DE4211906C1 - Welding power supply circuitry - has waveform shaping circuit for rectifier input current so current waveform can assume sinusoidal shape - Google Patents

Welding power supply circuitry - has waveform shaping circuit for rectifier input current so current waveform can assume sinusoidal shape

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Abstract

Welding equipment circuitry includes a mains voltage supplied reactifier (1) and an intermediate capactive circuit (2) for supplying a current transformer (12) having a primary side, which is cycled by semiconductor switches (3a,b), and a secondary side which is connected to the welding process (13a,b) by a network including a rectifier diode (5), a smoothing choke (7) and a free-wheeling diode (6), the intermediate circuit voltage being stabilised by a voltage regulator (10,11). The target value emitter (14) of the regulator (10,11) has a shaping circuit so that the current waveform can assume a sinusoidal shape at the input of the rectifier (1). ADVANTAGE - The circuitry allows problem-free use of the welding equipment even with low power mains, avoids current peaks and is suitable for d-i-y use.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Schweißgerät mit einem netzspannungsgespeisten Gleichrichter, einem kapazitiven Zwischenkreis zur Versorgung eines primärseitig über Halbleiterschalter getakteten Stromwandlers, dessen Sekundärseite über ein eine Gleichrichterdiode, eine Glättungsdrossel und eine Freilaufdiode enthaltendes Netzwerk mit dem Schweißprozeß verbunden ist, wobei die Zwischenkreisspannung über einen Spannungsregler stabilisiert ist.The invention relates to a circuit arrangement for a Welding machine with a mains voltage supply Rectifier, a capacitive intermediate circuit for Supply of a primary side via semiconductor switch clocked current transformer, the secondary side of which a rectifier diode, a smoothing choke and one Network containing freewheeling diode with the welding process is connected, the intermediate circuit voltage via a Voltage regulator is stabilized.

Ein solches Schweißgerät ist aus der europäischen Patentanmeldung 04 10 088 bekannt. Die primärseitige Taktung des Stromwandlers erfolgt bei diesem Schweißgerät über ansteuerbare elektronische Schalter. Bei der bekannten Schaltung wird die Höhe der Zwischenkreisspannung auf einen vorgebbaren Sollwert eingestellt, indem der Istwert der am Zwischenkreis anliegenden Spannung von einer Spannungsmeßeinrichtung erfaßt wird und durch die Taktung eines zwischen Gleichrichterausgang und Zwischenkreis liegenden steuerbaren Schalters auf den durch den am Sollwerteingang festgelegten Zwischenkreis-Spannungswert stabilisiert wird.Such a welding machine is from the European Patent application 04 10 088 known. The primary side The current transformer is clocked with this welding machine via controllable electronic switches. In the known circuit will be the amount of DC link voltage to a specifiable setpoint set by the actual value of the at the DC link  applied voltage from a voltage measuring device is detected and by clocking a between Rectifier output and DC link controllable switch on the by the DC link voltage value setpoint input is stabilized.

Mit dieser Schaltung werden Toleranzen der Netzspannungshöhe ausgeglichen, so daß die Halbleiterschalter für die primärseitige Ansteuerung des Stromwandlers nicht mehr auf den höchsten auftretenden Scheitelwert der Netzspannung dimensioniert werden müssen sondern nur noch auf den stabilisierten Zwischenspannungswert. Die bekannte Schaltungsanordnung eignet sich vorzugsweise für den Einsatz von Schweißgeraten an Netzen hoher Belastbarkeit, da der kapazitive Zwischenkreis das Netz mit hohen Stromspitzen belastet. An schwachen Netzen läßt sich die bekannte Schaltung daher nicht ohne Probleme einsetzen.With this circuit tolerances Mains voltage level balanced so that the Semiconductor switch for the primary control of the Current transformer no longer occurs at the highest Peak value of the mains voltage must be dimensioned but only on the stabilized Intermediate voltage value. The known circuit arrangement is particularly suitable for the use of Welding equipment on high-load networks, because of the capacitive intermediate circuit the network with high current peaks charged. The known one can be used on weak networks Therefore, use the circuit without problems.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schweißgerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß es auch bei schwachen Netzen ohne Probleme eingesetzt werden kann.The invention is therefore based on the object Welding machine of the type mentioned above to further develop it even with weak networks can be used without problems.

Diese Aufgabe wird bei einem Schweißgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Sollwertgeber des Spannungsreglers eine Formschaltung derart aufweist, daß der Stromverlauf am Eingang des Gleichrichters sinusförmig vorgebbar ist.This task is the beginning of a welding machine mentioned type in that the setpoint generator of Voltage regulator has a shaping circuit such that the current profile at the input of the rectifier is sinusoidal.

Durch die erfindungsgemäße Formschaltung wird erreicht, daß der in den Gleichrichter fließende Eingangsstrom mit nahezu sinusförmigem Verlauf erfolgt, so daß Stromspitzen weitgehend vermieden werden. The shaping circuit according to the invention achieves that the input current flowing into the rectifier takes place with an almost sinusoidal course, so that Current peaks are largely avoided.  

Ein Schweißgerät mit der erfindungsgemäß verbesserten Schaltungsanordnung läßt sich bevorzugt auf solchen Baustellen einsetzen, bei denen nur ein schwaches Netz zur Verfügung steht. Hierdurch eröffnet sich auch der Einsatz im Heimwerkerbereich.A welding machine with the improved according to the invention Circuit arrangement can preferably be based on such Use construction sites where there is only a weak network is available. This also opens up the Use in the DIY sector.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Schweißgerätes.The invention is described below with reference to a drawing explained in more detail. The drawing shows a block diagram an embodiment of the invention Welding machine.

Das Blockschaltbild zeigt einen von einem einphasigen Wechselspannungsnetz gespeisten Gleichrichter 1, an dessen Eingang die Eingangsspannung Ue und der Eingangsstrom Ie anliegen. Der Ausgang des Gleichrichters 1 ist mit einer Reihenschaltung aus einer Glättungsdrossel 8 und Gleichrichterdiode 9 belastet, an der ein durch einen Kondensator 2 gebildeter Zwischenkreis angeschlossen ist. An dem gemeinsamen Anschlußpunkt von Glättungsdrossel 8 und Gleichrichterdiode 9 ist ein steuerbarer elektronischer Schalter 10 angeschlossen, der Teil eines Regelkreises ist, der, wie in der Abbildung dargestellt ist, als Istwert die am Ausgang des Gleichrichters 1 anliegende Spannung erhält. Dem Regelkreis 11 vorgeordnet ist eine Formschaltung 14, welche einen zeitlich sinusförmigen Eingangsstrom IeSoll für den Gleichrichter 1 vorgibt.The block diagram shows a rectifier 1 fed by a single-phase AC network, at whose input the input voltage U e and the input current I e are present. The output of the rectifier 1 is loaded with a series circuit comprising a smoothing choke 8 and rectifier diode 9 , to which an intermediate circuit formed by a capacitor 2 is connected. At the common connection point of smoothing choke 8 and rectifier diode 9 , a controllable electronic switch 10 is connected, which is part of a control circuit which, as shown in the figure, receives the voltage applied to the output of rectifier 1 as the actual value. The control circuit 11 is preceded by a shaping circuit 14 , which specifies a temporally sinusoidal input current I eSoll for the rectifier 1 .

Der Zwischenkreis 2 versorgt einen ihm nachgeordneten Stromwandler 12 primärseitig, wobei der Stromwandler über Halbleiterschalter 3a, 3b derart angesteuert wird, daß wechselweise sich nicht überlappende Ströme jeweils mit wechselndem Vorzeichen in die Primärwicklung des Stromwandlers 12 fließen. Zusätzlich sind Freilaufdioden 4a, 4b vorgesehen, die eine Abmagnetisierung des Stromwandlers während derjenigen Zeitintervalle, in denen der Wandler nicht durch die ihm zugeordneten Halbleiterschalter 3a, 3b getaktet wird, bewirken.The intermediate circuit 2 supplies a downstream current transformer 12 on the primary side, the current transformer being controlled via semiconductor switches 3 a, 3 b in such a way that alternately non-overlapping currents each flow into the primary winding of the current transformer 12 with an alternating sign. In addition, freewheeling diodes 4 a, 4 b are provided which cause the current transformer to be demagnetized during those time intervals in which the converter is not clocked by the semiconductor switches 3 a, 3 b assigned to it.

Die Sekundärseite des Stromwandlers 12 ist an eine Reihenschaltung aus einer weiteren Gleichrichterdiode 5 und einer weiteren Glättungsdrossel 7 angeschlossen, die mit dem Schweißprozeß 13a, 13b verbunden ist. Am gemeinsamen Anschlußpunkt von weiterer Gleichrichterdiode 5 und weiterer Glättungsdrossel 7 ist eine weitere Freilaufdiode 6 vorgesehen, über die die in der weiteren Glättungsdrossel 7 und im Schweißprozeß gespeicherte magnetische Energie abgebaut wird.The secondary side of the current transformer 12 is connected to a series circuit comprising a further rectifier diode 5 and a further smoothing inductor 7 , which is connected to the welding process 13 a, 13 b. At the common connection point of further rectifier diode 5 and further smoothing choke 7 , a further free-wheeling diode 6 is provided, via which the magnetic energy stored in the further smoothing choke 7 and in the welding process is dissipated.

Der erfindungsgemäße Regelkreis, der durch die Elemente gesteuerter Halbleiterschalter 10, Regeleinrichtung 11 und Formschaltung 14 gebildet ist, sorgt einerseits dafür, daß die am Zwischenkreiskondensator 2 anliegende Gleichspannung stabilisiert ist. Zum anderen bewirkt insbesondere die Formschaltung 14, daß die Taktung des gesteuerten Halbleiterschalters 10 so erfolgt, daß der in den Gleichrichter 1 fließende Eingangsstrom Ie nahezu sinusförmig eingeprägt wird. Hierdurch wird die Spitzenstrombelastung des Netzes durch das Schweißgerät deutlich herabgesetzt, da sowohl Eingangsstrom als auch Eingangsspannung des Gleichrichters 1 in etwa sinusförmige Größen sind.The control loop according to the invention, which is formed by the elements of controlled semiconductor switches 10 , control device 11 and shaping circuit 14 , on the one hand ensures that the DC voltage applied to the DC link capacitor 2 is stabilized. On the other hand, the shaping circuit 14 in particular has the effect that the controlled semiconductor switch 10 is clocked in such a way that the input current I e flowing into the rectifier 1 is impressed almost sinusoidally. This significantly reduces the peak current load on the network by the welding device, since both the input current and the input voltage of the rectifier 1 are approximately sinusoidal quantities.

Claims (1)

Schaltungsanordnung für ein Schweißgerät mit einem netzspannungsgespeisten Gleichrichter (1), einem kapazitiven Zwischenkreis (2) zur Versorgung eines primärseitig über Halbleiterschalter (3a, 3b) getakteten Stromwandlers (12), dessen Sekundärseite über ein eine Gleichrichterdiode (5), eine Glättungsdrossel (7) und eine Freilaufdiode (6) enthaltendes Netzwerk mit dem Schweißprozeß (13a, 13b) verbunden ist, wobei die Zwischenkreisspannung über einen Spannungsregler (10, 11) stabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (14) des Spannungsreglers (10, 11) eine Formschaltung derart aufweist, daß der Stromverlauf am Eingang des Gleichrichters (1) sinusförmig vorgebbar ist.Circuit arrangement for a welding device with a rectifier ( 1 ) supplied with mains voltage, a capacitive intermediate circuit ( 2 ) for supplying a current transformer ( 12 ) clocked on the primary side via semiconductor switches ( 3 a, 3 b), the secondary side of which via a rectifier diode ( 5 ), a smoothing choke ( 7 ) and a network containing a freewheeling diode ( 6 ) is connected to the welding process ( 13 a, 13 b), the intermediate circuit voltage being stabilized via a voltage regulator ( 10 , 11 ), characterized in that the setpoint generator ( 14 ) of the voltage regulator ( 10 , 11 ) has a shaping circuit such that the current profile at the input of the rectifier ( 1 ) can be predefined sinusoidally.
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