JP2004074258A - アーク加工用電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来技術の溶接電源装置では、インバータ回路を構成する各素子の通電電流のバランスが悪く、各素子の熱損失に大きなバラツキが生じていた。
【解決手段】第１素子乃至第４素子からブリッジを形成し、直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、第１導通期間、第１循環期間、第２導通期間及び第２循環期間によって位相シフト期間を設け、フィードバック制御によって位相シフト制御を行う位相シフト制御回路と、高周波交流電圧をアーク加工に適した直流電圧に変換して出力するアーク加工用電源装置において、位相シフト制御回路が第ｎ回目の位相シフト期間中は前記位相シフト制御を行い、第ｎ＋１回目の前記位相シフト期間中は第１循環期間と第２循環期間とを入れ替えて位相シフト制御を行い、以後第ｎ回目と第ｎ＋１回目の位相シフト制御とを交互に繰り返すことを特徴とするアーク加工用電源装置である。
【選択図】 図１
【解決手段】第１素子乃至第４素子からブリッジを形成し、直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、第１導通期間、第１循環期間、第２導通期間及び第２循環期間によって位相シフト期間を設け、フィードバック制御によって位相シフト制御を行う位相シフト制御回路と、高周波交流電圧をアーク加工に適した直流電圧に変換して出力するアーク加工用電源装置において、位相シフト制御回路が第ｎ回目の位相シフト期間中は前記位相シフト制御を行い、第ｎ＋１回目の前記位相シフト期間中は第１循環期間と第２循環期間とを入れ替えて位相シフト制御を行い、以後第ｎ回目と第ｎ＋１回目の位相シフト制御とを交互に繰り返すことを特徴とするアーク加工用電源装置である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアーク加工用電源装置において、位相シフトを用いて出力制御を行う位相シフト制御方式の溶接電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来技術のアーク加工用電源装置のブロック図である。図７において、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流して直流電圧に変換する一次整流回路ＤＲ１と、上記一次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を平滑する平滑コンデンサＣ１とから直流電源回路が形成されている。
【０００３】
図７に示すブリッジ接続されたインバータ回路は、第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第４のスイッチング素子ＴＲ４によって形成され、相対向する辺を形成する第１のスイッチング素子（以下、第１素子という）ＴＲ１及び第４のスイッチング素子（以下、第４素子という）ＴＲ４と、第２のスイッチング素子（以下、第２素子という）ＴＲ２及び第３のスイッチング素子（以下、第３素子という）ＴＲ３とがそれぞれ一対となり、後述する位相シフト回路ＰＳから出力する位相シフト信号である第１のスイッチング素子駆動信号（以下、第１素子駆動信号という）Ｐｓ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号（以下、第４素子駆動信号という）Ｐｓ４によって、これらの対をなす２個素子（以下、一対複数個素子という）に与える上記駆動信号にずれを設け位相シフトさせて、一対複数個素子が交互に導通と遮断を繰り返して直流電圧を高周波交流電圧に変換する。
【０００４】
第１の逆導通ダイオードＤ１乃至第４の逆導通ダイオードダイオードＤ４は、第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４にそれぞれ逆極性で並列に接続されている。
【０００５】
主変圧器ＩＮＴは、一次側の高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換する。二次整流回路ＤＲ２は、上記主変圧器ＩＮＴの出力を整流してアーク加工用直流電圧」に変換し直流リアクトルＤＣＬを通じてトーチ１と被溶接物２との間に直流電圧を供給する。
【０００６】
出力電流検出回路ＩＤは、出力電流検出信号Ｉｄを出力する。比較演算回路ＥＲは、出力電流設定器ＩＲの出力電流設定信号Ｉｒと出力電流検出回路ＩＤの出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算して、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値を出力する。
【０００７】
位相シフト回路ＰＳは、比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて、位相シフト信号である第１素子駆動信号Ｐｓ１及び第４素子駆動信号Ｐｓ４並びに第２素子駆動信号Ｐｓ２及び第３素子駆動信号Ｐｓ３に位相シフトを設けて出力する。
【０００８】
図８及び図９は、図７に示す従来技術の溶接電源装置の動作モードを説明するための構成図１／２及び２／２であり、図１０は動作を説明するための波形図である。
【０００９】
図１０（Ａ）の波形は第１素子駆動信号Ｐｓ１の波形を示し、図１０（Ｂ）の波形は第２素子駆動信号Ｐｓ２の波形を示し、図１０（Ｃ）の波形は第３素子駆動信号Ｐｓ３の波形を示し、図１０（Ｄ）の波形は第４素子駆動信号Ｐｓ４の波形を示す。図１０（Ｅ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電圧Ｖｔを示し、図１０（Ｆ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電流Ｖｉを示す。
【００１０】
図１０に示す、従来技術の溶接電源装置の位相シフト期間は、前周期と後半周期とで形成され、前半周期は第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）と、第１循環期間Ｃ（ｔ３〜ｔ４）と、第１還流期間Ｂ及び第２回生期間Ｄ（ｔ２〜ｔ３及びｔ４〜ｔ５）とを有し、後半周期は第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）と、第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）と、第３還流期間Ｆ及び第４回生期間Ｈ（ｔ６〜ｔ７及びｔ８〜ｔ１）とを有する。
【００１１】
（前半周期Ｔ１）
図１０に示す第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）において、図８（Ａ）に示す第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給され、これにより一次巻線に図１０（Ｆ）に示す一次電流Ｖｉが流れる。
【００１２】
第１還流期間Ｂ（ｔ２〜ｔ３）において、第１素子ＴＲ１が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図８（Ｂ）に示す、第２の逆導通ダイオードＤ２に流れて一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００１３】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ３において、第２素子ＴＲ２は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第１循環期間Ｃ（ｔ３〜ｔ４）において、一次電流Ｖｉは図８（Ｃ）に第４素子ＴＲ４及び第２の逆導通ダイオードＤ２を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｔは第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４により零電圧付近にクランプされる。
【００１４】
第２回生期間Ｄ（ｔ４〜ｔ５）において、第４素子ＴＲ４が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図８（Ｄ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第３の逆導通ダイオードＤ３に一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００１５】
（後半周期Ｔ２）
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ５において、第３素子ＴＲ３は零電位で導通することができる。さらに、第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）において、図８（Ｅ）に示す第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給されるが、上記（前半周期）とは逆が極性となり、これにより一次巻線に図１０（Ｆ）に示す負の一次電流Ｖｉが流れる。
【００１６】
第３還流期間Ｆ（ｔ６〜ｔ７）において、第２素子ＴＲ２が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図８（Ｆ）に示す、第１の逆導通ダイオードＤ１に流れて負の一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００１７】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１素子ＴＲ１は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）において、負の一次電流Ｖｉは図８（Ｇ）に第１素子ＴＲ１及び第１の逆導通ダイオードＤ１を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｉは第１素子ＴＲ１及び第３素子ＴＲ３により零電圧付近にクランプされる。
【００１８】
第４回生期間Ｈ（ｔ８〜ｔ１）において、第３素子ＴＲ３が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図８（Ｈ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第４の逆導通ダイオードＤ４に負の一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
図１１は、従来技術の溶接電源装置の各動作モード時（導通期間、循環期間及び還流期間）の各スイッチング素子及び各ダイオードに流れる電流状態を示す図であり、上記図１１より第３スイッチング素子ＴＲ３及び第４スイッチング素子ＴＲ４並びに第１の逆導通ダイオードＤ１及び第２の逆導通ダイオードＤ２に通電する電流比率が多く、インバータ回路を構成する各素子の熱損失に大きな差が生じ、上記各素子を効率良く利用できない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、直流電圧を出力する直流電源回路と、上記直流電源回路のプラス側出力に接続される第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第３のスイッチング素子ＴＲ３と上記第１のスイッチング素子ＴＲ１に相対向する第４のスイッチング素子ＴＲ４と上記第３のスイッチング素子ＴＲ３に相対向する第２のスイッチング素子ＴＲ２とからブリッジを形成し、上記直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、第１導通期間、第１循環期間、第２導通期間及び第２循環期間からなる予め定めた位相シフト期間を設け、アーク負荷の電圧又は電流のフィードバック制御によって定まる上記第１導通期間中は相対向する第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を導通状態にさせ続いて上記位相シフト期間の半周期までの上記第１循環期間中は平行する上記第２のスイッチング素子ＴＲ２及び上記第４のスイッチング素子ＴＲ４を導通状態にさせて循環電流を通電させ続いて上記第１導通期間と同じ時間長さの上記第２導通期間中は相対向する上記第２のスイッチング素子ＴＲ２及び第３のスイッチング素子ＴＲ３を導通状態にさせ続いて上記第１循環期間と同じ時間長さの上記第２循環期間中は平行する前記第１のスイッチング素子ＴＲ１及び上記第３のスイッチング素子ＴＲ３を導通状態にさせて循環電流を通電させる位相シフト制御を行う位相シフト制御回路ＰＳＡと、高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴと、上記主変圧器ＩＮＴの出力を整流して直流電圧を出力するアーク加工用電源装置において、上記位相シフト制御回路ＰＳＡが第ｎ回目の上記位相シフト期間中は上記位相シフト制御を行い第ｎ＋１回目の上記位相シフト期間中は上記第１循環期間と上記第２循環期間とを入れ替えて位相シフト制御を行い、以後第ｎ回目の位相シフト制御と第ｎ＋１回目の位相シフト制御とを交互に繰り返す位相シフト制御回路ＰＳＡであることを特徴とするアーク加工用電源装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のアーク加工用電源装置のブロック図である。同図において、従来技術のアーク加工用電源装置のブロック図７と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２２】
位相シフト制御回路ＰＳＡは、比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて、位相シフト制御信号である第１素子駆動信号Ｐａ１及び第４素子駆動信号Ｐａ４並びに第２素子駆動信号Ｐａ２及び第３素子駆動信号Ｐａ３に位相シフトを設けて出力する。
【００２３】
図２乃至図５は、図１に示す本発明のアーク加工用電源装置の動作モードを説明するための構成図１／４乃至４／４であり、図６は動作を説明するための波形図である。
【００２４】
図６（Ａ）の波形は第１素子駆動信号Ｐａ１の波形を示し、図６（Ｂ）の波形は第２素子駆動信号Ｐａ２の波形を示し、図６（Ｃ）の波形は第３素子駆動信号Ｐａ３の波形を示し、図６（Ｄ）の波形は第４素子駆動信号Ｐａ４の波形を示す。図６（Ｅ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電圧Ｖｔを示し、図６（Ｆ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電流Ｖｉを示す。
【００２５】
図１に示す、本発明の溶接電源装置は第ｎ回目の位相シフト期間及び第ｎ＋１回目の位相シフト期間を有し、第ｎ回目の位相シフト期間は前半周期と後半周期とで形成され、上記前半周期は、第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）と第１循環期間Ｃ（ｔ３〜ｔ４）と第１還流期間Ｂ及び第２回生期間Ｄ（ｔ２〜ｔ３及びｔ４〜ｔ５）とを有し、上記後半周期は第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）と第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）と第３還流期間Ｆ及び第４回生期間Ｈ（ｔ６〜ｔ７及びｔ８〜ｔ９）とを有する。また、第ｎ＋１回目の位相シフト期間も前半周期と後半周期とで形成され、第ｎ＋１回目の位相シフト期間の前半周期は、第３導通期間Ｉ（ｔ９〜ｔ１０）と第３循環期間Ｋ（ｔ１１〜ｔ１２）と第５還流期間Ｊ及び第６回生期間Ｌ（ｔ１０〜ｔ１１及びｔ１２〜ｔ１３）とを有し、第ｎ＋１回目の位相シフト期間の後半周期は、第４導通期間Ｍ（ｔ１３〜ｔ１４）と第４循環期間Ｏ（ｔ１５〜ｔ１６）と第７還流期間Ｎ及び第８回生期間Ｐ（ｔ１４〜ｔ１５及びｔ１６〜ｔ１）とを有する。
【００２６】
（第ｎ回目の位相シフト期間の前半周期Ｔ１）
図６に示す第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）において、図２（Ａ）に示す第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給され、これにより一次巻線に図６（Ｅ）に示す一次電流Ｖｉが流れる。
【００２７】
第１還流期間Ｂ（ｔ２〜ｔ３）において、第１素子ＴＲ１が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図２（Ｂ）に示す、第２の逆導通ダイオードＤ２に流れて一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００２８】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ３において、第２素子ＴＲ２は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために零電位で導通する。さらに、第１循環期間（ｔ３〜ｔ４）において、一次電流Ｖｉは図２（Ｃ）に第４素子ＴＲ４及び第２の逆導通ダイオードＤ２を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｔは第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４により零電圧付近にクランプされる。
【００２９】
第２回生期間Ｄ（ｔ４〜ｔ５）において、第４素子ＴＲ４が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図２（Ｄ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第３の逆導通ダイオードＤ３に一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００３０】
（後半周期Ｔ２）
図６に示す時刻ｔ＝ｔ５において、第３素子ＴＲ３は零電位で導通する。さらに、第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）において、図３（Ｅ）に示す第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給されが、上記（前半周期）とは逆が極性となり、これにより一次巻線に図６（Ｆ）に示す負の一次電流Ｖｉが流れる。
【００３１】
第３還流期間Ｆ（ｔ６〜ｔ７）において、第２素子ＴＲ２が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図３（Ｆ）に示す、第１の逆導通ダイオードＤ１に流れて負の一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００３２】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１素子ＴＲ１は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）において、負の一次電流Ｖｉは図３（Ｇ）に第３素子ＴＲ３及び第１の逆導通ダイオードＤ１を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｉは第１素子ＴＲ１及び第３素子ＴＲ３により零電圧付近にクランプされる。
【００３３】
第４回生期間Ｈ（ｔ８〜ｔ９）において、第３素子ＴＲ３が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図３（Ｈ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第４の逆導通ダイオードＤ４に負の一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００３４】
（第ｎ＋１回目の位相シフト期間の前半周期Ｔ３）
図６に示す第３導通期間Ｉ（ｔ９〜ｔ１０）において、図４（Ｉ）に示す第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給され、これにより一次巻線に図６（Ｅ）に示す一次電流Ｖｉが流れる。
【００３５】
第５還流期間Ｊ（ｔ１０〜ｔ１１）において、第４素子ＴＲ４が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図４（Ｊ）に示す、第３の逆導通ダイオードＤ３に流れて一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００３６】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ１１において、第３素子ＴＲ３は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第３循環期間Ｋ（ｔ１１〜ｔ１２）において、一次電流Ｖｉは図４（Ｋ）に第１素子ＴＲ１及び第３の逆導通ダイオードＤ３を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。
【００３７】
第６回生期間Ｌ（ｔ１２〜ｔ１３）において、第１素子ＴＲ１が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図４（Ｌ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第２の逆導通ダイオードＤ２に一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００３８】
（第ｎ＋１回目の位相シフト期間の後半周期Ｔ４）
図６に示す時刻ｔ＝ｔ１３において、第２素子ＴＲ２は零電位で導通することができる。さらに、第４導通期間Ｍ（ｔ１３〜ｔ１４）において、図５（Ｍ）に示す第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給されが、上記（前半周期）とは逆が極性となり、これにより一次巻線に図６（Ｅ）に示す負の一次電流Ｖｉが流れる。
【００３９】
第７還流期間Ｎ（ｔ１４〜ｔ１５）において、第３素子ＴＲ３が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図５（Ｎ）に示す、第４の逆導通ダイオードＤ４に流れて負の一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００４０】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ１５において、第４素子ＴＲ４は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第４循環期間Ｏ（ｔ１５〜ｔ１６）において、負の一次電流Ｖｉは図５（Ｎ）に第２素子ＴＲ２１及び第４の逆導通ダイオードＤ４を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｔは第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４により零電圧付近にクランプされる。
【００４１】
第８回生期間Ｐ（ｔ１６〜ｔ１）において、第１素子ＴＲ１が導通し、第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４が遮断状態すると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図５（Ｐ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第１の逆導通ダイオードＤ１４に負の一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００４２】
図１２は、上記より第ｎ回目の位相シフト期間及び第ｎ＋１回目の位相シフト期間の各スイッチング素子及び各ダイオードに流れる電流状態をまとめた図であり、上記より各素子に通電比率が均等になっていることを示している。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、上述より第スイッチング素子乃至第４スイッチング素子並びに第１の逆導通ダイオード乃至第４の逆導通ダイオードに通電する電流比率が均等し、インバータを構成する各素子の電流バランスが良くなり各素子の熱損失の差を小さくすることが可能となる。よって、上記よりスイッチング素子又は逆導通ダイオードの電流容量の大きいものを選択する必要がなくなり、スイッチング素子等の選定も容易になる。更に、本発明は位相シフト制御回路の変更のみで容易に各素子の電流バランスを改善することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位相シフト制御を実施するアーク加工用電源装置のブロック図である。
【図２】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する１／４構成図である。
【図３】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する２／４構成図である。
【図４】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する３／４構成図である。
【図５】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する４／４構成図である。
【図６】図１に示すアーク加工用電源装置の動作を説明するための波形図である。
【図７】従来技術のアーク加工用電源装置のブロック図である。
【図８】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の動作モードを説明する１／２構成図である。
【図９】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の動作モードを説明する２／２構成図である。
【図１０】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の動作を説明するための波形図である。
【図１１】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の各動作モード時の各素子に流れる電流を示す状態図である。
【図１２】図１に示す本発明のアーク加工用電源装置の各動作期間の各素子に流れる電流を示す状態図である。
【符号の説明】
１ トーチ
２ 被溶接物
ＡＣ 三相交流商用電源
Ｃ１ 平滑コンデンサー
Ｄ１ 第１の逆導通ダイオード
Ｄ２ 第２の逆導通ダイオード
Ｄ３ 第３の逆導通ダイオード
Ｄ４ 第４の逆導通ダイオード
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＤＲ１ 一次整流回路
ＤＲ２ 二次整流回路
ＥＲ 比較演算回路
ＩＤ 出力電流検出回路
ＩＲ 出力電流設定回路
ＩＮＴ 主変圧器
ＰＳＡ 位相シフト制御回路
ＰＳ 位相シフト回路
ＴＳ 起動スイッチ
ＴＲ１ 第１のスイッチング素子（第１素子）
ＴＲ２ 第２のスイッチング素子（第２素子）
ＴＲ３ 第３のスイッチング素子（第３素子）
ＴＲ４ 第４のスイッチング素子（第４素子）
Ｅｒ 比較演算信号
Ｉｄ 出力電流検出信号
Ｉｒ 出力電流設定信号
Ｐａ１ 第１のスイッチング素子駆動信号（第１素子駆動信号）
Ｐａ２ 第２のスイッチング素子駆動信号（第２素子駆動信号）
Ｐａ３ 第３のスイッチング素子駆動信号（第３素子駆動信号）
Ｐａ４ 第４のスイッチング素子駆動信号（第４素子駆動信号）
Ｐｓ１ 第１のスイッチング素子駆動信号（第１素子駆動信号）
Ｐｓ２ 第２のスイッチング素子駆動信号（第２素子駆動信号）
Ｐｓ３ 第３のスイッチング素子駆動信号（第３素子駆動信号）
Ｐｓ４ 第４のスイッチング素子駆動信号（第４素子駆動信号）
Ｔｓ 起動信号
Ｖｔ 主変圧器一次巻線の一次電圧
Ｖｉ 主変圧器一次巻線の一次電流
Ｔ１ 第ｎ回目の位相シフト期間の前半周期
Ｔ２ 第ｎ回目の位相シフト期間の後半周期
Ｔ３ 第ｎ＋１回目の位相シフト期間の前半周期
Ｔ４ 第ｎ＋１回目の位相シフト期間の後半周期
【発明の属する技術分野】
本発明はアーク加工用電源装置において、位相シフトを用いて出力制御を行う位相シフト制御方式の溶接電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来技術のアーク加工用電源装置のブロック図である。図７において、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流して直流電圧に変換する一次整流回路ＤＲ１と、上記一次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を平滑する平滑コンデンサＣ１とから直流電源回路が形成されている。
【０００３】
図７に示すブリッジ接続されたインバータ回路は、第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第４のスイッチング素子ＴＲ４によって形成され、相対向する辺を形成する第１のスイッチング素子（以下、第１素子という）ＴＲ１及び第４のスイッチング素子（以下、第４素子という）ＴＲ４と、第２のスイッチング素子（以下、第２素子という）ＴＲ２及び第３のスイッチング素子（以下、第３素子という）ＴＲ３とがそれぞれ一対となり、後述する位相シフト回路ＰＳから出力する位相シフト信号である第１のスイッチング素子駆動信号（以下、第１素子駆動信号という）Ｐｓ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号（以下、第４素子駆動信号という）Ｐｓ４によって、これらの対をなす２個素子（以下、一対複数個素子という）に与える上記駆動信号にずれを設け位相シフトさせて、一対複数個素子が交互に導通と遮断を繰り返して直流電圧を高周波交流電圧に変換する。
【０００４】
第１の逆導通ダイオードＤ１乃至第４の逆導通ダイオードダイオードＤ４は、第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４にそれぞれ逆極性で並列に接続されている。
【０００５】
主変圧器ＩＮＴは、一次側の高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換する。二次整流回路ＤＲ２は、上記主変圧器ＩＮＴの出力を整流してアーク加工用直流電圧」に変換し直流リアクトルＤＣＬを通じてトーチ１と被溶接物２との間に直流電圧を供給する。
【０００６】
出力電流検出回路ＩＤは、出力電流検出信号Ｉｄを出力する。比較演算回路ＥＲは、出力電流設定器ＩＲの出力電流設定信号Ｉｒと出力電流検出回路ＩＤの出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算して、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値を出力する。
【０００７】
位相シフト回路ＰＳは、比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて、位相シフト信号である第１素子駆動信号Ｐｓ１及び第４素子駆動信号Ｐｓ４並びに第２素子駆動信号Ｐｓ２及び第３素子駆動信号Ｐｓ３に位相シフトを設けて出力する。
【０００８】
図８及び図９は、図７に示す従来技術の溶接電源装置の動作モードを説明するための構成図１／２及び２／２であり、図１０は動作を説明するための波形図である。
【０００９】
図１０（Ａ）の波形は第１素子駆動信号Ｐｓ１の波形を示し、図１０（Ｂ）の波形は第２素子駆動信号Ｐｓ２の波形を示し、図１０（Ｃ）の波形は第３素子駆動信号Ｐｓ３の波形を示し、図１０（Ｄ）の波形は第４素子駆動信号Ｐｓ４の波形を示す。図１０（Ｅ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電圧Ｖｔを示し、図１０（Ｆ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電流Ｖｉを示す。
【００１０】
図１０に示す、従来技術の溶接電源装置の位相シフト期間は、前周期と後半周期とで形成され、前半周期は第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）と、第１循環期間Ｃ（ｔ３〜ｔ４）と、第１還流期間Ｂ及び第２回生期間Ｄ（ｔ２〜ｔ３及びｔ４〜ｔ５）とを有し、後半周期は第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）と、第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）と、第３還流期間Ｆ及び第４回生期間Ｈ（ｔ６〜ｔ７及びｔ８〜ｔ１）とを有する。
【００１１】
（前半周期Ｔ１）
図１０に示す第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）において、図８（Ａ）に示す第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給され、これにより一次巻線に図１０（Ｆ）に示す一次電流Ｖｉが流れる。
【００１２】
第１還流期間Ｂ（ｔ２〜ｔ３）において、第１素子ＴＲ１が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図８（Ｂ）に示す、第２の逆導通ダイオードＤ２に流れて一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００１３】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ３において、第２素子ＴＲ２は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第１循環期間Ｃ（ｔ３〜ｔ４）において、一次電流Ｖｉは図８（Ｃ）に第４素子ＴＲ４及び第２の逆導通ダイオードＤ２を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｔは第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４により零電圧付近にクランプされる。
【００１４】
第２回生期間Ｄ（ｔ４〜ｔ５）において、第４素子ＴＲ４が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図８（Ｄ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第３の逆導通ダイオードＤ３に一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００１５】
（後半周期Ｔ２）
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ５において、第３素子ＴＲ３は零電位で導通することができる。さらに、第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）において、図８（Ｅ）に示す第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給されるが、上記（前半周期）とは逆が極性となり、これにより一次巻線に図１０（Ｆ）に示す負の一次電流Ｖｉが流れる。
【００１６】
第３還流期間Ｆ（ｔ６〜ｔ７）において、第２素子ＴＲ２が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図８（Ｆ）に示す、第１の逆導通ダイオードＤ１に流れて負の一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００１７】
図１０に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１素子ＴＲ１は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）において、負の一次電流Ｖｉは図８（Ｇ）に第１素子ＴＲ１及び第１の逆導通ダイオードＤ１を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｉは第１素子ＴＲ１及び第３素子ＴＲ３により零電圧付近にクランプされる。
【００１８】
第４回生期間Ｈ（ｔ８〜ｔ１）において、第３素子ＴＲ３が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図８（Ｈ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第４の逆導通ダイオードＤ４に負の一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
図１１は、従来技術の溶接電源装置の各動作モード時（導通期間、循環期間及び還流期間）の各スイッチング素子及び各ダイオードに流れる電流状態を示す図であり、上記図１１より第３スイッチング素子ＴＲ３及び第４スイッチング素子ＴＲ４並びに第１の逆導通ダイオードＤ１及び第２の逆導通ダイオードＤ２に通電する電流比率が多く、インバータ回路を構成する各素子の熱損失に大きな差が生じ、上記各素子を効率良く利用できない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、直流電圧を出力する直流電源回路と、上記直流電源回路のプラス側出力に接続される第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第３のスイッチング素子ＴＲ３と上記第１のスイッチング素子ＴＲ１に相対向する第４のスイッチング素子ＴＲ４と上記第３のスイッチング素子ＴＲ３に相対向する第２のスイッチング素子ＴＲ２とからブリッジを形成し、上記直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、第１導通期間、第１循環期間、第２導通期間及び第２循環期間からなる予め定めた位相シフト期間を設け、アーク負荷の電圧又は電流のフィードバック制御によって定まる上記第１導通期間中は相対向する第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を導通状態にさせ続いて上記位相シフト期間の半周期までの上記第１循環期間中は平行する上記第２のスイッチング素子ＴＲ２及び上記第４のスイッチング素子ＴＲ４を導通状態にさせて循環電流を通電させ続いて上記第１導通期間と同じ時間長さの上記第２導通期間中は相対向する上記第２のスイッチング素子ＴＲ２及び第３のスイッチング素子ＴＲ３を導通状態にさせ続いて上記第１循環期間と同じ時間長さの上記第２循環期間中は平行する前記第１のスイッチング素子ＴＲ１及び上記第３のスイッチング素子ＴＲ３を導通状態にさせて循環電流を通電させる位相シフト制御を行う位相シフト制御回路ＰＳＡと、高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴと、上記主変圧器ＩＮＴの出力を整流して直流電圧を出力するアーク加工用電源装置において、上記位相シフト制御回路ＰＳＡが第ｎ回目の上記位相シフト期間中は上記位相シフト制御を行い第ｎ＋１回目の上記位相シフト期間中は上記第１循環期間と上記第２循環期間とを入れ替えて位相シフト制御を行い、以後第ｎ回目の位相シフト制御と第ｎ＋１回目の位相シフト制御とを交互に繰り返す位相シフト制御回路ＰＳＡであることを特徴とするアーク加工用電源装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のアーク加工用電源装置のブロック図である。同図において、従来技術のアーク加工用電源装置のブロック図７と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２２】
位相シフト制御回路ＰＳＡは、比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて、位相シフト制御信号である第１素子駆動信号Ｐａ１及び第４素子駆動信号Ｐａ４並びに第２素子駆動信号Ｐａ２及び第３素子駆動信号Ｐａ３に位相シフトを設けて出力する。
【００２３】
図２乃至図５は、図１に示す本発明のアーク加工用電源装置の動作モードを説明するための構成図１／４乃至４／４であり、図６は動作を説明するための波形図である。
【００２４】
図６（Ａ）の波形は第１素子駆動信号Ｐａ１の波形を示し、図６（Ｂ）の波形は第２素子駆動信号Ｐａ２の波形を示し、図６（Ｃ）の波形は第３素子駆動信号Ｐａ３の波形を示し、図６（Ｄ）の波形は第４素子駆動信号Ｐａ４の波形を示す。図６（Ｅ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電圧Ｖｔを示し、図６（Ｆ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の一次電流Ｖｉを示す。
【００２５】
図１に示す、本発明の溶接電源装置は第ｎ回目の位相シフト期間及び第ｎ＋１回目の位相シフト期間を有し、第ｎ回目の位相シフト期間は前半周期と後半周期とで形成され、上記前半周期は、第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）と第１循環期間Ｃ（ｔ３〜ｔ４）と第１還流期間Ｂ及び第２回生期間Ｄ（ｔ２〜ｔ３及びｔ４〜ｔ５）とを有し、上記後半周期は第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）と第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）と第３還流期間Ｆ及び第４回生期間Ｈ（ｔ６〜ｔ７及びｔ８〜ｔ９）とを有する。また、第ｎ＋１回目の位相シフト期間も前半周期と後半周期とで形成され、第ｎ＋１回目の位相シフト期間の前半周期は、第３導通期間Ｉ（ｔ９〜ｔ１０）と第３循環期間Ｋ（ｔ１１〜ｔ１２）と第５還流期間Ｊ及び第６回生期間Ｌ（ｔ１０〜ｔ１１及びｔ１２〜ｔ１３）とを有し、第ｎ＋１回目の位相シフト期間の後半周期は、第４導通期間Ｍ（ｔ１３〜ｔ１４）と第４循環期間Ｏ（ｔ１５〜ｔ１６）と第７還流期間Ｎ及び第８回生期間Ｐ（ｔ１４〜ｔ１５及びｔ１６〜ｔ１）とを有する。
【００２６】
（第ｎ回目の位相シフト期間の前半周期Ｔ１）
図６に示す第１導通期間Ａ（ｔ１〜ｔ２）において、図２（Ａ）に示す第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給され、これにより一次巻線に図６（Ｅ）に示す一次電流Ｖｉが流れる。
【００２７】
第１還流期間Ｂ（ｔ２〜ｔ３）において、第１素子ＴＲ１が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図２（Ｂ）に示す、第２の逆導通ダイオードＤ２に流れて一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００２８】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ３において、第２素子ＴＲ２は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために零電位で導通する。さらに、第１循環期間（ｔ３〜ｔ４）において、一次電流Ｖｉは図２（Ｃ）に第４素子ＴＲ４及び第２の逆導通ダイオードＤ２を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｔは第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４により零電圧付近にクランプされる。
【００２９】
第２回生期間Ｄ（ｔ４〜ｔ５）において、第４素子ＴＲ４が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図２（Ｄ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第３の逆導通ダイオードＤ３に一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００３０】
（後半周期Ｔ２）
図６に示す時刻ｔ＝ｔ５において、第３素子ＴＲ３は零電位で導通する。さらに、第２導通期間Ｅ（ｔ５〜ｔ６）において、図３（Ｅ）に示す第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給されが、上記（前半周期）とは逆が極性となり、これにより一次巻線に図６（Ｆ）に示す負の一次電流Ｖｉが流れる。
【００３１】
第３還流期間Ｆ（ｔ６〜ｔ７）において、第２素子ＴＲ２が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図３（Ｆ）に示す、第１の逆導通ダイオードＤ１に流れて負の一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００３２】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１素子ＴＲ１は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第２循環期間Ｇ（ｔ７〜ｔ８）において、負の一次電流Ｖｉは図３（Ｇ）に第３素子ＴＲ３及び第１の逆導通ダイオードＤ１を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｉは第１素子ＴＲ１及び第３素子ＴＲ３により零電圧付近にクランプされる。
【００３３】
第４回生期間Ｈ（ｔ８〜ｔ９）において、第３素子ＴＲ３が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図３（Ｈ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第４の逆導通ダイオードＤ４に負の一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００３４】
（第ｎ＋１回目の位相シフト期間の前半周期Ｔ３）
図６に示す第３導通期間Ｉ（ｔ９〜ｔ１０）において、図４（Ｉ）に示す第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給され、これにより一次巻線に図６（Ｅ）に示す一次電流Ｖｉが流れる。
【００３５】
第５還流期間Ｊ（ｔ１０〜ｔ１１）において、第４素子ＴＲ４が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図４（Ｊ）に示す、第３の逆導通ダイオードＤ３に流れて一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００３６】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ１１において、第３素子ＴＲ３は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第３循環期間Ｋ（ｔ１１〜ｔ１２）において、一次電流Ｖｉは図４（Ｋ）に第１素子ＴＲ１及び第３の逆導通ダイオードＤ３を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。
【００３７】
第６回生期間Ｌ（ｔ１２〜ｔ１３）において、第１素子ＴＲ１が遮断状態になると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図４（Ｌ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第２の逆導通ダイオードＤ２に一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００３８】
（第ｎ＋１回目の位相シフト期間の後半周期Ｔ４）
図６に示す時刻ｔ＝ｔ１３において、第２素子ＴＲ２は零電位で導通することができる。さらに、第４導通期間Ｍ（ｔ１３〜ｔ１４）において、図５（Ｍ）に示す第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの一次巻線の両端に一次電圧Ｖｔが供給されが、上記（前半周期）とは逆が極性となり、これにより一次巻線に図６（Ｅ）に示す負の一次電流Ｖｉが流れる。
【００３９】
第７還流期間Ｎ（ｔ１４〜ｔ１５）において、第３素子ＴＲ３が遮断状態になる。しかし、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギが、図５（Ｎ）に示す、第４の逆導通ダイオードＤ４に流れて負の一次電流Ｖｉを継続する。このとき主変圧器ＩＮＴの一次側は短絡状態になり一次電圧Ｖｔは供給されない。
【００４０】
図６に示す時刻ｔ＝ｔ１５において、第４素子ＴＲ４は主変圧器ＩＮＴの一次側が短絡状態で導通するために、零電位で導通することができる。さらに、第４循環期間Ｏ（ｔ１５〜ｔ１６）において、負の一次電流Ｖｉは図５（Ｎ）に第２素子ＴＲ２１及び第４の逆導通ダイオードＤ４を循環し、主変圧器ＩＮＴの一次巻線を通して流れる。また、主変圧器ＩＮＴの一次電圧Ｖｔは第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４により零電圧付近にクランプされる。
【００４１】
第８回生期間Ｐ（ｔ１６〜ｔ１）において、第１素子ＴＲ１が導通し、第２素子ＴＲ２及び第４素子ＴＲ４が遮断状態すると、漏洩インダクタンスによって蓄積されたエネルギを図５（Ｐ）に示す、主変圧器ＩＮＴの一次巻線及び第１の逆導通ダイオードＤ１４に負の一次電流Ｖｉを流して放電される。
【００４２】
図１２は、上記より第ｎ回目の位相シフト期間及び第ｎ＋１回目の位相シフト期間の各スイッチング素子及び各ダイオードに流れる電流状態をまとめた図であり、上記より各素子に通電比率が均等になっていることを示している。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、上述より第スイッチング素子乃至第４スイッチング素子並びに第１の逆導通ダイオード乃至第４の逆導通ダイオードに通電する電流比率が均等し、インバータを構成する各素子の電流バランスが良くなり各素子の熱損失の差を小さくすることが可能となる。よって、上記よりスイッチング素子又は逆導通ダイオードの電流容量の大きいものを選択する必要がなくなり、スイッチング素子等の選定も容易になる。更に、本発明は位相シフト制御回路の変更のみで容易に各素子の電流バランスを改善することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位相シフト制御を実施するアーク加工用電源装置のブロック図である。
【図２】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する１／４構成図である。
【図３】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する２／４構成図である。
【図４】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する３／４構成図である。
【図５】図１に示すアーク加工用電源装置の動作モードを説明する４／４構成図である。
【図６】図１に示すアーク加工用電源装置の動作を説明するための波形図である。
【図７】従来技術のアーク加工用電源装置のブロック図である。
【図８】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の動作モードを説明する１／２構成図である。
【図９】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の動作モードを説明する２／２構成図である。
【図１０】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の動作を説明するための波形図である。
【図１１】図７に示す従来技術のアーク加工用電源装置の各動作モード時の各素子に流れる電流を示す状態図である。
【図１２】図１に示す本発明のアーク加工用電源装置の各動作期間の各素子に流れる電流を示す状態図である。
【符号の説明】
１ トーチ
２ 被溶接物
ＡＣ 三相交流商用電源
Ｃ１ 平滑コンデンサー
Ｄ１ 第１の逆導通ダイオード
Ｄ２ 第２の逆導通ダイオード
Ｄ３ 第３の逆導通ダイオード
Ｄ４ 第４の逆導通ダイオード
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＤＲ１ 一次整流回路
ＤＲ２ 二次整流回路
ＥＲ 比較演算回路
ＩＤ 出力電流検出回路
ＩＲ 出力電流設定回路
ＩＮＴ 主変圧器
ＰＳＡ 位相シフト制御回路
ＰＳ 位相シフト回路
ＴＳ 起動スイッチ
ＴＲ１ 第１のスイッチング素子（第１素子）
ＴＲ２ 第２のスイッチング素子（第２素子）
ＴＲ３ 第３のスイッチング素子（第３素子）
ＴＲ４ 第４のスイッチング素子（第４素子）
Ｅｒ 比較演算信号
Ｉｄ 出力電流検出信号
Ｉｒ 出力電流設定信号
Ｐａ１ 第１のスイッチング素子駆動信号（第１素子駆動信号）
Ｐａ２ 第２のスイッチング素子駆動信号（第２素子駆動信号）
Ｐａ３ 第３のスイッチング素子駆動信号（第３素子駆動信号）
Ｐａ４ 第４のスイッチング素子駆動信号（第４素子駆動信号）
Ｐｓ１ 第１のスイッチング素子駆動信号（第１素子駆動信号）
Ｐｓ２ 第２のスイッチング素子駆動信号（第２素子駆動信号）
Ｐｓ３ 第３のスイッチング素子駆動信号（第３素子駆動信号）
Ｐｓ４ 第４のスイッチング素子駆動信号（第４素子駆動信号）
Ｔｓ 起動信号
Ｖｔ 主変圧器一次巻線の一次電圧
Ｖｉ 主変圧器一次巻線の一次電流
Ｔ１ 第ｎ回目の位相シフト期間の前半周期
Ｔ２ 第ｎ回目の位相シフト期間の後半周期
Ｔ３ 第ｎ＋１回目の位相シフト期間の前半周期
Ｔ４ 第ｎ＋１回目の位相シフト期間の後半周期
Claims (1)
- 直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電源回路のプラス側出力に接続される第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子に相対向する第４のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子に相対向する第２のスイッチング素子とからブリッジを形成し前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、第１導通期間、第１循環期間、第２導通期間及び第２循環期間からなる予め定めた位相シフト期間を設け、アーク負荷の電圧又は電流のフィードバック制御によって定まる前記第１導通期間中は相対向する第１のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子を導通状態にさせ続いて前記位相シフト期間の半周期までの前記第１循環期間中は平行する前記第２のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子を導通状態にさせて循環電流を通電させ続いて前記第１導通期間と同じ時間長さの前記第２導通期間中は相対向する前記第２のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子を導通状態にさせ続いて前記第１循環期間と同じ時間長さの前記第２循環期間中は平行する前記第１のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子を導通状態にさせて循環電流を通電させる位相シフト制御を行う位相シフト制御回路と、高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流して直流電圧を出力するアーク加工用電源装置において、前記位相シフト制御回路が、第ｎ回目の前記位相シフト期間中は前記位相シフト制御を行い第ｎ＋１回目の前記位相シフト期間中は前記第１循環期間と前記第２循環期間とを入れ替えて位相シフト制御を行い以後第ｎ回目の位相シフト制御と第ｎ＋１回目の位相シフト制御とを交互に繰り返す位相シフト制御回路であることを特徴とするアーク加工用電源装置。
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