CN110679076B - 电弧加工用电源装置以及电弧加工用电源装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种电弧加工用电源装置以及电弧加工用电源装置的控制方法。根据构成逆变器电路(INV1、INV2)的开关元件的温度的测定值和输出电流所涉及的设定值，选择多个逆变器电路(INV1、INV2)的驱动和停止，使得逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率变小。

Description

电弧加工用电源装置以及电弧加工用电源装置的控制方法

技术领域

本公开涉及将电弧加工用电源装置中内置的逆变器电路并联设置多个来进行并联运转的技术。

背景技术

在电弧加工用电源装置中，为了谋求作为焊接电流的输出电流的增大，并联设置多个逆变器电路进行并联运转来应对。

另一方面，在并联设置有多个上述那样的逆变器电路的电弧加工用电源装置中，特别是在输出电流较小的情况下，有时与使全部的逆变器电路驱动相比，使一些逆变器电路停止会使焊接性得到改善。

在并联设置有多个逆变器电路的以往的电弧加工用电源装置中，公开了下述方法，即，检测逆变器电路的输出控制信号的脉冲波形的缺齿，使某个逆变器电路停止(专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4965238号公报

发明内容

然而，在上述以往的结构中，有时通过使某逆变电路停止会使电弧加工用电源装置整体的消耗功率增大。

本公开提供一种在并联设置多个逆变器电路的电弧加工用电源装置中，控制为电弧加工用电源装置的消耗功率变小的方法。

本公开的一方式的电弧加工用电源装置是对被焊接物进行短路焊接或者脉冲焊接的电弧加工用电源装置，具备：第1一次整流电路，对商用交流电力进行整流而输出直流电压；第1平滑电容器，对从第1一次整流电路输出的直流电压进行平滑；第1逆变器电路，将由第1平滑电容器平滑后的直流电压转换为高频交流电压；第1主变压器，将第1逆变器电路的输出转换为适合于电弧加工的高频交流电压；第1二次整流电路，对第1主变压器的输出进行整流；第2一次整流电路，对商用交流电力进行整流而输出直流电压；第2平滑电容器，对从第2一次整流电路输出的直流电压进行平滑；第2逆变器电路，将由第2平滑电容器平滑后的直流电压转换为高频交流电压；第2主变压器，将第2逆变器电路的输出转换为适合于电弧加工的高频交流电压；第2二次整流电路，对第2主变压器的输出进行整流；直流电抗器，对将所述第1二次整流电路的输出和所述第2二次整流电路的输出叠加后的电流进行平滑，并将输出电流输出至输出端子；输出电流检测电路，进行输出电流的检测；输出电流设定电路，设定预先确定的输出电流所涉及的设定值；第1存储电路，预先存储与输出电流对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数；比较电路，比较由输出电流设定电路设定的输出电流所涉及的设定值、和第1存储电路中存储的与输出电流对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数，求出与设定对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数；第2存储电路，预先存储消耗功率相对于温度的关系，该关系是构成逆变器电路的开关元件的温度、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流、和逆变器电路的消耗功率的关系；由输出电流设定电路设定的输出电流所涉及的设定值；运算电路，根据构成第1逆变器电路的开关元件的测定出的温度、构成第2逆变器电路的开关元件的测定出的温度、和第2存储电路中存储的消耗功率相对于温度的关系，求出与各逆变器电路的驱动和停止的组合相对的消耗功率；选择电路，选择在由比较电路求出的与设定对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数以上、且在由运算电路求出的消耗功率中消耗功率最小的逆变器电路的组合；以及输出控制电路，基于由选择电路选择出的逆变器电路的组合，输出控制第1逆变器电路的第1输出控制信号和控制第2逆变器电路的第2输出控制信号。

本公开的另一方式的电弧加工用电源装置的控制方法是并联设置有多个逆变器电路且对被焊接物进行具有焊接开始期间、正式焊接期间以及焊接结束期间的短路焊接的电弧加工用电源装置的控制方法，关于短路焊接的正式焊接期间，根据构成逆变器电路的开关元件的温度的测定值、和对被焊接物输出的输出电流的时间平均即平均输出电流，运算各个逆变器电路的动作的组合中的消耗功率，选择多个逆变器电路的驱动和停止，使得多个逆变器电路各自的消耗功率的合计最小。

本公开的又一方式的电弧加工用电源装置的控制方法是并联设置有多个逆变器电路且对被焊接物进行具有焊接开始期间、正式焊接期间以及焊接结束期间的脉冲焊接的电弧加工用电源装置的控制方法，关于脉冲焊接的正式焊接期间，根据构成逆变器电路的开关元件的温度的测定值、和脉冲焊接的基础电流以及峰值电流，运算各个逆变器电路的动作的组合中的消耗功率，选择多个逆变器电路各自的驱动和停止，使得多个所述逆变器电路中的消耗功率的合计最小。

本公开的一个方式所涉及的电弧加工用电源装置是具备多个并联连接的电源单元的应对大电流的电弧加工用电源装置。各电源单元包括一次整流电路、平滑电容器、逆变器电路、主变压器以及二次整流电路。电弧加工用电源装置测定构成各逆变器电路的开关元件的温度，并基于它们决定各逆变器电路的驱动或者停止，使得各逆变器电路中的消耗功率最小。因此，能够降低电弧加工用电源装置的消耗功率。

附图说明

图1是并联设置有两个电源单元的电弧加工用电源装置的电连接图。

图2是表示并联设置有两个电源单元的电弧加工用电源装置中的第1存储电路中存储的信息的一例、即与输出电流对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数的关系的一例的图。

图3A是表示并联设置有两个电源单元的电弧加工用电源装置中的第2存储电路中存储的信息的一例、即消耗功率相对于温度的关系的一个例子的图，更详细而言，是表示按逆变器电路的每个温度的、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流与逆变器电路的消耗功率的关系的一例的图。

图3B是表示消耗功率相对于温度的关系的另一例的图。

图4是表示并联设置有两个电源单元的电弧加工用电源装置中的运算电路的运算结果的一例的图。

图5是表示短路焊接时的输出电流波形和输出电压波形的一例的图。

图6A是表示相对于各逆变器电路的驱动和停止的组合的常温区域中的逆变器电路的消耗功率的图。

图6B是表示相对于各逆变器电路的驱动和停止的组合的高温区域中的逆变器电路的消耗功率的图。

图7是表示运算电路的运算结果的图。

图8是表示短路焊接时的输出电流、输出电压和驱动的逆变器电路的个数的关系的一例的图。

图9是表示短路焊接时的输出电流、输出电压和驱动的逆变器电路的个数的关系的一例的图。

图10是表示脉冲焊接时的输出电流波形和输出电压波形的一例的图。

图11是表示脉冲焊接时的输出电流、输出电压和驱动的逆变器电路的个数的关系的一例的图。

具体实施方式

(实施方式1)

以下，使用图1至图9对本公开的实施方式1进行说明。首先，使用图1至图4对电弧加工用电源装置的结构进行说明。图1表示并联设置有两个由一次整流电路、平滑电容器、逆变器电路、主变压器以及二次整流电路形成的电源单元的电弧加工用电源装置。

由对来自商用交流电源AC的交流电力进行整流而输出直流电压的第1一次整流电路DR11和对直流电压进行平滑的第1平滑电容器C1形成直流电源电路。此外，第2一次整流电路DR12和第2平滑电容器C2与第1一次整流电路DR11并联设置，分别进行与第1一次整流电路DR11和对直流电压进行平滑的第1平滑电容器C1相同的动作。

第1逆变器电路INV1由IGBT、MOSFET等开关元件形成。第1逆变器电路INV1将由第1一次整流电路DR11输出的直流电压转换为高频交流电压而输出。此外，第2逆变器电路INV2将由第2一次整流电路DR12输出的直流电压转换为高频交流电压而输出。

第1主变压器MTR1将从第1逆变器电路INV1输出的高频交流电压转换为适合于电弧加工的高频交流电压。第1二次整流电路DR21对第1主变压器MTR1的输出进行整流而输出直流电流。

第2主变压器MTR2将从第2逆变器电路INV2输出的高频交流电压转换为适合于电弧加工的高频交流电压。第2二次整流电路DR22对第2主变压器MTR2的输出进行整流而输出直流电流。

直流电抗器DCL对将从第1二次整流电路DR21输出的直流电流与从第2二次整流电路DR22输出的直流电流叠加后的直流电流进行平滑。

在输出端子OT与焊炬TH之间、输出端子OT与被加工物M之间，分别安装有能够由作业者进行电连接的电线等。输出端子OT将通过直流电抗器DCL而平滑后的直流电流作为焊接电流供给至焊炬TH与被加工物M之间。

输出电流检测电路CT检测作为焊接电流的输出电流，输出表示检测出的输出电流的输出电流检测信号Io。输出电流是将第1二次整流电路DR21的输出的直流电流与第2二次整流电路DR22的输出的直流电流叠加后的直流电流。

输出电流设定电路IS将由作业者预先调整的输出电流所涉及的设定值作为输出电流设定信号Is输出。

第1存储电路MC1预先存储有相对于输出电流的最低限度需要驱动的逆变器电路的最少个数的关系。在此，逆变器电路是指第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2。第1存储电路MC1将该存储的关系作为第1存储信号Mc1输出。例如，如图2所示，第1存储电路MC1存储与输出电流对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数的关系。在输出电流为小于输出电流阈值Ith的电流值的情况下，需要驱动至少一个逆变器电路。在输出电流为输出电流阈值Ith以上的电流值的情况下，需要驱动至少两个逆变器电路。

图1所示的比较电路CC对输出电流设定信号Is与第1存储信号Mc1进行比较，输出需要驱动的逆变器电路的最少个数作为比较信号Cc。

第2存储电路MC2存储逆变器电路的消耗功率相对于温度的关系，并将该关系作为第2存储信号Mc2而输出。更详细而言，该关系是相对于构成逆变器电路的开关元件的温度的、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流与逆变器电路的消耗功率的关系。例如，第2存储电路MC2存储如图3A所示的相对于温度的、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流与逆变器电路的消耗功率的关系。由该图可知，若平均每个驱动的逆变器电路的输出电流增大，则逆变器电路的消耗功率也有增大的趋势。此外，若温度区域为例如80～90℃的高温，则与5～35℃的常温相比，相对于平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流的消耗功率的斜率增加。

相反地，如图3B所示，还存在如下情况，即，若温度区域为高温，则与常温相比，相对于平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流的消耗功率的斜率减少。第2存储电路MC2中存储的逆变器电路的消耗功率相对于温度的关系，能够根据构成第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2的开关元件(IGBT、MOSFET)的规格书等来决定。

图1所示的第1温度测定值T1是构成第1逆变器电路INV1的开关元件的温度测定值。此外，第2温度测定值T2是构成第2逆变器电路INV2的开关元件的温度测定值。这些开关元件的温度由未图示的热敏电阻等测定。

运算电路OC运算针对各逆变器电路的驱动和停止的组合的全部逆变器电路的合计的消耗功率。该合计的消耗功率基于第1温度测定值T1、第2温度测定值T2、第2存储信号Mc2而得到。运算电路OC将该运算结果作为运算信号Oc输出。例如，由运算电路OC进行的各逆变器电路的组合中的消耗功率的运算结果如图4所示。第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2的驱动和停止的组合为3种(将双方停止的情况除外)。运算电路OC运算各个情况下的合计消耗功率Ww3即消耗功率值W21、W22、W43(W31+W32)。

在此，消耗功率值W21是第1逆变器电路INV1驱动、第2逆变器电路INV2停止时的合计消耗功率的值，即，仅驱动第1逆变器电路INV1这一个时的合计消耗功率的值。此外，消耗功率值W22是第1逆变器电路INV1停止、第2逆变器电路INV2驱动时的合计消耗功率的值，即，仅驱动第2逆变器电路INV2这一个时的合计消耗功率的值。此外，消耗功率值W43是驱动两个逆变器电路，第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2一并驱动时的合计消耗功率的值，即，第1逆变器电路INV1的消耗功率值W31与第2逆变器电路INV2的消耗功率值W32之和的消耗功率的值。

图1所示的选择电路SC选择在需要驱动的逆变器电路的最少个数以上的组合中第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2的合计的消耗功率最小的组合。该选择结果基于比较信号Cc和运算信号Oc而得到。选择电路SC将与各逆变器电路的驱动或者停止相关的选择结果作为选择信号Sc输出。

输出控制电路OCC对由选择信号Sc选择了驱动的逆变器电路的输出进行控制，使得输出电流检测信号Io与输出电流设定信号Is相等。输出控制电路OCC进一步控制为由选择信号Sc选择了停止的逆变器电路的输出成为0。输出控制电路OCC输出用于控制第1逆变器电路INV1的输出的第1输出控制信号Occ1和用于控制第2逆变器电路INV2的输出的第2输出控制信号Occ2。

第1逆变器驱动电路SD1根据第1输出控制信号Occ1输出用于驱动第1逆变器电路INV1的第1逆变器驱动信号Sd1。此外，第2逆变器驱动电路SD2根据第2输出控制信号Occ2输出用于驱动第2逆变器电路INV2的第2逆变器驱动信号Sd2。

这样，在图1所示的结构的电弧加工用电源装置中，第1存储电路MC1存储了图2所示的相对于输出电流的需要驱动的逆变器电路的最少个数的关系。第2存储电路MC2存储了图3A所示的构成逆变器电路的开关元件的温度、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流、和逆变器电路的消耗功率的关系。

接下来，使用图5～图9，说明作为短路电弧焊接的短路焊接的动作。短路焊接包括焊接开始期间Th、正式焊接期间Tw以及焊接结束期间Te。正式焊接期间是反复进行短路状态的短路期间Ts和电弧状态的电弧期检Ta的期间。在以下的说明中，设第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2由相同的开关元件构成。其中，相同的开关元件是指型号相同，换言之表示相同性能的开关元件。

图5表示短路焊接时的输出电流波形和输出电压波形。正式焊接期间Tw是使焊炬TH按照想要进行被加工物M的焊接的部位(焊接线)移动来进行焊接的期间。平均输出电流Iw是将正式焊接期间Tw中的焊丝与被加工物M之间被供给的、换言之对被加工物M输出的输出电流进行时间平均后的电流。平均输出电流Iw相当于作为正式焊接期间Tw中的输出电流的设定值的设定电流。焊接开始期间Th是进行如下处理的期间，即，将比正式焊接期间Tw的平均输出电流Iw高的开始电流Ih输出一定时间，使得容易开始焊接。焊接结束期间Te是进行如下处理的期间，即，将比正式焊接期间Tw的平均输出电流Iw低的末尾电流Ie输出一定时间，防止焊丝与被加工物M粘连。基本上，作业者调整正式焊接期间Tw中的平均输出电流Iw来进行适合被加工物M的焊接。

如上所述，短路焊接的正式焊接期间Tw包括短路期间Ts和电弧期间Ta。短路期间Ts是焊丝与被加工物M电接触(短路)的短路状态的期间。电弧期间Ta是短路断开而产生电弧的电弧状态的期间。如图5所示，在短路期间Ts中，输出电压变低。另一方面，在电弧期间Ta中，输出电压上升，输出电流从较高的电流值下降。这样，若平均输出电流Iw的设定值恒定，则短路焊接中的正式焊接期间的输出功率虽然有一些变动，但某种程度上是恒定的。

因此，关于短路焊接中的正式焊接期间，能够将由作业者设定的平均输出电流1w的值作为输出电流设定信号Is的设定值来处理。在相对于存储于第1存储电路MC1的输出电流阈值Ith(参照图2)而平均输出电流Iw的设定值大的情况下，比较信号Cc表示两个逆变器电路的驱动。另一方面，在相对于输出电流阈值Ith而平均输出电流Iw的设定值小的情况下，比较信号Cc表示至少一个逆变器电路的驱动。在该情况下，根据第1温度测定值T1和第2温度测定值T2，驱动的逆变器电路的最少个数发生变化。

在此，说明相对于输出电流阈值Ith而平均输出电流Iw的设定值较小的情况。

例如，在图3A中示出与高温区域相比而在常温区域的消耗功率的增加的斜率小的逆变器电路的开关元件的特性。若平均每个逆变器电路的输出电流增大，则逆变器电路的消耗功率也有增大的倾向。此外，关于消耗功率的增加的斜率，与高温区域相比而在常温区域较小。在常温区域中，即使平均每个驱动的逆变器电路的输出电流增大，消耗功率的增加率也较小。

另外，高温区域是指与常温区域相比为高温且逆变器电路的开关元件不会损坏的程度的温度，例如为80～90℃的温度。此外，常温区域是指例如5～35℃的温度。

在电弧加工用电源装置的逆变器电路处于充分冷却的常温区域的状态的焊接开始前，设第1温度测定值T1和第2温度测定值T2为大致相同的值。在该情况下，逆变器输出电流与逆变器电路的消耗功率的关系成为例如图6A所示的关系。由于逆变器电路的温度为常温区域，因此相对于平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流的增加，逆变器电路的消耗功率的增加的斜率较小。

此外，此时的运算电路OC得到的各逆变器电路的组合模式下的消耗功率的运算结果如图7所示。运算电路OC运算第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2的驱动和停止的组合中的各自的合计消耗功率Ww3。具体地说，运算电路OC作为合计消耗功率Ww3，运算消耗功率值Ww11、Ww12、Ww33(Ww21+Ww22)。

将对第1逆变器电路INV1或者第2逆变器电路INV2的任一个进行驱动而向输出端子OT供给平均输出电流Iw的情况下的逆变器输出电流设为逆变器输出电流I1。此外，将一并驱动第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2这两个逆变器电路并向输出端子OT供给平均输出电流Iw的情况下的平均每个逆变器电路的逆变器输出电流作为逆变器输出电流I2。在此，具有逆变器输出电流I1大于逆变器输出电流I2的关系。此外，在一并驱动两个逆变器电路的情况下，使各逆变器电路的输出相同。换言之，成为逆变器输出电流I1是逆变器输出电流I2的约2倍的关系。

消耗功率值Ww11是第1逆变器电路INV1驱动、第2逆变器电路INV2停止时的合计消耗功率的值，即，仅驱动第1逆变器电路INV1这一个时的合计消耗功率的值。此外，消耗功率值Ww12是第1逆变器电路INV1停止、第2逆变器电路INV2驱动时的合计消耗功率的值，即，仅驱动第2逆变器电路INV2这一个时的合计消耗功率的值。以消耗功率值Ww11、消耗功率值Ww12驱动时的平均每个逆变器电路的逆变器输出电流是逆变器输出电流I1。

此外，消耗功率值Ww33是一并驱动两个逆变器电路时的各逆变器电路的消耗功率值之和的消耗功率的值。即，是第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2一并驱动时的、第1逆变器电路INV1的消耗功率值Ww21与第2逆变器电路INV2的消耗功率值Ww22之和的消耗功率的值。以消耗功率值Ww21、消耗功率值Ww22进行驱动时的平均每个逆变器电路的逆变器输出电流是逆变器输出电流I2。

具体地说，逆变器输出电流I1是驱动第1逆变器电路INV1或者第2逆变器电路INV2的任一个逆变器电路而向输出端子OT供给平均输出电流Iw的电流时的、驱动的逆变器电路的逆变器输出电流。

第1逆变器电路INV1的消耗功率值Ww11是仅通过第1逆变器电路INV1向输出端子OT供给平均输出电流Iw的电流时的第1逆变器电路INV1的消耗功率的值。

第2逆变器电路INV2的消耗功率值Ww12是仅通过第2逆变器电路INV2向输出端子OT供给平均输出电流Iw的电流时的第2逆变器电路INV2的消耗功率的值。另外，在上述的条件下，第1逆变器电路INV1的消耗功率值Ww11与第2逆变器电路INV2的消耗功率值Ww12大致相等。

此外，逆变器输出电流I2是一并驱动两个逆变器电路而向输出端子OT供给平均输出电流Iw的电流时的平均每个逆变器电路的逆变器输出电流。第1逆变器电路INV1的消耗功率值Ww21，是由第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2所构成的两个逆变器电路向输出端子OT供给平均输出电流Iw的电流时的第1逆变器电路INV1的消耗功率的值。

此外，第2逆变器电路INV2的消耗功率值Ww22，是由第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2所构成的两个逆变器电路向输出端子OT供给平均输出电流Iw的电流时的第2逆变器电路INV2的消耗功率的值。另外，在上述的条件下，第1逆变器电路INV1的消耗功率值Ww21与第2逆变器电路INV2的消耗功率值Ww22大致相等。

消耗功率值Ww33是由第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2所构成的两个逆变器电路一并将平均输出电流Iw的电流供给到输出端子OT时的两个逆变器电路的合计的消耗功率。该消耗功率的值是第1逆变器电路INV1的消耗功率值Ww21与第2逆变器电路INV2的消耗功率值Ww22之和。

在此，针对各逆变器电路的驱动和停止的组合的运算电路OC的运算结果的合计消耗功率Ww3如图7所示。并且，在开关元件的温度较低的常温区域中的逆变器电路的消耗功率如图6A所示。在该情况下，例如短路焊接时的逆变器电路的消耗功率变少的逆变器电路的动作的组合如下。

具体地说，消耗功率值Ww33比消耗功率值Ww11大，比消耗功率值Ww12大。

因此，选择电路SC在常温区域选择一个逆变器电路，使得电弧加工用电源装置的消耗功率变少，并输出用于将平均输出电流Iw供给至输出端子OT的选择信号Sc。

在该例子中，假定第1温度测定值T1与第2温度测定值T2大致相等。因此，在仅单独驱动某一个逆变器电路的情况下，第1逆变器电路INV1的消耗功率值Ww11与第2逆变器电路INV2的消耗功率值Ww12大致相等。但是，实际上以驱动某一方较小的逆变器电路的方式输出选择信号Sc。

其结果是，在逆变器电路的开关元件的温度较低的常温区域中，短路焊接时的逆变器输出电流、输出电压、和驱动的逆变器电路的个数的关系如图8所示。在正式焊接期间Tw和焊接结束期间Te中，分别驱动一个逆变器电路。另外，在焊接开始期间Th中，由于逆变器输出电流大于输出电流阈值Ith，因此驱动两个逆变器电路。

此外，例如，在正式焊接期间Tw等驱动一个逆变器电路后，构成第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2的开关元件的温度同样地上升，成为高温区域。在图3A所示的开关元件的特性的情况下，若开关元件的温度上升而成为高温区域，则相对于平均每个驱动的逆变器电路的输出电流的消耗功率的增加斜率变大，换言之增加率变大。

这样，逆变器电路的开关元件的温度成为高的高温区域，平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流与逆变器电路的消耗功率的关系如图3A所示，与常温区域相比，高温区域的消耗功率的增加斜率变大。在该情况下，高温区域中的平均每个逆变器电路的逆变器输出电流与逆变器电路的消耗功率的关系如图6B所示。

具体地说，在第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2中，将驱动了某一个时的消耗功率值设为消耗功率值(Ww11、Ww12)。此外，将一并驱动两个逆变器电路时各自的消耗功率值(Ww21、Ww22)之和即消耗功率值设为消耗功率值Ww33。如图6B所示，逆变器电路的消耗功率相对于平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流的斜率，比图6A所示的常温区域的关系大。

在高温区域中，针对各逆变器电路的驱动和停止的组合的模式的运算电路OC的运算结果的合计消耗功率Ww3如图7所示。逆变器电路的组合本身从温度上升前的常温区域没有变化。在开关元件的温度变高的高温区域中的逆变器电路的消耗功率处于图6B所示的关系的情况下，例如短路焊接时的逆变器电路的消耗功率变少的逆变器电路的动作的组合如下。

具体地说，消耗功率值Ww33比消耗功率值Ww11或者消耗功率值Ww12小。

因此，选择电路SC使两个逆变器电路一并驱动，使得电弧加工用电源装置的消耗功率减少，并输出用于将平均输出电流Iw供给至输出端子OT的选择信号Sc。

其结果是，在温度上升的高温区域重新开始焊接的情况下，短路焊接时的输出电流、输出电压、和驱动的逆变器电路的个数的关系例如如图9所示。在开关元件的温度上升的正式焊接期间Tw和焊接结束期间Te中，驱动两个逆变器电路。另外，在焊接开始期间Th中，由于逆变器输出电流大于输出电流阈值Ith，因此驱动两个逆变器电路。

这样，本实施方式的电弧加工用电源装置包括多个并联设置的逆变器电路(INV1、INV2)，对被加工物M进行短路焊接。短路焊接具有焊接开始期间Th、正式焊接期间Tw以及焊接结束期间Te。关于短路焊接的正式焊接期间Tw，电弧加工用电源装置根据构成逆变器电路(INV1、INV2)的开关元件的温度测定值(T1、T2)和作为对被加工物M输出的焊接电流的输出电流的时间平均即平均输出电流Iw，运算各个逆变器电路(INV1、INV2)的驱动和停止的动作的组合中的消耗功率。此外，电弧加工用电源装置选择多个逆变器电路各自的驱动和停止，使得作为多个逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率的合计的合计消耗功率Ww3最小。

由此，能够降低短路焊接的正式焊接期间Tw中的构成电弧加工用电源装置的逆变器电路(INV1、INV2)的消耗功率。

(实施方式2)

接下来，使用图1至图3A、图10至图11对本公开的实施方式2进行说明。

实施方式2的电弧加工用电源装置的结构与实施方式1相同。在图1所示的结构的电弧加工用电源装置中，第1存储电路MC1存储图2所示的相对于逆变器输出电流的需要驱动的逆变器电路的最少个数的关系。第2存储电路MC2存储图3A所示的构成逆变器电路的开关元件的温度、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流、和逆变器电路的消耗功率的关系。第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2由相同的开关元件构成。使用图10至图11，说明脉冲焊接的动作。脉冲焊接包括反复进行基础期间Tb和峰值期间Tp的正式焊接期间。电弧加工用电源装置在基础期间Tb中将输出电流值低的基础电流Ib输出，在峰值期间Tp中将输出电流值高的峰值电流Ip输出。

图10表示脉冲焊接时的输出电流波形和输出电压波形。在该图中，在图5所示的短路焊接时的输出电流波形和输出电压波形中，相同符号表示相同的意思，因此省略说明，仅对符号不同的部分进行说明。

在脉冲焊接中，在正式焊接期间Tw中，有规律且交替地存在输出电流值低的基础期间Tb和输出电流值高的峰值期间Tp。基础电流Ib表示基础期间Tb中的输出电流值，峰值电流Ip表示峰值期间Tp中的输出电流值。

一般而言，电弧加工用电源装置基于由作业者设定的平均输出电流Iw进行某个运算，决定基础电流Ib和峰值电流Ip。但是，为了进一步提高焊接性，作业者也可以直接调整基础电流Ib和峰值电流Ip。

脉冲焊接与短路焊接相比，焊丝与被加工物M的接触(短路)少。在基础期间Tb中，输出电流和输出电压都低，在峰值期间Tp中，输出电流和输出电压都变高。因此，在基础期间Tb中用较小的功率完成，但在峰值期间Tp中需要较大的功率。在脉冲焊接中，在正式焊接期间内，输出功率大幅变动。

因此，关于脉冲焊接中的正式焊接期间Tw，在基础期间Tb中将基础电流Ib的值作为输出电流设定信号Is的设定值处理，在峰值期间Tp中将峰值电流Ip的值作为输出电流设定信号Is的设定值处理。

在本实施方式中，存储于第1存储电路MC1中的脉冲焊接的输出电流阈值Ith、基础电流Ib和峰值电流Ip的关系如图10、图11所示。在需要大功率的峰值电流Ip的峰值期间Tp中，比较信号Cc表示两个逆变器电路的驱动。因此，电弧加工用电源装置驱动两个逆变器电路来输出峰值电流Ip。

此外，在需要比峰值期间Tp小的功率的基础期间Tb中，比较信号Cc表示至少一个逆变器电路的驱动。此外，如在实施方式1中说明的那样，根据基于第1温度测定值T1和第2温度测定值T2的温度、和消耗功率相对于该温度的关系，选择第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2的驱动或者停止。电弧加工用电源装置驱动一个或者两个逆变器电路来输出基础电流Ib。

使用图11，具体说明脉冲焊接中的输出电流、输出电压、和驱动的逆变器电路的个数的关系的一例。该图表示在第1次至第3次的基础期间Tb中驱动一个逆变器，在第4次的基础期间Tb中驱动两个逆变器的例子。随着时检的经过，构成逆变器电路的开关元件的温度上升。如上所述，在开关元件的温度为高温区域的情况下，驱动两个逆变器电路与驱动一个逆变器电路相比，合计的消耗功率较小。在图11的例子中，在从第1次到第3次的基础期间Tb中，运算电路OC判断为驱动一个逆变器电路与驱动两个逆变器电路相比，能够减小消耗功率。因此，选择电路SC选择一个逆变器电路的驱动。与此相对，在第4次的基础期间Tb中，运算电路OC判断为与由一个逆变器电路进行驱动相比，由两个逆变器电路驱动的消耗功率较小。因此，选择电路SC选择两个逆变器电路的驱动。

这样，本实施方式的电弧加工用电源装置包括多个并联设置的逆变器电路，对被加工物M进行脉冲焊接。脉冲焊接具有焊接开始期间Th、正式焊接期间Tw以及焊接结束期间Te。关于脉冲焊接的正式焊接期间Tw，电弧加工用电源装置根据构成逆变器电路(INV1、INV2)的开关元件的温度测定值(T1、T2)、脉冲焊接的基础电流和峰值电流，运算各个逆变器电路(INV1、INV2)的驱动和停止的动作的组合中的消耗功率。此外，电弧加工用电源装置选择多个逆变器电路各自的驱动和停止，使得多个逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率的合计最小。

由此，能够降低脉冲焊接的正式焊接期间Tw中的构成电弧加工用电源装置的逆变器电路(INV1、INV2)的消耗功率。

(实施方式3)

接下来，使用图1至图3A、图5、图8至图11对本公开的实施方式3进行说明。

实施方式3的电弧加工用电源装置的结构与实施方式1相同。在图1所示的结构的电弧加工用电源装置中，第1存储电路MC1存储如图2所示的相对于输出电流的需要驱动的逆变器电路的最少个数的关系。第2存储电路MC2存储如图3A所示的构成逆变器电路的开关元件的温度、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流、与逆变器电路的消耗功率的关系。第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2由相同的开关元件构成。使用图5、图10以及图11对焊接开始期间的动作进行说明。

从图5、图10可知，在短路焊接以及脉冲焊接中的任一个中，在焊接开始期间Th中进行如下处理，即，将比正式焊接期间的平均输出电流Iw高的开始电流Ih输出一定时间，使得容易开始焊接。

一般而言，电弧加工用电源装置基于由作业者设定的平均输出电流Iw进行规定的运算，决定开始电流Ih。但是，为了进一步提高焊接性，作业者也能够直接调整开始电流Ih。

因此，关于焊接开始期间Th，将开始电流Ih的值作为输出电流设定信号Is的设定值处理。

在开始电流Ih比输出电流阈值Ith高的情况下，比较信号Cc表示两个逆变器电路的驱动。因此，如图8、图9以及图11所示，电弧加工用电源装置驱动两个逆变器电路来输出开始电流Ih。

这样，在本实施方式的电弧加工用电源装置中，关于焊接开始期间Th，根据构成逆变器电路(INV1、INV2)的开关元件的温度测定值(T1、T2)、正式焊接期间Tw中的恒定的开始电流Ih，运算各个逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率。此外，电弧加工用电源装置选择逆变器电路(INV1、INV2)的驱动和停止，使得作为多个逆变器电路中的消耗功率的合计的合计消耗功率Ww3最小。恒定的开始电流Ih可以高于平均输出电流Iw。

另外，为了运算逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率而使用的开始电流Ih为恒定的开始电流Ih，但也可以设为平均开始电流Ihw。该平均开始电流Ihw是对焊接开始期间Th中的输出电流进行时间平均后的电流。平均开始电流Ihw可以高于平均输出电流Iw。

由此，能够降低焊接开始期间Th中的构成电弧加工用电源装置的逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率。

(实施方式4)

接下来，使用图1至图3A、图5、图8至图11对本公开的实施方式4进行说明。

实施方式4的电弧加工用电源装置的结构与实施方式1相同。在图1所示的结构的电弧加工用电源装置中，第1存储电路MC1存储如图2所示的相对于输出电流的需要驱动的逆变器电路的最少个数的关系。第2存储电路MC2存储如图3A所示的构成逆变器电路的开关元件的温度、平均每个逆变器电路的输出电流、和逆变器电路的消耗功率的关系。第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2由相同的开关元件构成。使用图5、图10以及图11对焊接结束期间的动作进行说明。

在短路焊接以及脉冲焊接的任一个中，从图5、图10可知，在焊接结束期间Te中进行如下处理，即，将比正式焊接期间的平均输出电流Iw低的末尾电流Ie输出一定时间，防止焊丝与被加工物M粘连。

一般而言，电弧加工用电源装置基于由作业者设定的平均输出电流Iw进行规定的运算，决定末尾电流Ie。但是，为了进一步提高焊接性，作业者也能够直接调整末尾电流Ie。

因此，关于焊接结束期间Te，将末尾电流Ie的值作为输出电流设定信号Is的设定值处理。

在末尾电流Ie比输出电流阈值Ith低的情况下，比较信号Cc表示至少一个逆变器电路的驱动。如在实施方式1中说明的那样，电弧加工用电源装置基于逆变器电路的温度与消耗功率的关系，根据第1温度测定值T1和第2温度测定值T2选择第1逆变器电路INV1和第2逆变器电路INV2的驱动或者停止。电弧加工用电源装置驱动所选择的逆变器电路来输出末尾电流Ie。图8、图11表示用一个逆变器电路输出末尾电流Ie的例子。此外，图9表示用两个逆变器电路输出末尾电流Ie的例子。

这样，在本实施方式的电弧加工用电源装置中，关于焊接结束期间Te，根据构成逆变器电路(INV1、INV2)的开关元件的温度测定值(T1、T2)、恒定的末尾电流Ie，运算各个逆变器电路(INV1、INV2)的动作的组合中的消耗功率。此外，电弧加工用电源装置选择多个逆变器电路各自的驱动和停止，使得作为多个逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率的合计的合计消耗功率Ww3最小。恒定的末尾电流Ie可以低于平均输出电流Iw。另外，为了运算逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率而使用的末尾电流Ie设为比平均输出电流Iw低的恒定的末尾电流Ie，但也可以设为比平均输出电流Iw低的平均末尾电流Iew。该平均末尾电流Iew是对焊接结束期间Te中的输出电流进行时间平均后的电流。平均末尾电流Iew也可以低于平均输出电流Iw。

由此，能够降低焊接结束期间Te中的构成电弧加工用电源装置的逆变器电路(INV1、INV2)中的消耗功率。

以上，如在实施方式1至实施方式4中详述的那样，本公开的技术根据焊接方法、焊接期间来预先设定适当的输出电流设定信号Is，由此实现消耗功率的降低。此外，根据实施方式1至实施方式4的任意组合，在包括焊接开始期间、正式开始期间以及焊接结束期间的整个焊接期间中能够降低消耗功率。

产业上的可利用性

本公开所涉及的电弧加工用电源装置能够根据构成逆变器电路的开关元件的温度的测定值和输出电流所涉及的设定值选择多个逆变器电路的驱动或者停止，使得逆变器电路中的消耗功率变小，因此在产业上是有用的。

符号说明

AC 商用交流电源；

C1 第1平滑电容器；

C2 第2平滑电容器；

CC 比较电路；

Cc 比较信号；

CT 输出电流检测电路；

DCL 直流电抗器；

DR11 第1一次整流电路；

DR12 第2一次整流电路；

DR21 第1二次整流电路；

DR22 第2二次整流电路；

I1、I2 逆变器输出电流；

Ib 基础电流；

Ie 末尾电流；

Iew 平均末尾电流；

Ih 开始电流；

Ihw 平均开始电流；

INV1 第1逆变器电路；

INV2 第2逆变器电路；

Io 输出电流检测信号；

Ip 峰值电流；

IS 输出电流设定电路；

Is 输出电流设定信号；

Ith 输出电流阈值；

Iw 平均输出电流；

M 被加工物；

MC1 第1存储电路；

Mc1 第1存储信号；

MC2 第2存储电路；

Mc2 第2存储信号；

MTR1 第1主变压器；

MTR2 第2主变压器；

OC 运算电路；

Oc 运算信号；

OCC 输出控制电路；

Occ1 第1输出控制信号；

Occ2 第2输出控制信号；

OT 输出端子；

SC 选择电路；

Sc 选择信号；

SD1 第1逆变器驱动电路；

Sd1 第1逆变器驱动信号；

SD2 第2逆变器驱动电路；

Sd2 第2逆变器驱动信号；

T1 第1温度测定值；

T2 第2温度测定值；

Ta 电弧期间；

Tb 基础期间；

Te 焊接结束期间；

TH 焊炬；

Th 焊接开始期间；

Tp 峰值期间；

Ts 短路期间；

Tw 正式焊接期间；

W21、W22、W31、W32、W43 消耗功率值；

Ww11、Ww12、Ww21、Ww22、Ww33 消耗功率值；

Ww3 合计消耗功率。

Claims (9)

1.一种电弧加工用电源装置，对被焊接物进行短路焊接或者脉冲焊接，具备：

第1一次整流电路，对商用交流电力进行整流而输出直流电压；

第1平滑电容器，对从所述第1一次整流电路输出的直流电压进行平滑；

第1逆变器电路，将由所述第1平滑电容器平滑后的直流电压转换为高频交流电压；

第1主变压器，将所述第1逆变器电路的输出转换为适合于电弧加工的高频交流电压；

第1二次整流电路，对所述第1主变压器的输出进行整流；

第2一次整流电路，对所述商用交流电力进行整流而输出直流电压；

第2平滑电容器，对从所述第2一次整流电路输出的直流电压进行平滑；

第2逆变器电路，将由所述第2平滑电容器平滑后的直流电压转换为高频交流电压；

第2主变压器，将所述第2逆变器电路的输出转换为适合于电弧加工的高频交流电压；

第2二次整流电路，对所述第2主变压器的输出进行整流；

直流电抗器，对将所述第1二次整流电路的输出和所述第2二次整流电路的输出叠加后的电流进行平滑，并将输出电流输出至输出端子；

输出电流检测电路，进行所述输出电流的检测；

输出电流设定电路，设定预先确定的输出电流所涉及的设定值；

第1存储电路，预先存储与输出电流对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数；

比较电路，比较由所述输出电流设定电路设定的输出电流所涉及的设定值、和所述第1存储电路中存储的与输出电流对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数，求出与所述设定对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数；

第2存储电路，预先存储消耗功率相对于温度的关系，该关系是构成逆变器电路的开关元件的温度、平均每个驱动的逆变器电路的逆变器输出电流、和逆变器电路的消耗功率的关系；

运算电路，根据构成所述第1逆变器电路的开关元件的测定出的温度、构成所述第2逆变器电路的开关元件的测定出的温度、和所述第2存储电路中存储的所述消耗功率相对于温度的关系，求出与各逆变器电路的驱动和停止的组合相对的消耗功率；

选择电路，选择在由所述比较电路求出的与所述设定对应的需要驱动的逆变器电路的最少个数以上且在由所述运算电路求出的消耗功率中消耗功率最小的逆变器电路的组合；以及

输出控制电路，基于由所述选择电路选择出的逆变器电路的组合，输出控制所述第1逆变器电路的第1输出控制信号和控制所述第2逆变器电路的第2输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的电弧加工用电源装置，其中，

所述短路焊接具有焊接开始期间、正式焊接期间以及焊接结束期间，

关于所述正式焊接期间，将对所述被焊接物输出的输出电流的时间平均即平均输出电流设为输出电流所涉及的设定值。

3.根据权利要求1所述的电弧加工用电源装置，其中，

所述脉冲焊接具有焊接开始期间、正式焊接期间以及焊接结束期间，

关于所述正式焊接期间，将基础电流值和峰值电流值设为输出电流所涉及的设定值。

4.根据权利要求2或3所述的电弧加工用电源装置，其中，

关于所述焊接开始期间，将开始焊接的焊接开始电流值设为输出电流所涉及的设定值。

5.根据权利要求2或3所述的电弧加工用电源装置，其中，

关于所述焊接结束期间，将焊接的结束中使用的焊接末尾电流值设为输出电流所涉及的设定值。

6.一种电弧加工用电源装置的控制方法，所述电弧加工用电源装置并联设置有多个逆变器电路，对被焊接物进行具有焊接开始期间、正式焊接期间以及焊接结束期间的短路焊接，

在所述电弧加工用电源装置的控制方法中，

关于所述短路焊接的所述正式焊接期间，根据构成所述逆变器电路的开关元件的温度的测定值和对所述被焊接物输出的输出电流的时间平均即平均输出电流，运算各个所述逆变器电路的动作的组合中的消耗功率，

选择多个所述逆变器电路各自的驱动和停止，使得多个所述逆变器电路中的消耗功率的合计最小。

7.一种电弧加工用电源装置的控制方法，所述电弧加工用电源装置并联设置有多个逆变器电路，对被焊接物进行具有焊接开始期间、正式焊接期间以及焊接结束期间的脉冲焊接，

在所述电弧加工用电源装置的控制方法中，

关于所述脉冲焊接的所述正式焊接期间，根据构成所述逆变器电路的开关元件的温度的测定值和所述脉冲焊接的基础电流以及峰值电流，运算各个所述逆变器电路的动作的组合中的消耗功率，

选择多个所述逆变器电路各自的驱动和停止，使得多个所述逆变器电路中的消耗功率的合计最小。

8.根据权利要求6或7所述的电弧加工用电源装置的控制方法，其中，

关于所述焊接开始期间，根据构成所述逆变器电路的开关元件的温度的测定值和恒定的开始电流，或者根据构成所述逆变器电路的开关元件的温度的测定值和将焊接开始期间中的输出电流进行时间平均后的平均开始电流，运算各个所述逆变器电路的动作的组合中的消耗功率，

选择多个所述逆变器电路各自的驱动和停止，使得多个所述逆变器电路中的消耗功率的合计最小。

9.根据权利要求6或7所述的电弧加工用电源装置的控制方法，其中，

关于所述焊接结束期间，根据构成所述逆变器电路的开关元件的温度的测定值和恒定的末尾电流，或者根据构成所述逆变器电路的开关元件的温度的测定值和将焊接结束期间中的输出电流进行时间平均后的平均末尾电流，运算各个所述逆变器电路的动作的组合中的消耗功率，

选择多个所述逆变器电路各自的驱动和停止，使得多个所述逆变器电路中的消耗功率的合计最小。

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