JP2000068573A - レーザ電源装置 - Google Patents
レーザ電源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ出力中常時高出力を維持することを可
能として、大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構
成も簡単化する。 【解決手段】 コンバータ電圧制御部２１は、ＤＣ電圧
指令Ｖｃとコンデンサ１７のＤＣ電圧値Ｖｄｃとの差分
に係数Ｋｖを乗じて電流指令Ｉｑｃとする。コンバータ
電流制御部２２は、電流センサ１２で３相交流電流値Ｉ
ｒｆ及びＩｓｆを取り込み、３相２相変換部３６で２相
直流電流値Ｉｑｆ及びＩｄｆに変換するとともに、電流
指令Ｉｑｃと２相直流電流値Ｉｑｆの差分、及び０の指
令と２相直流電流値Ｉｄｆの差分にそれぞれ係数Ｋｉを
乗じて、３相２相変換部３６で３相交流のＰＷＭ指令と
してコンバータ回路１３を駆動する。インバータ電流制
御部２３は、電流センサ１５で得た直流電流値Ｉｆと電
流指令Ｉｃの差分に係数Ｋを乗じ、ＰＷＭ指令としてイ
ンバータ回路１４を駆動する。
能として、大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構
成も簡単化する。 【解決手段】 コンバータ電圧制御部２１は、ＤＣ電圧
指令Ｖｃとコンデンサ１７のＤＣ電圧値Ｖｄｃとの差分
に係数Ｋｖを乗じて電流指令Ｉｑｃとする。コンバータ
電流制御部２２は、電流センサ１２で３相交流電流値Ｉ
ｒｆ及びＩｓｆを取り込み、３相２相変換部３６で２相
直流電流値Ｉｑｆ及びＩｄｆに変換するとともに、電流
指令Ｉｑｃと２相直流電流値Ｉｑｆの差分、及び０の指
令と２相直流電流値Ｉｄｆの差分にそれぞれ係数Ｋｉを
乗じて、３相２相変換部３６で３相交流のＰＷＭ指令と
してコンバータ回路１３を駆動する。インバータ電流制
御部２３は、電流センサ１５で得た直流電流値Ｉｆと電
流指令Ｉｃの差分に係数Ｋを乗じ、ＰＷＭ指令としてイ
ンバータ回路１４を駆動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ装置用の電
源に係り、特にレーザ媒体を励起してレーザ発振を生じ
させるための励起光源の駆動に好適なレーザ電源装置に
関する。
源に係り、特にレーザ媒体を励起してレーザ発振を生じ
させるための励起光源の駆動に好適なレーザ電源装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ加工機等に使用されるレーザ装置
においては、励起光源すなわち励起ランプにより光エネ
ルギを照射してレーザ媒体を励起し、該レーザ媒体を含
むレーザ発振器（光共振器）にレーザ発振を生じさせ
て、レーザを発生させる。
においては、励起光源すなわち励起ランプにより光エネ
ルギを照射してレーザ媒体を励起し、該レーザ媒体を含
むレーザ発振器（光共振器）にレーザ発振を生じさせ
て、レーザを発生させる。
【０００３】この種のレーザ装置において、レーザ電源
装置は、励起ランプに駆動電力を供給する。従来のレー
ザ電源装置は、交流の商用電源入力を直流に変換する整
流回路及び該直流電圧を高電圧に昇圧するコンバータ回
路を有している。該レーザ電源装置は、該コンバータ回
路の出力で充電されたコンデンサからインバータにより
スイッチングして励起ランプに電力を供給し、該励起ラ
ンプを発光させる。
装置は、励起ランプに駆動電力を供給する。従来のレー
ザ電源装置は、交流の商用電源入力を直流に変換する整
流回路及び該直流電圧を高電圧に昇圧するコンバータ回
路を有している。該レーザ電源装置は、該コンバータ回
路の出力で充電されたコンデンサからインバータにより
スイッチングして励起ランプに電力を供給し、該励起ラ
ンプを発光させる。
【０００４】上述したレーザ電源装置の例が、特開平４
−２０８５８３号公報、特開平６−５３５７９号公報及
び特開平８−１５３９２１号公報等に示されている。こ
れら各公報に開示されたレーザ電源装置においては、い
ずれも交流の商用電源入力を整流回路で直流に変換し、
該直流電圧をコンバータ等によりスイッチングして、コ
ンデンサを高電圧に充電して、コンデンサからインバー
タによりスイッチングして負荷に電力を供給している。
−２０８５８３号公報、特開平６−５３５７９号公報及
び特開平８−１５３９２１号公報等に示されている。こ
れら各公報に開示されたレーザ電源装置においては、い
ずれも交流の商用電源入力を整流回路で直流に変換し、
該直流電圧をコンバータ等によりスイッチングして、コ
ンデンサを高電圧に充電して、コンデンサからインバー
タによりスイッチングして負荷に電力を供給している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
電源装置の典型的な構成を含むレーザ装置の一例の要部
を図３に示す。図３に示すレーザ電源装置は、商用電源
である３相電源５１の電力を用いて制御対象である励起
ランプ５８を発光させるためのものである。
電源装置の典型的な構成を含むレーザ装置の一例の要部
を図３に示す。図３に示すレーザ電源装置は、商用電源
である３相電源５１の電力を用いて制御対象である励起
ランプ５８を発光させるためのものである。
【０００６】レーザ電源装置は、アナログ処理される整
流回路５２、コンバータ回路５３、インバータ回路５
４、電流センサ５５、システムＬＳＩ（大規模集積回
路）５６及びコンデンサ５７と、ディジタル処理される
コンバータ電圧制御部６１及びインバータ電流制御部６
２とで構成される。
流回路５２、コンバータ回路５３、インバータ回路５
４、電流センサ５５、システムＬＳＩ（大規模集積回
路）５６及びコンデンサ５７と、ディジタル処理される
コンバータ電圧制御部６１及びインバータ電流制御部６
２とで構成される。
【０００７】システムＬＳＩ５６は、コンバータ回路５
３、インバータ回路５４、電流センサ５５及びコンデン
サ５７からなるアナログ処理部分と、コンバータ電圧制
御部６１及びインバータ電流制御部６２からなるディジ
タル処理部分とのインタフェース機能を有している。す
なわち、システムＬＳＩは、２組のＰＷＭ（パルス幅変
調）発生回路及びＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換
部を有している。
３、インバータ回路５４、電流センサ５５及びコンデン
サ５７からなるアナログ処理部分と、コンバータ電圧制
御部６１及びインバータ電流制御部６２からなるディジ
タル処理部分とのインタフェース機能を有している。す
なわち、システムＬＳＩは、２組のＰＷＭ（パルス幅変
調）発生回路及びＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換
部を有している。
【０００８】一方のＰＷＭ発生回路は、コンバータ電圧
制御部６１の制御出力に基づいて、コンバータ回路５３
を駆動するＰＷＭ指令を発生する。一方のＡ／Ｄ変換部
は、コンデンサ５７の端子電位差であるＤＣ電圧値Ｖｄ
ｃをディジタル値に変換してコンバータ電圧制御部６１
に供給する。他方のＰＷＭ発生回路は、インバータ電流
制御部６２の制御出力に基づいて、インバータ回路５４
を駆動するＰＷＭ指令を発生する。他方のＡ／Ｄ変換部
は、電流センサ５５で検出された負荷電流値Ｉｆをディ
ジタル値に変換してインバータ電流制御部６２に供給す
る。
制御部６１の制御出力に基づいて、コンバータ回路５３
を駆動するＰＷＭ指令を発生する。一方のＡ／Ｄ変換部
は、コンデンサ５７の端子電位差であるＤＣ電圧値Ｖｄ
ｃをディジタル値に変換してコンバータ電圧制御部６１
に供給する。他方のＰＷＭ発生回路は、インバータ電流
制御部６２の制御出力に基づいて、インバータ回路５４
を駆動するＰＷＭ指令を発生する。他方のＡ／Ｄ変換部
は、電流センサ５５で検出された負荷電流値Ｉｆをディ
ジタル値に変換してインバータ電流制御部６２に供給す
る。
【０００９】コンバータ電圧制御部６１は、減算器７２
により、規定値のＤＣ電圧指令Ｖｃ７１と、コンデンサ
５７のＤＣ電圧値Ｖｄｃとの差分をとり、係数Ｋ７３を
乗じてＰＷＭ指令に変換してコンバータ回路５３を駆動
する。
により、規定値のＤＣ電圧指令Ｖｃ７１と、コンデンサ
５７のＤＣ電圧値Ｖｄｃとの差分をとり、係数Ｋ７３を
乗じてＰＷＭ指令に変換してコンバータ回路５３を駆動
する。
【００１０】インバータ電流制御部６２は、電流センサ
５５を用いて直流負荷電流値Ｉｆを取り込み、減算器７
５は規定値の電流指令Ｉｃ７６と直流負荷電流値との差
分を出力し、係数Ｋ７４を乗じてＰＷＭ指令としてイン
バータ回路５４を駆動する。
５５を用いて直流負荷電流値Ｉｆを取り込み、減算器７
５は規定値の電流指令Ｉｃ７６と直流負荷電流値との差
分を出力し、係数Ｋ７４を乗じてＰＷＭ指令としてイン
バータ回路５４を駆動する。
【００１１】電流指令Ｉｃ７６の一致するように制御さ
れたインバータ回路５４の出力により励起ランプ５８を
発光させる。
れたインバータ回路５４の出力により励起ランプ５８を
発光させる。
【００１２】図４に、図２の構成のレーザ電源装置を用
いてレーザを出力させたときのＤＣ電圧値Ａ、レーザ出
力の検出値Ｂ及びレーザ出力の指令値Ｃの波形を示す。
いてレーザを出力させたときのＤＣ電圧値Ａ、レーザ出
力の検出値Ｂ及びレーザ出力の指令値Ｃの波形を示す。
【００１３】レーザパルス出力を開始すると、コンデン
サは放電のみを行い充電されないので、レーザパルスの
後半になるほどＤＣ電圧値Ａは大きく低下する。これに
伴って、レーザパルスの出力も低減してしまう。また、
電圧低下が大きいため、パルス出力停止後の充電時間が
大きくなり、次の出力まで時間がかかる。
サは放電のみを行い充電されないので、レーザパルスの
後半になるほどＤＣ電圧値Ａは大きく低下する。これに
伴って、レーザパルスの出力も低減してしまう。また、
電圧低下が大きいため、パルス出力停止後の充電時間が
大きくなり、次の出力まで時間がかかる。
【００１４】このように、従来のレーザ電源装置では、
コンデンサに充電した電気エネルギを瞬時に放電してレ
ーザ励起用の励起ランプに供給して該励起ランプを点灯
させる。レーザ出力、つまり放電、を行っていない時
に、所望の充電電圧まで昇圧してコンデンサに充電す
る。このため、コンデンサの容量が小さいとレーザ出力
中に電圧低下が起こり、充分なレーザ出力を得ることが
できない場合がある。より大きなレーザ出力を得るため
には、コンデンサの容量を大きくすればよいが、大容量
になるほど充電の時間も必要となり、次の運転までの時
間が長くなる。また、大容量コンデンサは容積も大き
く、装置全体の小型化が出来ない。
コンデンサに充電した電気エネルギを瞬時に放電してレ
ーザ励起用の励起ランプに供給して該励起ランプを点灯
させる。レーザ出力、つまり放電、を行っていない時
に、所望の充電電圧まで昇圧してコンデンサに充電す
る。このため、コンデンサの容量が小さいとレーザ出力
中に電圧低下が起こり、充分なレーザ出力を得ることが
できない場合がある。より大きなレーザ出力を得るため
には、コンデンサの容量を大きくすればよいが、大容量
になるほど充電の時間も必要となり、次の運転までの時
間が長くなる。また、大容量コンデンサは容積も大き
く、装置全体の小型化が出来ない。
【００１５】また、励起ランプの発光には、商用電源電
圧に対して数倍の直流電圧が必要である。このため従来
のレーザ電源装置には、交流の商用電源を直流に変換す
る整流回路と、電圧を高電圧に昇圧する昇圧回路とが含
まれている。製品原価の低減と装置の小型化を図るた
め、回路構成の簡単化が望まれている。
圧に対して数倍の直流電圧が必要である。このため従来
のレーザ電源装置には、交流の商用電源を直流に変換す
る整流回路と、電圧を高電圧に昇圧する昇圧回路とが含
まれている。製品原価の低減と装置の小型化を図るた
め、回路構成の簡単化が望まれている。
【００１６】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、レーザ出力中常時高出力を維持することを可能
として、大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構成
の簡単化も可能とするレーザ電源装置を提供することを
目的とする。
もので、レーザ出力中常時高出力を維持することを可能
として、大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構成
の簡単化も可能とするレーザ電源装置を提供することを
目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点に係るレーザ電源装置は、３相
交流電源入力をスイッチングして直流出力を得るととも
に、該スイッチングにより前記直流出力の直流電圧値が
直流電圧指令に一致するように制御するコンバータ部
と、前記コンバータ部により得られる直流電圧により充
電されるコンデンサ部と、前記コンデンサ部の充電電力
を受けて、負荷電流値が電流指令に一致するようにスイ
ッチング制御して、負荷に供給するインバータ部と、を
具備する。
め、本発明の第１の観点に係るレーザ電源装置は、３相
交流電源入力をスイッチングして直流出力を得るととも
に、該スイッチングにより前記直流出力の直流電圧値が
直流電圧指令に一致するように制御するコンバータ部
と、前記コンバータ部により得られる直流電圧により充
電されるコンデンサ部と、前記コンデンサ部の充電電力
を受けて、負荷電流値が電流指令に一致するようにスイ
ッチング制御して、負荷に供給するインバータ部と、を
具備する。
【００１８】本発明の第２の観点に係るレーザ電源装置
は、３相交流電源入力をスイッチングして直流出力を得
るコンバータ回路と、前記コンバータ回路の出力により
充電されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電力を
スイッチングして負荷に供給するインバータ回路と、前
記コンバータ回路を前記直流出力の直流電圧値が直流電
圧指令に一致するように制御するコンバータ制御手段
と、前記インバータ回路を負荷電流値が電流指令に一致
するように制御するインバータ制御手段と、を具備す
る。
は、３相交流電源入力をスイッチングして直流出力を得
るコンバータ回路と、前記コンバータ回路の出力により
充電されるコンデンサと、前記コンデンサの充電電力を
スイッチングして負荷に供給するインバータ回路と、前
記コンバータ回路を前記直流出力の直流電圧値が直流電
圧指令に一致するように制御するコンバータ制御手段
と、前記インバータ回路を負荷電流値が電流指令に一致
するように制御するインバータ制御手段と、を具備す
る。
【００１９】前記コンバータ制御手段は、直流電圧指令
Ｖｃとコンデンサの電圧値Ｖｄｃとの差分に係数Ｋを乗
じて電流指令Ｉｑｃを得るコンバータ電圧制御手段と、
３相２相変換手段を有し、該３相２相変換手段により、
３相電源の３相交流電流値Ｉｒｆ及びＩｓｆをそれぞれ
取り込んで２相直流電流値Ｉｑｆ及びＩｄｆに変換する
とともに、電流指令Ｉｑｃと２相直流電流値Ｉｑｆの差
分、及び大きさ０の指令と２相直流電流値Ｉｄｆの差分
に対しそれぞれ係数Ｋｉ３５を乗じて、前記３相２相変
換手段により３相交流のパルス幅変調指令に変換してコ
ンバータ回路１３を駆動するコンバータ電流制御手段
と、を含んでいてもよい。
Ｖｃとコンデンサの電圧値Ｖｄｃとの差分に係数Ｋを乗
じて電流指令Ｉｑｃを得るコンバータ電圧制御手段と、
３相２相変換手段を有し、該３相２相変換手段により、
３相電源の３相交流電流値Ｉｒｆ及びＩｓｆをそれぞれ
取り込んで２相直流電流値Ｉｑｆ及びＩｄｆに変換する
とともに、電流指令Ｉｑｃと２相直流電流値Ｉｑｆの差
分、及び大きさ０の指令と２相直流電流値Ｉｄｆの差分
に対しそれぞれ係数Ｋｉ３５を乗じて、前記３相２相変
換手段により３相交流のパルス幅変調指令に変換してコ
ンバータ回路１３を駆動するコンバータ電流制御手段
と、を含んでいてもよい。
【００２０】前記インバータ制御手段は、電流指令Ｉｃ
と直流電流値Ｉｆの差分に係数Ｋ３７を乗じてパルス幅
変調指令としてインバータ回路１４を駆動するインバー
タ電流制御手段を含んでいてもよい。
と直流電流値Ｉｆの差分に係数Ｋ３７を乗じてパルス幅
変調指令としてインバータ回路１４を駆動するインバー
タ電流制御手段を含んでいてもよい。
【００２１】本発明のレーザ電源装置においては、レー
ザ出力中、３相ＰＷＭコンバータを用いたコンバータ部
ががコンデンサの充電電圧を所望の値に保持するため高
出力を維持することができ、大容量コンデンサが不要と
なる。また、該コンバータ部が整流と昇圧を同時に行う
ため、整流回路を別途に設ける必要がなくなる。したが
って、レーザ出力中常時高出力を維持することを可能と
して、大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構成の
簡単化も実現することができる。
ザ出力中、３相ＰＷＭコンバータを用いたコンバータ部
ががコンデンサの充電電圧を所望の値に保持するため高
出力を維持することができ、大容量コンデンサが不要と
なる。また、該コンバータ部が整流と昇圧を同時に行う
ため、整流回路を別途に設ける必要がなくなる。したが
って、レーザ出力中常時高出力を維持することを可能と
して、大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構成の
簡単化も実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２３】図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ
電源装置を含むレーザ装置の要部の構成を示している。
電源装置を含むレーザ装置の要部の構成を示している。
【００２４】図１に示すレーザ装置は、３相電源１１、
第１の電流センサ１２、コンバータ回路１３、インバー
タ回路１４、第２の電流センサ１５、システムＬＳＩ１
６、コンデンサ１７、励起ランプ１８、コンバータ電圧
制御部２１、コンバータ電流制御部２２及びインバータ
電流制御部２３を具備している。
第１の電流センサ１２、コンバータ回路１３、インバー
タ回路１４、第２の電流センサ１５、システムＬＳＩ１
６、コンデンサ１７、励起ランプ１８、コンバータ電圧
制御部２１、コンバータ電流制御部２２及びインバータ
電流制御部２３を具備している。
【００２５】レーザ電源装置は、３相電源１１を用いて
制御対象である励起ランプ１８を発光させるものであ
る。３相電源１１は商用電源であり、通常の場合、３相
のＡＣ２００Ｖが用いられる。
制御対象である励起ランプ１８を発光させるものであ
る。３相電源１１は商用電源であり、通常の場合、３相
のＡＣ２００Ｖが用いられる。
【００２６】この場合、レーザ電源装置は、完全なハー
ドウェアで実現する部分と、ＤＳＰ（ディジタルシグナ
ルプロセッサ）によりソフトウェア主体で実現する部分
とで構成される。完全なハードウェアで実現する部分
は、コンバータ回路１３、インバータ回路１４、システ
ムＬＳＩ１６、コンデンサ１７、電流センサ１２及び１
５を構成する。そして、ＤＳＰのソフトウェアで実現す
る部分は、コンバータ電圧制御部２１、コンバータ電流
制御部２２、及びインバータ電流制御部２３を構成す
る。
ドウェアで実現する部分と、ＤＳＰ（ディジタルシグナ
ルプロセッサ）によりソフトウェア主体で実現する部分
とで構成される。完全なハードウェアで実現する部分
は、コンバータ回路１３、インバータ回路１４、システ
ムＬＳＩ１６、コンデンサ１７、電流センサ１２及び１
５を構成する。そして、ＤＳＰのソフトウェアで実現す
る部分は、コンバータ電圧制御部２１、コンバータ電流
制御部２２、及びインバータ電流制御部２３を構成す
る。
【００２７】システムＬＳＩ１６は、上述した完全なハ
ードウェアで実現する部分とＤＳＰにおけるソフトウェ
ア部分とのインターフェイス回路として、位相検出回
路、第１〜第３のＡ／Ｄ変換部、並びに第１及び第２の
ＰＷＭ発生回路を含んでいる。すなわち、位相検出回路
は、３相電源１１の出力位相を検出する。第１のＡ／Ｄ
変換部は、電流センサ１２の出力をディジタル値に変換
してコンバータ電流制御部２２に供給する。第１のＰＷ
Ｍ発生回路は、コンバータ電流制御部２２の制御出力を
ＰＷＭ指令に変換してコンバータ回路１３に供給する。
第２のＡ／Ｄ変換部は、コンデンサ１７の端子電位差で
あるＤＣ電圧値Ｖｄｃをディジタル値に変換してコンバ
ータ電圧制御部２１に供給する。第２のＰＷＭ発生回路
は、インバータ電流制御部２３の制御出力を、ＰＷＭ指
令に変換してインバータ回路１４に供給する。第３のＡ
／Ｄ変換部は、電流センサ５５で検出された負荷電流値
Ｉｆをディジタル値に変換してインバータ電流制御部２
３に供給する。
ードウェアで実現する部分とＤＳＰにおけるソフトウェ
ア部分とのインターフェイス回路として、位相検出回
路、第１〜第３のＡ／Ｄ変換部、並びに第１及び第２の
ＰＷＭ発生回路を含んでいる。すなわち、位相検出回路
は、３相電源１１の出力位相を検出する。第１のＡ／Ｄ
変換部は、電流センサ１２の出力をディジタル値に変換
してコンバータ電流制御部２２に供給する。第１のＰＷ
Ｍ発生回路は、コンバータ電流制御部２２の制御出力を
ＰＷＭ指令に変換してコンバータ回路１３に供給する。
第２のＡ／Ｄ変換部は、コンデンサ１７の端子電位差で
あるＤＣ電圧値Ｖｄｃをディジタル値に変換してコンバ
ータ電圧制御部２１に供給する。第２のＰＷＭ発生回路
は、インバータ電流制御部２３の制御出力を、ＰＷＭ指
令に変換してインバータ回路１４に供給する。第３のＡ
／Ｄ変換部は、電流センサ５５で検出された負荷電流値
Ｉｆをディジタル値に変換してインバータ電流制御部２
３に供給する。
【００２８】レーザ電源装置は機能によりインバータ部
とコンバータ部とに分けることができる。まず、コンバ
ータ部は、ＤＣ電圧指令Ｖｃに一致するようにＤＣ電圧
値Ｖｄｃを制御する。コンバータ回路１３として、いわ
ゆる３相ＰＷＭコンバータを用いる。
とコンバータ部とに分けることができる。まず、コンバ
ータ部は、ＤＣ電圧指令Ｖｃに一致するようにＤＣ電圧
値Ｖｄｃを制御する。コンバータ回路１３として、いわ
ゆる３相ＰＷＭコンバータを用いる。
【００２９】コンバータ電圧制御部２１は、規定値のＤ
Ｃ電圧指令Ｖｃ３１と、コンデンサ１７の電位差である
ＤＣ電圧値Ｖｄｃを減算器３２に与えて、両者の差分を
とり、係数Ｋｖ３３を乗じて、コンバータ電流制御部２
２に対する電流指令Ｉｑｃとする。
Ｃ電圧指令Ｖｃ３１と、コンデンサ１７の電位差である
ＤＣ電圧値Ｖｄｃを減算器３２に与えて、両者の差分を
とり、係数Ｋｖ３３を乗じて、コンバータ電流制御部２
２に対する電流指令Ｉｑｃとする。
【００３０】コンバータ電流制御部２２は、電流センサ
１２を用いて、３相電源１１を構成する各相出力Ｅｒ、
Ｅｓ及びＥｔのうちの出力Ｅｒ及びＥｓの３相交流電流
値Ｉｒｆ及びＩｓｆをそれぞれ取り込み、３相２相変換
部３６を介して２相直流電流値Ｉｑｆ及びＩｄｆに変換
する。
１２を用いて、３相電源１１を構成する各相出力Ｅｒ、
Ｅｓ及びＥｔのうちの出力Ｅｒ及びＥｓの３相交流電流
値Ｉｒｆ及びＩｓｆをそれぞれ取り込み、３相２相変換
部３６を介して２相直流電流値Ｉｑｆ及びＩｄｆに変換
する。
【００３１】コンバータ電流制御部２２は、減算器３４
により、電流指令Ｉｑｃと２相直流電流値Ｉｑｆの差
分、及び大きさ０の指令と２相直流電流値Ｉｄｆの差分
を出力させ、これらそれぞれに対し係数Ｋｉ３５を乗じ
て、３相２相変換部３６により３相交流のＰＷＭ指令に
変換してコンバータ回路１３を駆動する。該３相２相変
換部３６は、３相電源１１の位相を取り込んで変換に利
用している。
により、電流指令Ｉｑｃと２相直流電流値Ｉｑｆの差
分、及び大きさ０の指令と２相直流電流値Ｉｄｆの差分
を出力させ、これらそれぞれに対し係数Ｋｉ３５を乗じ
て、３相２相変換部３６により３相交流のＰＷＭ指令に
変換してコンバータ回路１３を駆動する。該３相２相変
換部３６は、３相電源１１の位相を取り込んで変換に利
用している。
【００３２】インバータ部は、上述したコンバータ部よ
りＤＣ電圧値Ｖｄｃを受け、電流指令Ｉｃ３９に一致す
るように電流値Ｉｆを制御して、励起ランプ１８を発光
させる。
りＤＣ電圧値Ｖｄｃを受け、電流指令Ｉｃ３９に一致す
るように電流値Ｉｆを制御して、励起ランプ１８を発光
させる。
【００３３】インバータ電流制御部２３は、電流センサ
１５を用いて直流電流値Ｉｆを取り込み、減算器３８に
より、規定値の電流指令Ｉｃ３９と直流電流値Ｉｆの差
分を出力させ、それに係数Ｋ３７を乗じてＰＷＭ指令と
してインバータ回路１４を駆動する。
１５を用いて直流電流値Ｉｆを取り込み、減算器３８に
より、規定値の電流指令Ｉｃ３９と直流電流値Ｉｆの差
分を出力させ、それに係数Ｋ３７を乗じてＰＷＭ指令と
してインバータ回路１４を駆動する。
【００３４】図２に、図１のレーザ電源装置を用いてレ
ーザ出力を行ったときのＤＣ電圧値Ａ、レーザ出力の検
出値Ｂ及びレーザ出力の指令値Ｃの波形を示す。
ーザ出力を行ったときのＤＣ電圧値Ａ、レーザ出力の検
出値Ｂ及びレーザ出力の指令値Ｃの波形を示す。
【００３５】レーザ出力の指令値Ｃを指定すると、レー
ザ出力の検出値Ｂに示すようにレーザパルスを出力す
る。この間、コンデンサの電位が下がってＤＣ電圧値Ａ
は低下するが、コンバータ部が常時昇圧を行うので、該
電圧値Ａが大きく低下することはない。これにより、レ
ーザパルス出力の検出値Ｂは、指令値Ｃに従った出力と
なる。また、電圧低下が少ないため、パルス出力停止後
の充電も短時間で完了する。
ザ出力の検出値Ｂに示すようにレーザパルスを出力す
る。この間、コンデンサの電位が下がってＤＣ電圧値Ａ
は低下するが、コンバータ部が常時昇圧を行うので、該
電圧値Ａが大きく低下することはない。これにより、レ
ーザパルス出力の検出値Ｂは、指令値Ｃに従った出力と
なる。また、電圧低下が少ないため、パルス出力停止後
の充電も短時間で完了する。
【００３６】このようにして、次のような効果が得られ
る。
る。
【００３７】（１）レーザ出力の高性能化 レーザ出力を開始すると電圧低下が起こるが、コンバー
タ部は、レーザ出力中もＤＣ電圧指令Ｖｃに一致するよ
うにＤＣ電圧値Ｖｄｃを制御するため、常にレーザの高
出力を維持させることができる。
タ部は、レーザ出力中もＤＣ電圧指令Ｖｃに一致するよ
うにＤＣ電圧値Ｖｄｃを制御するため、常にレーザの高
出力を維持させることができる。
【００３８】（２）整流回路不要 ＤＳＰにおけるソフトウェアの３相２相変換部を用いて
直流電流値を交流値に変換して制御するため、従来ハー
ドウェアで構成していた整流回路が不要となる。
直流電流値を交流値に変換して制御するため、従来ハー
ドウェアで構成していた整流回路が不要となる。
【００３９】（３）大容量コンデンサ不要 レーザ出力を開始すると電圧低下が起こるため、従来は
大容量コンデンサにより 電気エネルギーを貯めておい
て防いでいたが、図１の構成では電圧低下が起こるとす
ぐにコンバータ部が補償するため、大容量コンデンサが
不要となる。また、充電のための時間も不要となる。
大容量コンデンサにより 電気エネルギーを貯めておい
て防いでいたが、図１の構成では電圧低下が起こるとす
ぐにコンバータ部が補償するため、大容量コンデンサが
不要となる。また、充電のための時間も不要となる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ出力中常時高出力を維持することを可能として、
大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構成の簡単化
も可能とするレーザ電源装置を提供することができる。
レーザ出力中常時高出力を維持することを可能として、
大容量コンデンサを不要とし、しかも回路構成の簡単化
も可能とするレーザ電源装置を提供することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ電源装置を組
み込んだレーザ装置の要部の構成を示すブロック図であ
る。
み込んだレーザ装置の要部の構成を示すブロック図であ
る。
【図２】図１のレーザ装置の動作を説明するための各部
波形図である。
波形図である。
【図３】従来のレーザ電源装置の一例を組み込んだレー
ザ装置の要部の構成を示すブロック図である。
ザ装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３のレーザ装置の動作を説明するための各部
波形図である。
波形図である。
１１ ３相電源 １２ 電流センサ １３ コンバータ回路 １４ インバータ回路 １５ 電流センサ １６ システムＬＳＩ（大規模集積回路） １７ コンデンサ １８ 励起ランプ ２１ コンバータ電圧制御部 ２２ コンバータ電流制御部 ２３ インバータ電流制御部 ３１ ＤＣ電圧指令値Ｖｃ ３２ 減算器 ３３ 係数Ｋｖ ３４ 減算器 ３５ 係数Ｋｉ ３６ ３相２相変換部 ３７ 係数Ｋ ３８ 減算器 ３９ 電流指令値Ｉｃ
Claims (4)
- 【請求項１】３相交流電源入力をスイッチングして直流
出力を得るとともに、該スイッチングにより前記直流出
力の直流電圧値が直流電圧指令に一致するように制御す
るコンバータ部と、 前記コンバータ部により得られる直流電圧により充電さ
れるコンデンサ部と、 前記コンデンサ部の充電電力を受けて、負荷電流値が電
流指令に一致するようにスイッチング制御して、負荷に
供給するインバータ部と、を具備することを特徴とする
レーザ電源装置。 - 【請求項２】３相交流電源入力をスイッチングして直流
出力を得るコンバータ回路と、 前記コンバータ回路の出力により充電されるコンデンサ
と、 前記コンデンサの充電電力をスイッチングして負荷に供
給するインバータ回路と、 前記コンバータ回路を前記直流出力の直流電圧値が直流
電圧指令に一致するように制御するコンバータ制御手段
と、 前記インバータ回路を負荷電流値が電流指令に一致する
ように制御するインバータ制御手段と、を具備すること
を特徴とするレーザ電源装置。 - 【請求項３】前記コンバータ制御手段は、 直流電圧指令Ｖｃとコンデンサの電圧値Ｖｄｃとの差分
に係数Ｋを乗じて電流指令Ｉｑｃを得るコンバータ電圧
制御手段と、 ３相２相変換手段を有し、該３相２相変換手段により、
３相電源の３相交流電流値Ｉｒｆ及びＩｓｆをそれぞれ
取り込んで２相直流電流値Ｉｑｆ及びＩｄｆに変換する
とともに、電流指令Ｉｑｃと２相直流電流値Ｉｑｆの差
分、及び大きさ０の指令と２相直流電流値Ｉｄｆの差分
に対しそれぞれ係数Ｋｉ３５を乗じて、前記３相２相変
換手段により３相交流のパルス幅変調指令に変換してコ
ンバータ回路１３を駆動するコンバータ電流制御手段
と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザ電
源装置。 - 【請求項４】前記インバータ制御手段は、電流指令Ｉｃ
と直流電流値Ｉｆの差分に係数Ｋ３７を乗じてパルス幅
変調指令としてインバータ回路１４を駆動するインバー
タ電流制御手段を含むことを特徴とする請求項２又は３
に記載のレーザ電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10231506A JP2000068573A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | レーザ電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10231506A JP2000068573A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | レーザ電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068573A true JP2000068573A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=16924570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10231506A Pending JP2000068573A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | レーザ電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068573A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133602B2 (en) | 2004-01-20 | 2006-11-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply apparatus, motor drive control method using the same and motor vehicle having the same mounted thereon |
| JP2013085434A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-05-09 | Daihen Corp | 電力変換回路の制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相ｐｗｍコンバータシステム |
| JP2013138543A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Daihen Corp | 電力変換回路の制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相ｐｗｍコンバータシステム |
| JP2018068003A (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 住友重機械工業株式会社 | レーザ用電源、スイッチングコンバータ |
| JP2019126197A (ja) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | 住友重機械工業株式会社 | 電源装置、レーザ装置 |
-
1998
- 1998-08-18 JP JP10231506A patent/JP2000068573A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133602B2 (en) | 2004-01-20 | 2006-11-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply apparatus, motor drive control method using the same and motor vehicle having the same mounted thereon |
| JP2013085434A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-05-09 | Daihen Corp | 電力変換回路の制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相ｐｗｍコンバータシステム |
| JP2013138543A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Daihen Corp | 電力変換回路の制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相ｐｗｍコンバータシステム |
| JP2018068003A (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 住友重機械工業株式会社 | レーザ用電源、スイッチングコンバータ |
| JP2019126197A (ja) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | 住友重機械工業株式会社 | 電源装置、レーザ装置 |
| JP7132718B2 (ja) | 2018-01-17 | 2022-09-07 | 住友重機械工業株式会社 | 電源装置、レーザ装置 |
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