JP3833133B2 - アーク加工用電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク溶接、アーク切断、プラズマアーク加工等に用いるアーク加工用電源装置において、特に直流電源をスイッチング素子によって高周波交流に変換する時に発生するスイッチング損失の値を低減するアーク加工用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。図２において、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流して直流電力に変換する一次整流回路ＤＲ１と、上記一次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を平滑する平滑コンデンサＣ１とから直流電源回路が形成されている。
【０００３】
図２に示すブリッジ接続されたインバータ回路は、第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第４のスイッチング素子ＴＲ４によって形成され、相対向する辺を形成する第１のスイッチング素子（以下、第１素子という）ＴＲ１及び第４のスイッチング素子（以下、第４素子という）ＴＲ４と、第２のスイッチング素子（以下、第２素子という）ＴＲ２及び第３のスイッチング素子（以下、第３素子という）ＴＲ３とがそれぞれ一対となり、後述するスイッチング素子駆動回路（以下、素子駆動回路という）ＳＲから出力する第１のスイッチング素子駆動信号（以下、第１素子駆動信号という）Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号（以下、第４素子駆動信号という）Ｔｒ４によって、これらの対をなす２個素子（以下、一対複数個素子という）の一対複数個素子が交互に導通と遮断を繰り返して直流電力を高周波交流電圧に変換する。
【０００４】
ダイオードＤＲ３乃至ダイオードＤＲ６は、第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４にそれぞれ逆極性で並列に接続されており、導通状態から遮断状態に移行するときに発生するサージ電圧を平滑コンデンサＣ１にバイパスして逆電圧が印加されるのを防止する。
【０００５】
主変圧器ＩＮＴは、一次側の高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換する。二次整流回路ＤＲ２は、上記主変圧器ＩＮＴの出力を整流してアーク加工用直流電力に変換し直流リアクトルＤＣＬを通じてトーチ１と被加工物２との間に直流電力を供給する。
【０００６】
出力電流検出回路ＩＤは、出力電流検出信号Ｉｄを出力する。比較演算回路ＥＲは、出力電流設定器ＩＲの出力電流設定信号Ｉｒと出力電流検出回路ＩＤの出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算して、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値を出力する。
【０００７】
出力制御回路ＳＣは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調するＰＷＭ制御を行い、比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて、後述する図３（Ａ）に示す第１の出力制御信号（以下、第１出力制御信号という）Ｓｃ１及び図３（Ｂ）に示す第２の出力制御信号（以下、第２出力制御信号という）Ｓｃ２のパルス幅を制御する。
【０００８】
素子駆動回路ＳＤは、第１出力制御信号Ｓｃ１に応じて、同一信号の第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、第２出力制御信号Ｓｃ２に応じて、同一信号の第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。
【０００９】
図３は、図２に示すアーク加工用電源装置の動作信号の関係を説明するための波形タイミング図であり、図２に示す従来技術の動作を図３のタイミング図を参照して説明する。図３（Ａ）の波形は第１出力制御信号Ｓｃ１の波形を示し、図３（Ｂ）の波形は第２出力制御信号Ｓｃ２の波形を示す。図３（Ｃ）の波形は第１素子駆動信号Ｔｒ１の波形を示す。図示していない第４素子駆動信号Ｔｒ４は上記第１素子駆動信号Ｔｒ１と同一信号のため図示省略する。図３（Ｄ）の波形は第２素子駆動信号Ｔｒ２の波形を示す。図示していない第３素子駆動信号Ｔｒ３は上記第２素子駆動信号Ｔｒ２と同一信号のため図示省略する。図３（Ｅ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ、エミッタ間電圧Ｖ１とコレクタ電流Ｉｃ１との波形の説明するために、両者を同一時間軸ｔ上に重ねて記載したコレクタ、エミッタ間電圧（実線）Ｖ１の波形及びコレクタ電流（点線）Ｉｃ１の波形を示す。図３（Ｆ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ、エミッタ間電圧Ｖ２とコレクタ電流Ｉｃ２との波形の説明するために、両者を同一時間軸ｔ上に重ねて記載したコレクタ、エミッタ間電圧（実線）Ｖ２の波形及びコレクタ電流（点線）Ｉｃ２の波形を示す。上記説明より、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４は、第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２と同一動作を行なうので、上記第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明する。
【００１０】
図２に示す起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路ＳＣは、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて定まる図（Ａ）に示すパルス幅期間Ｔ１の第１出力制御信号Ｓｃ１及び図（Ｂ）に示すパルス幅期間Ｔ２の第２出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００１１】
通常、スイッチング素子は、スイッチング素子駆動信号が印加されたとき、スイッチング素子が遮断状態から導通状態になる時間が、導通状態から遮断状態になる時間よりも短いために、第１素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４素子駆動信号Ｔｒ４が同一パルス幅のときに過度的に、第１素子駆動信号Ｔｒ１と第４素子駆動信号Ｔｒ４との第１の一対複数素子と、第２素子駆動信号Ｔｒ２と第３素子駆動信号Ｔｒ３との第２の一対複数素子とが、同時に導通状態となるアーム短絡が発生する。このアーム短絡が発生すると、コンデンサＣ１から第１素子ＴＲ１と第３素子ＴＲ３との第１の素子直列回路にアーム短絡電流が流れると共に、第２素子ＴＲ２と第４素子ＴＲ４との第２の素子直列回路にもアーム短絡電流が流れる。このアーム短絡電流を防止するために、素子駆動回路ＳＤは、２組の一対複数個素子駆動信号がＯＮ・ＯＦＦするタイミングに予め定めた値の休止期間Ｔ７が設定されている。図３（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。
【００１２】
以下、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４から成る２組の一対複数個素子について説明する。図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、素子駆動回路ＳＤは、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。このときに図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｎ１に示すターンオン時のスイッチング損失（以下、ターンオン損失という）が発生する。
【００１３】
素子駆動回路ＳＤは、第１出力制御信号Ｓｃ１に同期して、図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ２に、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４をＯＦＦにする。このときに第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が導通状態から遮断状態になり、図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｆ１に示すターンオフ時のスイッチング損失（以下、ターンオフ損失という）が発生する。また、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は、導通期間Ｔ３の間、飽和領域で動作しているときは図示していないスイッチング素子飽和時の損失（以下、飽和損失という）も発生する。
【００１４】
上記のターンオン損失及びターンオフ損失及び飽和損失について補足説明をする。図２では、第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子及び第２素子ＴＲ２と第３素子ＴＲ３とから成る第２の一対複数個素子は、常時、それぞれ平滑コンデンサＣ１とから成る直流電源回路に接続されて、これらの一対複数個素子が導通しているときは、これらの一対複数個素子に直流電力が供給される。
【００１５】
上述したように、アーム短絡を防止するために、素子駆動回路ＳＤの出力信号に、２組の一対複数個素子駆動信号がＯＮ・ＯＦＦするタイミングに予め定めた値の休止期間Ｔ７が設定されている。この２組の一対複数個素子駆動信号の休止期間Ｔ７の終了時に、一対複数個素子駆動信号がＯＮになって、例えば、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が導通状態から遮断状態になるときに、他の一対複数個素子の第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が既に遮断状態になっているために、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４のコレクタ・エミッタ間にサージ電圧が発生する。このサージ電圧を吸収するために、前述したように、ダイオードＤＲ３乃至ダイオードＤＲ６を第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４のコレクタ・エミッタ間に逆方向に接続して、サージ電圧を平滑コンデンサＣ１にバイパスしている。
【００１６】
ターンオフ損失について説明する。第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子が導通状態から遮断状態になる過渡期間で、第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とが不飽和状態になって、第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１は飽和時よりも減少するが、逆にコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１が増加して、コレクタ電流Ｉｃ１とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１との積で定まる図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｆ１に示すターンオフ損失が発生する。第４素子ＴＲ４についても同様である。上記第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４にＩＧＢＴ素子を使用した場合は、ターンオフ損失は、上記斜線範囲Ｌｆ１に記載されたコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の立ち上がり速度が速いことよりもコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１が立ち上がってからコレクタ電流Ｉｃ１がゼロになるまでの時間が長いためにターンオフの損失が大きくなる。
【００１７】
ターンオン損失について説明する。第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子が遮断状態から導通状態になる過渡期間で、第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とが不飽和状態になって、第１素子ＴＲ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１は遮断時よりも減少するが、逆にコレクタ電流Ｉｃ１が増加して、コレクタ電流Ｉｃ１とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１との積で定まる図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｎ１に示すターンオン損失が発生する。第４素子ＴＲ４についても同様である。このターンオン損失は、上記斜線範囲Ｌｎ１に記載されたコレクタ電流Ｉｃ１の立ち上がり速度が遅いので、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の立ち下がり直線とコレクタ電流Ｉｃ１の立ち上がり直線とで囲む斜線範囲Ｌｎ１が、前述した斜線範囲Ｌｆ１よりも小さいので、斜線範囲Ｌｎ１のターンオン損失が、斜線範囲Ｌｆ１のターンオフ損失よりも低損失になっている。従って、本出願では、ターンオン損失を課題としていない。
【００１８】
飽和損失について説明する。第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子が導通状態で飽和しているときは、第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１は定格電流通電しているが、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１が飽和電圧になっているので、コレクタ電流Ｉｃ１とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１との積で定まる飽和損失が発生する。この飽和損失は、スイッチング素子の特性とドライブ条件で決まり回路上では低減することができず。また、飽和損失はスイッチング周波数の影響を受けずほぼ一定である（正しくは周波数が上がるほど遷移領域の比率が高くなり飽和時の影響は小さくなる）。したがって、本出願では、飽和時の損失低減については触れていない。
【００１９】
以下、前述した第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４から成る一対複数個素子の動作と同様に、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３から成る一対複数個素子の動作について説明する。図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、素子駆動回路ＳＤは、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力して第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を遮断状態から導通状態にする。このときに図３（Ｆ）の斜線範囲Ｌｎ２に示すターンオン時のスイッチング損失が発生する。
【００２０】
素子駆動回路ＳＤは、第２出力制御信号Ｓｃ２に同期して、時刻ｔ＝ｔ４（図３（Ｄ）参照）に、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３をＯＦＦにする。このときに第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が導通状態から遮断状態になり、図３（Ｆ）の斜線範囲Ｌｆ２に示すターンオフ損失が発生する。第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は、導通期間Ｔ４の間、飽和領域で動作するので、飽和損失も発生する。また、導通期間Ｔ３と導通期間Ｔ４とは同一導通期間にしている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置において、２組の一対複数個素子がブリッジ接続されて直流電力が供給されているインバータ回路は、第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４が導通から遮断するときに大きなスイッチング損失（ターンオフ損失）が発生する。また、インバータ回路の周波数を高くして使用すると、単位時間内のスイッチング回数が増加して、単位時間内のスイッチング損失の値が大きくなり、上記スイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４を冷却する冷却機構が大型化する。このために、インバータ周波数の上限値に限界がある。さらにインバータ周波数を高くして使用すると大形の冷却機構が必要となり、装置全体が大形となって主変圧器や平滑回路の小形化した効果が相殺されるだけでなく、装置のコストアップも招くことになる。また、上記従来装置が４００Ｖ系の高電圧の電源ラインで使用する場合、インバータ回路のスイッチング素子の耐電圧が高耐電圧の部品を使用し、主変圧器も２００Ｖ系のものとは設計が異なり４００Ｖ系に設計変更するために、更なるコストアップを招くことになる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
出願時請求項１の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間にターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２３】
出願時請求項２の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を上記２組の一対複数個スイッチング素子の駆動信号に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２４】
出願時請求項３の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力するスイッチング素子駆動回路ＳＲと、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２５】
出願時請求項４の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔを出力する一次電流検出回路ＣＴと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じて第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力期間を可変して出力する一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣと、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２６】
出願時請求項５の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電圧を検出して一次電圧検出信号Ｃｖを出力する一次電圧検出回路ＣＶと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電圧検出信号Ｃｖの値が零になったことを検出して第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力を停止する一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶと、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２７】
出願時請求項６の装置の発明は、補助コンデンサＣ２が、直流電源回路からの直流電力の供給がターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５によって遮断するときに、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５にかかる電圧がゼロであり、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５をゼロ電圧スイッチングさせるコンデンサである請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５のアーク加工用電源装置である。
【００２８】
出願時請求項７の装置の発明は、チョッパ制御回路ＣＲが、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて出力し、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２よりも前にチョッパ制御信号ＣｒをＯＦＦする回路である請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５のアーク加工用電源装置である。
【００２９】
出願時請求項８の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３０】
出願時請求項９の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力するスイッチング素子駆動回路ＳＲと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３１】
出願時請求項１０の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔを出力する一次電流検出回路ＣＴと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じて第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力期間を可変して出力する一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３２】
出願時請求項１１の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電圧を検出して一次電圧検出信号Ｃｖを出力する一次電圧検出回路ＣＶと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電圧検出信号Ｃｖの値が零になったことを検出して第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力を停止する一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３３】
出願時請求項１２の装置の発明は、補助コンデンサＣ２が、高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給がターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６によって遮断するときに、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６にかかる電圧がゼロであり、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６をゼロ電圧スイッチングさせるコンデンサである請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１のアーク加工用電源装置である。
【００３４】
出願時請求項１３の装置の発明は、高電圧用チョッパ制御回路が、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて出力し、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２よりも前に第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５をＯＦＦし、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２がＯＦＦになると予め定めた期間の第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を出力する回路である請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１のアーク加工用電源装置である。
【００３５】
出願時請求項１４の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けたダイオードＤＲ９と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けたダイオードＤＲ１０と、上記高電圧用直流電源回路の直流電力を充電する第２の補助コンデンサＣ５と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力するスイッチング素子駆動回路ＳＲと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、当該出願に係る発明の特徴を最も良く表す図である。後述する図４と同じなので、説明は図４で後述する。
【００３７】
本発明の実施の形態は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間にターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させたアーク加工用電源装置である。
【００３８】
【実施例】
図４は、本発明のアーク加工用電源装置の実施例を示す電気接続図である。図４において、図２に示す従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。第１素子駆動信号Ｔｒ１と第４素子駆動信号Ｔｒ４との第１の一対複数素子と第２素子駆動信号Ｔｒ２と第３素子駆動信号Ｔｒ３との第２の一対複数素子とは、同一動作を行うので第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明を行い、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４の動作説明は省略する。
【００３９】
ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子（以下、ターンオフ時供給電力停止用素子という）ＴＲ５は、平滑コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２との間に直列に接続されたチョッパ用スイッチング素子であり、直流電源回路からの直流電力の供給を制御する。また、補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスに蓄えられていたエネルギーがインバータのターンオフ後にコンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスによって溜まったエネルギーによって補助コンデンサＣ２が高電圧に充電されターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の定格電圧以上になり素子が破壊する。ダイオードＤＲ７はこの高電圧を平滑コンデンサＣ１にバイパスさせて高電圧の発生を防止する。
【００４０】
補助コンデンサＣ２は、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５をゼロ電圧でスイッチングするものであり、上記補助コンデンサＣ２がなくてもターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５がオフした瞬間、ブリッジ接続したインバータ回路にかかる電圧がゼロになりゼロ電圧スイッチングができる。ただし、この時はスイッチングロスがすべてターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５に発生する。補助コンデンサＣ２があることでターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５にかかる電圧がゼロになりターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５がゼロ電圧スイッチング出来かつブリッジ接続したインバータ回路もゼロ電圧でターンオフできる。また、スイッチング素子駆動回路ＳＲは、第１出力制御信号Ｓｃ１に応じて、同一信号の第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、第２出力制御信号Ｓｃ２に応じて、同一信号の第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。さらに、図示省略の時限回路によって上記第１素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４素子駆動信号Ｔｒ４の導通期間Ｔ３及びＴ４を時限設定する。
【００４１】
チョッパ制御回路ＣＲは、図６に示す第１のオアゲートＯＲ１、第２のオアゲートＯＲ２、アンドゲートＡＮＤによって形成されている。また、第１のオアゲートＯＲ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１と第２出力制御信号Ｓｃ２とのオア論理演算して第１のオア信号Ｏｒ１を出力する。第２のオアゲートＯＲ２は、第１素子駆動信号Ｔｒ１と第２素子駆動信号Ｔｒ２とのオア論理演算して第２のオア信号Ｏｒ２を出力する。アンドゲートＡＮＤは、上記第１のオア信号Ｏｒ１と第２のオア信号Ｏｒ２とのアンド論理演算してチョッパ制御信号Ｃｒを出力する。
【００４２】
図５は、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の実施例の動作を説明するための波形タイミング図である。図４に示す実施例の動作を図５のタイミング図を参照して説明する。図５（Ａ）の波形は第１出力制御信号Ｓｃ１の波形を示し、図５（Ｂ）の波形は第２出力制御信号Ｓｃ２の波形を示す。図５（Ｃ）の波形は第１素子駆動信号Ｔｒ１の波形を示し、図５（Ｄ）の波形は第２素子駆動信号Ｔｒ２の波形を示す。図５（Ｅ）の波形はチョッパ制御信号Ｃｒの波形を示し、図５（Ｆ）の波形は補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の波形を示し、図５（Ｇ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の波形を示し、図５（Ｈ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１の波形を示す。図５（Ｉ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ２の波形示し、図５（Ｊ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ電流Ｉｃ２の波形を示す。図５（Ｋ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ５の波形を示し、図５（Ｌ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ電流Ｉｃ５の波形を示す。上記説明から、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４は、第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２と同一動作を行なうので、上記第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明する。
【００４３】
図４に示す、起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路ＳＣは、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて定まるパルス幅期間Ｔ１の第１出力制御信号Ｓｃ１及びパルス幅期間Ｔ２の第２出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００４４】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図５（Ａ）に示す第１出力制御信号Ｓｃ１がスイッチング素子駆動回路ＳＲに入力されると、スイッチング素子駆動回路ＳＲは図５（Ｃ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。このときに図５（Ｈ）に示す第１素子のコレクタ電流Ｉｃ１が流れるとともに、図５（Ｇ）の斜線範囲Ｌｎ３に示すターンオン損失が第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４に発生する。
【００４５】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、スイッチング素子駆動回路ＳＲは、時限を開始して予め定めた値の素子駆動設定時限Ｔａ後の図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ２に第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４をＯＦＦにする。上記説明から、Ｔ１+Ｔａ＝Ｔ３の期間中、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を導通する。このときに飽和損失が発生する。
【００４６】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると同時にチョッパ制御回路ＣＲのチョッパ制御信号ＣｒもＯＦＦする。このときに、スイッチング素子ＴＲ５の導通時間Ｔ５の期間中、飽和損失が発生する。
【００４７】
図５（Ｈ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断すると直流電源回路からの直流電力の供給が停止する。
【００４８】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４がＯＦＦになり、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断するが、このときすでに第１素子のコレクタ電圧Ｖ１の値は零になっているので、ターンオフ損失も零になる。
【００４９】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。
【００５０】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、チョッパ制御信号Ｃｒが第２素子駆動信号Ｔｒ２に同期してＯＮになり、上記チョッパ制御信号ＣｒがＯＮになるとターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が導通し、導通時点では、補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスの溜まったエネルギーで補助コンデンサＣ２が充電されており、このため、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５がゼロ電圧でターンオンする。
【００５１】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、図５（Ｂ）に示す第２出力制御信号Ｓｃ２がスイッチング素子駆動回路ＳＲに入力されると、スイッチング素子駆動回路ＳＲは図５（Ｄ）に示す第２素子駆動信号Ｔｒ２及び（図示省略の）第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力して第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を遮断状態から導通状態にする。このときに図５（Ｊ）に示す第２素子のコレクタ電流Ｉｃ２が流れるとともに、図５（Ｉ）の斜線範囲Ｌｎ４に示すターンオン時のスイッチング損失が第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３に発生する。
【００５２】
図５（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ８において、第２出力制御信号Ｓｃ２がＯＦＦになるとスイッチング素子駆動回路ＳＲは、時限を開始して予め定めた値素子駆動設定時限Ｔａ後の図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ４に第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３をＯＦＦにする。上記説明から、Ｔ２+Ｔａ＝Ｔ４の期間中、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を導通する。このときに飽和損失が発生する。
【００５３】
図５（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ８において、第２出力制御信号Ｓｃ２がＯＦＦになると同時にチョッパ制御回路ＣＲのチョッパ制御信号ＣｒもＯＦＦする。このときに、スイッチング素子ＴＲ５の導通時間Ｔ５の期間中、飽和損失が発生する。
【００５４】
図５（Ｊ）に示す時刻ｔ＝ｔ８において、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断すると直流電源回路からの直流電力の供給が停止する。
【００５５】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３がＯＦＦになり、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が遮断するが、このとき既に第２素子のコレクタ電圧Ｖ２の値は零になっているので、ターンオフ損失も零になる。
【００５６】
図５（Ｋ）に示す時刻ｔ＝ｔ７から時刻ｔ＝ｔ２までにおいて、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ５は、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の遮断期間Ｔ６に、充電された補助コンデンサＣ２の直流電力が放電し再度充電するまで発生する電圧である。図５（Ｌ）に示す時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ７までにおいて、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５に流れるコレクタ電流Ｉｃ５は、２組の一対複数個素子のコレクタ電流Ｉｃ１及びＩｃ２と充電電流とである。
【００５７】
［実施例２］
図７は、本発明の第２の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図７において、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００５８】
一次電流検出回路ＣＴは、第１素子ＴＲ１と第３素子ＴＲ３との接点と主変圧器ＩＮＴの一次側との間に接続され一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔとして出力する。
【００５９】
一次電流対応スイッチング駆動回路ＳＲＣは、図８に示す第３のオアゲートＯＲ３、第４のオアゲートＯＲ４、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１、第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じてスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの期間を可変して出力する。第３のオアゲートＯＲ３は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第３のオア信号Ｏｒ３を出力する。上記、第３のオア信号Ｏｒ３は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００６０】
図７に示す第２の実施例の動作を図５のタイミング図を参照して説明する。図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図５（Ａ）に示す第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣに入力すると、上記一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣは図５（Ｃ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００６１】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値によってＴａの値を変える。
【００６２】
［実施例３］
図９は、本発明の第３の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図９において、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００６３】
一次電圧検出回路ＣＶは、補助コンデンサＣ２の両端に接続され補助コンデンサＣ２の端子電圧を検出して一次電圧検出信号Ｃｖとして出力する。
【００６４】
一次電圧対応スイッチング駆動回路ＳＲＶは、図１０に示す第５のオアゲートＯＲ５、第６のオアゲートＯＲ６、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２、一次電圧比較回路ＣＰ、基準設定回路ＶＲ、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定された予め定めた基準設定信号Ｖｒの値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいとき一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると動作を停止してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。第５のオアゲートＯＲ５は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第５のオア信号Ｏｒ５を出力する。上記第５のオア信号Ｏｒ５は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。また、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００６５】
図９に示す第３の実施例の動作を図５のタイミング図を参照して説明する。図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図５（Ａ）に示す第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶに入力されると、上記一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶは図５（Ｃ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００６６】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定した基準設定信号Ｖｒ（零電圧）の値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいときに一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。上記一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１はスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。
【００６７】
［実施例４］
図１１は、本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図１１において、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。第１素子駆動信号Ｔｒ１と第４素子駆動信号Ｔｒ４との第１の一対複数素子と第２素子駆動信号Ｔｒ２と第３素子駆動信号Ｔｒ３との第２の一対複数素子とは、同一動作を行うので第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明を行い、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４の動作説明は省略する。
【００６８】
第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４は、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に接続された直列回路であり、上記２つのコンデンサの容量値は等しく設定されている。また、三相交流商用電源ＡＣ（４００Ｖ系高電圧）の出力を整流して直流電力に変換する一次整流回路ＤＲ１と、上記一次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を平滑する第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４によって高電圧用直流電源回路が形成されている。
【００６９】
ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６は、両者が重複することなく交互に予め定めた導通期間で高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を制御する。また、補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスに蓄えられていたエネルギーがインバータ回路のターンオフ後にコンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーによって補助コンデンサＣ２が高電圧に充電されターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６の定格電圧以上になる。第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７及び第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８は、上記補助コンデンサＣ２の充電電圧を第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４にバイパスさせて高電圧の発生を防止する。
【００７０】
補助コンデンサＣ２は、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６をゼロ電圧でスイッチングさせるものであり、上記補助コンデンサＣ２がなくてもターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６がオフした瞬間、ブリッジ接続したインバータ回路にかかる電圧がゼロになりゼロ電圧スイッチングができる。ただし、この時はスイッチングロスがすべてターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６に発生する。補助コンデンサＣ２があることでターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６にかかる電圧がゼロになり、ゼロ電圧スイッチング出来かつブリッジ接続したインバータ回路もゼロ電圧でターンオフできる。また、スイッチング素子駆動回路ＳＲは、第１出力制御信号Ｓｃ１に応じて、同一信号の第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、第２出力制御信号Ｓｃ２に応じて、同一信号の第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。さらに、図示省略の時限回路によって上記第１素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４素子駆動信号Ｔｒ４の導通期間Ｔ３及び導通期間Ｔ４を時限設定する。
【００７１】
高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲは、図１３に示す第２のアンドゲートＡＮＤ２、第３のアンドゲートＡＮＤ３、第１のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ１及び第２のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ２によって形成されている。また、第２のアンドゲートＡＮＤ２は、第１出力制御信号Ｓｃ１と第１素子駆動信号Ｔｒ１とのＡＮＤ論理演算して第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６を出力し、第１のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ１は、第１素子駆動信号Ｔｒ１がＯＦＦになると動作を開始して予め定めた期間の第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７を出力する。更に、第３のアンドゲートＡＮＤ３は、第２出力制御信号Ｓｃ１と第２素子駆動信号Ｔｒ２とのＡＮＤ論理演算して第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を出力し、第２のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ２は、第２素子駆動信号Ｔｒ２がＯＦＦになると動作を開始して予め定めた期間の第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を出力する。
【００７２】
図１２は、図１１に示す本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の動作を説明するための波形タイミング図である。図１１に示す本発明の実施例４の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ａ）の波形は第１素子駆動信号Ｔｒ１の波形を示し、図１２（Ｂ）の波形は第２素子駆動信号Ｔｒ２の波形を示す。図１２（Ｃ）の波形は第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６を示し、図１２（Ｄ）の波形は第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７を示し、図１２（Ｅ）の波形は第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を示し、図１２（Ｆ）の波形は第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を示す。図１２（Ｇ）の波形は補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の波形を示し、図１２（Ｈ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の波形を示し、図１２（Ｉ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１の波形を示す。図１２（Ｊ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ２の波形示し、図１２（Ｋ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ電流Ｉｃ２の波形を示す。図１２（Ｌ）の波形は第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ６の波形を示し、図１２（Ｍ）の波形は第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６のコレクタ電流Ｉｃ６の波形を示す。図１２（Ｎ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ５の波形を示し、図１２（Ｏ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ電流Ｉｃ５の波形を示す。上記説明から、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４は、第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２と同一動作を行うので、上記第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明する。
【００７３】
図１１に示す、起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路ＳＣは、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて定まるパルス幅期間Ｔ１の第１出力制御信号Ｓｃ１及びパルス幅期間Ｔ２の第２出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００７４】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図１２（Ａ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にし、図１２（Ｃ）に示す第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６を出力して第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６を遮断状態から導通状態にする。このときの図１２（Ｇ）に示す補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２は、第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４の容量が等しく設定されているため、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流し平滑した電圧Ｅの１／２Ｅになる。更に、図１２（Ｉ）に示す第１素子のコレクタ電流Ｉｃ１が流れるとともに、図１２（Ｈ）の斜線範囲Ｌｎ５に示すターンオン損失が第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４に発生する。
【００７５】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６がＯＦＦすると、第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６は、導通時間Ｔ８の間は飽和損失が発生する。
【００７６】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断すると第２の平滑コンデンサＣ３からインバータ回路への電力供給が絶たれる。このとき第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断するとき第２の平滑コンデンサＣ３と補助コンデンサＣ２との充電電圧が同じであるため第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６にかかる電圧が零になり、ターンオフ損失の値も零になる。
【００７７】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４がＯＦＦになり、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断するが、このときすでに補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で遮断するためにターンオフ損失も零になる。このとき第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を導通期間Ｔ３は、飽和損失が発生する。
【００７８】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７をターンオンするためターンオン損の値が零になる。また、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断したことで補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで起電力が発生して、補助コンデンサＣ２に充電が始まる。このとき補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２が第２の平滑コンデンサＣ３の端子電圧１／２Ｅを超えると第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７に電流が流れて補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の値を１／２Ｅに維持させる。
【００７９】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。
【００８０】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、図１２（Ｂ）に示す第２素子駆動信号Ｔｒ２及び（図示省略の）第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力して第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を遮断状態から導通状態にし、図１２（Ｅ）に示す第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を出力してターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を遮断状態から導通状態にする。このときの図１２（Ｇ）に示す補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２は、第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４の容量が等しく設定されているため、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流し平滑した電圧Ｅの１／２Ｅになる。更に、図１２（Ｋ）に示す第２素子のコレクタ電流Ｉｃ２が流れるとともに、図１２（Ｊ）の斜線範囲Ｌｎ６に示すターンオン損失が第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３に発生する。
【００８１】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ９において、第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５がＯＦＦすると、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５は、導通時間Ｔ９の間は飽和損失が発生する。
【００８２】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ９において、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断すると第３の平滑コンデンサＣ４からインバータ回路への電力供給が絶たれる。このときターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断するとき第３の平滑コンデンサＣ４と補助コンデンサＣ２との充電電圧が同じであるためターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５にかかる電圧が零になり、ターンオフ損失の値も零になる。
【００８３】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３がＯＦＦになり、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が遮断するが、このときすでに補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で遮断するためにターンオフ損失も零になる。このとき第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を導通期間Ｔ４は、飽和損失が発生する。
【００８４】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８をターンオンできるためターンオン損失の値が零になる。また、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が遮断したことで補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで起電力が発生して、補助コンデンサＣ２に充電が始まる。このとき補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２が第３の平滑コンデンサＣ４の端子電圧１／２Ｅを超えると第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８に電流が流れて補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の値を１／２Ｅに維持させる。
【００８５】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ４から時刻ｔ＝ｔ５の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。また、以後は上述の動作を繰り返す。
【００８６】
［実施例５］
図１４は、本発明の第５の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図１４において、図１１に示す第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する
【００８７】
一次電流検出回路ＣＴは、第１素子ＴＲ１と第３素子ＴＲ３との接続点と主変圧器ＩＮＴの一次側との間に接続され一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔとして出力する。
【００８８】
一次電流対応スイッチング駆動回路ＳＲＣは、図８に示す第３のオアゲートＯＲ３、第４のオアゲートＯＲ４、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１、第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じてスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの期間を可変して出力する。第３のオアゲートＯＲ３は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第３のオア信号Ｏｒ３を出力する。上記、第３のオア信号Ｏｒ３は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００８９】
図１４に示す第５の実施例の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図示省略の第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣに入力すると、上記一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣは図１２（Ａ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００９０】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じて、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａの時限値を変える。
【００９１】
［実施例６］
図１５は、本発明の第６の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図１５において、図１１に示す第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００９２】
一次電圧検出回路ＣＶは、補助コンデンサＣ２の両端に接続され補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２を検出して一次電圧検出信号Ｃｖとして出力する。
【００９３】
一次電圧対応スイッチング駆動回路ＳＲＶは、図１０に示す第５のオアゲートＯＲ５、第６のオアゲートＯＲ６、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２、一次電圧比較回路ＣＰ、基準設定回路ＶＲ、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定された予め定めた基準設定信号Ｖｒの値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいとき一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると動作を停止してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。第５のオアゲートＯＲ５は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第５のオア信号Ｏｒ５を出力する。上記第５のオア信号Ｏｒ５は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。また、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００９４】
図１４に示す第５の実施例の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図示省略の第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶに入力されると、上記一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶは、図１２（Ａ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００９５】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定した基準設定信号Ｖｒ（零電圧）の値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいときに一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。上記一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１はスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。
【００９６】
［実施例７］
図１６は、本発明の第７の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図であり、図１６において、図１１に示す第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００９７】
図１６は、図１１に示す第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７及び第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８を削除したものである。
【００９８】
第２の補助コンデンサＣ５は、主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで発生した起電力を全て充電して、上記第２の補助コンデンサＣ５の端子電圧が第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４の定格電圧を越えないように第２の補助コンデンサＣ５の容量を予め定めた値に設定している。
【００９９】
図１６に示す第７の実施例の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断すると第２の平滑コンデンサＣ５からインバータ回路への電力供給が絶たれる。このとき第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断するとき第２の平滑コンデンサＣ３と第２の補助コンデンサＣ５との充電電圧が同じであるため第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６にかかる電圧が零になり、ターンオフ損失の値も零になる。
【０１００】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４がＯＦＦになり、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断するが、このときすでに第２の補助コンデンサＣ５の充電電圧が零になった状態で遮断するためにターンオフ損失も零になる。このとき第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を導通期間Ｔ３は飽和損失が発生する。
【０１０１】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断したことで第２の補助コンデンサＣ５と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで起電力が発生して、第２の補助コンデンサＣ５に充電が始まる。このとき第２の補助コンデンサＣ５の端子電圧が第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４の定格電圧を越えないように第２の補助コンデンサＣ５の容量を予め定めた値に設定している。
【０１０２】
上記第２の補助コンデンサＣ５の容量値を最適化することによって、第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７及び第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８を削除することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明のアーク加工用電源装置に適用する２組の一対複数個素子がブリッジ接続されて直流電力が供給されているインバータ回路において、直流電源回路と２組の一対複数個素子との間にターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を設けて、２組の一対複数個素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって、直流電源回路からの直流電力の供給を停止させて、２組の一対複数個素子のターンオフ損失の値を略零にすることができる。また、本発明の装置に適用するインバータ回路では、２組の一対複数個素子のターンオン損失及び飽和損失を減少させていないが、ターンオフ損失を減少させているので、インバータ回路の周波数を従来技術よりも高くすることができ、さらに、上記２組の一対複数個素子の冷却機構の小形化も可能となり、主変圧器、平滑回路等を小形化して装置全体も小形化でき、装置をコストダウンすることができる。なお、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の飽和損失の値が新たに増加するが、このターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の飽和損失の増加よりも、２組の一対複数個素子のターンオフ損失の値が略零になる減少分が相当に大きいので、２組の一対複数個素子のターンオン損失及び飽和損失とターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の飽和損失との総損失の値も軽減させることができ周波数を高くするほど本発明の効果が大きくなる。また、本発明の高電圧対応アーク加工用電源装置では、上述の効果に追加して、三相交流商用電源が４００Ｖ系でも、２００Ｖ系のインバータ回路のスイッチング素子及び主変圧器等の部品を共通して使用することができ、２００Ｖ系と４００Ｖ系とのそれぞれに対応した部品を製作する必要がなく、単一部品でいずれの電源電圧にも適用できるので製作コストの低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】当該出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図２】従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。
【図３】図２に示すアーク加工用電源装置の動作信号の関係を説明するための波形タイミング図である。
【図４】本発明のアーク加工用電源装置の実施例を示す電気接続図である。
【図５】図４に示す、本発明のアーク加工用電源装置の実施例の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図６】図６は、図４にチョッパ制御回路ＣＲの詳細図である。
【図７】本発明の第２の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図８】図８は、図７に示す一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣの詳細図である。
【図９】本発明の第３の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１０】図１０は、図７に示す一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶの詳細図である。
【図１１】本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１２】 図１１に示す、本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図１３】図１３は、図１１に高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲの詳細図である。
【図１４】本発明の第５の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１５】本発明の第６の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１６】本発明の第７の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【符号の説明】
１ トーチ
２ 被加工物
ＡＣ 三相交流商用電源
ＡＮＤ アンドゲート
ＡＮＤ２ 第２のアンドゲート
ＡＮＤ３ 第３のアンドゲート
ＢＦ１ 第１のバッファゲート
ＢＦ２ 第２のバッファゲート
ＢＦ３ 第３のバッファゲート
ＢＦ４ 第４のバッファゲート
ＣＰ 一次電圧比較回路
ＣＴ 一次電流検出回路
ＣＶ 一次電圧検出回路
ＣＲ チョッパ制御回路
Ｃ１ 平滑コンデンサ
Ｃ２ 補助コンデンサ
Ｃ３ 第２の平滑コンデンサ
Ｃ４ 第３の平滑コンデンサ
Ｃ５ 第２の補助コンデンサ
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＤＲ１ 一次整流回路
ＤＲ２ 二次整流回路
ＤＲ３ ダイオード
ＤＲ４ ダイオード
ＤＲ５ ダイオード
ＤＲ６ ダイオード
ＤＲ７ ダイオード
ＤＲ８ ダイオード
ＤＲ９ ダイオード
ＤＲ１０ ダイオード
ＥＲ 比較演算回路
ＨＣＲ 高電圧用チョッパ制御回路
ＩＤ 出力電流検出回路
ＩＲ 出力電流設定器
ＩＮＴ 主変圧器
ＯＲ１ 第１のオアゲート
ＯＲ２ 第２のオアゲート
ＯＲ３ 第３のオアゲート
ＯＲ４ 第４のオアゲート
ＯＲ５ 第５のオアゲート
ＯＲ６ 第６のオアゲート
ＳＣ 出力制御回路
ＳＤ 素子駆動回路
ＳＲ スイッチング素子駆動回路
ＳＲＣ 一次電流対応スイッチング素子駆動回路
ＳＲＶ 一次電圧対応スイッチング素子駆動回路
ＴＨ１ 第１のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路
ＴＨ２ 第２のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路
ＴＩ１ 第１の一次電流対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＴＩ２ 第２の一次電流対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＴＳ 起動スイッチ
ＴＲ１ 第１のスイッチング素子（第１素子）
ＴＲ２ 第２のスイッチング素子（第２素子）
ＴＲ３ 第３のスイッチング素子（第３素子）
ＴＲ４ 第４のスイッチング素子（第４素子）
ＴＲ５ ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子（第５素子）
ＴＲ６ 第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子（第
６素子）
ＴＲ７ 第２のサージ電圧回生用スイッチング素子（第７素子）
ＴＲ８ 第１のサージ電圧回生用スイッチング素子（第８素子）
ＴＶ１ 第１の一次電圧対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＴＶ２ 第２の一次電圧対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＶＲ 基準設定回路
Ｃｒ チョッパ制御信号
Ｃｐ 一次電圧比較信号
Ｃｔ 一次電流検出信号
Ｃｖ 一次電圧検出信号
Ｅｒ 比較演算信号
Ｉｄ 出力電流検出信号
Ｉｒ 出力電流設定信号
Ｉｃ１ 第１素子のコレクタ電流
Ｉｃ２ 第２素子のコレクタ電流
Ｉｃ６ 第６素子のコレクタ電流
Ｉｃ７ 第７素子のコレクタ電流
Ｓｃ１ 第１の出力制御信号（第１出力制御信）
Ｓｃ２ 第２の出力制御信号（第２出力制御信）
Ｔａ スイッチング素子駆動設定時限
Ｔｓ 起動信号
Ｔｒ１ 第１のスイッチング素子駆動信号（第１素子駆動信号）
Ｔｒ２ 第２のスイッチング素子駆動信号（第２素子駆動信号）
Ｔｒ３ 第３のスイッチング素子駆動信号（第３素子駆動信号）
Ｔｒ４ 第４のスイッチング素子駆動信号（第４素子駆動信号）
Ｔｒ５ 第１の電力供給用素子駆動信号
Ｔｒ６ 第２の電力供給用素子駆動信号
Ｔｒ７ 第２のサージ電圧回生用素子駆動信号
Ｔｒ８ 第１のサージ電圧回生用素子駆動信号
Ｔ１ パルス幅期間
Ｔ２ パルス幅期間
Ｔ３ スイッチング素子ＴＲ１及びＴＲ４の導通期間
Ｔ４ スイッチング素子ＴＲ２及びＴＲ３の導通期間
Ｔ５ スイッチング素子ＴＲ５の導通期間
Ｔ６ スイッチング素子ＴＲ５の遮断期間
Ｔ７ 休止期間
Ｔ８ スイッチング素子ＴＲ８の導通期間
Ｔ９ スイッチング素子ＴＲ９の導通期間
Ｔ１０ スイッチング素子ＴＲ１０の導通期間
Ｔ１１ スイッチング素子ＴＲ１１の導通期間
Ｔａ スイッチング素子駆動設定時限（素子駆動設定時限）
Ｔｂ チョッパ制御設定時限
Ｖｒ 基準設定信号
Ｖ１ 第１素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖ２ 第２素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖ６ 第６素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖ７ 第７素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖｃ２ 補助コンデンサの端子電圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク溶接、アーク切断、プラズマアーク加工等に用いるアーク加工用電源装置において、特に直流電源をスイッチング素子によって高周波交流に変換する時に発生するスイッチング損失の値を低減するアーク加工用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。図２において、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流して直流電力に変換する一次整流回路ＤＲ１と、上記一次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を平滑する平滑コンデンサＣ１とから直流電源回路が形成されている。
【０００３】
図２に示すブリッジ接続されたインバータ回路は、第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第４のスイッチング素子ＴＲ４によって形成され、相対向する辺を形成する第１のスイッチング素子（以下、第１素子という）ＴＲ１及び第４のスイッチング素子（以下、第４素子という）ＴＲ４と、第２のスイッチング素子（以下、第２素子という）ＴＲ２及び第３のスイッチング素子（以下、第３素子という）ＴＲ３とがそれぞれ一対となり、後述するスイッチング素子駆動回路（以下、素子駆動回路という）ＳＲから出力する第１のスイッチング素子駆動信号（以下、第１素子駆動信号という）Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号（以下、第４素子駆動信号という）Ｔｒ４によって、これらの対をなす２個素子（以下、一対複数個素子という）の一対複数個素子が交互に導通と遮断を繰り返して直流電力を高周波交流電圧に変換する。
【０００４】
ダイオードＤＲ３乃至ダイオードＤＲ６は、第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４にそれぞれ逆極性で並列に接続されており、導通状態から遮断状態に移行するときに発生するサージ電圧を平滑コンデンサＣ１にバイパスして逆電圧が印加されるのを防止する。
【０００５】
主変圧器ＩＮＴは、一次側の高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換する。二次整流回路ＤＲ２は、上記主変圧器ＩＮＴの出力を整流してアーク加工用直流電力に変換し直流リアクトルＤＣＬを通じてトーチ１と被加工物２との間に直流電力を供給する。
【０００６】
出力電流検出回路ＩＤは、出力電流検出信号Ｉｄを出力する。比較演算回路ＥＲは、出力電流設定器ＩＲの出力電流設定信号Ｉｒと出力電流検出回路ＩＤの出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算して、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値を出力する。
【０００７】
出力制御回路ＳＣは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調するＰＷＭ制御を行い、比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて、後述する図３（Ａ）に示す第１の出力制御信号（以下、第１出力制御信号という）Ｓｃ１及び図３（Ｂ）に示す第２の出力制御信号（以下、第２出力制御信号という）Ｓｃ２のパルス幅を制御する。
【０００８】
素子駆動回路ＳＤは、第１出力制御信号Ｓｃ１に応じて、同一信号の第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、第２出力制御信号Ｓｃ２に応じて、同一信号の第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。
【０００９】
図３は、図２に示すアーク加工用電源装置の動作信号の関係を説明するための波形タイミング図であり、図２に示す従来技術の動作を図３のタイミング図を参照して説明する。図３（Ａ）の波形は第１出力制御信号Ｓｃ１の波形を示し、図３（Ｂ）の波形は第２出力制御信号Ｓｃ２の波形を示す。図３（Ｃ）の波形は第１素子駆動信号Ｔｒ１の波形を示す。図示していない第４素子駆動信号Ｔｒ４は上記第１素子駆動信号Ｔｒ１と同一信号のため図示省略する。図３（Ｄ）の波形は第２素子駆動信号Ｔｒ２の波形を示す。図示していない第３素子駆動信号Ｔｒ３は上記第２素子駆動信号Ｔｒ２と同一信号のため図示省略する。図３（Ｅ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ、エミッタ間電圧Ｖ１とコレクタ電流Ｉｃ１との波形の説明するために、両者を同一時間軸ｔ上に重ねて記載したコレクタ、エミッタ間電圧（実線）Ｖ１の波形及びコレクタ電流（点線）Ｉｃ１の波形を示す。図３（Ｆ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ、エミッタ間電圧Ｖ２とコレクタ電流Ｉｃ２との波形の説明するために、両者を同一時間軸ｔ上に重ねて記載したコレクタ、エミッタ間電圧（実線）Ｖ２の波形及びコレクタ電流（点線）Ｉｃ２の波形を示す。上記説明より、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４は、第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２と同一動作を行なうので、上記第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明する。
【００１０】
図２に示す起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路ＳＣは、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて定まる図（Ａ）に示すパルス幅期間Ｔ１の第１出力制御信号Ｓｃ１及び図（Ｂ）に示すパルス幅期間Ｔ２の第２出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００１１】
通常、スイッチング素子は、スイッチング素子駆動信号が印加されたとき、スイッチング素子が遮断状態から導通状態になる時間が、導通状態から遮断状態になる時間よりも短いために、第１素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４素子駆動信号Ｔｒ４が同一パルス幅のときに過度的に、第１素子駆動信号Ｔｒ１と第４素子駆動信号Ｔｒ４との第１の一対複数素子と、第２素子駆動信号Ｔｒ２と第３素子駆動信号Ｔｒ３との第２の一対複数素子とが、同時に導通状態となるアーム短絡が発生する。このアーム短絡が発生すると、コンデンサＣ１から第１素子ＴＲ１と第３素子ＴＲ３との第１の素子直列回路にアーム短絡電流が流れると共に、第２素子ＴＲ２と第４素子ＴＲ４との第２の素子直列回路にもアーム短絡電流が流れる。このアーム短絡電流を防止するために、素子駆動回路ＳＤは、２組の一対複数個素子駆動信号がＯＮ・ＯＦＦするタイミングに予め定めた値の休止期間Ｔ７が設定されている。図３（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。
【００１２】
以下、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４から成る２組の一対複数個素子について説明する。図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、素子駆動回路ＳＤは、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。このときに図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｎ１に示すターンオン時のスイッチング損失（以下、ターンオン損失という）が発生する。
【００１３】
素子駆動回路ＳＤは、第１出力制御信号Ｓｃ１に同期して、図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ２に、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４をＯＦＦにする。このときに第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が導通状態から遮断状態になり、図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｆ１に示すターンオフ時のスイッチング損失（以下、ターンオフ損失という）が発生する。また、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４は、導通期間Ｔ３の間、飽和領域で動作しているときは図示していないスイッチング素子飽和時の損失（以下、飽和損失という）も発生する。
【００１４】
上記のターンオン損失及びターンオフ損失及び飽和損失について補足説明をする。図２では、第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子及び第２素子ＴＲ２と第３素子ＴＲ３とから成る第２の一対複数個素子は、常時、それぞれ平滑コンデンサＣ１とから成る直流電源回路に接続されて、これらの一対複数個素子が導通しているときは、これらの一対複数個素子に直流電力が供給される。
【００１５】
上述したように、アーム短絡を防止するために、素子駆動回路ＳＤの出力信号に、２組の一対複数個素子駆動信号がＯＮ・ＯＦＦするタイミングに予め定めた値の休止期間Ｔ７が設定されている。この２組の一対複数個素子駆動信号の休止期間Ｔ７の終了時に、一対複数個素子駆動信号がＯＮになって、例えば、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が導通状態から遮断状態になるときに、他の一対複数個素子の第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が既に遮断状態になっているために、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４のコレクタ・エミッタ間にサージ電圧が発生する。このサージ電圧を吸収するために、前述したように、ダイオードＤＲ３乃至ダイオードＤＲ６を第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４のコレクタ・エミッタ間に逆方向に接続して、サージ電圧を平滑コンデンサＣ１にバイパスしている。
【００１６】
ターンオフ損失について説明する。第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子が導通状態から遮断状態になる過渡期間で、第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とが不飽和状態になって、第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１は飽和時よりも減少するが、逆にコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１が増加して、コレクタ電流Ｉｃ１とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１との積で定まる図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｆ１に示すターンオフ損失が発生する。第４素子ＴＲ４についても同様である。上記第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４にＩＧＢＴ素子を使用した場合は、ターンオフ損失は、上記斜線範囲Ｌｆ１に記載されたコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の立ち上がり速度が速いことよりもコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１が立ち上がってからコレクタ電流Ｉｃ１がゼロになるまでの時間が長いためにターンオフの損失が大きくなる。
【００１７】
ターンオン損失について説明する。第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子が遮断状態から導通状態になる過渡期間で、第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とが不飽和状態になって、第１素子ＴＲ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１は遮断時よりも減少するが、逆にコレクタ電流Ｉｃ１が増加して、コレクタ電流Ｉｃ１とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１との積で定まる図３（Ｅ）の斜線範囲Ｌｎ１に示すターンオン損失が発生する。第４素子ＴＲ４についても同様である。このターンオン損失は、上記斜線範囲Ｌｎ１に記載されたコレクタ電流Ｉｃ１の立ち上がり速度が遅いので、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の立ち下がり直線とコレクタ電流Ｉｃ１の立ち上がり直線とで囲む斜線範囲Ｌｎ１が、前述した斜線範囲Ｌｆ１よりも小さいので、斜線範囲Ｌｎ１のターンオン損失が、斜線範囲Ｌｆ１のターンオフ損失よりも低損失になっている。従って、本出願では、ターンオン損失を課題としていない。
【００１８】
飽和損失について説明する。第１素子ＴＲ１と第４素子ＴＲ４とから成る第１の一対複数個素子が導通状態で飽和しているときは、第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１は定格電流通電しているが、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１が飽和電圧になっているので、コレクタ電流Ｉｃ１とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１との積で定まる飽和損失が発生する。この飽和損失は、スイッチング素子の特性とドライブ条件で決まり回路上では低減することができず。また、飽和損失はスイッチング周波数の影響を受けずほぼ一定である（正しくは周波数が上がるほど遷移領域の比率が高くなり飽和時の影響は小さくなる）。したがって、本出願では、飽和時の損失低減については触れていない。
【００１９】
以下、前述した第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４から成る一対複数個素子の動作と同様に、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３から成る一対複数個素子の動作について説明する。図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、素子駆動回路ＳＤは、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力して第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を遮断状態から導通状態にする。このときに図３（Ｆ）の斜線範囲Ｌｎ２に示すターンオン時のスイッチング損失が発生する。
【００２０】
素子駆動回路ＳＤは、第２出力制御信号Ｓｃ２に同期して、時刻ｔ＝ｔ４（図３（Ｄ）参照）に、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３をＯＦＦにする。このときに第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が導通状態から遮断状態になり、図３（Ｆ）の斜線範囲Ｌｆ２に示すターンオフ損失が発生する。第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３は、導通期間Ｔ４の間、飽和領域で動作するので、飽和損失も発生する。また、導通期間Ｔ３と導通期間Ｔ４とは同一導通期間にしている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置において、２組の一対複数個素子がブリッジ接続されて直流電力が供給されているインバータ回路は、第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４が導通から遮断するときに大きなスイッチング損失（ターンオフ損失）が発生する。また、インバータ回路の周波数を高くして使用すると、単位時間内のスイッチング回数が増加して、単位時間内のスイッチング損失の値が大きくなり、上記スイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４を冷却する冷却機構が大型化する。このために、インバータ周波数の上限値に限界がある。さらにインバータ周波数を高くして使用すると大形の冷却機構が必要となり、装置全体が大形となって主変圧器や平滑回路の小形化した効果が相殺されるだけでなく、装置のコストアップも招くことになる。また、上記従来装置が４００Ｖ系の高電圧の電源ラインで使用する場合、インバータ回路のスイッチング素子の耐電圧が高耐電圧の部品を使用し、主変圧器も２００Ｖ系のものとは設計が異なり４００Ｖ系に設計変更するために、更なるコストアップを招くことになる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
出願時請求項１の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間にターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２３】
出願時請求項２の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を上記２組の一対複数個スイッチング素子の駆動信号に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２４】
出願時請求項３の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力するスイッチング素子駆動回路ＳＲと、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２５】
出願時請求項４の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔを出力する一次電流検出回路ＣＴと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じて第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力期間を可変して出力する一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣと、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２６】
出願時請求項５の装置の発明は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電圧を検出して一次電圧検出信号Ｃｖを出力する一次電圧検出回路ＣＶと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電圧検出信号Ｃｖの値が零になったことを検出して第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力を停止する一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶと、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して開閉制御するチョッパ制御回路ＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００２７】
出願時請求項６の装置の発明は、補助コンデンサＣ２が、直流電源回路からの直流電力の供給がターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５によって遮断するときに、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５にかかる電圧がゼロであり、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５をゼロ電圧スイッチングさせるコンデンサである請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５のアーク加工用電源装置である。
【００２８】
出願時請求項７の装置の発明は、チョッパ制御回路ＣＲが、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて出力し、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２よりも前にチョッパ制御信号ＣｒをＯＦＦする回路である請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５のアーク加工用電源装置である。
【００２９】
出願時請求項８の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３０】
出願時請求項９の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力するスイッチング素子駆動回路ＳＲと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３１】
出願時請求項１０の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔを出力する一次電流検出回路ＣＴと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じて第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力期間を可変して出力する一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３２】
出願時請求項１１の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８と、上記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサＣ２と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、一次電圧を検出して一次電圧検出信号Ｃｖを出力する一次電圧検出回路ＣＶと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、一次電圧検出信号Ｃｖの値が零になったことを検出して第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力を停止する一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７並びに第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５及び１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３３】
出願時請求項１２の装置の発明は、補助コンデンサＣ２が、高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給がターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６によって遮断するときに、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６にかかる電圧がゼロであり、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６をゼロ電圧スイッチングさせるコンデンサである請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１のアーク加工用電源装置である。
【００３４】
出願時請求項１３の装置の発明は、高電圧用チョッパ制御回路が、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて出力し、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２よりも前に第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５をＯＦＦし、第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２がＯＦＦになると予め定めた期間の第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を出力する回路である請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１のアーク加工用電源装置である。
【００３５】
出願時請求項１４の装置の発明は、高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４からなる直列回路と、上記直列回路の正の出力端子と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と、上記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と、上記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６と直列回路の直列接続点との間に設けたダイオードＤＲ９と、上記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と直列回路の直列接続点との間に設けたダイオードＤＲ１０と、上記高電圧用直流電源回路の直流電力を充電する第２の補助コンデンサＣ５と、上記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号Ｉｄと出力電流設定信号Ｉｒとを比較した比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒの値に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する出力制御回路ＳＣと、上記第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力するスイッチング素子駆動回路ＳＲと、上記第１のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第２のスイッチング素子駆動信号Ｔｒ２に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６及び第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲとを設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、当該出願に係る発明の特徴を最も良く表す図である。後述する図４と同じなので、説明は図４で後述する。
【００３７】
本発明の実施の形態は、直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器ＩＮＴによってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器ＩＮＴの出力を二次整流回路ＤＲ２によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と上記２組の一対複数個スイッチング素子との間にターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を設けて、上記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、上記ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させたアーク加工用電源装置である。
【００３８】
【実施例】
図４は、本発明のアーク加工用電源装置の実施例を示す電気接続図である。図４において、図２に示す従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。第１素子駆動信号Ｔｒ１と第４素子駆動信号Ｔｒ４との第１の一対複数素子と第２素子駆動信号Ｔｒ２と第３素子駆動信号Ｔｒ３との第２の一対複数素子とは、同一動作を行うので第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明を行い、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４の動作説明は省略する。
【００３９】
ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子（以下、ターンオフ時供給電力停止用素子という）ＴＲ５は、平滑コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２との間に直列に接続されたチョッパ用スイッチング素子であり、直流電源回路からの直流電力の供給を制御する。また、補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスに蓄えられていたエネルギーがインバータのターンオフ後にコンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスによって溜まったエネルギーによって補助コンデンサＣ２が高電圧に充電されターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の定格電圧以上になり素子が破壊する。ダイオードＤＲ７はこの高電圧を平滑コンデンサＣ１にバイパスさせて高電圧の発生を防止する。
【００４０】
補助コンデンサＣ２は、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５をゼロ電圧でスイッチングするものであり、上記補助コンデンサＣ２がなくてもターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５がオフした瞬間、ブリッジ接続したインバータ回路にかかる電圧がゼロになりゼロ電圧スイッチングができる。ただし、この時はスイッチングロスがすべてターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５に発生する。補助コンデンサＣ２があることでターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５にかかる電圧がゼロになりターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５がゼロ電圧スイッチング出来かつブリッジ接続したインバータ回路もゼロ電圧でターンオフできる。また、スイッチング素子駆動回路ＳＲは、第１出力制御信号Ｓｃ１に応じて、同一信号の第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、第２出力制御信号Ｓｃ２に応じて、同一信号の第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。さらに、図示省略の時限回路によって上記第１素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４素子駆動信号Ｔｒ４の導通期間Ｔ３及びＴ４を時限設定する。
【００４１】
チョッパ制御回路ＣＲは、図６に示す第１のオアゲートＯＲ１、第２のオアゲートＯＲ２、アンドゲートＡＮＤによって形成されている。また、第１のオアゲートＯＲ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１と第２出力制御信号Ｓｃ２とのオア論理演算して第１のオア信号Ｏｒ１を出力する。第２のオアゲートＯＲ２は、第１素子駆動信号Ｔｒ１と第２素子駆動信号Ｔｒ２とのオア論理演算して第２のオア信号Ｏｒ２を出力する。アンドゲートＡＮＤは、上記第１のオア信号Ｏｒ１と第２のオア信号Ｏｒ２とのアンド論理演算してチョッパ制御信号Ｃｒを出力する。
【００４２】
図５は、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の実施例の動作を説明するための波形タイミング図である。図４に示す実施例の動作を図５のタイミング図を参照して説明する。図５（Ａ）の波形は第１出力制御信号Ｓｃ１の波形を示し、図５（Ｂ）の波形は第２出力制御信号Ｓｃ２の波形を示す。図５（Ｃ）の波形は第１素子駆動信号Ｔｒ１の波形を示し、図５（Ｄ）の波形は第２素子駆動信号Ｔｒ２の波形を示す。図５（Ｅ）の波形はチョッパ制御信号Ｃｒの波形を示し、図５（Ｆ）の波形は補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の波形を示し、図５（Ｇ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の波形を示し、図５（Ｈ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１の波形を示す。図５（Ｉ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ２の波形示し、図５（Ｊ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ電流Ｉｃ２の波形を示す。図５（Ｋ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ５の波形を示し、図５（Ｌ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ電流Ｉｃ５の波形を示す。上記説明から、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４は、第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２と同一動作を行なうので、上記第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明する。
【００４３】
図４に示す、起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路ＳＣは、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて定まるパルス幅期間Ｔ１の第１出力制御信号Ｓｃ１及びパルス幅期間Ｔ２の第２出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００４４】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図５（Ａ）に示す第１出力制御信号Ｓｃ１がスイッチング素子駆動回路ＳＲに入力されると、スイッチング素子駆動回路ＳＲは図５（Ｃ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。このときに図５（Ｈ）に示す第１素子のコレクタ電流Ｉｃ１が流れるとともに、図５（Ｇ）の斜線範囲Ｌｎ３に示すターンオン損失が第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４に発生する。
【００４５】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、スイッチング素子駆動回路ＳＲは、時限を開始して予め定めた値の素子駆動設定時限Ｔａ後の図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ２に第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４をＯＦＦにする。上記説明から、Ｔ１+Ｔａ＝Ｔ３の期間中、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を導通する。このときに飽和損失が発生する。
【００４６】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると同時にチョッパ制御回路ＣＲのチョッパ制御信号ＣｒもＯＦＦする。このときに、スイッチング素子ＴＲ５の導通時間Ｔ５の期間中、飽和損失が発生する。
【００４７】
図５（Ｈ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断すると直流電源回路からの直流電力の供給が停止する。
【００４８】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４がＯＦＦになり、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断するが、このときすでに第１素子のコレクタ電圧Ｖ１の値は零になっているので、ターンオフ損失も零になる。
【００４９】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。
【００５０】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、チョッパ制御信号Ｃｒが第２素子駆動信号Ｔｒ２に同期してＯＮになり、上記チョッパ制御信号ＣｒがＯＮになるとターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が導通し、導通時点では、補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスの溜まったエネルギーで補助コンデンサＣ２が充電されており、このため、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５がゼロ電圧でターンオンする。
【００５１】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、図５（Ｂ）に示す第２出力制御信号Ｓｃ２がスイッチング素子駆動回路ＳＲに入力されると、スイッチング素子駆動回路ＳＲは図５（Ｄ）に示す第２素子駆動信号Ｔｒ２及び（図示省略の）第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力して第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を遮断状態から導通状態にする。このときに図５（Ｊ）に示す第２素子のコレクタ電流Ｉｃ２が流れるとともに、図５（Ｉ）の斜線範囲Ｌｎ４に示すターンオン時のスイッチング損失が第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３に発生する。
【００５２】
図５（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ８において、第２出力制御信号Ｓｃ２がＯＦＦになるとスイッチング素子駆動回路ＳＲは、時限を開始して予め定めた値素子駆動設定時限Ｔａ後の図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ４に第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３をＯＦＦにする。上記説明から、Ｔ２+Ｔａ＝Ｔ４の期間中、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を導通する。このときに飽和損失が発生する。
【００５３】
図５（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ８において、第２出力制御信号Ｓｃ２がＯＦＦになると同時にチョッパ制御回路ＣＲのチョッパ制御信号ＣｒもＯＦＦする。このときに、スイッチング素子ＴＲ５の導通時間Ｔ５の期間中、飽和損失が発生する。
【００５４】
図５（Ｊ）に示す時刻ｔ＝ｔ８において、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断すると直流電源回路からの直流電力の供給が停止する。
【００５５】
図５（Ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３がＯＦＦになり、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が遮断するが、このとき既に第２素子のコレクタ電圧Ｖ２の値は零になっているので、ターンオフ損失も零になる。
【００５６】
図５（Ｋ）に示す時刻ｔ＝ｔ７から時刻ｔ＝ｔ２までにおいて、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ５は、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の遮断期間Ｔ６に、充電された補助コンデンサＣ２の直流電力が放電し再度充電するまで発生する電圧である。図５（Ｌ）に示す時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ７までにおいて、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５に流れるコレクタ電流Ｉｃ５は、２組の一対複数個素子のコレクタ電流Ｉｃ１及びＩｃ２と充電電流とである。
【００５７】
［実施例２］
図７は、本発明の第２の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図７において、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００５８】
一次電流検出回路ＣＴは、第１素子ＴＲ１と第３素子ＴＲ３との接点と主変圧器ＩＮＴの一次側との間に接続され一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔとして出力する。
【００５９】
一次電流対応スイッチング駆動回路ＳＲＣは、図８に示す第３のオアゲートＯＲ３、第４のオアゲートＯＲ４、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１、第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じてスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの期間を可変して出力する。第３のオアゲートＯＲ３は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第３のオア信号Ｏｒ３を出力する。上記、第３のオア信号Ｏｒ３は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００６０】
図７に示す第２の実施例の動作を図５のタイミング図を参照して説明する。図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図５（Ａ）に示す第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣに入力すると、上記一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣは図５（Ｃ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００６１】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値によってＴａの値を変える。
【００６２】
［実施例３］
図９は、本発明の第３の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図９において、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００６３】
一次電圧検出回路ＣＶは、補助コンデンサＣ２の両端に接続され補助コンデンサＣ２の端子電圧を検出して一次電圧検出信号Ｃｖとして出力する。
【００６４】
一次電圧対応スイッチング駆動回路ＳＲＶは、図１０に示す第５のオアゲートＯＲ５、第６のオアゲートＯＲ６、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２、一次電圧比較回路ＣＰ、基準設定回路ＶＲ、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定された予め定めた基準設定信号Ｖｒの値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいとき一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると動作を停止してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。第５のオアゲートＯＲ５は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第５のオア信号Ｏｒ５を出力する。上記第５のオア信号Ｏｒ５は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。また、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００６５】
図９に示す第３の実施例の動作を図５のタイミング図を参照して説明する。図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図５（Ａ）に示す第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶに入力されると、上記一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶは図５（Ｃ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００６６】
図５（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定した基準設定信号Ｖｒ（零電圧）の値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいときに一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。上記一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１はスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。
【００６７】
［実施例４］
図１１は、本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図１１において、図４に示す本発明のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。第１素子駆動信号Ｔｒ１と第４素子駆動信号Ｔｒ４との第１の一対複数素子と第２素子駆動信号Ｔｒ２と第３素子駆動信号Ｔｒ３との第２の一対複数素子とは、同一動作を行うので第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明を行い、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４の動作説明は省略する。
【００６８】
第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４は、一次整流回路ＤＲ１の出力端子間に接続された直列回路であり、上記２つのコンデンサの容量値は等しく設定されている。また、三相交流商用電源ＡＣ（４００Ｖ系高電圧）の出力を整流して直流電力に変換する一次整流回路ＤＲ１と、上記一次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を平滑する第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４によって高電圧用直流電源回路が形成されている。
【００６９】
ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６は、両者が重複することなく交互に予め定めた導通期間で高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を制御する。また、補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスに蓄えられていたエネルギーがインバータ回路のターンオフ後にコンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーによって補助コンデンサＣ２が高電圧に充電されターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６の定格電圧以上になる。第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７及び第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８は、上記補助コンデンサＣ２の充電電圧を第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４にバイパスさせて高電圧の発生を防止する。
【００７０】
補助コンデンサＣ２は、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６をゼロ電圧でスイッチングさせるものであり、上記補助コンデンサＣ２がなくてもターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６がオフした瞬間、ブリッジ接続したインバータ回路にかかる電圧がゼロになりゼロ電圧スイッチングができる。ただし、この時はスイッチングロスがすべてターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６に発生する。補助コンデンサＣ２があることでターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６にかかる電圧がゼロになり、ゼロ電圧スイッチング出来かつブリッジ接続したインバータ回路もゼロ電圧でターンオフできる。また、スイッチング素子駆動回路ＳＲは、第１出力制御信号Ｓｃ１に応じて、同一信号の第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、第２出力制御信号Ｓｃ２に応じて、同一信号の第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。さらに、図示省略の時限回路によって上記第１素子駆動信号Ｔｒ１乃至第４素子駆動信号Ｔｒ４の導通期間Ｔ３及び導通期間Ｔ４を時限設定する。
【００７１】
高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲは、図１３に示す第２のアンドゲートＡＮＤ２、第３のアンドゲートＡＮＤ３、第１のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ１及び第２のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ２によって形成されている。また、第２のアンドゲートＡＮＤ２は、第１出力制御信号Ｓｃ１と第１素子駆動信号Ｔｒ１とのＡＮＤ論理演算して第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６を出力し、第１のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ１は、第１素子駆動信号Ｔｒ１がＯＦＦになると動作を開始して予め定めた期間の第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７を出力する。更に、第３のアンドゲートＡＮＤ３は、第２出力制御信号Ｓｃ１と第２素子駆動信号Ｔｒ２とのＡＮＤ論理演算して第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を出力し、第２のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路ＴＨ２は、第２素子駆動信号Ｔｒ２がＯＦＦになると動作を開始して予め定めた期間の第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を出力する。
【００７２】
図１２は、図１１に示す本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の動作を説明するための波形タイミング図である。図１１に示す本発明の実施例４の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ａ）の波形は第１素子駆動信号Ｔｒ１の波形を示し、図１２（Ｂ）の波形は第２素子駆動信号Ｔｒ２の波形を示す。図１２（Ｃ）の波形は第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６を示し、図１２（Ｄ）の波形は第２のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ７を示し、図１２（Ｅ）の波形は第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を示し、図１２（Ｆ）の波形は第１のサージ電圧回生用素子駆動信号Ｔｒ８を示す。図１２（Ｇ）の波形は補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の波形を示し、図１２（Ｈ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ１の波形を示し、図１２（Ｉ）の波形は第１素子ＴＲ１のコレクタ電流Ｉｃ１の波形を示す。図１２（Ｊ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ２の波形示し、図１２（Ｋ）の波形は第２素子ＴＲ２のコレクタ電流Ｉｃ２の波形を示す。図１２（Ｌ）の波形は第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ６の波形を示し、図１２（Ｍ）の波形は第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６のコレクタ電流Ｉｃ６の波形を示す。図１２（Ｎ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ５の波形を示し、図１２（Ｏ）の波形はターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５のコレクタ電流Ｉｃ５の波形を示す。上記説明から、第３素子ＴＲ３及び第４素子ＴＲ４は、第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２と同一動作を行うので、上記第１素子ＴＲ１及び第２素子ＴＲ２の動作を代表例として説明する。
【００７３】
図１１に示す、起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路ＳＣは、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて定まるパルス幅期間Ｔ１の第１出力制御信号Ｓｃ１及びパルス幅期間Ｔ２の第２出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
【００７４】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図１２（Ａ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にし、図１２（Ｃ）に示す第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６を出力して第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６を遮断状態から導通状態にする。このときの図１２（Ｇ）に示す補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２は、第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４の容量が等しく設定されているため、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流し平滑した電圧Ｅの１／２Ｅになる。更に、図１２（Ｉ）に示す第１素子のコレクタ電流Ｉｃ１が流れるとともに、図１２（Ｈ）の斜線範囲Ｌｎ５に示すターンオン損失が第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４に発生する。
【００７５】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第２の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ６がＯＦＦすると、第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ６は、導通時間Ｔ８の間は飽和損失が発生する。
【００７６】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断すると第２の平滑コンデンサＣ３からインバータ回路への電力供給が絶たれる。このとき第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断するとき第２の平滑コンデンサＣ３と補助コンデンサＣ２との充電電圧が同じであるため第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６にかかる電圧が零になり、ターンオフ損失の値も零になる。
【００７７】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４がＯＦＦになり、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断するが、このときすでに補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で遮断するためにターンオフ損失も零になる。このとき第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を導通期間Ｔ３は、飽和損失が発生する。
【００７８】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７をターンオンするためターンオン損の値が零になる。また、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断したことで補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで起電力が発生して、補助コンデンサＣ２に充電が始まる。このとき補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２が第２の平滑コンデンサＣ３の端子電圧１／２Ｅを超えると第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７に電流が流れて補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の値を１／２Ｅに維持させる。
【００７９】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。
【００８０】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、図１２（Ｂ）に示す第２素子駆動信号Ｔｒ２及び（図示省略の）第３素子駆動信号Ｔｒ３を出力して第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を遮断状態から導通状態にし、図１２（Ｅ）に示す第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５を出力してターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５を遮断状態から導通状態にする。このときの図１２（Ｇ）に示す補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２は、第２の平滑コンデンサＣ３及び第３の平滑コンデンサＣ４の容量が等しく設定されているため、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流し平滑した電圧Ｅの１／２Ｅになる。更に、図１２（Ｋ）に示す第２素子のコレクタ電流Ｉｃ２が流れるとともに、図１２（Ｊ）の斜線範囲Ｌｎ６に示すターンオン損失が第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３に発生する。
【００８１】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ９において、第１の電力供給用素子駆動信号Ｔｒ５がＯＦＦすると、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子ＴＲ５は、導通時間Ｔ９の間は飽和損失が発生する。
【００８２】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ９において、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断すると第３の平滑コンデンサＣ４からインバータ回路への電力供給が絶たれる。このときターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５が遮断するとき第３の平滑コンデンサＣ４と補助コンデンサＣ２との充電電圧が同じであるためターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５にかかる電圧が零になり、ターンオフ損失の値も零になる。
【００８３】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、第２素子駆動信号Ｔｒ２及び第３素子駆動信号Ｔｒ３がＯＦＦになり、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が遮断するが、このときすでに補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で遮断するためにターンオフ損失も零になる。このとき第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３を導通期間Ｔ４は、飽和損失が発生する。
【００８４】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ４において、補助コンデンサＣ２の充電電圧が零になった状態で第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８をターンオンできるためターンオン損失の値が零になる。また、第２素子ＴＲ２及び第３素子ＴＲ３が遮断したことで補助コンデンサＣ２と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで起電力が発生して、補助コンデンサＣ２に充電が始まる。このとき補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２が第３の平滑コンデンサＣ４の端子電圧１／２Ｅを超えると第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８に電流が流れて補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２の値を１／２Ｅに維持させる。
【００８５】
図１２（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ４から時刻ｔ＝ｔ５の期間は、アーム短絡電流を防止するための休止期間Ｔ７である。また、以後は上述の動作を繰り返す。
【００８６】
［実施例５］
図１４は、本発明の第５の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図１４において、図１１に示す第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する
【００８７】
一次電流検出回路ＣＴは、第１素子ＴＲ１と第３素子ＴＲ３との接続点と主変圧器ＩＮＴの一次側との間に接続され一次電流を検出して一次電流検出信号Ｃｔとして出力する。
【００８８】
一次電流対応スイッチング駆動回路ＳＲＣは、図８に示す第３のオアゲートＯＲ３、第４のオアゲートＯＲ４、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１、第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じてスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの期間を可変して出力する。第３のオアゲートＯＲ３は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第３のオア信号Ｏｒ３を出力する。上記、第３のオア信号Ｏｒ３は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。第２の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００８９】
図１４に示す第５の実施例の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図示省略の第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣに入力すると、上記一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣは図１２（Ａ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００９０】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電流対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＩ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電流検出信号Ｃｔの値に応じて、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａの時限値を変える。
【００９１】
［実施例６］
図１５は、本発明の第６の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。図１５において、図１１に示す第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００９２】
一次電圧検出回路ＣＶは、補助コンデンサＣ２の両端に接続され補助コンデンサＣ２の端子電圧Ｖｃ２を検出して一次電圧検出信号Ｃｖとして出力する。
【００９３】
一次電圧対応スイッチング駆動回路ＳＲＶは、図１０に示す第５のオアゲートＯＲ５、第６のオアゲートＯＲ６、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２、一次電圧比較回路ＣＰ、基準設定回路ＶＲ、第１のバッファゲートＢＦ１、第２のバッファゲートＢＦ２、第３のバッファゲートＢＦ３及び第４のバッファゲートＢＦ４によって形成されている。一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定された予め定めた基準設定信号Ｖｒの値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいとき一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると動作を開始してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると動作を停止してスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。第５のオアゲートＯＲ５は、上記第１出力制御信号Ｓｃ１とスイッチング素子駆動設定時限Ｔａとのオア論理演算して、第５のオア信号Ｏｒ５を出力する。上記第５のオア信号Ｏｒ５は第１のバッファゲートＢＦ１及び第４のバッファゲートＢＦ４によって分離されて第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４として出力する。また、第２の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ２等は、上述と同一動作をするので説明は省略する。
【００９４】
図１４に示す第５の実施例の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図示省略の第１出力制御信号Ｓｃ１が一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶに入力されると、上記一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶは、図１２（Ａ）に示す第１素子駆動信号Ｔｒ１及び（図示省略の）第４素子駆動信号Ｔｒ４を出力して第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。
【００９５】
図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第１出力制御信号Ｓｃ１がＯＦＦになると、第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１は動作を開始して、スイッチング素子駆動設定時限Ｔａを出力し、一次電圧比較回路ＣＰは、一次電圧検出信号Ｃｖの値と基準設定回路ＶＲによって設定した基準設定信号Ｖｒ（零電圧）の値とを比較して基準設定信号Ｖｒより小さいときに一次電圧比較信号ＣｐをＯＦＦにする。上記一次電圧比較信号ＣｐがＯＦＦになると第１の一次電圧対応スイッチング駆動設定時限回路ＴＶ１はスイッチング素子駆動設定時限Ｔａの出力を停止する。
【００９６】
［実施例７］
図１６は、本発明の第７の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図であり、図１６において、図１１に示す第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００９７】
図１６は、図１１に示す第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７及び第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８を削除したものである。
【００９８】
第２の補助コンデンサＣ５は、主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで発生した起電力を全て充電して、上記第２の補助コンデンサＣ５の端子電圧が第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４の定格電圧を越えないように第２の補助コンデンサＣ５の容量を予め定めた値に設定している。
【００９９】
図１６に示す第７の実施例の動作を図１２のタイミング図を参照して説明する。図１２（Ｇ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断すると第２の平滑コンデンサＣ５からインバータ回路への電力供給が絶たれる。このとき第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６が遮断するとき第２の平滑コンデンサＣ３と第２の補助コンデンサＣ５との充電電圧が同じであるため第２のターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ６にかかる電圧が零になり、ターンオフ損失の値も零になる。
【０１００】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子駆動信号Ｔｒ１及び第４素子駆動信号Ｔｒ４がＯＦＦになり、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断するが、このときすでに第２の補助コンデンサＣ５の充電電圧が零になった状態で遮断するためにターンオフ損失も零になる。このとき第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４を導通期間Ｔ３は飽和損失が発生する。
【０１０１】
図１２（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２において、第１素子ＴＲ１及び第４素子ＴＲ４が遮断したことで第２の補助コンデンサＣ５と主変圧器ＩＮＴの漏れインダクタンスのエネルギーで起電力が発生して、第２の補助コンデンサＣ５に充電が始まる。このとき第２の補助コンデンサＣ５の端子電圧が第１素子ＴＲ１乃至第４素子ＴＲ４の定格電圧を越えないように第２の補助コンデンサＣ５の容量を予め定めた値に設定している。
【０１０２】
上記第２の補助コンデンサＣ５の容量値を最適化することによって、第２のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ７及び第１のサージ電圧回生用スイッチング素子ＴＲ８を削除することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明のアーク加工用電源装置に適用する２組の一対複数個素子がブリッジ接続されて直流電力が供給されているインバータ回路において、直流電源回路と２組の一対複数個素子との間にターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を設けて、２組の一対複数個素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５を遮断することによって、直流電源回路からの直流電力の供給を停止させて、２組の一対複数個素子のターンオフ損失の値を略零にすることができる。また、本発明の装置に適用するインバータ回路では、２組の一対複数個素子のターンオン損失及び飽和損失を減少させていないが、ターンオフ損失を減少させているので、インバータ回路の周波数を従来技術よりも高くすることができ、さらに、上記２組の一対複数個素子の冷却機構の小形化も可能となり、主変圧器、平滑回路等を小形化して装置全体も小形化でき、装置をコストダウンすることができる。なお、ターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の飽和損失の値が新たに増加するが、このターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の飽和損失の増加よりも、２組の一対複数個素子のターンオフ損失の値が略零になる減少分が相当に大きいので、２組の一対複数個素子のターンオン損失及び飽和損失とターンオフ時供給電力停止用素子ＴＲ５の飽和損失との総損失の値も軽減させることができ周波数を高くするほど本発明の効果が大きくなる。また、本発明の高電圧対応アーク加工用電源装置では、上述の効果に追加して、三相交流商用電源が４００Ｖ系でも、２００Ｖ系のインバータ回路のスイッチング素子及び主変圧器等の部品を共通して使用することができ、２００Ｖ系と４００Ｖ系とのそれぞれに対応した部品を製作する必要がなく、単一部品でいずれの電源電圧にも適用できるので製作コストの低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】当該出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図２】従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。
【図３】図２に示すアーク加工用電源装置の動作信号の関係を説明するための波形タイミング図である。
【図４】本発明のアーク加工用電源装置の実施例を示す電気接続図である。
【図５】図４に示す、本発明のアーク加工用電源装置の実施例の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図６】図６は、図４にチョッパ制御回路ＣＲの詳細図である。
【図７】本発明の第２の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図８】図８は、図７に示す一次電流対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＣの詳細図である。
【図９】本発明の第３の実施例のアーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１０】図１０は、図７に示す一次電圧対応スイッチング素子駆動回路ＳＲＶの詳細図である。
【図１１】本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１２】 図１１に示す、本発明の第４の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図１３】図１３は、図１１に高電圧用チョッパ制御回路ＨＣＲの詳細図である。
【図１４】本発明の第５の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１５】本発明の第６の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【図１６】本発明の第７の実施例の高電圧対応アーク加工用電源装置を示す電気接続図である。
【符号の説明】
１ トーチ
２ 被加工物
ＡＣ 三相交流商用電源
ＡＮＤ アンドゲート
ＡＮＤ２ 第２のアンドゲート
ＡＮＤ３ 第３のアンドゲート
ＢＦ１ 第１のバッファゲート
ＢＦ２ 第２のバッファゲート
ＢＦ３ 第３のバッファゲート
ＢＦ４ 第４のバッファゲート
ＣＰ 一次電圧比較回路
ＣＴ 一次電流検出回路
ＣＶ 一次電圧検出回路
ＣＲ チョッパ制御回路
Ｃ１ 平滑コンデンサ
Ｃ２ 補助コンデンサ
Ｃ３ 第２の平滑コンデンサ
Ｃ４ 第３の平滑コンデンサ
Ｃ５ 第２の補助コンデンサ
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＤＲ１ 一次整流回路
ＤＲ２ 二次整流回路
ＤＲ３ ダイオード
ＤＲ４ ダイオード
ＤＲ５ ダイオード
ＤＲ６ ダイオード
ＤＲ７ ダイオード
ＤＲ８ ダイオード
ＤＲ９ ダイオード
ＤＲ１０ ダイオード
ＥＲ 比較演算回路
ＨＣＲ 高電圧用チョッパ制御回路
ＩＤ 出力電流検出回路
ＩＲ 出力電流設定器
ＩＮＴ 主変圧器
ＯＲ１ 第１のオアゲート
ＯＲ２ 第２のオアゲート
ＯＲ３ 第３のオアゲート
ＯＲ４ 第４のオアゲート
ＯＲ５ 第５のオアゲート
ＯＲ６ 第６のオアゲート
ＳＣ 出力制御回路
ＳＤ 素子駆動回路
ＳＲ スイッチング素子駆動回路
ＳＲＣ 一次電流対応スイッチング素子駆動回路
ＳＲＶ 一次電圧対応スイッチング素子駆動回路
ＴＨ１ 第１のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路
ＴＨ２ 第２のサージ電圧回生用素子駆動設定時限回路
ＴＩ１ 第１の一次電流対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＴＩ２ 第２の一次電流対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＴＳ 起動スイッチ
ＴＲ１ 第１のスイッチング素子（第１素子）
ＴＲ２ 第２のスイッチング素子（第２素子）
ＴＲ３ 第３のスイッチング素子（第３素子）
ＴＲ４ 第４のスイッチング素子（第４素子）
ＴＲ５ ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子（第５素子）
ＴＲ６ 第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子（第
６素子）
ＴＲ７ 第２のサージ電圧回生用スイッチング素子（第７素子）
ＴＲ８ 第１のサージ電圧回生用スイッチング素子（第８素子）
ＴＶ１ 第１の一次電圧対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＴＶ２ 第２の一次電圧対応スイッチング素子駆動設定時限回路
ＶＲ 基準設定回路
Ｃｒ チョッパ制御信号
Ｃｐ 一次電圧比較信号
Ｃｔ 一次電流検出信号
Ｃｖ 一次電圧検出信号
Ｅｒ 比較演算信号
Ｉｄ 出力電流検出信号
Ｉｒ 出力電流設定信号
Ｉｃ１ 第１素子のコレクタ電流
Ｉｃ２ 第２素子のコレクタ電流
Ｉｃ６ 第６素子のコレクタ電流
Ｉｃ７ 第７素子のコレクタ電流
Ｓｃ１ 第１の出力制御信号（第１出力制御信）
Ｓｃ２ 第２の出力制御信号（第２出力制御信）
Ｔａ スイッチング素子駆動設定時限
Ｔｓ 起動信号
Ｔｒ１ 第１のスイッチング素子駆動信号（第１素子駆動信号）
Ｔｒ２ 第２のスイッチング素子駆動信号（第２素子駆動信号）
Ｔｒ３ 第３のスイッチング素子駆動信号（第３素子駆動信号）
Ｔｒ４ 第４のスイッチング素子駆動信号（第４素子駆動信号）
Ｔｒ５ 第１の電力供給用素子駆動信号
Ｔｒ６ 第２の電力供給用素子駆動信号
Ｔｒ７ 第２のサージ電圧回生用素子駆動信号
Ｔｒ８ 第１のサージ電圧回生用素子駆動信号
Ｔ１ パルス幅期間
Ｔ２ パルス幅期間
Ｔ３ スイッチング素子ＴＲ１及びＴＲ４の導通期間
Ｔ４ スイッチング素子ＴＲ２及びＴＲ３の導通期間
Ｔ５ スイッチング素子ＴＲ５の導通期間
Ｔ６ スイッチング素子ＴＲ５の遮断期間
Ｔ７ 休止期間
Ｔ８ スイッチング素子ＴＲ８の導通期間
Ｔ９ スイッチング素子ＴＲ９の導通期間
Ｔ１０ スイッチング素子ＴＲ１０の導通期間
Ｔ１１ スイッチング素子ＴＲ１１の導通期間
Ｔａ スイッチング素子駆動設定時限（素子駆動設定時限）
Ｔｂ チョッパ制御設定時限
Ｖｒ 基準設定信号
Ｖ１ 第１素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖ２ 第２素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖ６ 第６素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖ７ 第７素子のコレクタ・エミッタ間電圧
Ｖｃ２ 補助コンデンサの端子電圧
Claims (14)
- 直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間にターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサと、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を前記２組の一対複数個スイッチング素子の駆動信号に同期して開閉制御するチョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサと、前記アーク加工用直流電力の出力電流検出値と出力電流設定値とを比較した比較演算回路からの比較演算信号の値に応じて第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のパルス幅を制御する出力制御回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号をそれぞれ出力するスイッチング素子駆動回路と、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を前記第１のスイッチング素子駆動信号及び前記第２のスイッチング素子駆動信号に同期して開閉制御するチョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサと、前記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号と出力電流設定信号とを比較した比較演算回路からの比較演算信号の値に応じて第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のパルス幅を制御する出力制御回路と、一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号を出力し一次電流検出信号の値に応じて第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号の出力期間を可変する一次電流対応スイッチング素子駆動回路と、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号に同期して開閉制御するチョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、前記ターンオフ時供給電力停止用素子を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、直流電源回路と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて直流電源回路の出力側に直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直流電源回路の直流電力を充電する補助コンデンサと、前記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号と出力電流設定信号とを比較した比較演算回路からの比較演算信号の値に応じて第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のパルス幅を制御する出力制御回路と、一次電圧を検出して一次電圧検出信号を出力する一次電圧検出回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号を出力し一次電圧検出信号の値が零になったことを検出して第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号の出力を停止する一次電圧対応スイッチング素子駆動回路と、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子を第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号に同期して開閉制御するチョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、前記ターンオフ時供給電力停止用素子を遮断することによって直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 補助コンデンサが、直流電源回路からの直流電力の供給がターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子によって遮断するときに、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子にかかる電圧がゼロであり、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子をゼロ電圧でスイッチングさせるコンデンサである請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５のアーク加工用電源装置。
- チョッパ制御回路が、第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて出力し、第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号よりも前に、チョッパ制御信号の出力を停止する回路である請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５のアーク加工用電源装置。
- 高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサ及び第３の平滑コンデンサからなる直列回路と、前記直列回路の正の出力端子と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサと、前記第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号並びに第１の電力供給用素子駆動信号及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサ及び第３の平滑コンデンサからなる直列回路と、前記直列回路の正の出力端子と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサと、前記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号と出力電流設定信号とを比較した比較演算回路からの比較演算信号の値に応じて第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のパルス幅を制御する出力制御回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号を出力するスイッチング素子駆動回路と、前記第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号並びに第１の電力供給用素子駆動信号及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサ及び第３の平滑コンデンサからなる直列回路と、前記直列回路の正の出力端子と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサと、前記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号と出力電流設定信号とを比較した比較演算回路からの比較演算信号の値に応じて第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のパルス幅を制御する出力制御回路と、一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号を出力し一次電流検出信号の値に応じて第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号の出力期間を可変して出力する一次電流対応スイッチング素子駆動回路と、前記第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号並びに第１の電力供給用素子駆動信号及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサ及び第３の平滑コンデンサからなる直列回路と、前記直列回路の正の出力端子と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第２のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けた第１のサージ電圧回生用スイッチング素子と、前記高電圧用直流電源回路の直流電圧の１／２の電圧に充電される補助コンデンサと、前記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号と出力電流設定信号とを比較した比較演算回路からの比較演算信号の値に応じて第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のパルス幅を制御する出力制御回路と、一次電圧を検出して一次電圧検出信号を出力する一次電圧検出回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号を出力し一次電圧検出信号の値が零になったことを検出して第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号の出力を停止する一次電圧対応スイッチング素子駆動回路と、前記第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号及び第２のサージ電圧回生用素子駆動信号並びに第１の電力供給用素子駆動信号及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
- 補助コンデンサが、高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給がターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子及び前記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子によって遮断するときに、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子にかかる電圧がゼロであり、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子及び第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子をゼロ電圧でスイッチングさせるコンデンサである請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１のアーク加工用電源装置。
- 高電圧用チョッパ制御回路が、第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて出力し、第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号よりも前に第２の電力供給用素子駆動信号及び第１の電力供給用素子駆動信号をＯＦＦし、第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号がＯＦＦになると予め定めた期間の第２のサージ電圧回生用素子駆動信号及び第１のサージ電圧回生用素子駆動信号を出力する回路である請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１のアーク加工用電源装置。
- 高電圧用直流電源回路の直流電力を交互に導通する２組の一対複数個スイッチング素子によって高周波交流電圧に変換した後に主変圧器によってアーク加工に適した電圧に変換し主変圧器の出力を二次整流回路によって整流してアーク加工用直流電力とするアーク加工用電源装置において、一次整流回路の出力端子間に設けた同一容量の第２の平滑コンデンサ及び第３の平滑コンデンサからなる直列回路と、前記直列回路の正の出力端子と前記２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉する第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記直列回路の負の出力端子と２組の一対複数個スイッチング素子との間に設けて高電圧用直流電源回路の直流電力を開閉するターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と、前記第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けたダイオードと、前記ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と直列回路の直列接続点との間に設けたダイオードと、前記高電圧用直流電源回路の直流電力を充電する第２の補助コンデンサと、前記アーク加工用直流電力の出力電流検出信号と出力電流設定信号とを比較した比較演算回路からの比較演算信号の値に応じて第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号のパルス幅を制御する出力制御回路と、前記第１の出力制御信号及び第２の出力制御信号に応じて２組の一対複数個スイッチング素子に第１のスイッチング素子駆動信号乃至第４のスイッチング素子駆動信号を出力するスイッチング素子駆動回路と、前記第１のスイッチング素子駆動信号及び第２のスイッチング素子駆動信号に同期して、第２の電力供給用素子駆動信号及び第１の電力供給用素子駆動信号を交互に出力する高電圧用チョッパ制御回路とを設けて、前記２組の一対複数個スイッチング素子がそれぞれ導通から遮断する前に、ターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子と第２のターンオフ時供給電力停止用スイッチング素子とを交互に遮断することによって高電圧用直流電源回路からの直流電力の供給を停止させるアーク加工用電源装置。
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