JP2014233752A - Power supply device and arc processing power supply device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that, if a step-down chopper circuit included in a power supply device is damaged, an inverter circuit is damaged to be interlocked with the step-down chipper circuit.SOLUTION: A power supply device comprises: a direct-current (DC) power supply circuit; a step-down chopper circuit provided on an output of the DC power supply circuit and formed out of a first switching element, a reactor, and a third smoothing capacitor; a main transformer converting an output from an inverter circuit to a voltage suited for a load; a secondary rectifier circuit and a DC reactor rectifying and smoothing an output from the main transformer; and a main control circuit controlling the first switching element and the inverter circuit. The rectifier circuit is a three-phase full-wave rectifier circuit formed out of three thyristor elements and three diodes. The power supply device also includes a voltage discrimination circuit that outputs a voltage discrimination signal if a step-down voltage value is equal to or higher than a voltage reference value. The main control circuit cuts off the three thyristor elements in response to the voltage discrimination signal.

Description

本発明は、交流電源を直流電圧に変換する直流電源回路と、その直流電圧を所定の電圧に降圧する降圧チョッパー回路と、を備えた電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device including a DC power supply circuit that converts an AC power supply into a DC voltage, and a step-down chopper circuit that steps down the DC voltage to a predetermined voltage.

アーク加工に使用する電源装置では、商用電源(三相交流電源)を整流回路にて整流し平滑コンデンサにて平滑化して直流電圧に変換する直流電源回路とスイッチング素子でブリッジを形成するインバータ回路との間に、直流電圧をインバータ回路の入力に適合した入力電圧に降圧する降圧チョッパー回路が設けられている。   In the power supply device used for arc machining, a commercial power supply (three-phase AC power supply) is rectified by a rectifier circuit, smoothed by a smoothing capacitor and converted into a DC voltage, and an inverter circuit forming a bridge with a switching element, A step-down chopper circuit for stepping down the DC voltage to an input voltage suitable for the input of the inverter circuit is provided.

図7は、アーク加工に使用する従来技術の電源装置の電気接続図であり、直流電源回路、降圧チョッパー回路、インバータ回路INV、主変圧器、2次整流回路及び直流リアクトルで形成される。同図において、直流電源回路は、整流回路DR1、第1の平滑コンデンサC1、第2の平滑コンデンサC2、第1の抵抗器R1及び第2の抵抗器R2で形成される。   FIG. 7 is an electrical connection diagram of a conventional power supply device used for arc machining, and is formed by a DC power supply circuit, a step-down chopper circuit, an inverter circuit INV, a main transformer, a secondary rectifier circuit, and a DC reactor. In the figure, the DC power supply circuit is formed by a rectifier circuit DR1, a first smoothing capacitor C1, a second smoothing capacitor C2, a first resistor R1, and a second resistor R2.

図7に示す降圧チョッパー回路は、第1のスイッチング素子TR1、リアクトルDL及び第3の平滑コンデンサC3で形成され、第1のスイッチング素子TR1のオンヂューテイに基づいて直流電源回路からの直流電圧を所定の電圧に降圧する。電圧検出回路IVは、降圧チョッパー回路から出力される降圧電圧を検出し降圧電圧信号Ivとして出力する。 The step-down chopper circuit shown in FIG. 7 is formed of a first switching element TR1, a reactor DL, and a third smoothing capacitor C3, and applies a DC voltage from a DC power supply circuit based on the on duty of the first switching element TR1. Step down to voltage. The voltage detection circuit IV detects the step-down voltage output from the step-down chopper circuit and outputs it as a step-down voltage signal Iv.

インバータ回路INVは、降圧チョッパー回路からの降圧電圧を高周波交流電圧に変換し、主変圧器INTは、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及び直流リアクトルDCLを介して整流・平滑されトーチTHと被加工物Mとの間に電力を供給する。   The inverter circuit INV converts the step-down voltage from the step-down chopper circuit into a high-frequency AC voltage, and the main transformer INT converts the high-frequency AC voltage into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining, and a secondary rectifier circuit DR2 and a DC reactor. It is rectified and smoothed through the DCL and power is supplied between the torch TH and the workpiece M.

主制御回路SCは、出力電流検出回路IDからの出力電流検出信号Idの値が予め定めた電流設定値になるようにインバータ回路INVを制御する、と共に降圧電圧が予め定めた電圧設定値になるように降圧チョッパー回路を制御する。   The main control circuit SC controls the inverter circuit INV so that the value of the output current detection signal Id from the output current detection circuit ID becomes a predetermined current setting value, and the step-down voltage becomes a predetermined voltage setting value. So as to control the step-down chopper circuit.

図7に示す降圧チョッパー回路を形成する第1のスイッチング素子TR1が、何らかの原因で短絡破壊が生じると、降圧チョッパー回路からの降圧電圧が上昇し、第3の平滑コンデンサC3及びインバータ回路を形成する各スイッチング素子の入力電圧の最大入力電圧規格を超えてしまい破壊を招く。   When the first switching element TR1 forming the step-down chopper circuit shown in FIG. 7 is short-circuit broken for some reason, the step-down voltage from the step-down chopper circuit rises to form the third smoothing capacitor C3 and the inverter circuit. The maximum input voltage standard of the input voltage of each switching element is exceeded, resulting in destruction.

上記対策として、従来では第3の平滑コンデンサC3及びインバータ回路INVを入力過電圧から生じる破壊を防止するために、図7に示す保護ヒューズF1と第2のスイッチング素子TR2とを設け、主制御回路SCは、降圧チョッパー回路からの降圧電圧が所定電圧を超えたとき第2のスイッチング素子TR2を導通させて、保護ヒューズF1、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により短絡電流ループを形成させ、保護ヒューズF1を短絡電流ループにより溶断させて第3の平滑コンデンサC3及びインバータ回路INVを形成する各スイッチング素子に入力過電圧が印加されるのを防止していた。特許文献1に、上述の保護技術が開示されている。 In order to prevent the third smoothing capacitor C3 and the inverter circuit INV from being destroyed due to the input overvoltage, the protection fuse F1 and the second switching element TR2 shown in FIG. Makes the second switching element TR2 conductive when the step-down voltage from the step-down chopper circuit exceeds a predetermined voltage, and forms a short-circuit current loop by the protective fuse F1, the first switching element TR1 and the second switching element TR2. Thus, the protective fuse F1 is melted by a short-circuit current loop to prevent the input overvoltage from being applied to the switching elements forming the third smoothing capacitor C3 and the inverter circuit INV. Patent Document 1 discloses the above-described protection technique.

特開平9−247927号公報JP-A-9-247927

図7に示す第2のスイッチング素子(バイポーラ・トランジスタ、IGBT、MOSFET等)には、短絡耐量に限界があり、短絡電流が所定時間を超えて流れると開放破壊を招く。このとき、第2のスイッチング素子が開放破壊する前に保護ヒューズが溶断しないと第3の平滑コンデンサC3及びインバータ回路を形成する各スイッチング素子に入力過電圧が印加されて破壊する。そして、保護ヒューズの短絡電流ループによる溶断時間には部品バラッキがあり、第2のスイッチング素子の開放破壊の前に保護ヒューズが溶断しないときが多々ある。
そこで、本発明では、上記の課題を解決する電源装置を供給することを目的とする。
The second switching element (bipolar transistor, IGBT, MOSFET, etc.) shown in FIG. 7 has a limit in the short-circuit withstand capability, and when the short-circuit current flows for more than a predetermined time, the open-circuit breakdown is caused. At this time, if the protective fuse is not blown before the second switching element is broken open, an input overvoltage is applied to the third smoothing capacitor C3 and each switching element forming the inverter circuit to be destroyed. The fusing time due to the short-circuit current loop of the protective fuse has component variations, and the protective fuse is often not blown before the second switching element is broken open.
Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply device that solves the above-described problems.

上述した課題を解決するために、請求項1記載の発明は、整流回路及び平滑コンデンサで形成し商用交流電源を整流・平滑して直流電圧にする直流電源回路と、前記直流電源回路の出力側の一方に第1のスイッチング素子とリアクトルとを直列に配置し前記リアクトルの出力側と前記直流電源回路の出力側の他方との間に配置する第3の平滑コンデンサとで形成される降圧チョッパー回路と、前記降圧チョッパー回路からの降圧電圧を検出する電圧検出回路と、前記降圧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負荷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、前記第1のスイッチング素子及び前記インバータ回路を制御する主制御回路と、を備えた電源装置において、前記整流回路は、3つのサイリスター素子及び3つのダイオードで形成する3相全波整流回路であり、前記降圧電圧値が予め定めた電圧基準値以上になると電圧判別信号を出力する電圧判別回路を設け、前記主制御回路は、前記電圧判別信号に応じて前記3つのサイリスター素子を遮断する、こと特徴とする電源装置である。   In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 is a DC power supply circuit formed by a rectifier circuit and a smoothing capacitor to rectify and smooth a commercial AC power supply to obtain a DC voltage, and an output side of the DC power supply circuit. A step-down chopper circuit formed by a third smoothing capacitor arranged in series between the first switching element and the reactor in one of the two and arranged between the output side of the reactor and the other of the output side of the DC power supply circuit A voltage detection circuit that detects a step-down voltage from the step-down chopper circuit, an inverter circuit that converts the step-down voltage into a high-frequency AC voltage, and a main transformer that converts the output of the inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for a load A secondary rectifier circuit for rectifying the output of the main transformer, a DC reactor for smoothing the rectified output, the first switching element and the front And a main control circuit that controls the inverter circuit, wherein the rectifier circuit is a three-phase full-wave rectifier circuit formed by three thyristor elements and three diodes, and the step-down voltage value is predetermined. The power supply device includes a voltage discrimination circuit that outputs a voltage discrimination signal when a voltage reference value is exceeded, and the main control circuit shuts off the three thyristor elements according to the voltage discrimination signal.

請求項2記載の発明は、前記直流電源回路の出力側の一方と前記第1のスイッチング素子の入力側との間に保護ヒューズを配置し、前記第1のスイッチング素子と前記リアクトルとの接続点と前記直流電源回路の出力側の他方との間に第2のスイッチング素子を配置し、前記主制御回路は、前記電圧判別信号に応じて前記3つのサイリスター素子を遮断すると共に前記第2のスイッチング素子を導通する、こと特徴とする請求項1に記載の電源装置である。 According to a second aspect of the present invention, a protective fuse is disposed between one output side of the DC power supply circuit and the input side of the first switching element, and a connection point between the first switching element and the reactor. And a second switching element between the DC power supply circuit and the other output side of the DC power supply circuit, and the main control circuit shuts off the three thyristor elements in response to the voltage determination signal and the second switching element. The power supply device according to claim 1, wherein the element is conducted.

請求項3記載の発明は、前記主制御回路は、前記降圧電圧の値が前記電圧基準値より低い予め定めた第2の電圧基準値を超えたとき前記第2のスイッチング素子を導通し、前記電圧判別信号に応じて前記3つのサイリスター素子を遮断する、こと特徴とする請求項2に記載の電源装置である。   According to a third aspect of the present invention, the main control circuit conducts the second switching element when the value of the step-down voltage exceeds a predetermined second voltage reference value lower than the voltage reference value, and The power supply device according to claim 2, wherein the three thyristor elements are cut off according to a voltage determination signal.

請求項4記載の発明は、前記整流回路は、前記3つのサイリスター素子で形成する3相半波整流回路である、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源装置である。   The power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rectifier circuit is a three-phase half-wave rectifier circuit formed by the three thyristor elements. It is.

請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源装置を用い、被加工物のアーク加工を行うアーク加工用電圧を生成するように構成される、ことを特徴とするアーク加工用電源装置である。   Invention of Claim 5 is comprised so that the voltage for arc processing which performs arc processing of a workpiece may be produced | generated using the power supply device of any one of Claims 1-4. It is a power supply device for arc processing.

請求項1記載の発明では、降圧チョッパー回路に異常が発生したとき、整流回路を形成する3つのサイリスター素子を遮断するので、第3の平滑コンデンサ、インバータ回路を形成する各スイッチング素子に降圧チョッパー回路から過電圧が印加することが抑制でき破壊を防止できる。 According to the first aspect of the present invention, when an abnormality occurs in the step-down chopper circuit, the three thyristor elements forming the rectifier circuit are cut off, so that the step-down chopper circuit is included in each switching element forming the third smoothing capacitor and the inverter circuit. Therefore, it is possible to suppress the application of an overvoltage and prevent destruction.

請求項2及び3記載の発明では、降圧チョッパー回路に異常が発生したとき、保護ヒューズが溶断する前に第2のスイッチング素子が短絡電流で破壊して保護協調が取れないときでも、整流回路を形成する3つのサイリスター素子を遮断するので、第3の平滑コンデンサ、インバータ回路を形成する各スイッチング素子に降圧チョッパー回路から過電圧が印加することが抑制でき破壊を防止できる。 According to the second and third aspects of the present invention, when an abnormality occurs in the step-down chopper circuit, the rectifier circuit is provided even when the second switching element is broken by a short-circuit current and the protection coordination cannot be obtained before the protective fuse is blown. Since the three thyristor elements to be formed are cut off, application of an overvoltage from the step-down chopper circuit to each switching element forming the third smoothing capacitor and the inverter circuit can be suppressed and destruction can be prevented.

請求項4記載の発明では、整流回路が3つのサイリスター素子で形成する3相半波整流回路でも、請求項1〜3記載の発明と同一効果がある。   In the invention according to claim 4, even the three-phase half-wave rectifier circuit formed by the rectifier circuit with three thyristor elements has the same effect as the invention according to claims 1-3.

請求項5記載の発明では、アーク加工用電源装置に使用する整流回路が3つのサイリスター素子で形成する3相全波整流回路又は3相半波整流回路のどちらでも、降圧チョッパー回路に異常が発生したとき、3つのサイリスター素子を遮断することで、第3の平滑コンデンサ、インバータ回路を形成する各スイッチング素子に降圧チョッパー回路から過電圧が印加することが抑制でき破壊を防止できる。 In the invention according to claim 5, an abnormality occurs in the step-down chopper circuit regardless of whether the rectifier circuit used in the arc machining power supply device is a three-phase full-wave rectifier circuit or a three-phase half-wave rectifier circuit formed by three thyristor elements. Then, by blocking the three thyristor elements, it is possible to suppress the overvoltage from being applied from the step-down chopper circuit to the switching elements forming the third smoothing capacitor and the inverter circuit, and to prevent the breakdown.

本発明の実施形態1に係る電源装置の電気接続図である。It is an electrical connection figure of the power supply device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施形態1の電圧判別回路の詳細図である。2 is a detailed diagram of a voltage determination circuit according to the first embodiment. FIG. 実施形態1の動作を説明する波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment. 実施形態2に係る電源装置の電気接続図である。6 is an electrical connection diagram of a power supply device according to Embodiment 2. FIG. 実施形態2の動作を説明する波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the second embodiment. 実施形態3に係る電源装置の電気接続図である。FIG. 6 is an electrical connection diagram of a power supply device according to a third embodiment. 従来技術の電源装置の電気接続図である。It is an electrical connection diagram of the power supply device of a prior art.

図1〜図3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に係る電源装置(例えば、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7に示す従来技術の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。
The operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an electrical connection diagram of a power supply device (for example, a power supply device for arc machining) according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagram of the prior art power supply device shown in FIG. 7 perform the same operations, and thus description thereof will be omitted. Only components having different reference numerals will be described.

図1に示す整流回路は、3つのサイリスター素子SR1〜SR3及び3つのダイオードD1〜D3で形成される3相全波整流回路であり、例えば、3つのサイリスター素子を1つのパッケージに集積したサイリスター集積回路と3つのダイオードを1つのパッケージに集積したダイオード集積回路とで形成してもよい。   The rectifier circuit shown in FIG. 1 is a three-phase full-wave rectifier circuit formed by three thyristor elements SR1 to SR3 and three diodes D1 to D3. For example, thyristor integration in which three thyristor elements are integrated in one package. The circuit may be formed of a diode integrated circuit in which three diodes are integrated in one package.

図2は電圧判別回路IMの詳細図であり、比較器CPと電圧基準設定回路VREFとで形成し、比較回路CPは、降圧電圧信号Ivの値が予め定めた電圧基準値Vref以上になると、電圧判別信号ImをHighレベルにする。このときの電圧基準値Vrefの値は、例えば、インバータ回路INVを形成する各スイッチング素子の入力電圧の最大定格に相当する。   FIG. 2 is a detailed diagram of the voltage discriminating circuit IM, which is formed by a comparator CP and a voltage reference setting circuit VREF. When the value of the step-down voltage signal Iv is equal to or higher than a predetermined voltage reference value Vref, FIG. The voltage determination signal Im is set to a high level. The value of the voltage reference value Vref at this time corresponds to, for example, the maximum rating of the input voltage of each switching element that forms the inverter circuit INV.

図1に示す主制御回路SCは、出力電流検出回路IDからの出力電流検出信号Idの値が予め定めた電流設定値になるようにインバータ回路INVを制御し、降圧電圧信号Ivの値が予め定めた電圧設定値になるように降圧チョッパー回路を制御する。そして、電圧判別信号ImがHighレベルになると3つのサイリスター素子SRを遮断する。このとき、インバータ回路INVの動作を停止してもよい。 The main control circuit SC shown in FIG. 1 controls the inverter circuit INV so that the value of the output current detection signal Id from the output current detection circuit ID becomes a predetermined current set value, and the value of the step-down voltage signal Iv is set in advance. The step-down chopper circuit is controlled so that the set voltage is set. When the voltage determination signal Im becomes High level, the three thyristor elements SR are shut off. At this time, the operation of the inverter circuit INV may be stopped.

図3は、実施形態1の動作を説明する波形図である。
図3において、図3(A)は、商用交流電源の電圧波形を示し、同図(B)は、サイリスター駆動信号Srを示し、同図(C)は、電圧判別信号Imを示し、同図(D)は、直流電圧波形V1を示し、同図(E)は、降圧電圧信号Ivの波形を示し、同図(F)は、第1のスイッチング駆動信号Tr1の波形を示し、同図(G)は、出力電流信号Idの波形を示す。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment.
3A shows the voltage waveform of the commercial AC power supply, FIG. 3B shows the thyristor drive signal Sr, FIG. 3C shows the voltage determination signal Im, and FIG. (D) shows the DC voltage waveform V1, FIG. 6 (E) shows the waveform of the step-down voltage signal Iv, FIG. 4 (F) shows the waveform of the first switching drive signal Tr1, and FIG. G) shows the waveform of the output current signal Id.

つぎに、図1〜図3を参照して実施形態1の電源装置の動作について説明する。
図3に示す時刻t=t1以前は、主制御回路SCは、出力電流検出信号Idの値が予め定めた電流設定値になるようにインバータ回路INVを制御する。そして、時刻t=t1以後において、降圧チョッパー回路を形成する第1のスイッチング素子TR1が、何らかの原因で短絡破壊が生じると、電圧検出回路IVで検出した図3(E)に降圧電圧信号Ivの値が上昇する。
Next, the operation of the power supply apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
Before time t = t1 shown in FIG. 3, the main control circuit SC controls the inverter circuit INV so that the value of the output current detection signal Id becomes a predetermined current set value. Then, after time t = t1, when the first switching element TR1 forming the step-down chopper circuit is short-circuit broken for some reason, the voltage detection circuit IV detects the step-down voltage signal Iv as shown in FIG. The value rises.

時刻t=t3において、降圧電圧信号Ivの値が予め定めた電圧基準値Vref以上になると、図2に示す比較器CPは、電圧判別信号ImをHighレベルにする。主制御回路SCは、電圧判別信号ImのHighレベルに応じて図3(B)に示すサイリスター駆動信号SrをLowレベルにする。図1に示す3つのサイリスター素子SR1〜SR3は、サイリスター駆動信号SrのLowレベルに応じて第1のサイリスター素子SR1は、商用交流電源のU相が零電圧になると消弧し、第2のサイリスター素子SR2は、W相が零電圧になると消弧し、第3のサイリスター素子SR3は、V相が零電圧になると消弧して図3(D)に示す直流電圧波形V1の値が零になる。   When the value of the step-down voltage signal Iv becomes equal to or higher than a predetermined voltage reference value Vref at time t = t3, the comparator CP shown in FIG. 2 sets the voltage determination signal Im to the high level. The main control circuit SC sets the thyristor drive signal Sr shown in FIG. 3B to a low level in accordance with the high level of the voltage determination signal Im. The three thyristor elements SR1 to SR3 shown in FIG. 1 are extinguished according to the low level of the thyristor drive signal Sr, and the first thyristor element SR1 extinguishes when the U phase of the commercial AC power supply becomes zero voltage, and the second thyristor The element SR2 extinguishes when the W phase becomes zero voltage, and the third thyristor element SR3 extinguishes when the V phase becomes zero voltage, and the value of the DC voltage waveform V1 shown in FIG. Become.

上述より、降圧チョッパー回路を形成する第1のスイッチング素子TR1に短絡破壊が生じたとき、整流回路を形成する3つのサイリスター素子を遮断するので、第3の平滑コンデンサC3及びインバータ回路を形成する各スイッチング素子の入力電圧が最大定格を超えることが抑制でき過電圧の印加による破壊を防止できる。   From the above, when the first switching element TR1 that forms the step-down chopper circuit is broken down, the three thyristor elements that form the rectifier circuit are shut off, so that each of the third smoothing capacitor C3 and the inverter circuit is formed. It can suppress that the input voltage of a switching element exceeds a maximum rating, and can prevent the destruction by the application of an overvoltage.

「実施形態2」
つぎに、実施形態2の動作について、図4を参照して説明する。
図4は、実施形態2に係る電源装置(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及び図7に示す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。
“Embodiment 2”
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is an electrical connection diagram of the power supply device (arc machining power supply device) according to the second embodiment. In the same figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagrams of the power supply apparatus shown in FIGS. 1 and 7 perform the same operations, and thus description thereof will be omitted. Only components having different reference numerals will be described.

図4に示す直流電源回路の出力側の一方(プラス側)と第1のスイッチング素子TR1の入力側との間に保護ヒューズF1を配置し、第1のスイッチング素子TR1とリアクトルDCLとの接続点と直流電源回路の出力側の他方(マイナス側)との間に第2のスイッチング素子TR2を配置して保護回路を形成する。   A protective fuse F1 is disposed between one output side (plus side) of the DC power supply circuit shown in FIG. 4 and the input side of the first switching element TR1, and a connection point between the first switching element TR1 and the reactor DCL. And the other output side (minus side) of the DC power supply circuit, the second switching element TR2 is arranged to form a protection circuit.

図4に示す電圧判別回路IMは、降圧電圧信号Ivの値が電圧基準値Vref以上になると、電圧判別信号ImをHighレベルにする。 The voltage determination circuit IM shown in FIG. 4 sets the voltage determination signal Im to a high level when the value of the step-down voltage signal Iv is equal to or higher than the voltage reference value Vref.

図4に示す主制御回路SCは、出力電流検出回路IDからの出力電流検出信号Idの値が電流設定値になるようにインバータ回路INVを制御し、降圧電圧信号Ivの値が電圧設定値になるように降圧チョッパー回路を制御する。そして、電圧判別信号ImのHighレベルに応じてサイリスター駆動信号SrをLowレベルにすると共に第2のスイッチング駆動信号Tr2をHighレベルにする。
また、主制御回路SCに降圧電圧信号Ivの値が電圧基準値vrefより低い予め定めた第2の電圧基準値Vref2を設け、この第2の電圧基準値Vref2以上になると第2のスイッチング駆動信号Tr2をHighレベルにしてもよい。
The main control circuit SC shown in FIG. 4 controls the inverter circuit INV so that the value of the output current detection signal Id from the output current detection circuit ID becomes the current set value, and the value of the step-down voltage signal Iv becomes the voltage set value. The step-down chopper circuit is controlled as follows. Then, the thyristor drive signal Sr is set to the Low level and the second switching drive signal Tr2 is set to the High level according to the High level of the voltage determination signal Im.
The main control circuit SC is provided with a predetermined second voltage reference value Vref2 in which the value of the step-down voltage signal Iv is lower than the voltage reference value vref. When the voltage becomes equal to or higher than the second voltage reference value Vref2, the second switching drive signal is provided. Tr2 may be set to a high level.

図5は、実施形態2の動作を説明する波形図である。
図5において、図5(A)は、商用交流電源の電圧波形を示し、同図(B)は、サイリスター駆動信号Srを示し、同図(C)は、電圧判別信号Imを示し、同図(D)は、直流電圧波形V1を示し、同図(E)は、降圧電圧信号Ivの波形を示し、同図(F)は、第1のスイッチング駆動信号Tr1の波形を示し、同図(G)は、第2のスイッチング駆動信号Tr2の波形を示し、同図(H)は、出力電流信号Idの波形を示す。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the second embodiment.
5A shows the voltage waveform of the commercial AC power supply, FIG. 5B shows the thyristor drive signal Sr, FIG. 5C shows the voltage determination signal Im, and FIG. (D) shows the DC voltage waveform V1, FIG. 6 (E) shows the waveform of the step-down voltage signal Iv, FIG. 4 (F) shows the waveform of the first switching drive signal Tr1, and FIG. G) shows the waveform of the second switching drive signal Tr2, and (H) shows the waveform of the output current signal Id.

つぎに、図4、図5を参照して実施形態2の電源装置の動作について説明する。
図5に示す時刻t=t1以前は、主制御回路SCは、出力電流検出信号Idの値が電流設定値になるようにインバータ回路INVを制御する。時刻t=t1において、降圧チョッパー回路を形成する第1のスイッチング素子TR1が、何らかの原因で短絡破壊が生じると、電圧検出回路IVで検出した図5(E)に降圧電圧信号Ivの値が上昇する。
Next, the operation of the power supply apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
Before time t = t1 shown in FIG. 5, the main control circuit SC controls the inverter circuit INV so that the value of the output current detection signal Id becomes the current set value. At time t = t1, when the first switching element TR1 forming the step-down chopper circuit breaks down for some reason, the value of the step-down voltage signal Iv increases in FIG. 5E detected by the voltage detection circuit IV. To do.

時刻t=t3において、降圧電圧信号Ivの値が電圧基準値vref以上になると、電圧判別回路IMは、図5(C)に示す電圧判別信号ImをHighレベルする。主制御回路SCは、電圧判別信号ImのHighレベルに応じて同図(G)に示す第2のスイッチング駆動信号Tr2をHighレベルにし、第2のスイッチング素子TR2を導通させる。このとき、保護ヒューズF1、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により短絡電流ループを形成し、保護ヒューズF1を短絡電流にて溶断させて降圧電圧信号Ivの値は上昇を抑制し減少する。しかし、保護ヒューズF1の溶断前に第2のスイッチング素子TR2が開放破壊すると同図(E)に示す降圧電圧信号Ivの値は、時刻t=t4において減少から上昇に転じる。   When the value of the step-down voltage signal Iv becomes equal to or higher than the voltage reference value vref at time t = t3, the voltage determination circuit IM sets the voltage determination signal Im shown in FIG. 5C to a high level. The main control circuit SC sets the second switching drive signal Tr2 shown in FIG. 5G to the high level in accordance with the high level of the voltage determination signal Im, and turns on the second switching element TR2. At this time, the protective fuse F1, the first switching element TR1 and the second switching element TR2 form a short-circuit current loop, the protective fuse F1 is blown by the short-circuit current, and the value of the step-down voltage signal Iv is suppressed from rising. Decrease. However, if the second switching element TR2 is broken open before the protective fuse F1 is blown, the value of the step-down voltage signal Iv shown in FIG. 5E changes from decreasing to increasing at time t = t4.

時刻t=t3において、主制御回路SCは、電圧判別信号ImのHighレベルに応じて図5(B)に示すサイリスター駆動信号SrもLowレベルにする。図4に示す3つのサイリスター素子SR1〜SR3は、サイリスター駆動信号SrのLowレベルに応じて第1のサイリスター素子SR1は、商用交流電源のU相が零電圧になると消弧し、第2のサイリスター素子SR2は、W相が零電圧になると消弧し、第3のサイリスター素子SR3は、V相が零電圧になると消弧して同図(D)に示す直流電圧波形V1の値が上昇から更に減少に転じて零になる。   At time t = t3, the main control circuit SC also sets the thyristor drive signal Sr shown in FIG. 5B to the low level in accordance with the high level of the voltage determination signal Im. The three thyristor elements SR1 to SR3 shown in FIG. 4 are extinguished according to the low level of the thyristor drive signal Sr, and the first thyristor element SR1 extinguishes when the U phase of the commercial AC power supply becomes zero voltage, and the second thyristor The element SR2 extinguishes when the W phase becomes zero voltage, and the third thyristor element SR3 extinguishes when the V phase becomes zero voltage, and the value of the DC voltage waveform V1 shown in FIG. Furthermore, it turns to decrease and becomes zero.

上述より、保護ヒューズが溶断しないときでも、整流回路を形成する3つのサイリスター素子を遮断するので、第3の平滑コンデンサ、インバータ回路を形成する各スイッチング素子に降圧チョッパー回路から過電圧が印加することが抑制でき破壊を防止できる。 As described above, even when the protective fuse is not blown, the three thyristor elements forming the rectifier circuit are shut off, so that an overvoltage may be applied from the step-down chopper circuit to each switching element forming the third smoothing capacitor and the inverter circuit. It can be suppressed and destruction can be prevented.

また、上記実施形態2では、主制御回路SCは、電圧判別信号ImのHighレベルに応じて図5(G)に示す第2のスイッチング駆動信号Tr2をHighレベルにすると共に同図(B)に示すサイリスター駆動信号SrをLowレベルにしているが、主制御回路SCに電圧基準値Vrefより低い予め定めた第2の電圧基準値Vref2を設け、時刻t=t2において、降圧電圧信号Ivの値が第2の電圧基準値Vref2以上になると第2のスイッチング駆動信号Tr2を点線に示すようにHighレベルにしてもよい。   In the second embodiment, the main control circuit SC sets the second switching drive signal Tr2 shown in FIG. 5 (G) to the high level according to the high level of the voltage determination signal Im and also shows the same in FIG. Although the thyristor drive signal Sr shown is at a low level, the main control circuit SC is provided with a predetermined second voltage reference value Vref2 lower than the voltage reference value Vref, and at time t = t2, the value of the step-down voltage signal Iv is When the voltage becomes equal to or higher than the second voltage reference value Vref2, the second switching drive signal Tr2 may be set to a high level as indicated by a dotted line.

これにより、図4に示す第2のスイッチング素子TR2は、整流回路を形成する3つのサイリスター素子が遮断する前に導通するので、保護ヒューズF1、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により短絡電流ループが先に形成させ、保護ヒューズF1を短絡電流ループにより溶断させる適宜の時間ができ、保護ヒューズが溶断しないことが抑制でき、精度の良い保護協調が可能となる。 As a result, the second switching element TR2 shown in FIG. 4 becomes conductive before the three thyristor elements forming the rectifier circuit are shut off, and thus the protective fuse F1, the first switching element TR1, and the second switching element TR2 Thus, the short-circuit current loop is formed first, and an appropriate time for fusing the protective fuse F1 by the short-circuit current loop can be obtained, so that the protective fuse can be prevented from being blown, and accurate protection coordination can be achieved.

「実施形態3」
つぎに、実施形態3の動作について、図6を参照して説明する。
図6は、実施形態3に係る電源装置(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、図4及び図5に示す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。
“Embodiment 3”
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is an electrical connection diagram of the power supply device (arc machining power supply device) according to the third embodiment. In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagrams of the power supply apparatus shown in FIGS. 1, 4 and 5 perform the same operations, and thus description thereof will be omitted. Only components having different reference numerals will be described.

図6に示す整流回路は、3つのサイリスター素子SR1〜SR3で3相半波整流回路を形成し、主制御回路SCは、電圧判別回路IMからの電圧判別信号ImがHighレベルになると3つのサイリスター素子SRを遮断する共に第2のスイッチング素子TR2を導通させる。このとき、インバータ回路INVの動作を停止してもよい。   The rectifier circuit shown in FIG. 6 forms a three-phase half-wave rectifier circuit with three thyristor elements SR1 to SR3, and the main control circuit SC has three thyristors when the voltage discrimination signal Im from the voltage discrimination circuit IM becomes High level. The element SR is cut off and the second switching element TR2 is turned on. At this time, the operation of the inverter circuit INV may be stopped.

C1 第1の平滑コンデンサ
C2 第2の平滑コンデンサ
C3 第3の平滑コンデンサ
CP 比較器
D1 第1のダイオード
D2 第2のダイオード
D3 第3のダイオード
D4 第4のダイオード
DL リアクトル
DCL 直流リアクトル
DR2 2次整流回路
F1 保護ヒューズ
ID 出力電流検出回路
Id 出力電流検出信号
IM 電圧判別回路
Im 電圧判別信号
INT 主変圧器
INV インバータ回路
IV 電圧検出回路
Iv 降圧電圧信号
M 被加工物
R1 第1の抵抗器
R2 第2の抵抗器
SC 主制御回路
Sc 主制御信号
SR1 第1のサイリスター素子
SR2 第2のサイリスター素子
SR3 第3のサイリスター素子
Sr サイリスター駆動信号
TR1 第1のスイッチング素子
TR2 第2のスイッチング素子
TH トーチ
VREF 電圧基準設定回路
Vref 電圧基準信号(電圧基準値)
C1 First smoothing capacitor C2 Second smoothing capacitor C3 Third smoothing capacitor CP Comparator D1 First diode D2 Second diode D3 Third diode D4 Fourth diode DL Reactor DCL DC reactor DR2 Secondary rectification Circuit F1 Protection fuse ID Output current detection circuit Id Output current detection signal IM Voltage discrimination circuit Im Voltage discrimination signal INT Main transformer INV Inverter circuit IV Voltage detection circuit Iv Step-down voltage signal M Workpiece R1 First resistor R2 Second Resistor SC Main control circuit Sc Main control signal SR1 First thyristor element SR2 Second thyristor element SR3 Third thyristor element Sr Thyristor drive signal TR1 First switching element TR2 Second switching element TH Torch VREF Voltage reference Setting circuit Vref Voltage reference signal (voltage reference value)

Claims (5)

整流回路及び平滑コンデンサで形成し商用交流電源を整流・平滑して直流電圧にする直流電源回路と、前記直流電源回路の出力側の一方に第1のスイッチング素子とリアクトルとを直列に配置し前記リアクトルの出力側と前記直流電源回路の出力側の他方との間に配置する第3の平滑コンデンサとで形成される降圧チョッパー回路と、前記降圧チョッパー回路からの降圧電圧を検出する電圧検出回路と、前記降圧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負荷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、前記第1のスイッチング素子及び前記インバータ回路を制御する主制御回路と、を備えた電源装置において、前記整流回路は、3つのサイリスター素子及び3つのダイオードで形成する3相全波整流回路であり、前記降圧電圧値が予め定めた電圧基準値以上になると電圧判別信号を出力する電圧判別回路を設け、前記主制御回路は、前記電圧判別信号に応じて前記3つのサイリスター素子を遮断する、こと特徴とする電源装置。 A DC power supply circuit formed by a rectifier circuit and a smoothing capacitor to rectify and smooth a commercial AC power supply to be a DC voltage, and a first switching element and a reactor are arranged in series on one of the output sides of the DC power supply circuit, and A step-down chopper circuit formed by a third smoothing capacitor disposed between the output side of the reactor and the other output side of the DC power supply circuit; and a voltage detection circuit for detecting a step-down voltage from the step-down chopper circuit; An inverter circuit that converts the step-down voltage into a high-frequency AC voltage, a main transformer that converts the output of the inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for a load, and a secondary rectifier circuit that rectifies the output of the main transformer; A power supply comprising: a DC reactor that smoothes the rectified output; and a main control circuit that controls the first switching element and the inverter circuit The rectifier circuit is a three-phase full-wave rectifier circuit formed by three thyristor elements and three diodes, and outputs a voltage discrimination signal when the step-down voltage value is equal to or higher than a predetermined voltage reference value. A power supply apparatus comprising: a circuit, wherein the main control circuit cuts off the three thyristor elements in response to the voltage determination signal. 前記直流電源回路の出力側の一方と前記第1のスイッチング素子の入力側との間に保護ヒューズを配置し、前記第1のスイッチング素子と前記リアクトルとの接続点と前記直流電源回路の出力側の他方との間に第2のスイッチング素子を配置し、前記主制御回路は、前記電圧判別信号に応じて前記3つのサイリスター素子を遮断すると共に前記第2のスイッチング素子を導通する、こと特徴とする請求項1に記載の電源装置。   A protective fuse is disposed between one output side of the DC power supply circuit and the input side of the first switching element, and a connection point between the first switching element and the reactor and an output side of the DC power supply circuit A second switching element is disposed between the second switching element and the main control circuit shuts off the three thyristor elements and conducts the second switching element in response to the voltage determination signal; The power supply device according to claim 1. 前記主制御回路は、前記降圧電圧の値が前記電圧基準値より低い予め定めた第2の電圧基準値を超えたとき前記第2のスイッチング素子を導通し、前記電圧判別信号に応じて前記3つのサイリスター素子を遮断する、こと特徴とする請求項2に記載の電源装置。   The main control circuit conducts the second switching element when the value of the step-down voltage exceeds a predetermined second voltage reference value that is lower than the voltage reference value, and the main control circuit performs the operation according to the voltage determination signal. The power supply device according to claim 2, wherein one thyristor element is cut off. 前記整流回路は、前記3つのサイリスター素子で形成する3相半波整流回路である、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the rectifier circuit is a three-phase half-wave rectifier circuit formed by the three thyristor elements. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源装置を用い、被加工物のアーク加工を行うアーク加工用電圧を生成するように構成される、ことを特徴とするアーク加工用電源装置。   An arc machining power supply device configured to generate an arc machining voltage for performing arc machining on a workpiece using the power supply device according to claim 1.
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