CN100464926C - 等离子弧电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等离子弧电源装置，其包括由第一晶闸管元件至第六晶闸管元件构成的三相纯电桥整流电路、输出位相控制第一晶闸管元件至第三晶闸管元件的第一位相控制信号组和位相控制第四晶闸管元件至第六晶闸管元件的第二位相控制信号组的三相纯电桥位相控制电路、和由第七晶闸管元件至第九晶闸管元件构成的引导电弧生成电路，在输出电流为零时，通过引导电弧生成电路产生小电流的引导电弧，检测到电流流过时，通过三相纯电桥整流控制电路产生大电流的主电弧，接着使引导电弧消失。

Description

等离子弧电源装置

技术领域

本发明涉及一种使用于通过等离子弧切断母材的等离子切断机的等离子弧电源装置。

背景技术

等离子切断机如日本特许第2711984号公报所示的那样，其构成为：在使等离子切断用切割器的切片与电极接触的状态下，该切片和电极之间由等离子电源装置供给小电流，然后，一边供给等离子体气体一边使切片脱离电极并在该切片和电极之间发生引导电弧。

图9是以前的等离子弧电源装置的电连接图的一例。

图9中，等离子弧电源装置包括三相变压器IN、三相纯电桥整流电路PB、第一晶闸管驱动电路SD1、第二晶闸管驱动电路SD2、三相纯电桥位相控制电路PC。

三相变压器IN的输入侧被连接在商用交流电源上，输出侧被连接在三相纯电桥整流电路PB上。

三相纯电桥整流电路PB是将由被连接于三相变压器IN的次级侧的第一端子的第一晶闸管元件SR1和被连接于上述连接点的第四晶闸管元件SR4构成的第一支臂、由被连接于三相变压器IN的次级侧的第二端子的第二晶闸管元件SR2和被连接于上述连接点的第五晶闸管元件SR5构成的第二支臂、以及由被连接于三相变压器IN的次级侧的第三端子的第三晶闸管元件SR3和被连接于上述连接点的第六晶闸管元件SR6构成的第三支臂加以三相电桥连接而形成的。

三相纯电桥位相控制电路PC在输入起动信号Ts时开始动作，生成位相控制第一支臂到第三支臂上侧的晶闸管元件(第一晶闸管元件SR1到第三晶闸管元件SR3)(以下，将这些晶闸管元件称为上侧支臂)的第一位相控制信号Pc1并输出到第一晶闸管驱动电路SD1，生成位相控制第一支臂到第三支臂下侧的晶闸管元件(第四晶闸管元件SR4到第六晶闸管元件SR6)(以下，将这些晶闸管元件称为下侧支臂)的第二位相控制信号Pc2并输出到第二晶闸管驱动电路SD2。

第一晶闸管驱动电路SD1根据第一位相控制信号Pc1的输入，生成控制第一晶闸管元件SR1、第二晶闸管元件SR2以及第三晶闸管元件SR3的各门极的第一门极信号S1、第二门极信号S2以及第三门极信号S3，它们分别输入到第一晶闸管元件SR1、第一晶闸管元件SR2以及第三晶闸管元件SR3的门极。

第二晶闸管驱动电路SD2基于第二位相控制信号Pc2，生成控制第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5以及第六晶闸管元件SR6的各门极的第四门极信号S4、第五门极信号S5以及第六门极信号S6，它们分别输入到第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5以及第六晶闸管元件SR6的门极。

三相纯电桥整流电路PB通过第一门极信号S1至第六门极信号S6控制第一晶闸管元件SR1至第六晶闸管元件SR6的导通、遮断并进行整流动作。

起动三相纯电桥整流电路PB时，因为切割器的切片CP与电极EL接触，另一方面，被加工物CW与切割器脱离，所以小电流从三相纯电桥整流电路PB流经切割器的切片CP、电极EL以及导引供给电路(由第一电阻器R1以及第二电阻器R2构成的电路)。

然后，将等离子体气体供给到切割器而且使电极EL脱离切片CP时，切片CP和电极EL之间发生引导电弧。该引导电弧在发生中，被加工物CW靠近切割器，大电流从三相纯电桥整流电路PB流经切割器的切片CP、被加工物CW以及主供给电路(由输出电流检测电路CT、晶闸管SR10以及直流电抗线圈DCL构成的电路)，切割器的切片CP和被加工物CW之间发生主电弧。

以前的等离子弧电源装置中，小电流从三相纯电桥整流电路PB输出并发生引导电弧(pilot arc)后，在该引导电弧的发生中，被加工物CW靠近切割器并发生主电弧，大电流从三相纯电桥整流电路PB输出且为了保持主电弧，有必要使大容量的半导体元件作为构成三相纯电桥整流电路PB的第一晶闸管元件SR1至第六晶闸管元件SR6的半导体元件。

大容量的半导体元件通常因为外形大、价格高，所以有不能实现等离子弧电源装置小型化的问题点。而且，在主电弧发生中产生切割时，发生高电压的峰值电压，构成下侧支臂的的第三晶闸管元件至第六晶闸管元件等半导体元件也产生施加峰值电压这样的问题点。

发明内容

本发明其目的在于提供解除或抑制上述以前技术的问题点的等离子弧电源装置。

本发明提供的等离子弧电源装置，包括

对于将第四晶闸管元件与被连接于三相变压器的次级侧的第一端子的第一晶闸管元件在上述被连接的中点加以连接而形成的第一支臂、将第五晶闸管元件与被连接于上述三相变压器的次级侧的第二端子的第二晶闸管元件在上述被连接的中点加以连接而形成的第二支臂、和将第六晶闸管元件与被连接于上述三相变压器的次级侧的第三端子的第三晶闸管元件在上述被连接的中点加以连接而形成的第三支臂进行三相电桥连接而成的三相纯电桥整流电路；和

输出位相控制由上述三相纯电桥整流电路的第一晶闸管元件至第三晶闸管元件构成的上侧支臂的第一位相控制信号组、和位相控制由上述三相纯电桥整流电路的第四晶闸管元件至第六晶闸管元件构成的下侧支臂的第二位相控制信号组的三相纯电桥位相控制电路，

输入起动信号时、输出上述三相纯电桥位相控制电路的第一位相控制信号组和第二位相控制信号组并位相控制上述三相纯电桥整流电路，同时、切割器的切片与电极成为接触状态，上述三相纯电桥整流电路通过由电阻器构成的导引供给电路，在上述切片和上述电极之间通电预定值的小电流，接着供给等离子体气体，上述电极和上述切片脱离并发生引导电弧时，上述引导电弧发生后、上述三相纯电桥整流电路通过主供给电路，通电预定值的大电流并发生主电弧，其特征在于，还包括：

由连接于上述第一支臂的中点的第七晶闸管元件、连接于上述第二支臂的中点的第八晶闸管元件和连接于上述第三支臂的中点的第九晶闸管元件构成的引导电弧生成电路；和

在上述主供给电路的输出电流为零时，将上述第一位相控制信号组输入到上述三相纯电桥整流电路的上侧支臂的同时，将上述第二位相控制信号组输入到上述引导电弧生成电路，接着通电上述主供给电路的输出电流时，将上述第二位相控制信号组从上述引导电弧生成电路切换并输入到上述三相纯电桥整流电路的下侧支臂的导引/主电弧切换电路，

输入起动信号时，将上述第一位相控制信号组输入到上述三相纯电桥整流电路的上侧支臂的同时，将上述第二位相控制信号组输入到上述引导电弧生成电路，通过上述导引供给电路，上述切片和上述电极之间通电引导电弧电流，接着供给等离子体气体，所述电极和所述切片脱离发生引导电弧，在检测到上述引导电弧电流的分流电流经过上述导引供给电路、分流供给电路、主供给电路并从被加工物流到电极间时，将上述第二位相控制信号组输入到上述三相纯电桥整流电路的下侧支臂，通过上述主供给电路通电大电流并发生主电弧，接着使引导电弧消失。

优选，可以将上述三相纯电桥整流电路的第一晶闸管元件至第三晶闸管元件置换成第1二极管至第3二极管形成三相混合电桥整流电路，将上述三相纯电桥整流电路置换成上述三相混合电桥整流电路。

优选，可在上述分流供给电路上设计第4二极管。

优选，可在上述导引供给电路上设计第5二极管，在上述分流供给电路上设计第4二极管。

关于本发明其它特征以及优点，以下说明本发明的实施方式后，会更清楚。

附图说明

图1是本发明的实施例1的等离子弧电源装置的电连接图。

图2是说明图1所示的等离子弧电源装置的动作的波形图。

图3是实施例2的等离子弧电源装置的电连接图。

图4是说明图3所示的等离子弧电源装置的动作的波形图。

图5是实施例3的等离子弧电源装置的电连接图。

图6是说明图5所示的等离子弧电源装置的动作的波形图。

图7是实施例4的等离子弧电源装置的电连接图。

图8是实施例5的等离子弧电源装置的电连接图。

图9是以前的等离子弧电源装置的电连接图一例。

具体实施方式

以下，关于本发明优选的实施方式，参照图面具体地说明。

图1是涉及本发明的实施例1的等离子弧电源装置的电连接图。

图1所示的等离子弧电源装置是削除了图9所示的以前的等离子弧电源装置中的晶闸管元件SR10并追加引导电弧生成电路PG、导引/主电弧切换电路SW和第三晶闸管驱动电路SD3的电源装置。

即，涉及实施例1的等离子弧电源装置包括三相变压器IN、三相纯电桥整流电路PB、引导电弧生成电路PG、第一晶闸管驱动电路SD1、第二晶闸管驱动电路SD2、第三晶闸管驱动电路SD3、导引/主电弧切换电路SW以及三相纯电桥位相控制电路PC。

图1中，三相变压器IN是将商用交流电源变换为适合电弧加工的电压的变压器。

三相纯电桥整流电路PB包括第一晶闸管元件SR1和第四晶闸管元件SR4串联连接的第一支臂和、第二晶闸管元件SR2和第五晶闸管元件SR5串联连接的第二支臂和、第三晶闸管元件SR3和第六晶闸管元件SR6串联连接的第三支臂。

第一晶闸管元件SR1和第四晶闸管元件SR4的连接点(第一支臂的中点)被连接在三相变压器IN的次级侧的第一端子上，第二晶闸管元件SR2和第五晶闸管元件SR5的连接点(第二支臂的中点)被连接在三相变压器IN的次级侧的第二端子上，第三晶闸管元件SR3和第六晶闸管元件SR6的连接点(第三支臂的中点)被连接在三相变压器IN的次级侧的第三端子上。

引导电弧生成电路PG由被连接于第一支臂的中点(即，三相变压器IN的次级侧的第一端子)的第七晶闸管元件SR7、被连接于第二支臂的中点(即，三相变压器IN的次级侧的第二端子)的第八晶闸管元件SR8、和被连接于第三支臂的中点(即，三相变压器IN的次级侧的第三端子)的第九晶闸管元件SR9构成。第七晶闸管元件SR7至第七晶闸管元件SR7的阴极相互连接，其连接点被连接在导引供给电路的一端(第一电阻器R1的一端)。导引供给电路的另一端(第二电阻器R2的一端)通过引导端子PT被连接在切片CP上。

三相纯电桥整流电路PB的下侧支臂和母材用端子MT之间设置有直流电抗线圈DCL和输出电流检测电路CT并形成主供给电路。主供给电路的直流电抗线圈DCL和输出电流检测电路CT的连接点与导引供给电路的第一电阻器R1和第二电阻器R2的连接点相连接。

输出电流检测电路CT检测流到主供给电路的电流并将输出电流检测信号Ct输出到导引/主电弧切换电路SW。母材用端子MT连接了被加工物CW。

三相纯电桥位相控制电路PC在输入起动信号Ts时开始动作，生成位相控制上侧支臂的第一晶闸管元件SR1至第三晶闸管元件SR3的第一位相控制信号Pc1并输出到第一晶闸管驱动电路SD1，生成位相控制下侧支臂的第四晶闸管元件SR4至第六晶闸管元件SR6和引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9的第二位相控制信号Pc2并通过导引/主电弧切换电路SW输出到第二晶闸管驱动电路SD2或第三晶闸管驱动电路SD3。

导引/主电弧切换电路SW在从输出电流检测电路CT输入的输出电流检测信号Ct的值比预定值大时，切换到a侧，将第二位相控制信号Pc2输入到第二晶闸管驱动电路SD2。导引/主电弧切换电路SW在输出电流检测信号Ct的值比预定值小时，切换到b侧，将第二位相控制信号Pc2输入到第三晶闸管驱动电路SD3。

第一晶闸管驱动电路SD1根据第一位相控制信号Pc1的输入，生成分别控制第一晶闸管元件SR1、第二晶闸管元件SR2以及第三晶闸管元件SR3的各门极的第一门极信号S1、第二门极信号S2、第三门极信号S3，并分别输入到第一晶闸管元件SR1、第一晶闸管元件SR2、第三晶闸管元件SR3的门极。

第二晶闸管驱动电路SD2根据通过导引/主电弧切换电路SW输入的第二位相控制信号Pc2，生成分别控制第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5以及第六晶闸管元件SR6的各门极的第四门极信号S4、第五门极信号S5、第六门极信号S6，并分别输入到第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5、第六晶闸管元件SR6的门极。

第三晶闸管驱动电路SD3根据通过导引/主电弧切换电路SW输入的第二位相控制信号Pc2，生成分别控制第七晶闸管元件SR7、第八晶闸管元件SR8以及第九晶闸管元件SR9的各门极的第七门极信号S7、第八门极信号S8、第九门极信号S9，并分别输入到第七晶闸管元件SR7、第八晶闸管元件SR8、第九晶闸管元件SR9的门极。

图2是说明图1所示的等离子弧电源装置的动作的波形图。图2(A)的波形表示起动信号Ts的波形，图2(B)的波形表示第一门极信号S1的波形，图2(C)的波形表示第二门极信号S2的波形，图2(D)的波形表示第三门极信号S3的波形。图2(E)的波形表示第四门极信号S4的波形，图2(F)的波形表示第五门极信号S5的波形，图2(G)的波形表示第六门极信号S6的波形，图2(H)的波形表示第七门极信号S7的波形，图2(I)的波形表示第八门极信号S8的波形，图2(J)的波形表示第九门极信号S9的波形。另外，图2(K)的波形表示气信号Ar的波形，图2(L)的波形表示输出电流检测信号Ct的波形，图2(M)的波形表示电极EL和被加工物CW之间的电压波形Vo。

时刻t＝t1时，图2(A)所示的起动信号Ts被输入到三相纯电桥位相控制电路PC时，三相纯电桥位相控制电路PC开始动作，将图1所示的第一位相控制信号Pc1输出到第一晶闸管驱动电路SD1，将第二位相控制信号Pc2输出到导引/主电弧切换电路SW。

第一晶闸管驱动电路SD1根据第一位相控制信号Pc1的输入，生成图2(B)所示的由具有60°的位相差的两个脉冲构成的第一门极信号S1和、图2(C)所示的由具有60°的位相差的两个脉冲构成的第二门极信号S2和、图2(D)所示的由具有60°的位相差的两个脉冲构成的第三门极信号S3，并依次分别输出到第一晶闸管元件SR1、第二晶闸管元件SR2、第三晶闸管元件SR3的门极。另外，第一门极信号S1至第三门极信号S3分别具有60°的位相差。

时刻t＝t1时，因为输出电流没有流过主供给电路，所以从输出电流检测电路CT输出的、图2(L)所示的输出电流检测信号Ct的值为零。因为输出电流检测信号Ct的值比预定值小时，导引/主电弧切换电路SW被切换到b侧，所以时刻t＝t1时，从三相纯电桥位相控制电路PC被输入到导引/主电弧切换电路SW的第二位相控制信号Pc2被输入到第三晶闸管驱动电路SD3。

因此，因为起动信号Ts被输入到三相纯电桥位相控制电路PC时，下侧支臂的第三晶闸管元件SR3至第六晶闸管元件SR6成关闭状态，所以三相纯电桥整流电路PB不动作，用三相纯电桥整流电路PB上侧支臂的第一晶闸管元件SR1至第三晶闸管元件SR3和引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9构成的整流电路(以下称为“引导电弧用整流电路”)开始整流动作。

第三晶闸管驱动电路SD3根据第二位相控制信号Pc2的输入，生成图2(H)所示的由具有60°的位相差的两个脉冲构成的第七门极信号S7和、图2(I)所示的由具有60°的位相差的两个脉冲构成的第八门极信号S8和、图2(J)所示的由具有60°的位相差的两个脉冲构成的第九门极信号S9，并依次分别输出到第七晶闸管元件SR7、第八晶闸管元件SR8、第九晶闸管元件SR9的门极。

通过第一门极信号S1至第三门极信号S3，三相纯电桥整流电路PB上侧支臂的第一晶闸管元件SR1至第三晶闸管元件SR3被依次点弧。通过第七门极信号S7至第九门极信号S9，引导电弧生成电路PG第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9被依次点弧。由此，引导电弧电流(例如20A～30A)从引导电弧用整流电路通过导引供给电路的第一电阻器R1和第二电阻器R2被供给到切片CP和电极EL之间。

这时，因为第三门极信号S3至第六门极信号S6没有被输入到三相纯电桥整流电路PB下侧支臂的第四晶闸管元件SR4至第六晶闸管元件SR6，所以这些晶闸管元件成关闭状态。因此，切片CP和被加工物CW之间的电压如图2(M)所示，成为用构成导引供给电路的第一电阻器R1以及第二电阻器R2将施加在引导电弧生成电路PG和切割器的电极EL之间的电压分压后的电压(例如60V以下)。

时刻t＝t2时，图2(K)所示的气信号Ar被输出并供给等离子体气体时，电极EL脱离切片CP。由于该脱离，通过流过切片CP和电极EL之间的引导电弧电流发生电弧，该电弧从切片CP前端的孔与等离子体气体一起喷出成为引导电弧。

通过该引导电弧的发生，引导电弧电流的分流电流依次流过第一电阻器R1、分流供给电路(连接第一电阻器R1和输出电流检测电路CT的线路)、输出电流检测电路CT、母材用端子MT、被加工物CW、电极EL。该分流电流通过输出电流检测电路CT被检测，输出电流检测信号Ct的值比预定值大时(参照时刻t＝t3)，导引/主电弧切换电路SW从b侧切换到a侧，从三相纯电桥位相控制电路PC被输入到导引/主电弧切换电路SW的第二位相控制信号Pc2被输入到第二晶闸管驱动电路SD2。

即，引导电弧用整流电路的整流动作被停止，取而代之，进行三相纯电桥整流电路PB的整流动作。

第二晶闸管驱动电路SD2根据第二位相控制信号Pc2的输入，生成图2(E)所示的第四门极信号S4和、图2(F)所示的第五门极信号S5和、图2(G)所示的第六门极信号S6，并依次分别输出到第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5、第六晶闸管元件SR6的门极。由此，三相纯电桥整流电路PB下侧支臂的第四晶闸管元件SR4至第六晶闸管元件SR6被依次点弧，三相纯电桥整流电路PB的整流动作开始。

因为引导电弧用整流电路的整流动作停止时，从引导电弧用整流电路没有供给电力到负荷，所以引导电弧消失。另一方面，由于代替引导电弧用整流电路，三相纯电桥整流电路PB动作，从三相纯电桥整流电路PB供给电力到负荷，因此切割器的切片CP和被加工物CW之间产生主电弧。

时刻t＝t3以后，三相纯电桥整流电路PB的第一晶闸管元件SR1至第六晶闸管元件SR6被位相控制，继续发生主电弧，进行利用等离子弧的被加工物CW的切断处理。

这样，实施例1中，将引导电弧生成电路PG追加到三相纯电桥整流电路PB上，用三相纯电桥整流电路PB的上侧支臂的第一晶闸管元件SR1至第三晶闸管元件SR3和引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9构成引导电弧用整流电路，因为以产生引导电弧时从该引导电弧用整流电路供给电力、产生主电弧时从三相纯电桥整流电路PB供给电力的方式，分离对于两电弧的直流电源，所以构成三相纯电桥整流电路PB的第一晶闸管元件SR1至第六晶闸管元件SR6可以用比以前的晶闸管元件容量小的晶闸管元件构成，能实现装置的低廉化。

另外，本实施方式中，对图9所示的以前例追加引导电弧生成电路PG，但因为引导电弧生成电路PG只流过用于引导电弧发生用的小电流，所以作为构成引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9来说，可以使用比构成三相纯电桥整流电路PB的晶闸管元件更小容量的小型晶闸管元件，即使追加引导电弧生成电路PG，也能全体实现等离子弧电源装置的小型、低廉化。

图3是涉及实施例2的等离子弧电源装置的电连接图。因为同图中用与图1所示的实施例1的等离子弧电源装置的电连接图相同的符号表示而且进行同一动作，所以以下说明不同的地方。

图3中，三相混合电桥整流电路MB是将由连接于三相变压器IN的次级侧的第一端子的第1二极管D1和连接于上述连接点的第四晶闸管元件SR4构成的第一支臂、由连接于三相变压器IN的次级侧的第二端子的第2二极管D2和连接于上述连接点的第五晶闸管元件SR5构成的第二支臂、和由连接于三相变压器IN的次级侧的第三端子的第3二极管D3和连接于上述连接点的第六晶闸管元件SR6构成的第三支臂进行三相电桥连接而形成的。

三相混合电桥位相控制电路PM在输入起动信号Ts时开始动作。三相混合电桥位相控制电路PM将位相控制三相混合电桥整流电路MB的下侧支臂的第四晶闸管元件SR4至第六晶闸管元件SR6和引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9的三相混合电桥位相控制信号Pm输出到导引/主电弧切换电路SW。

第二晶闸管驱动电路SD2根据通过导引/主电弧切换电路SW被输入的三相混合电桥位相控制信号Pm，生成控制第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5以及第六晶闸管元件SR6的各门极的第四门极信号S4、第五门极信号S5以及第六门极信号S6，它们分别输入到第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5以及第六晶闸管元件SR6的门极。

第三晶闸管驱动电路SD3根据通过导引/主电弧切换电路SW被输入的三相混合电桥位相控制信号Pm，生成控制引导电弧发生电路的第七晶闸管元件SR7、第八晶闸管元件SR8以及第九晶闸管元件SR9的各门极的第七门极信号S7、第八门极信号S8以及第九门极信号S9，它们分别输入到第七晶闸管元件SR7、第八晶闸管元件SR8以及第九晶闸管元件SR9的门极。

图4是说明涉及实施例2的等离子弧电源装置的动作的波形图。图4(A)的波形表示起动信号Ts的波形，图4(B)的波形表示第四门极信号S4的波形，图4(C)的波形表示第五门极信号S5的波形，图4(D)的波形表示第六门极信号S6的波形。图4(E)的波形表示第七门极信号S7的波形，图4(F)的波形表示第八门极信号S8的波形，图4(G)的波形表示第九门极信号S9的波形。另外，图4(H)的波形表示气信号Ar的波形，图4(I)的波形表示输出电流检测信号Ct的波形，图4(J)的波形表示电极EL和被加工物CW之间的电压波形Vo。

时刻t＝t1时，图4(A)所示的起动信号Ts被输入到三相混合电桥位相控制电路PM时，三相混合电桥位相控制电路PM开始动作，将图3所示的三相混合电桥位相控制信号Pm输出到导引/主电弧切换电路SW。

时刻t＝t1时，因为输出电流没有流过主供给电路，所以从输出电流检测电路CT被输出的输出电流检测信号Ct的值为零。因为输出电流检测信号Ct的值比预定值小时，导引/主电弧切换电路SW被切换到b侧，所以时刻t＝t1时，从三相混合电桥位相控制电路PM被输入到导引/主电弧切换电路SW的三相混合电桥位相控制信号Pm被输入到第三晶闸管驱动电路SD3。

第三晶闸管驱动电路SD3根据三相混合电桥位相控制信号Pm，生成120°位相偏差的图4(E)所示的第七门极信号S7和、图4(F)所示的第八门极信号S8和、图4(G)所示的第九门极信号S9，并依次分别输出到第七晶闸管元件SR7、第八晶闸管元件SR8、第九晶闸管元件SR9的门极。

通过第七门极信号S7至第九门极信号S9，引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7、第八晶闸管元件SR8以及第九晶闸管元件SR9被依次点弧，引导电弧电流(例如20A～30A左右)通过导引供给电路的第一电阻器R1和第二电阻器R2被供给到切片CP和电极EL之间。

这时，因为第四门极信号S4至第六门极信号S6没有被输入到主电弧发生用的第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5以及第六晶闸管元件SR6，所以这些晶闸管元件成关闭状态。因此，切片CP和被加工物CW之间的电压如图4(J)所示，成为用构成导引供给电路的第一电阻器R1以及第二电阻器R2将施加在引导电弧生成电路PG和切割器的电极EL之间的电压分压后的电压(例如60V以下)。

时刻t＝t2时，图4(H)所示的气信号Ar被输出并供给等离子体气体时，电极EL脱离切片CP。由于该脱离，通过流过切片CP和电极EL之间的引导电弧电流发生电弧，该电弧从切片CP前端的孔与等离子体气体一起喷出成为引导电弧。

通过该引导电弧的发生，引导电弧电流的分流电流依次流过第一电阻器R1、分流供给电路、输出电流检测电路CT、母材用端子MT、被加工物CW、电极EL。该分流电流通过输出电流检测电路CT被检测，输出电流检测信号Ct的值比预定值大时(参照时刻t＝t3)，导引/主电弧切换电路SW从b侧切换到a侧，由此，从三相混合电桥位相控制电路PM被输入到导引/主电弧切换电路SW的三相混合电桥位相控制信号Pm被输入到第二晶闸管驱动电路SD2。

第二晶闸管驱动电路SD2根据第二位相控制信号Pc2的输入，生成120°位相偏差的图4(B)所示的第四门极信号S4和、图4(C)所示的第五门极信号S5和、图4(D)所示的第六门极信号S6，并依次分别输出到第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5、第六晶闸管元件SR6的门极。由此，三相混合电桥整流电路MB下侧支臂的第四晶闸管元件SR4至第六晶闸管元件SR6被依次点弧，三相混合电桥整流电路MB的整流动作开始。

因为引导电弧用整流电路的整流动作停止时，从引导电弧用整流电路没有供给电力到负荷，所以引导电弧消失。另一方面，由于代替引导电弧用整流电路，三相混合电桥整流电路MB动作，电力被从三相混合电桥整流电路MB供给到负荷，因此切割器的切片CP和被加工物CW之间产生主电弧。

这样，在实施例2中，因为分离对引导电弧的直流电源和对主电弧的直流电源，所以构成三相混合电桥整流电路MB的第四晶闸管元件SR4至第六晶闸管元件SR6，可以用比以前的晶闸管元件小容量的晶闸管元件来构成，能实现装置的低廉化。

图5是涉及实施例3的等离子弧电源装置的电连接图。

实施例3的等离子弧电源装置是在图1所示的实施例1的等离子弧电源装置中将二极管追加在分流供给电路上的电源装置。

因为图5是用与图1所示的实施例1的等离子弧电源装置的电连接图的同一符号表示而且进行同一动作，所以以下说明不同的地方。

如图5所示，第4二极管D4的阳极被连接在第一电阻器R1和第二电阻器R2的连接点上，第4二极管D4的阴极被连接在直流电抗线圈DCL和输出电流检测电路CT的连接点上。通过该第4二极管D4构成的信号路构成将因引导电弧的发生而产生的分流电流供给到输出电流检测电路CT的分流供给电路。

图6是说明涉及实施例3的等离子弧电源装置的动作的波形图。

图6(A)的波形表示起动信号Ts的波形，图6(B)的波形表示第一门极信号S1的波形，图6(C)的波形表示第二门极信号S2的波形，图6(D)的波形表示第三门极信号S3的波形。图6(E)的波形表示第四门极信号S4的波形，图6(F)的波形表示第五门极信号S5的波形，图6(G)的波形表示第六门极信号S6的波形。图6(H)的波形表示第七门极信号S7的波形，图6(I)的波形表示第八门极信号S8的波形，图6(J)的波形表示第九门极信号S9的波形。另外，图6(K)的波形表示气信号Ar的波形，图6(L)的波形表示输出电流检测信号Ct的波形，图6(M)的波形表示电极EL和被加工物CW之间的电压波形Vo，图6(N)的波形表示施加在第4二极管D4的阴极、阳极端子间的电压波形Dv。

图6中，时刻t＝t1～t2的动作与图4的情况相同，省略说明。

图6(L)所示的时刻t＝t3中，通过该引导电弧的发生，引导电弧电流的分流电流依次流过第一电阻器R1、第4二极管D4、输出电流检测电路CT、母材用端子MT、被加工物CW、电极EL。该分流电流通过输出电流检测电路CT被检测，该输出电流检测信号Ct的值比预定值大时(参照时刻t＝t3)，导引/主电弧切换电路SW从b侧切换到a侧，从三相纯电桥位相控制电路PC被输入到导引/主电弧切换电路SW的第二位相控制信号Pc2被输入到第二晶闸管驱动电路SD2。

第二晶闸管驱动电路SD2根据第二位相控制信号Pc2的输入，生成图6(E)所示的第四门极信号S4和、图6(F)所示的第五门极信号S5和、图6(G)所示的第六门极信号S6，并依次分别输出到第四晶闸管元件SR4、第五晶闸管元件SR5、第六晶闸管元件SR6的门极。由此，三相纯电桥整流电路PB下侧支臂的第四晶闸管元件SR4至第六晶闸管元件SR6被依次点弧，三相纯电桥整流电路PB的整流动作开始。

因为引导电弧用整流电路的整流动作停止时，从引导电弧用整流电路没有供给电力到负荷，所以引导电弧消失。另一方面，由于代替引导电弧用整流电路，三相纯电桥整流电路PB动作，从三相纯电桥整流电路PB供给电力到负荷，因此切割器的切片CP和被加工物CW之间产生主电弧。

图6(L)所示的时刻t＝t3时，因为第4二极管D4的阴极侧的电压比阳极侧的电压高，所以第4二极管D4成为偏压状态，遮断从切片CP流到电极EL的电流。

时刻t＝t4时，在主电弧发生中产生电弧切断时，通过直流电抗线圈DCL，产生图6(N)所示的峰值电压(例如约500V～600V)并施加在第4二极管D4的阴极、阳极端子之间。但是，因为该峰值电压被以逆偏压方向施加在第4二极管D4上，没有被施加在引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9上。

即，第4二极管D4对引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9起保护二极管的作用。

这样，实施例3中，通过在导引供给电路和主供给电路之间的分流供给电路设置第4二极管D4，可以防止因电弧切断而发生的峰值电压所造成的引导电弧生成电路PG的各晶闸管元件的破坏。

图7是涉及实施例4的等离子弧电源装置的电连接图。

涉及实施例4的等离子弧电源装置是在图5所示的实施例3的等离子弧电源装置中将二极管追加在第一电阻器R1和第二电阻器R2之间的电源装置。

因为图7是用与图1所示的实施例1的等离子弧电源装置的电连接图的同一符号表示而且进行同一动作，所以以下说明不同的地方。另外，参照实施例3的说明中使用的图6来说明实施例4的等离子弧电源装置的动作。

如图7所示，将第一电阻器R1、第5二极管D5以及第二电阻器R2串联连接在引导电弧生成电路PG和引导端子PT之间并形成导引供给电路。将第4二极管D4设计在第5二极管D5和第二电阻器R2的连接点与直流电抗线圈DCL和输出电流检测电路CT的连接点之间。

图6(L)所示的时刻t＝t4时，在主电弧发生中产生电弧切断时，通过直流电抗线圈DCL，产生图6(N)所示的峰值电压(例如500V～600V左右)并施加在第4二极管D4的阴极、阳极端子之间。但是，因为第4二极管D4如上述那样起到保护二极管的作用，所以没有将峰值电压施加在引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9上。

然而，使切片CP与被加工物CW接触并发生主电弧时，通过切片CP和被加工物CW的接触，第4二极管D4成为短路状态。该短路状态下，主电弧产生电弧切断而且直流电抗线圈DCL产生峰值电压时，该峰值电压经过被加工物CW、切片CP、第二电阻器R2、第一电阻器R1被施加在引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9上。

该实施例4中，因为在第二电阻器R2和第一电阻器R1之间设置了第5二极管D5，所以即使从导引供给电路侧施加峰值电压时，也通过第5二极管D5被阻止而没有被施加在引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9上。

即，第5二极管D5也对引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9起保护二极管的作用。

因此，即使在切片CP和被加工物CW接触的状态下发生峰值电压，也可以防止因该峰值电压的引导电弧生成电路PG的各晶闸管元件的破坏。

图8是涉及实施例5的等离子弧电源装置的电连接图。

实施例5的等离子弧电源装置是在图7所示的实施例4的等离子弧电源装置中除去第二电阻器R2的电源装置。

实施例5中，对第4二极管D4和第5二极管D5具有作为用于对应因主电弧的电弧切断而产生的峰值电压而保护引导电弧生成电路PG的第七晶闸管元件SR7至第九晶闸管元件SR9的二极管的机能，可以得到与实施例4同样的效果。

另外，本发明不限定于上述各实施例。例如，也可以用三相混合电桥整流电路MB取代上述实施例3至实施例5的等离子弧电源装置的电连接图所示的三相纯电桥整流电路PB、可在导引供给电路上设置第5二极管D5、可在分流供给电路上设置第4二极管D4。

Claims (4)

1.一种等离子弧电源装置，包括

对于将第四晶闸管元件与被连接于三相变压器的次级侧的第一端子的第一晶闸管元件在被连接的中点加以连接而形成的第一支臂、将第五晶闸管元件与被连接于所述三相变压器的次级侧的第二端子的第二晶闸管元件在所述被连接的中点加以连接而形成的第二支臂、和将第六晶闸管元件与被连接于所述三相变压器的次级侧的第三端子的第三晶闸管元件在所述被连接的中点加以连接而形成的第三支臂进行三相电桥连接而成的三相纯电桥整流电路；和

输出位相控制由所述三相纯电桥整流电路的第一晶闸管元件至第三晶闸管元件构成的上侧支臂的第一位相控制信号组、和位相控制由所述三相纯电桥整流电路的第四晶闸管元件至第六晶闸管元件构成的下侧支臂的第二位相控制信号组的三相纯电桥位相控制电路，

输入起动信号时、输出所述三相纯电桥位相控制电路的第一位相控制信号组和第二位相控制信号组并位相控制所述三相纯电桥整流电路，同时、切割器的切片与电极成为接触状态，所述三相纯电桥整流电路通过由电阻器构成的导引供给电路，在所述切片和所述电极之间通电预定值的小电流，接着供给等离子体气体，所述电极和所述切片脱离并发生引导电弧时，所述引导电弧发生后，所述三相纯电桥整流电路通过主供给电路，通电预定值的大电流并发生主电弧，其特征在于，还包括：

由连接于所述第一支臂的中点的第七晶闸管元件、连接于所述第二支臂的中点的第八晶闸管元件和连接于所述第三支臂的中点的第九晶闸管元件构成的引导电弧生成电路；和

在所述主供给电路的输出电流为零时，将所述第一位相控制信号组输入到所述三相纯电桥整流电路的上侧支臂的同时，将所述第二位相控制信号组输入到所述引导电弧生成电路，接着通电所述主供给电路的输出电流时，将所述第二位相控制信号组从所述引导电弧生成电路切换并输入到所述三相纯电桥整流电路的下侧支臂的导引/主电弧切换电路，

输入起动信号时，将所述第一位相控制信号组输入到所述三相纯电桥整流电路的上侧支臂的同时，将所述第二位相控制信号组输入到所述引导电弧生成电路，通过所述导引供给电路，所述切片和所述电极之间通电引导电弧电流，接着供给等离子体气体，所述电极和所述切片脱离发生引导电弧，在检测到所述引导电弧电流的分流电流经过所述导引供给电路、分流供给电路、所述主供给电路并从被加工物流到电极间时，将所述第二位相控制信号组输入到所述三相纯电桥整流电路的下侧支臂，通过所述主供给电路通电大电流并发生主电弧，接着使引导电弧消失。

2.如权利要求1所述的等离子弧电源装置，其特征在于，

用第1二极管至第3二极管取代所述三相纯电桥整流电路的第一晶闸管元件至第三晶闸管元件而形成三相混合电桥整流电路，将所述三相纯电桥整流电路置换为所述三相混合电桥整流电路。

3.如权利要求1或2所述的等离子弧电源装置，其特征在于，

在所述分流供给电路上设置了第4二极管。

4.如权利要求1或2所述的等离子弧电源装置，其特征在于，

在所述导引供给电路上设置第5二极管，在所述分流供给电路上设置第4二极管。

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