JP2013214182A - 溶接電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 商用交流電源の開閉を切換スイッチで行うとき、火花ノイズが発生して切換スイッチの接点が劣化、溶着するという不具合が発生する。
【解決手段】 商用交流電源を開閉する開閉器と、商用交流電源を整流・平滑して直流電圧を出力する直流電源回路と、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、インバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、主変圧器の出力を整流する２次整流回路と、整流された出力を平滑する直流リアクトルと、を備えた溶接電源装置において、商用交流電源の電圧を切り換える切換スイッチの開閉を商用交流電源の零クロス点で行うので、切換スイッチの入力電圧が略零電圧となり、開閉時にソフトスイッチングが行われるので火花ノイズの発生が抑制され、各切換スイッチの接点の劣化溶着という不具合が防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶接電源装置に入力する商用交流電源の電圧変動に関するものである。

溶接電源装置に使用する商用交流電源の電圧変動範囲は、２００Ｖに対して通常１８０Ｖ〜２２０Ｖである。しかし、作業現場において電圧が低下する場合が多々あり、冷却ファンの回転数減少により冷却効果が落ちる。

図８は、１次整流回路ＤＲ１、平滑コンデンサＣ１、インバータ回路ＩＮＶ、主変圧器ＩＮＴ、２次整流回路ＤＲ２及び直流リアクトルＤＣＬで形成される従来技術の溶接電源装置である。同図において、商用交流電源ＡＣを全波整流する１次整流回路ＤＲ１と全波整流を平滑する直流電圧にする平滑コンデンサＣ１とで直流電源回路が形成される。

図８に示すインバータ回路ＩＮＶは、直流電源回路からの直流電圧を高周波交流電圧に変換し、主変圧器ＩＮＴは、インバータ回路ＩＮＶによって変換された高周波交流電圧をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換し、２次整流回路ＤＲ２は、主変圧器ＩＮＴの出力を整流し直流リアクトルＤＣＬを介してトーチＴＨと被加工物Ｍとの間に電力を供給する。

図８に示す第１の入力切換スイッチＳＷ３は、商用交流電源ＡＣを開閉する開閉器ＮＦのＵ層の出力端子と接続し、第２の入力切換スイッチＳＷ４は、商用交流電源ＡＣを開閉する開閉器ＮＦのＶ層の出力端子と接続する。補助変圧器ＩＮＴ２は、１次側に第１の入力端子及び第１の入力端子より、例えば、補助変圧器ＩＮＴ２の２次側の出力電圧を１０％上昇される第２の入力端子を設け、第１の入力端子を第１の入力切換スイッチＳＷ３に接続し、第２の入力端子を第２の入力切換スイッチＳＷ４に接続する。そして、冷却ファンＦＡＮは、補助変圧器２の２次側に接続する。

図１１に示す入力電圧切換回路ＩＶＳは、全波整流回路ＤＲ４、ダイオードＤ２、抵抗器Ｒ５、抵抗器Ｒ６及び平滑コンデンサＣ３からなる直流電源回路と、第３の比較器ＣＰ４、規準電圧設定回路ＶＲＬ及び反転回路ＩＮとで形成され、直流電源回路は、補助変圧器ＩＮＴ２の２次側の出力を全波整流し平滑して直流電圧Ｉｖｄ１として出力し、第３の比較回路ＣＰ３は、直流電圧Ｉｖｄ１が予め定めた規準電圧Ｖｒｌより低いと第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１をＨｉｇｈレベルにし、反転回路ＩＮは第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１を反転し第２の入力電圧切換信号Ｉｖｓ２として出力する。

図９は、従来技術の溶接電源装置の動作を説明する波形図である。
図９において、同図（Ａ）は、補助変圧器ＩＮＴ２の出力を全波整流し平滑した直流電圧Ｉｖｄ１を示し、同図（Ｂ）は、第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１を示し、同図（Ｃ）は、第２の入力電圧切換信号Ｉｖｓ２を示し、同図（Ｄ）は、冷却ファンＦＡＮのファン電圧の実効値を示す。

図１０は、第１の入力切換スイッチＳＷ３又は第２の入力切換スイッチＳＷ４が開閉するときの、火花ノイズを示した波形図である。同図において、商用交流電源ＡＣの位相角が０°、１８０°、３６０°の電圧零の零クロス点では、火花ノイズの最小になり、商用交流電源ＡＣの位相角が９０°、２７０°の電圧が最大のとき、火花ノイズが最大になることを示している。

図９及び図１０を参照して従来技術の溶接電源装置の動作について説明する。
図９に示す時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ４において、図９（Ａ）に示す直流電圧Ｉｖｄ１が予め定めた規準電圧Ｖｒｌより高いので、入力電圧切換回路ＩＶＳは、第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１をＨｉｇｈレベルに第２の入力電圧切換信号Ｉｖｓ２をＬｏｗレベルにして、第１の入力切換スイッチＳＷ３を閉、第２の切換スイッチＳＷ１を開にする。

時刻ｔ＝ｔ４において、図９（Ａ）に示す直流電圧Ｉｖｄ１が規準電圧Ｖｒｌより低くなると、図９（Ｂ）に示す第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１はＬｏｗレベル、第２の入力電圧切換信号Ｉｖｓ２はＨｉｇｈレベルになる。このとき、図１０（Ａ）に示す商用交流電源ＡＣの位相角が、例えば、９０°、２７０°のとき、第１の入力切換スイッチＳＷ３が第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１のＬｏｗレベルに応じて開、第２の入力切換スイッチＳＷ４が第２の入力電圧切換信号Ｉｖｓ２のＨｉｇｈレベルに応じて閉になると、商用交流電源ＡＣの電圧が高い状態で開閉するので、開閉時に大きな火花ノイズが発生する。

時刻ｔ＝ｔ４において、第１の入力切換スイッチＳＷ３が開、第２の入力切換スイッチＳＷ４が閉になると、補助変圧器ＩＮＴ２の１次側の第１の入力端子に変わって第２の入力端子に商用交流電源ＡＣが供給されると、図９（Ｄ）に示すファン電圧の降下が抑制されて同図（Ｄ）に示すファン電圧はファン使用電圧範囲の下限より低くならない。

時刻ｔ＝ｔ６において、図９（Ａ）に示す直流電圧Ｉｖｄ１が上昇を開始し、時刻ｔ＝ｔ７において、直流電圧Ｉｖｄ１が規準電圧Ｖｒｌより高くなると、同図（Ｂ）に示す第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１はＨｉｇｈレベル、第２の入力電圧切換信号Ｉｖｓ２はＬｏｗレベルになる。このとき、同図（Ａ）に示す商用交流電源ＡＣの位相角が、例えば、９０°、２７０°のとき、第１の入力切換スイッチＳＷ３が第１の入力電圧切換信号Ｉｖｓ１のＨｉｇｈレベルに応じて閉、第２の入力切換スイッチＳＷ４が第２の入力電圧切換信号Ｉｖｓ２のＬｏｗレベルに応じて開になると、商用交流電源ＡＣの電圧が高いので開閉時に大きな火花ノイズが再度発生する。

商用交流電源の電圧変動範囲は、２００Ｖに対して通常１８０Ｖ〜２２０Ｖである。しかし、ユーザにおいて、電圧変動範囲を守れない作業現場、例えば、商用交流電源の電圧が１８０Ｖ近傍まで低下すると、第１の入力切換スイッチＳＷ３を開、第２の入力切換スイッチＳＷ４を閉にする。このとき、補助変圧器ＩＮＴ２の出力電圧を上昇させて冷却ファンの回転数を高くし、溶接電源装置内部の冷却効果の減少を抑制することで、温度保護が頻繁に動作しないようにしていた。
また、特許文献１には、商用交流電源の電圧が低くなったとき、冷却ファンの入力電圧を昇圧する技術が開示されている。

特開平５−２８５６４９号公報

図８に示す従来技術の溶接電源装置では、給電される商用交流電源の電圧変動範囲は、２００Ｖに対して通常１８０Ｖ〜２２０Ｖである。しかし、ユーザにおいて、電圧変動範囲を守れない作業現場では溶接電源装置をそのまま使用していることが多く、溶接電源装置に使用している冷却ファンの回転数が、商用交流電源の電圧値に応じて大きく変動する。例えば、商用交流電源の電圧が１８０Ｖ近傍まで低下すると、冷却ファンの回転数が減少し、溶接電源装置内部の冷却効果が落ちる。このとき、溶接の使用率が最大のとき、溶接電源装置に内蔵されているサーモスタットが温度異常を検出し、温度保護が働き頻繁に動作が停止してしまう。
そこで、上記の不具合を防止するために、図８に示す補助変圧器ＩＮＴ２の１次側に第１の入力端子と、第１の入力端子より、例えば、補助変圧器ＩＮＴ２の２次側の出力電圧を１０％上昇される第２の入力端子を設け、第１の入力端子を第１の入力切換スイッチＳＷ３に接続し、第２の入力端子を第２の入力切換スイッチＳＷ４に接続して、例えば、商用交流電源の電圧が１８０Ｖまで低下すると、第１の入力切換スイッチＳＷ３を閉から開、第２の入力切換スイッチＳＷ４を開から閉にすることで、補助変圧器ＩＮＴ２の出力電圧は、
１８０Ｖ×１．１＝１９８Ｖ の式より
冷却ファンの入力電圧を１９８Ｖまで上昇させて冷却ファンの回転数の減少を抑制していた。

しかし、従来技術では、図１０（Ａ）に示す商用交流電源の位相角を考慮せず、ランダムに第１の入力切換スイッチＳＷ３及び第２の入力切換スイッチＳＷ４を開閉するので、例えば、位相角が９０°、２７０°のとき、商用交流電源は高電圧になり、この状態で開閉すると大きな火花ノイズが発生し、切換スイッチの接点が大きく劣化、または、溶着するという不具合が発生する。さらに、第１の入力切換スイッチＳＷ３及び第２の切換スイッチＳＷ１に、半導体スイッチング素子、例えば、ソリッドステート等を使用するとスイッチングノイズで破損を招いてしまう。
そこで、本発明では、上記の課題を解決する溶接電源装置を供給することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、商用交流電源を開閉する開閉器と、前記商用交流電源を整流・平滑して直流電圧を出力する直流電源回路と、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、前記インバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流する２次整流回路と、前記整流された出力を平滑する直流リアクトルと、を備えた溶接電源装置において、前記開閉器を介して前記商用交流電源が１次側に供給され２次側に第１の出力端子と前記第１の出力端子より低い電圧を出力する第２の出力端子を設けた補助変圧器と、前記商用交流電源が予め定めた規準電圧より低いとき入力電圧判別信号をＨｉｇｈレベルにして出力する入力電圧判別回路と、前記商用交流電源が零電圧を判別して零クロス信号を出力する零クロス判別回路と、前記入力電圧判別信号がＨｉｇｈレベルに変化してから最初の零クロス信号に同期して第１の選択制御信号をＨｉｇｈレベル、第２の選択制御信号をＬｏｗレベルにし、前記入力電圧判別信号がＬｏｗレベルに変化してから最初の零クロス信号に同期して第１の選択制御信号をＬｏｗレベル、第２の選択制御信号をＨｉｇｈレベルにして出力する選択制御回路と、前記第１の選択制御信号のＨｉｇｈレベルに応じて前記第１の出力端子を選択し前記第２の択制御信号のＨｉｇｈレベルに応じて前記第２の出力端子を選択し前記冷却ファンに電圧を供給する選択回路と、を備えた溶接電源装置である。

第２の発明は、前記選択制御回路は、前記入力電圧判別信号がＨｉｇｈレベルに変化してから最初の零クロス信号に同期して前記第２の選択制御信号をＬｏｗレベルにし、次回の零クロス信号に同期して前記第１の選択制御信号をＨｉｇｈレベルにし、前記入力電圧判別信号がＬｏｗレベルに変化してから初回の零クロス信号に同期して前記第１の選択制御信号をＬｏｗレベルにし、次回の零クロス信号に同期して前記第２の選択制御信号をＨｉｇｈレベルにすることを特徴とする請求項１記載の溶接電源装置である。

本発明では、選択回路を形成する第１の切換スイッチ及び第２の切換スイッチの開閉を商用交流電源の零クロス点で行うので、第１の切換スイッチ及び第２の切換スイッチの入力電圧が略零電圧となり、開閉時に発生する大きな火花ノイズが抑制されるので、各切換スイッチの接点の劣化、又は溶着という不具合が防止できる。

第２の発明では、第１の切換スイッチの開閉及び第２の切換スイッチの開閉を、零クロス点での同期に加えて互いに零クロス周期の１周期分ずらして開閉するので、火花ノイズがより小さくなり、各切換スイッチの接点の劣化、又は溶着という不具合の防止がさらに向上するので、半導体スイッチの使用も可能になる。

本発明の実施形態１に係る溶接電源装置の電気接続図である。 実施形態１の入力電圧判別回路、零クロス判別回路の詳細図である。 実施形態１の選択制御回路の詳細図である。 実施形態１の零クロス信号の波形図である。 実施形態１の動作を説明する波形図である。 実施形態２の選択制御回路の詳細図である。 実施形態２の動作を説明する波形図である。 従来技術の溶接電源装置の電気接続図である。 従来技術の動作を説明する波形図である。 商用交流電源の位相角に対応した火花ノイズの波形図である。 従来技術の入力電圧切換回路の詳細図である。

図１〜図４を参照して本発明の実施形態１の動作について説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係る溶接電源装置の電気接続図である。同図において、図８に示す従来技術の溶接電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。

図１に示す本発明の補助変圧器ＩＮＴ３は、２次側に第１の出力端子３と第１の出力端子より低い電圧を出力する第２の出力端子４とを設け、選択回路は第１の切換スイッチＳＷ１と第２の切換スイッチＳＷとで形成し、補助変圧器ＩＮＴ３は、２次側の第１の出力端子３に第１の切換スイッチＳＷ１を接続し、第２の出力端子４に第２の切換スイッチＳＷ２に接続する。冷却ファンＦＡＮは、一方の入力端子を第１の切換スイッチＳＷ１及び第２の切換スイッチＳＷ２の出力側に接続し、他方の入力端子を補助変圧器ＩＮＴ３の２次側の出力端子に接続する。

図２は、図１に示す入力電圧判別回路ＩＶＤ及び零クロス判別回路ＺＣの詳細図であり、入力電圧判別回路ＩＶＤは、全波整流回路ＤＲ３、ダイオードＤ１、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ４及び平滑コンデンサＣ４から成る直流電源回路と、第１の比較器ＣＰ１及び規準電圧設定回路ＶＲＬとで形成し、零クロス判別回路ＺＣは、第２の比較器ＣＰ２と、抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ２及び零クロス規準電圧設定回路ＺＶＲで形成され、直流電源回路は、補助変圧器ＩＮＴ３の２次側の出力を全波整流し平滑して直流電圧Ｉｖｄ１を出力し、第１の比較回路ＣＰ１は、直流電圧Ｉｖｄ１が予め定めた規準電圧Ｖｒｌより低いとき、入力電圧判別信号ＩｖｄをＨｉｇｈレベルにする。零クロス判別回路ＺＣは、全波整流回路ＤＲ３の出力を分圧した全波整流信号Ｉｖｄ２の値が零クロス規準電圧Ｚｖｒより小さいとき、零クロス信号Ｚｃを出力する。

図３は、図１に示す選択制御回路ＳＣＨの詳細図であり、零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジで入力電圧判別信号Ｉｖｄの状態を取り込むＤＡＴＡフリップフロップ回路である。

図５は、実施形態１の溶接電源装置の動作を説明する波形図である。
図５において、図５（Ａ）は、補助変圧器の２次側の出力を全波整流し平滑した直流電圧Ｉｖｄ１を示し、同図（Ｂ）は、零クロス信号Ｚｃを示し、同図（Ｃ）は、入力電圧判別信号Ｉｖｄを出力し、同図（Ｄ）は、第１の選択制御信号Ｓｃｈ１を示し、同図（Ｅ）は、第２の選択制御信号Ｓｃｈ２を示し、同図（Ｆ）は、冷却ファンＦＡＮのファン電圧の実効値を示す。

図４において、図４（Ａ）は、補助変圧器の２次側の出力を全波整流した全波整流信号Ｉｖｄ２を示し、同図（Ｂ）は、商用交流電源の電圧が零点の零クロス信号Ｚｃを示す。

つぎに、図１〜図５を参照して実施形態１の溶接電源装置の動作について説明する。
図５に示す時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ４において、図５（Ａ）に示す直流電圧Ｉｖｄ１が予め定めた規準電圧ＶｒＬより高いので、入力電圧判別回路ＩＶＤは、入力電圧判別信号ＩｖｄをＬｏｗレベルにする。

図３に示す選択制御回路ＳＣＨは、入力電圧判別信号ＩｖｄがＬｏｗレベルのとき、零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて、図５（Ｄ）に示す第１の選択制御信号Ｓｃｈ１をＬｏｗレベル、同図（Ｅ）に示す第２の選択制御信号Ｓｃｈ２をＨｉｇｈレベルにする。このとき、第１の選択制御信号Ｓｃｈ１のＬｏｗレベルに応じて第１の切換スイッチＳＷ１は開、第２の選択制御信号Ｓｃｈ２のＨｉｇｈレベルに応じて第２の切換スイッチＳＷ２は開になり、冷却ファンＦＡＮには、補助変圧器ＩＮＴ３の２次側の第２の出力端子４から同図（Ｅ）に示すファン電圧が供給される。

図５に示す時刻ｔ＝ｔ４において、直流電圧Ｉｖｄ１がさらに降圧し規準電圧Ｖｒｌより低くなると、第１の比較器ＣＰ１は、図５（Ｃ）に示す入力電圧判別信号ＩｖｄをＨｉｇｈレベルにする。選択制御回路ＳＣＨは、入力電圧判別信号ＩｖｄがＨｉｇｈレベルのとき、時刻ｔ＝ｔ５の零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて、同図（Ｄ）に示す第１の選択制御信号Ｓｃｈ１をＨｉｇｈレベル、同図（Ｅ）に示す第２の選択制御信号Ｓｃｈ２をＬｏｗレベルにする。このとき、図１０（Ａ）に示す商用交流電源ＡＣの位相角が、０°又は１８０°のとき、第１の選択制御信号Ｓｃｈ１のＨｉｇｈレベルに応じて第１の切換スイッチＳＷ１は閉、第２の選択制御信号Ｓｃｈ２のＬｏｗレベルに応じて第２の切換スイッチＳＷ２は閉になり、商用交流電源ＡＣの電圧が低いとき（略零電圧）開閉するので、開閉時に発生する火花ノイズの大きさが最小に抑制される。

図５に示す時刻ｔ＝ｔ５において、第１の切換スイッチＳＷ１が開、第２の切換スイッチＳＷ２が閉になると、補助変圧器ＩＮＴ３は、２次側の第２の出力端子４に変わって第１の出力端子３に冷却ファンＦＡＮに接続される、このとき、図５（Ｆ）に示すファン電圧の降下が抑制されるので、同図（Ｆ）に示すファン電圧はファン使用電圧範囲の下限より低くならない。

図５に示す時刻ｔ＝ｔ７において、図５（Ａ）に示す直流電圧Ｉｖｄ１が上昇を開始し、時刻ｔ＝ｔ８において、直流電圧Ｉｖｄ１が規準電圧Ｖｒｌより高くなると、第１の比較器ＣＰ１は、同図（Ｃ）に示す入力電圧判別信号ＩｖｄをＬｏｗレベルにする。選択制御回路ＳＣＨは、入力電圧判別信号ＩｖｄがＬｏｗレベルのとき、時刻ｔ＝ｔ９の零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて、同図（Ｄ）に示す第１の選択制御信号Ｓｃｈ１をＬｏｗレベル、同図（Ｅ）に示す第２の選択制御信号Ｓｃｈ２をＨｉｇｈレベルにする。このとき、図１０（Ａ）に示す商用交流電源ＡＣの位相角が、０°又は１８０°のとき、第１の選択制御信号Ｓｃｈ１のＬｏｗレベルに応じて第１の切換スイッチＳＷ１は開、第２の選択制御信号Ｓｃｈ２のＨｉｇｈレベルに応じて第２の切換スイッチＳＷ２は開にするので、商用交流電源ＡＣの電圧が低いとき（略零電圧）開閉するので、開閉時に発生する火花ノイズの大きさが最小に抑制される。

図５に示す時刻ｔ＝ｔ９において、第１の切換スイッチＳＷ１が閉、第２の切換スイッチＳＷ２が開になると、補助変圧器ＩＮＴ３は、２次側の第２の出力端子４に変わって第１の出力端子３が冷却ファンＦＡＮに接続されると、図５（Ｆ）に示す上昇が抑制され、通常に戻った同図（Ｆ）に示すファン電圧が冷却ファンＦＡＮに供給される。

上述より、選択回路を形成する第１の切換スイッチ及び第２の切換スイッチの開閉を商用交流電源の零クロス点で行うので、第１の切換スイッチ及び第２の切換スイッチの入力電圧が略零電圧となり、開閉においてソフトスイッチングとなるので火花ノイズの大きさが最小に抑制できる。

「実施形態２」
つぎに、実施形態２の動作について、図１、図６及び図７を用いて説明する。
図６は、実施形態２の選択制御回路ＳＣＨ２の詳細図であり、ＤＡＴＡフリップフロップ回路の後段に遅れ回路ＤＬを設けて形成する。

図７は、実施形態２の溶接電源装置の動作を説明する波形図である。
図７において、図７（Ａ）は、補助変圧器の２次側の出力を全波整流し平滑した直流電圧Ｉｖｄ１を示し、同図（Ｂ）は、零クロス信号Ｚｃを示し、同図（Ｃ）は、入力電圧判別信号Ｉｖｄを出力し、同図（Ｄ）は、第１の選択制御信号Ｓｃｈ１を示し、同図（Ｅ）は、第２の選択制御信号Ｓｃｈ２を示し、同図（Ｆ）は、冷却ファンＦＡＮのファン電圧の実効値を示す。

図６に示す実施形態２の選択制御回路ＳＣＨ２は、図７に示す時刻ｔ＝ｔ４以前において、入力電圧判別信号ＩｖｄがＬｏｗレベルのとき、零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて図７（Ｄ）に示す第１の選択制御信号Ｓｃｈ１をＬｏｗレベル、同図（Ｅ）に示す第２の選択制御信号Ｓｃｈ２をＨｉｇｈレベルにする。このとき、第１の選択制御信号Ｓｃｈ１のＬｏｗレベルに応じて第１の切換スイッチＳＷ１は開、第２の選択制御信号Ｓｃｈ２のＨｉｇｈレベルに応じて第２の切換スイッチＳＷ２は閉になり、冷却ファンＦＡＮには、補助変圧器ＩＮＴ３の２次側の第２の出力端子４から同図（Ｅ）に示すファン電圧が供給される。

図７に示す時刻ｔ＝ｔ４において、直流電圧Ｉｖｄ１が降圧し規準電圧Ｖｒｌより低くなると、第１の比較器ＣＰ１は、図７（Ｃ）に示す入力電圧判別信号ＩｖｄをＨｉｇｈレベルにする。図６に示す選択制御回路ＳＣＨ２を形成するＤＡＴＡフリップフロップ回路は、入力電圧判別信号ＩｖｄがＨｉｇｈレベルのとき、時刻ｔ＝ｔ５の零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて、Ｑ信号をＨｉｇｈレベル、Ｑ信号をＬｏｗレベルにする。

図６に示す遅れ回路ＤＬは、Ｑ信号をＬｏｗレベルのとき第２の選択制御信号Ｓｃｈ２をＬｏｗレベルにする。Ｑ信号がＨｉｇｈレベルのとき、時刻ｔ＝ｔ６の零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて第１の選択制御信号Ｓｃｈ１をＨｉｇｈレベルにして出力する。

時刻ｔ＝ｔ５のとき、図７（Ｅ）に示す第２の選択制御信号Ｓｃｈ２のＬｏｗレベルに応じて第２の切換スイッチＳＷ２が開、時刻ｔ＝ｔ６のとき、同７（Ｄ）に示す第１の選択制御信号Ｓｃｈ１のＨｉｇｈに応じて第１の切換スイッチＳＷ１が閉になり、このとき、図１０（Ａ）に示す商用交流電源ＡＣの位相角が、０°、１８０°又は３６０°の零クロス点で第１の切換スイッチＳＷ１が閉、第２の切換スイッチＳＷ２が開になるので、商用交流電源ＡＣの電圧が低いとき（略零電圧）開閉するので、開閉時に発生する火花ノイズの大きさが最小に抑制される。

時刻ｔ＝ｔ６において、第１の切換スイッチＳＷ１が閉になると、補助変圧器ＩＮＴ３は、２次側の第２の出力端子４に変わって第１の出力端子３が冷却ファンＦＡＮに接続されると、図７（Ｆ）に示すファン電圧の降下が抑制されるので、同図（Ｆ）に示すファン電圧はファン使用電圧範囲の下限より低くならない。

時刻ｔ＝ｔ７において、図７（Ａ）に示す直流電圧Ｉｖｄ１が上昇を開始し、時刻ｔ＝ｔ８において、直流電圧Ｉｖｄ１が規準電圧Ｖｒｌより高くなると、第１の比較器ＣＰ１は、同図（Ｃ）に示す入力電圧判別信号ＩｖｄをＬｏｗレベルにする。図６に示すＤＡＴＡフリップフロップ回路Ｄ、入力電圧判別信号ＩｖｄがＬｏｗレベルのとき、時刻ｔ＝ｔ９において零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて、Ｑ信号をＬｏｗレベル、Ｑ信号をＨｉｇｈレベルにする。

図６に示す遅れ回路ＤＬは、Ｑ信号がＬｏｗレベルのとき第１の選択制御信号Ｓｃｈ１をＬｏｗレベルにする。Ｑ信号がＨｉｇｈレベルのとき、時刻ｔ＝ｔ１０の零クロス信号Ｚｃの立ち上がりエッジに応じて第２の選択制御信号Ｓｃｈ２をＨｉｇｈレベルにして出力する。

時刻ｔ＝ｔ９のとき、図７（Ｄ）に示す第１の選択制御信号Ｓｃｈ１のＬｏｗレベルに応じて第１の切換スイッチＳＷ１が閉、時刻ｔ＝ｔ１０のとき、同７（Ｅ）に示す第２の選択制御信号Ｓｃｈ２のＨｉｇｈに応じて第２の切換スイッチＳＷ２が閉になり、このとき、図１０（Ａ）に示す商用交流電源ＡＣの位相角が、０°、１８０°又は３６０°の零クロス点で第１の切換スイッチＳＷ１が閉、第２の切換スイッチＳＷ２が閉になるので、商用交流電源ＡＣの電圧が低いとき（略零電圧）開閉するので、開閉時に発生する火花ノイズの大きさが最小に抑制される。

時刻ｔ＝ｔ１０において、第１の切換スイッチＳＷ１が開、第２の切換スイッチＳＷ２が閉になると、補助変圧器ＩＮＴ３は、２次側の第１の出力端子３に変わって第２の出力端子４が冷却ファンＦＡＮに接続されると、図５（Ｆ）に示すファン電圧の上昇が抑制されるので、通常に戻った同図（Ｆ）に示すファン電圧が冷却ファンＦＡＮに供給される。

上述の実施形態２において、第１の切換スイッチの開閉及び第２の切換スイッチの開閉を、零クロス点で同期し互いに零クロス周期の１周期分ずらして開閉すると、火花ノイズがより小さくなるので、ノイズに弱い半導体スイッチの使用も可能となる。
更に、商用交流電源が零電圧で第１の切換スイッチ及び第２の切換スイッチを開閉（ソフトスイッチング）するので、図８に示す従来技術のように第１の切換スイッチ及び第２の切換スイッチを補助変圧器の１次側に設けてもよい。

Ｃ１ 平滑コンデンサ
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＤＲ１ １次整流回路
ＤＲ２ ２次整流回路
ＦＡＮ 冷却ＦＡＮ
ＩＤ 出力電流検出回路
Ｉｄ 出力電流検出信号
ＩＮＴ 主変圧器
ＩＮＴ２ 補助変圧器（従来）
ＩＮＴ３ 補助変圧器（本発明）
ＩＮＶ インバータ回路
ＩＶＤ 入力電圧判別回路
Ｉｖｄ 入力電圧判別信号
ＩＶＳ 入力電圧切換回路
ＮＦ 開閉器
Ｍ 被加工物
ＳＣ 主制御回路
Ｓｃ 主制御信号
ＳＣＨ 選択制御回路（実施形態１）
ＳＣＨ２ 選択制御回路（実施形態２）
Ｓｃｈ１ 第１の選択制御信号
Ｓｃｈ２ 第２の選択制御信号
ＳＷ１ 第１の切換スイッチ
ＳＷ２ 第２の切換スイッチ
ＳＷ３ 第１の入力切換スイッチ
ＳＷ４ 第２の入力切換スイッチ
ＴＨ トーチ
ＺＣ 零クロス判別回路
Ｚｃ 零クロス判別回路

Claims (2)

1. 商用交流電源を開閉する開閉器と、前記商用交流電源を整流・平滑して直流電圧を出力する直流電源回路と、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、前記インバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流する２次整流回路と、前記整流された出力を平滑する直流リアクトルと、を備えた溶接電源装置において、前記開閉器を介して前記商用交流電源が１次側に供給され２次側に第１の出力端子と前記第１の出力端子より低い電圧を出力する第２の出力端子を設けて補助変圧器と、前記商用交流電源が予め定めた規準電圧より低いとき入力電圧判別信号をＨｉｇｈレベルにして出力する入力電圧判別回路と、前記商用交流電源が零電圧を判別して零クロス信号を出力する零クロス判別回路と、前記入力電圧判別信号がＨｉｇｈレベルに変化してから最初の零クロス信号に同期して第１の選択制御信号をＨｉｇｈレベル、第２の選択制御信号をＬｏｗレベルにし、前記入力電圧判別信号がＬｏｗレベルに変化してから最初の零クロス信号に同期して第１の選択制御信号をＬｏｗレベル、第２の選択制御信号をＨｉｇｈレベルにして出力する選択制御回路と、前記第１の選択制御信号のＨｉｇｈレベルに応じて前記第１の出力端子を選択し前記第２の択制御信号のＨｉｇｈレベルに応じて前記第２の出力端子を選択し前記冷却ファンに電圧を供給する選択回路と、を備えた溶接電源装置。
2. 前記選択制御回路は、前記入力電圧判別信号がＨｉｇｈレベルに変化してから最初の零クロス信号に同期して前記第２の選択制御信号をＬｏｗレベルにし、次回の零クロス信号に同期して前記第１の選択制御信号をＨｉｇｈレベルにし、前記入力電圧判別信号がＬｏｗレベルに変化してから初回の零クロス信号に同期して前記第１の選択制御信号をＬｏｗレベルにし、次回の零クロス信号に同期して前記第２の選択制御信号をＨｉｇｈレベルにすることを特徴とする請求項１記載の溶接電源装置。

Images