CN101301698A - 交流电弧焊接电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交流电弧焊接电源，其在非熔化/熔化电极电弧焊接中，极性切换时将电流下降到规定值。由于该电流下降速度不受负载状态的影响而高速化，因此能维持稳定的焊接。在从电极正极性切换到电极负极性时，仅使形成桥路的第二电极正极性开关元件(TP2)处于导通状态，且使第二开关元件(TR2)处于导通状态，将第二电阻器(R2)插入到通电路中来提高电流下降速度。同样，在从电极负极性切换到电极正极性时，仅使形成桥路的第一电极负极性开关元件(TN1)处于导通状态，且使第一开关元件(TR1)处于导通状态，将第一电阻器(R1)插入到通电路中来提高电流下降速度。

Description

交流电弧焊接电源

技术领域

本发明涉及在交流非熔化电极电弧焊接或交流熔化电极电弧焊接中，可以高速地进行输出极性的切换来提高焊接性的交流电弧焊接电源。

背景技术

在以下的说明中，作为交流电弧焊接电源给出了交流非熔化电极电弧焊接电源的情况，但是在交流熔化电极电弧焊接电源的情况下也是同样的。

图10是表示现有技术的交流非熔化电极电弧焊接电源的方框图。以下参照该图对各个方框进行说明。

逆变电路INV，以三相200V等商用电源为输入，进行整流/平滑而生成直流电压，根据后述的误差放大信号Ea进行逆变器控制输出高频交流电压。高频变压器INT，将该高频交流电压降压到适于电弧焊接的电压值。二次整流器组D2a～d，将该降压后的高频电压整流为直流电压。这些逆变电路INV、高频变压器INT及二次整流器组d2a～d被称为电源主电路。因此，电源主电路以商用电源为输入通过逆变器控制生成期望的直流电压。

由第一和第二电极的负极性开关元件TN1、TN2以及第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2形成桥路(bridge)的极性切换电路，对上述直流电压的极性进行切换。即第一和第二电极负极性开关元件TN1、TN2处于导通状态时，焊接电源的输出为电极负极性EN。另一方面，第一及第二电极正极性开关元件TP1、TP2处于导通状态时，焊接电源的输出为电极正极性EP。电抗器WL用于平滑焊接电源的输出。在安装在焊枪4中的非熔化电极1和母材2之间发生通过交流焊接电流Iw的电弧3。

电流检测器ID，检测上述焊接电流Iw并变换为绝对值，输出电流检测信号Id。比较电路CP，比较该电流检测信号Id和预定的切换电流值Ic，在id≤Ic时输出为高电平的比较信号Cp。电极负期间设定电路TNR，输出预定的电极负期间设定信号Tnr。电极正期间设定电路TPR，输出预定的电极正期间设定信号Tpr。期间控制电路SNP，以上述比较信号Cp、电极负期间设定信号Tnr及电极正期间设定信号Tpr为输入，如图11所述，输出电极负期间信号Stn、电极正期间信号Stp、电极负极性开关元件控制信号Snd以及电极正极性开关元件控制信号Spd。电极负极性开关元件驱动电路END，根据上述电极负极性开关元件控制信号Snd，输出用于驱动上述第一及第二电极负极性开关元件TN1、TN2的电极负极性开关元件驱动信号End。电极正极性开关元件驱动电路EPD，根据上述电极正极性开关元件控制信号Spd输出用于驱动上述第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2的电极正极性开关元件驱动信号Epd。

电流控制电路IR，以上述电极负期间信号Stn和电极正期间信号Stp为输入，如图11所述，在电极负期间Tn中，设预定的电极负极性电流设定信号Inr为电流设定信号Ir并输出，之后的第一电流下降期间Td1中输出值为0的电流设定信号Ir，之后的电极正期间Tp中将预定的电极正极性电流设定信号Ipr设为电流设定信号Ir并输出，之后的第二电流下降期间Td2中输出值为0的电流设定信号Ir。误差放大电路EA对上述电流设定信号Ir和上述电流检测信号Id之间的误差进行放大，并输出误差放大信号Ea。脉冲宽度调制电路PWM以该误差放大信号Ea为输入，输出用于控制上述逆变电路INV的脉冲宽度调制信号Pwm。

图11是上述焊接电源中的各个信号的时序图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示电流设定信号Ir，该图(C)表示电极负期间信号Stn，该图(D)表示电极正期间信号Stp，该图(E)表示比较信号Cp，该图(F)表示电极负极性开关元件驱动信号End，该图(G)表示电极负极性开关元件驱动信号Epd。如该图(A)所示，焊接电流Iw比0高为电极负极性EN，比0低为电极正极性EP。以下，所谓焊接电流Iw的值是表示绝对值。因此，焊接电流Iw下降的表述是表示绝对值变小。以下，参照该图进行说明。

(1)第二电流下降期间Td2

在时刻t1，如该图(D)所示，电极正期间信号Stp为低电平时，如该图(B)所示，电流设定信号Ir为0，如该图(A)所示，焊接电流Iw逐渐下降。该期间中，如该图(F)所示，因为输出电极负极性开关元件驱动信号End(高电平)，所以第一及第二电极负极性开关元件TN1、TN2处于导通状态。同样，如该图(G)所示，因为输出电极正极性开关元件驱动信号Epd(高电平)，所以第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2处于导通状态。即在该期间中，形成极性切换电路的四个开关元件均处于导通状态，因此桥臂处于短路状态。这样通过使之成为桥臂短路状态，而使蓄积在电抗器WL中的能量高速地放电，来提高电流下降速度。其结果缩短该期间的长度。

(2)电极负期间Tn

在时刻t2，如该图(A)所示，焊接电流Iw的值下降到预定的切换电流值Ic时，如该图(E)所示，比较信号Cp为高电平。对此进行响应，如该图(C)所示，电极负期间信号Stn为高电平，因此如该图(B)所示，电流设定信号Ir为预定的电极负极性电流设定值Inr。另外，如该图(F)所示，因为输出了电极负极性开关元件驱动信号End，所以第一和第二电极负极性开关元件TN1、TN2维持导通状态。另一方面，如该图(G)所示，因为未输出电极正极性开关元件驱动信号Epd，因此第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2处于断开状态。因此，如该图(A)所示，焊接电源的输出切换到电极负极性EN，流过与电极负极性电流设定信号Inr相当的焊接电流Iw。

(3)第一电流下降期间Td1

在时刻t3，电极负期间Tn结束时，如该图(C)所示，电极负期间信号Stn为低电平，因此如该图(B)所示，电流设定信号Ir为0。因此，如该图(A)所示，焊接电流Iw逐渐下降。该期间中与上述的第二电流下降期间Td2同样，如该图(F)所示，因为输出了电极负极性开关元件驱动信号End，所以第一和第二电极负极性开关元件TN1、TN2处于导通状态。进而，如该图(G)所示，因为输出了电极正极性开关元件驱动信号Epd，所以第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2处于导通状态。因此，该期间中形成极性切换电路的桥路处于桥臂短路状态，提高电流下降速度。

(4)电极正期间Tp

在时刻t4，如该图(A)所示，焊接电流Iw下降到切换电流值Ic时，如该图(E)所示，比较信号Cp为高电平。对此进行响应，如该图(D)所示，电极正期间信号Stp为高电平，因此如该图(B)所示，电流设定信号Ir为预定的电极正极性电流设定信号Ipr。另外，如该图(F)所示，因为未输出电极负极性开关元件驱动信号End，所以第一和第二电极负极性开关元件TN1、TN2处于断开状态。进而，如该图(G)所示，因为输出了电极正极性开关元件驱动信号Epd，所以第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2处于导通状态。因此，焊接电源的输出切换为电极正极性EP，通过与电极正极性电流设定信号Ipr相当的焊接电流Iw。

在时刻t5，如该图(A)所示，电极正期间Tp结束时，再次过渡到上述的第二电流下降期间Td2。如上所述，在极性切换时，使焊接电流Iw下降到切换电流值Ic的理由如下。即与极性切换时的电流值大小成正比地对第一和第二电极负极性开关元件TN1、TN2以及第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2施加的浪涌电压值增大，在超过开关元件的耐压时导致开关元件破坏。因此，为了减小浪涌电压值将焊接电流Iw下降到切换电流值Ic而切换极性。该切换电流值Ic的值，设定在数十A左右。但是，第一和第二电流下降期间Td1、Td2的长度，为焊接电流Iw下降到切换电流值Ic所需要的时间。在电极负期间Tn和电极正期间Tp设定为规定值以使焊接品质达到良好。此时，第一和第二电流下降期间Td1、Td2如果为短时间，则对焊接性几乎不带来影响。因此，按照两个电流下降期间短的方式，使形成极性切换电路的桥路的桥臂短路(例如，参照专利文献1、2)

专利文献1：日本国特开2003-048069号公报；

专利文献2：日本国特开2004-114088号公报。

在上述交流电弧焊接中，频率f[Hz]和EN的比率Ren[％]可以按照以下方式定义。

f＝1/(Tn+Td1+Tp+Td2)

Ren＝(Tn+Td1)·f·100

在交流电弧焊接中，上述的频率f和EN比率Ren对焊接性影响大。因此，设定为最适于工作的频率f和EN比率Ren来进行焊接。但是，根据上式可知：频率f和EN比率Ren因第一和第二电流下降期间Td1、Td2而其值变化。电极负期间Tn和电极正期间Tp为规定值。与此相对，两个电流下降期间Td1、Td2因为是焊接电流Iw下降到切换电流值Ic的时间，所以因负载状况而受影响。即根据自焊接电源的输出端子开始连接了焊枪4和母材2的焊接用电缆的电阻值和电感值、电弧长度、电弧负载状态(电弧发生状态和短路状态)等负载状态，两个电流下降期间Td1、Td2受很大影响。焊接用电缆短、电弧长且处于电弧发生状态时，两个电流下降期间Td1、Td2为0.2ms左右。另一方面，焊接用电缆长且电弧长度短且处于电弧发生状态时，两个电流下降期间Td1、Td2很长，为2ms左右。通常，电极负期间Tn设定在10ms左右，电极正期间Tp设定在数ms左右。由此，两个电流下降期间Td1+Td2根据负载状态在0.4～4ms变化时，频率f和EN比率Ren变化大。其结果，通过焊接性变化，焊接品质参差不齐。

发明内容

本发明正是为了上述问题而做出的，其目的在于，提供一种可以与负载状态无关地使电流下降期间固定为较短的值，维持频率f和EN比率Ren在规定值，可高品质焊接的交流电弧焊接电源。

为了解决上述问题，本发明技术方案一的交流电弧焊接电源，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的直流电压；

极性切换电路，其为了将上述电源主电路的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载，由第一和第二电极正极性开关元件以及第一和第二电极负极性开关元件构成桥路；

串联连接与上述第二电极负极性开关元件并联连接的第一开关元件和第一电阻器的电路；

串联连接与上述第一电极正极性开关元件并联连接的第二开关元件和第二电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

第一电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间和第一电流下降期间中，使上述第一电极负极性开关元件处于导通状态；

第二电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间中，使上述第二电极负极性开关元件处于导通状态；

第一开关元件驱动电路，其在上述第一电流下降期间中，通过使第一开关元件处于导通状态而将上述第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；

第一电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间中，使上述第一电极正极性开关元件处于导通状态；

第二电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间和上述第二电流下降期间中，使上述第二电极正极性开关元件处于导通状态；以及

第二开关元件驱动电路，其在上述第二电流下降期间中，通过使上述第二开关元件处于导通状态而将上述第二电阻器插入到通电路中，由此加速焊接电流的下降速度。

本发明的技术方案二的交流电弧焊接电源，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的直流电压；

极性切换电路，其为了将上述电源主电路的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载，由第一和第二电极正极性开关元件以及第一和第二电极负极性开关元件构成桥路；

并联连接插入到上述电源主电路和上述极性切换电路之间的第一开关元件和第一电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器，来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间和上述第一电流下降期间中，使上述第一和第二电极负极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设置为电极负极性；

第一开关元件驱动电路，其仅在上述第一和第二电流下降期间中，使第一开关元件处于断开状态而将第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；和

电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间和上述第二电流下降期间中，使上述第一和第二电极正极性开关元件处于导通状态，而将焊接电源的输出设为电极正极性。

本发明的技术方案三的交流电弧焊接电源，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的正和负的直流电压；

极性切换电路，其由用于将上述电源主电路的正和负的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载的电极正极性开关元件和电极负极性开关元件构成；

串联连接与上述电极负极性开关元件并联连接的第一开关元件和第一电阻器的电路；

串联连接与上述电极正极性开关元件并联连接的第二开关元件和第二电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负极性期间中，通过使上述电极负极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极负极性；

第一开关元件驱动电路，其在上述第一电流下降期间中，通过使第一开关元件处于导通状态而将上述第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；

电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间中，通过使上述电极正极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极正极性；以及

第二开关元件驱动电路，其在上述第二电流下降期间中，通过使上述第二开关元件处于导通状态而将上述第二电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度。

本发明的技术方案四的交流电弧焊接电源，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的正和负的直流电压；

极性切换电路，其由用于将上述电源主电路的正和负的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载的电极正极性开关元件和电极负极性开关元件构成；

并联连接与上述电极负极性开关元件串联连接的第一开关元件和第一电阻器的电路；

并联连接与上述电极正极性开关元件串联连接的第二开关元件和第二电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间和上述第一电流下降期间中，通过使上述电极负极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极负极性；

第一开关元件驱动电路，其仅在上述第一电流下降期间中，通过使第一开关元件处于断开状态而将上述第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；

电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间和上述第二电流下降期间中，通过使上述电极正极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极正极性；以及

第二开关元件驱动电路，其仅在上述第二电流下降期间中，通过使上述第二开关元件处于断开状态而将上述第二电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度。

发明效果

根据本发明，通过在电流下降期间中将电阻器插入到通电路中，可以加速焊接电流Iw的下降速度。因此，能够与负载状态无关地缩短电流下降期间，因而频率和EN比率不受负载状态影响地变化，可以始终得到良好的焊接品质。

附图说明

图1是本发明的实施方式1相关的交流电弧焊接电源的方框图。

图2是图1的焊接电源中的各个信号的时序图。

图3是本发明的实施方式2相关的交流电弧焊接电源的方框图。

图4是图3的焊接电源中的各个信号的时序图。

图5是本发明的实施方式3相关的交流电弧焊接电源的方框图。

图6是图5的焊接电源中的各个信号的时序图。

图7是本发明的实施方式4相关的交流电弧焊接电源的方框图。

图8是图7的焊接电源中的各个信号的时序图。

图9是可以应用本发明的交流熔化电极脉冲电弧焊接的电流波形图。

图10是现有技术的交流电弧焊接电源的方框图。

图11是图10的焊接电源中的各个信号的时序图。

图中符号说明：1-非熔化电极；2-母材；3-电弧；4-焊枪；CP-比较电路；Cp-比较信号；D2a～d-二次整流器组；EA-误差放大电路；Ea-误差放大信号；EN-电极负极性；END-电极负极性开关元件驱动电路；End-电极负极性开关元件驱动信号；Ep-电极正极性；EPD-电极正极性开关元件驱动电路；Epd-电极正极性开关元件驱动信号；f-频率；Ib-基值电流；Ic-切换电流值；ID-电流检测器；Id-电流检测信号；In-电极负极性电流；Inr-电极负极性电流设定信号；INT-高频变压器；INV-逆变电路；Ip-峰值电流；Ipr-电极正极性电流设定信号；IR-电流控制电路；Ir-电流设定信号；Iw-焊接电流；PWM-脉冲宽度调制电路；Pwm-脉冲宽度调制信号；R1～R5-第一～第五电阻器；Ren-EN比率；S1d～S5d-第一～第五开关元件控制信号；Snd-电极负极性开关元件控制信号；SNP-期间控制电路；SNP1～3-第一～第三期间控制电路；Spd-电极正极性开关元件控制信号；Stn-电极负期间信号；Stp-电极正期间信号；T1D～T5D-第一～第五开关元件驱动电路；T1d～T5d-第一～第五开关元件驱动信号；Td1～Td2-第一～第二电流下降期间；Tn-电极负期间；TN-电极负极性开关元件；TN1～2-第一～第二电极负极性开关元件；TNR-电极负期间设定电路；Tnr-电极负期间设定信号；Tp-电极正期间；TP-电极正极性开关元件；TP1～2-第一～第二电极正极性开关元件；TPR-电极正期间设定电路；Tpr-电极正期间设定信号；TR1～5-第一～第五开关元件；WL-电抗器。

具体实施形式

以下，参照附图对本发明实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式一相关的交流电弧焊接电源的方框图。该图中，对于与上述图10相同的方框赋予相同的符号，省略其说明。以下，对与图10不同的用虚线表示的方框进行说明。

将由第一开关元件TR1和第一电阻器R1构成串联电路，与第二电极负极性开关元件TN2并联连接。并将第二开关元件TR2和第二电阻器R2构成的串联电路，与第一电极正极性开关元件TP1并联连接。

第一期间控制电路SNP1，以电极负期间设定信号Tnr、电极正期间设定信号Tpr和比较信号Cp为输入，如后述图2所示，输出电极负期间信号Stn、电极正期间信号Stp、电极负极性开关元件控制信号Snd、电极正极性开关元件控制信号Spd、第一开关元件控制信号S1d、和第二开关元件控制信号S2d。第一电极负极性开关元件驱动电路ND1，以上述电极负极性开关元件控制信号Snd和上述第一开关元件控制信号S1d为输入，输出用于驱动第一电极负极性开关元件TN1的第一电极负极性开关元件驱动信号Nd1。第二电极负极性开关元件驱动电路ND2，以上述电极负极性开关元件控制信号Snd为输入，输出用于驱动第二电极负极性开关元件TN2的第二电极负极性开关元件驱动信号Nd2。第一电极正极性开关元件驱动电路PD1，以上述电极负极性开关元件控制信号Spd为输入，输出用于驱动第一电极正极性开关元件TP1的第一电极正极性开关元件驱动信号Pd1。第二电极正极性开关元件驱动电路PD2，以上述的电极正极性开关元件控制信号Spd和上述第二开关元件控制信号S2d为输入，输出用于驱动第二电极正极性开关元件TP2的第二电极正极性开关元件驱动信号Pd2。第一开关元件驱动电路T1D，输出第一开关元件驱动信号T1d，驱动第一开关元件TR1。第二开关元件驱动电路T2D，输出第二开关元件驱动信号T2d，驱动第二开关元件TR2。

图2是图1所述的焊接电源中的各个信号的时序图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示电流设定信号Ir，该图(C)表示电极负期间信号Stn，该图(D)表示电极正期间信号Stp，该图(E)表示比较信号Cp，该图(F1)表示第二电极负极性开关元件驱动信号Nd2，该图(G1)表示第一电极正极性开关元件驱动信号Pd1，该图(F2)表示第一电极负极性开关元件驱动信号Nd1，该图(G2)表示第二电极正极性开关元件驱动信号Pd2，该图(H)表示第一开关元件驱动信号T1d，该图(I)表示第二开关元件驱动信号T2d。该图与上述的图11相对应，因为第一和第二电流下降期间Td1、Td2以外的期间的动作相同，所以省略这些期间的说明。但是，电极负期间Tn和电极正期间Tp中，如该图(H)和该图(I)所示，因为未输出第一开关元件驱动信号T1d和第二开关元件驱动信号T2d，所以第一和第二开关元件TR1、TR2均处于断开状态。另外，图1所示的电极负极性开关元件控制信号Snd为高电平时输出第二电极负极性开关元件驱动信号Nd2，电极正极性开关元件控制信号Spd为高电平时，输出第一电极正极性开关元件驱动信号Pd1。以下，参照该图对电流下降期间的动作进行说明。

(1)第二电流下降期间Td2

在时刻t1，电极正期间Tp结束时，如该图(D)所示，电极正期间信号Stp为低电平。对此进行响应，如该图(B)所示，电流设定信号Ir为0，因此焊接电流Iw下降。另外，在该期间中，如该图(F1)和(F2)所示，因为未输出第一和第二的电极负极性开关元件驱动信号Nd1、Nd2，所以第一和第二的电极负极性开关元件TN1、TN2处于断开状态。另外，如该图(H)所示，因为未输出第一开关元件驱动信号T1d，所以第一开关元件TR1处于断开状态。

另一方面，如该图(G1)所示，因为未输出第一电极正极性开关元件驱动信号Pd1，所以第一电极正极性开关元件TP1处于断开状态，如该图(G2)所示，因为输出第二电极正极性开关元件驱动信号Pd2，所以第二电极正极性开关TP2处于导通状态。另外，如该图(I)所示，因为输出了第二开关元件驱动信号T2d(高电平)，所以第二开关元件TR2处于导通状态。因此，如该图(A)所示，在时刻t1通过的电极正极性电流经由第二开关元件TR2通过第二电阻器R2和第二电极正极性开关元件TP2而下降。该第二电流下降期间Td2中，使蓄积在电抗器WL和焊接用电缆的电感中的能量放电而下降。第二电阻器R2的值越大，该下降速度越快。因此，如果将电阻值设为0.5～5Ω左右，则下降速度与负载状态无关为数百μs以下。

(2)第一电流下降期间Td1

在时刻t3，电极负期间Tn结束时，如该图(C)所示，电极负期间信号Stn为低电平。对此进行响应，如该图(B)所示，电流设定信号Ir为0，因此如该图(A)所示，焊接电流Iw下降。在该期间中，如该图(F1)所示，因为未输出第二电极负极性开关元件驱动信号Nd2，所以第二电极负极性开关元件TN2处于断开状态，如该图(F2)所示，因为未输出第一电极负极性开关元件驱动信号Nd1，所以第一电极负极性开关元件TN1处于导通状态。另外，如该图(H)所示，因为输出第一开关元件驱动信号T1d，所以第一开关元件TR1处于导通状态。因此，在时刻t3通过的电极负极性电流经由第一开关元件TR1通过第一电阻器R1和第一电极负极性开关元件TN1而下降。因此，如上所述，下降速度与负载状态无关为数百μs以下。

另一方面，如该图(G1)和(G2)所示，因为未输出第一和第二电极正极性开关元件驱动信号Pd1、Pd2，所以第一和第二电极正极性开关元件TP1、TP2处于断开状态。另外，如该图(I)所示，因为未输出第二开关元件驱动信号T2d，所以第二开关元件TR2处于断开状态。

在上述中，与第二电极负极性开关元件TN2并联连接有第一开关元件TR1和第一电阻器R1构成的串联电路，但也可以与第一电极负极性开关元件TN1并联连接。同样，也可以将第二开关元件TR2和第二电阻器R2的串联电路，与第二电极正极性开关元件TP2并联连接。

根据上述的实施方式一，在电流下降期间中，通过将电阻器插入到通电路中可以提高焊接电流Iw的下降速度。因此，与负载状态无关可以缩短电流下降期间，因此频率和EN比率不受负载状态的影响而变化，始终得到良好的焊接品质。

(实施方式二)

图3是本发明的实施方式二相关的交流电弧焊接电源的方框图。在该图中，对与上述的图10或图1相同的方框赋予相同的符号并省略其说明。以下，对不同的用虚线表示的方框进行说明。

在由二次整流器组D2a～d生成的直流电压和极性切换电路(由TN1～2以及TP1～2形成的桥路)之间插入由第三开关元件TR3和第三电阻器R3构成的并联电路。第二期间控制电路SNP2以电极负期间设定信号Tnr和电极正期间设定信号Tpr以及比较信号Cp为输入，如图4所述，输出电极负期间信号Stn、电极正期间信号Stp、电极负极性开关元件控制信号Snd、电极正极性开关元件控制信号Spd以及第三开关元件控制信号S3d。第三开关元件驱动电路T3D，输出第三开关元件驱动信号T3d来驱动第三开关元件TR3。

图4是图3中所述的焊接电源中的各个信号的时序图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示电流设定信号Ir，该图(C)表示电极负期间信号Stn，该图(D)表示电极正期间信号Stp，该图(E)表示比较信号Cp，该图(F)表示电极负极性开关元件驱动信号End，该图(G)表示电极正极性开关元件驱动信号Epd，该图(H)表示第三开关元件驱动信号T3d。该图与上述图11相对应，第一和第二电流下降期间Td1、Td2以外的期间的动作相同，因此省略该期间的说明。但是电极负期间Tn和电极正期间Tp中，如该图(H)所示，因为输出了第三开关元件驱动信号T3d，所以第三开关元件Tr3处于导通状态。因此，第三电阻器R3处于短路状态，成为通常的布线状态。以下，参照该图针对两个电流下降期间进行说明。

(1)第二电流下降期间Td2

在时刻t1中，电极正期间Tp结束时，如该图(D)所示，电极正期间信号Stp为低电平。对此进行响应，如该图(B)所示，因为电流设定信号Ir为0，所以焊接电流Iw下降。另外，该期间中，如该图(F)所示，因为未输出电极负极性开关元件驱动信号End，所以第一和第二电极负极性开关元件处于断开状态。另一方面，如该图(G)所示，由于输出了电极正极性开关元件驱动信号End，因此第一和第二电极正极性开关元件处于导通状态。另外，如该图(H)所示，因为停止第三开关元件驱动信号T3d的输出(为低电平)，所以第三开关元件TR3处于断开状态。因此，如该图(A)所示，在时刻t1通过的电极正极性电流迂回第三开关元件TR3通过第三电阻器R3而下降。该第二电流下降期间Td2中，使蓄积在电抗器WL和焊接用电缆的电感中的能量放电而下降。第三电阻器R3的值越大该下降速度越快。电阻器R3的值设定为与上述的图1的电阻器R1相同的值。其结果，下降速度与负载状态无关为数百μs以下。

(2)第一电流下降期间Td1

在时刻t3，电极负期间Tn结束时，如该图(C)所示，电极负期间信号Stn为低电平。对此进行响应，如该图(B)所示，电流设定信号Ir为0，因此如图(A)所示，焊接电流Iw下降。该期间中，如该图(F)所示，因为输出了电极负极性开关元件驱动信号End，所以第一和第二电极负极性开关元件TN1、TN2处于导通状态。另外，如该图(G)所示，因为未输出电极正极性开关元件驱动信号Epd，所以第一以及第二电极正极性开关元件TP1、TP2处于断开状态。另一方面，如该图(H)所示，因为第三开关元件驱动信号T3d的输出停止，所以第三开关元件TR3处于断开状态。为此，在时刻t3通电的电极负极性电流迂回第三开关元件TR3通过第三电阻器R3而下降。因此，如上所述，下降速度与负载状态无关为数百μs以下。

根据上述的实施方式2，在电流下降期间中通过将电阻器插入到通电路中，可以提高焊接电流Iw的下降速度。因此，可以与负载状态无关缩短电流下降期间，因此频率和EN比率不受负载状态影响而变化，可以始终得到良好的焊接品质。

(实施方式3)

图5是与本发明的实施方式3相关的交流电弧焊接电源的方框图。该图是由二次整流器组D2a～d生成正和负两种直流电压类型的电源主电路的情况。因此，极性切换电路，由一个电极负极性开关元件TN和一个电极正极性开关元件TP形成。在该图中，对于与上述图10或图1相同的方框赋予相同的符号省略其说明。以下，针对不同的方框进行说明。

将由第一开关元件TR1和第一电阻器R1组成的串联电路与图1同样地与电极负极性开关元件TN并联连接。另外，将由第二开关元件TR2和第二电阻器R2组成的串联电路与图1同样地与电极正极性开关元件TP并联连接。另外，电极负极性开关元件TN与图1同样地，由自第二电极负极性开关元件驱动电路ND2输出的第二电极负极性开关元件驱动信号Nd2驱动。电极正极性开关元件TP与图1同样，由自第一电极正极性开关元件驱动电路PD1输出的第一电极正极性开关元件驱动信号Pd1驱动。其他的方框与图1相同。

图6是图5所述的焊接电源中的各个信号的时序图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示电流设定信号Ir，该图(C)表示电极负期间信号Stn，该图(D)表示电极正期间信号Stp，该图(E)表示比较信号Cp，该图(F1)表示第二电极负极性开关元件驱动信号Nd2，该图(G1)表示第一电极正极性开关元件驱动信号Pd1，该图(H)表示第一开关元件驱动信号T1d，该图(I)表示第二开关元件驱动信号T2d。该图为在上述图2中删除图2(F2)和(G2)后的部分，因为动作与图2相同，所以省略其说明。本实施方式的下降也与实施方式1相同。

(实施方式4)

图7是本发明的实施方式4相关的交流电弧焊接电源的方框图。在该图中，对与上述的图10、图1或图5相同的方框赋予相同的符号省略其说明。以下，针对不同的用虚线表示的方框进行说明。

将由第四开关元件TR4和第四电阻器R4组成的并联电路与电极负极性开关元件TN串联连接。进而，将由第五开关元件TR5和第五电阻器R5组成的并联电路与电极正极性开关元件TP串联连接。第三期间控制电路SNP3以电极负期间设定信号Tnr、电极正期间设定信号Tpr和比较信号Cp为输入，如图8所示，输出电极负期间信号Stn、电极正期间信号Stp、电极负极性开关元件控制信号Snd、电极正极性开关元件控制信号Spd、第四开关元件控制信号S4d和第五开关元件控制信号S5d。

图8是图7中所述的焊接电源中的各个信号的时序图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示电流设定信号Ir，该图(C)表示电极负期间信号Stn，该图(D)表示电极正期间信号Stp，该图(E)表示比较信号Cp，该图(F)表示电极负极性开关元件驱动信号End，该图(G)表示电极正极性开关元件驱动信号Epd，该图(H)表示第四开关元件驱动信号T4d，该图(I)表示第五开关元件驱动信号T5d。该图与上述的图4相对应，因为第一和第二电流下降期间Td1、Td2以外的期间的动作相同，所以省略这些期间的说明。但是，电极负期间Tn和电极正期间Tp中，如该图(H)所示，因为输出了第四开关元件驱动信号T4d，所以第四开关元件Tr4处于导通状态。同样地如图(I)所示，因为输出了第五开关元件驱动信号T5d，所以第五开关元件TR5处于导通状态。因此，第四和第五电阻器R4、R5均处于短路状态，与通常的布线相同。以下，参照附图针对两个电流下降期间进行说明。

(1)第二电流下降期间Td2

在时刻t1，电极正期间Tp结束时，如该图(D)所示，电极正期间信号Stp为低电平。对此进行响应，如该图(B)所示，电流设定信号Ir为0，因此焊接电流Iw下降。另外，在该期间中，如该图(F)所示，因为未输出电极负极性开关元件驱动信号End，所以电极负极性开关元件TN处于断开状态。另外，如该图(H)所示，因为输出了第四开关元件驱动信号T4d，所以第四开关元件TR4处于导通状态，第四电阻器R4处于短路状态。

另一方面，如该图(G)所示，因为输出了电极正极性开关元件驱动信号Epd，所以电极正极性开关元件TP处于导通状态。另外，如该图(I)所示，因为停止第五开关元件驱动信号T5d的输出(低电平)，所以第五开关元件TR5处于断开状态。因此，如该图(A)所示，在时刻t1通过的电极正极性电流迂回第五开关元件TR5通过第五电阻器R5而下降。该第二电流下降期间Td2中，使蓄积在电抗器WL和焊接用电缆的电感中的能量放电而下降。第五电阻器R5的值越大该下降速度越快。电阻器R5的值，设定为与上述图1的电阻器R1同样的值。其结果，下降速度与负载状态无关为数百μs以下。

(2)第一电流下降期间Td1

在时刻t3，电极负期间Tn结束时，如该图(C)所示，电极负期间信号Stn为低电平。对此进行响应，如该图(B)所示，因为电流设定信号Ir为0，如该图(A)所示，焊接电流Iw下降。该期间中，如该图(F)所示，因为输出了电极负极性开关元件驱动信号End，所以电极负极性开关元件TN处于导通状态。另外，如该图(G)所示，因为未输出电极正极性开关元件驱动信号Epd，所以电极正极性开关元件TP处于断开状态。另一方面，如该图(H)所示，因为停止了第四开关元件驱动信号T4d的输出，所以第四开关元件TR4处于断开状态。因此，在时刻t3通过的电极负极性电流迂回第四开关元件TR4通过电阻器R4而下降。因此，如上所述，下降速度与负载状态无关，为数百μs以下。另外，如该图(I)所示，因为输出了第五开关元件驱动信号T5d，所以第五开关元件TR5处于导通状态，第五电阻器R5被短路。

根据上述的实施方式4，在电流下降期间中通过将电阻器插入通电路中，可以提高焊接电流Iw的下降速度。因此可以与负载状态无关缩短电流下降期间，频率和EN比率不受负载状态影响地变化，可以始终得到良好的焊接品质。

在上述的实施方式1～4中，例示了交流电弧焊接电源为非熔化电极电弧焊接电源的情况。但是，本发明如图9所示，也可以适用于熔化电极电弧焊接。图9是交流熔化电极脉冲电弧焊接中的焊接电流Iw的波形图。在该图中，按照惯例0A以上表示电极正极性EP，以下表示电极负极性EN。以下参照该图进行说明。

电极负极性电流In，在通电期间结束极性切换之前下降到切换电流值Ic。电流下降到切换电流值Ic时，焊接电源的输出自电极负极性EN切换到电极正极性EP。然后，通过峰值电流Ip，接着通过基值电流Ib。该基值电流Ib的通电期间(为根据电弧长度控制而规定的期间)结束时，下降到切换电流值Ic。电流下降到切换电流值Ic时，焊接电源的输出从电极正极性EP切换到电极负极性EN。这样，焊接电流Iw下降的期间相当于实施方式1～4的第一和第二电流下降期间Td1、Td2，可以适用于本发明。

Claims (4)

1、一种交流电弧焊接电源，其特征在于，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的直流电压；

极性切换电路，其为了将上述电源主电路的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载，由第一和第二电极正极性开关元件以及第一和第二电极负极性开关元件构成桥路；

串联连接与上述第二电极负极性开关元件并联连接的第一开关元件和第一电阻器的电路；

串联连接与上述第一电极正极性开关元件并联连接的第二开关元件和第二电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

第一电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间和第一电流下降期间中，使上述第一电极负极性开关元件处于导通状态；

第二电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间中，使上述第二电极负极性开关元件处于导通状态；

第一开关元件驱动电路，其在上述第一电流下降期间中，通过使第一开关元件处于导通状态而将上述第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；

第一电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间中，使上述第一电极正极性开关元件处于导通状态；

第二电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间和上述第二电流下降期间中，使上述第二电极正极性开关元件处于导通状态；以及

第二开关元件驱动电路，其在上述第二电流下降期间中，通过使上述第二开关元件处于导通状态而将上述第二电阻器插入到通电路中，由此加速焊接电流的下降速度。

2、一种交流电弧焊接电源，其特征在于，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的直流电压；

极性切换电路，其为了将上述电源主电路的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载，由第一和第二电极正极性开关元件以及第一和第二电极负极性开关元件构成桥路；

并联连接插入到上述电源主电路和上述极性切换电路之间的第一开关元件和第一电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器，来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间和上述第一电流下降期间中，使上述第一和第二电极负极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设置为电极负极性；

第一开关元件驱动电路，其仅在上述第一和第二电流下降期间中，使第一开关元件处于断开状态而将第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；和

电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间和上述第二电流下降期间中，使上述第一和第二电极正极性开关元件处于导通状态，而将焊接电源的输出设为电极正极性。

3、一种交流电弧焊接电源，其特征在于，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的正和负的直流电压；

极性切换电路，其由用于将上述电源主电路的正和负的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载的电极正极性开关元件和电极负极性开关元件构成；

串联连接与上述电极负极性开关元件并联连接的第一开关元件和第一电阻器的电路；

串联连接与上述电极正极性开关元件并联连接的第二开关元件和第二电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负极性期间中，通过使上述电极负极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极负极性；

第一开关元件驱动电路，其在上述第一电流下降期间中，通过使第一开关元件处于导通状态而将上述第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；

电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间中，通过使上述电极正极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极正极性；以及

第二开关元件驱动电路，其在上述第二电流下降期间中，通过使上述第二开关元件处于导通状态而将上述第二电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度。

4、一种交流电弧焊接电源，其特征在于，具备：

电源主电路，其以商用电源为输入，通过逆变器控制输出期望的正和负的直流电压；

极性切换电路，其由用于将上述电源主电路的正和负的直流电压切换为电极负极性和电极正极性而供给到电弧负载的电极正极性开关元件和电极负极性开关元件构成；

并联连接与上述电极负极性开关元件串联连接的第一开关元件和第一电阻器的电路；

并联连接与上述电极正极性开关元件串联连接的第二开关元件和第二电阻器的电路；

电极负期间设定电路，其设定电极负期间；

电极正期间设定电路，其设定电极正期间；

电流控制电路，其控制上述电源主电路的逆变器来进行上述电极负期间和上述电极正期间的焊接电流的控制，并且从两个期间的结束时刻开始使焊接电流下降到切换电流值来设定第一和第二电流下降期间；

期间控制电路，其重复地依次转移到上述电极负期间、上述第一电流下降期间、上述电极正期间和上述第二电流下降期间；

电极负极性开关元件驱动电路，其在上述电极负期间和上述第一电流下降期间中，通过使上述电极负极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极负极性；

第一开关元件驱动电路，其仅在上述第一电流下降期间中，通过使第一开关元件处于断开状态而将上述第一电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度；

电极正极性开关元件驱动电路，其在上述电极正期间和上述第二电流下降期间中，通过使上述电极正极性开关元件处于导通状态，将焊接电源的输出设为电极正极性；以及

第二开关元件驱动电路，其仅在上述第二电流下降期间中，通过使上述第二开关元件处于断开状态而将上述第二电阻器插入到通电路中，从而加速焊接电流的下降速度。

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