convertir la primera señal 14 de salida de CC (CC n.º 1) en una segunda 20 señal de salida de CC (CC n.º 2).
La segunda señal 20 de salida de CC forma la entrada de alimentación a la etapa III, que incluye un convertidor 30 de CC a CC intercalado de múltiples fases para convertir la tensión de segunda señal de salida de CC en la línea 20 en una señal regulada (por ejemplo, una corriente o tensión) adecuada para soldadura en la línea B. Un lazo C de control de realimentación o de regulación detecta un parámetro en la operación de soldadura para regular la corriente, la tensión y/o la potencia en la línea B de señal de salida mediante la regulación del convertidor 30 de múltiples fases de tercera etapa. En la práctica, el convertidor 30 es un interruptor periódico o un convertidor de conmutación, tal como un convertidor reductor intercalado de múltiples fases (por ejemplo, figuras 10A-12B posteriores), aunque el uso de un convertidor elevador de múltiples fases, un convertidor elevador-reductor, un convertidor Cuk, etc., o un inversor de múltiples fases son alternativas posibles, estando todas esas implementaciones de variantes de un convertidor de múltiples fases contempladas dentro del alcance de la invención y las reivindicaciones adjuntas. Además, la red de conmutación de la segunda etapa A puede hacerse funcionar a una frecuencia que es más alta que la frecuencia de conmutación del convertidor 30 de tercera etapa en la fuente PS1 de alimentación de tres etapas, tal como se muestra en la figura 1, aunque no es un requisito estricto de la invención. Además, la tensión de segunda señal de salida de CC en la línea 20 (CC n.º 2) puede ser sustancialmente inferior a la tensión de primera señal de salida de CC desde la etapa I en la línea 14 (CC n.º 1), aunque no es un requisito de la invención. En una implementación preferida, además, puede proporcionarse un transformador de aislamiento en el inversor A de segunda etapa, que tiene una sección o lado de entrada o primario con sustancialmente más vueltas que una sección o lado secundario usado para crear la tensión de segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, en la línea 20. En un ejemplo particular, se usa una relación de vueltas transformada de 4:1 de modo que la tensión de segunda señal de salida de CC en la línea 20 es aproximadamente 1/4 de la tensión de primera señal de salida de CC, CC n.º 1, en la línea 14, aunque puede usarse cualquier relación de vueltas adecuada, donde la tensión de primera señal de salida de CC, CC n.º 1, no tiene que ser más grande que la tensión de segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, y donde la segunda etapa II puede ser no regulada.
La figura 2 ilustra otra implementación de la invención en la que una fuente PS2 de alimentación de tres etapas tiene esencialmente la misma etapa II y etapa III que la fuente PS1 de alimentación descrita anteriormente. En la realización de la figura 2, sin embargo, la etapa I de entrada es un convertidor 40 de CA a CC que incluye un rectificador seguido de un convertidor de CC a CC regulado para proporcionar la primera señal de salida de CC, CC n.º 1. La señal convertida es una señal de salida de CC en la línea 14 mostrada como una primera señal de CC (CC n.º 1). La tensión de primera señal de salida de CC en la línea 14 se regula como se ha indicado mediante la línea 42 de realimentación según la tecnología convencional. Por tanto, en una implementación de la fuente PS2 de alimentación, la primera señal de salida de CC, CC n.º 1, y la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, se controlan según la regulación 42, y el convertidor 30 de soldadura de salida se regula mediante un lazo C de realimentación de salida. Con respecto a la primera etapa I, la tensión de primera señal de salida de CC, CC n.º 1, en la línea 14 se regula mediante el lazo 42 de realimentación, donde el convertidor 40 a modo de ejemplo también proporciona corrección de factor de potencia detectando la forma 12 de onda de tensión de entrada de CA tal como se representa mediante la línea 44. Al usar la fuente PS2 de alimentación en la figura 2, la primera señal 14 de salida de CC es una tensión de señal de salida de CC fija, CC n.º 1, para diferentes tensiones monofásicas o trifásicas en la entrada 12. Por tanto, la tensión de segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, en 20 es simplemente una conversión de la tensión de primera señal de salida de CC, CC n.º 1, en la línea 14. La segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, en esta implementación es por tanto una tensión fija con un nivel determinado por el transformador de aislamiento y el ciclo de trabajo fijo de la red de conmutación en el inversor A de segunda etapa no regulado. Esta es una implementación preferida de la fuente de alimentación novedosa que emplea tres etapas independientes y distintas, siendo la etapa II un inversor no regulado para convertir una primera señal de salida de CC fija en una segunda señal de salida de CC fija usada para accionar un convertidor 30 de conmutación de múltiples fases intercalado regulado, tal como un interruptor periódico o un inversor. Como otra posible alternativa, la etapa I puede regularse mediante una realimentación desde CC n.º 2 en la línea 20, tal como se representa mediante un lazo de realimentación o línea 46, trazado en línea discontinua, en la figura 2.
Otra posible implementación de una fuente PS3 de alimentación de tres etapas se muestra en la figura 3 según la invención, en la que un convertidor 50 de entrada de primera etapa se regula mediante un lazo 52 de realimentación a partir de la señal B de salida de proceso de corriente de soldadura, y puede controlar adicionalmente la primera señal de salida de CC, CC n.º 1, según la realimentación 42 de primera etapa y según la corrección de factor de potencia a través de la línea 44. En el ejemplo ilustrado de la figura 3, el convertidor 50 se regula preferiblemente mediante la realimentación 52 de salida de soldadura y no mediante la tensión de primera señal de salida de CC, CC n.º 1, en la línea 14 como era el caso en la fuente PS2 de alimentación de la figura 2, aunque esta arquitectura de control de realimentación no es un requisito de la presente invención. Con la regulación a partir de la salida B de soldadura en la figura 3, el convertidor 50 es tanto una etapa de corrección de factor de potencia como un regulador de soldadura. Se observa, sin embargo, que esta implementación de la invención se da a conocer para una descripción técnica completa de la fuente de alimentación de tres etapas contemplada por la presente invención, y que la corrección de factor de potencia no es una limitación estricta de la invención.
Tal como se describió anteriormente, la etapa I de entrada convierte una señal de 12 de CA o bien monofásica o bien trifásica en una 14 de CC fija (CC n.º 1) para su uso por el inversor A no regulado que constituye la segunda etapa II. La implementación de la presente invención generalmente emplea un convertidor 10, 40, 50 de CC a CC, en la etapa I para producir la tensión de primera señal de salida de CC, CC n.º 1, en la línea 14 en las figuras 1-3. El convertidor 10, 40, 50 de CC a CC de la etapa I puede seleccionarse para crear la tensión de señal de CC n.º 1 deseada en la línea 14, en la que un rectificador de entrada proporciona una tensión de CC a un convertidor de CC a CC de primera etapa (no mostrado) que puede ser un convertidor elevador, un convertidor reductor, un convertidor reductor+elevador, u otra arquitectura de convertidor de CC a CC adecuada. Un convertidor de CC a CC de este tipo de la primera etapa I puede realizar ventajosamente corrección de factor de potencia (por ejemplo, figuras 2 y 3) detectando la forma de onda de CA de entrada a través de la línea 44 y controlando la primera señal de salida de CC, CC n.º 1, conforme a la misma, con el fin de reducir la distorsión armónica en la entrada 12 de la fuente PS2, PS3 de alimentación de tres etapas y/o para garantizar que la tensión y la corriente de CA de entrada están en fase en la medida de lo posible. El uso de un convertidor 40, 50 de CC a CC de entrada con corrección de factor de potencia se conoce bien en la técnica de la soldadura y se usa en muchas topografías de dos etapas de la técnica anterior, aunque la corrección de factor de potencia no es un requisito estricto para poner en práctica la presente invención. A este respecto, el objetivo principal de la etapa I es proporcionar una primera CC (CC n.º 1) en la línea 14 (indicada como las líneas 14a, 14b en las figuras posteriores), que se usa entonces por la segunda etapa II para producir una CC fija (CC n.º 2) en la línea 20 (indicada mediante las líneas 20a, 20b en las figuras posteriores). Se observa que son posibles implementaciones alternativas usando una entrada o primera etapa 10 sin corrección de factor de potencia tal como se muestra, por ejemplo, en la figura 1, en la que las líneas de salida de un rectificador de entrada se acoplan mediante un condensador de almacenamiento grande (no mostrado) para producir una tensión de primera señal de salida de CC, CC n^{.o} 1, filtrada, generalmente fija, en la línea 14. En otra implementación alternativa, la primera etapa I puede incluir un circuito 40, 50 de corrección de factor de potencia pasivo conectado a una entrada 12 de CA monofásica o de múltiples fases para producir una tensión de CC en 14 (CC n.º 1) generalmente fija como entrada del inversor A de segunda etapa. Las arquitecturas de etapa 1 mencionadas anteriormente son solamente ejemplos y pueden usarse otras etapas de entrada para poner en práctica la invención con señales de entrada o bien monofásicas o bien trifásicas, con o sin corrección de factor de potencia, y con o sin regulación.
En referencia también a la figura 4, en ciertas implementaciones preferidas, se proporciona una segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, fija, relativamente baja en la salida 20 (por ejemplo, ilustrada como las líneas 20a, 20b en las figuras 4-10 y 12), donde la tercera etapa III de múltiples fases de la fuente de alimentación de soldadura de tres etapas novedosa puede ser un interruptor periódico u otro convertidor que se hace funcionar a una frecuencia superior a 18 kHz para proporcionar las ventajas de ancho de banda aumentado. Las frecuencias de conmutación del inversor A de segunda etapa no regulado y el convertidor 30 de múltiples fases de salida regulado pueden, aunque no es necesario, ser diferentes. A este respecto, la frecuencia de conmutación de la etapa 30 de salida de interruptor periódico intercalado de múltiples fases puede ser sustancialmente inferior a la frecuencia del inversor A no regulado en un ejemplo, aunque la relación de frecuencias específica de las etapas segunda y tercera no es un requisito estricto de la invención.
La fuente PS4 de alimentación mostrada en la figura 4 ilustra el uso de la presente invención en el que la etapa III incluye un convertidor 30 de conmutación de CC a CC de múltiples fases intercalado, y además comprende un conmutador 110 de polaridad para facilitar la soldadura 120 de CA en los terminales o líneas 110a y 110b de salida, incluyendo la fuente PS4 de alimentación un controlador 130 de tercera etapa que proporciona señales 132 y 134 de control al convertidor 30 y al conmutador 110 de polaridad, respectivamente. El convertidor 30 de múltiples fases se acciona mediante una entrada 20 de CC generalmente fija (primera señal de salida de CC, CC n.º 1) y puede regularse mediante realimentación a partir de una operación 120 de soldadura de CA o CC para proporcionar corriente adecuada para soldadura a lo largo de los cables 102, 104 de salida. Además, la señal regulada puede proporcionarse a través del conmutador 110 de polaridad a través de los cables 110a y 110b, tal como se muestra en la figura 4, con el fin de proporcionar soldadura de CA, siendo el cable 102 un cable de polaridad positiva y el cable 104 un cable de polaridad negativa. A este respecto, el conmutador 110 de polaridad tiene una primera posición en la que el cable 102 se dirige al electrodo de la operación 120 de soldadura de modo que la salida del conmutador 110 de polaridad tiene una polaridad positiva en la línea 110a de salida y una polaridad negativa en la línea 110b de salida. Esto produce un proceso de soldadura de CC de electrodo positivo (EP) en la operación 120 de soldadura. La inversión de la red 110 de conmutación de polaridad puede producir un proceso de soldadura de CC de electrodo negativo (EN) en la operación 120 de soldadura.
Por tanto, un proceso de soldadura de CC o bien con electrodo negativo o bien con electrodo positivo puede realizarse según la configuración del conmutador 110 de polaridad convencional. De manera similar, el conmutador 110 de polaridad puede alternarse entre electrodo negativo y electrodo positivo para producir un proceso de soldadura de CA en la operación 120 de soldadura. El conmutador 110 de polaridad acciona de este modo la salida de CC a partir del convertidor 30 de múltiples fases regulado para producir o bien un proceso 120 de soldadura de CA o un proceso de soldadura de CC, lo que puede regularse y controlarse ventajosamente a través de un sistema de realimentación indicado en la figura 4 como línea o lazo 122 dirigido al controlador 130 para regular el convertidor 30 de múltiples fases y para configurar la polaridad del conmutador 110 tal como se indica mediante líneas 132, 134 de señal de control, respectivamente. Regulando así la operación 120 de soldadura en la etapa III, el inversor A no regulado en la etapa II puede tener una frecuencia de conmutación relativamente más alta y un ciclo de trabajo alto para reducir los tamaños de componente y para mejorar la eficacia dentro de la segunda etapa II de la fuente PS4 de alimentación.
En referencia también a la figura 5, ciertas realizaciones de la presente invención emplean ventajosamente tecnología de control de forma de onda innovación de The Lincoln Electric Company de Cleveland, Ohio, aunque no es un requisito estricto de la invención. Este tipo de sistema de control se ilustra esquemáticamente en la figura 5, en la que el circuito 150 de control en el controlador 130 de la figura 4 procesa un perfil de forma de onda como una tensión en la línea 152a proporcionada por un generador 152 de forma de onda. El perfil de forma de onda se controla mediante el lazo 122 de realimentación tal como se ilustra esquemáticamente mediante el amplificador 154 de error que tiene una salida 156. Por tanto, el perfil de la forma de onda a partir del generador 152 se controla mediante el lazo 122 de realimentación y produce una señal en la línea 156 de salida. Esta línea 156 se dirige a un circuito 160 PWM (modulado por ancho de impulso) apropiado que se hace funcionar a una alta frecuencia determinada por la salida del oscilador 162. Esta frecuencia en un ejemplo es superior a 18 kHz y a menudo es mayor de 40 kHz. Además, tal como se ilustra y describe posteriormente con respecto a las figuras 10A-12B, la tercera etapa III preferiblemente proporciona control intercalado desfasado de múltiples circuitos de alimentación de convertidor de tercera etapa a través del controlador 130 usando señales de salida PWM ajustadas de múltiples fases, y/o usando conjuntos de circuito con desplazamiento de fase o desfase (no mostrados) para proporcionar señales de control PWM individuales a los circuitos de alimentación de convertidor de la etapa de salida III (por ejemplo, figura 11 más adelante).
La salida del modulador 160 por ancho de impulso, que puede implementarse, por ejemplo, en software y/o como un circuito digital dentro del controlador 130, se muestra como la línea 132 en la figura 5 para controlar la forma de onda generada por el convertidor 30 de tercera etapa de conmutación de múltiples fases. La forma de onda de la salida del convertidor de tercera etapa (señal regulada proporcionada al proceso 120 de soldadura) puede tener cualquier perfil y tipo, tal como CA, CC, o combinaciones de las mismas, de las que se ilustran ejemplos esquemáticamente como formas 152b, 132c y 152d de onda en la parte derecha de la figura 5. En un ejemplo de soldadura con CA, se proporciona la forma 152b de onda por el convertidor 30 en la forma de una forma de onda de CA del tipo usado en la soldadura MIG con CA donde el amperaje del electrodo negativo es superior al amperaje del electrodo positivo. Alternativamente, el amperaje positivo puede ser superior al amperaje negativo. En la forma 152c de onda, el amperaje tanto para el electrodo negativo como para el electrodo positivo es esencialmente el mismo, siendo mayor la longitud de la parte de electrodo negativo. Naturalmente, puede ajustarse un proceso para soldadura con CA para proporcionar formas de onda de CA simétricas o formas de onda de CA asimétricas, o bien a favor del electrodo negativo o bien del electrodo positivo, o la compensación puede cambiar dinámicamente, pudiendo desviarse la proporción de tiempo y/o la proporción de amplitud hacia el lado del electrodo negativo o el electrodo positivo. Cuando se fija un conmutador 110 de polaridad o bien para una operación de soldadura negativa con CC o bien de soldadura positiva con CC (o se omite totalmente el conmutador 110 de polaridad, como en la figura 6 a continuación), se controla una forma de onda de soldadura pulsada, mostrada como forma 152d de onda, se controla mediante un generador 152 de forma de onda para emitir una señal regulada desde el convertidor 30 al proceso 120 de soldadura. Pueden controlarse otras formas de onda diversas, tanto CA como CC, mediante el controlador 130 de modo que la operación 120 de soldadura puede ajustarse para que sea con CA o CC. Además, la operación de soldadura puede ser TIG, MIG, arco sumergido, o de otro tipo, en la que pueden emplearse la fuente de alimentación PS4 u otras fuentes de alimentación que usa la presente invención en la realización de cualquier tipo de operación de procesamiento por arco. A este respecto, el electrodo de proceso (electrodo E en las figuras 7, 8, 10A, 10B y 12 a continuación) puede ser no consumible o consumible, tal como de núcleo metálico, de núcleo de fundente o de alambre macizo, en el que puede pero no es necesario usarse un gas de protección según el electrodo que esté empleándose. Todas estas modificaciones en la operación de soldadura pueden realizarse en sistemas que emplean los diversos aspectos de la presente invención.
Haciendo referencia ahora a la figura 6, se ilustra una modificación de la fuente de alimentación PS4 como fuente de alimentación PS5 para realizar la soldadura con CC. En este ejemplo, la fuente de alimentación PS5 realiza sólo una operación 120 de soldadura con CC en la que el lazo 122 de realimentación se dirige al controlador 130 que tiene una salida 132. El convertidor 30 regulado en la fuente de alimentación PS5 es preferiblemente un convertidor de CC a CC de conmutación de tipo interruptor periódico de múltiples fases para producir una tensión de CC a lo largo de las líneas 102a, 104a, en las que el controlador 130 se controla preferiblemente mediante un generador 152 de forma de onda (figura 5). La polaridad en las líneas 102a, 104a, además, puede ser de electrodo negativo o electrodo positivo según la demanda del proceso de soldadura con CC realizado en la operación 120 de soldadura. La salida de señal regulada por el convertidor 30 regulado, además, puede simplificarse más que la salida de soldadura de la fuente de alimentación PS4 mostrada en la figura 4.
Las figuras 4 y 6, junto con la red de control o el circuito 150 mostrado en la figura 5, ilustran la versatilidad de la fuente de alimentación de tres etapas y el convertidor 30 de salida de múltiples fases intercalado novedosos que constituyen la presente invención, en las que las realizaciones ilustradas son meramente ejemplos y no son exhaustivas de las posibles implementaciones de la presente invención.
Haciendo referencia ahora a las figuras 7 y 8, al implementar una fuente de alimentación de dos etapas tal como se usa en la técnica anterior o una fuente de alimentación de tres etapas novedosa de la presente invención, es necesario proporcionar una tensión para hacer funcionar los controladores tanto para las redes de conmutación reguladas como para las no reguladas usadas en estos dos tipos de fuentes de alimentación. La figura 7 ilustra una arquitectura de tres etapas preferida según la presente invención para generar señales reguladas para una operación de soldadura y proporcionar tensiones de control para hacer funcionar los diversos controladores de una fuente de alimentación de tres etapas, tal como la fuente de alimentación PS6. El uso de una salida de un prerregulador para proporcionar la tensión de control para el controlador de conmutación del prerregulador y el controlador de conmutación de la segunda etapa de una fuente de alimentación de dos etapas se conoce bien y se da a conocer en el documento US 5.926.381 (Moriguchi). Con respecto a la etapa final, un interruptor periódico de salida para realizar una operación de soldadura obtiene de manera rutinaria la tensión de control del controlador a partir de la tensión de CC de entrada al interruptor periódico. Estas dos tecnologías bien conocidas se incorporan en la fuente de alimentación PS6.
La fuente de alimentación PS6 de tres etapas en la figura 7 puede hacerse funcionar con controladores que tienen fuentes de alimentación derivadas de diversas ubicaciones en la fuente de alimentación. En particular, la fuente de alimentación PS6 tiene una primera fuente 180 de alimentación de controlador (PS n.º 1) con una salida 182 y entradas 184, 186 desde la primera CC en los cables 14a, 14b (CC n.º 1). La fuente 180 de alimentación incluye un convertidor reductor o convertidor de retroceso, no mostrado, para reducir la alta tensión de CC n.º 1 a la salida del prerregulador 40 de la figura 2 a una baja tensión en la línea 182 adecuada para alimentar un controlador 190 de primera etapa. Esta tensión de control en la línea 182 puede ser de entre 5 y 20 voltios en un ejemplo, aunque son posibles otras tensiones dentro del alcance de la invención. La tensión en la línea 182 se dirige al primer controlador 190 que tiene un cable 192 de salida para realizar la operación del prerregulador 40 según la tecnología convencional. El prerregulador 40 puede emplear realimentación de las líneas 42, 44 mostradas en las figuras 2 y 3, y/o puede recibir realimentación de salida del equipo de soldadura a lo largo de la línea 52, tal como se indica en la figura 3. Un inversor A de segunda etapa no regulado en las implementaciones a modo de ejemplo no requiere que un controlador module el ciclo de trabajo o la relación fijada entre las tensiones de entrada y salida, pero puede recibir una señal de control en un cable 198 de salida desde un segundo controlador 194 que recibe una tensión operativa de controlador en la línea 196 desde la primera fuente 180 de alimentación.
Como alternativa, una tercera fuente de alimentación PS n.º 3 se acciona mediante una fase de la entrada 12 para proporcionar una tensión 176 de fuente de alimentación opcional al primer controlador 190. El convertidor 30 de conmutación de múltiples fases regulado de etapa III en esta implementación tiene una segunda fuente 200 de alimentación (PS n.º 2) acoplada a los segundos cables 20a y 20b de CC mediante las entradas 206 y 204, respectivamente, con una tensión de controlador en la línea 202 determinada por la tensión 20 en CC (CC n.º 2) ilustrada incluyendo cables 20a, 20b. La fuente 200 de alimentación incluye un convertidor reductor o convertidor de retroceso para convertir la CC a la salida de un convertidor A no regulado en una tensión menor para su uso por el controlador 130 de tercera etapa que tiene una salida 132. La señal en la línea 132 regula la salida del convertidor 30 de soldadura según la señal de realimentación en la línea C, tal como se analizó con respecto a las fuentes PS1, PS2 de alimentación en las figuras 1 y 2, respectivamente, en las que los circuitos de alimentación individuales del convertidor 30 de múltiples fases pueden controlarse independientemente mediante salidas 132 dedicadas del controlador 130, o una única PWM u otro tipo de salida 132 de control puede desfasarse temporalmente para circuitos de alimentación individuales del convertidor 30, de manera que los circuitos de alimentación de convertidor de tercera etapa individuales se hacen funcionar desfasados entre sí. La CC 14 (CC n.º 1) y la CC 20 (CC n.º 2) proporcionan la entrada a las fuentes 180 y 200 de alimentación respectivamente, que son convertidores de CC a CC en un ejemplo para producir una tensión de control de CC de bajo nivel para los controladores 190, 194 y/o 130. Como alternativa mostrada mediante la línea 220 discontinua en la figura 7, la primera fuente 180 de alimentación también puede proporcionar una tensión de control para el tercer controlador 130. La figura 7 se ha dado a conocer para ilustrar la versatilidad de usar una fuente de alimentación de tres etapas con controladores que pueden recibir tensiones de alimentación reducidas desde diversos niveles de tensión de CC fijos indicados como PS n.º 1 y PS n.º 2. Podrían emplearse otras disposiciones para proporcionar la tensión de controlador, tal como una conexión rectificada a una fase de la tensión 12 de entrada de CA a través de las líneas 272 y 274 mediante un transformador de la manera ilustrada como PS n.º 3.
Haciendo referencia ahora a las figuras 8 y 9, la figura 8 muestra otra implementación de la presente invención con detalles más específicos de la realización preferida de tres etapas de la presente invención, en la que se ilustra una fuente de alimentación PS7 de tres etapas, similar a la fuente de alimentación PS6 con componentes similares que tienen los mismo números de identificación. Según un aspecto de la invención, la etapa III de salida incluye un convertidor de conmutación intercalado de múltiples fases o interruptor 30 periódico para proporcionar una salida de señal regulada (por ejemplo, una corriente de soldadura entre el electrodo E y la pieza W de trabajo). Tal como se muestra en las figuras 7 y 8, puede usarse una derivación S de corriente para proporcionar una señal C de realimentación de corriente de proceso de soldadura a un controlador 130. El inversor A de alta velocidad de conmutación ilustrado de la etapa II en esta implementación incluye los rasgos y las características descritos anteriormente, y proporciona adicionalmente aislamiento eléctrico entre las señales de salida de CC primera y segunda CC n.º 1 y CC n.º 2 mediante un transformador 250 de aislamiento que tiene un devanado 252 primario y un devanado 254 secundario. Tal como se ilustra adicionalmente en la figura 9, el lado primario del convertidor A de CC a CC incluye una red 300 de conmutación para dirigir una corriente alterna al devanado 252 primario. La salida rectificada del secundario 254 es la sección o el lado secundario del convertidor A.
El convertidor A a modo de ejemplo de las figuras 8 y 9 emplea un inversor de alta velocidad de conmutación que tiene un ciclo de trabajo o desplazamiento de fase fijado por el controlador 194 no regulador, en el que no se proporciona realimentación del proceso o sistema al controlador 194 en las implementaciones ilustradas. La frecuencia de conmutación de segunda etapa, además, puede ser relativamente alta (por ejemplo, superior a la velocidad de conmutación del convertidor 30 de tercera etapa), tal como de aproximadamente 100 kHz en la versión práctica de esta fuente de alimentación PS7. En el convertidor A de segunda etapa no regulado a modo de ejemplo, el ciclo de trabajo y la frecuencia operativa siguen fijos esencialmente durante la operación de soldadura, aunque pueden realizarse ajustes de tipo distinto a la realimentación del ciclo de trabajo y/o la frecuencia de la segunda etapa II según se indica mediante el circuito 260 "ADJ" que tiene una salida 262 para ajustar el controlador 194. En una realización preferida de la segunda etapa II, además, el ciclo de trabajo de la misma es próximo al 100% de modo que los pares de conmutadores son conductores junto con sus tiempos máximos en el lado primario del inversor A, aunque puede emplearse cualquier frecuencia de conmutación y ciclo de trabajo adecuados dentro del alcance de la invención, en la que pueden usarse el circuito 260 u otros medios para ajustar el ciclo de trabajo, desplazamiento de fase, frecuencia, etc. para la segunda etapa II, con el fin de ajustar la relación en otro caso generalmente fija (por ejemplo, no regulada) entre la primera CC 14 y la segunda CC 20. Por tanto, el inversor A de aislamiento, no regulado puede cambiarse para tener un ciclo de trabajo diferente, pero fijo. A este respecto, el ciclo de trabajo es preferiblemente próximo al 100% de modo que los pares de conmutadores se hacen funcionar esencialmente al unísono, pudiéndose variar el ciclo de trabajo entre aproximadamente el 50-100% en aplicaciones típicas de la presente invención.
La etapa I de entrada normalmente incluye un rectificador 60 seguido por un convertidor 62 de CC a CC de corrección de factor de potencia, en la que puede proporcionarse un rectificador 60 adecuado para señales de CA monofásicas o de CA trifásicas de diversas magnitudes, representada como entrada 12. En una implementación preferida, además, se usa el convertidor 62 elevador para una etapa I de entrada de corrección del factor de potencia para crear la primera señal de salida de CC, CC n.º 1, tal como se muestra en la figura 8. Este convertidor 62 elevador se hace funcionar según el controlador 190 que tiene una tensión 182 de control tal como se describió anteriormente. Según una ligera modificación de la realización preferida, la fuente 270 en la figura 8 tiene un transformador conectado mediante las líneas 272 y 274 a lo largo de una fase de una entrada 12 de CA monofásica o trifásica. Un rectificador y un filtro en la fuente 270 de alimentación producen una tensión de control baja en la línea 276 discontinua opcional para su uso en lugar de la tensión de control en la línea 162 si se desea. Estas dos alternativas no afectan a las características de funcionamiento de la fuente de alimentación PS7. Pueden obtenerse otras modificaciones de este tipo de una fuente de alimentación de tres etapas para soldadura por arco eléctrico a partir de la descripción previa y de tecnología bien conocida en el campo de la soldadura.
El inversor A no regulado de la etapa II puede usar diversos circuitos de inversor, de los que se ilustra uno en mayor detalle en la figura 9. El circuito A de segunda etapa preferido se divide entre una sección o lado primario definido por la entrada al devanado 252 primario del transformador 250 de aislamiento y una sección o lado secundario definido por la salida del devanado 254 secundario. Haciendo referencia en primer lugar a la sección o lado primario del inversor A, se emplea un circuito 300 de puente completo en el que hay conmutadores SW1-SW3 y SW2-SW4 por pares a lo largo del condensador 348 conectados mediante cables 302, 304, 306 y 306, aunque pueden usarse alternativamente circuitos de semipuente u otros circuitos de conmutación. Los conmutadores SW1-SW4 en el circuito 300 ilustrado se activan en secuencia alterna mediante impulsos de compuerta en las líneas 310, 312, 314 y 316, respectivamente. El controlador 194 emite impulsos de compuerta en las líneas 310-316 y pueden determinarse una relación de fase, frecuencia (periodo) y/o ciclo de trabajo ajustada mediante la lógica en la línea 262 del circuito 260 tal como se analizó anteriormente. En una implementación, el ciclo de trabajo puede controlarse cambiando el desplazamiento de fase de las líneas 310 y 312 y las líneas 314 y 316, en las que el circuito 260 ajusta el ciclo de trabajo o el desplazamiento de fase de los conmutadores por pares. Este ajuste se fija durante el funcionamiento del inversor A. En una implementación preferida, el circuito 300 tiene un desplazamiento de fase o ciclo de trabajo de aproximadamente el 100%, en la que cada par de conmutadores tiene periodos máximos de conducción de solapamiento. El controlador 194 tiene una tensión de control procedente de una fuente apropiada indicado en la figura 9 por la línea 196, tal como se describió también anteriormente.
En funcionamiento del circuito 300 a modo de ejemplo de la figura 9, se dirige una corriente alterna a través del devanado 252 primario mediante el funcionamiento controlado de los conmutadores SW1-SW4. Esta corriente tiene preferiblemente una frecuencia ultraalta, normalmente de al menos aproximadamente 100 kHz de modo que los componentes pueden reducirse en tamaño, peso y coste, en la que tal frecuencia de conmutación alta no viene dictada por la operación de soldadura, sino que se selecciona para la eficiencia de la etapa A no regulada de la fuente de alimentación de tres etapas, aunque la frecuencia de operación específica para la segunda etapa II no es un requisito de la presente invención. La sección o lado secundario del inversor A incluye un circuito 320 rectificador que tiene rectificadores 322, 324, con entradas 330 y 332 de alimentación, salidas 342 y 340, y entradas 326 y 328 de control controladas por compuerta mediante señales en las líneas 326, 328, respectivamente, creadas en los extremos opuestos del devanado secundario. Los cables 326, 328, 330, 332, 340 y 342 forman los cables de salida del rectificador 320 para crear una tensión de CC (CC n.º 2) a lo largo de los cables 20a, 20b, suavizándose la corriente de salida mediante una bobina 344 de choque y aplicándose la tensión de salida resultante a lo largo de un condensador 346 de filtro de salida.
En la fuente de alimentación de tres etapas a modo de ejemplo ilustrada en las figuras 8 y 9, el inversor A de segunda etapa es no regulado, lo que significa que no se ajusta mediante una señal de realimentación en tiempo real de la operación de soldadura o de la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2. En su lugar, la segunda etapa II convierte la CC 14 (CC n.º 1) en CC 20 (CC n.º 2) de una manera relativamente fija sin regulación por realimentación. En la segunda etapa II ilustrada, la conversión de CC a CC proporciona una reducción sustancial en la tensión dirigida a la tercera etapa 30 regulada de la fuente de alimentación usando el inversor A, a través de la selección apropiada de la razón de vueltas del transformador. En un ejemplo, la razón de vueltas del transformador 250 es de aproximadamente 4:1, en la que la tensión fijada en la salida 20 es de aproximadamente 1/4 la tensión fijada en la salida 14 de la primera etapa, aunque puede usarse cualquier razón de vueltas dentro del alcance de la presente invención. Varias ventajas de una etapa no regulada están contenidas en un artículo titulado "The incredible Shrinking (Unregulated) Power Supply" del Dr. Ray Ridley citado en el presente documento como información de referencia. Una ventaja básica es la capacidad para aumentar la frecuencia hasta más de 100 kHz para reducir el tamaño y el coste de la segunda etapa II.
Haciendo referencia ahora a las figuras 10A-12B, un aspecto de la presente invención implica el uso de un convertidor 30 de conmutación de múltiples fases intercalado como la etapa final (tercera) de la fuente de alimentación para soldadura de tres etapas. En este aspecto de la invención, la tercera etapa III de fuente de alimentación comprende una pluralidad de circuitos de alimentación de convertidor para convertir la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, en una señal regulada adecuada para un proceso de soldadura, corte u otro proceso por arco, en el que los diversos aspectos de la tercera etapa III se ponen como ejemplo a continuación en el presente documento en varias realizaciones ilustrativas de un convertidor 30 de CC a CC de conmutación de tipo reductor tetrafásico que tiene circuitos 30a, 30b, 30c y 30d de alimentación de convertidor individuales acoplados en paralelo entre la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, y la operación de soldadura para proporcionar la señal de salida de proceso. Sin embargo, se apreciará que puede emplearse cualquier número N de circuitos de alimentación de convertidor en un convertidor de tercera etapa de múltiples fases dentro del alcance de la invención, en el que N puede ser cualquier número entero positivo mayor que 1. Además, puede usarse cualquier tipo de circuito de alimentación de convertidor, en el que la invención no se limita a arquitecturas de circuito de alimentación de convertidor reductor. Además, los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor de tercera etapa a modo de ejemplo se hacen funcionar desfasados entre sí tal como se muestra en la figura 11 a continuación, aunque esta forma particular de control de circuito de alimentación de convertidor ilustrada en el presente documento no es un requisito estricto de la invención.
La figura 10A ilustra una implementación del convertidor 30 de tercera fase intercalado de múltiples fases configurado en una arquitectura de tipo reductor de lado alto en la que los elementos de conmutación individuales y las bobinas de choque de salida de los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor están acoplados entre la segunda línea 20a de señal de salida de CC positiva y el electrodo E de soldadura (salida B de proceso) con un sensor s de realimentación de derivación de corriente en la trayectoria de retorno (pieza de trabajo) negativa. Se muestra una implementación alternativa de convertidor reductor tetrafásico en la figura 10B, en la que los conmutadores de fase de convertidor y las bobinas de choque de inductor están una trayectoria de retorno negativa entre la pieza W de trabajo y la segunda línea 20b de señal de salida de CC negativa. En cada uno de estos ejemplos, los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor comprenden individualmente un dispositivo Q de conmutación, tal como un transistor bipolar (por ejemplo, IGET, etc.), MOSFET, u otro elemento de conmutación, junto con un rectificador D y un inductor o bobina L de choque, en los que estos componentes se disponen en una configuración de circuito de alimentación de convertidor de tipo reductor. Alternativamente, los componentes de circuito de alimentación de convertidor pueden configurarse de diferente manera, por ejemplo, para lograr elevación, elevación-reducción, u otras arquitecturas de tipo convertidor, y los circuitos de alimentación de convertidor pueden comprender alternativamente más o menos componentes que los circuitos de alimentación de convertidor reductor a modo de ejemplo de las realizaciones ilustradas, en las que todas las variantes de implementación de este tipo que proporcionan la conversión de CC a CC de múltiples fases para proporcionar una señal regulada adecuada para un proceso por arco en una tercera etapa de una fuente de alimentación para soldadura se contemplan encontrándose dentro del alcance de la invención y las reivindicaciones adjuntas.
Tal como se muestra en la figura 10A, un posible convertidor 30 de múltiples fases comprende cuatro de tales circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor reductor. El primer circuito 30a de alimentación de convertidor incluye un dispositivo Q1 de conmutación acoplado entre la línea 20a positiva de la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, y un nodo interno de circuito de alimentación de convertidor reductor, en el que Q1 es un transistor bipolar que tiene un colector acoplado a la línea 20a, un emisor acoplado con el nodo interno de circuito de alimentación de convertidor y un terminal de control (base o compuerta) acoplado para recibir una primera señal 132a de control de circuito de alimentación de convertidor (\PhiA) del controlador 130. El primer circuito 30a de alimentación de convertidor reductor comprende además un rectificador (diodo de rueda libre) D1 que tiene un ánodo acoplado a la línea 20b negativa de la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, y un cátodo acoplado al emisor de Q1 (el nodo interno), así como un inductor L1 de circuito de alimentación de convertidor acoplado entre el nodo interno y la señal regulada. Los otros tres circuitos 30b-30d de alimentación de convertidor reductor se construyen de manera similar, con correspondientes dispositivos Q2-Q4 de conmutación, diodos D2-D4 e inductores L2-L4, respectivamente. Tal como se muestra en la figura 10A, los dispositivos Q1-Q4 de conmutación de circuito de alimentación de convertidor están todos acoplados entre el terminal 20a de entrada y los correspondientes nodos de circuito de alimentación internos, y los inductores L1-L4 están todos acoplados al electrodo de soldadura mediante la línea B de señal regulada, en la que el controlador 130 proporciona señales \PhiA-\PhiD de control de circuito de alimentación correspondientes a los conmutadores Q1-Q4 de los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor.
Haciendo referencia también a la figura 11, el controlador 130 de tercera etapa proporciona las señales 132a-132d de control de manera que los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor individuales se modulan por ancho de impulso según la señal C de realimentación procedente de la derivación S de corriente, y cada circuito 30a-30d de alimentación de convertidor es activo para una parte activa correspondiente que tiene una duración de un periodo T de conmutación del convertidor 30 de múltiples fases. Además, los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor se controlan de manera intercalada, proporcionando el controlador 130 las señales 132a-132d de control de conmutación de manera que los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor reductor se hacen funcionar desfasados entre sí.
Se contempla cualquier relación de fase dentro del alcance de la invención, incluyendo 0 grados (por ejemplo, en fase), en la que las implementaciones a modo de ejemplo ilustradas y descritas en el presente documento prevén un ángulo de fase relativo que se refiere al número N de circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor (por ejemplo, cuatro en los ejemplos ilustrados). Además, los circuitos de alimentación de convertidor en un aspecto de la invención se hacen funcionar de manera que al menos dos se hacen funcionar de manera concurrente durante al menos una parte de cada ciclo de conmutación, mediante lo cual alguno o todos los circuitos se hacen funcionar con solapamiento temporal para determinados valores de ancho de impulso. A este respecto, el ejemplo ilustrado de la figura 11 muestra un ángulo de fase de 90 grados entre los sucesivos circuitos de alimentación de convertidor, solapándose entre sí los periodos de conmutación.
Un diagrama 31 de tiempos o de formas de onda en la figura 11 ilustra señales 132a-132d de control de conmutación de circuito de alimentación a modo de ejemplo (indicadas como tensiones \PhiA-\PhiD de control de transistor para dos periodos de conmutación a modo de ejemplo del convertidor 30 tetrafásico intercalado, en el que cada periodo de conmutación de convertidor tiene una duración T de tiempo y los circuitos de alimentación individuales son activos (por ejemplo, modulados por ancho de impulso) en partes correspondientes también de duración T, en el que las partes activas se desplazan en fase en un ángulo que es de 360 grados/N. La figura 11 también ilustra las corrientes I_{Q1}-I_{Q4} de dispositivo de conmutación de circuito de alimentación de convertidor correspondientes. En los convertidores 30 tetrafásicos a modo de ejemplo ilustrados y descritos en el presente documento, cada ciclo de conmutación o periodo T del convertidor 30 incluye 360 grados, en el que la parte T activa para cada circuito 30a-30d de alimentación de convertidor comienza en un múltiplo del ángulo de fase de 90 grados. Son posibles otras relaciones de fase relativas dentro del alcance de la invención, incluyendo el funcionamiento en fase. En general, los convertidores de múltiples fases intercalados de la invención pueden incluir cualquier número N de circuitos de alimentación de convertidor, donde N es un número entero mayor que 1, y donde los ángulos de fase pueden variar desde 0 hasta 360 grados.
Tal como se muestra en el diagrama 31 de tiempos de la figura 11, los circuitos de alimentación de convertidor reductor individuales funcionan en un modo de convertidor reductor normal, proporcionando el controlador 130 las señales 132a-132d de control de manera desplazada en fase intercalada para generar la señal de salida de proceso regulada al electrodo E de soldadura en la línea B. Con respecto al primer circuito 30a de alimentación de convertidor, por ejemplo, cuando el primer conmutador Q1 de circuito de alimentación de convertidor es conductor (Q1 se enciende mediante la señal 132a de control (\PhiA), con una corriente I_{Q1} de conmutador positiva que fluye a través del conmutador Q1), el nodo interno se eleva hasta la tensión en la línea 20a, y la corriente a través del inductor L1 aumenta en rampa de modo generalmente lineal para proporcionar la corriente de soldadura al electrodo E a través de la línea B. Cuando Q1 se apaga, cesa la corriente I_{Q1} de conmutador, la corriente de inductor continúa fluyendo, donde la tensión de nodo interno disminuye y el diodo D1 de rueda libre se desvía hacia delante y empieza a conducir. En el ejemplo tetrafásico, la modulación por ancho de impulso del primer circuito 30a de alimentación de convertidor comienza a cero grados de cada periodo T de conmutación designado, en el que el controlador 130 proporciona la primera señal 132a de control (\PhiA) que tiene un tiempo T_{DNA} de encendido dado, en el que la razón del tiempo T_{DNA} de encendido con respecto al periodo T de conmutación corresponde a un ciclo de trabajo de PWM determinado por el controlador 130 basándose en la comparación de la corriente del proceso de soldadura detectada y una corriente de soldadura deseada (por ejemplo, según el control de la forma de onda tal como se muestra en la figura 5 anteriormente), o según cualquier otra estrategia de control adecuada que emplee realimentación, alimentación adelantada u otro esquema de control o algoritmo. Los demás circuitos 30b-30d de alimentación de convertidor se controlan de manera similar mediante las señales 132b-132d del controlador 130 en este ejemplo, determinándose también los respectivos tiempos T_{ONB}-T_{OND} de encendido según la estrategia de control de realimentación y forma de onda, y comenzando las partes activas de manera desplazada en fase sucesivamente, iniciándose el periodo T para el segundo circuito 30b en 90 grados, e iniciándose el de los circuitos 30c y 30d en 180 y 270 grados, respectivamente. De esta manera, cada circuito de alimentación de convertidor contribuye con corriente a la operación de soldadura durante la parte correspondiente de cada periodo T de soldadura, donde las corrientes del mismo son aditivas a la salida. Se observa a este respecto, que la tensión de salida no está esencialmente relacionada con el número N de circuitos de alimentación de convertidor. En otras posibles implementaciones, no es necesario que las partes de tiempo activas de cada circuito de alimentación sean iguales, y no es necesario que se controlen los circuitos de alimentación según la misma estrategia. Además, aunque el controlador 130 a modo de ejemplo emplee técnicas de modulación por ancho de impulso, puede emplearse otra modulación, tal como modulación por frecuencia de impulso, etc., contemplándose que tales implementaciones alternativas se encuentran todas dentro del alcance de la invención y las reivindicaciones adjuntas.
Haciendo referencia también a la figura 10B, se ilustra un convertidor 30 intercalado de tipo reductor tetrafásico alternativo, en el que los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor comprenden individualmente un dispositivo Q1-Q4 de conmutación acoplado entre la segunda señal de salida de CC y un nodo de circuito de alimentación interno. Los dispositivos Q1-Q4 de conmutación están acoplados a la línea 20b negativa de la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, en la configuración de la figura 10B, y los inductores L1-L4 de circuito de alimentación están acoplados entre los nodos internos de circuito de alimentación de convertidor reductor correspondientes y la señal regulada en la pieza W de trabajo, proporcionándose una derivación S de corriente en la trayectoria positiva en la línea B para generar la realimentación en la línea C. En esta realización, los diodos D1-D4 de rueda libre de los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor están acoplados con un ánodo en los nodos internos de circuito de alimentación y un cátodo acoplado a la línea 20a de CC positiva. En este caso, las señales 132a-132d de control se proporcionan tal como se muestra en el diagrama 31 de tiempos de la figura 11 como en el ejemplo descrito anteriormente para modulación por ancho de impulso intercalada de los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor. Cuando Q1 está encendido (por ejemplo, T_{DNA}), el primer nodo interno de circuito de alimentación está a la tensión de la línea 20b y la corriente I_{Q1} fluye desde el primer inductor L1 a la línea 20b de CC negativa. Cuando se apaga el conmutador Q1, la corriente de inductor continúa fluyendo a través del diodo D1 de rueda libre a la línea 20a y así al electrodo E de proceso de soldadura. Tal como se analizó anteriormente, pueden sustituirse los circuitos 30 de alimentación de convertidor reductor a modo de ejemplo de las figuras 10-A y 10B por otros tipos y diseños de circuito de alimentación particulares dentro del alcance de la invención.
Se observa que el uso de múltiples circuitos 30a-30d de alimentación en el convertidor 30 de conmutación de la tercera etapa III proporciona varias ventajas con respecto a los planteamientos sin múltiples fases. Una ventaja particular es la corriente de ondulación reducida. A este respecto, los circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor se construyen de manera similar, teniendo cada uno de ellos un valor eficaz de corriente de ondulación de circuito de alimentación de convertidor Ipr, en el que el convertidor 30 de conmutación de múltiples fases intercalado tiene un valor eficaz de corriente de ondulación de convertidor icr que es menor que el valor eficaz Ipr de los circuitos de alimentación individuales. Esta reducción en la corriente de ondulación resulta de la arquitectura de múltiples fases, y permite una reducción del tamaño y los valores de los inductores L1-L4 de circuito de alimentación de convertidor, ahorrando así espacio y coste. Esta reducción, por ejemplo, puede desfasar el número de componentes aumentado que se necesita para el diseño de múltiples fases. Además, el tamaño de inductor reducido puede facilitar el uso de bobinas de choque montadas en placa en lugar de las bobinas de choque más grandes que se encuentran en convertidores monofásicos. Además, los valores reducidos de los inductores pueden mejorar la respuesta a transitorios de la etapa III de salida, facilitando de ese modo estrategias de control del proceso de soldadura avanzadas (por ejemplo, control de la forma de onda, etc.).
Además, los circuitos 30a-30d de alimentación individuales pueden diseñarse para un valor eficaz de corriente máxima dado, estando determinado el número de circuitos de alimentación en un diseño de fuente de alimentación dado por la salida de corriente del convertidor deseada, mediante lo cual pueden diseñarse diferentes sistemas de corte por plasma o soldadura usando diferentes números de circuitos de alimentación de interruptor periódico modulares. Además, puesto que las corrientes proporcionadas por los circuitos de alimentación individuales son relativamente bajas, pueden lograrse esfuerzos de baja corriente y alta eficiencia, a la vez que se proporciona un ancho de banda potencialmente ilimitado para técnicas de soldadura avanzadas, a diferencia de intentos previos en fuentes de alimentación para soldadura de múltiples fases, tales como los documentos 6.051.804 y 6.300.589 de Reynolds, las fuentes de alimentación para soldadura de tres etapas de la presente invención pueden hacerse funcionar casi a cualquier amperaje de corriente, pudiéndose diseñar los módulos de circuito de alimentación de convertidor individuales para su funcionamiento a niveles de tensión de soldadura típicos, en los que la tensión de salida del equipo de soldadura no está esencialmente relacionada con el número N de circuitos de alimentación de convertidor de etapa de salida. A este respecto, los convertidores de conmutación de múltiples fases intercalados (por ejemplo, el convertidor 30) de la invención comprenden N circuitos de alimentación de convertidor (por ejemplo, circuitos 30a-30d de alimentación) acoplados en paralelo para recibir la segunda señal de salida de CC (CC n.º 2) en los que los circuitos de alimentación tienen individualmente un valor eficaz de corriente máxima de circuito de alimentación de convertidor Ip, y en los que el convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado tiene un valor eficaz de corriente máxima de convertidor de aproximadamente N x Ip. Por ejemplo, si el circuito 3Da de alimentación de convertidor reductor está diseñado para el funcionamiento a una corriente de circuito de alimentación máxima Ip de 50 amperios, podría construirse un convertidor de múltiples fases de 300 amperios usando seis circuitos de alimentación de convertidor de este tipo acoplados en paralelo para convertir la alimentación de la segunda señal de salida de CC, CC n.º 2, en una señal regulada de soldadura, donde cada circuito de alimentación de convertidor podría hacerse funcionar a una relación de fase relativa de 60 grados para una duración T de periodo de conmutación.
Haciendo referencia ahora a las figuras 12-12B, otro aspecto de la invención proporciona una fuente de alimentación de tres etapas con una primera etapa que convierte una señal de CA de entrada para proporcionar una primera salida de CC, una segunda etapa para convertir la primera señal de salida de CC en una segunda señal de salida de CC, y una tercera etapa de múltiples fases intercaladas para convertir la segunda señal de salida de CC en una señal regulada, en la que el convertidor de múltiples fases comprende una pluralidad de circuitos de alimentación de convertidor que tienen individualmente un inductor y un dispositivo de conmutación, en la que al menos dos de los inductores se devanan sobre un núcleo común. La figura 12 ilustra el convertidor 30 reductor de múltiples fases a modo de ejemplo que tiene cuatro circuitos 30a-30d de alimentación de convertidor, en el que los componentes de circuito de alimentación están interconectados en una disposición de convertidor de tipo reductor similar y eléctricamente equivalente a la ilustrada en la figura 10A anteriormente. En la implementación de la figura 12, sin embargo, los inductores L1-L4 de circuito de alimentación se integran entre sí usando un núcleo común, para formar un componente magnético integrado o una estructura 30L de inductor de convertidor unitaria. Son posibles otras realizaciones de este aspecto de la invención, en las que se combinan menos que todos los inductores en un único núcleo. Los inductores L1-L4 incluyen, cada uno, un devanado correspondiente, en los que dos o más de los devanados de los inductores L1-L4 pueden devanarse alrededor de un núcleo común, que puede ser de cualquier forma o material adecuados, tales como E-I, E-E u otras estructuras de núcleo, tal como se conocen. La integración de dos o más de los inductores L1-L4 de circuito de alimentación de convertidor puede permitir una reducción adicional del tamaño y coste del sistema en las arquitecturas de fuente de alimentación de tres etapas de la invención.
Al construir una estructura de convertidor integrado en la etapa de salida de múltiples fases de la invención, las orientaciones relativas de los devanados del inductor pueden alinearse tal como se muestra en la figura 12A, o pueden alternarse o escalonarse tal como se muestra en una realización 30La alterna en la figura 12B. A este respecto, la selección de un diseño de núcleo particular y la orientación del devanado relativa en un diseño dado pueden variarse para proporcionar selectivamente acoplamientos alternos o inversos, en los que los inductores de circuito de alimentación individuales así integrados pueden acoplarse o desacoplarse, tal como se enseña en "Magnetic Integration for Interleaved Converters" de Zumel. La integración de los propios inductores L1-L4 desacoplados puede proporcionar ventajosamente una reducción en el tamaño de componente total, así como una disminución de pérdidas y costes. El acoplamiento magnético de algunos o de todos los inductores L1-L4 permite que se transfiera energía de un inductor a otro inductor acoplado, pudiéndose reducir los requisitos de filtrado de salida. Por tanto, por ejemplo, podría proporcionarse una integración alterna desacoplada con devanados escalonados en el componente 30La magnético integrado (figura 12B), en la que el núcleo común puede construirse con los devanados integrados que se devanan alrededor de columnas de núcleo magnético con intersticio en paralelo, proporcionándose una o más columnas sin intersticio adicionales para desacoplar magnéticamente los inductores entre sí. En otra implementación posible (figura 12A), los devanados de los inductores L1-L4 integrados se devanan alrededor de columnas con intersticio o sin intersticio de una estructura de núcleo sin columnas de desacoplamiento adicionales, mediante lo cual se acoplan magnéticamente los inductores integrados. Por tanto, mientras que los aspectos de conversión de etapa de salida de múltiples fases de la invención pueden facilitar las ventajas mencionadas anteriormente de una respuesta dinámica mejorada y mayores anchos de banda generalmente, la integración selectiva de dos o más inductores de circuito de alimentación de convertidor puede proporcionar beneficios adicionales, particularmente cuando se usa un número relativamente grande de circuitos de alimentación de convertidor (por ejemplo, altos valores de N).
Aunque se ha ilustrado y descrito la invención con respecto a una o más implementaciones o realizaciones a modo de ejemplo, se les ocurrirán alteraciones y modificaciones equivalentes a los expertos en la técnica con la lectura y comprensión de esta memoria descriptiva y los dibujos adjuntos. En relación particular a las diversas funciones realizadas por los componentes descritos anteriormente (conjuntos, dispositivos, sistemas, circuitos, y similares), los términos (incluyendo una referencia a un "medio") usados para describir tales componentes pretenden corresponder, a menos que se indique lo contrario, a cualquier componente que realice la función especificada del componente descrito (es decir, funcionalmente equivalente), aunque no estructuralmente equivalente a la estructura dada a conocer que realiza la función en las implementaciones de la invención ilustradas en el presente documento a modo de ejemplo. Además, aunque puede haberse dado a conocer una característica particular de la invención con respecto a sólo una de varias implementaciones, tal característica puede combinarse con una o más de otras características de las demás implementaciones como puede desearse y ser ventajoso para cualquier aplicación dada o particular. Además, en la medida en que los términos "que incluye", "incluye", "que tiene", "tiene", "con", o variantes de los mismos se usan en la descripción detallada y/o en las reivindicaciones, tales términos pretenden incluir de manera similar el término "que comprende".

Claims (15)

1. Fuente de alimentación para un proceso de corte o soldadura por arco eléctrico, comprendiendo dicha fuente de alimentación: un convertidor (30) de conmutación de múltiples fases intercalado que comprende una pluralidad de circuitos (30a-30d) de alimentación de convertidor para convertir una señal de salida de CC en una señal regulada adecuada para soldadura, teniendo cada uno de dichos circuitos de alimentación un dispositivo de conmutación con una entrada de control; y un controlador (130) para crear una señal de entrada de control a un ángulo de fase diferente para cada uno de dichos circuitos de alimentación de convertidor paralelos, caracterizándose dicha fuente de alimentación porque es una fuente alimentación de tres etapas que comprende una primera etapa (I) que recibe una señal de entrada de CA y que proporciona una primera señal de salida de CC; una segunda etapa (II) acoplada con dicha primera etapa para recibir dicha primera señal de salida de CC, siendo dicha segunda etapa una etapa no regulada y convertir dicha primera señal de salida de CC en una segunda señal de salida de CC; y una tercera etapa (III) que comprende dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado, estando acoplada la tercera etapa con dicha segunda etapa para recibir dicha segunda señal de salida de CC y para convertir dicha segunda señal de salida de CC en dicha señal regulada adecuada para soldadura.
2. Fuente de alimentación según la reivindicación 1, en la que dichos circuitos de alimentación de convertidor se disponen paralelos entre sí.
3. Fuente de alimentación según la reivindicación 1 ó 2, en la que dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado es un convertidor reductor de múltiples fases y en la que dichos circuitos de alimentación de convertidor son circuitos de alimentación de convertidor reductor.
4. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho dispositivo (Q1-Q4) de conmutación de cada circuito de alimentación está acoplado entre dicha segunda señal de salida de CC y un nodo interno de circuito de alimentación de convertidor correspondiente, y en la que dichos circuitos de alimentación de convertidor comprenden individualmente un rectificador (D1-D4) acoplado entre dicha segunda señal de salida de CC y dicho nodo interno de circuito de alimentación de convertidor, y un inductor (L1-L4) acoplado entre dicho nodo interno de circuito de alimentación de convertidor y dicha señal regulada.
5. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho convertidor de conmutación de múltiples fases comprende N circuitos de alimentación de convertidor, siendo N un número entero mayor que 1.
6. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicho ángulo de fase es de 360º/N.
7. Fuente de alimentación según la reivindicación 5 ó 6, en la que dicha señal regulada tiene una tensión independiente del número de circuitos de alimentación de convertidor N.
8. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dichos circuitos de alimentación de convertidor tienen individualmente un valor eficaz de corriente de ondulación de circuito de alimentación de convertidor Ipr, y en la que dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado tiene un valor eficaz de corriente de ondulación de convertidor Icr que es menor que Ipr.
9. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dicha segunda etapa que comprende un convertidor de CC a CC no regulado que tiene una entrada acoplada con dicha primera etapa para recibir dicha primera señal de salida de CC, una red de conmutadores (SW1-SW4) para convertir dicha primera señal de salida de CC en una primera señal de CA interna, un transformador (250) de aislamiento con un devanado (252) primario accionado por dicha primera señal de CA interna y un devanado (354) secundario para crear una segunda señal de CA interna, y un rectificador (322, 324) acoplado con dicho devanado secundario para convertir dicha segunda señal de CA interna en una segunda señal de salida de CC.
10. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que dichos circuitos de alimentación de convertidor individuales comprenden además un inductor, y en la que dichos inductores de al menos dos de dichos circuitos de alimentación de convertidor están devanados de manera integrada en un núcleo común.
11. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado comprende N circuitos de alimentación de convertidor acoplados en paralelo para recibir dicha segunda señal de salida de CC, siendo N un número entero mayor que 1, en la que dichos circuitos de alimentación de convertidor tienen individualmente un valor eficaz de corriente máxima de circuito de alimentación de convertidor Ip, y en la que dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado tiene un valor eficaz de corriente máxima de convertidor de aproximadamente N x Ip.
12. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado proporciona dicha señal regulada que tiene una tensión independiente del número de circuitos de alimentación de convertidor.
13. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que dicho convertidor de conmutación de múltiples fases comprende N circuitos de alimentación de convertidor, siendo N un número entero mayor que 1, en la que dicho ángulo de fase es de 360º/N, en la que dicho controlador proporciona dichas señales de entrada de control para hacer funcionar dicho convertidor de conmutación de múltiples fases intercalado a una frecuencia de conmutación con un periodo de conmutación de convertidor T correspondiente, en la que dichos circuitos de alimentación de convertidor se modulan individualmente por ancho de impulso para proporcionar selectivamente alimentación a partir de dicha señal de CC a dicha señal regulada durante una parte de tiempo de longitud T de circuito de alimentación correspondiente, en la que dichas partes de circuito de alimentación están desplazadas en fase en dicho ángulo de fase con solapamiento temporal de al menos dos de dichas partes de circuito de alimentación.
14. Fuente de alimentación según una de las reivindicaciones 1 a 13, en la que dichos circuitos de alimentación se hacen funcionar con solapamiento temporal de al menos dos de dichos circuitos de alimentación.
15. Fuente de alimentación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en la que dichos circuitos de alimentación se hacen funcionar en un modo con desplazamiento de fase entre sí con solapamiento operativo temporal de al menos dos de dichos circuitos de alimentación.
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TW (1) TWI309912B (es)

Families Citing this family (86)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9956639B2 (en) 2005-02-07 2018-05-01 Lincoln Global, Inc Modular power source for electric ARC welding and output chopper
US8269141B2 (en) 2004-07-13 2012-09-18 Lincoln Global, Inc. Power source for electric arc welding
US8785816B2 (en) * 2004-07-13 2014-07-22 Lincoln Global, Inc. Three stage power source for electric arc welding
US8581147B2 (en) 2005-03-24 2013-11-12 Lincoln Global, Inc. Three stage power source for electric ARC welding
US9855620B2 (en) 2005-02-07 2018-01-02 Lincoln Global, Inc. Welding system and method of welding
US9647555B2 (en) 2005-04-08 2017-05-09 Lincoln Global, Inc. Chopper output stage for arc welder power source
KR100836180B1 (ko) * 2006-11-30 2008-06-09 한국항공우주연구원 출력전압 리플을 저감하는 병렬형 컨버터 시스템 및 그제어방법
JP5192684B2 (ja) * 2006-12-12 2013-05-08 日本電気通信システム株式会社 電源回路
KR100920586B1 (ko) * 2007-12-28 2009-10-08 삼성전기주식회사 인터리브드 타입 컨버터
US8952293B2 (en) * 2008-03-14 2015-02-10 Illinois Tool Works Inc. Welding or cutting power supply using phase shift double forward converter circuit (PSDF)
US20100067263A1 (en) * 2008-06-16 2010-03-18 Northeastern University Dual interleaved flyback converter for high input voltage
KR101510884B1 (ko) * 2008-06-17 2015-04-10 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법
EP2169692B1 (en) * 2008-09-26 2011-07-06 Bruker Biospin SA High voltage step-up dry power transformer and power supply unit comprising at least one such transformer
US8455794B2 (en) * 2009-06-03 2013-06-04 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply with digital control of duty cycle
US8604384B2 (en) 2009-06-18 2013-12-10 Illinois Tool Works Inc. System and methods for efficient provision of arc welding power source
US20110011842A1 (en) * 2009-07-19 2011-01-20 Thomas Jose P Method and apparatus for receiving a universal 3 phase input voltage in a welding power source
JP4989698B2 (ja) * 2009-08-24 2012-08-01 三菱電機株式会社 電力変換装置、それを備えたモーター駆動制御装置、それを搭載した圧縮機及び送風機、並びに、その圧縮機又は送風機を搭載した空気調和機、冷蔵庫及び冷凍庫
ITVI20090247A1 (it) * 2009-10-07 2011-04-08 Ter Srl Procedimento e sistema per il controllo della corrente d'arco erogata nei processi di saldatura
BR112012030291B1 (pt) * 2010-05-28 2019-05-21 Esab Ab Sistema de soldagem de arco curto
US9156103B2 (en) * 2010-06-17 2015-10-13 Illinois Tool Works Inc. Modular direct current power source
JP5715408B2 (ja) * 2010-12-20 2015-05-07 コーセル株式会社 電源用チョークコイル
CN102035300B (zh) * 2010-12-29 2012-12-12 重庆运达科技有限公司 多功能内燃弧焊发电机
US10389235B2 (en) 2011-05-05 2019-08-20 Psemi Corporation Power converter
US8772967B1 (en) * 2011-03-04 2014-07-08 Volterra Semiconductor Corporation Multistage and multiple-output DC-DC converters having coupled inductors
US10680515B2 (en) 2011-05-05 2020-06-09 Psemi Corporation Power converters with modular stages
US9882471B2 (en) 2011-05-05 2018-01-30 Peregrine Semiconductor Corporation DC-DC converter with modular stages
KR101556838B1 (ko) * 2011-05-05 2015-10-13 아크틱 샌드 테크놀로지스, 인크. 모듈형 단계들을 구비한 dc-dc 컨버터
CN102259230B (zh) * 2011-07-11 2013-10-09 深圳市瑞凌实业股份有限公司 总线式斩波气保焊接系统及其电源处理方法
US9165707B2 (en) * 2011-09-30 2015-10-20 Astec International Limited Multiphase power converters having shared magnetic core sections
US8743553B2 (en) 2011-10-18 2014-06-03 Arctic Sand Technologies, Inc. Power converters with integrated capacitors
US8723491B2 (en) 2011-12-19 2014-05-13 Arctic Sand Technologies, Inc. Control of power converters with capacitive energy transfer
AT512995A1 (de) * 2012-05-18 2013-12-15 Fronius Int Gmbh Verfahren zur Regelung einer Stromquelle, sowie Stromquelle und Prozessregler hierfür
US9878393B2 (en) * 2012-06-08 2018-01-30 Illinois Tool Works Inc. Welding wire feeder power control system and method
US10406621B2 (en) 2012-06-08 2019-09-10 Illinois Tool Works Inc. Polarity sensing welding wire feeder system and method
US9662735B2 (en) 2012-06-08 2017-05-30 Illinois Tool Works Inc. Welding wire feeder power application system and method
US9199327B2 (en) * 2013-01-29 2015-12-01 Shenzhen Jasic Technology Co., Ltd. Portable IGBT arc welding machine
US8619445B1 (en) 2013-03-15 2013-12-31 Arctic Sand Technologies, Inc. Protection of switched capacitor power converter
US8724353B1 (en) 2013-03-15 2014-05-13 Arctic Sand Technologies, Inc. Efficient gate drivers for switched capacitor converters
FR3004602B1 (fr) * 2013-04-12 2016-10-28 Valeo Systemes De Controle Moteur Convertisseur de tension et procede de conversion de tension
US9539661B2 (en) * 2013-06-24 2017-01-10 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply extended range system and method
US9584024B2 (en) 2013-06-24 2017-02-28 Illinois Tool Works Inc. Metal working power supply converter system and method
US9533638B2 (en) 2013-07-18 2017-01-03 The Boeing Company Aircraft universal power converter
CN103872919A (zh) * 2014-02-28 2014-06-18 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流-直流变换器及直流-直流变换系统
US10486270B2 (en) 2014-04-07 2019-11-26 Illinois Tool Works Inc. System for determining inductance of a power cable
CN103997221B (zh) * 2014-04-22 2017-12-12 深圳三星通信技术研究有限公司 一种多路输出直流‑直流变换器以及相应的无线射频单元
US9584034B2 (en) 2014-09-08 2017-02-28 Infineon Technologies Austria Ag Power converter circuit and method with asymmetrical half bridge
US9837921B2 (en) 2014-09-08 2017-12-05 Infineon Technologies Austria Ag Multi-cell power conversion method and multi-cell power converter
US9762134B2 (en) * 2014-09-08 2017-09-12 Infineon Technologies Austria Ag Multi-cell power conversion method and multi-cell power converter
US9929662B2 (en) 2014-09-08 2018-03-27 Infineon Technologies Austria Ag Alternating average power in a multi-cell power converter
US10682722B2 (en) 2014-12-18 2020-06-16 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for measuring characteristics of a welding cable with a low power transceiver
US10449614B2 (en) 2014-12-18 2019-10-22 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for solid state sensor measurements of welding cables
CN105790586B (zh) 2014-12-23 2019-02-12 台达电子工业股份有限公司 供电系统、不断电系统与供电方法
US10862398B2 (en) * 2015-02-03 2020-12-08 Astec International Limited DC-DC power converter for use in data communications distributed power architecture
TW201640796A (zh) 2015-03-13 2016-11-16 亞提克聖德技術股份有限公司 具有用於促進電容器間絕能耗電荷傳輸的電感器之直流對直流變壓器
JP6407799B2 (ja) * 2015-06-02 2018-10-17 株式会社ダイヘン 電源装置及び溶接用電源装置
WO2017007991A1 (en) 2015-07-08 2017-01-12 Arctic Sand Technologies, Inc. Switched-capacitor power converters
WO2017062676A1 (en) * 2015-10-06 2017-04-13 Hypertherm, Inc. Controlling plasma arc torches and related systems and methods
US10734918B2 (en) 2015-12-28 2020-08-04 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for efficient provision of arc welding power source
JP6772053B2 (ja) * 2016-12-26 2020-10-21 株式会社京三製作所 電源装置、及び電源装置の制御方法
WO2018158453A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 Abb Schweiz Ag Battery charger for traction vehicle
US11070139B2 (en) 2017-04-17 2021-07-20 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods to estimate magnetic flux in a switched mode power supply
US9966842B1 (en) * 2017-08-16 2018-05-08 Google Llc Parallel voltage regulator with switched capacitor or capacitor-inductor blocks
US11077514B2 (en) 2017-10-17 2021-08-03 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods to reduce magnetic flux in a transformer in a switched mode power supply
CN107839525B (zh) * 2017-10-25 2024-03-29 安徽中科海奥电气股份有限公司 一种10kv输入多路整流斩波一体化充电站
US11031862B2 (en) * 2018-01-15 2021-06-08 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods to balance magnetic flux in a switched mode power supply
US11637492B2 (en) * 2018-05-01 2023-04-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Buck matrix-type rectifier with boost switch, and operation thereof during one-phase loss
US11839939B2 (en) * 2018-09-27 2023-12-12 Illinois Tool Works Inc. Systems, methods, and apparatus for pre-regulator control in welding-type power supplies
CN111464002A (zh) * 2019-01-18 2020-07-28 南京博兰得电子科技有限公司 一种电压调节装置
US12179289B2 (en) 2019-03-27 2024-12-31 Creative Systems And Design, Llc. Multi-process welding and cutting machine
US11311958B1 (en) * 2019-05-13 2022-04-26 Airgas, Inc. Digital welding and cutting efficiency analysis, process evaluation and response feedback system for process optimization
US10691153B1 (en) 2019-05-28 2020-06-23 Dell Products L.P. Efficiency improvement for a DC-to-DC buck voltage regulator
CN110460260B (zh) * 2019-08-07 2020-12-15 华为技术有限公司 一种变换器及供电系统
JP7416517B2 (ja) * 2019-12-17 2024-01-17 株式会社ダイヘン アーク加工システム
KR102322799B1 (ko) * 2019-12-27 2021-11-09 한국항공우주연구원 Dc-dc 변환 장치
KR102288894B1 (ko) * 2019-12-27 2021-08-12 한국항공우주연구원 출력 인덕터 간 커플링을 이용한 dc-dc 변환 장치
KR102256221B1 (ko) * 2019-12-27 2021-05-26 한국항공우주연구원 입력 인덕터와의 커플링을 이용한 dc-dc 변환 장치
KR102326432B1 (ko) * 2019-12-27 2021-11-15 한국항공우주연구원 결합 인덕터를 구비한 dc-dc 변환 장치
EP3911130A1 (en) 2020-05-12 2021-11-17 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Transferring viscous materials
EP3955408B1 (en) * 2020-06-23 2022-11-16 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Power converter, power conversion system and power conversion method
CN112234849B (zh) * 2020-09-30 2022-06-17 Oppo广东移动通信有限公司 电源提供装置以及充电方法
JP7691907B2 (ja) * 2021-02-26 2025-06-12 株式会社デンソー 電力変換器
US11863084B2 (en) * 2021-09-22 2024-01-02 Apple Inc. Multiplex control for multi-port AC/DC adapter with chopper
CN116979807A (zh) * 2022-04-21 2023-10-31 深圳英集芯科技股份有限公司 多相降压变换电路和相关装置及相关设备
CN117691871B (zh) * 2022-09-12 2026-04-24 群光电能科技股份有限公司 电源转换器
US20250309788A1 (en) * 2024-03-26 2025-10-02 FranklinWH Energy Storage Inc. Energy storage inverter with three-stage topology structure and bus balance method thereof, and storage medium
JP7851040B2 (ja) * 2024-07-04 2026-04-24 ハイメカ株式会社 溶接電源装置

Family Cites Families (179)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1112511A (en) 1965-03-11 1968-05-08 Lincoln Electric Company Ltd Improvements in or relating to electric arc welding apparatus
JPS5035642B1 (es) * 1970-03-19 1975-11-18
US3737755A (en) 1972-03-22 1973-06-05 Bell Telephone Labor Inc Regulated dc to dc converter with regulated current source driving a nonregulated inverter
US3809853A (en) 1972-08-24 1974-05-07 Union Carbide Corp Method for short circuit metal transfer arc welding
US3904846A (en) 1973-12-19 1975-09-09 Miller Electric Mfg Adaptive control for arc welding
NL176060B (nl) 1974-02-08 1984-09-17 Philips Nv Lasinrichting voor kortsluitbooglassen.
US4020361A (en) 1974-10-04 1977-04-26 Delta Electronic Control Corporation Switching mode power controller of large dynamic range
US4125759A (en) 1974-10-17 1978-11-14 Osaka Transformer Co., Ltd. Method and apparatus for shortcircuiting arc welding
US3984799A (en) 1974-12-17 1976-10-05 Nasa DC-to-DC converters employing staggered-phase power switches with two-loop control
US4049946A (en) 1975-11-03 1977-09-20 Eutectic Corporation Power supply for electric arc welding
DE2728980C2 (de) 1977-06-28 1986-11-20 Peter Dr.-Ing. 5100 Aachen Puschner Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode und einer schnell kennlinienumschaltbaren Schweißenergiequelle
US4245285A (en) 1979-08-31 1981-01-13 Burroughs Corporation Booster-inverter power supply circuit
JPS56163830A (en) 1980-05-13 1981-12-16 Inoue Japax Res Inc Pulse power source
FR2493060A1 (fr) 1980-10-23 1982-04-30 Ducellier & Cie Element d'immobilisation de shunts de balais de machines electriques
GB2101427B (en) 1981-04-10 1985-10-23 Mitsubishi Electric Corp Short circuit transfer arc welding machine
US4409465A (en) 1981-04-24 1983-10-11 Osaka Transformer Co., Ltd. Pulse arc welding method and device in which pulse current and background current have a constant current characteristic
US4425613A (en) 1981-05-26 1984-01-10 Sperry Corporation Forced load sharing circuit for inverter power supply
JPS5823569A (ja) 1981-07-31 1983-02-12 Mitsubishi Electric Corp 直流ア−ク溶接装置
US4503316A (en) 1981-08-13 1985-03-05 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho DC Welding power supply system
ATA386782A (de) 1982-10-21 1984-05-15 Fronius Schweissmasch Geregeltes schaltnetzgeraet zum gleich- und/oder wechselstromlichtbogenschweissen
US4521672A (en) 1981-10-27 1985-06-04 Miller Electric Manufacturing Company Electronic welding apparatus
JPS58132368A (ja) 1982-01-30 1983-08-06 Sansha Electric Mfg Co Ltd ア−ク溶接機
US4403269A (en) 1982-03-05 1983-09-06 International Business Machines Corporation Non-dissipative snubber circuit apparatus
US4433370A (en) 1982-03-26 1984-02-21 General Motors Corporation Multiple phase chopper current limiting
GB8306578D0 (en) 1983-03-10 1983-04-13 Welding Inst Short-circuit mig welding
US4546234A (en) 1983-08-11 1985-10-08 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Output control of short circuit welding power source
US4533986A (en) 1983-10-31 1985-08-06 General Electric Company Compact electrical power supply for signal processing applications
SE438109B (sv) 1983-11-28 1985-04-01 Esab Ab Stromkella for ljusbagsvetsning
US4494180A (en) 1983-12-02 1985-01-15 Franklin Electric Co., Inc. Electrical power matching system
US4540892A (en) 1983-12-20 1985-09-10 Rca Corporation Multiple input voltage power controller
US4618919A (en) 1984-10-04 1986-10-21 Sperry Corporation Topology for miniature power supply with low voltage and low ripple requirements
EP0185546B1 (en) 1984-12-17 1992-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for chopper apparatus
US4635181A (en) 1984-12-28 1987-01-06 Allied Corporation Bridge circuit for reduced switching losses
JPS61296965A (ja) 1985-06-25 1986-12-27 Daihen Corp ア−ク溶接用電源装置
US4677667A (en) 1985-08-29 1987-06-30 Gte Communication Systems Corporation Subscriber line circuit having improved AC impedance matching
US4677366A (en) 1986-05-12 1987-06-30 Pioneer Research, Inc. Unity power factor power supply
US4720668A (en) 1986-06-20 1988-01-19 Lee Fred C Zero-voltage switching quasi-resonant converters
US4720667A (en) 1986-06-20 1988-01-19 Lee Fred C Zero-current switching quasi-resonant converters operating in a full-wave mode
US4866247A (en) 1986-12-11 1989-09-12 The Lincoln Electric Company Apparatus and method of short circuiting arc welding
US5001326A (en) 1986-12-11 1991-03-19 The Lincoln Electric Company Apparatus and method of controlling a welding cycle
KR910004964B1 (ko) 1987-04-28 1991-07-20 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 소모전극식 아아크용접기
US4857822A (en) 1987-09-23 1989-08-15 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Zero-voltage-switched multi-resonant converters including the buck and forward type
US4779184A (en) 1987-10-14 1988-10-18 Sundstrand Corp. Switch mode power supply with reduced noise
JPH01133680A (ja) 1987-11-19 1989-05-25 Babcock Hitachi Kk 非消耗電極溶接装置
JPH01143767A (ja) 1987-11-30 1989-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 溶接用交流矩形波電源
US4864479A (en) 1988-03-07 1989-09-05 General Electric Company Full-bridge lossless switching converter
JPH0241777A (ja) 1988-07-29 1990-02-09 Daihen Corp アーク加工用電源装置
US4855888A (en) 1988-10-19 1989-08-08 Unisys Corporation Constant frequency resonant power converter with zero voltage switching
US4924170A (en) 1989-01-03 1990-05-08 Unisys Corporation Current sharing modular power supply
US4963715A (en) 1989-03-27 1990-10-16 Venable Industries, Inc. Variable polarity power supply for welding
JPH06226Y2 (ja) * 1989-05-29 1994-01-05 株式会社三社電機製作所 交流プラズマアーク溶接機
JPH064191B2 (ja) * 1989-05-29 1994-01-19 株式会社三社電機製作所 消耗電極式アーク溶接用電源の出力制御方法
JPH034376A (ja) 1989-05-31 1991-01-10 Toshiba Corp 形状認識方法
DE4023155C2 (de) * 1989-07-21 1997-02-06 Hitachi Seiko Kk Wechselstrom-Schutzgaslichtbogenschweißverfahren und Vorrichtung mit verbrauchbarer Elektrode
US4964026A (en) 1989-09-13 1990-10-16 Micro Linear Corporation Noise reduction technique for PWM controllers
WO1991004820A1 (fr) 1989-10-04 1991-04-18 Johnson Co., Ltd. Fluide moteur utilisable dans des operations aussi bien de decoupage que d'usinage par decharge electrique
US5066900A (en) 1989-11-14 1991-11-19 Computer Products, Inc. Dc/dc converter switching at zero voltage
US5019952A (en) 1989-11-20 1991-05-28 General Electric Company AC to DC power conversion circuit with low harmonic distortion
US5001623A (en) 1989-12-22 1991-03-19 Burle Technologies, Inc. Automatically switching multiple input voltage power supply
JP3003159B2 (ja) 1989-12-28 2000-01-24 株式会社ダイヘン 交流アーク溶接用電源
US5008795A (en) 1990-03-23 1991-04-16 Unisys Corporation Switched capacitor interleaved forward power converter
US5130561A (en) 1990-08-29 1992-07-14 Alcatel Network Systems, Inc. Switching mode power supplies with controlled synchronization
US5113337A (en) 1991-02-08 1992-05-12 General Electric Company High power factor power supply
US5321348A (en) 1991-03-08 1994-06-14 Vlt Corporation Boost switching power conversion
US5235504A (en) 1991-03-15 1993-08-10 Emerson Electric Co. High power-factor converter for motor drives and power supplies
US5172309A (en) 1991-08-07 1992-12-15 General Electric Company Auxiliary quasi-resonant dc link converter
JP2539871Y2 (ja) * 1991-08-23 1997-07-02 株式会社ダイヘン アーク加工用電源装置
JP2607997B2 (ja) 1991-10-18 1997-05-07 株式会社三社電機製作所 アーク溶接機
US5245525A (en) 1991-10-24 1993-09-14 Sundstrand Corporation DC current control through an interphase transformer using differential current sensing
US5149933A (en) 1991-12-20 1992-09-22 Hughes Aircraft Company Welding control
US5319533A (en) 1992-01-17 1994-06-07 Miller Electric Mfg. Co. Power selection and protection circuit responsive to an input voltage for providing series or parallel connected inverters
US5418704A (en) 1992-06-12 1995-05-23 Center For Innovative Technology Zero-voltage-transition pulse-width-modulated converters
KR940007716B1 (ko) 1992-07-03 1994-08-24 삼성전자 주식회사 연속전류 제어형 p.f.c 회로
US5367448A (en) 1992-08-07 1994-11-22 Carroll Lawrence B Three phase AC to DC power converter
JP2613531B2 (ja) 1992-09-11 1997-05-28 株式会社三社電機製作所 アーク溶接機
US5414238A (en) 1992-10-02 1995-05-09 Martin Marietta Corporation Resonant power supply for an arcjet thruster
US5343140A (en) 1992-12-02 1994-08-30 Motorola, Inc. Zero-voltage-switching quasi-resonant converters with multi-resonant bipolar switch
US5465011A (en) 1992-12-14 1995-11-07 Square D Company Uninterruptible power supply with improved output regulation
US5349157A (en) 1993-01-04 1994-09-20 The Lincoln Electric Company Inverter power supply for welding
US5351175A (en) 1993-02-05 1994-09-27 The Lincoln Electric Company Inverter power supply for welding
US5434768A (en) 1993-02-12 1995-07-18 Rompower Fixed frequency converter switching at zero voltage
US5278390A (en) 1993-03-18 1994-01-11 The Lincoln Electric Company System and method for controlling a welding process for an arc welder
US5440179A (en) 1993-04-26 1995-08-08 Severinsky; Alex J. UPS with bi-directional power flow
US5406051A (en) 1993-04-29 1995-04-11 Electric Power Research Institute Welding machine with a high frequency converter
US5402060A (en) 1993-05-13 1995-03-28 Toko America, Inc. Controller for two-switch buck-boost converter
US5414613A (en) 1993-08-20 1995-05-09 Rem Technologies, Incorporated Soft switching active snubber for semiconductor circuit operated in discontinuous conduction mode
US5477131A (en) 1993-09-02 1995-12-19 Motorola, Inc. Zero-voltage-transition switching power converters using magnetic feedback
EP0669703B1 (en) 1994-01-28 2003-08-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. AC-DC converter
US5796595A (en) * 1994-02-25 1998-08-18 Astec International Limited Interleaved continuous flyback power converter system
US5444356A (en) 1994-03-03 1995-08-22 Miller Electric Mfg. Co. Buck converter having a variable output and method for buck converting power with a variable output
EP0881758B1 (en) 1994-04-08 2004-06-23 Vlt Corporation Efficient power conversion
US5543704A (en) 1994-06-08 1996-08-06 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Pulse width modulated DC-to-DC boost converter
AT402868B (de) 1994-09-30 1997-09-25 Fronius Schweissmasch Stromquelle für die energieversorgung eines verbraucherkreises
TW283274B (es) 1994-11-08 1996-08-11 Sansha Denki Seisakusho Co Ltd
US5601741A (en) 1994-11-18 1997-02-11 Illinois Tool Works, Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding power source
US5747972A (en) 1995-01-11 1998-05-05 Microplanet Ltd. Method and apparatus for electronic power control
JP2980827B2 (ja) 1995-06-23 1999-11-22 株式会社三社電機製作所 アーク溶接機
CA2235776C (en) 1995-10-24 2001-02-06 Aquagas New Zealand Limited An ac-dc power supply
FR2740627B1 (fr) 1995-10-30 1998-01-23 Sgs Thomson Microelectronics Alimentation a decoupage a correction de facteur de puissance
US5636114A (en) 1995-11-30 1997-06-03 Electronic Measurements, Inc. Lossless snubber circuit for use in power converters
US5824990A (en) 1996-01-11 1998-10-20 Illinois Tool Works Inc. Power selection and protection circuit for inverter power supply
CA2192891C (en) * 1996-01-16 2000-02-22 Jon O. Reynolds Plasma cutting or arc welding power supply with phase staggered secondary switchers
US5811757A (en) 1996-02-29 1998-09-22 The Esab Group, Inc. Power source including parallel switching circuits and related methods for a welding or cutting system
JP3579531B2 (ja) 1996-04-09 2004-10-20 日立ビアメカニクス株式会社 アーク溶接用電源
US5847942A (en) * 1996-05-30 1998-12-08 Unitrode Corporation Controller for isolated boost converter with improved detection of RMS input voltage for distortion reduction and having load-dependent overlap conduction delay of shunt MOSFET
US5790389A (en) * 1996-05-31 1998-08-04 Virginia Power Technologies, Inc. Consolidated soft-switching AC/DC converters
US5777860A (en) 1996-10-16 1998-07-07 Branson Ultrasonics Corporation Ultrasonic frequency power supply
JP3701415B2 (ja) 1996-11-08 2005-09-28 株式会社三社電機製作所 アーク溶接機用電源装置
US5771163A (en) 1996-11-19 1998-06-23 Sansha Electric Manufacturing Company, Limited AC-DC converter apparatus
US5715150A (en) 1996-11-27 1998-02-03 The Lincoln Electric Company Inverter output circuit
US5715153A (en) 1996-12-11 1998-02-03 International Power Devices, Inc. Dual-output DC-DC power supply
JP3300240B2 (ja) 1996-12-18 2002-07-08 株式会社三社電機製作所 直流アークスタート回路
US5894414A (en) 1997-03-03 1999-04-13 Lucent Technologies Inc. Three phase rectifier using three single phase converters and a single DC/DC converter
JPH10286671A (ja) 1997-04-11 1998-10-27 Kobe Steel Ltd 消耗電極式交流パルスアーク溶接装置
US6087628A (en) 1997-06-16 2000-07-11 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for controlling a welding power supply
US5875104A (en) 1997-06-26 1999-02-23 Vlt Corporation Operating switching power converters in a phased power sharing array
US5864116A (en) 1997-07-25 1999-01-26 The Lincoln Electric Company D.C. chopper with inductance control for welding
JPH1198837A (ja) 1997-09-24 1999-04-09 Sansha Electric Mfg Co Ltd 直流電源装置
JPH1198685A (ja) * 1997-09-24 1999-04-09 Yutaka Denki Seisakusho:Kk 遊技機用電源回路
JPH11127576A (ja) 1997-10-20 1999-05-11 Sansha Electric Mfg Co Ltd 直流電源装置
US6023154A (en) 1997-10-28 2000-02-08 International Rectifier Corporation Parallel and interwoven buck converter for high efficiency, low voltage power supply
US5874826A (en) 1997-10-29 1999-02-23 Lucent Technologies Inc. Encapsulated modular boost converter and method of manufacture therefor
JP3206733B2 (ja) 1997-11-25 2001-09-10 株式会社三社電機製作所 直流電源装置
JPH11178333A (ja) * 1997-12-15 1999-07-02 Sansha Electric Mfg Co Ltd 直流電源装置
JP3294185B2 (ja) 1998-01-16 2002-06-24 株式会社三社電機製作所 アーク利用機器用直流電源装置
JP3231694B2 (ja) 1998-01-27 2001-11-26 株式会社三社電機製作所 溶接用電源装置
JP3809983B2 (ja) 1998-02-12 2006-08-16 日立ビアメカニクス株式会社 消耗電極式の交流ガスシールド溶接装置
US6087626A (en) 1998-02-17 2000-07-11 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for welding
JPH11235040A (ja) 1998-02-19 1999-08-27 Sansha Electric Mfg Co Ltd ３相高力率コンバータを有する電源装置
US5991169A (en) 1998-03-16 1999-11-23 Lincoln Global, Inc. Arc welding power supply
US6115273A (en) 1998-07-09 2000-09-05 Illinois Tool Works Inc. Power converter with low loss switching
US5991180A (en) 1998-07-09 1999-11-23 Illinois Tool Works Inc. Auxiliary open circuit voltage power supply
US6069801A (en) 1998-07-16 2000-05-30 Vlt Corporation Power factor correction in switching power conversion
US6023037A (en) 1998-11-05 2000-02-08 Lincoln Global, Inc. Electric ARC welder and plasma cutter
JP3447590B2 (ja) 1998-11-26 2003-09-16 株式会社三社電機製作所 電源装置
US6207929B1 (en) 1999-06-21 2001-03-27 Lincoln Global, Inc. Tandem electrode welder and method of welding with two electrodes
JP2000173794A (ja) 1998-12-07 2000-06-23 Mitsubishi Electric Corp 電源回路
JP3390688B2 (ja) 1999-03-02 2003-03-24 株式会社三社電機製作所 直流電源装置
US6055161A (en) 1999-04-12 2000-04-25 Lincoln Global, Inc. Switching type power supply for arc welding
US6101105A (en) 1999-06-10 2000-08-08 Rockwell Technologies, Llc Apparatus and method for identifying an unregulated DC bus voltage
IT1307203B1 (it) 1999-07-13 2001-10-29 Selco Srl Generatore per apparecchi di saldatura ad arco
US6091612A (en) 1999-08-04 2000-07-18 Lincoln Global, Inc. Universal power supply for arc welder
GB9920711D0 (en) 1999-09-03 1999-11-03 Hd Technologies Limited High dynamic range mass spectrometer
US6349044B1 (en) 1999-09-09 2002-02-19 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Zero voltage zero current three level dc-dc converter
US6291798B1 (en) 1999-09-27 2001-09-18 Lincoln Global, Inc. Electric ARC welder with a plurality of power supplies
JP2000083374A (ja) * 1999-10-13 2000-03-21 Nippon Protector:Kk スイッチングレギュレ―タ
US6198642B1 (en) 1999-10-19 2001-03-06 Tracewell Power, Inc. Compact multiple output power supply
US6331694B1 (en) 1999-12-08 2001-12-18 Lincoln Global, Inc. Fuel cell operated welder
US6236014B1 (en) 1999-12-20 2001-05-22 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for providing welding/plasma power
US6268587B1 (en) 2000-02-22 2001-07-31 Lincoln Global, Inc. Current feedback device for electric arc welder
JP2001268910A (ja) 2000-03-21 2001-09-28 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電源装置
US6329636B1 (en) 2000-03-31 2001-12-11 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding plasma or heating power source
TW521481B (en) 2000-05-17 2003-02-21 Sony Corp Switching power supply apparatus with active clamp circuit
US6211657B1 (en) * 2000-05-18 2001-04-03 Communications & Power Industries, Inc. Two stage power converter with interleaved buck regulators
US6365874B1 (en) 2000-05-22 2002-04-02 Lincoln Global, Inc. Power supply for electric arc welding
JP4523122B2 (ja) 2000-07-05 2010-08-11 株式会社三社電機製作所 電源装置
US6353547B1 (en) 2000-08-31 2002-03-05 Delta Electronics, Inc. Three-level soft-switched converters
US6504132B1 (en) 2000-09-05 2003-01-07 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder for variable AC input
US6384373B1 (en) 2000-10-03 2002-05-07 Illinois Tool Works Welding power supply having improved supplemental power circuit
US6501049B2 (en) 2001-01-23 2002-12-31 Lincoln Global, Inc. Short circuit arc welder and method of controlling same
JP2002315315A (ja) * 2001-04-16 2002-10-25 Maekawa Denki Kk 交流／直流変換装置
US6472634B1 (en) 2001-04-17 2002-10-29 Lincoln Global, Inc. Electric arc welding system
US6552303B1 (en) 2001-05-29 2003-04-22 Lincoln Global, Inc. System for enabling arc welders
US6717107B1 (en) 2001-05-29 2004-04-06 Lincoln Global, Inc. Two stage welder and method of operating same
US6713721B2 (en) 2001-09-19 2004-03-30 Illinois Tool Works Inc. Method of designing and manufacturing welding-type power supplies
US6618274B2 (en) 2001-10-09 2003-09-09 Innoveta Technologies Synchronous rectifier controller to eliminate reverse current flow in a DC/DC converter output
JP3955200B2 (ja) * 2001-11-20 2007-08-08 松下電器産業株式会社 スイッチング電源装置
US6570130B1 (en) 2002-01-25 2003-05-27 Lincoln Global, Inc. Device for monitoring voltage leads and method of using same
JP4108348B2 (ja) 2002-02-19 2008-06-25 株式会社三社電機製作所 電源装置
US6723957B2 (en) 2002-03-29 2004-04-20 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for welding
JP2003339159A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Meiji Natl Ind Co Ltd 電源装置及びｈｉｄランプ駆動回路
EA009643B1 (ru) 2003-04-16 2008-02-28 Йейл Юниверсити Лечение состояний, включающих амилоидные бляшки
US8581147B2 (en) 2005-03-24 2013-11-12 Lincoln Global, Inc. Three stage power source for electric ARC welding
US8785816B2 (en) 2004-07-13 2014-07-22 Lincoln Global, Inc. Three stage power source for electric arc welding
US9956639B2 (en) 2005-02-07 2018-05-01 Lincoln Global, Inc Modular power source for electric ARC welding and output chopper
US8269141B2 (en) * 2004-07-13 2012-09-18 Lincoln Global, Inc. Power source for electric arc welding
FR2881648B1 (fr) 2005-02-04 2008-12-05 Oreal Composition cosmetique comprenant une dispersion de particules de polymeres, dispersion de particules de polymeres et procede cosmetique l'utilisant
US9647555B2 (en) 2005-04-08 2017-05-09 Lincoln Global, Inc. Chopper output stage for arc welder power source
US8975558B2 (en) 2005-04-27 2015-03-10 Lincoln Global, Inc. Selector device for electric arc welder

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