JP3825870B2 - Arc machining power supply - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流電源をインバータ回路によって高周波交流に変換した後に再度整流して直流とする方式のアーク溶接、切断、プラズマアーク加工等に用いるアーク加工用電源装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、アーク加工用電源装置として直流電源をインバータ回路により数KHz ないし数10KHz の高周波交流に変換した後に再度整流して直流出力を得る方式のものが小形、軽量化および高精度の出力制御を目的として製作されている。
図12は上記のようにした直流出力のアーク加工用電源装置の例を示す接続図である。同図において、1は交流電源であり、単相商用交流または3相商用交流の電源が用いられる。2は交流電源1からの電力を整流して直流に変換するサイリスタ制御式の一次整流回路であり、後述するパルス発生回路19からの制御信号によって出力が制御される。この一次整流回路2は、簡単な平滑回路を含むこともある。3ないし6はブリッジ接続されたスイッチング素子であり、7ないし10はスイッチング素子3ないし6にそれぞれ逆極性で並列に接続されたダイオードであり、スイッチング素子3ないし6に逆方向の電圧が印加されるのを防止するために設けられている。また、51はコンデンサであり、52はリアクトルであり、スイッチング素子3ないし6、ダイオード7ないし10、コンデンサ51およびリアクトル52によって一次整流回路2の出力を高周波の略正弦波交流に変換する共振型インバータ回路43を構成している。11は出力変圧器であり、共振型インバータ回路の出力電圧をアーク加工に適した電圧に変換する。12は出力変圧器11の出力を再度整流して直流とする二次整流回路、13は二次整流回路12と出力端子(a)との間に直列に接続された直流リアクトル、14は出力端子(a)に接続されたアーク加工用電極、15は出力端子(b)に接続された被加工物である。16は出力電流検出器、17は出力電流設定器18の出力信号Irと出力電流検出器16の出力信号Ifとを比較して差信号ΔI=Ir−Ifを出力する比較器、19は比較器17の出力信号ΔIに応じて出力パルスの位相が決定される電圧制御発振器を備えたパルス発生回路であり、一次整流回路2に位相制御信号を出力し、また20はスイッチング素子3、4およびスイッチング素子5、6を交互に共振周波数で導通させる駆動信号を出力するためのインバータ制御回路である。
【0003】
図12の従来装置においては、交流電源1からの電力は一次整流回路2にて整流・平滑されて直流となり、スイッチング素子3ないし6、ダイオード7ないし10、コンデンサ51およびリアクトル52にて構成される共振型インバータ回路43にて高周波交流に変換される。その出力は、コンデンサ51とリアクトル52とによって構成される共振回路にて、共振周波数に応じた正弦波状の出力電圧となり、出力変圧器11にて所定の電圧となる。出力変圧器11の出力電圧は二次整流回路12にて再び直流に変換されて直流リアクトル13を経て出力端子(a)(b)からアーク加工用電極14および被加工物15に供給され、これによって両者間に加工用アークが発生する。この出力電流は出力電流検出器16にて検出されて出力電流設定器18の設定値と比較され、差信号ΔIが演算される。パルス発生回路19はこの差信号ΔIを入力として入力信号が減少する方向に一次整流回路2へ出力される位相制御信号を制御する。この結果、出力電流は設定値に対応した一定値に保たれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来装置においては、共振型インバータ回路の出力は共振周波数に応じた正弦波状の出力電圧であり、負荷へ供給される出力は、一次整流回路のサイリスタによって位相制御するものであるために、制御は商用交流電源周波の半波が基本となり、入力商用電源が単相の場合は10[ms]毎、3相でも3[ms]単位程度であるので、速応性が非常に悪いという不具合があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来装置の課題を解決するためのものであって、請求項1に記載のアーク加工用電源装置は、共振型インバータ回路のスイッチング周波数を共振周波数に対して出力設定信号に応じて増減させて制御することによって出力を調整する装置を提案したものである。
【0011】
請求項2に記載のアーク加工用電源装置は、スイッチング周波数を共振周波数よりも増加させ、4個のスイッチング素子のうち相対向する2個のスイッチング素子を1対として各1対のスイッチング素子を交互に連続して所定回数ON−OFFした後に出力電流と出力電流設定信号との差信号に反比例した期間だけ4個のスイッチング素子が全て非導通となる期間を設けて出力を調整する装置を提案したものである。
【0012】
請求項3または4に記載のアーク加工用電源装置は、スイッチング周波数を共振周波数よりも若干低い周波数で一定に制御しスイッチング素子をパルス幅制御または移相制御することによって出力を調整するものを提案したものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態の例を示す接続図である。同図において、21は交流電源1からの電力を整流して直流に変換するダイオードからなる整流回路であり、簡単な平滑回路を含むこともある。22はデューティが50[%]の矩形波パルスを発生する第1パルス発生回路であって、比較器17の出力信号ΔIに応じて出力パルスの周期が決定される電圧制御発振器を備えており、スイッチング素子3、4を導通させる駆動信号P1 を出力し、インバータゲート23はこの駆動信号P1 を極性反転して駆動信号P2 を出力しスイッチング素子5、6を導通させる。その結果差信号ΔIに応じてスイッチング周波数を共振周波数よりも増加または減少させて制御することによって、負荷への出力を調整する。その他は図12に示した従来装置と同機能のものに同符号を付してある。出力電流設定器18、比較器17、第1パルス発生回路22およびインバ−タゲ−ト23はインバータ制御回路を構成している。
【0014】
図1の装置においては、交流電源1からの電力は整流回路21にて整流・平滑されて直流となり、スイッチング素子3ないし6、ダイオード7ないし10、コンデンサ51およびリアクトル52にて構成される共振型インバータ回路43にて高周波交流に変換される。その出力は、コンデンサ51とリアクトル52とによって構成される共振回路にて、共振周波数に応じた正弦波状の出力電圧となり、出力変圧器11にて所定の電圧となる。出力変圧器11の出力電圧は二次整流回路12にて再び直流に変換されて直流リアクトル13を経て出力端子(a)(b)からアーク加工用電極14および被加工物15に供給され、これによって両者間に加工用アークが発生する。この出力電流は出力電流検出器16にて検出されて出力電流設定器18の設定値と比較され、差信号ΔIが演算される。
【0015】
図2は図1の装置の動作を説明するための線図であって、差信号に反比例してスイッチング周波数を共振周波数よりも増加させる場合を示している。同図において(a)は第1パルス発生回路22の出力信号P1 、(b)は駆動信号P1 をインバータ回路23によって極性反転した信号P2 、(c)はコンデンサ51の電圧、(d)は直流リアクトル13の電流、(e)は出力端子(a)、(b)間に現われる出力電圧をそれぞれ時間の経過とともに示したものである。
【0016】
図2において、時刻t2 とt3 との間及びt4 とt5 との間は、直流リアクトル13を流れる電流が増加して、直流リアクトル13に電力を蓄積する期間であって、以下電流増加期間という。また、時刻t1 とt2 との間及びt3 とt4 との間は、二次整流回路12がフライホイールダイオードとして働く期間であって、以下フライホイール動作期間という。スイッチング周波数が共振周波数よりも大きい場合は、時刻t1 において駆動信号P1 がONした時に、まずフライホイール動作期間になり、その後に時刻t2 において電流増加期間になっている。
【0017】
第1パルス発生回路22は、差信号ΔIを入力として、出力電流が大きいときは、駆動信号P1 、P2 の周期を短くしてスイッチング周期を短くし、例えば時刻t1 とt2 との間及び時刻t3 とt4 との間のフライホイール動作期間を短くすることによってコンデンサ51の充電電圧が低くなり、その結果出力電流を小さくすることができる。逆に出力電流が小さいときは、駆動信号P1 、P2 の周期を長くすることによって、出力電流を大きくすることができる。即ち、差信号ΔIに反比例して第1パルス発生回路22の出力周波数を調整することによって出力電流を設定値に保つことができる。
【0018】
図3は図1の装置の動作を説明するための線図であって、スイッチング周波数を差信号ΔIに応じて共振周波数よりも減少させる場合を示している。同図において(a)は第1パルス発生回路22の出力信号P1 、(b)は駆動信号P1 をインバ−タゲ−ト23によって極性反転した信号P2 、(c)はコンデンサ51の電圧、(d)は直流リアクトル13の電流、(e)は出力端子(a)、(b)間に現われる出力電圧をそれぞれ時間の経過とともに示したものである。
【0019】
図3において、時刻t1 とt2 との間及びt3 とt4 との間は電流増加期間であり、時刻t2 とt3 との間及びt4 とt5 との間はフライホイール動作期間である。スイッチング周波数が共振周波数よりも小さい場合は、時刻t1 において駆動信号P1 がONした時にまず電流増加期間になり、その後に時刻t2 においてフライホイール動作期間になっている。
【0020】
スイッチング周波数が共振周波数よりも小さい場合、図1に示した第1パルス発生回路22は、差信号ΔIを入力として、出力電流が大きいときは、駆動信号P1 、P2 の周期を長くしてスイッチング周期を長くすることによって、出力電流を小さくすることができる。逆に出力電流が小さいときは、駆動信号P1 、P2 の周期を短くすることによって出力電流を大きくすることができる。即ち、差信号ΔIに正比例して第1パルス発生回路22の出力周波数を調整することによって出力電流を設定値に保つことができる。
【0021】
図1の装置においては、スイッチング周期は、共振回路の特性を活用しなければならないため、最大周期の数10[%]にするのが限度である。そこで、各組の駆動信号の間にOFF期間を設け、このOFF期間を調整するようにすれば、図1に示した装置よりも小さい最小出力を得ることができる。
【0022】
図4はこのようにした本発明の別の実施の形態の例を示す接続図である。同図において、24は第2パルス発生回路であり、25および26はモノマルチバイブレータであって、モノマルチバイブレータ25は入力信号の立上がりに同期して一定時間幅のパルスを発生し、モノマルチバイブレータ26は入力信号の立下がりに同期して一定時間幅のパルスを発生する。その他は図1に示した装置と同機能のものに同符号を付してある。出力電流設定器18、比較器17、第2パルス発生回路24およびモノマルチバイブレータ25、26はインバータ制御回路を構成している。
【0030】
図5は図4の装置の動作を説明するための線図である。同図において、(a)は第2パルス発生回路24の出力、(b)はモノマルチバイブレータ25の出力かつ駆動信号P3 、(c)はモノマルチバイブレータ26の出力かつ駆動信号P4 、(d)は出力端子(a)、(b)間に現われる出力電圧をそれぞれ時間の経過とともに示したものである。
【0031】
図4において、第2パルス発生回路24は差信号ΔIを入力して同期パルスを出力し、モノマルチバイブレータ25は、第2パルス発生回路24の出力信号の立上がりに同期してパルスを出力する。モノマルチバイブレータ26はモノマルチバイブレータ25の出力信号の立下がりに同期してパルスを出力する。その後第2パルス発生回路24が次のパルスを出力するまでパルス出力は中断される。その結果スイッチング素子3、4およびスイッチング素子5、6はそれぞれ1組の駆動信号P3 、P4 を受けてそれぞれ各1回導通した後に遮断し、再び1組の駆動信号P3 、P4 が入力されるまで遮断状態を保つことになる。図4の装置においてはモノマルチバイブレータ25、26の出力パルス幅T0 を共振型インバータ回路の共振周期に等しいか若干短くしておき、第2パルス発生回路24の出力周期Tを差信号ΔIに反比例して、T≧2T0 の条件にて変化させることによって出力を設定値に保つよう制御することができる。
【0032】
図6は本発明の1らに別の実施の形態の例を示す接続図であって、共振型インバータ回路43のスイッチング素子3ないし6を2回連続してON−OFFした後にOFF期間を設けるときの例である。同図において、24は第2パルス発生回路であり、25ないし28はモノマルチバイブレータであって、モノマルチバイブレータ25は入力信号の立上がりに同期して一定時間幅のパルスを出力し、モノマルチバイブレータ26ないし28は入力信号の立下がりに同期して一定時間幅のパルスを出力する。29及び30はオアゲートである。その他は図1に示した装置と同機能のものに同符号を付してある。出力電流設定器18、比較器17、第2パルス発生回路24、モノマルチバイブレータ25ないし28およびオアゲート29、30はインバータ制御回路を構成している。
【0033】
図7は図6の装置の動作を説明するための線図である。同図において、(a)は第2パルス発生回路24の出力、(b)はモノマルチバイブレータ25の出力、(c)はモノマルチバイブレータ26の出力、(d)はモノマルチバイブレータ27の出力、(e)はモノマルチバイブレータ28の出力、(f)は駆動信号P5 、(g)は駆動信号P6 、(h)は出力端子(a)、(b)間に現われる出力電圧をそれぞれ時間の経過とともに示したものである。
【0034】
図6において、第2パルス発生回路24は、差信号ΔIを入力として入力信号の大きさに反比例した周期の同期パルスを出力する。モノマルチバイブレータ25は、第2パルス発生回路24の出力の立上がりに同期してパルスを出力し、モノマルチバイブレータ26は、モノマルチバイブレータ25の出力信号の立下がりに同期してパルスを出力し、モノマルチバイブレータ27は、モノマルチバイブレータ26の出力信号の立下がりに同期してパルスを出力し、モノマルチバイブレータ28は、モノマルチバイブレータ27の出力信号の立下がりに同期してパルスを出力する。ここでモノマルチバイブレータ25ないし28はその出力パルス幅T0 が共振型インバータ回路43の共振周波数に対応する周期よりも若干短く設定しておく。オアゲート29はモノマルチバイブレータ27の出力信号とモノマルチバイブレータ25の出力信号とのどちらかがONの時、駆動信号P5 を出力する。オアゲート30は、モノマルチバイブレータ28の出力信号とモノマルチバイブレータ26の出力信号とのどちらかがONの時、駆動信号P6 を出力する。その後第2パルス発生回路24が次のパルスを出力するまで、スイッチング素子3ないし6は非導通になる。その結果スイッチング素子3ないし6は、2組の駆動信号P5 、P6 によって2回ON−OFFを交互に繰り返した後に差信号ΔIに反比例したOFF期間が設けられることになる。
【0035】
図6に示した装置と同様にして、モノマルチバイブレータをN段接続することによって、スイッチング素子3ないし6は、N組の駆動信号と次のN組の駆動信号との間に差信号ΔIに反比例したOFF期間を設けた信号を入力するように構成することができる。
【0036】
図8は本発明のさらに別の実施の形態の例を示す接続図である。同図において、31は第3パルス発生回路、32はのこぎり波発生回路、33は第2比較器、34はフリップフロップ回路、35および36はアンドゲ−トである。その他は図1に示した装置と同機能のものに同符号を付してある。出力電流設定器18、比較器17、第3パルス発生回路31、のこぎり波発生回路32、第2比較器33、フリップフロップ回路34およびアンドゲ−ト35、36はインバータ制御回路を構成している。
【0037】
図9は図8の装置の動作を説明するための線図である。同図において、(a)は第3パルス発生回路31の出力、(b)はのこぎり波発生回路32の出力、(c)はフリップフロップ回路34の出力、(d)は第2比較器33の出力、(e)は駆動信号P7 、(f)は駆動信号P8 、(g)は出力変圧器11の出力、(h)は出力端子(a)、(b)間に現われる出力電圧をそれぞれ時間の経過とともに示したものである。
【0041】
図8において、第3パルス発生回路31は共振型インバータ回路の共振周波数よりも若干低い周波数の同期パルスを出力し、のこぎり波発生回路32は第3パルス発生回路31の出力に同期してのこぎり波を出力する。第2比較器33は、のこぎり波発生回路32の出力と差信号ΔIとを比較して、のこぎり波発生回路の出力が差信号ΔIよりも小さいときに正の信号をアンドゲ−ト35および36に出力する。フリップフロップ回路34は第3パルス発生回路31の出力の立下がりに同期して出力QおよびQバーをアンドゲ−ト35および36にそれぞれ出力する。アンドゲ−ト35および36は、第2比較器33の出力とフリップフロップ回路34の出力とを入力として、駆動信号P7 およびP8 をスイッチング素子3、4および5、6にそれぞれ出力している。同図において、スイッチング周波数は第3パルス発生回路31の出力周波数となるので、この周波数を共振型インバータ回路の共振周波数よりも小さく共振周波数に近い周波数で一定に制御し、スイッチング素子3ないし6を差信号ΔIに対応してパルス幅制御することによって、出力電流を設定値に保つように制御する。
【0042】
図10は本発明のさらに別の実施の形態の例を示す接続図である。同図において、31は第3パルス発生回路であり、スイッチング周波数を決定する。37は位相比較器であり2つの入力信号の位相差に応じた電圧信号を出力する公知の乗算器形、ディジタル形、位相周波数比較器などの位相比較器が用いられる。38はローパスフィルタであり、位相比較器37の出力のうち高周波成分を除去する。39は加算器であり、40は電圧制御発振器であり、41および42はインバータゲートである。その他は図1に示した装置と同機能のものに同符号を付してある。出力電流設定器18、比較器17、第3パルス発生回路31、位相比較器37、ローパスフィルタ38、加算器39、電圧制御発振器40およびインバータゲート41、42はインバータ制御回路を構成している。
【0043】
図11は図10の装置の動作を説明するための線図である。同図において、(a)は第3パルス発生回路31の出力および駆動信号P9 、(b)は駆動信号P10、(c)は駆動信号P11、(d)は駆動信号P12、(e)は出力変圧器11の出力、(f)は出力端子(a)、(b)間に現われる出力電圧をそれぞれ時間の経過とともに示したものである。
【0044】
図10の装置において、第3パルス発生回路31の出力は、駆動信号P9 としてスイッチング素子3に出力され、またインバータ回路42にて極性が反転されて駆動信号P11としてスイッチング素子5に出力される。さらに第3パルス発生回路31の出力は電圧制御発振器40の出力信号と位相比較器37にて比較されて両入力信号の位相差に相当する電圧が演算される。この位相比較器37の出力はローパスフィルタ38にて高周波成分が除去されて加算器39の一方の入力となる。一方、出力電流設定器18の設定値Irは出力電流検出器16の出力信号Ifと比較器17にて比較されて差信号ΔIとなり、加算器39の他方の入力となる。加算器39において、ローパスフィルタ38の出力と比較器17の出力とが加算されて電圧制御発振器40に入力され、電圧制御発振器40は入力電圧に対応した周波数のパルス信号を出力する。この電圧制御発振器40の出力信号はインバータゲ−ト41にて極性が反転された後に駆動信号P10としてスイッチング素子4に出力される。また電圧制御発振器40の出力は位相比較器37にフィードバックされるとともに、駆動信号P12としてスイッチング素子6に出力される。
【0045】
ここで、位相比較器37、ローパスフィルタ38、電圧制御発振器40は公知のPLL回路を構成しており、図10の制御回路は、この公知のPLL回路の途中に差信号ΔIを加算する加算器39を加えたものである。それ故、電圧制御発振器40は第3パルス発生回路31の出力周波数と同一の周波数でかつ差信号ΔIに相当する分だけ位相がずれた波形のパルス信号を出力することになる。その結果、駆動信号P9 とP10と及び駆動信号P11とP12とはそれぞれ差信号ΔIに相当するα分だけ位相がずれた波形となり、また駆動信号P9 とP11および駆動信号P10とP12とはそれぞれ逆位相となる。同図において、スイッチング周波数を共振周波数よりも小さく共振周波数に近い周波数で一定に制御すると駆動信号の位相差α即ち差信号ΔIに比例して各スイッチング素子の導通時間が定まることになり、出力電流が設定値に保たれるように制御される。
【0046】
なお、図4および図6に示した実施例において、モノマルチバイブレ−タ25ないし28の出力パルス幅を増減させる制御を加えると、さらに広範囲の出力制御が可能となる。また、図8および図10に示した実施例において、それぞれ第3パルス発生回路31の出力周波数を共振型インバータ回路43の共振周波数に対して増減させる制御を加えると、さらに広範囲の出力制御が可能となる。
【0047】
図1、図4、図6および図8に示した実施例において、共振型インバ−タ回路43はフルブリッジ式の回路を示しているが、本発明は、これに代えてハ−フブリッジ式の回路を用いてもよい。また前述したいずれの実施例においても出力電流をフィードバックして設定値を比較することにより出力電流を一定値に保つものを示したが、本発明は出力電流に代えて出力電圧を検出して、これを設定値と比較することにより出力電圧を一定に保つものにも適用できる。
【0050】
【発明の効果】
上記の通り、本発明のアーク加工用電源装置は、共振型インバータ回路のスイッチング素子のスイッチング周波数を共振周波数に対して変化させることによって出力を調整するものであるので、負荷への出力の変動に対して即応性が良いという効果がある。さらにスイッチング周波数を共振周波数よりも増加させ4個のスイッチング素子のうち相対向する2個のスイッチング素子を1対として各1対のスイッチング素子を交互に連続して所定回数ON−OFFした後に差信号に反比例した期間だけ4個のスイッチング素子が全て非導通となる期間を設けることによって最小出力をより小さくすることができ、制御可能な出力範囲を拡大することができる。また、スイッチング周波数を共振周波数よりも若干低い一定の周波数で制御してスイッチング素子をパルス幅制御または移相制御することによって、負荷への出力の変動に対する即応性を保ったまま、低出力領域まで制御範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の例を示す接続図である。
【図2】図1の装置の動作を説明するための線図であって、スイッチング周波数を共振周波数よりも増加させる場合を示している。
【図3】図1の装置の動作を説明するための線図であって、スイッチング周波数を共振周波数よりも減少させる場合を示している。
【図4】本発明の別の実施の形態の例を示す接続図である。
【図5】図4の装置の動作を説明するための線図である。
【図6】本発明のさらに別の実施の形態の例を示す接続図である。
【図7】図6の装置の動作を説明するための線図である。
【図8】本発明のさらに別の実施の形態の例を示す接続図である。
【図9】図8の装置の動作を説明するための線図である。
【図10】本発明のさらに別の実施の形態の例を示す接続図である。
【図11】図10の装置の動作を説明するための線図である。
【図12】従来の装置の例を示す接続図である。
【符号の説明】
1 交流電源
2 一次整流回路
3 スイッチング素子
4 スイッチング素子
5 スイッチング素子
6 スイッチング素子
7 ダイオード
8 ダイオード
9 ダイオード
10 ダイオード
11 出力変圧器
12 二次整流回路
13 直流リアクトル
14 アーク加工用電極
15 被加工物
16 出力電流検出器
17 比較器
18 出力電流設定器
19 パルス発生回路
20 インバータ制御回路
21 整流回路
22 第1パルス発生回路
23 インバータゲート
24 第2パルス発生回路
25 モノマルチバイブレータ
26 モノマルチバイブレータ
27 モノマルチバイブレータ
28 モノマルチバイブレータ
29 オアゲート
30 オアゲート
31 第3パルス発生回路
32 のこぎり波発生回路
33 第2比較器
34 フリップフロップ回路
35 アンドゲート
36 アンドゲート
37 位相比較器
38 ローパスフィルタ
39 加算器
40 電圧制御発振器
41 インバータゲート
42 インバータゲート
43 共振型インバータ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a power supply device for arc machining used for arc welding, cutting, plasma arc machining, etc., in which a direct current power source is converted into high frequency alternating current by an inverter circuit and then rectified again to be direct current.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a power supply device for arc machining, a DC power source is converted into a high frequency alternating current of several KHz to several tens of KHz by an inverter circuit and then rectified again to obtain a DC output for the purpose of miniaturization, weight reduction and high precision output control. It is produced as.
FIG. 12 is a connection diagram showing an example of a DC output arc machining power supply apparatus as described above. In the figure,
[0003]
In the conventional apparatus of FIG. 12, the electric power from the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional device, the output of the resonant inverter circuit is a sinusoidal output voltage corresponding to the resonant frequency, and the output supplied to the load is phase-controlled by the thyristor of the primary rectifier circuit. Control is based on half the frequency of commercial AC power supply frequency. When the input commercial power supply is single-phase, it is about every 10 [ms] and even 3 phases are about 3 [ms] units. there were.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is to solve the above-described problems of the conventional device, and the arc machining power supply device according to
[0011]
The arc machining power supply device according to claim 2, wherein the switching frequency is made higher than the resonance frequency, and two switching elements facing each other out of four switching elements are used as a pair, and each pair of switching elements is alternately arranged. Proposed a device that adjusts the output by providing a period in which all four switching elements are non-conductive only during a period inversely proportional to the difference signal between the output current and the output current setting signal after being turned ON-OFF a predetermined number of times. Is.
[0012]
A power supply device for arc machining according to
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a connection diagram showing an example of an embodiment of the present invention. In the figure,
[0014]
In the apparatus of FIG. 1, the power from the
[0015]
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 1 and shows a case where the switching frequency is increased in proportion to the difference signal in inverse proportion to the difference signal. In the figure, (a) is the output signal P1 of the first
[0016]
In FIG. 2, the period between times t2 and t3 and between t4 and t5 is a period in which the current flowing through the
[0017]
When the difference signal ΔI is input and the output current is large, the first
[0018]
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 1, and shows a case where the switching frequency is decreased below the resonance frequency in accordance with the difference signal ΔI. In the figure, (a) is the output signal P1 of the first
[0019]
In FIG. 3, the current increase period is between times t1 and t2 and between t3 and t4, and the flywheel operation period is between times t2 and t3 and between t4 and t5. When the switching frequency is lower than the resonance frequency, when the drive signal P1 is turned on at time t1, the current increases first, and then the flywheel operation period at time t2.
[0020]
When the switching frequency is lower than the resonance frequency, the first
[0021]
In the apparatus of FIG. 1, since the switching period must utilize the characteristics of the resonant circuit, the maximum period is limited to several tens [%]. Therefore, if an OFF period is provided between each set of drive signals and the OFF period is adjusted, a minimum output smaller than that of the apparatus shown in FIG. 1 can be obtained.
[0022]
FIG. 4 is a connection diagram showing an example of another embodiment of the present invention as described above. In the figure, 24 is a second pulse generating circuit, 25 and 26 are mono multivibrators, and the
[0030]
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. In the figure, (a) is the output of the second
[0031]
In FIG. 4, the second
[0032]
FIG. 6 is a connection diagram showing an example of another embodiment according to the present invention, in which an OFF period is provided after the
[0033]
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. In the same figure, (a) is the output of the second
[0034]
In FIG. 6, the second
[0035]
Similar to the apparatus shown in FIG. 6, by connecting N stages of mono-multivibrators, the
[0036]
FIG. 8 is a connection diagram showing an example of still another embodiment of the present invention. In the figure, 31 is a third pulse generating circuit, 32 is a sawtooth wave generating circuit, 33 is a second comparator, 34 is a flip-flop circuit, and 35 and 36 are AND gates. The other components having the same functions as those of the apparatus shown in FIG. The output
[0037]
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. In the figure, (a) is the output of the third
[0041]
In FIG. 8, the third
[0042]
FIG. 10 is a connection diagram showing an example of still another embodiment of the present invention. In the figure, 31 is a third pulse generating circuit, which determines the switching frequency.
[0043]
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. In the figure, (a) is the output of the third
[0044]
In the apparatus of FIG. 10, the output of the third
[0045]
Here, the
[0046]
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 6, if control for increasing or decreasing the output pulse width of the
[0047]
In the embodiments shown in FIGS. 1, 4, 6 and 8, the
[0050]
【The invention's effect】
As described above, the arc machining power supply device according to the present invention adjusts the output by changing the switching frequency of the switching element of the resonance type inverter circuit with respect to the resonance frequency. On the other hand, there is an effect of good responsiveness. Further, the switching frequency is increased from the resonance frequency, and two switching elements facing each other among the four switching elements are taken as a pair, and each pair of switching elements is alternately and continuously turned ON / OFF a predetermined number of times, and then the difference signal. By providing a period in which all four switching elements are non-conductive for a period inversely proportional to the minimum output, the minimum output can be made smaller and the controllable output range can be expanded. In addition, by controlling the switching frequency at a constant frequency slightly lower than the resonance frequency and controlling the pulse width or phase shift of the switching element, it maintains the responsiveness to fluctuations in the output to the load while maintaining the low output range. The control range can be expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 1, and shows a case where the switching frequency is increased above the resonance frequency.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 1, and shows a case where the switching frequency is decreased below the resonance frequency.
FIG. 4 is a connection diagram showing an example of another embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 4;
FIG. 6 is a connection diagram showing still another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 6;
FIG. 8 is a connection diagram illustrating another example of the embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG.
FIG. 10 is a connection diagram illustrating another example of the embodiment of the present invention.
11 is a diagram for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a connection diagram illustrating an example of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
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