CN101599705A - 电源装置以及电弧加工用电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源装置以及电弧加工用电源装置。本发明提供一种电源装置，与负载状态无关地可靠地进行由软开关控制采用的辅助电容器的充放电，能够实现开关损耗的减小或电压浪涌的抑制。在逆变器电路(13)的各桥式臂的中间点(N1，N2)间(输出端子间)设置共振电路(15)。共振电路(15)，在成为辅助电容器(C1)的放电开始的开关元件(S6)的各断开之前开始共振动作，产生基于辅助电容器(C1)的放电电流的开关元件(S1～S4)的输出电流增大的共振电流。由此，辅助电容器(C1)的放电速度加快，该辅助电容器(C1)的放电时间被短缩化。

Description

电源装置以及电弧加工用电源装置

技术领域

本发明涉及具有逆变器电路的电源装置以及电弧加工用电源装置。

背景技术

电弧加工机等中采用的电源装置，例如在专利文献1所示，具备：直流变换电路，其变换为由整流电路对商用电源(三相交流电源)进行整流，由平滑电容器平滑化后的直流电压；和由开关元件的全桥式电路构成的逆变器电路。逆变器电路，通过各开关元件按每组交替地接通断开控制，将来自直流变换电路的直流电压变换为规定的高频交流电压。之后，来自逆变器电路的规定的高频交流电压进而被变换为适于电弧焊接或电弧切断等的电弧加工的电弧加工用直流电压。

此外，在专利文献1的图1以及图16中所示的电源装置中，在构成直流变换电路的平滑电容器和逆变器电路之间的一对电源线间连接辅助电容器，并且在平滑以及辅助电容器间的电源线上配置辅助开关元件。辅助开关元件，与逆变器电路的开关元件的接通同时被接通，在逆变器电路的开关元件的断开时在其断开前先被断开。通过利用基于这种辅助开关元件的接通断开控制的辅助电容器的充放电动作，构成能够实施降低各开关元件中的开关损耗的软开关控制。另外，图1的电源装置与200V的输入交流电源对应，图16的电源装置与400V的输入交流电源对应。

【专利文献1】日本特开2003-311408号公报

但是，在轻负载时或无负载时等，存在辅助电容器的充放电处于不完全的情况。该辅助电容器的不完全的充放电动作与开关损耗的增大或浪涌电压发生所引起的开关元件的破损相关联，因此要求解决上述问题。

发明内容

本发明正是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种与负载状态无关而可靠地进行在软开关控制中采用的辅助电容器的充放电，能够实现开关损耗的降低或电压浪涌的抑制的电源装置以及电弧加工用电源装置。

为了解决上述课题，技术方案1中所述的发明的主旨在于，具备：直流变换电路，其具有整流电路以及其输出侧的一对电源线间连接的平滑电容器，将输入交流电源变换为进行了整流·平滑化的直流电压；逆变器电路，其由采用了多个开关元件的全桥式电路构成，第1组以及第2组开关元件交替地接通断开而将经由上述各电源线被供给的上述直流电压变换为规定的交流电压；和辅助开关电路，其具有在上述平滑电容器和上述逆变器电路之间的上述各电源线间连接的辅助电容器，并且在上述平滑电容器和上述辅助电容器之间的上述电源线上配置有与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件连动地动作的辅助开关元件，上述电源装置被构成为进行软开关控制，即在上述辅助电容器的充电状态下在上述逆变器电路的开关元件的断开前使上述辅助开关元件断开，随着上述辅助开关元件的断开所引起的上述辅助电容器的放电而在该放电后使上述逆变器电路的开关元件断开，上述电源装置具备共振电路，其被设置在上述逆变器电路的输出端子间，在成为上述辅助电容器的放电开始的上述辅助开关元件的断开以前使共振动作开始，生成使基于上述辅助电容器的放电电流的上述逆变器电路的开关元件的输出电流增大的共振电流。

在该发明中，在逆变器电路的输出端子间(桥式臂的中间点间)设置共振电路，该共振电路在成为辅助电容器的放电开始的辅助开关元件的断开以前(与断开同时或者在断开前)开始共振动作，产生基于辅助电容器的放电电流的逆变器电路的开关元件的输出电流增大那样的共振电流。由此，辅助电容器的放电速度加快，该辅助电容器的放电时间被短缩化。因此，辅助电容器的放电在短时间迅速地进行，即使在轻负载时或无负载时也能可靠地进行辅助电容器的放电。

技术方案2中记载的发明的主旨在于，在技术方案1中记载的电源装置中，上述共振电路在上述辅助开关元件断开之前开始上述共振动作。

在该发明中，共振电路在辅助开关元件断开前开始共振动作。也即在辅助开关元件断开前，能够使在该共振动作中产生的共振电流预先增大，由此通过辅助开关元件的断开，从开始辅助电容器的放电时加速该放电。因此，辅助电容器的放电时间被更加短缩化。

技术方案3中记载的发明的主旨在于，在技术方案1或2中记载的电源装置中，上述共振电路构成为，基于上述逆变器电路的开关元件的断开，将上述共振电流作为上述辅助电容器的充电电流供给。

在该发明中，对于在逆变器电路的开关元件的断开时已经放电完成的辅助电容器，共振电路将在共振动作中产生的共振电流作为该辅助电容器的充电电流供给。由此，来自共振电路的共振电流也可用作辅助电容器的充电电流，从而辅助电容器的充电速度加速，该辅助电容器的充电时间被短缩化。因此，辅助电容器的充电在短时间被迅速地进行，即使在轻负载时或无负载时也能可靠地进行辅助电容器的充电。

技术方案4中所述的发明的主旨在于，在技术方案1～3中任一项所述的电源装置中，上述共振电路构成为：具有逆流二极管，将与上述辅助开关元件连动地交替动作的一对共振用开关元件分别反向地连接到共振电感器的两侧，将上述各共振用开关元件分别与上述逆变器电路的各输出端子连接。

在该发明中，共振电路构成为具有逆流二极管，将与辅助开关元件连动地交替动作的一对共振用开关元件分别反向地连接到共振电感器的两侧，将各共振用开关元件分别与逆变器电路的各输出端子连接。即能由两个开关元件和共振电感器简单地构成共振电路。

技术方案5中记载的发明的主旨在于，在技术方案1～4中任一项所述的电源装置中，上述直流变换电路，一个上述平滑电容器被连接在上述各电源线间，上述辅助开关电路，与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件这两者连动地动作的一个上述辅助开关元件被配置在一方的上述电源线上。

在该发明中，直流变换电路，一个上述平滑电容器被连接在各电源线间，辅助开关电路，与逆变器电路的第1组以及第2组开关元件这两者连动地动作的一个上述辅助开关元件被配置在一方的上述电源线上。也即直流变换电路以及辅助开关电路被简单地构成，能够有助于电源装置的构成的简单化。

技术方案6中记载的发明的主旨在于，在技术方案1～4中任1项中记载的电源装置中，上述直流变换电路，两个上述平滑电容器被串联连接在上述各电源线间，上述各平滑电容器被连接为将自身的上述直流电压分别供给到后级的上述逆变器电路，上述辅助开关电路，与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件所对应的元件分别连动地动作的上述辅助开关元件分别被配置在上述各电源线上。

在该发明中，直流变换电路，两个平滑电容器在各电源线间被串联连接，各平滑电容器被连接为将自身的直流电压分别能向后级的逆变器电路供给。辅助开关电路，与逆变器电路的第1组以及第2组开关元件所对应的元件分别连动地动作的辅助开关元件分别被配置在各电源线上。由此，来自各平滑电容器的直流电压在后级的逆变器电路中被交替地使用，因此能够由低耐压构成逆变器电路，也能与高电压的输入交流电源相对应。

技术方案7中所记载的发明的主旨在于，逆变器电路，其由采用多个开关元件的全桥式电路构成，第1组以及第2组开关元件交替地接通断开而将经由一对电源线被供给的直流电压变换为规定的交流电压；辅助开关电路，其具有在上述逆变器电路前级的上述各电源线间连接的辅助电容器，并且在该辅助电容器前级的上述电源线上配置与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件连动地动作的辅助开关元件，上述电源装置构成为进行软开关控制，即在上述辅助电容器的充电状态下在上述逆变器电路的开关元件的断开前使上述辅助开关元件断开，随着上述辅助开关元件的断开所引起的上述辅助电容器的放电而在该放电后使上述逆变器电路的开关元件断开，上述电源装置具备共振电路，其被设置在上述逆变器电路的输出端子间，在成为上述辅助电容器的放电开始的上述辅助开关元件的断开以前开始共振动作，产生使基于上述辅助电容器的放电电流的上述逆变器电路的开关元件的输出电流增大的共振电流。

在该发明中，为直流电源输入型的电源装置，在该电源装置中具有与上述技术方案1相同的作用效果。

技术方案8中记载的发明的电弧加工用电源装置，构成为采用技术方案1～7中任一项所述的电源装置，生成进行加工对象物的电弧加工的电弧加工用电压。

在该发明中，由于采用技术方案1～7中任一项所述的电源装置来构成电弧加工用电源装置，因此能够提供得到上述各技术方案的作用效果的电弧加工用电源装置。

通过本发明，能够提供一种与负载状态无关地可靠地进行由软开关控制采用的辅助电容器的充放电，能够实现开关损耗的降低或电压浪涌的抑制的电源装置以及电弧加工用电源装置。

附图说明

图1为表示第1实施方式中的电弧加工用电源装置(对应200V输入)的电路图。

图2为第1实施方式中的电源装置各处的波形图。

图3为表示第2实施方式中的电弧加工用电源装置(对应400V输入)的电路图。

图4为第2实施方式中的电源装置各处的波形图。

【符号的说明】

11，11a...电源装置、12...直流变换电路、13...逆变器电路、

14，14a...辅助开关电路、15...共振电路、C1...辅助电容器、

C0，Ca，Cb...平滑电容器、

D7，D8...逆流二极管、DR1...一次侧整流电路(整流电路)、

L1，L2...电源线、Lr...共振电感器、M...加工对象物、

N1，N2...中间点(输出端子)、

S1～S4...开关元件、

S5，S6...开关元件(辅助开关元件)、

S7，S8...开关元件(共振用开关元件)。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，按照附图对具体化本发明的第1实施方式进行说明。

图1表示具备本实施方式的电弧加工用电源装置11的电弧加工机10。电弧加工机10为将从该电源装置11输出的加工用直流电压供给到焊炬TH，通过从该焊炬TH向加工对象物M产生电弧而对加工对象物M进行电弧焊接或电弧切断等的电弧加工的装置。

电弧加工用电源装置11与200V的输入交流电源对应，具备：将该交流电压变换为直流电压的直流变换电路12；和将该直流电压变换为规定的高频交流电压的逆变器电路13。

直流变换电路12具有：对由采用二极管的桥式电路构成的三相的输入交流电源进行全波整流的一次侧整流电路DR1；和与该整流电路DR1的输出侧的电源线L1，L2间连接，对该整流电路DR1的输出电压进行平滑化的1个平滑电容器C0。直流变换电路12由该整流电路DR1以及平滑电容器C0从输入交流电源生成直流电压。

逆变器电路13与电源线L1，L2连接，由采用由IGBT构成的4个开关元件S1～S4的全桥式电路构成。此时，开关元件S1，S2在电源线L1，L2间被串联连接，构成一方的桥式臂，并且开关元件S3，S4在电源线L1，L2间被串联连接，构成另一方的桥式臂。另外，在这些开关元件S1～S4中，分别逆连接逆流二极管D1～D4。各开关元件S1～S4基于来自输入到栅极的输出控制电路SC的控制信号，开关元件S1，S4和开关元件S2，S3分别构成组，交替地被接通断开驱动，将从直流变换电路12输出的直流电压变换为规定的高频交流电压，将该高频交流电压供给到变压器INT的一次侧线圈。

此外，在本实施方式中，在逆变器电路13以及上述直流变换电路12间具备辅助开关电路14，并且在逆变器电路13的一对桥式臂的中间点N1，N2间、即逆变器电路13的输出端子间设置共振电路15。

辅助开关电路14具备由IGBT构成的1个开关元件S6和1个辅助电容器C1。开关元件S6被配置在平滑电容器C0的后级的电源线L2上，该开关元件S6与逆流二极管D6反向连接。开关元件S6基于被输入到栅极的来自输出控制电路SC的控制信号被交替地接通断开驱动。开关元件S6的后级的电源线L1，L2间连接辅助电容器C1。

共振电路15，在上述逆变器电路13的开关元件S1，S2间的中间点(输出端子)N1和开关元件S3，S4间的中间点(输出端子)N2之间被连接。共振电路15具备由IGBT构成的两个开关元件S7，S8和两个电感器(共振电感器Lr以及串联电感器Ls)。开关元件S7，其的集电极与中间点N1连接，并且发射极经由共振电感器Lr与开关元件S8的发射极连接，该开关元件S8的集电极与中间点N2连接。各开关元件S7，S8分别与逆流二极管D7，D8反向连接。各开关元件S7，S8基于被输入到栅极的来自输出控制电路SC的控制信号被交替地接通断开驱动。串联电感器Ls的一端与中间点N1连接，并且另一端经由变压器INT的一次侧线圈与中间点N2连接。

之后，辅助开关电路14的开关元件S6以及共振电路15的开关元件S7，S8，执行随着上述逆变器电路13的开关元件S1～S4的动作的接通断开驱动，进行减小该开关元件S1～S4的开关损耗以及减小开关元件S6～S8自身的开关损耗的软开关控制。另外，关于该控制的详细内容，与逆变器电路13的控制相配合而在后面叙述。

由逆变器电路13生成的高频交流电压被供给到变压器INT的一次侧线圈，在该变压器INT的二次侧具备二次侧整流电路DR2以及直流电抗器DCL。二次侧整流电路DR2具备在变压器INT的二次侧线圈的两端分别连接阳极的两个二极管D11，D12，在连接各二极管D11，D12的阴极的该整流电路DR2的输出侧连接直流电抗器DCL。直流电抗器DCL经由输出线L3与焊炬TH相连接。二次侧整流电路DR2以及直流电抗器DCL将来自逆变器电路13的高频交流电压变换为电弧加工用直流电压来向焊炬TH输出。另一方面，与变压器INT的二次侧线圈的中间抽头(tap)相连接的输出线L4，与加工对象物M连接，基于对焊炬TH的电弧加工用直流电压的供给从焊炬TH向加工对象物M产生电弧。

接下来，参照图2，针对对上述的逆变器电路13的开关元件S1～S4、辅助开关电路14的开关元件S6以及共振电路15的开关元件S7，S8进行开关控制的输出控制电路SC的该控制进行说明。另外，在图2中，“S1”～“S4”，“S6”～“S8”表示开关元件S1～S4，S6～S8的接通断开状态，电压“V”以及电流“I”的下标“s1～s4，s6～s8，c1”与各元件的符号相对应关联，表示施加给各元件的电压以及电流。另外，关于该电压“V”以及电流“I”的下标“s1～s4，s6～s8”，也包括逆流二极管D1～D4，D6～D8。

输出控制电路SC，首先从直流电压生成高频交流电压作为逆变器电路13的主要动作，因此以规定频率使逆变器电路13的开关元件S1，S4的组和开关元件S2，S3的组交替地接通断开。在此，输出控制电路SC根据输出线L4等进行实际输出电流值的检测，基于该实际输出电流值和输出设定值实施PWM控制，即通过接通脉冲宽度W(占空比)的变更来调整开关元件S1～S4的接通时间，控制该高频交流电压。

此外，该输出控制电路SC随着逆变器电路13的开关元件S1～S4的接通断开动作来使开关元件S6动作，并且与开关元件S1，S4成组地使开关元件S7动作，与开关元件S2，S3成组地使开关元件S8动作，也进行随着逆变器电路13的主要动作使辅助开关电路14以及共振电路15的各开关元件S6～S8动作的软开关控制。

进行详细叙述地话，输出控制电路SC，在逆变器电路13的开关元件S1，S4的接通侧，使辅助开关电路14的开关元件S6同时接通。与此相对，在逆变器电路13的开关元件S1，S4的断开侧，输出控制电路SC在比该断开早规定时间T1前断开开关元件S6，进而在比断开该开关元件S6早规定时间T2前接通共振电路15的开关元件S7。并且，输出控制电路SC在与另一方组的开关元件S2，S3的接通同时断开开关元件S7。因此，从开关元件S1，S4的接通到开关元件S7的断开为止的期间，至少另一方组的开关元件S2，S3，S8维持断开状态。关于另一方组的开关元件S2，S3，S8的接通断开动作，在开关元件S2，S3的接通以后，与开关元件S1，S4，S7的上述接通断开动作同样地被实施。

通过这种输出控制电路SC的开关控制，观察各时刻的电路各处的电流以及电压变化时，首先在开关元件S1，S4，S6处于接通状态，开关元件S2，S3，S7，S8处于断开状态的时刻t0前，平滑电容器C0(辅助电容器C1)的端子间电压被供给到逆变器电路13的开关元件S1，S4。来自开关元件S1，S4的输出电压，经由串联电感器Ls被供给到变压器INT的一次侧线圈，与此相伴在变压器INT的二次侧，从二次侧整流电路DR2的二极管D11侧经由直流电抗器DCL向焊炬TH输出电弧加工用直流电压。

在“时刻t0”时，开关元件S7被接通。基于该接通，共振电路15开始共振动作，在共振电感器Lr中产生共振电流，在从中间点N1向开关元件S7、共振电感器Lr以及逆流二极管D8的路径中流过该共振电流。由此，流过开关元件S7的电流Is7增加，与此联动，流过开关元件S1，S4的电流(输出电流)Is1，Is4也增加。另外，由共振电感器Lr产生的共振电流，在从零开始的上升沿是缓慢的，因此开关元件S7成为以零电流的接通，其开关损耗也被降低。从开关元件S1，S4开始，在变压器INT的一次侧线圈侧继续基于平滑电容器C0的端子间电压的输出电压的供给，在变压器INT的二次侧继续向来自二极管D11侧的直流电抗器DCL的电流供给。辅助电容器C1的端子间电压依然被维持为与平滑电容器C0的端子间电压相等。

在“时刻t1”，开关元件S6被断开。基于该断开，虽然遮断向开关元件S1，S4的来自平滑电容器C0的端子间电压的供给，但开始辅助电容器C1的放电，替换为该电容器C1的端子间电压的供给。另外，在该开关元件S6的断开时，在时刻t1以前辅助电容器C1的端子间电压被充电到平滑电容器C0的端子间电压为止，因此能够以零电压(端子间的电位差为零)断开开关元件S6，减小该开关损耗。从开关元件S1，S4开始，在变压器INT的一次侧线圈侧本次继续基于辅助电容器C1的端子间电压的输出电压的供给，在变压器INT的二次侧同样继续从二极管D11侧向直流电抗器DCL的电流供给。

此外，在此时流过开关元件S1，S4的电流Is1，Is4与只流过变压器INT的一次侧线圈侧的状态的情况的电流值相比较而变大，而且在本实施方式中，流过开关元件S7的电流Is7成为在即将为时刻t1之前进一步增加的设定，因此与此连动地进一步增加流过开关元件S1，S4的电流Is1，Is4。由此，加快辅助电容器C1的放电速度，缩短该辅助电容器C1的放电时间。因此，在开关元件S1，S4被断开之前也能以短时间快速地进行辅助电容器C1的放电。

在“时刻t2”，辅助电容器C1的放电结束时，在使用接通状态的开关元件S1、变压器INT的一次侧线圈(串联电感器Ls)以及逆流二极管D3的路径和使用接通状态的开关元件S4、变压器INT的一次侧线圈(串联电感器Ls)以及逆流二极管D2的路径中流动逆流电流。此外，计时基于共振电感器Lr的共振电流在开关元件S7侧分路的路径也流过逆流电流。此外，在变压器INT的二次侧，在时刻t2前基于在直流电抗器DCL中蓄积的电磁能量的放出，流动以两方的二极管D11，D12作为路径的逆流电流。

到达“时刻t3”时，开关元件S1，S4被断开。在该开关元件S1，S4的断开时，辅助电容器C1已经在时刻t2被放电，因此能够以零电压(端子间的电位差为零)断开开关元件S1，S4，降低其开关损耗。此外，基于该断开，基于在串联电感器Ls中蓄积的电磁能量的放出在使用逆流二极管D2，D3的路径中流动逆流电流，基于在共振电感器Lr中蓄积的电磁能量的放出即使在开关元件S7侧分路的路径也能继续流动逆流电流。之后，基于与只在变压器INT的一次侧线圈侧流动的情况的电流值相比较而变大的这双方的逆流电流，再次开始辅助电容器C1的充电。由此，辅助电容器C1的充电速度加快，该辅助电容器C1的充电时间被短缩化。因此，接下来在开关元件S2，S3，S6被接通之前以短时间迅速地进行辅助电容器C1的充电。在变压器INT的二次侧，流过二极管D11，D12的两路径的逆流电流继续产生。

在“时刻t4”，辅助电容器C1的充电结束。由此，基于在串联电感器Ls以及共振电感器Lr中蓄积的电磁能量的放出产生的逆流电流被切换到使用逆流二极管D6的路径，由此开始平滑电容器C0的充电。另外，在变压器INT的二次侧，依然产生流过二极管D11，D12的两路径的逆流电流。

在“时刻t5”，串联电感器Ls以及共振电感器Lr的电磁能量立刻消失时，对平滑电容器C0的充电结束，在变压器INT的一次侧产生的逆流电流(共振电流)消失。

在“时刻t6”，开关元件S7被断开，同时开关元件S2，S3，S6均被接通。此时，在变压器INT的一次侧的逆流电流(共振电流)消失，因此开关元件S7处于由零电流的断开，减小其开关损耗。此外，由串联电感器Ls对开关元件S2，S3，S6施加的电流的从零开始的上升是缓慢的，因此该开关元件S2，S3，S6处于零电流的接通，这些开关损耗被降低。此外，在开关元件S6中，辅助电容器C1与平滑电容器C0之间的端子间电压处于相同电压，因此成为零电压的接通，由此也能降低开关损耗。

基于开关元件S2，S3，S6的接通，平滑电容器C0的端子间电压被供给到逆变器电路13的开关元件S2，S3。来自开关元件S2，S3的输出电压，经由串联电感器Ls被供给到变压器INT的一次侧线圈，与此相伴在变压器INT的二次侧，从二次侧整流电路DR2的二极管D12侧经由直流电抗器DCL向焊炬TH输出电弧加工用直流电压。

在“时刻t7”，开关元件S8被接通，以下开关元件S2，S3，S6，S8进行与上述动作相同的动作，继续电弧加工用直流电压的输出。

接下来，记载本实施方式的特征的作用效果。

(1)在本实施方式中，在逆变器电路13的各桥式臂的中间点N1，N2间(输出端子间)设置有共振电路15。共振电路15，在成为辅助电容器C1的放电开始的辅助开关电路14的开关元件S6的断开时在时间T2之前开始共振动作，产生基于辅助电容器C1的放电电流的逆变器电路13的开关元件S1～S4的输出电流(电流Is1～Is4)增大那样的共振电流。由此，辅助电容器C1的放电速度加快，该辅助电容器C1的放电时间被短缩化。因此，辅助电容器C1的放电在短时间被快速地进行，即使在轻负载时或无负载时也能可靠地进行辅助电容器C1的放电。其结果，能够提供可实现开关损耗的降低或电压浪涌的抑制的电弧加工用电源装置11。

(2)在本实施方式中，共振电路15的开关元件S7，S8，在该经常的接通时先于开关元件S6的断开而被接通，先于该开关元件S6的断开而开始共振电感器Lr所引起的共振动作。即先于辅助开关电路14的开关元件S6的断开，该共振电路15的开关元件S7，S8经常被接通，从而能够使上升缓慢的电感器Lr的共振电流(共振能量)在辅助电容器C1的放电开始前预先增大，由此通过开关元件S6的断开从开始辅助电容器C1的放电时其放电变得迅速。因此，在本实施方式中，构成为使辅助电容器C1的放电时间更短缩化。

(3)在本实施方式中，对于在逆变器电路13的开关元件S1～S4的断开时放电已经完成的辅助电容器C1，共振电路15将在共振动作中产生的共振电流作为该辅助电容器C1的充电电流进行供给。由此，来自共振电路15的共振电流也作为辅助电容器C1的充电电流被使用，因此辅助电容器C1的充电速度加速，该辅助电容器C1的充电时间被短缩化。因此，辅助电容器C1的充电在短时间被快速地进行，即使在轻负载时或无负载时也能可靠地进行辅助电容器C1的充电。

(4)在本实施方式中，共振电路15构成为具有逆流二极管D7，D8，与开关元件S6连动地交替动作的开关元件S7，S8在共振电感器Lr的两侧分别被反向连接，各开关元件S7，S8被连接在逆变器电路13的各桥式臂的中间点N1，N2间。此外，本实施方式的共振电路15，具有在变压器INT的一次侧线圈被串联连接的串联电感器Ls。也即能够通过两个开关元件S7，S8和电感器Lr，Ls简单地构成共振电路15。

(5)在本实施方式中，采用一个平滑电容器C0简单地构成直流变换电路12，采用一个开关元件S6简单地构成辅助开关电路14，能够有助于电源装置11的构成的简单化。

(第2实施方式)

以下，按照附图对具体化本发明的第2实施方式进行说明。

图3表示具备本实施方式的电弧加工用电源装置11a的电弧加工机10。本实施方式的电弧加工用电源装置11a与400V的输入交流电源对应。

详细叙述时，在直流变换电路12a中，在一次侧整流电路DR1的输出侧的电源线L1，L2间串联连接同容量的两个平滑电容器Ca，Cb。

辅助开关电路14a中，由IGBT构成的开关元件S5被配置在平滑电容器Ca，Cb的后级的电源线L1上，由IGBT构成的开关元件S6被配置在平滑电容器Ca，Cb的后级的电源线L2上。各开关元件S5，S6分别与逆流二极管D5，D6逆连接。各开关元件S5，S6，基于被输入到栅极的来自输出控制电路SC的控制信号被交替地接通断开驱动。在开关元件S5，S6和辅助电容器C1之间的电源线L1，L2间，二极管D9，D10被串联地连接，该二极管D9，D10从电源线L2向电源线L1呈顺方向地被连接。而且，该二极管D9，D10间和上述平滑电容器Ca，Cb间互相被连接。

接下来，参照图4，针对对上述的逆变器电路13的开关元件S1～S4、辅助开关电路14a的开关元件S5，S6以及共振电路15的开关元件S7，S8进行开关控制的输出控制电路SC的控制进行说明。另外，在图4中，在本实施方式中“S1”～“S8”也表示开关元件S1～S8的接通断开状态，电压“V”以及电流“I”的下标“s1～s8，c1”与各元件的符号相对应关联，表示对各元件施加的电压以及电流。另外，针对该电压“V”以及电流“I”的下标“s1～s8”，也包括逆流二极管D1～D8。

本实施方式的输出控制电路SC，在逆变器电路13的开关元件S1，S4的接通侧，使辅助开关电路14a的开关元件S5同时接通。与此相对，在逆变器电路13的开关元件S1，S4的断开侧，输出控制电路SC，在其断开规定时间T1前断开开关元件S5，进而在断开该开关元件S5规定时间T2前使共振电路15的开关元件S7接通。而且，输出控制电路SC，与另一组的开关元件S2，S3的接通同时使开关元件S7断开。因此，从开关元件S1，S4的接通到开关元件S7的断开为止的期间至少将另一组的开关元件S2，S3，S6，S8维持为断开状态。针对另一组的开关元件S2，S3，S6，S8的接通断开动作，开关元件S2，S3的接通以后，与开关元件S1，S4，S5，S7的上述接通断开动作同样地被实施。

也即通过实施上述的控制，构成为：在逆变器电路13的开关元件S1，S4的组的接通断开动作时，在使用一方的平滑电容器Ca和二极管D10的路径中一次侧整流电路DR1的输出电压的一半的直流电压被供给到该逆变器电路13，在开关元件S2，S3的组的接通断开动作时，采用一方的平滑电容器Cb和二极管D9的路径中一次侧整流电路DR1的输出电压的一半的直流电压被供给到该逆变器电路13，即使400V的输入交流电源也与上述第1实施方式同样地进行动作。

接下来，记载本实施方式的特征的作用效果。

(1)在本实施方式中，直流变换电路12a以及辅助开关电路14a的结构与上述第1实施方式有一些不同，但能够得到与上述第1实施方式的作用效果(1)～(4)相同的作用效果。

(2)在本实施方式中，直流变换电路12a中采用两个平滑电容器Ca，Cb，并且在辅助开关电路14a中采用两个开关元件S5，S6和二极管D9，D10来进行上述连接，从而将比辅助开关电路14a更后级的逆变器电路13以及共振电路15等作为同一电路构成，同时能够与比上述第1实施方式高400V的输入交流电源相对应。

另外，本发明的实施方式也可如下那样变更。

·在上述各实施方式中，由两个开关元件S7，S8和电感器Lr，Ls构成共振电路15，但开关元件或电感器的数目或配置等也可适当变更。此外，除了这些元件之外，也可构成为对电容器或电阻等进行付加或者置换。

·在上述各实施方式中，在开关元件S5，S6的断开之前接通共振电路15的开关元件S7，S8，使共振动作开始，但也可使开关元件S7，S8的接通与开关元件S5，S6的断开在同时进行。此外，在开关元件S1～S4的断开前，能够使开关元件S7，S8的接通比开关元件S5，S6的断开延迟一些。此外，开关元件S7，S8的断开，不与接下来接通的开关元件S1～S4的接通同时，而也可在共振电流消失了的开关元件S1～S4的接通之前断开。

·在上述各实施方式中，构成为共振电路15基于开关元件S1～S4的断开将该共振电流作为辅助电容器C1的充电电流进行供给，但作为该共振电流只在辅助电容器C1的放电时产生的结构，也可为在将共振电流作为充电电流之前不采用的结构。

·在上述各实施方式中，在开关元件S1～S8中采用IGBT，但也可构成为采用IGBT以外的开关元件。

·在上述各实施方式中，对电弧加工用电源装置11进行实施，但也可对电弧加工用以外的目的中采用的交流-交流变换电源装置进行实施。此外，也可对省略了直流变换电路12，12a的直流-交流变换电源装置进行实施。

Claims (8)

1.一种电源装置，具备：

直流变换电路，其具有整流电路以及其输出侧的一对电源线间连接的平滑电容器，将输入交流电源变换为进行了整流·平滑化的直流电压；

逆变器电路，其由采用了多个开关元件的全桥式电路构成，第1组以及第2组开关元件交替地接通断开而将经由上述各电源线被供给的上述直流电压变换为规定的交流电压；和

辅助开关电路，其具有在上述平滑电容器和上述逆变器电路之间的上述各电源线间连接的辅助电容器，并且在上述平滑电容器和上述辅助电容器之间的上述电源线上配置有与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件连动地动作的辅助开关元件，

上述电源装置被构成为进行软开关控制，即在上述辅助电容器的充电状态下在上述逆变器电路的开关元件的断开前使上述辅助开关元件断开，随着上述辅助开关元件的断开所引起的上述辅助电容器的放电而在该放电后使上述逆变器电路的开关元件断开，

上述电源装置具备共振电路，其被设置在上述逆变器电路的输出端子间，在成为上述辅助电容器的放电开始的上述辅助开关元件的断开以前使共振动作开始，生成使基于上述辅助电容器的放电电流的上述逆变器电路的开关元件的输出电流增大的共振电流。

2、根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

上述共振电路，在上述辅助开关元件的断开前开始上述共振动作。

3、根据权利要求1或者2所述的电源装置，其特征在于，

上述共振电路构成为，基于上述逆变器电路的开关元件的断开，将上述共振电流作为上述辅助电容器的充电电流供给。

4、根据权利要求1～3中任一项所述的电源装置，其特征在于，

上述共振电路构成为：具有逆流二极管，将与上述辅助开关元件连动地交替动作的一对共振用开关元件分别反向地连接到共振电感器的两侧，将上述各共振用开关元件分别与上述逆变器电路的各输出端子连接。

5、根据权利要求1～4中任一项所述的电源装置，其特征在于，

上述直流变换电路中，一个上述平滑电容器被连接在上述各电源线间，

上述辅助开关电路中，与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件这两者连动地动作的一个上述辅助开关元件被配置在一方的上述电源线上。

6、根据权利要求1～4中任一项所述的电源装置，其特征在于，

上述直流变换电路中，两个上述平滑电容器被串联连接在上述各电源线间，上述各平滑电容器被连接为能将自身的上述直流电压分别供给到后级的上述逆变器电路，

上述辅助开关电路中，与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件所对应的元件分别连动地动作的上述辅助开关元件分别被配置在上述各电源线上。

7、一种电源装置，具备：

逆变器电路，其由采用多个开关元件的全桥式电路构成，第1组以及第2组开关元件交替地接通断开而将经由一对电源线被供给的直流电压变换为规定的交流电压；和

辅助开关电路，其具有在上述逆变器电路前级的上述各电源线间连接的辅助电容器，并且在该辅助电容器前级的上述电源线上配置与上述逆变器电路的第1组以及第2组开关元件连动地动作的辅助开关元件，

上述电源装置构成为进行软开关控制，即在上述辅助电容器的充电状态下在上述逆变器电路的开关元件的断开前使上述辅助开关元件断开，随着上述辅助开关元件的断开所引起的上述辅助电容器的放电而在该放电后使上述逆变器电路的开关元件断开，

上述电源装置具备共振电路，其被设置在上述逆变器电路的输出端子间，在成为上述辅助电容器的放电开始的上述辅助开关元件的断开以前开始共振动作，生成使基于上述辅助电容器的放电电流的上述逆变器电路的开关元件的输出电流增大的共振电流。

8、一种电弧加工用电源装置，构成为采用权利要求1～7中任一项所述的电源装置，生成进行加工对象物的电弧加工的电弧加工用电压。

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