用於轉換交變電流的裝置和方法與流程

2024-03-06 11:25:15

本發明涉及用於轉換交變電流的一種裝置和一種方法，以及用於執行按照本發明的方法的一種計算單元和一種電腦程式。

背景技術：

在很多情況下，為了提供交變電壓或交變電流或為了轉換交變電壓和/或交變電流，常常可以使用多個變壓器的組合，所述多個變壓器在開關電路中並聯。這例如可以用於通過多個並行支路用焊接電流給焊接點饋電，其中每個支路例如可具有一個自己的變壓器。

在此，如果比如在相對應的支路中出現損壞或幹擾，那麼在某些情況下可能發生所述並行支路的一個支路的受限制的運行或者甚至發生所述並行支路的一個支路的失靈。尤其是在所述並行支路或變壓器由逆變器來供給交變電壓和交變電流的情況下，這可能導致：所述並行支路中的其餘的沒有直接受到損壞或幹擾的並行支路在沒有通過受到幹擾或損壞的支路進行輔助的情況下繼續運行。在此，所述並行支路中的一個支路的所述失靈可能導致其餘支路中的負載的明顯提高，而且在最壞的情況下可能導致所述並行支路中的其它支路的失靈。

因而，值得期望的是，及早地並且可靠地識別出所述並行支路中的一個（或者多個）支路中的失靈或者受限制的功能性，以便可以引入措施來避免其它損壞。

技術實現要素：

按照本發明，提出具有專利獨立權利要求的特徵的用於轉換輸入交變電流的一種裝置和一種方法。有利的設計方案是從屬權利要求以及隨後的描述的主題。

在一個方面，本發明涉及一種用於轉換輸入交變電流的裝置，其包括：第一變壓器，所述第一變壓器被設立為將輸入交變電流的第一部分轉換為第一輸出交變電流；第二變壓器，所述第二變壓器被設立為將輸入交變電流的第二部分轉換為第二輸出交變電流，其中所述第二變壓器與所述第一變壓器在輸入側並聯；比較器，所述比較器被設立為比較表徵第一輸出交變電流的參量與表徵第二輸出交變電流的參量並且基於此來確定比較值；以及信號單元，所述信號單元被設立為基於所述比較值來輸出信號。優選地，所述變壓器也在輸出側並聯，使得所述輸出交變電流相加。

在此，所述輸入交變電流的第一部分和第二部分例如可以由一個唯一的電壓源或電流源來提供，其中例如所述輸入交變電流被分配到第一變壓器和並聯的第二變壓器上。尤其是，所述輸入交變電流可以藉助於逆變器來提供，所述逆變器又可擁有外部電流源或電壓源。

例如，也可以構造超過兩個並行支路，所述超過兩個並行支路分別具有一個或多個變壓器，使得在有些實施方式中，超過兩個變壓器在輸入側並聯而且尤其是也在輸出側並聯。

在另一方面，本發明涉及一種用於轉換輸入交變電流的方法，其中所述輸入交變電流的第一部分藉助於第一變壓器被轉換為第一輸出交變電流，而所述輸入交變電流的第二部分藉助於第二變壓器被轉換為第二輸出交變電流，其中所述第二變壓器與所述第一變壓器在輸入側並聯並且尤其是也在輸出側並聯，其中比較表徵第一輸出交變電流的參量和表徵第二輸出交變電流的參量，其中基於對所述表徵第一輸出交變電流的參量和所述表徵第二輸出交變電流的參量的比較來確定比較值，而且其中只要所確定的比較值在預先確定的範圍內，就基於所確定的比較值來輸出信號。

例如，所述預先確定的範圍可以是如下值域，所述值域表明：只要所述比較值在所述預先確定的範圍內，就存在非對稱負載或者甚至存在所述並行支路中的一個或多個支路的失靈。

在此，本發明提供如下優點：在輸入側並且尤其是也在輸出側並聯的變壓器可以在其運行和其功能方面予以監控。在此，尤其是可以在正在運行期間監控變壓器被內連到其中的電路或布線，也就是說在變壓器加載有輸入交變電流並且將所述輸入交變電流相對應地轉換為相應的輸出交變電流期間監控變壓器被內連到其中的電路或布線。這提供了如下特別的技術優點：在正在運行期間，例如可以確定一個或多個變壓器或相對應的並行支路的受限制的功能或者甚至完全失靈，並且因此可以及時地引入措施，以便避免在裝置中形成其它損壞。

本發明詳細地提供了如下可能性：監控在所述並行支路或並聯變壓器中的電流分布並且由此確定在所述並行支路之間出現非對稱電流分布。尤其是可以通過比較所述變壓器的表徵所述輸出交變電流的參量和緊接著的對比較值的確定來提供如下參數，依據所述參數能識別非對稱電流分布。只要所述比較值表明非對稱電流分布，信號單元就例如可以輸出相對應的報警信號，所述報警信號表明了非對稱負載或者支路失靈。基於所述報警信號，外部控制單元例如可以引入應對措施，以便消除所述非對稱電流分布或者切斷所述裝置。

因此，在存在非對稱電流分布或非對稱負載時，例如可以通過有針對性地操控提供所述輸入交變電流的逆變器來實現對稱電流分布。這例如可以以與控制龍門軸（gantry-achse）時類似的方式來實現，其中兩個獨立的進給電動機使共同的驅動軸運動。所述兩個獨立的進給電動機必須儘可能同步地來運行，對此特定的控制功能是公知的。

優選地，用作表徵所述輸出交變電流的參量的是，所述輸出交變電流本身、或者經整流的輸出交變電流、或者由於所述輸出交變電流或所述經整流的輸出交變電流而降落在測量電阻上的電壓。這些參量可以在技術上非常簡單地被測量。例如，可以藉助於電流轉換器（線圈）將電流引導給電流測量設備。

按照一個優選的實施方式，按照本發明的裝置被構造用於提供焊接電流、尤其是針對電阻焊接的焊接電流、進一步地尤其是針對中頻電阻焊接的焊接電流。由於大量變壓器的並聯，在各個支路中的電流值和/或各個輸出交變電流可以通過比較器或比較電路來比較。這尤其是在電阻焊接時非常大的電流（幾十ka或幾百ka）的情況下是特別有利的，因為這裡一個變壓器的失靈可以很快地導致過載並且藉此導致其它變壓器的失靈。

因此，本發明允許藉助於「支路監控器」實時地監控所述並行支路，而且能夠以這種方式實現對交變電流源（比如逆變器）直至並包括所述變壓器的電路或布線鏈路的快速並且可靠的檢查。在此，一個特別的優點是，利用本發明已經可以可靠地探測到在所述並行支路中的電阻中的微小的改變。因此，也可以保護如下逆變器以防過載，所述逆變器例如給變壓器加載輸入交變電流。

由此，本發明進一步提供了如下優點：更快速的開始運轉、更快速並且更可靠的支路布線檢查、在運行期間對不平衡負載的識別、對所述並行支路或變壓器中的一個或多個支路或變壓器中的部件失靈的識別，以及由此也包括經改善的可操作性。尤其是，本發明減少了維護花費並且因此導致令客戶更滿意的、更穩健的並且成本更有效率的裝置。

優選地，所述比較器被設立為：比較表徵第一輸出交變電流的參量的幅值與表徵第二輸出交變電流的參量的幅值，和/或比較所述表徵第一輸出交變電流的參量的功率與所述表徵第二輸出交變電流的參量的功率。只要在一個實施方式中構造有超過兩個並聯的變壓器，例如就也可以使超過兩個和/或所有的輸出交變電流彼此進行比較或者與參考值進行比較。

優選地，第一變壓器和/或第二變壓器被構造為中頻變壓器。

優選地，藉助於逆變器來提供輸入交變電流。特別優選地，所述輸入交變電流的第一部分和所述輸入交變電流的第二部分具有相同的幅值和/或頻率和/或相位。

在此，優選地，當比較值表明所述表徵第一輸出交變電流的參量與所述表徵第二輸出交變電流的參量的偏差超過80%、優選地超過50%、特別優選地超過25%、還更優選地超過10%、最優選地超過5%時，才輸出信號。例如，也可以確定相應的輸出交變電流與另外提供的參考值的偏差。

優選地，輸出所述信號表明在第一變壓器與第二變壓器之間的非對稱負載特性。特別優選地，所述信號被設立為引起輸入交變電流的第一部分和/或輸入交變電流的第二部分的適配，用於減少所述非對稱負載特性。對此，例如可以將所述信號傳送給控制單元、例如外部控制單元，然後所述控制單元可以克服非對稱負載分布。

按照本發明的計算單元、例如控制設備尤其是以程序技術方式被設立為執行按照本發明的方法。例如，所述計算單元可以被設立為控制用於轉換和/或提供電流（比如焊接電流）的裝置。

尤其是當進行實施的控制設備還被用於其它任務並且因而總歸存在時，以電腦程式的方式來實施該方法也是有利的，因為這造成了特別微小的成本。尤其是，適合於提供所述電腦程式的數據載體是磁的、光的和電的存儲器，諸如硬碟、閃速存儲器、eeprom、dvd以及其它等等。通過計算機網絡（網際網路、內聯網等等）來下載程序也是可能的。

本發明的其它優點和設計方案從描述和隨附的附圖中得到。

易於理解的是，上面所提到的和隨後還要闡述的特徵不僅能以分別說明的組合而且能以其它組合或單獨地來使用，而不脫離本發明的保護範圍。

附圖說明

本發明依據實施例在附圖中示意性地被示出，並且在下文參考附圖詳細地予以描述。

圖1示出了按照本發明的裝置的優選的實施方式的示意性的電路圖；

圖2示出了按照本發明的裝置的第二優選的實施方式的示意性的電路圖。

具體實施方式

在圖1中示出了按照本發明的裝置的第一優選的實施方式的電路圖的示意圖。藉助於交變電流源或交變電壓源2來提供輸入交變電流。不僅在輸出側並聯而且在輸出側並聯的變壓器4a和4b都加載有所述被提供的輸入交變電流，並且將所述被提供的輸入交變電流轉換為輸出交變電流。在此，第一變壓器4a將輸入交變電流的第一部分轉換為第一輸出交變電流，其中所述第一輸出交變電流的電流幅值不同於所述輸入交變電流的幅值。

在此，類似地，第二變壓器4b將輸入交變電流的第二部分轉換為第二輸出交變電流，其中所述第二輸出交變電流的電流幅值不同於所述輸入交變電流的幅值。優選地，所述變壓器4a和4b相同地來構造，使得所述第一和所述第二輸出交變電流在它們的幅值方面也是相同的。

在通過所述兩個變壓器4a和4b進行電流轉換之後，並行支路重新聚集在一起，使得已經由兩個變壓器4a和4b轉換的整個輸出交變電流在共同的交變電流輸出端8上準備著而且可以被使用、例如被用作焊接電流。

此外，該裝置還具有比較器6，所述比較器6這裡將第一變壓器4a的作為表徵所述輸出交變電流的參量的第一輸出交變電流與第二變壓器4b的作為表徵所述輸出交變電流的參量的第二輸出交變電流進行比較。只要第一輸出交變電流等於第二輸出交變電流，就沒有電流流過所述比較器，並且所述比較器不產生比較值或者產生一個表明所述輸出交變電流相等的比較值。

然而，只要第一輸出交變電流不等於第二輸出交變電流，就有電流流過所述比較器，並且所述比較器產生如下比較值，所述比較值以定性和/或定量的方式表明所述兩個輸出交變電流的區別。這樣的區別例如可能由在所述變壓器4a和4b的至少一個變壓器中的損壞或幹擾造成。

基於由所述比較器確定的被提供給信號單元10的比較值，所述信號單元10可以輸出信號12。所述信號12例如可以被提供給控制單元，然後所述控制單元例如操控交變電壓源2，以便克服所述輸出交變電流的不相等或者停止輸入電壓供應或輸入電流供應。

以這種方式可以阻止：由於所述變壓器4a和4b中的一個變壓器的被減少的功能性而出現相應另一變壓器的過載並且導致另一變壓器的損壞。

在圖2中示出了第二優選的實施方式的電路圖的示意圖。已經在圖1中示出的元件也在圖2中用相同的附圖標記來示出並且不再次予以闡述。

在所示出的實施方式中，交變電流源2被構造為逆變器。在此，逆變器2給在輸入側並聯的變壓器4a和4b的輸入端加載輸入交變電流的第一部分或第二部分。按照所示出的實施方式，在所述變壓器4a和4b的輸出端上構造有二極體16，藉助於所述二極體16可以對所述輸出交變電流進行整流。電阻焊接裝置的焊接二極體、尤其是鉗形焊腳（zangenschenkel）可以被連接在輸出端+和-上。為了提高電流可以使所述輸出端並聯（+/+和-/-）。

此外，在電路中，第一電流傳感器14a和第二電流傳感器14b被構造為測量線圈，以便對作為表徵輸出交變電流的參量的經整流的輸出交變電流進行比較。所述電流傳感器14a和14b的輸出信號被輸送給比較器6，所述比較器6基於所述電流傳感器14a和14b的輸出信號並且因此基於所述第一變壓器4a和所述第二變壓器4b的輸出交變電流來確定比較值。

所述比較值被提供給信號單元10，所述信號單元10根據所述比較值的值來輸出不同的信號，或者只要不必要就也不輸出信號。然而，尤其是當在變壓器4a與變壓器4b之間或在所述兩個並行支路之間存在非對稱負載分布時，可以輸出如下信號，所述信號例如可以被提供給逆變器2。依據所提供的信號，所述逆變器例如可以控制或調節輸入交變電流，使得在變壓器4a與變壓器4b之間的非對稱負載分布被克服。尤其是當附屬的輸出交變電流小於或大於另一輸出交變電流時，可以相對應地提高或降低所述輸入交變電流。