JP4784717B2 - インバータ制御装置およびインバータ制御方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態1のインバータ制御装置を用いたアーク溶接機について、図1および図2A〜Cを用いて説明する。図1は、本実施の形態1におけるアーク溶接機の要部の概略構成を示す図である。図2A〜Cは、本実施の形態1のアーク溶接機の構成部材の動作を示す模式図である。図2A〜Cは、アーク溶接機の動作を説明するための図であり、溶接出力が小出力の場合(図2A)、中出力の場合(図2B)および大出力の場合(図2C)における、スイッチング素子の動作、インバータ導通期間およびトランス1次電流波形をそれぞれ示している。
本実施の形態2のインバータ制御装置を用いたアーク溶接機について、図3と図4A〜Cを用いて説明する。図3は、本実施の形態2におけるアーク溶接機のインバータ制御装置の要部の概略構成を示す図である。図4A〜Cは、本実施の形態2のアーク溶接機のインバータ制御装置の動作を説明するための図である。溶接出力が小出力の場合(図4A)、中出力の場合(図4B)および大出力の場合(図4C)のインバータ制御装置における、スイッチング素子の動作と、インバータ導通期間と、トランス1次電流波形を示している。
本実施の形態3のアーク溶接機のインバータ制御装置について、図5から図7を用いて説明する。図5は、本実施の形態3におけるアーク溶接機のインバータ制御装置の要部の概略構成を示す図である。図6A〜Cは、本実施の形態のアーク溶接機のインバータ制御装置の動作を説明するための模式図である。溶接出力が小出力の場合(図6A)、中出力の場合(図6B)および大出力の場合(図6C)における、スイッチング素子の動作と、インバータ導通期間と、トランス1次電流波形をそれぞれ示している。図7A、Bは、インバータ動作の説明図で動作状態の変化を表している。図7Aは1周期分の波形全体を表し、図7Bは図7AにおけるT1からT5で表す時間領域のそれぞれの部分でのスイッチング素子導通状態と回路電流の動作状態を表したものである。
2 第2のスイッチング素子
3 第3のスイッチング素子
4 第4のスイッチング素子
5 第1整流部
6 トランス
7 第2整流部
8 電流検出器
9 電流検出部
10 コンデンサ
11 誤差増幅部
12 出力設定部
13 インバータ駆動基本パルス生成部
14 パルス幅変調部
15 位相制御部
16 追加駆動パルス生成部
17 駆動パルス幅変更部
19 信号切換部
20 電圧検出部
21 第1の駆動回路
22 第2の駆動回路
23 第3の駆動回路
24 第4の駆動回路
25 第1のスイッチング回路
26 第2のスイッチング回路
27 第1のスイッチング回路制御部
28 第2のスイッチング回路制御部
29 インバータ制御部
30 トランジスタ
31 パルストランス
32 ゲート抵抗
33 ゲート内部容量
34 第2のスナバー抵抗
35 第4のスナバー抵抗
36 第1のスナバーコンデンサ
37 第2のスナバーコンデンサ
38 出力端子
39 出力端子
40 第1の合成部
41 第2の合成部
Claims (10)
- 交流入力を整流する第1整流部と、
前記第1整流部の出力間に挿入され、第1のスイッチング回路を構成する直列接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、
前記第1整流部の出力間に挿入され、第2のスイッチング回路を構成する直列接続された第3のスイッチング素子および第4のスイッチング素子と、
一次巻線の一方が前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の接続部に接続されており、前記一次巻線の他方が前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子の接続部に接続される電力変換用トランスと、
前記電力変換用トランスの出力を整流する第2整流部と、
前記第2整流部からの出力電流または出力電圧を検出する出力検出部と、
予め出力電流または出力電圧を設定するための出力設定部と、
前記出力検出部からの信号と前記出力設定部からの信号との誤差を求めて出力する誤差増幅部と、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第1のスイッチング回路および前記第2のスイッチング回路の動作を制御する信号を出力するインバータ制御部と、
を備え、
前記インバータ制御部は、
前記第1のスイッチング回路を構成する前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子を交互に導通させるための駆動信号を出力する第1のスイッチング回路制御部と、
前記第2のスイッチング回路を構成する前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子を交互に導通させるための駆動信号を出力する第2のスイッチング回路制御部と、を有し、
前記第2のスイッチング回路制御部は、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子を導通させる時間である導通幅を生成して出力するパルス幅変調部と、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の導通時間に対する位相差である前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子を導通させる導通時間を生成して出力する位相制御部と、
前記パルス幅変調部からの信号と前記位相制御部からの信号とを入力して、前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記パルス幅変調部からの信号または前記位相制御部からの信号を出力する信号切換部と、を含むインバータ制御装置。 - 前記信号切換部は、誤差増幅信号の大きさが予め定めた第1の範囲内の大きさである場合には、前記パルス幅変調部からの信号を出力し、前記誤差増幅信号の大きさが前記第1の範囲よりも小さい、予め定めた第2の範囲内の大きさである場合には、前記位相制御部からの信号を出力する請求項1に記載のインバータ制御装置。
- 交流入力を整流する第1整流部と、
前記第1整流部の出力間に挿入され、第1のスイッチング回路を構成する直列接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、
前記第1整流部の出力間に挿入され、第2のスイッチング回路を構成する直列接続された第3のスイッチング素子および第4のスイッチング素子と、
一次巻線の一方が前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の接続部に接続されており、前記一次巻線の他方が前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子の接続部に接続される電力変換用トランスと、
前記電力変換用トランスの出力を整流する第2整流部と、
前記第2整流部からの出力電流または出力電圧を検出する出力検出部と、
予め出力電流または出力電圧を設定するための出力設定部と、
前記出力検出部からの信号と前記出力設定部からの信号との誤差を求めて出力する誤差増幅部と、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第1のスイッチング回路および前記第2のスイッチング回路の動作を制御する信号を出力するインバータ制御部と、
を備え、
前記インバータ制御部は、
前記第1のスイッチング回路を構成する前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子を交互に導通させるための駆動信号を出力する第1のスイッチング回路制御部と、
前記第2のスイッチング回路を構成する前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子を交互に導通させるための駆動信号を出力する第2のスイッチング回路制御部と、を有し、
前記第2のスイッチング回路制御部は、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子を導通させる時間である導通幅を生成して出力するパルス幅変調部と、
前記第1のスイッチング回路制御部からの駆動信号に対して前記誤差増幅信号に基づいて、位相差の駆動信号を生成する位相制御部と、
前記誤差増幅信号に基づいて、前記位相制御部からの駆動パルス幅を変更する駆動パルス幅変更部と、
前記パルス幅変調部からの信号、前記位相制御部からの信号および前記駆動パルス幅変更部からの信号を入力して前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記パルス幅変調部からの信号、前記位相制御部からの信号および前記駆動パルス幅変更部からの信号のうちのいずれかを出力する信号切換部と、を含むインバータ制御装置。 - 前記信号切換部は、誤差増幅信号の大きさが予め定めた第1の範囲内の大きさである場合には、前記パルス幅変調部からの信号を出力し、前記誤差増幅信号の大きさが前記第1の範囲よりも小さい、予め定めた第2の範囲内の大きさである場合には、位相制御部からの信号を出力し、
前記誤差増幅信号の大きさが前記第2の範囲よりも小さい、予め定めた第3の範囲内の大きさである場合には、前記駆動パルス幅変更部からの信号を出力する請求項3に記載のインバータ制御装置。 - 前記電力変換用トランスの一次巻線に直列に挿入されるコンデンサを備えた請求項1に記載のインバータ制御装置。
- インバータ制御部が、プログラム可能な論理集積素子を用いて構成された請求項1に記載のインバータ制御装置。
- 交流入力を整流する第1整流部と、
前記第1整流部の出力間に挿入され、第1のスイッチング回路を構成する直列接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、
前記第1整流部の出力間に挿入され、第2のスイッチング回路を構成する直列接続された第3のスイッチング素子および第4のスイッチング素子と、
一次巻線の一方が前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の接続部に接続されており、前記一次巻線の他方が前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子の接続部に接続される電力変換用トランスと、
前記電力変換用トランスの出力を整流する第2整流部と、
前記第2整流部からの出力電流または出力電圧を検出する出力検出部と、
予め出力電流または出力電圧を設定するための出力設定部と、
前記出力検出部からの信号と前記出力設定部からの信号との誤差を求めて出力する誤差増幅部と、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第1のスイッチング回路および前記第2のスイッチング回路の動作を制御する信号を出力するインバータ制御部と、
を備えたインバータ制御装置のインバータ制御方法であって、
前記インバータ制御部を用いた方法として、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子を導通させる時間を変更するパルス幅変更制御ステップと、
前記誤差増幅部からの信号に基づいて、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の導通時間に対して、位相差を有するように前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子の導通時間を変更する位相制御ステップと、を有し、
前記誤差増幅信号の大きさが、予め定めた第1の範囲内の大きさである場合にはパルス幅制御ステップを行い、
前記誤差増幅信号の大きさが、前記第1の範囲よりも小さい、予め定めた第2の範囲内の大きさである場合には、少なくとも位相制御ステップを行うインバータ制御方法。 - 前記誤差増幅信号の大きさが前記第2の範囲よりも小さい、予め定めた第3の範囲の大きさである場合には、インバータ制御部は、パルス幅制御ステップおよび位相制御ステップの両方を行う請求項7に記載のインバータ制御方法。
- 前記第1の範囲と前記第2の範囲とは連続しており、
前記誤差増幅信号の大きさが第2の範囲内の大きさである場合に行われる位相制御ステップは、前記誤差増幅信号が前記第1の範囲の最小の大きさであるときのパルス幅に固定して行われる請求項7または8のいずれか1項に記載のインバータ制御方法。 - 前記誤差増幅信号の大きさが、前記第1の範囲よりも小さい予め定めた前記第2の範囲内の大きさである場合には、前記パルス幅制御ステップと前記位相制御ステップの両方の制御ステップを行う請求項7に記載のインバータ制御方法。
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