JP6427432B2 - 電源装置及び溶接用電源装置 - Google Patents
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Description
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動信号のオンパルス幅のばらつきを容易に補償でき、偏磁の発生を好適に抑制できる電源装置及び溶接用電源装置を提供することにある。
この構成によれば、使用環境の変化や使用時間等に起因して駆動回路内の素子の特性ばらつきが変化する場合であっても、電源オン時には常時又は間欠的に、上記特性ばらつきの変化に合わせて指令値を補正することができる。
この構成によれば、溶接用の出力電力を生成する溶接用電源装置での駆動信号のオンパルス幅のばらつきを容易に補償でき、偏磁の発生を好適に抑制できる。
図1に示すように、本実施形態の電源装置10は、一次側変換回路11と、インバータ回路12と、溶接トランスINTと、二次側変換回路13とを有するアーク溶接用電源装置である。電源装置10は、商用電源から供給される三相の交流入力電力からアーク溶接に適した直流出力電力を生成する。
図4に示したステップST1において、電源装置10の電源がオンされると、制御部30は、各種変数を初期化する初期化処理を実行する。本例では、制御部30は、パルス幅Wa,Wbを算出する際に必要なパルスPmの個数nを8個に設定し、m(mは整数)番目のパルスPmのカウント値Nmを「0」に設定し、パルスPmを識別するための変数mを最小値の「1」に設定する。
続いて、制御回路33は、パルス幅測定回路32から入力したカウント値N1〜N8に基づいて、スイッチング素子TR1〜TR4の実際のオン時間に対応するパルス幅Wa,Wbを算出する(ステップST7)。具体的には、制御回路33は、クロック信号CKの周期をTとしたときに、パルスPmのパルス幅Wm(つまり、パルスP1〜P8のパルス幅W1〜W8)を以下の式で求める。
ここで、本例では、パルスP1〜P8のうち奇数番目のパルスP1,P3,P5,P7のパルス幅W1,W3,W5,W7がスイッチング素子TR1,TR4のオン時間に対応している。また、パルスP1〜P8のうち偶数番目のパルスP2,P4,P6,P8のパルス幅W2,W4,W6,W8がスイッチング素子TR2,TR4のオン時間に対応している。
={(N1×T)+(N3×T)+(N5×T)+(N7×T)}/4
Wb=(W2+W4+W6+W8)/4
={(N2×T)+(N4×T)+(N6×T)+(N8×T)}/4
次に、制御回路33は、算出したパルス幅Wa,Wb(実値)と上記記憶装置に記憶されていた指令値Fa,Fbとの比較結果に基づいて、スイッチング素子TR1〜TR4のオンパルス幅を示す指令値Fa,Fbを補正する(ステップST8)。具体的には、制御回路33は、記憶装置に記憶されていた指令値Fa,Fbを便宜上それぞれ指令値WFa,WFbとしたときに、以下の式を用いて補正後の指令値Fa,Fbを算出する。
Fb=(WFb−Wb)+WFb
すなわち、算出したパルス幅Wa,Wb(実値)と記憶装置に記憶されていた指令値WFa,WFbとの差分を、その指令値WFa,WFbに加算することにより、補正後の指令値Fa,Fbを算出する。ここで、算出したパルス幅Wa,Wbと指令値WFa,WFbとの差分が、フォトカプラ34Aやスイッチング素子TR1〜TR4の特性ばらつき等に起因して生じる差である。このため、上記差分を本来の指令値Fa,Fb(ここでは、最初に設定された補正前の指令値WFa,WFb)に重畳することにより、上記特性ばらつきを補償することができる。
(1)駆動信号S1〜S4に応じた信号としてトランスINTの入力電流Iaが検出され、その入力電流Iaに対応する検出信号Ibからパルス信号Puが生成される。そのパルス信号Puが有するパルスPmのパルス幅Wmが測定され、その測定結果に基づいてスイッチング素子TR1〜TR4の実際のオン時間に相当するパルス幅Wa,Wbが算出される。これらパルス幅Wa,Wb(実値)と指令値Fa,Fbとの差分に基づいて、指令値Fa,Fbが補正される。すなわち、フォトカプラ34Aの特性ばらつき等に起因して生じる上記差分が指令値Fa,Fbに重畳されて指令値Fa,Fbが補正される。このため、補正後の指令値Fa,Fbに基づいて駆動信号S1〜S4のオンパルス幅を設定することにより、上記特性ばらつきによる影響を低減することができる。したがって、フォトカプラ34Aに特性ばらつきが存在する場合であっても、スイッチング素子TR1,TR4のオン時間と、スイッチング素子TR2,TR3のオン時間との差が大きくなることを抑制できる。この結果、トランスINTにおける偏磁の発生を好適に抑制することができる。
・上記実施形態では、算出したパルス幅Wa,Wbと指令値WFa,WFbとの差分を、最初に設定された補正前の指令値WFa,WFbに加算するようにした。これに限らず、例えば、上記差分を、その時々で出力電流Ioに対応する検出信号Idに基づいて生成される指令値Fa,Fbに加算するようにしてもよい。
・インバータ回路12はフルブリッジ回路以外の構成であってもよく、例えばハーフブリッジ回路であってもよい。
11 一次側変換回路
12 インバータ回路
13 二次側変換回路
21 電流検出器
30,30A,30B 制御部
31,31A 信号処理回路
32 パルス幅測定回路
33 制御回路
34 駆動回路
34A フォトカプラ
51 カウンタ
Fa,Fb 指令値
F1〜F4 指令値
Ia 入力電流
Ib 検出信号
INT 溶接トランス(トランス)
L1 一次側コイル
L2 二次側コイル
Pu パルス信号
S1〜S4 駆動信号
TR1〜TR4 スイッチング素子
Wa,Wb パルス幅(第1パルス幅)
Claims (3)
- トランスの一次側に設けられ、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子の動作により直流電圧から高周波交流電圧を生成するインバータ回路と、
前記トランスの二次側にて所望出力電力を生じさせるように前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する駆動信号を生成する制御部と、を備えた電源装置であって、
前記制御部は、
前記駆動信号のオンパルス幅を設定する指令値を生成する制御回路と、
前記指令値に基づくオンパルス幅を持つ前記駆動信号を前記スイッチング素子に出力する駆動回路と、
前記駆動信号に応じたパルス信号のパルス幅を測定するパルス幅測定回路と、を有し、
前記制御回路は、前記パルス幅測定回路で測定されたパルス幅と前記指令値との比較結果に基づいて、前記指令値を補正するように構成されており、
前記トランスの一次側に入力される入力電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御部は、
前記駆動信号と前記電流検出器にて取得した検出信号とを入力し、前記検出信号が0Aである場合には前記駆動信号を前記パルス信号として前記パルス幅測定回路に出力する一方で、前記検出信号が0A以外の場合には、前記検出信号を全波整流し、全波整流後の信号を波形整形した信号を前記パルス信号として前記パルス幅測定回路に出力する信号処理回路を備えていることを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載の電源装置において、
前記制御回路は、前記電源装置の電源オン時に常時、又は間欠的に前記指令値の補正を実行することを特徴とする電源装置。 - 請求項1又は2に記載の電源装置を用い、溶接用の出力電力を生成するように構成されたことを特徴とする溶接用電源装置。
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