JP2021058898A - Welding power source device - Google Patents

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Abstract

To prevent a failure due to a secondary breakdown of a switching element even if a deviatively magnetized state of a transformer continues.SOLUTION: A welding power source device has an inverter unit for converting DC electric power into high-frequency electric power, a transformer for converting the high-frequency electric power generated by the inverter unit into a prescribed voltage, an electric current detector for detecting an electric current Ip flowing through a primary coil of the transformer, and an excess electric current detector for producing an excess electric current signal OCP when an electric current value Id detected by the electric current detector exceeds a reference value Vs. When the excess electric current detector produces the excess electric current signal OCP, the inverter unit stops operation once and then starts again. When the excess electric current signal OCP is generated a prescribed number of times in a prescribed time, the inverter unit stops operation.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、溶接電源装置に関する。 The present invention relates to a welding power supply device.

インバータ式溶接電源装置において、変圧器の偏磁によりスイッチング素子に過大電流が流れることによる破損防止に関する発明は既に多くなされている。特許文献１では、スイッチング素子に流れる電流が異常になると一定時間停止し、その後再始動する際、異常を検知した反対の極性から始動する方法が提案されている。また、特許文献２では、変圧器に流れる一次電流と溶接電源の出力電流から変圧器の巻き数比に従って変圧器の励磁電流を算出し、算出した励磁電流が基準値を超えるとその半周期の期間のスイッチング素子の駆動を停止する方法も提案されている。 In the inverter type welding power supply device, many inventions have already been made to prevent damage caused by an excessive current flowing through the switching element due to the demagnetization of the transformer. Patent Document 1 proposes a method of stopping for a certain period of time when the current flowing through the switching element becomes abnormal, and then starting from the opposite polarity when the abnormality is detected when restarting. Further, in Patent Document 2, the exciting current of the transformer is calculated from the primary current flowing through the transformer and the output current of the welding power supply according to the turns ratio of the transformer, and when the calculated exciting current exceeds the reference value, the half cycle is calculated. A method of stopping the driving of the switching element for a period has also been proposed.

特開昭６２−１０７８６７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-10786 特許第２９７３５６４号公報Japanese Patent No. 2973564

インバータ式溶接電源装置において、変圧器の偏磁した状態が継続し、スイッチング素子に過大電流が短時間に繰り返し流れると、スイッチング素子が二次降伏を起こし破損してしまう問題がある。 In an inverter type welded power supply device, if the transformer is continuously demagnetized and an excessive current repeatedly flows through the switching element in a short time, there is a problem that the switching element is damaged due to secondary yielding.

特許文献１では、変圧器の偏磁による過電流保護が動作し、一時停止したときできるだけ早く再始動するための方法が提案されている。また、特許文献２では、変圧器の偏磁が発生した時は、半周期の期間のスイッチング素子の駆動を停止するのみである。したがって、特許文献１、２では、変圧器の偏磁した状態が継続した場合、短時間にスイッチング素子に繰り返し過電流が流れることは防止できず、スイッチング素子の二次降伏による故障を防止できない。 Patent Document 1 proposes a method for overcurrent protection by demagnetization of a transformer to operate and to restart as soon as possible when paused. Further, in Patent Document 2, when the transformer is demagnetized, the driving of the switching element is only stopped for a period of half a cycle. Therefore, in Patent Documents 1 and 2, when the demagnetized state of the transformer continues, it is not possible to prevent the overcurrent from repeatedly flowing through the switching element in a short time, and it is not possible to prevent the failure due to the secondary yield of the switching element.

本発明の目的は、変圧器の偏磁した状態が継続しても、スイッチング素子の二次降伏による故障を防止することである。 An object of the present invention is to prevent a failure due to secondary yielding of a switching element even if the demagnetized state of the transformer continues.

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
直流電力を高周波電力に変換するインバータ部と、
前記インバータ部によって発生させた前記高周波電力を所定の電圧に変換する変圧器と、
前記変圧器の一次巻線に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出した電流値が基準値を超えた場合は過電流信号を発生する過電流検出器と、
前記変圧器の二次巻線により前記所定の電圧に変換された高周波電力を直流電力に整流する溶接出力部と、
を備えており、
前記インバータ部は、前記過電流検出器が前記過電流信号を発した場合、一時動作を停止した後再始動し、所定時間内に所定回数、前記過電流信号が発生した場合、動作を停止する、
ことを特徴とする溶接電源装置である。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is
Inverter section that converts DC power to high frequency power,
A transformer that converts the high-frequency power generated by the inverter unit into a predetermined voltage, and
A current detector that detects the current flowing through the primary winding of the transformer, and
An overcurrent detector that generates an overcurrent signal when the current value detected by the current detector exceeds the reference value, and
A welding output unit that rectifies high-frequency power converted to the predetermined voltage by the secondary winding of the transformer into DC power, and
Is equipped with
When the overcurrent detector emits the overcurrent signal, the inverter unit temporarily stops the operation and then restarts the inverter unit, and stops the operation when the overcurrent signal is generated a predetermined number of times within a predetermined time. ,
It is a welding power supply device characterized by this.

請求項２の発明は、
前記インバータ部は、一時動作を停止した後再始動する場合、前記インバータ部のスイッチング素子のオン時間を徐々に広げていく、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接電源装置である。 The invention of claim 2 is
When the inverter unit is restarted after temporarily stopping the operation, the on-time of the switching element of the inverter unit is gradually increased.
The welding power supply device according to claim 1.

本発明によれば、変圧器の偏磁した状態が継続しても、スイッチング素子の二次降伏による故障を防止することができる。 According to the present invention, even if the demagnetized state of the transformer continues, it is possible to prevent a failure due to the secondary yield of the switching element.

本発明の実施の形態に係る溶接電源装置の接続図および各機能のブロック図である。It is a connection diagram of the welding power-source device which concerns on embodiment of this invention, and is a block diagram of each function. 本発明の実施の形態に係る過電流信号によりインバータ部が一時停止した後、再始動するときのタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of restarting after the inverter part is temporarily stopped by the overcurrent signal which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔実施の形態〕
図１は、本発明の実施の形態に係る溶接電源装置の接続図および各機能のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。直流電源１は、直流電圧および直流電流をインバータ部２に出力するものであり、例えば、商用周波数の交流電源を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサを備えている。 [Embodiment]
FIG. 1 is a connection diagram of a welding power supply device according to an embodiment of the present invention and a block diagram of each function. Hereinafter, each block will be described with reference to the figure. The DC power supply 1 outputs a DC voltage and a DC current to the inverter unit 2, and includes, for example, a rectifier circuit for rectifying an AC power supply having a commercial frequency and a smoothing capacitor for smoothing.

インバータ部２は、直流電源１から入力される直流電圧および直流電流を高周波の直流電圧および直流電流に変換し、変圧器３に出力する。インバータ部２は、フルブリッジ式のインバータであり、４個のスイッチング素子２１から２４を備えている。本実施の形態では、スイッチング素子２１から２４としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）を使用している。なお、スイッチング素子２１から２４はＩＧＢＴに限定されず、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などであってもよい。 The inverter unit 2 converts the DC voltage and DC current input from the DC power supply 1 into high-frequency DC voltage and DC current, and outputs the DC voltage and DC current to the transformer 3. The inverter unit 2 is a full-bridge type inverter and includes four switching elements 21 to 24. In this embodiment, IGBTs (insulated gate bipolar transistors) are used as the switching elements 21 to 24. The switching elements 21 to 24 are not limited to IGBTs, and may be MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or the like.

変圧器３は、インバータ部２から入力される高周波電圧を一次巻線に印加し、一次巻線と二次巻線の巻き数比に応じた電圧に変圧して、溶接出力部４に出力する。 The transformer 3 applies a high-frequency voltage input from the inverter unit 2 to the primary winding, transforms it into a voltage corresponding to the turns ratio of the primary winding and the secondary winding, and outputs the voltage to the welding output unit 4. ..

溶接出力部４は、ダイオード５１、５２および直流リアクトル６を備え、変圧器３の二次巻線から入力される高周波電圧を直流に変換するとともに、電流を平滑化して、溶接電流Ｉｗとしてアーク負荷７に出力する。 The welding output unit 4 includes diodes 51 and 52 and a DC reactor 6, converts high-frequency voltage input from the secondary winding of the transformer 3 into DC, smoothes the current, and creates an arc load as the welding current Iw. Output to 7.

電流検出器ＣＴは、変圧器３の一次巻線電流Ｉｐを検出し、一次電流値Ｉｄとして過電流検出部８に出力する。 The current detector CT detects the primary winding current Ip of the transformer 3 and outputs the primary current value Id to the overcurrent detection unit 8.

過電流検出部８は、一次電流値Ｉｄの絶対値が過電流検出基準値Ｖｓを超えた時、ＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わる過電流信号ＯＣＰを発生し、インバータ部２の制御部２５に出力する。なお、一次電流値Ｉｄの波形は、図２に示すとおり、正負両極性であるため、一次電流Ｉｄが下限値−Ｖｓを超えて下がった時および上限値Ｖｓを超えて上がった時に、過電流検出部８は過電流信号ＯＣＰをＬｏｗからＨｉｇｈに切り替え、一次電流Ｉｄが下限値−Ｖｓから上限値Ｖｓの範囲内に戻った時に、過電流検出部８は過電流信号ＯＣＰをＨｉｇｈからＬｏｗに切り替える。 When the absolute value of the primary current value Id exceeds the overcurrent detection reference value Vs, the overcurrent detection unit 8 generates an overcurrent signal OCP that switches from Low to High, and outputs the overcurrent signal OCP to the control unit 25 of the inverter unit 2. As shown in FIG. 2, the waveform of the primary current value Id has both positive and negative polarities. Therefore, when the primary current Id falls beyond the lower limit value −Vs and rises above the upper limit value Vs, the overcurrent is overcurrent. The detection unit 8 switches the overcurrent signal OCP from Low to High, and when the primary current Id returns from the lower limit value −Vs to the upper limit value Vs, the overcurrent detection unit 8 changes the overcurrent signal OCP from High to Low. Switch.

インバータ部２は、スイッチング素子２１から２４、制御部２５および駆動部２６のブロックで構成されている。 The inverter unit 2 is composed of blocks of switching elements 21 to 24, a control unit 25, and a drive unit 26.

インバータ部２の制御部２５は、スイッチング素子２１から２４を駆動する信号ＰＷＭを駆動部２６に出力するとともに、過電流検出部８の過電流信号ＯＣＰをもとに次の処理を行い、停止信号Ｓｔを駆動部２６に出力する。
１）過電流検出部８の過電流信号ＯＣＰがＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わった瞬間、制御部２５は駆動部２６に停止信号Ｓｔ（Ｈｉｇｈ）を出力し、停止信号Ｓｔにより駆動部２６はインバータ部２のスイッチング素子２１から２４の駆動を一時停止し、インバータ部２を一時停止させる。
２）インバータ部２が一時動作を停止してから所定の時間が経過後、制御部２５は駆動部２６に出力していた停止信号ＳｔをＨｉｇｈからＬｏｗに切り替える。停止信号ＳｔがＬｏｗになると、駆動部２６は、インバータ部２のスイッチング素子２１から２４の駆動を再始動するが、再始動時はスイッチング素子２１から２４のオンできる時間幅（最大Ｄｕｔｙ比）を交流変換周波数（インバータ周波数）の半周期ごとに徐々に広げる制御を制御部２５は行い、いわゆるソフトスタートによる再始動を行う。
３）所定時間内に所定回数以上、過電流検出部８の出力である過電流信号ＯＣＰがＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わった場合、制御部２５は停止信号ＳｔをＬｏｗからＨｉｇｈに切り替え、駆動部２６はインバータ部２のスイッチング素子２１から２４の駆動を停止し、インバータ部２は動作を停止する。この場合の停止信号ＳｔがＨｉｇｈの状態は、作業者が溶接電源装置の電源スイッチ（図示しない）をオフするまでの間保持されるので、インバータ部２は動作を停止した状態を保つ。 The control unit 25 of the inverter unit 2 outputs a signal PWM for driving the switching elements 21 to 24 to the drive unit 26, and performs the following processing based on the overcurrent signal OCP of the overcurrent detection unit 8 to perform a stop signal. St is output to the drive unit 26.
1) At the moment when the overcurrent signal OCP of the overcurrent detection unit 8 is switched from Low to High, the control unit 25 outputs a stop signal St (High) to the drive unit 26, and the drive unit 26 is the inverter unit 2 by the stop signal St. The drive of the switching elements 21 to 24 of the above is temporarily stopped, and the inverter unit 2 is temporarily stopped.
2) After a predetermined time has elapsed since the inverter unit 2 temporarily stopped the operation, the control unit 25 switches the stop signal St output to the drive unit 26 from High to Low. When the stop signal St becomes Low, the drive unit 26 restarts the drive of the switching elements 21 to 24 of the inverter unit 2, but at the time of restart, the time width (maximum duty ratio) that the switching elements 21 to 24 can be turned on is set. The control unit 25 controls the AC conversion frequency (inverter frequency) to be gradually expanded every half cycle, and restarts by a so-called soft start.
3) When the overcurrent signal OCP, which is the output of the overcurrent detection unit 8, is switched from Low to High within a predetermined time more than a predetermined number of times, the control unit 25 switches the stop signal St from Low to High, and the drive unit 26 changes the stop signal St from Low to High. The drive of the switching elements 21 to 24 of the inverter unit 2 is stopped, and the operation of the inverter unit 2 is stopped. Since the state in which the stop signal St in this case is High is held until the operator turns off the power switch (not shown) of the welding power supply device, the inverter unit 2 keeps the state in which the operation is stopped.

インバータ部２の駆動部２６は、制御部２５の駆動信号ＰＷＭをもとにスイッチング素子２１から２４の駆動を行う。ただし、制御部２５からの停止信号ＳｔがＬｏｗの時のみインバータ部２のスイッチング素子２１から２４の駆動を行い、停止信号ＳｔがＨｉｇｈの時は、スイッチング素子２１から２４の駆動を停止する。 The drive unit 26 of the inverter unit 2 drives the switching elements 21 to 24 based on the drive signal PWM of the control unit 25. However, only when the stop signal St from the control unit 25 is Low, the switching elements 21 to 24 of the inverter unit 2 are driven, and when the stop signal St is High, the driving of the switching elements 21 to 24 is stopped.

前述のとおり、インバータ部２は、直流電源１から入力される直流電圧および直流電流をスイッチング素子２１から２４をオン／オフし、高周波の直流電圧および直流電流に変換し、変圧器３に出力する。また、過電流検出部８の過電流信号ＯＣＰにより、スイッチング素子に流れる電流が基準値以上になると、スイッチング素子２１から２４の駆動を一時停止する過電流保護動作を行うが、所定時間内に所定回数以上、この過電流保護動作が行われた場合は、インバータ部２は動作を停止する。 As described above, the inverter unit 2 turns on / off the DC voltage and DC current input from the DC power supply 1 from the switching elements 21 to 24, converts them into high-frequency DC voltage and DC current, and outputs the DC voltage and DC current to the transformer 3. .. Further, when the current flowing through the switching element exceeds the reference value by the overcurrent signal OCP of the overcurrent detection unit 8, the overcurrent protection operation for suspending the drive of the switching elements 21 to 24 is performed, but the overcurrent protection operation is performed within a predetermined time. When this overcurrent protection operation is performed more than the number of times, the inverter unit 2 stops the operation.

図２は、本発明の実施の形態における変圧器３が偏磁を起こし、過電流検出部８が過電流信号ＯＣＰを発生するときの動作を説明するタイミングチャートである。以下、同図を参照して過電流信号ＯＣＰによりインバータ部２が動作を一時停止した後、再始動するときの動作を説明する。 FIG. 2 is a timing chart illustrating an operation when the transformer 3 according to the embodiment of the present invention is demagnetized and the overcurrent detection unit 8 generates an overcurrent signal OCP. Hereinafter, the operation when the inverter unit 2 is temporarily stopped by the overcurrent signal OCP and then restarted will be described with reference to the figure.

同図（ａ）は、インバータ部２から変圧器３に流れる一次巻線電流Ｉｐである。本発明の実施の形態におけるインバータ部２の交流変換周波数（インバータ周波数）は５０ｋＨｚであり、変圧器３の一次巻線には同図（ａ）に示すように、５０ｋＨｚの高周波の交流電流が流れる。同図（ｂ）は、電流検出器ＣＴの出力である一次電流値Ｉｄであり、変圧器３の一次巻線電流Ｉｐに応じた波形となる。時刻ｔ０以前は、変圧器３は偏磁することなく同図（ａ）に示すように、変圧器３の一次巻線電流Ｉｐは正負ともにバランスのとれた波形となっている。 FIG. 3A is a primary winding current Ip flowing from the inverter unit 2 to the transformer 3. The AC conversion frequency (inverter frequency) of the inverter unit 2 in the embodiment of the present invention is 50 kHz, and a high frequency AC current of 50 kHz flows through the primary winding of the transformer 3 as shown in FIG. .. FIG. 3B is a primary current value Id which is an output of the current detector CT, and has a waveform corresponding to the primary winding current Ip of the transformer 3. Before time t0, the transformer 3 is not demagnetized, and as shown in FIG. 6A, the primary winding current Ip of the transformer 3 has a well-balanced waveform in both positive and negative directions.

時刻ｔ０：時刻ｔ０において、スイッチング素子２１から２４のスイッチングスピードのバラツキなどの要因により、変圧器３が徐々に偏磁され始める。すると、変圧器３の励磁インダクタンスが小さくなり、同図（ａ）に示すように、変流器３の一次巻線電流Ｉｐは正負でバランスを崩し、正負どちらかの電流が大きくなる。なお、同図（ａ）では、正側の電流が大きくなった場合を示しているが、負側の電流が大きくなることもある。 Time t0: At time t0, the transformer 3 gradually begins to be demagnetized due to factors such as variations in the switching speeds of the switching elements 21 to 24. Then, the exciting inductance of the transformer 3 becomes small, and as shown in FIG. 3A, the primary winding current Ip of the current transformer 3 loses its balance between positive and negative, and either the positive or negative current becomes large. Although the figure (a) shows a case where the current on the positive side becomes large, the current on the negative side may become large.

時刻ｔ１：時刻ｔ１において、変圧器３の偏磁が大きくなり、同図（ｂ）に示すように、一次電流値Ｉｄが過電流検出部８の過電流検出基準値Ｖｓを超えた時点で、同図（ｃ）に示すように、過電流検出部８は過電流信号ＯＣＰをＬｏｗからＨｉｇｈに切り替える。すると、同図（ｄ）に示すように、インバータ部２の制御部２５は、ただちに停止信号ＳｔをＬｏｗからＨｉｇｈに切り替える。停止信号ＳｔがＨｉｇｈに切り替わったため、駆動部２６はインバータ部２のスイッチング素子２１から２４の駆動をｔ２の時点まで一時停止する。インバータ部２は一時停止したため、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、変圧器３の一次巻線電流Ｉｐおよび一次電流値Ｉｄは零となり、同図（ｃ）に示すように、過電流信号ＯＣＰはＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わる。 At time t1: time t1, when the demagnetization of the transformer 3 becomes large and the primary current value Id exceeds the overcurrent detection reference value Vs of the overcurrent detection unit 8, as shown in FIG. As shown in FIG. 3C, the overcurrent detection unit 8 switches the overcurrent signal OCP from Low to High. Then, as shown in FIG. 3D, the control unit 25 of the inverter unit 2 immediately switches the stop signal St from Low to High. Since the stop signal St is switched to High, the drive unit 26 suspends the drive of the switching elements 21 to 24 of the inverter unit 2 until the point of t2. Since the inverter unit 2 was temporarily stopped, the primary winding current Ip and the primary current value Id of the transformer 3 became zero as shown in FIGS. (A) and (b), and as shown in FIG. The overcurrent signal OCP switches from High to Low.

時刻ｔ１からｔ２：過電流信号ＯＣＰによりインバータ部２が一時停止した時点ｔ１から再始動する時点ｔ２まで期間、制御部２５は、同図（ｄ）に示すように、停止信号ＳｔをＨｉｇｈに保ち、駆動部２６はインバータ部２のスイッチング素子２１から２４の駆動を停止するため、インバータ部２は一時停止している。時刻ｔ１からｔ２までの一時停止期間は、本発明の実施の形態においては、１００μＳの短い期間に設定され、電流検出器ＣＴに使用している変流器の消磁を行うことを目的としている。なお、電流検出器ＣＴに電流シャントなどの偏磁しないものを使用する場合は、１００μＳよりも短い期間に設定することもできる。 Time t1 to t2: During the period from the time t1 when the inverter unit 2 is temporarily stopped by the overcurrent signal OCP to the time t2 when it is restarted, the control unit 25 keeps the stop signal St at High as shown in FIG. Since the drive unit 26 stops driving the switching elements 21 to 24 of the inverter unit 2, the inverter unit 2 is temporarily stopped. The pause period from time t1 to t2 is set to a short period of 100 μS in the embodiment of the present invention, and it is intended to degauss the current transformer used in the current detector CT. When a non-magnetized current detector CT such as a current shunt is used, the period can be set shorter than 100 μS.

時刻ｔ２：時刻ｔ２において、同図（ｄ）に示すように、停止信号ＴｓはＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わる。駆動部２６は、停止信号ＳｔがＬｏｗに切り替わったため、インバータ部２のスイッチング素子２１から２４の駆動を再開し、インバータ部２は再始動を行う。ただし、インバータ部２の制御部２５は、スイッチング素子２１から２４がオンできる時間幅を最大Ｄｕｔｙで再始動するのではなく、次に述べるとおり最大Ｄｕｔｙの１０％から１００％まで１０％刻みで、交流変換周波数（インバータ周波数）の半周期ごとに徐々に大きくしていく。 Time t2: At time t2, as shown in FIG. 3D, the stop signal Ts switches from High to Low. Since the stop signal St is switched to Low, the drive unit 26 restarts the driving of the switching elements 21 to 24 of the inverter unit 2, and the inverter unit 2 restarts. However, the control unit 25 of the inverter unit 2 does not restart the time width in which the switching elements 21 to 24 can be turned on at the maximum duty, but as described below, the control unit 25 increases the maximum duty from 10% to 100% in 10% increments. The AC conversion frequency (inverter frequency) is gradually increased every half cycle.

時刻ｔ２からｔ３：インバータ部２が再始動を開始した時刻２でのスイッチング素子２１から２４がオンできる時間幅は、最大Ｄｕｔｙの１０％であり、交流変換周波数（インバータ周波数）の半周期ごと１０％ずつ増やしていく。本発明の実施の形態においては、最大Ｄｕｔｙは８μＳに設定されており、時刻ｔ２においては１０％の０．８μＳから０．８μＳ刻みで１０μＳごとに大きくなり、１００μＳ経過した時刻ｔ３において、１００％の８μＳとなる。したがって、同図（ａ）に示すとおり、変圧器３の一次巻線電流Ｉｐは、時刻ｔ２からｔ３にかけて、幅と振幅が徐々に大きくなっていく電流波形となる。 Times t2 to t3: The time width during which the switching elements 21 to 24 can be turned on at the time 2 when the inverter unit 2 starts restarting is 10% of the maximum duty, and is 10 every half cycle of the AC conversion frequency (inverter frequency). Increase by%. In the embodiment of the present invention, the maximum duty is set to 8 μS, which increases from 0.8 μS of 10% in steps of 0.8 μS in increments of 10 μS at time t2, and becomes 100% at time t3 when 100 μS has elapsed. It becomes 8 μS of. Therefore, as shown in FIG. 3A, the primary winding current Ip of the transformer 3 becomes a current waveform in which the width and the amplitude gradually increase from time t2 to t3.

上述したとおり、過電流検出部８が過電流信号ＯＣＰを発生させた場合（ＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わった場合）、インバータ部２の制御部２５は、停止信号ＳｔをＬｏｗからＨｉｇｈに切り替え、１００μＳ間一時停止した後、停止信号ＳｔをＨｉｇｈからＬｏｗに切り替え、１００μＳの期間でソフトスタートによる再始動を行い、過電流保護動作を行う。しかし、１００μＳ程度の短い期間では、変圧器３の消磁は行われず、変圧器３の偏磁した状態は継続したままである。そのため、あまり頻繁にこの過電流が流れる状態を繰り返すと、スイッチング素子２１から２４の半導体チップに過電流が繰り返し流れることよるヒートスポットと呼ばれる温度の高い部分が発生し、二次降伏（Secondary Breakdown）を起こしてしまい、スイッチング素子２１から２４を破損してしまう。 As described above, when the overcurrent detection unit 8 generates the overcurrent signal OCP (when switching from Low to High), the control unit 25 of the inverter unit 2 switches the stop signal St from Low to High for 100 μS. After pausing, the stop signal St is switched from High to Low, restarted by soft start in a period of 100 μS, and overcurrent protection operation is performed. However, in a short period of about 100 μS, the transformer 3 is not demagnetized, and the demagnetized state of the transformer 3 remains. Therefore, if the state in which this overcurrent flows is repeated too frequently, a high temperature portion called a heat spot is generated due to the repeated flow of the overcurrent in the semiconductor chips of the switching elements 21 to 24, resulting in secondary breakdown. Will be caused, and the switching elements 21 to 24 will be damaged.

この対策として、本発明の実施の形態においては、インバータ部２の制御部２５は、３ｍＳ間に８回、この過電流保護動作が繰り返されると、停止信号ＳｔをＨｉｇｈに切り替え、Ｈｉｇｈの状態を保持する。そのため、駆動部２６は、停止信号ＳｔがＨｉｇｈの状態を保っているため、インバータ部２のスイッチング素子２１から２４の動作を停止する。３ｍＳ間に８回に設定したのは、スイッチング素子２１から２４に使用しているＩＧＢＴの連続繰り返し最大コレクタ電流を流せる期間は、数ｍＳに限られている。そのため、スイッチング素子２１から２４の最大オン時間Ｔｏｎ＝８μＳ、過電流保護時の一時停止時間Ｔ＝１００μＳ、過電流保護動作の繰り返し検出時間Ｔｓ＝３ｍＳ、過電流保護動作の繰り返し検出回数Ｎｓ＝８回とすると、この間に最大コレクタ電流に近い電流がスイッチング素子２１から２４に流れている時間は、下式で求められる。
（Ｔｏｎ／Ｔ）×Ｔｓ×Ｎｓ＝（８／１００）×３ｍＳ×８＝１．９２ｍＳ
この、最大コレクタ電流に近い電流が流れている時間を数ｍＳ以内に抑えることで、ＩＧＢＴの二次降伏を防止している。なお、インバータ部２の制御部２５が停止信号ＳｔをＨｉｇｈに保持するのは、作業者が溶接電源装置の電源スイッチを切るまで保持されるので、溶接電源装置の電源スイッチを切るまでの間インバータ部２は停止した状態を保つ。この対策により、スイッチング素子２１から２４の二次降伏にいたるまでに、インバータ部２は動作を停止することができ、スイッチング素子２１から２４の二次降伏による破損を防止できる。 As a countermeasure, in the embodiment of the present invention, when the overcurrent protection operation is repeated eight times in 3 mS, the control unit 25 of the inverter unit 2 switches the stop signal St to High and changes the High state. Hold. Therefore, since the stop signal St is kept in the high state, the drive unit 26 stops the operation of the switching elements 21 to 24 of the inverter unit 2. The reason why the number of times is set to 8 times in 3 mS is that the period during which the maximum collector current of the IGBTs used in the switching elements 21 to 24 can flow continuously and repeatedly is limited to several mS. Therefore, the maximum on-time Ton = 8 μS of the switching elements 21 to 24, the pause time T = 100 μS during overcurrent protection, the repeated detection time of the overcurrent protection operation Ts = 3 mS, and the number of repeated detections of the overcurrent protection operation Ns = 8. In the case of times, the time during which a current close to the maximum collector current flows from the switching element 21 to 24 can be obtained by the following equation.
(Ton / T) x Ts x Ns = (8/100) x 3 mS x 8 = 1.92 mS
By suppressing the time during which a current close to the maximum collector current is flowing within a few mS, the secondary yield of the IGBT is prevented. The control unit 25 of the inverter unit 2 holds the stop signal St in High until the operator turns off the power switch of the welding power supply device. Therefore, the inverter until the power switch of the welding power supply device is turned off. Part 2 keeps the stopped state. By this measure, the operation of the inverter unit 2 can be stopped before the secondary yield of the switching elements 21 to 24 is reached, and the damage due to the secondary yield of the switching elements 21 to 24 can be prevented.

前述してとおり、過電流保護の一時停止後の変圧器３は、まだ充分な消磁が行われておらず、偏磁した状態であるので、スイッチング素子２１から２４がオンできる時間幅を最大Ｄｕｔｙで再始動すると、ただちに、同図（ｃ）の時刻ｔ１の過電流信号ＯＣＰがＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わる時点に戻ってしまう。そのため、時刻ｔ２からｔ３までの期間で徐々に最大Ｄｕｔｙまで広げることにより、再び変圧器３の偏磁による過電流での一時停止が頻発しないようにするためであり、このソフトスタートによる再始動により、過電流保護による一時停止の発生頻度を減らせことはでき、３ｍＳ間に８回以上、過電流検出部８が過電流信号ＯＣＰを発生させることを防止でき、スイッチング素子２１から２４の二次降伏を防止するためにインバータ部２が停止状態に陥る頻度を低減できる効果がある。 As described above, the transformer 3 after the overcurrent protection is temporarily stopped has not been sufficiently degaussed and is in a demagnetized state. Therefore, the maximum duty width during which the switching elements 21 to 24 can be turned on is maximum. When restarted at, the overcurrent signal OCP at time t1 in the figure (c) immediately returns to the time point at which it switches from Low to High. Therefore, by gradually expanding to the maximum duty in the period from time t2 to t3, the temporary stop due to the overcurrent due to the demagnetization of the transformer 3 does not occur frequently again, and by restarting by this soft start. , The frequency of pauses due to overcurrent protection can be reduced, the overcurrent detection unit 8 can prevent the overcurrent signal OCP from being generated 8 times or more in 3 mS, and the secondary yield of the switching elements 21 to 24 can be reduced. This has the effect of reducing the frequency with which the inverter unit 2 falls into a stopped state in order to prevent the above.

１ 直流電源
２ インバータ部
３ 変圧器
４ 溶接出力部
６ 直流リアクトル
７ アーク負荷
８ 過電流検出部
２１から２４ スイッチング素子
２５ 制御部
２６ 駆動部
５１、５２ ダイオード
ＣＴ 電流検出器
Ｉｐ 一次巻線電流
Ｉｄ 一次電流値
Ｉｗ 溶接電流
Ｓｔ 停止信号
Ｖｓ 過電流検出基準値
ＰＷＭ スイッチング素子の駆動信号 1 DC power supply 2 Inverter 3 Transformer 4 Welding output 6 DC reactor 7 Arc load 8 Overcurrent detector 21 to 24 Switching element 25 Control 26 Drive 51, 52 Diode CT Current detector Ip Primary winding current Id Primary Current value Iw Welding current St Stop signal Vs Overcurrent detection reference value PWM Switching element drive signal

Claims (2)

直流電力を高周波電力に変換するインバータ部と、
前記インバータ部によって発生させた前記高周波電力を所定の電圧に変換する変圧器と、
前記変圧器の一次巻線に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の検出した電流値が基準値を超えた場合は過電流信号を発生する過電流検出器と、
前記変圧器の二次巻線により前記所定の電圧に変換された高周波電力を直流電力に整流する溶接出力部と、
を備えており、
前記インバータ部は、前記過電流検出器が前記過電流信号を発した場合、一時動作を停止した後再始動し、所定時間内に所定回数、前記過電流信号が発生した場合、動作を停止する、
ことを特徴とする溶接電源装置。 Inverter section that converts DC power to high frequency power,
A transformer that converts the high-frequency power generated by the inverter unit into a predetermined voltage, and
A current detector that detects the current flowing through the primary winding of the transformer, and
An overcurrent detector that generates an overcurrent signal when the current value detected by the current detector exceeds the reference value, and
A welding output unit that rectifies high-frequency power converted to the predetermined voltage by the secondary winding of the transformer into DC power, and
Is equipped with
When the overcurrent detector emits the overcurrent signal, the inverter unit temporarily stops the operation and then restarts the inverter unit, and stops the operation when the overcurrent signal is generated a predetermined number of times within a predetermined time. ,
A welding power supply that is characterized by this. 前記インバータ部は、一時動作を停止した後再始動する場合、前記インバータ部のスイッチング素子のオン時間を徐々に広げていく、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接電源装置。 When the inverter unit is restarted after temporarily stopping the operation, the on-time of the switching element of the inverter unit is gradually increased.
The welding power supply device according to claim 1.
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