JP2005103569A - Power unit for ac arc welding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は交流アーク加工用電源装置において、2次側のインバータ回路の構成及び制御に関するものである。 The present invention relates to the configuration and control of an inverter circuit on a secondary side in a power supply device for AC arc machining.
従来では、図15に示すように1次整流回路DR1は三相交流商用電源ACの出力を整流して直流電圧に変換し、ブリッジ接続された1次インバータ回路は、第5のスイッチング素子TR5乃至第8のスイッチング素子TR8によって形成され、相対向する辺を形成する第5のスイッチング素子TR5及び第8のスイッチング素子TR8と、第6のスイッチング素子TR6及び第7のスイッチング素子TR7とがそれぞれ一対となり、主制御回路SCから出力する第1素子駆動信号Sc1乃至第4素子駆動信号Sc4によって、これらの対をなす2個素子が導通と遮断を繰り返して上記直流電圧を高周波交流電圧に変換する。更に、主変圧器INTは、1次側の上記高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換にする。 Conventionally, as shown in FIG. 15, the primary rectifier circuit DR1 rectifies the output of the three-phase AC commercial power supply AC and converts it into a DC voltage, and the bridge-connected primary inverter circuit includes fifth switching elements TR5 to TR5. A fifth switching element TR5 and an eighth switching element TR8 that are formed by the eighth switching element TR8 and form opposite sides, and a sixth switching element TR6 and a seventh switching element TR7 form a pair. The first element driving signal Sc1 to the fourth element driving signal Sc4 output from the main control circuit SC convert the DC voltage into a high-frequency AC voltage by repeating conduction and interruption of these two elements. Further, the main transformer INT converts the high-frequency AC voltage on the primary side into a voltage suitable for arc machining.
2次整流回路DR2は、主変圧器INTの出力を整流して直流電圧に変換し、ブリッジ接続された2次インバータ回路は、第9のスイッチング素子TR9乃至第12のスイッチング素子TR12によって形成され、相対向する辺を形成する第9のスイッチング素子TR9及び第12のスイッチング素子TR12と、第10のスイッチング素子TR10及び第11のスイッチング素子TR11とがそれぞれ一対となり、2次インバータ駆動回路KDから出力する2次インバータ用第1素子駆動信号Kd1乃至2次インバータ用第4素子駆動信号Kd4によって、これらの対をなす2個素子が導通と遮断を繰り返して上記直流電圧を予め定めた低周波で交流電圧に変換する。 The secondary rectifier circuit DR2 rectifies the output of the main transformer INT and converts it into a DC voltage, and the bridge-connected secondary inverter circuit is formed by the ninth switching element TR9 to the twelfth switching element TR12, The ninth switching element TR9 and the twelfth switching element TR12 that form opposite sides and the tenth switching element TR10 and the eleventh switching element TR11 form a pair and output from the secondary inverter drive circuit KD. The first element drive signal Kd1 for the secondary inverter to the fourth element drive signal Kd4 for the secondary inverter, the two elements forming the pair repeat conduction and interruption, and the DC voltage is changed to an AC voltage at a predetermined low frequency. Convert to
主制御回路SCは、直流モード又は交流モードを設定し、2次インバータ駆動回路KDに入力する。また、極性切換回路TMは、2次インバータ回路の極性切換周波数及び極性比率を予め定めた値に設定して極性切換信号Tmとして出力する。 The main control circuit SC sets the direct current mode or the alternating current mode and inputs it to the secondary inverter drive circuit KD. The polarity switching circuit TM sets the polarity switching frequency and the polarity ratio of the secondary inverter circuit to predetermined values and outputs them as a polarity switching signal Tm.
主制御回路SCが直流モードを設定したときに、2次インバータ駆動回路KDは、第9のスイッチング素子TR9及び第12のスイッチング素子TR12を常時導通し、第10のスイッチング素子TR10及び第11のスイッチング素子TR11を常時遮断するので、対をなす一方のスイッチング素子のみ負荷が重くなり、大容量のスイッチング素子が必要となる。 When the main control circuit SC sets the DC mode, the secondary inverter drive circuit KD always conducts the ninth switching element TR9 and the twelfth switching element TR12, and the tenth switching element TR10 and the eleventh switching element. Since the element TR11 is always cut off, only one of the paired switching elements has a heavy load, and a large capacity switching element is required.
従来の交流アーク加工用電源装置において、直流モードのとき2次インバータ回路の相対向する2対のスイッチング素子のうち1対のみを使用するために容量の大きいスイッチング素子を使用しなければならない。また、交流モードのとき2次側インバータ回路の極性切換時に大きなスイッチング損失が発生する。 In a conventional AC arc machining power supply device, a switching element having a large capacity must be used in order to use only one pair of two opposing switching elements of the secondary inverter circuit in the DC mode. In the AC mode, a large switching loss occurs when the polarity of the secondary inverter circuit is switched.
上述した課題を解決するために、第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出力を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、上記インバータ回路を制御する主制御信号を出力する主制御回路と、上記高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し上記変換した電圧を2次側に設けた第1端子及び第2端子に出力する主変圧器と、上記主変圧器の第1端子に第1のスイッチング素子のエミッタ側を接続する上記第1のスイッチング素子と、上記第2のスイッチング素子のコレクタ側を第1のスイッチング素子のコレクタ側に接続する上記第2のスイッチング素子と、上記主変圧器の第2端子に第3のスイッチング素子のコレクタ側を接続する上記第3のスイッチング素子と、上記第4のスイッチング素子のエミッタ側を第3のスイッチング素子のエミッタ側に接続する上記第4のスイッチング素子と、第1のスイッチング素子に逆極性に並列接続する第1の逆導通ダイオードと、第2のスイッチング素子に逆極性に並列接続する第2の逆導通ダイオードと、第3のスイッチング素子に逆極性に並列接続する第3の逆導通ダイオードと、第4のスイッチング素子に逆極性に並列接続する第4の逆導通ダイオードと、第2のスイッチング素子のエミッタ側と第4のスイッチング素子のコレクタ側との接続点に接続する被溶接物と、上記主変圧器の2次側の中間端子に接続する電極と、上記電極マイナスのEN極性と上記電極プラスのEP極性とに切換える極性切換信号を出力する極性切換回路と、上記極性切換信号を受けて上記電極をマイナスにするEN極性のとき上記第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させ上記電極をプラスにするEP極性のとき上記第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させる2次インバータ制御回路とを備え、上記電極がマイナスのEN極性で上記主変圧器の第1端子の出力電圧が正電位のとき電極、第1の逆導通ダイオード、第2のスイッチング素子、被溶接物の経路で電流を通電し、上記主変圧器の第2端子の出力電圧が負電位のときに電極、第3のスイッチング素子、第4の逆導通ダイオード、被溶接物の経路で電流を通電し、上記電極がプラスのEP極性で上記主変圧器の第1端子の出力電圧が正電位のときに被溶接物、第4のスイッチング素子、第3の逆導通ダイオード、電極の経路で電流を通電し上記主変圧器の第2端子の出力電圧が負電位のときに被溶接物、第2の逆導通ダイオード、第1のスイッチング素子、電極の経路で電流を通電することを特徴とする交流アーク加工用電源装置である。 In order to solve the above-described problems, the first invention is a DC power supply circuit that outputs a DC voltage, an inverter circuit that converts the output of the DC power supply circuit into a high-frequency AC voltage, and a main control that controls the inverter circuit. A main control circuit for outputting a signal; a main transformer for converting the high-frequency AC voltage into a voltage suitable for arc machining and outputting the converted voltage to a first terminal and a second terminal provided on the secondary side; and The first switching element connecting the emitter side of the first switching element to the first terminal of the main transformer, and the first switching element connecting the collector side of the second switching element to the collector side of the first switching element. 2 switching elements, the third switching element connecting the collector side of the third switching element to the second terminal of the main transformer, and the fourth switching element The fourth switching element connecting the emitter side to the emitter side of the third switching element, the first reverse conducting diode connected in parallel to the first switching element in reverse polarity, and the reverse polarity in the second switching element A second reverse conducting diode connected in parallel to the third switching element, a third reverse conducting diode connected in parallel to the third switching element in reverse polarity, and a fourth reverse conducting diode connected in parallel to the fourth switching element in reverse polarity A workpiece to be connected to a connection point between the emitter side of the second switching element and the collector side of the fourth switching element, an electrode connected to the intermediate terminal on the secondary side of the main transformer, and the electrode A polarity switching circuit that outputs a polarity switching signal for switching between a negative EN polarity and the electrode plus EP polarity, and the electrode is made negative in response to the polarity switching signal. A secondary inverter control circuit for conducting the first switching element and the fourth switching element when the polarity is EP, in which the second switching element and the third switching element are turned on when the polarity is EN, and the electrode is positive; When the electrode has a negative EN polarity and the output voltage of the first terminal of the main transformer is a positive potential, a current is passed through the path of the electrode, the first reverse conducting diode, the second switching element, and the workpiece. When the output voltage of the second terminal of the main transformer is a negative potential, current is passed through the electrode, the third switching element, the fourth reverse conducting diode, and the path of the workpiece, and the electrode is positive. When the output voltage of the first terminal of the main transformer is a positive potential with the EP polarity of the above, the current is passed through the path of the work piece, the fourth switching element, the third reverse conducting diode, and the electrode. A power supply device for AC arc machining, wherein a current is passed through a workpiece, a second reverse conducting diode, a first switching element, and an electrode path when the output voltage of the second terminal of the pressure device is a negative potential It is.
また、第2の発明は、上記極性切換回路と上記2次インバータ制御回路の間に極性切換同期回路を設け、上記極性切換同期回路は上記極性切換信号と上記主制御信号とを受けて上記極性切換信号を上記主制御信号に同期させ、上記電極がマイナスからプラスに切換えるEN/EP極性切換時は、上記主制御信号の第1回目の導通期間中に第1のスイッチング素子を零電圧で導通し第3のスイッチング素子を零電流で遮断し、第2回目の導通期間中に第2のスイッチング素子を零電圧で遮断し第4のスイッチング素子を零電流で導通し、上記電極がプラスからマイナスに切換えるEP/ENP極性切換時は、上記主制御信号の第1回目の導通期間中に第1のスイッチング素子を零電流で遮断し第3のスイッチング素子を零電圧で導通し第2回目の導通期間中に第2のスイッチング素子を零電流で導通し第4のスイッチング素子を零電圧で遮断する極性切換同期信号を出力することを特徴とする請求項1記載の交流アーク加工用電源装置である。
According to a second aspect of the present invention, a polarity switching synchronization circuit is provided between the polarity switching circuit and the secondary inverter control circuit, and the polarity switching synchronization circuit receives the polarity switching signal and the main control signal and receives the polarity. At the time of EN / EP polarity switching in which the switching signal is synchronized with the main control signal and the electrode switches from minus to plus, the first switching element is conducted at zero voltage during the first conduction period of the main control signal. The third switching element is cut off at zero current, the second switching element is cut off at zero voltage and the fourth switching element is turned on at zero current during the second conduction period, and the electrode is changed from positive to negative. When switching the polarity of EP / ENP, the first switching element is cut off at zero current and the third switching element is turned on at zero voltage during the first conduction period of the main control signal. 2. The AC arc machining power supply device according to
第1の発明によれば、2次側の各スイッチング素子に電流が均一に流れるので、各スイッチング素子の負荷が軽減でき容量の小さいスイッチング素子が使用可能となる。さらに、上記各スイッチング素子に逆極性で並列に接続している保護用の各逆導通ダイオードが整流素子として働くために従来の2次整流ダイオードが不用となる。さらに、第2の発明によれば、EN/EP極性又はEP/EN極性の切換時に各スイッチング素子を零電圧及び零電流で導通及び遮断を行うためにターンオン損失及びターンオフ損失が大幅に減少する。 According to the first invention, since the current flows uniformly to each switching element on the secondary side, the load on each switching element can be reduced and a switching element having a small capacity can be used. Further, since each protective reverse conducting diode connected in parallel with each switching element in reverse polarity acts as a rectifying element, a conventional secondary rectifying diode is not required. Further, according to the second invention, the turn-on loss and the turn-off loss are greatly reduced because each switching element is turned on and off at zero voltage and zero current when the EN / EP polarity or EP / EN polarity is switched.
[実施の形態1]
図1は本発明の交流アーク加工用電源装置の電気接続図である。図1において、1次整流回路DR1は三相交流商用電源ACの出力を整流して直流電圧に変換し、平滑コンデンサーC1は上記1次整流回路DR1で直流に変換した電圧を平滑する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an electrical connection diagram of the AC arc machining power supply device of the present invention. In FIG. 1, the primary rectifier circuit DR1 rectifies the output of the three-phase AC commercial power supply AC and converts it into a DC voltage, and the smoothing capacitor C1 smoothes the voltage converted into DC by the primary rectifier circuit DR1.
図1に示すブリッジ接続された1次インバータ回路は、第5のスイッチング素子TR5乃至第8のスイッチング素子TR8によって形成され、相対向する辺を形成する第5のスイッチング素子TR5及び第8のスイッチング素子TR8と、第6のスイッチング素子TR6及び第7のスイッチング素子TR7とがそれぞれ一対となり、後述する主制御回路SCから出力する第1素子駆動信号Sc1乃至第4素子駆動信号Sc4によって、これらの対をなす2個素子が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。また、上記1次インバータ回路はフルブリッジ回路を使用しているがハーフブリッジ回路を使用してもよい。 The bridge-connected primary inverter circuit shown in FIG. 1 is formed by the fifth switching element TR5 to the eighth switching element TR8, and the fifth switching element TR5 and the eighth switching element that form opposite sides. TR8, a sixth switching element TR6, and a seventh switching element TR7 are each paired, and these pairs are set by a first element drive signal Sc1 to a fourth element drive signal Sc4 output from a main control circuit SC described later. The two elements that make up repeatedly turn on and off to convert a DC voltage into a high-frequency AC voltage. The primary inverter circuit uses a full bridge circuit, but may use a half bridge circuit.
第5の逆通電ダイオードD5乃至第8の逆通電ダイオードD8は、第5のスイッチング素子TR5乃至第8のスイッチング素子TR8にそれぞれ逆極性で並列に接続されている。また、主変圧器INTは、1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し上記変換した電圧を2次側に設けた第1端子及び第2端子に出力する。 The fifth reverse conduction diode D5 to the eighth reverse conduction diode D8 are connected in parallel with the reverse polarity to the fifth switching element TR5 to the eighth switching element TR8, respectively. The main transformer INT converts the high-frequency AC voltage on the primary side into a voltage suitable for arc machining, and outputs the converted voltage to the first terminal and the second terminal provided on the secondary side.
図1に示すブリッジ接続された2次インバータ回路は、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TR1及び第4のスイッチング素子TR4と、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とがそれぞれ一対となり、後述する2次インバータ制御回路SDから出力する第1の2次素子駆動信号Sd1乃至第4の2次素子駆動信号Sd4によって、これらの対をなす2個素子が導通と遮断を繰り返して予め定めた低周波の交流電圧を出力する。 The bridge-connected secondary inverter circuit shown in FIG. 1 is formed by the first switching element TR1 to the fourth switching element TR4, and the first switching element TR1 and the fourth switching element that form opposite sides. TR4, the second switching element TR2 and the third switching element TR3 are each paired, and a first secondary element drive signal Sd1 to a fourth secondary element drive output from a secondary inverter control circuit SD described later. In response to the signal Sd4, these two pairs of elements repeat conduction and interruption, and output a predetermined low frequency AC voltage.
また、第1のスイッチング素子TR1のエミッタ側を主変圧器INTの第1端子に接続しコレクタ側を第2のスイッチング素子TR2のコレクタ側に接続し、第2のスイッチング素子TR2のコレクタ側を上記主変圧器INTの第2端子に接続しエミッタ側を第4のスイッチング素子TR4のエミッタ側に接続し、第2のスイッチング素子TR2のエミッタ側と第4のスイッチング素子TR4のコレクタ側とを接続し、第1の逆導通ダイオードD1を上記第1のスイッチング素子TR1に逆極性に並列に接続し、第2の逆導通ダイオードD2を上記第2のスイッチング素子TR2に逆極性に並列に接続し、第3の逆導通ダイオードD3を上記第3のスイッチング素子TR3に逆極性に並列に接続し、第4の逆導通ダイオードD4を上記第4のスイッチング素子TR4に逆極性に並列に接続して2次インバータ回路を形成している。 Further, the emitter side of the first switching element TR1 is connected to the first terminal of the main transformer INT, the collector side is connected to the collector side of the second switching element TR2, and the collector side of the second switching element TR2 is connected to the above. Connected to the second terminal of the main transformer INT, connected the emitter side to the emitter side of the fourth switching element TR4, and connected the emitter side of the second switching element TR2 and the collector side of the fourth switching element TR4. The first reverse conducting diode D1 is connected to the first switching element TR1 in parallel with the reverse polarity, the second reverse conducting diode D2 is connected to the second switching element TR2 in parallel with the reverse polarity, 3 reverse conducting diodes D3 are connected in parallel to the third switching element TR3 in reverse polarity, and the fourth reverse conducting diode D4 is connected to the fourth switching diode D4. The switching element TR4 are connected in parallel to the opposite polarity to form a secondary inverter circuit.
出力電流検出回路IDは、出力電流を検出して出力電流検出信号Idとして出力する。 比較演算回路ERは、出力電流設定回路IRの出力電流設定信号Irと上記出力電流検出信号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。 The output current detection circuit ID detects the output current and outputs it as an output current detection signal Id. The comparison operation circuit ER compares and calculates the output current setting signal Ir of the output current setting circuit IR and the output current detection signal Id, and outputs the value of the comparison operation signal Er = Ir−Id.
主制御回路SC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、主制御信号である第1素子駆動信号Sc1及び第4素子駆動信号Sc4並びに第2素子駆動信号Sc2及び第3素子駆動信号Sc3のオン期間を制御する。 The main control circuit SC responds to the value of the comparison operation signal Er = Ir-Id from the comparison operation circuit ER, and the first element drive signal Sc1, the fourth element drive signal Sc4, and the second element drive signal, which are main control signals. The ON period of Sc2 and the third element drive signal Sc3 is controlled.
直流・交流モード設定回路MCは、直流モード又は交流モードを設定し、直流モードのときは直流・交流モード設定信号McをLowレベルにし、交流モードのときは直流・交流モード設定信号McをHighレベルにして出力する。 The DC / AC mode setting circuit MC sets the DC mode or the AC mode. In the DC mode, the DC / AC mode setting signal Mc is set to the Low level, and in the AC mode, the DC / AC mode setting signal Mc is set to the High level. And output.
極性切換回路TMは、2次インバータ回路の極性切換周波数及び極性比率を予め定めた値に設定して極性切換信号Tmとして出力する。 The polarity switching circuit TM sets the polarity switching frequency and polarity ratio of the secondary inverter circuit to predetermined values and outputs them as a polarity switching signal Tm.
2次インバータ制御回路SDは、直流・交流モード設定回路MCによって直流モードに設定したとき、第2の2次素子駆動信号Sd2及び第3の2次素子駆動信号Sd3を出力して、2次インバータ回路の第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を導通させ、直流・交流モード設定回路MCによって交流モードに設定に設定したとき、極性切換信号Tmに応じて、第1の2次素子駆動信号Sd1及び第4の2次素子駆動信号Sd4並びに第2の2次素子駆動信号Sd2及び第3の2次素子駆動信号Sd3を交互に出力する。 The secondary inverter control circuit SD outputs a second secondary element drive signal Sd2 and a third secondary element drive signal Sd3 when the DC mode is set by the DC / AC mode setting circuit MC, and outputs a secondary inverter. When the second switching element TR2 and the third switching element TR3 of the circuit are made conductive and set to the AC mode by the DC / AC mode setting circuit MC, the first secondary element is set according to the polarity switching signal Tm. The drive signal Sd1, the fourth secondary element drive signal Sd4, the second secondary element drive signal Sd2, and the third secondary element drive signal Sd3 are alternately output.
図2は、図1に示す交流アーク加工用電源装置の電極マイナスのEN時の動作を説明する構成図であり、図3は、図1に示す交流アーク加工用電源装置の電極プラスのEP動作を説明する構成図である。図4及び図5は、EN動作及びEP動作動作を説明する波形図である。 2 is a configuration diagram for explaining the operation of the negative electrode EN of the AC arc machining power supply device shown in FIG. 1 and FIG. 3 is an EP operation of the electrode plus of the AC arc machining power supply device shown in FIG. FIG. 4 and 5 are waveform diagrams for explaining the EN operation and the EP operation.
(電極マイナス EN時)
図4に示す第1導通期間T1(時刻t1〜t2)において、図2(A)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図2(A)に示す2次電流Viが、トーチ1(電極)、2次巻線、第3のスイッチング素子TR7、第4の逆通電ダイオードD5、被溶接物2の順に流れる。
(When electrode minus EN)
In the first conduction period T1 (time t1 to t2) shown in FIG. 4, the second switching element TR2 and the third switching element TR3 shown in FIG. 2A are in a conduction state, and the second switching element TR3 of the main transformer INT The secondary voltage Vt having a negative potential is output to the terminal, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 2A is changed to the torch 1 (electrode), the secondary winding, the third switching element TR7, and the fourth reverse element. It flows in the order of the current-carrying diode D5 and the
第1の切換期間T2(時刻t2〜t3)において、図2(B)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtは零電位となり、これにより図2(B)に示す2次電流Viは、トーチ1(電極)、2次巻線、第3のスイッチング素子TR3、第4の逆通電ダイオードD4、被溶接物2の経路とトーチ1(電極)、2次巻線、第1の逆通電ダイオードD1、第2のスイッチング素子TR2の経路とに流れる。
In the first switching period T2 (time t2 to t3), the second switching element TR2 and the third switching element TR3 shown in FIG. 2B are in a conductive state, and the first terminal and the first switching terminal of the main transformer INT The secondary voltage Vt at the two terminals becomes zero potential, so that the secondary current Vi shown in FIG. 2 (B) becomes the torch 1 (electrode), the secondary winding, the third switching element TR3, the fourth reverse energization. It flows through the path of the diode D4, the
第2導通期間T3(時刻t3〜t4)において、図2(C)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図2(C)に示す2次電流Viが、トーチ1(電極)、2次巻線、第1の逆通電ダイオードD1、第2のスイッチング素子TR2、被加工物2の順に流れる。上述より2次電圧Vtが負電位のとき、第3のスイッチング素子TR3と第4の逆通電ダイオードD4に2次電流Viが流れ、2次電圧Vtが正電位のとき、第1の逆通電ダイオードD1と第2のスイッチング素子TR2に2次電流Viが流れ、上記各素子に2次電流Viが均一に流れる。
In the second conduction period T3 (time t3 to t4), the second switching element TR2 and the third switching element TR3 shown in FIG. 2C are in a conduction state, and a positive potential is applied to the first terminal of the main transformer INT. Secondary voltage Vt is output, and the secondary current Vi shown in FIG. 2C is changed to the torch 1 (electrode), the secondary winding, the first reverse conducting diode D1, the second switching element TR2, It flows in the order of the
(電極プラス EP時)
図5に示す第1導通期間T1(時刻t1〜t2)において、図3(A)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの第1端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図3(A)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第2の逆通電ダイオードD2、第1のスイッチング素子TR1、2次巻線、トーチ1(電極)の順に流れる。
(Electrode plus EP)
In the first conduction period T1 (time t1 to t2) shown in FIG. 5, the first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 shown in FIG. 3A are in the conduction state, and the first switching element TR1 of the main transformer INT. A secondary voltage Vt having a negative potential is output to the terminal, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 3 (A) is changed to the
第1の切換期間T2(時刻t2〜t3)において、図3(B)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtは零電位となり、これにより図3(B)に示す2次電流Viは、被溶接物2、第2の逆通電ダイオードD2、15のスイッチング素子TR1、2次巻線、トーチ1(電極)の経路と被溶接物2、第4のスイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3、2次巻線、トーチ1(電極)の経路とに流れる。
In the first switching period T2 (time t2 to t3), the first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 shown in FIG. 3B are in a conductive state, and the main transformer INT of the main transformer INT The secondary voltage Vt of the first terminal and the second terminal becomes zero potential, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 3B is changed to the switching element TR1 of the
第2導通期間T3(時刻t3〜t4)において、図3(C)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの2第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図3(C)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第4のスイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3、2次巻線、トーチ1(電極)の順に流れる。よって、2次電圧Vtが負電位のとき、第2の逆通電ダイオードD2、第1のスイッチング素子TR1に2次電流Viが流れ、2次電圧Vtが正電位のとき、第4のスイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3に2次電流Viが流れて上記各素子に2次電流Viが均一に流れる。上述より主変圧器INTの出力を上記各逆通電ダイオードで整流するとともに上記各素子の使用率を均一にできる。
In the second conduction period T3 (time t3 to t4), the first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 shown in FIG. 3C are in a conduction state, and are connected to the second first terminal of the main transformer INT. The secondary voltage Vt of the potential is output, so that the secondary current Vi shown in FIG. 3C is changed to the
[実施の形態2]
図14は、第2の発明の交流アーク加工用電源装置の電気接続図である。同図において、図1に示す本発明の交流アーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので相違する点について説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 14 is an electrical connection diagram of the power supply device for AC arc machining of the second invention. In the figure, the same reference numerals as those in the electrical connection diagram of the AC arc machining power supply device of the present invention shown in FIG.
図14において、極性切換同期回路STは極性切換信号Tm、第1素子駆動信号Sc1及び第2素子駆動信号Sc2を入力し、上記極性切換信号Tmを第1素子駆動信号Sc1及び第2素子駆動信号Sc2同期させて、極性切換同期信号Stを出力する。 In FIG. 14, the polarity switching synchronization circuit ST receives the polarity switching signal Tm, the first element driving signal Sc1, and the second element driving signal Sc2, and the polarity switching signal Tm is input to the first element driving signal Sc1 and the second element driving signal. The polarity switching synchronization signal St is output in synchronization with Sc2.
図6及び図7は、図1に示す、交流アーク加工用電源装置のEN/EP切換時の動作を説明する構成図であり、図10及び図11は、EN/EP切換時の動作を説明する波形図である。 6 and 7 are configuration diagrams for explaining the operation at the time of EN / EP switching of the AC arc machining power supply device shown in FIG. 1, and FIGS. 10 and 11 illustrate the operation at the time of EN / EP switching. FIG.
図10(A)の波形は、極性切換信号Tmの波形を示し、HighレベルのときEP極性を示し、LowレベルのときEN極性を示す。図10(B)の波形は、主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtを示し、図10(C)の波形は、出力電流Ioを示し、図10(D)の波形は、第1の2次素子駆動信号Sd1を示し、図10(E)の波形は、第2の2次素子駆動信号Sd2を示し、図10(F)の波形は、第3の2次素子駆動信号Sd3を示し、図10(G)の波形は、第4の2次素子駆動信号Sd4を示す。 The waveform of FIG. 10A shows the waveform of the polarity switching signal Tm, indicating the EP polarity when at the High level, and indicating the EN polarity when at the Low level. The waveform of FIG. 10B shows the secondary voltage Vt of the first terminal and the second terminal of the main transformer INT, the waveform of FIG. 10C shows the output current Io, and the waveform of FIG. The waveform indicates the first secondary element drive signal Sd1, the waveform in FIG. 10E indicates the second secondary element drive signal Sd2, and the waveform in FIG. 10F indicates the third secondary element drive signal Sd2. The element drive signal Sd3 is shown, and the waveform in FIG. 10G shows the fourth secondary element drive signal Sd4.
(交流モード EN/EP切換時)
図6及び図10は、極性切換信号Tmが図10(B)に示す第1導通期間T1(負電位期間)にLowレベルからHighレベルになると、極性切換同期回路STは、上記極性切換信号Tmを図示省略の第1素子駆動信号Sc1及び第2素子駆動信号Sc2に同期させて極性切換同期信号Stとして出力し、上記極性切換同期信号StをLowレベルからHighレベルにして出力する。2次インバータ制御回路SDは、上記極性切換同期信号StがLowレベルからHighレベルになるとEN極性からEP極性に切換わったと判別し、上記極性切換同期信号Stに応じて、図10(B)に示す2次電圧Vtの立ち上がり時刻t=t3から予め定めた時間経過後の時刻t=t9において、第1の2次素子駆動信号Sd1をオンすると共に第3の2次素子駆動信号Sd3をオフする。このとき、図10に示すA期間は、図6(A)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図6(A)に示す2次電流Viが、トーチ1(電極)、2次巻線、第1の逆通電ダイオードD1、第2のスイッチング素子TR2、被溶接物2の順に流れる。
(AC mode EN / EP switching)
6 and 10, when the polarity switching signal Tm changes from low level to high level in the first conduction period T1 (negative potential period) shown in FIG. 10B, the polarity switching synchronization circuit ST displays the polarity switching signal Tm. Is output as a polarity switching synchronization signal St in synchronization with the first element driving signal Sc1 and the second element driving signal Sc2 (not shown), and the polarity switching synchronization signal St is output from the Low level to the High level. The secondary inverter control circuit SD determines that the polarity has been switched from the EN polarity to the EP polarity when the polarity switching synchronization signal St changes from the Low level to the High level, and in accordance with the polarity switching synchronization signal St, FIG. At the time t = t9 after the elapse of a predetermined time from the rising time t = t3 of the secondary voltage Vt shown, the first secondary element drive signal Sd1 is turned on and the third secondary element drive signal Sd3 is turned off. . At this time, in the period A shown in FIG. 10, the second switching element TR2 and the third switching element TR3 shown in FIG. 6A are in a conductive state, and a positive potential of 2 is applied to the first terminal of the main transformer INT. The secondary voltage Vt is output, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 6A is changed to the torch 1 (electrode), the secondary winding, the first reverse conducting diode D1, the second switching element TR2, and the welding target. It flows in the order of
第2導通期間T3のB期間(時刻t=t9〜t4)において、図6(B)に示す第1のスイッチング素子TR1は導通状態になり、第2のスイッチング素子TR2は遮断状態になる。また、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力されているので、図6(B)に示す2次電流Viは、トーチ1(電極)、2次巻線、第1の逆通電ダイオードD1、第2のスイッチング素子TR2、被溶接物2の順に流れる。このとき、上記時刻t=t9において、上記第1のスイッチング素子TR1はオンになり、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第1の逆導通ダイオードD1に流れているので零電圧スイッチングが行われターンオン時のスイッチング損失が減少する。更に、上記第3のスイッチング素子TR3はオフになり、2次電流Viが流れていない状態でオフを行うためにターンオフ時のスイッチング損失も減少する。
In the B period (time t = t9 to t4) of the second conduction period T3, the first switching element TR1 shown in FIG. 6B is in the conduction state, and the second switching element TR2 is in the cutoff state. Further, since the secondary voltage Vt having a positive potential is output to the first terminal of the main transformer INT, the secondary current Vi shown in FIG. 6B is generated by the torch 1 (electrode), the secondary winding, 1 reverse current-carrying diode D1, second switching element TR2, and
図10(B)に示す第2の切換期間T4において、図6(C)に示す第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は導通状態にあり、第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は遮断状態にある。また、主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtは零電位となり、これにより図6(C)に示す2次電流Viは、トーチ1(電極)、2次巻線、第1の逆通電ダイオードD1、第2のスイッチング素子TR2、被溶接物2の順に減少しながら流れる。
In the second switching period T4 illustrated in FIG. 10B, the first switching element TR1 and the second switching element TR2 illustrated in FIG. 6C are in a conductive state, and the third switching element TR3 and the fourth switching element TR3 The switching element TR4 of FIG. In addition, the secondary voltage Vt of the first terminal and the second terminal of the main transformer INT becomes zero potential, so that the secondary current Vi shown in FIG. 6C is changed to the torch 1 (electrode), the secondary winding, The first reverse energization diode D1, the second switching element TR2, and the
図10(B)に示す第3導通期間T5において、図示省略の上記極性切換同期信号Stに応じて、図10(B)に示す2次電圧Vtの立ち下がり時時刻t=t5から予め定めた時間経過後の時刻t=t10において、第2の2次素子駆動信号Sd2をオフすると共に第4の2次素子駆動信号Sd4をオンする。このとき、図10に示すD期間は、図6(D)に示す第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は導通状態にあり、第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は遮断状態にあり、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図6(D)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第2の逆通電ダイオードD2、第1のスイッチング素子TR1、2次巻線、トーチ1(電極)の順に増加しながら流れる。 In the third conduction period T5 shown in FIG. 10 (B), in accordance with the polarity switching synchronization signal St (not shown), a predetermined time from the falling time t = t5 of the secondary voltage Vt shown in FIG. 10 (B). At time t = t10 after the elapse of time, the second secondary element drive signal Sd2 is turned off and the fourth secondary element drive signal Sd4 is turned on. At this time, in the period D shown in FIG. 10, the first switching element TR1 and the second switching element TR2 shown in FIG. 6D are in a conductive state, and the third switching element TR3 and the fourth switching element TR4. Is in a cut-off state, and a negative secondary voltage Vt is output to the second terminal of the main transformer INT, whereby the secondary current Vi shown in FIG. The current flows while increasing in the order of the energization diode D2, the first switching element TR1, the secondary winding, and the torch 1 (electrode).
第3導通期間T5のE期間(時刻t=t10〜t6)において、図6(E)に示す第2のスイッチング素子TR2は遮断状態になり、第4のスイッチング素子TR4が導通状態になりEN/EP極性の切換が完了する。また、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図6(E)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第2の逆通電ダイオードD2、第1のスイッチング素子TR1、2次巻線、トーチ1(電極)の順に流れる。このとき、上記時刻t=t10において、上記第2のスイッチング素子TR2はオフになり、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第2の逆導通ダイオードD2に流れているので零電圧スイッチングが行われターンオフ時のスイッチング損失が減少する。更に、上記第4のスイッチング素子TR4はオンになり、2次電流Viが流れていない状態でオンを行うためにターンオン時のスイッチング損失も減少する。
In the E period (time t = t10 to t6) of the third conduction period T5, the second switching element TR2 shown in FIG. 6 (E) is cut off, and the fourth switching element TR4 is turned on and EN / EP polarity switching is completed. Further, a secondary voltage Vt having a negative potential is output to the second terminal of the main transformer INT, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 6 (E) is supplied to the
(交流モード 第2のEN/EP切換時)
図7及び図11は、極性切換信号Tmが図11(B)に示す第2導通期間T2(正電位期間)にLowレベルからHighレベルになると、極性切換同期回路STは、上記極性切換信号Tmを図示省略の第1素子駆動信号Sc1及び第2素子駆動信号Sc2に同期させて極性切換同期信号Stとして出力し、上記極性切換同期信号StがLowレベルからHighレベルにして出力する。2次インバータ制御回路SDは、上記極性切換同期信号StをLowレベルからHighレベルになるとEN極性からEP極性に切換わったと判別し、上記極性切換同期信号Stに応じて、図11(B)に示す2次電圧Vtの立ち下がり時刻t=t5から予め定めた時間経過後の時刻t=t10において、第4の2次素子駆動信号Sd4をオンすると共に第2の2次素子駆動信号Sd2をオフする。このとき、図11に示すD期間は、図7(A)に示す第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は導通状態にあり、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図7(A)に示す2次電流Viが、トーチ1(電極)、2次巻線、第3のスイッチング素子TR3、第4の逆通電ダイオードD4、被溶接物2の順に流れる。
(AC mode second EN / EP switching)
7 and 11, when the polarity switching signal Tm changes from the Low level to the High level in the second conduction period T2 (positive potential period) shown in FIG. 11B, the polarity switching synchronization circuit ST displays the polarity switching signal Tm. Is output as a polarity switching synchronization signal St in synchronization with the first element driving signal Sc1 and the second element driving signal Sc2 (not shown), and the polarity switching synchronization signal St is output from the Low level to the High level. When the polarity switching synchronization signal St changes from the Low level to the High level, the secondary inverter control circuit SD determines that the polarity has been switched from the EN polarity to the EP polarity, and according to the polarity switching synchronization signal St, FIG. At the time t = t10 after the elapse of a predetermined time from the falling time t = t5 of the secondary voltage Vt shown, the fourth secondary element drive signal Sd4 is turned on and the second secondary element drive signal Sd2 is turned off. To do. At this time, in the period D shown in FIG. 11, the second switching element TR2 and the third switching element TR3 shown in FIG. 7A are in a conductive state, and a negative potential of 2 is applied to the second terminal of the main transformer INT. The secondary voltage Vt is output, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 7A is changed to the torch 1 (electrode), the secondary winding, the third switching element TR3, the fourth reverse conducting diode D4, and the welding target. It flows in the order of
第3導通期間T5のE期間(時刻t=t10〜t6)において、図7(B)に示す第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は導通状態にあり、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力されているので、図7(B)に示す2次電流Viは、トーチ1(電極)、2次巻線、第3のスイッチング素子TR3、第4の逆通電ダイオードD4、被溶接物2の順に流れる。このとき、上記時刻t=t10において、上記第2のスイッチング素子TR2はオフになり、2次電流Viが流れていない状態でオフを行うためにターンオフ時のスイッチング損失が減少する。更に、第4のスイッチング素子TR4はオンになり、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第4の逆導通ダイオードD4に流れているので零電圧でスイッチングが行われターンオン時のスイッチング損失も減少する。
In the E period (time t = t10 to t6) of the third conduction period T5, the third switching element TR3 and the fourth switching element TR4 shown in FIG. Since the negative secondary voltage Vt is output to the two terminals, the secondary current Vi shown in FIG. 7B is obtained from the torch 1 (electrode), secondary winding, third switching element TR3, fourth The reverse current-carrying diode D4 and the
図11(B)に示す第2の切換期間T6において、図7(C)に示す第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は導通状態にあり、第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は遮断状態にある。また、主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtは零電位となり、これにより図7(C)に示す2次電流Viは、トーチ1(電極)、2次巻線、第3のスイッチング素子TR3、第4の逆通電ダイオードD4の順に減少しながら流れる。 In the second switching period T6 shown in FIG. 11B, the third switching element TR3 and the fourth switching element TR4 shown in FIG. 7C are in a conductive state, and the first switching element TR1 and the second switching element TR1 The switching element TR2 is in a cut-off state. In addition, the secondary voltage Vt of the first terminal and the second terminal of the main transformer INT becomes zero potential, so that the secondary current Vi shown in FIG. 7C is changed to the torch 1 (electrode), the secondary winding, It flows while decreasing in the order of the third switching element TR3 and the fourth reverse conducting diode D4.
図11(B)に示す第4導通期間T7において、図示省略の上記極性切換同期信号Stに応じて、図11(B)に示す2次電圧Vtの立ち上がり時時刻t=t7から予め定めた時間経過後の時刻t=t11において、第1の2次素子駆動信号Sd1をオンすると共に第3の2次素子駆動信号Sd3をオフする。このとき、図11に示すG期間は、図7(D)に示す第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は導通状態にあり、第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は遮断状態にあり、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図7(D)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第4のスイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3、2次巻線、トーチ1(電極)の順に増加しながら流れる。 In the fourth conduction period T7 shown in FIG. 11 (B), a predetermined time from the rising time t = t7 of the secondary voltage Vt shown in FIG. 11 (B) according to the polarity switching synchronization signal St (not shown). At time t = t11 after the lapse of time, the first secondary element drive signal Sd1 is turned on and the third secondary element drive signal Sd3 is turned off. At this time, in the G period shown in FIG. 11, the third switching element TR3 and the fourth switching element TR4 shown in FIG. 7D are in a conductive state, and the first switching element TR1 and the second switching element TR2 are in the conductive state. Is in a cut-off state, and a positive secondary voltage Vt is output to the first terminal of the main transformer INT, whereby the secondary current Vi shown in FIG. It flows while increasing in the order of the element TR4, the third reverse conducting diode D3, the secondary winding, and the torch 1 (electrode).
第4導通期間T7のH期間(時刻t=t11〜12)において、図7(E)に示す第3のスイッチング素子TR3は遮断状態になり、第1のスイッチング素子TR1が導通状態になりEN/EP極性の切換が完了する。また、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図7(E)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第4のスイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3、2次巻線、トーチ1(電極)の順に流れる。このとき、上記時刻t=t11において、上記第1のスイッチング素子TR1はオンになり、2次電流Viが流れていない状態でオンを行うためにターンオン時のスイッチング損失が減少する。更に、第3のスイッチング素子TR3はオフになり、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第3の逆導通ダイオードD3に流れているので零電圧でスイッチングが行われターンオフ時のスイッチング損失も減少する。
In the H period (time t = t11 to t12) of the fourth conduction period T7, the third switching element TR3 shown in FIG. 7E is cut off, and the first switching element TR1 is turned on and EN / EP polarity switching is completed. Further, the secondary voltage Vt having a positive potential is output to the first terminal of the main transformer INT, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 7 (E) is supplied to the
図8及び図9は、図1に示す、交流アーク加工用電源装置のEP/EN切換時の動作を説明する構成図であり、図12及び図13は、EP/EN切換時の動作を説明する波形図である。 FIGS. 8 and 9 are configuration diagrams for explaining the operation at the time of EP / EN switching of the AC arc machining power supply device shown in FIG. 1, and FIGS. 12 and 13 illustrate the operation at the time of EP / EN switching. FIG.
図12(A)の波形は、極性切換信号Tmの波形を示し、HighレベルのときEP極性を示し、LowレベルのときEN極性を示す。図12(B)の波形は、主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtを示し、図12(C)の波形は、出力電流Ioを示し、図12(D)の波形は、第1の2次素子駆動信号Sd1を示し、図12(E)の波形は、第2の2次素子駆動信号Sd2を示し、図12(F)の波形は、第3の2次素子駆動信号Sd3を示し、図12(G)の波形は、第4の2次素子駆動信号Sd4を示す。 The waveform in FIG. 12A shows the waveform of the polarity switching signal Tm, indicating the EP polarity when at the High level, and indicating the EN polarity when at the Low level. The waveform of FIG. 12B shows the secondary voltage Vt of the first terminal and the second terminal of the main transformer INT, the waveform of FIG. 12C shows the output current Io, and the waveform of FIG. The waveform indicates the first secondary element drive signal Sd1, the waveform in FIG. 12E indicates the second secondary element drive signal Sd2, and the waveform in FIG. 12F indicates the third secondary element drive signal Sd1. The element drive signal Sd3 is shown, and the waveform of FIG. 12G shows the fourth secondary element drive signal Sd4.
(交流モード EP/EN切換時)
図8及び図12は、極性切換信号Tmが図12(B)に示す第1導通期間T1(負電位期間)にHighレベルからLowレベルになると、極性切換同期回路STは、上記極性切換信号Tmを図示省略の第1素子駆動信号Sc1及び第2素子駆動信号Sc2に同期させて極性切換同期信号Stとして出力し、上記極性切換同期信号StをHighレベルからLowレベルにして出力する。2次インバータ制御回路SDは、上記極性切換同期信号StがHighレベルからLowレベルになるとEP極性からEN極性に切換わったと判別し、図12(B)に示す2次電圧Vtの立ち上がり時刻t=t3から予め定めた時間経過後の時刻t=t9において、第1の2次素子駆動信号Sd1をオフすると共に第3の2次素子駆動信号Sd3をオンする。このとき、図12に示すA期間は、図8(A)に第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は遮断状態にあり、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図8(A)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第4のスイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3、2次巻線、トーチ1の順に流れる。
(AC mode EP / EN switching)
8 and 12, when the polarity switching signal Tm changes from the High level to the Low level in the first conduction period T1 (negative potential period) shown in FIG. 12B, the polarity switching synchronization circuit ST displays the polarity switching signal Tm. Is output as a polarity switching synchronization signal St in synchronization with the first element driving signal Sc1 and the second element driving signal Sc2 (not shown), and the polarity switching synchronization signal St is output from the High level to the Low level. The secondary inverter control circuit SD determines that the EP polarity is switched to the EN polarity when the polarity switching synchronization signal St changes from the High level to the Low level, and the rising time t = of the secondary voltage Vt shown in FIG. At time t = t9 after the elapse of a predetermined time from t3, the first secondary element drive signal Sd1 is turned off and the third secondary element drive signal Sd3 is turned on. At this time, during the period A shown in FIG. 12, the second switching element TR2 and the third switching element TR3 in FIG. 8A are in a cut-off state, and a positive potential secondary is applied to the first terminal of the main transformer INT. The voltage Vt is output, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 8A is changed in the order of the
第2導通期間T3のB期間(時刻t=t9〜t4)において、図8(B)に第3のスイッチング素子TR3は導通状態になり、第1のスイッチング素子TR1は遮断状態になる。また、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力されているので、図8(B)に示す2次電流Viは、被溶接物2、第84スイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3、2次巻線、トーチ1の順に流れる。このとき、上記時刻t=t9において、上記第3のスイッチング素子TR3はオンになり、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第3の逆導通ダイオードD3に流れているので零電圧スイッチングが行われターンオン時のスイッチング損失が減少する。更に、上記第2のスイッチング素子TR3はオフになり、2次電流Viが流れていない状態でオフを行うためにターンオフ時のスイッチング損失が減少する。
In the B period (time t = t9 to t4) of the second conduction period T3, the third switching element TR3 is turned on and the first switching element TR1 is turned off in FIG. 8B. Further, since the secondary voltage Vt having a positive potential is output to the first terminal of the main transformer INT, the secondary current Vi shown in FIG. 8B is to be welded 2, the 84th switching element TR4, 3 reverse current-carrying diode D3, secondary winding, and
図12(B)に示す第2の切換期間T4において、図8(C)に第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は導通状態にあり、第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は遮断状態にある。また、主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtは零電位となり、これにより図8(C)に示す2次電流Viは、被溶接物2、第4のスイッチング素子TR4、第3の逆通電ダイオードD3、2次巻線、トーチ1の順に減少しながら流れる。
In the second switching period T4 shown in FIG. 12B, the third switching element TR3 and the fourth switching element TR4 in FIG. 8C are in a conductive state, and the first switching element TR1 and the second switching element TR4 The switching element TR2 is in a cut-off state. Further, the secondary voltage Vt of the first terminal and the second terminal of the main transformer INT becomes zero potential, so that the secondary current Vi shown in FIG. 8C is the
図12(B)に示す第3導通期間T5において、図示省略の上記極性切換同期信号に応じて、図12(B)に示す2次電圧Vtの立ち下がり時時刻t=t5から予め定めた時間経過後の時刻t=t10において、第2の2次素子駆動信号Sd2をオンすると共に第4の2次素子駆動信号Sd4をオフする。このとき、図12に示すD期間は、図8(D)に第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は導通状態にあり、第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は遮断状態にあり、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図8(D)に示す2次電流Viが、トーチ1、2次巻線、第3のスイッチング素子TR3、第4の逆通電ダイオードD4、被溶接物2の順に増加しながら流れる。
In the third conduction period T5 shown in FIG. 12B, a predetermined time from the time t = t5 of the fall time of the secondary voltage Vt shown in FIG. 12B according to the polarity switching synchronization signal (not shown). At time t = t10 after the lapse of time, the second secondary element drive signal Sd2 is turned on and the fourth secondary element drive signal Sd4 is turned off. At this time, in the period D shown in FIG. 12, the third switching element TR3 and the fourth switching element TR4 in FIG. 8D are in a conductive state, and the first switching element TR1 and the second switching element TR2 are in the conductive state. In the cut-off state, a negative secondary voltage Vt is output to the second terminal of the main transformer INT, whereby the secondary current Vi shown in FIG. The switching element TR3, the fourth reverse conducting diode D4, and the
第3導通期間T5のE期間(時刻t=t10〜t6)において、図8(E)に第4のスイッチング素子TR4は遮断状態になり、第3のスイッチング素子TR3が導通状態になりEP/EN極性の切換が完了する。また、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図8(E)に示す2次電流Viが、トーチ1、2次巻線、第3のスイッチング素子TR3、第4の逆通電ダイオードD4、被溶接物2の順に流れる。このとき、上記時刻t=t10において、上記第2のスイッチング素子TR2はオンになり、2次電流Viが流れていない状態でオンを行うためにターンオン時のスイッチング損失が減少する。更に、上記第4のスイッチング素子TR4は、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第4の逆導通ダイオードD4に流れているので零電圧スイッチングが行われターンオフ時のスイッチング損失が減少する。
In the E period (time t = t10 to t6) of the third conduction period T5, the fourth switching element TR4 is cut off and the third switching element TR3 is turned on in FIG. Polarity switching is complete. Further, a secondary voltage Vt having a negative potential is output to the second terminal of the main transformer INT, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 8 (E) is supplied to the torch, the secondary winding, and the third switching element. It flows in the order of TR3, fourth reverse conducting diode D4, and
(交流モード 第2のEP/EN切換時)
図9及び図13は、極性切換信号Tmが図13(B)に示す第2導通期間T3(正電位期間)にHighレベルからLowレベルになると、極性切換同期回路STは、上記極性切換信号Tmを図示省略の第1素子駆動信号Sc1及び第2素子駆動信号Sc2に同期させて極性切換同期信号Stとして出力し、上記極性切換同期信号StをHighレベルからLowレベルにして出力する。2次インバータ制御回路SDは、極性切換同期信号StがHighレベルからLowレベルになるとEP極性からEN極性に切換わったと判別し、上記極性切換同期信号Stに応じて、図13(B)に示す2次電圧Vtの立ち下がり時刻t=t5から予め定めた時間経過後の時刻t=t10において、第2の2次素子駆動信号Sd2がオンと共に第4の2次素子駆動信号Sd4をオフする。このとき、図13に示すD期間は、図9(A)に第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は遮断状態にあり、主変圧器INTの第2端子に負電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図9(A)に示す2次電流Viが、被溶接物2、第2の逆通電ダイオードD2、第4のスイッチング素子TR4、2次巻線、トーチ1の順に流れる。
(AC mode 2nd EP / EN switching)
9 and 13, when the polarity switching signal Tm changes from the High level to the Low level in the second conduction period T3 (positive potential period) shown in FIG. 13B, the polarity switching synchronization circuit ST displays the polarity switching signal Tm. Is output as a polarity switching synchronization signal St in synchronization with the first element driving signal Sc1 and the second element driving signal Sc2 (not shown), and the polarity switching synchronization signal St is output from the High level to the Low level. When the polarity switching synchronization signal St changes from the High level to the Low level, the secondary inverter control circuit SD determines that the EP polarity is switched to the EN polarity, and according to the polarity switching synchronization signal St, as shown in FIG. At time t = t10 after the elapse of a predetermined time from the falling time t = t5 of the secondary voltage Vt, the second secondary element drive signal Sd2 is turned on and the fourth secondary element drive signal Sd4 is turned off. At this time, during the period D shown in FIG. 13, the second switching element TR2 and the third switching element TR3 in FIG. 9A are in the cut-off state, and the secondary terminal of the negative potential is applied to the second terminal of the main transformer INT. The voltage Vt is output, so that the secondary current Vi shown in FIG. 9A is changed in the order of the
第2導通期間T3のE期間(時刻t=t10〜t6)において、図9(B)に示す第2のスイッチング素子TR2は導通状態になり、第4のスイッチング素子TR4は遮断状態になる。また、主変圧器INTの第2端子に負正電位の2次電圧Vtが出力されているので、図9(B)に示す2次電流Viは、被溶接物2、第2の逆通電ダイオードD2、第1のスイッチング素子TR1、2次巻線、トーチ1の順に流れる。このとき、上記時刻t=t10において、上記第2のスイッチング素子TR2はオンになり、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第2の逆導通ダイオードD2に流れているので零電圧スイッチングが行われターンオン時のスイッチング損失が減少する。更に、上記第4のスイッチング素子TR4はオフになり、2次電流Viが流れていない状態でオフを行うためにターンオフ時のスイッチング損失が減少する。
In the E period (time t = t10 to t6) of the second conduction period T3, the second switching element TR2 illustrated in FIG. 9B is in a conduction state, and the fourth switching element TR4 is in a cutoff state. Further, since the secondary voltage Vt having a negative positive potential is output to the second terminal of the main transformer INT, the secondary current Vi shown in FIG. 9B is the
図13(B)に示す第3の切換期間T6において、図9(C)に第1スイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は導通状態にあり、第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は遮断状態にある。また、主変圧器INTの第1端子及び第2端子の2次電圧Vtは零電位となり、これにより図8(C)に示す2次電流Viは被溶接物2、第4の逆通電ダイオードD4、第1のスイッチング素子TR1、2次巻線、トーチ1の順に減少しながら流れる。
In the third switching period T6 shown in FIG. 13B, the first switching element TR1 and the second switching element TR2 are in the conductive state in FIG. 9C, and the third switching element TR3 and the fourth switching element are switched. The element TR4 is in a cut-off state. Further, the secondary voltage Vt of the first terminal and the second terminal of the main transformer INT becomes zero potential, whereby the secondary current Vi shown in FIG. 8C is the
図13(B)に示す第4導通期間T7において、図示省略の極性切換同期信号Stに応じて、図13(B)に示す2次電圧Vtの立ち上がり時時刻t=t7から予め定めた時間経過後の時刻t=t11において、第1の2次素子駆動信号Sd1をオフすると共に第3の2次素子駆動信号Sd3をオンする。このとき、図13に示すG期間は、図9(D)に第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2は導通状態にあり、第3のスイッチング素子TR3及び第4のスイッチング素子TR4は遮断状態にあり、主変圧器INTの第1端子に正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図9(D)に示す2次電流Viが、トーチ1、2次巻線、第1の逆通電ダイオードD1、第2のスイッチング素子TR2、被溶接物2の順に増加しながら流れる。
In the fourth conduction period T7 shown in FIG. 13B, a predetermined time has elapsed from the rising time t = t7 of the secondary voltage Vt shown in FIG. 13B according to the polarity switching synchronization signal St not shown. At a later time t = t11, the first secondary element drive signal Sd1 is turned off and the third secondary element drive signal Sd3 is turned on. At this time, in the G period shown in FIG. 13, the first switching element TR1 and the second switching element TR2 are in the conductive state in FIG. 9D, and the third switching element TR3 and the fourth switching element TR4 are in the conductive state. The secondary voltage Vt having a positive potential is output to the first terminal of the main transformer INT, and the secondary current Vi shown in FIG. The reverse current-carrying diode D1, the second switching element TR2, and the
第3導通期間T5のH期間(時刻t=t11〜t12)において、図9(E)に第4のスイッチング素子TR4は遮断状態になり、第3のスイッチング素子TR3が導通状態になりEP/EN極性の切換が完了する。また、主変圧器INTの第1端子にに正電位の2次電圧Vtが出力され、これにより図9(E)に示す2次電流Viが、トーチ1、2次巻線、第1の逆通電ダイオードD1、第2のスイッチング素子TR2、被溶接物2の順に流れる。このとき、上記時刻t=t11において、上記第1のスイッチング素子TR1はオフになり、2次電流Viは逆極性に並列に接続した第1の逆導通ダイオードD1に流れているので零電圧スイッチングが行われターンオフ時のスイッチング損失が減少する。更に、上記第3のスイッチング素子TR3はオンになり、2次電流Viが流れていない状態でオンを行うためにターンオン時のスイッチング損失が減少する。
In the H period (time t = t11 to t12) of the third conduction period T5, the fourth switching element TR4 is cut off and the third switching element TR3 is turned on in FIG. Polarity switching is complete. In addition, a positive secondary voltage Vt is output to the first terminal of the main transformer INT, so that the secondary current Vi shown in FIG. The current flows in the order of the energization diode D1, the second switching element TR2, and the
1 トーチ
2 被溶接物
AC 商用交流電源
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
D5 第5の逆導通ダイオード
D6 第6の逆導通ダイオード
D7 第7の逆導通ダイオード
D8 第8の逆導通ダイオード
DR1 1次整流回路
DR2 2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
KD 2次インバータ駆動回路
MC 直流・交流モード設定回路
SC 主制御回路
SD 2次インバータ制御回路
TS 起動スイッチ
TM 極性切換回路
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)
TR5 第5のスイッチング素子(第5素子)
TR6 第6のスイッチング素子(第6素子)
TR7 第7のスイッチング素子(第7素子)
TR8 第8のスイッチング素子(第8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
Mc 直流・交流モード設定信号
Sc1 第1素子駆動信号
Sc2 第2素子駆動信号
Sc3 第3素子駆動信号
Sc4 第4素子駆動信号
Sd1 第1の2次素子駆動信号
Sd2 第2の2次素子駆動信号
Sd3 第3の2次素子駆動信号
Sd4 第4の2次素子駆動信号
Tm 極性切換信号
Ts 起動スイッチ
Vt 主変圧器の2次巻き線の2次電圧
DESCRIPTION OF
TR2 Second switching element (second element)
TR3 Third switching element (third element)
TR4 Fourth switching element (fourth element)
TR5 Fifth switching element (fifth element)
TR6 Sixth switching element (sixth element)
TR7 Seventh switching element (seventh element)
TR8 Eighth switching element (eighth element)
Er comparison calculation signal Id output current detection signal Ir output current setting signal Mc DC / AC mode setting signal Sc1 first element drive signal Sc2 second element drive signal Sc3 third element drive signal Sc4 fourth element drive signal Sd1 first 2 Secondary element drive signal Sd2 Second secondary element drive signal Sd3 Third secondary element drive signal Sd4 Fourth secondary element drive signal Tm Polarity switching signal Ts Start switch Vt Secondary winding secondary winding Voltage
Claims (2)
第2回目の導通期間中に第2のスイッチング素子を零電流で導通し第4のスイッチング素子を零電圧で遮断する極性切換同期信号を出力することを特徴とする請求項1記載の交流アーク加工用電源装置。
A polarity switching synchronization circuit is provided between the polarity switching circuit and the secondary inverter control circuit, and the polarity switching synchronization circuit receives the polarity switching signal and the main control signal and converts the polarity switching signal into the main control signal. When the EN / EP polarity is switched so that the electrode switches from negative to positive, the first switching element is turned on at zero voltage and the third switching element is turned on during the first conduction period of the main control signal. EP / ENP polarity switching when the current is cut off, the second switching element is cut off at zero voltage and the fourth switching element is turned on at zero current during the second conduction period, and the electrode switches from positive to negative The first switching element is cut off at zero current during the first conduction period of the main control signal, the third switching element is turned on at zero voltage, and the second switching period is established during the second conduction period. AC arc machining power supply apparatus according to claim 1, wherein the outputting the polarity switching 換同 phase signal to cut off the fourth switching element in the zero voltage conducts the switching element at zero current.
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