【手続補正書】
【提出日】平成24年5月2日(2012.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気アーク溶接プロセスのための電源であって、前記電源は、
整流器と、ＡＣ入力信号を第１の大きさを有する第１の固定ＤＣ出力信号に変換する予め調整された力率補正コンバータと、を有する第１の入力ステージと、
前記溶接プロセスからのリアルタイムフィードバック信号によって調整されない、非調整型ＤＣ−ＤＣコンバータの形態の第２のステージであって、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは前記第１の固定ＤＣ出力信号に接続された入力を有し、前記第２のステージは、
第２のステージのコントローラと、
前記第２のステージの入力において前記第１の固定ＤＣ出力信号を第１の内部ＡＣ信号に変換するように前記第２のステージのコントローラによって所与のデューティサイクルで少なくとも１００ｋＨｚの周波数でスイッチングされるスイッチのネットワークを含むインバータ回路であって、前記デューティサイクルは前記電源の動作の間固定される、インバータ回路と、
前記インバータ回路に結合される第１の巻線と、前記第１の内部ＡＣ信号と異なる第２の内部ＡＣ信号を生成するための第２の巻線と、を備える絶縁変圧器と、
前記第２の内部ＡＣ信号を、前記第１のおよび第２の巻線によって画定される巻数比に関連する第２の大きさを有する第２の固定ＤＣ出力信号に変換するように、前記絶縁変圧器の第２の巻線に結合される整流回路であって、前記第２の大きさは前記第１の大きさよりも小さく、前記巻数比と前記第１の大きさとの積である、整流回路と、を含む、第２のステージと、
前記第２の固定ＤＣ出力信号を溶接出力に変換する第３のステージであって、前記第３のステージが、前記入力ステージおよび第２のステージとはそれぞれ異なり、前記第３のステージが、
それぞれインダクタおよびスイッチング素子を有する複数のコンバータ電力回路を含むインターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータであって、各電力回路の前記スイッチング素子が前記第２の固定ＤＣ出力信号と、対応するコンバータ電力回路内部ノードとの間に結合され、前記インダクタが前記内部ノードと前記溶接出力の間に結合され、前記コンバータ電力回路がそれぞれ、前記第２の固定ＤＣ出力信号と前記コンバータ電力回路内部ノードとの間に結合された整流器をさらに含む、インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータと、
前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータを調整するようにコントローラに向けられた前記溶接プロセスからのフィードバックループを有する前記コントローラであって、前記コントローラが、前記コンバータ電力回路に複数の位相シフトされた出力信号を供給する少なくとも４０ｋＨｚの周波数で作動するＰＷＭ回路を備える制御回路を含み、前記コントローラが、前記フィードバックループによって制御される波形プロファイルを生成する波形ジェネレータをさらに含み、前記波形プロファイルが、前記コンバータ電力回路を作動させて前記溶接出力のプロファイルおよび種類を画定するように、前記出力信号の生成のために前記ＰＷＭ回路に向けられており、前記種類がＤＣ、ＡＣまたはそれらの組み合わせのいずれか１つであり、前記プロファイルが振幅、波形バランスまたはそれらの組み合わせのいずれか１つである、コントローラと、を含む、第３のステージと、
を具備することを特徴とする電源。
【請求項２】
前記力率補正コンバータが、第１の固定ＤＣ出力信号からのフィードバックループによって、および、ＡＣ入力の電圧波形を感知することによって調整される、請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記複数のコンバータ電力回路が複数のバックコンバータ回路からなる、請求項１に記載の電源。
【請求項４】
前記複数のコンバータ電力回路が複数のブーストコンバータ回路からなる、請求項１に記載の電源。
【請求項５】
前記複数のコンバータ電力回路が複数のバックブーストコンバータ回路からなる、請求項１に記載の電源。
【請求項６】
前記複数のコンバータ電力回路がＮ個のコンバータ電力回路からなり、Ｎが１より大きい整数であり、
（ｉ）前記位相シフトが３６０°／Ｎの位相角を画定すること、
（ｉｉ）前記複数のコンバータ電力回路がそれぞれ、定格コンバータ電力回路リップル電流Ｉｐｒを有し、前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータが、Ｉｐｒよりも小さい定格コンバータリップル電流Ｉｃｒを有すること、
（ｉｉｉ）前記コンバータ電力回路がそれぞれ、定格コンバータ電力回路最大電流Ｉｐを有し、前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータが定格コンバータ最大電流Ｎ×Ｉｐを有すること、
（ｉｖ）前記第３のステージが、前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータのコンバータ電力回路の数と独立した電圧を有する前記定格信号を供給すること、
のいずれか１つである、請求項１に記載の電源。
【請求項７】
前記コンバータ電力回路の少なくとも２つの前記インダクタが、共通のコアに一体的に巻き回される、請求項１に記載の電源。
【請求項８】
前記第３のステージはＤＣ溶接を提供する極性スイッチを含み、前記極性スイッチは前記コントローラによって設定および調整される、請求項１に記載の電源。
【請求項９】
前記極性スイッチが、電極負動作と電極正動作の間で切り替わって交流溶接動作を行う、請求項６に記載の電源。
【請求項１０】
前記波形ジェネレータが溶接のために前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータからのパルス溶接波形を出力する、請求項１に記載の電源。
【請求項１１】
前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータが、ＤＣ−ＤＣコンバータをスイッチングしてＤＣ溶接信号を提供するマルチフェーズチョッパ形である、請求項１に記載の電源。
【請求項１２】
前記第３のステージが、前記溶接プロセスにおける前記フィードバックループ内の電流フィードバック信号を供給する電流分流器を含む、請求項１に記載の電源。
【請求項１３】
各電力回路のスイッチングデバイスが、第２の固定ＤＣ信号に結合されるコレクタと、内部ノードに結合されるエミッタと、第３のステージコントローラに結合される制御端子と、を有するバイポーラトランジスタを含む、請求項１に記載の電源。
【請求項１４】
電気アーク溶接プロセスのための電源であって、前記電源は、
整流器と、ＡＣ入力信号を第１の大きさを有する第１の固定ＤＣ出力信号に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、を有する第１の入力ステージと、
前記溶接プロセスからのリアルタイムフィードバック信号によって調整されない、非調整型ＤＣ−ＤＣコンバータの形態の第２のステージであって、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは前記第１の固定ＤＣ出力信号に接続された入力を有し、前記第２のステージは、
前記第２のステージの入力において前記第１の固定ＤＣ出力信号を第１の内部ＡＣ信号に変換するようにコントローラによって所与のデューティサイクルで少なくとも１００ｋＨｚの周波数でスイッチングされるスイッチのネットワークを含むインバータ回路であって、前記デューティサイクルは前記電源の動作の間固定される、インバータ回路と、
前記インバータ回路に結合される第１の巻線と、前記第１の内部ＡＣ信号と異なる第２の内部ＡＣ信号を生成するための第２の巻線と、を備える絶縁変圧器と、
前記第２の内部ＡＣ信号を、前記第１の大きさよりも小さい第２の大きさを有する第２の固定ＤＣ出力信号に変換する、整流器と、を含む、第２のステージと、
前記第２の固定ＤＣ出力信号を溶接出力に変換する第３のステージであって、前記第３のステージが、前記入力ステージおよび第２のステージとはそれぞれ異なり、前記第３のステージが、
制御入力と共にインダクタおよびスイッチング素子を有する複数のコンバータ電力回路を含むインターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータであって、各電力回路の前記スイッチング素子が前記第２の固定ＤＣ出力信号と、対応するコンバータ電力回路内部ノードとの間に結合され、前記インダクタが前記内部ノードと前記溶接出力の間に結合され、前記コンバータ電力回路がそれぞれ、前記第２の固定ＤＣ出力信号と前記コンバータ電力回路内部ノードとの間に結合された整流器と、前記コンバータ電力回路内部ノードと、前記溶接プロセスからのフィードバックループによって制御される調整溶接信号との間に結合されるインダクタと、を含む、インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータと、
前記コンバータ電力回路を作動させて前記溶接出力のプロファイルおよび種類を画定するために、前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータを調整するようにコントローラに向けられた前記溶接プロセスからのフィードバックループを有する前記コントローラであって、前記種類がＤＣ、ＡＣまたはそれらの組み合わせのいずれか１つであり、前記プロファイルが振幅、波形バランスまたはそれらの組み合わせのいずれか１つを有する、コントローラと、を含む、第３のステージと、
を具備することを特徴とする電源。
【請求項１５】
前記複数のコンバータ電力回路が複数のバックコンバータ回路からなる、請求項１４に記載の電源。
【請求項１６】
前記複数のコンバータ電力回路が複数のブーストコンバータ回路からなる、請求項１４に記載の電源。
【請求項１７】
前記複数のコンバータ電力回路が複数のバックブーストコンバータ回路からなる、請求項１４に記載の電源。
【請求項１８】
前記複数のコンバータ電力回路がＮ個のコンバータ電力回路からなり、Ｎが１より大きい整数であり、
（ｉ）前記位相シフトが３６０°／Ｎの位相角を画定すること、
（ｉｉ）前記複数のコンバータ電力回路がそれぞれ、定格コンバータ電力回路リップル電流Ｉｐｒを有し、前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータが、Ｉｐｒよりも小さい定格コンバータリップル電流Ｉｃｒを有すること、
（ｉｉｉ）前記コンバータ電力回路がそれぞれ、定格コンバータ電力回路最大電流Ｉｐを有し、前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータが定格コンバータ最大電流Ｎ×Ｉｐを有すること、
（ｉｖ）前記第３のステージが、前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータのコンバータ電力回路の数と独立した電圧を有する前記定格信号を供給すること、
のいずれか１つである、請求項１４に記載の電源。
【請求項１９】
前記コンバータ電力回路の少なくとも２つの前記インダクタが、共通のコアに一体的に巻き回される、請求項１４に記載の電源。
【請求項２０】
前記第３のステージはＤＣ溶接とＡＣ溶接の少なくとも一方のために前記コントローラによって設定および調整される提供する極性スイッチを含む、請求項１４に記載の電源。
【請求項２１】
前記インターリーブ形マルチフェーズスイッチングコンバータが、ＤＣ−ＤＣコンバータをスイッチングしてＤＣ溶接信号を提供するマルチフェーズチョッパ形である、請求項１４に記載の電源。
【請求項２２】
前記第３のステージが、前記溶接プロセスにおける前記フィードバックループ内の電流フィードバック信号を供給する電流分流器を含む、請求項１４に記載の電源。
【請求項２３】
各電力回路のスイッチングデバイスが、第２の固定ＤＣ信号に結合されるコレクタと、内部ノードに結合されるエミッタと、第３のステージコントローラに結合される制御端子と、を有するバイポーラトランジスタを含む、請求項１４に記載の電源。