JP6890978B2 - High voltage power supply for electrostatic coating equipment - Google Patents

High voltage power supply for electrostatic coating equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6890978B2
JP6890978B2 JP2017002942A JP2017002942A JP6890978B2 JP 6890978 B2 JP6890978 B2 JP 6890978B2 JP 2017002942 A JP2017002942 A JP 2017002942A JP 2017002942 A JP2017002942 A JP 2017002942A JP 6890978 B2 JP6890978 B2 JP 6890978B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
voltage
frequency
value
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017002942A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018111066A (en
Inventor
新一 鈴木
新一 鈴木
宏美 三枝
宏美 三枝
Original Assignee
日本電波株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電波株式会社 filed Critical 日本電波株式会社
Priority to JP2017002942A priority Critical patent/JP6890978B2/en
Publication of JP2018111066A publication Critical patent/JP2018111066A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6890978B2 publication Critical patent/JP6890978B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、静電的に荷電されるコーティング材料粒子を散布する静電コーティング装置に用いられる高電圧電源装置に関する。 The present invention relates to a high voltage power supply device used in an electrostatic coating device that sprays electrostatically charged coating material particles.

従来の静電コーティング装置における高電圧電源装置は、高圧トランスとその二次側の電圧増倍回路(例えば倍電圧整流回路)とを含む高電圧モジュールと、高圧トランス一次側に流れる電流をスイッチングするドライブ回路とこれにドライブ信号を供給するコントローラとを含む高電圧制御装置とを備えている。コーティング材料は、液体のペイント材料などが用いられる。 A high-voltage power supply device in a conventional electrostatic coating device switches a high-voltage module including a high-voltage transformer and a voltage booster circuit (for example, a voltage doubler rectifier circuit) on the secondary side thereof with a current flowing on the primary side of the high-voltage transformer. It includes a drive circuit and a high voltage controller that includes a controller that supplies drive signals to it. As the coating material, a liquid paint material or the like is used.

コントローラは、ドライブ回路にドライブ信号を供給し、ドライブ回路を介して高圧トランスの一次側に周期的ないし振動的な駆動電圧を発生させる。これにより高圧トランスの二次側に高電圧が発生し、これが電圧増倍回路へ加えられ、電圧増倍回路の出力高電圧が静電電位利用の塗装機器(荷電コーティング材料粒子を散布する噴射機)に供給されるようになっている。 The controller supplies a drive signal to the drive circuit and generates a periodic or oscillating drive voltage on the primary side of the high voltage transformer via the drive circuit. As a result, a high voltage is generated on the secondary side of the high-voltage transformer, which is applied to the voltage booster circuit, and the output high voltage of the voltage booster circuit is used for coating equipment using electrostatic potential (injector that sprays charged coating material particles). ) Is to be supplied.

高圧トランス一次側の駆動電圧の振幅におよそ比例して、高圧トランスの二次電圧、また、高電圧モジュールの出力電圧が変化する。マイコンなどで構成されたコントローラは、効率及び安全性について所望の範囲内になるように、作動直流電源をDC−DCコンバータなどの可変出力電源で構成して、高圧トランス一次側の内部電圧(直流供給電圧)を制御する。代表的な内部電圧は、約5Vから21Vの範囲である。内部電圧をFETなどのスイッチング素子にてスイッチングして、高圧トランスの一次側に、周期的ないし振動的な駆動電圧を発生させる事が行われている。 The secondary voltage of the high-voltage transformer and the output voltage of the high-voltage module change in approximately proportion to the amplitude of the drive voltage on the primary side of the high-voltage transformer. In a controller composed of a microcomputer or the like, the operating DC power supply is composed of a variable output power supply such as a DC-DC converter so that the efficiency and safety are within the desired range, and the internal voltage (DC) on the primary side of the high voltage transformer is used. Supply voltage) is controlled. Typical internal voltages are in the range of about 5V to 21V. The internal voltage is switched by a switching element such as a FET to generate a periodic or oscillating drive voltage on the primary side of the high voltage transformer.

図5は一般的な静電コーティング装置であって、高電圧モジュールを内蔵した塗装機1の高圧トランス一次側に高電圧制御装置2内の電源からパルス電圧3を供給した場合の電源の電流波形4(高圧トランス一次側の電流波形)を示す。高電圧モジュールは、一般に最も出力の効率が高い中心周波数を持つ共振型高電圧電源である。この中心周波数は一定でなく、負荷条件、温度条件や経年変化により変動する。このため、パルス電圧3が適正周波数であれば、実効電流値小、ピーク電流小となるが、適正周波数を逸脱すると、実効電流値大、ピーク電流大となり、効率が低下する。 FIG. 5 shows a general electrostatic coating device, and is a current waveform of a power source when a pulse voltage 3 is supplied from a power source in the high voltage control device 2 to the primary side of a high voltage transformer of a coating machine 1 having a built-in high voltage module. 4 (current waveform on the primary side of the high voltage transformer) is shown. A high voltage module is generally a resonant high voltage power supply with a center frequency with the highest output efficiency. This center frequency is not constant and fluctuates depending on load conditions, temperature conditions and aging. Therefore, if the pulse voltage 3 has an appropriate frequency, the effective current value is small and the peak current is small, but if the pulse voltage 3 deviates from the appropriate frequency, the effective current value is large and the peak current is large, and the efficiency is lowered.

このため、従来から負荷(塗布機器)に流れる負荷電流のフィードバック信号や、出力高電圧のフィードバック信号を使用して、ドライブ回路に印加するドライブ信号を調整することが行われている。例えば、対象となる負荷に対して高電圧モジュールが効率的に動作するよう、ドライブ信号の周波数、つまり高圧トランス一次側の駆動周波数を手動で調整したり、また、自動的に調整する技術がある。 Therefore, conventionally, the feedback signal of the load current flowing through the load (coating device) and the feedback signal of the output high voltage are used to adjust the drive signal applied to the drive circuit. For example, there is a technique for manually adjusting or automatically adjusting the frequency of the drive signal, that is, the drive frequency on the primary side of the high-voltage transformer so that the high-voltage module operates efficiently with respect to the target load. ..

駆動周波数の調整方法の例を列挙すれば、以下の通りである。
・高電圧モジュールの高電圧出力、負荷電流を一定とした条件で、高圧トランス一次側の可変電圧を最少とする(下記特許文献1)。
・高圧トランス二次側の位相を検出する(下記特許文献1)。
・高電圧モジュールの高電圧出力、負荷電流を一定とした条件で、高圧トランス一次側の平均電流を最少とする(参考文献を提示しないが一般的)。
・高電圧モジュールの高電圧出力、負荷電流を一定とした条件で、高電圧出力、負荷電流、内部電圧、高圧トランス一次側の平均電流から効率を最大とする(参考文献を提示しないが一般的)。
The following is an example of how to adjust the drive frequency.
-Under the condition that the high voltage output of the high voltage module and the load current are constant, the variable voltage on the primary side of the high voltage transformer is minimized (Patent Document 1 below).
-Detect the phase on the secondary side of the high-voltage transformer (Patent Document 1 below).
-Minimize the average current on the primary side of the high-voltage transformer under the condition that the high-voltage output and load current of the high-voltage module are constant (references are not presented, but it is common).
-Maximize the efficiency from the high voltage output, load current, internal voltage, and average current on the primary side of the high voltage transformer under the condition that the high voltage output and load current of the high voltage module are constant (references are not presented, but general). ).

従来一般的な高電圧モジュールの高電圧出力、負荷電流を一定とした条件で、トランス一次側の平均電流を最少とする方法では、中心周波数付近で周波数変化に対する検出量の変化が少なく、高精度の回路が必要となったり、10ビット以上のA/Dコンバータを用いて、ソフトウェアの平均処理により読み取り精度を向上させる構成が必要だった。プログラムにより中心周波数を求める際も、変化させる周波数の単位を小さくすると、検出量の変化が小さいため、プログラムにより求めた駆動周波数と中心周波数との誤差が発生したり、高圧トランスや、高電圧モジュールを接続するケーブル長による波形歪の影響を受けることがあった。プログラムにより、最小値を探究するアルゴリズムを用いた場合は、外乱のノイズにより速やかに最適値に収束しないことがあるため、試行回数を多くして最適点決定の時間がかかることがあった。また、高電圧トランスの故障によって、磁束飽和などの異常状態により一次電流が異常値になったとしても、駆動周波数の調整時の周波数範囲が狭い場合には、やはり異常電流が検出量に与える変化が少ないため、故障の状態を見逃すことがあった。 With the method of minimizing the average current on the primary side of the transformer under the condition that the high voltage output and load current of a conventional general high voltage module are constant, the change in the detected amount with respect to the frequency change is small near the center frequency, and the accuracy is high. The circuit was required, and a configuration was required to improve the reading accuracy by averaging the software using an A / D converter of 10 bits or more. Even when the center frequency is obtained by the program, if the unit of the frequency to be changed is made small, the change in the detected amount is small, so that an error occurs between the drive frequency obtained by the program and the center frequency, or a high-voltage transformer or high-voltage module. It was sometimes affected by waveform distortion due to the length of the cable connecting the cables. When an algorithm that searches for the minimum value is used by the program, it may not quickly converge to the optimum value due to disturbance noise, so the number of trials may be increased and it may take time to determine the optimum point. Further, even if the primary current becomes an abnormal value due to an abnormal state such as magnetic flux saturation due to a failure of the high voltage transformer, if the frequency range at the time of adjusting the drive frequency is narrow, the change that the abnormal current gives to the detected amount is still obtained. Because there are few, I sometimes overlooked the state of failure.

また、高圧トランス二次側電圧や電流の位相を検出する方法では、5kV〜20kVとなる二次側高電圧の信号を観測することは困難のため、高圧トランスに検出用の巻線を追加することが行われており、高圧トランスの構造が複雑化する。また、位相検出のためコンパレータや積分回路が必要になるほか、やはり波形歪の影響を受けやすい問題があった。 In addition, since it is difficult to observe the secondary side high voltage signal of 5 kV to 20 kV by the method of detecting the phase of the secondary side voltage and current of the high voltage transformer, a winding for detection is added to the high voltage transformer. This is done and the structure of the high voltage transformer is complicated. In addition, a comparator and an integrator circuit are required for phase detection, and there is also a problem that the waveform distortion is easily affected.

特開平10−202151号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-202151

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、静電電位利用の塗装機器が効率よく動作するドライブ信号の周波数を精度よく、容易に見いだすことが可能な静電コーティング装置用高電圧電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in recognition of such a situation, and an object of the present invention is an electrostatic coating device capable of accurately and easily finding the frequency of a drive signal in which a coating device using an electrostatic potential operates efficiently. To provide a high voltage power supply for use.

本発明のある態様は静電コーティング装置用高電圧電源装置である。この静電コーティング装置用高電圧電源装置は、静電的に荷電されるコーティング材料粒子を散布する静電コーティング装置に用いられ、
一次巻線及び二次巻線を有する高圧トランスと、前記二次巻線の誘起電圧を整流する高電圧整流器とを有し、前記高電圧整流器の出力電圧を、静電電位利用の塗装機器に供給する高電圧発生部と、
前記一次巻線に流れる電流をスイッチングするドライブ回路と、
前記一次巻線の電流のピーク値を検出するピーク検出部と、
ドライブ信号を生成して前記ドライブ回路に供給するコントローラとを備え、
前記ピーク検出部のピーク値が最小となるように前記ドライブ信号の周波数を前記コントローラで可変制御することを特徴とする。
前記態様において、前記一次巻線の電流の平均値を検出する回路をさらに備えてもよい。


One embodiment of the present invention is a high voltage power supply device for an electrostatic coating device. This high-voltage power supply device for an electrostatic coating device is used in an electrostatic coating device that sprays electrostatically charged coating material particles.
It has a high-voltage transformer having a primary winding and a secondary winding, and a high-voltage rectifier that rectifies the induced voltage of the secondary winding, and transfers the output voltage of the high-voltage rectifier to a coating device using an electrostatic potential. The high voltage generator to supply and
A drive circuit that switches the current flowing through the primary winding,
A peak detection unit that detects the peak value of the current of the primary winding, and
It is equipped with a controller that generates a drive signal and supplies it to the drive circuit.
It is characterized in that the frequency of the drive signal is variably controlled by the controller so that the peak value of the peak detection unit is minimized.
In the above embodiment, a circuit for detecting the average value of the current of the primary winding may be further provided.


前記態様において、前記ピーク検出部は、前記ピーク値を取得するための第1の時定数と、前記ピーク値を保持するための第2の時定数とを持ち、
前記第1の時定数は前記ピーク検出部に混入するノイズパルス幅の5000倍〜30000倍の範囲であり、
前記第2の時定数は前記ドライブ信号の周期以上であるとよい。
In the above aspect, the peak detection unit has a first time constant for acquiring the peak value and a second time constant for holding the peak value.
The first time constant is in the range of 5,000 to 30,000 times the noise pulse width mixed in the peak detection unit.
The second time constant is preferably equal to or longer than the period of the drive signal.

前記態様において、前記第1の時定数は前記ドライブ信号の周期の250倍〜1500倍の範囲であり、前記第2の時定数は前記ドライブ信号の周期の100倍〜3000倍の範囲であり、かつ前記第2の時定数は、ドライブ信号周期を調整する際の周波数変化量に対応する検出値の確定時間が100倍〜500倍の範囲であるとよい。 In the above embodiment, the first time constant is in the range of 250 to 1500 times the cycle of the drive signal, and the second time constant is in the range of 100 to 3000 times the cycle of the drive signal. Moreover, the second time constant is preferably in the range of 100 times to 500 times the determination time of the detected value corresponding to the amount of frequency change when adjusting the drive signal cycle.

前記態様において、前記一次巻線の平均電流を検出する平滑回路と、前記ドライブ信号の周波数である駆動周波数を単位周波数で増加、減少する操作手段と、前記駆動周波数の表示手段と、前記一次巻線の電流のピーク値を表示する表示手段と、前記平均電流値を表示する表示手段とを備え、前記操作手段による前記駆動周波数の増減に対して、前記電流ピーク値と前記平均電流値を更新する構成であるとよい。 In the above embodiment, a smoothing circuit for detecting the average current of the primary winding, an operating means for increasing or decreasing a drive frequency which is a frequency of the drive signal by a unit frequency, a means for displaying the drive frequency, and the primary winding. A display means for displaying the peak value of the current of the line and a display means for displaying the average current value are provided, and the current peak value and the average current value are updated with respect to the increase / decrease of the drive frequency by the operation means. It is preferable that the configuration is such that

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Any combination of the above components and a conversion of the expression of the present invention between methods, systems and the like are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、静電的に荷電されるコーティング材料粒子を散布する静電コーティング装置に用いられる高電圧電源装置において、高圧トランス一次側の電流ピーク値をピーク検出部で検出して高圧トランス一次側の駆動周波数(ドライブ信号の周波数)を可変制御することによって、従来の平均電流や効率を用いた制御方法より高い精度で駆動周波数を制御して、高電圧発生部の動作を最適化する事が可能となる。また、高圧トランスの駆動周波数を調整する際に、高圧トランスの故障による電流の波形異常をより高い感度で検出することが可能となる。 According to the present invention, in a high-voltage power supply device used for an electrostatic coating device that sprays electrostatically charged coating material particles, a high-voltage transformer detects a current peak value on the primary side of the high-voltage transformer with a peak detection unit. By variably controlling the drive frequency (drive signal frequency) on the primary side, the drive frequency is controlled with higher accuracy than the conventional control method using average current and efficiency, and the operation of the high voltage generator is optimized. Things will be possible. Further, when adjusting the drive frequency of the high-voltage transformer, it becomes possible to detect a current waveform abnormality due to a failure of the high-voltage transformer with higher sensitivity.

本発明に係る静電コーティング装置用高電圧電源装置の実施の形態を示すブロック図。The block diagram which shows the embodiment of the high voltage power supply device for an electrostatic coating device which concerns on this invention. 実施の形態におけるピーク検出部を示す回路図。The circuit diagram which shows the peak detection part in embodiment. 実施の形態の場合(電流ピーク値を用いた場合)の駆動周波数−検出値カーブを従来の、電流平均値又は効率値による駆動周波数−検出値カーブと対比して示す説明図。The explanatory view which shows the drive frequency-detection value curve in the case of an embodiment (when the current peak value is used) in comparison with the conventional drive frequency-detection value curve by a current average value or an efficiency value. 高圧トランス一次側の駆動周波数が中心周波数であるとき、及び中心周波数から逸脱した場合の高圧トランス一次側の電流波形図。The current waveform diagram of the high-voltage transformer primary side when the drive frequency of the high-voltage transformer primary side is the center frequency and when it deviates from the center frequency. 静電コーティング装置用高電圧電源装置において、駆動周波数が適正な場合と、逸脱した場合の電流波形を示す説明図。Explanatory drawing which shows the current waveform when the drive frequency is appropriate, and when it deviates from the high voltage power supply device for an electrostatic coating device. 静電コーティング装置用高電圧電源装置において、異常な電流波形を示す説明図。Explanatory drawing which shows an abnormal current waveform in a high voltage power supply device for an electrostatic coating device. 高圧トランス一次側の駆動周波数が中心周波数であるとき、及び中心周波数から逸脱しかつ異常な電流が発生した場合の高圧トランス一次側の電流波形図。The current waveform diagram of the high-voltage transformer primary side when the drive frequency of the high-voltage transformer primary side is the center frequency, and when the drive frequency deviates from the center frequency and an abnormal current is generated.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, processes, etc. shown in the drawings are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. Moreover, the embodiment is not limited to the invention but is an example, and all the features and combinations thereof described in the embodiment are not necessarily essential to the invention.

図1乃至図4で本発明に係る静電コーティング装置用高電圧電源装置の実施の形態を説明する。図1に示す静電コーティング装置用高電圧電源装置は、高電圧を発生して噴射機(ガン)10に供給する高電圧発生部としての高電圧モジュール20と、高電圧モジュール20の出力を制御するとともに効率を最適化するための高電圧制御部30と、両者を接続するケーブルとを有する。噴射機10は静電電位利用の塗装機器であって、荷電コーティング材料粒子を対象物に散布するものであり、高電圧モジュール20は通常、噴射機10のケーシング内に収納されているため、ケーブルで高電圧制御部30と電気的に接続される。 1 to 4 show an embodiment of a high voltage power supply device for an electrostatic coating device according to the present invention. The high-voltage power supply device for an electrostatic coating device shown in FIG. 1 controls a high-voltage module 20 as a high-voltage generating unit that generates a high voltage and supplies it to the injector (gun) 10 and the output of the high-voltage module 20. It also has a high voltage control unit 30 for optimizing efficiency and a cable connecting both. The injector 10 is a coating device that utilizes an electrostatic potential, and sprays charged coating material particles on an object. Since the high voltage module 20 is usually housed in the casing of the injector 10, a cable is used. Is electrically connected to the high voltage control unit 30.

高電圧モジュール20は一次巻線21a及び二次巻線21bを有する高圧トランス21と、二次巻線21bの誘起電圧を整流し増倍する電圧増倍回路22とを有し、電圧増倍回路22の高電圧出力が噴射機10に供給される。電圧増倍回路22は例えば倍電圧整流回路等である。 The high voltage module 20 has a high voltage transformer 21 having a primary winding 21a and a secondary winding 21b, and a voltage multiplying circuit 22 for rectifying and multiplying the induced voltage of the secondary winding 21b. The high voltage output of 22 is supplied to the injector 10. The voltage multiplying circuit 22 is, for example, a voltage doubler rectifier circuit or the like.

高電圧制御部30は作動直流電源としての可変制御安定化電源40と、可変制御安定化電源40から高圧トランス21の一次巻線21aに流れる電流をスイッチングするドライブ回路50と、一次巻線21aの電流を検出する電流検出部60と、電流検出部60の電流値に比例した電圧値を平滑して一次巻線21aの平均電流値を検出する平滑回路65と、電流検出部60の電流値に比例した電圧値から一次巻線21aの電流のピーク値を検出するピーク検出部70と、マイクロコントローラ(略称:マイコン)80と、表示操作部85とを有する。可変制御安定化電源40は例えばスイッチング・レギュレータ等であり、マイコン80からの電圧設定信号81を受けて約5V〜21Vの範囲で出力電圧を可変できる。ドライブ回路50はマイコン80からのドライブ信号82を受けて高圧トランス21の一次巻線21aに流れる電流をスイッチングする。ドライブ信号82の周波数で一次巻線21aの電流がスイッチングされるから、ドライブ信号の周波数とスイッチング周波数(駆動周波数)は一致する。マイコン80のA/D変換入力端子にはピーク検出部70からの一次巻線21aの電流のピーク値に比例した電圧値が加えられ、また、別のA/D変換入力端子には平滑回路65からの一次巻線21aの平均電流値に比例した電圧値が加えられる。 The high voltage control unit 30 includes a variable control stabilized power supply 40 as an operating DC power supply, a drive circuit 50 that switches the current flowing from the variable control stabilized power supply 40 to the primary winding 21a of the high voltage transformer 21, and a primary winding 21a. The current detection unit 60 that detects the current, the smoothing circuit 65 that smoothes the voltage value proportional to the current value of the current detection unit 60 and detects the average current value of the primary winding 21a, and the current value of the current detection unit 60. It has a peak detection unit 70 that detects the peak value of the current of the primary winding 21a from a proportional voltage value, a microcontroller (abbreviation: microcomputer) 80, and a display operation unit 85. The variable control stabilized power supply 40 is, for example, a switching regulator or the like, and can change the output voltage in the range of about 5V to 21V in response to the voltage setting signal 81 from the microcomputer 80. The drive circuit 50 receives the drive signal 82 from the microcomputer 80 and switches the current flowing through the primary winding 21a of the high voltage transformer 21. Since the current of the primary winding 21a is switched at the frequency of the drive signal 82, the frequency of the drive signal and the switching frequency (drive frequency) match. A voltage value proportional to the peak value of the current of the primary winding 21a from the peak detection unit 70 is applied to the A / D conversion input terminal of the microcomputer 80, and a smoothing circuit 65 is applied to another A / D conversion input terminal. A voltage value proportional to the average current value of the primary winding 21a is applied.

図2はドライブ回路50、電流検出部60及びピーク検出部70の構成を具体的に示す。ドライブ回路50はマイコン80からのドライブ信号82を受けるFET駆動回路51、FET駆動回路51の出力信号でスイッチングされるFET52、及びFET52のドレイン−ソース間に接続されるスナバ回路53を有する。電流検出部60は電流検出抵抗R1を有し、可変制御安定化電源40からの直流電圧供給を受ける高圧トランス21の一次巻線21aに対し、FET52及び電流検出抵抗R1の直列接続が直列に挿入されて、グラウンド(GND)に接続されている。これにより、電流検出抵抗R1の両端に一次巻線21aの電流値に比例した電圧値が得られる。 FIG. 2 specifically shows the configurations of the drive circuit 50, the current detection unit 60, and the peak detection unit 70. The drive circuit 50 includes a FET drive circuit 51 that receives a drive signal 82 from the microcomputer 80, an FET 52 that is switched by an output signal of the FET drive circuit 51, and a snubber circuit 53 that is connected between the drain and the source of the FET 52. The current detection unit 60 has a current detection resistor R1, and a series connection of the FET 52 and the current detection resistor R1 is inserted in series with the primary winding 21a of the high voltage transformer 21 that receives the DC voltage supply from the variable control stabilized power supply 40. Is connected to the ground (GND). As a result, a voltage value proportional to the current value of the primary winding 21a can be obtained at both ends of the current detection resistor R1.

ピーク検出部70は、電圧アンプA1,A2、ダイオードD1,抵抗R2,R3,R4,R5,R6、及びコンデンサC1,C2,C3を有する。電流検出抵抗R1と電圧アンプA1の入力側との間に挿入された抵抗R2,R3(それぞれ10Ω)とコンデンサC1(0.01μF)は、カットオフ周波数796kHzのローパスフィルタであり、高周波ノイズ除去用(FETパッケージの寄生インダクタなどに起因するノイズ除去用)及び静電ノイズ保護用である。このカットオフ周波数を低くすると、ピーク波形が鈍り、ピーク検出部70の特性に影響があるため、駆動周波数に対して、十分大きな値とする。このローパスフィルタのカットオフ周波数796kHzは例示であり、およそ1MHzの周波数を低減するためドライブ信号の周期の1/30〜1/100の範囲の時定数を持てばよい。 The peak detection unit 70 includes voltage amplifiers A1 and A2, diodes D1, resistors R2, R3, R4, R5, R6, and capacitors C1, C2, and C3. The resistors R2 and R3 (10Ω each) and the capacitor C1 (0.01 μF) inserted between the current detection resistor R1 and the input side of the voltage amplifier A1 are low-pass filters with a cutoff frequency of 796 kHz and are used for removing high-frequency noise. (For removing noise caused by parasitic inductors in FET packages) and for protecting electrostatic noise. If this cutoff frequency is lowered, the peak waveform becomes dull and the characteristics of the peak detection unit 70 are affected. Therefore, the value is set to a sufficiently large value with respect to the drive frequency. The cutoff frequency of 796 kHz of this low-pass filter is an example, and it is sufficient to have a time constant in the range of 1/30 to 1/100 of the period of the drive signal in order to reduce the frequency of about 1 MHz.

整流機能を持つダイオードD1はショットキーダイオードなどの容量成分及び逆回復時間の小さいものを用いる。電流検出抵抗R1の両端の電圧から高周波ノイズが除去された電圧は電圧アンプA1で増幅され、ダイオードD1を介して抵抗R4(2kΩ),抵抗R5(1.5kΩ)及びコンデンサC2,C3(それぞれ0.1μF)からなるピーク値保持用時定数回路に加えられる。ピーク値保持用時定数回路の出力電圧は電圧アンプA2(例えば増幅度1のバッファ)を介してマイコン80のA/D変換入力端子に供給される。コンデンサC2,C3は電圧保持の目的で使用され、この充電の速度は、ダイオードD1による整流作用と抵抗R4,R5により決定される。ピーク検出部70出力の出力電圧は、入力波形が繰り返されるうち、ピーク電流に比例した検出値に収束する。例えば方形波の入力波形に対して、三角波の入力波形では、三角波の末端に近づくにつれて充電時間が短くなるため、検出レベルまたは飽和値に近づく時間が長くなる。図2の回路構成では、ドライブ信号の周波数(つまり駆動周波数)が中心周波数23kHzに対して、調整される下限の周波数20kHzを想定して、ディューティ―比がおよそ25%の三角波に対して、20msec〜30msec、400〜600波形によりピークの検出値となるように、決定している(ピーク値を取得するための第1の時定数を定めている)。 As the diode D1 having a rectifying function, a diode having a small capacitance component such as a Schottky diode and a reverse recovery time is used. The voltage from which high-frequency noise is removed from the voltage across the current detection resistor R1 is amplified by the voltage amplifier A1, and the resistor R4 (2 kΩ), resistor R5 (1.5 kΩ), and capacitors C2 and C3 (each 0) are amplified via the diode D1. It is added to the peak value holding time constant circuit consisting of .1 μF). The output voltage of the peak value holding time constant circuit is supplied to the A / D conversion input terminal of the microcomputer 80 via the voltage amplifier A2 (for example, a buffer having an amplification degree of 1). Capacitors C2 and C3 are used for the purpose of holding voltage, and the charging speed is determined by the rectifying action of the diode D1 and the resistors R4 and R5. The output voltage of the peak detection unit 70 output converges to a detection value proportional to the peak current while the input waveform is repeated. For example, in contrast to the input waveform of a square wave, in the input waveform of a triangular wave, the charging time becomes shorter as it approaches the end of the triangular wave, so that the time for approaching the detection level or the saturation value becomes longer. In the circuit configuration of FIG. 2, assuming that the lower limit frequency of 20 kHz is adjusted with respect to the center frequency of 23 kHz, the frequency of the drive signal (that is, the drive frequency) is 20 msec for a triangular wave having a duty ratio of about 25%. It is determined so that the peak detection value is obtained from the waveforms of ~ 30 msec and 400 to 600 (the first time constant for acquiring the peak value is set).

図1に示す静電コーティング装置用高電圧電源装置は、工場内に設置されており、高電圧モジュール20と高電圧制御部30を接続するケーブルからノイズが誘導され、パルス状のノイズがピーク検出部70に混入することがある。例えば、パルスの幅が1μsec、電流のノイズが30Aなどである。このパルス幅は、中心周波数23kHzを想定してドライブ周期の約1/43.5であり、また、ピーク検出部70は前述のように400〜600波形により検出値に到達するよう調整しているため、ピーク電流の最小値を0.5Aとすると、
30A÷0.5A÷43.5÷400=0.0034
となり、このノイズがピーク検出部70に与える影響は、最少のピーク値を基準にしても1%以下とすることができる。このとき、ピーク検出部70が検出値に到達する時間20msecは、ノイズのパルス幅1μsecの20000倍の関係にある。ピーク電流の最小値及びノイズのパルス幅の変動幅を考慮すると、ピーク値を取得するための第1の時定数は、ピーク検出部70に混入するノイズパルス幅の5000倍〜30000倍の範囲であることが好ましいと言える。また、ドライブ信号の周期の250倍〜1500倍の範囲がいっそう好ましい。
The high-voltage power supply device for an electrostatic coating device shown in FIG. 1 is installed in a factory, and noise is induced from a cable connecting the high-voltage module 20 and the high-voltage control unit 30, and pulse-shaped noise peaks. It may be mixed in the part 70. For example, the pulse width is 1 μsec, the current noise is 30 A, and the like. This pulse width is about 1 / 43.5 of the drive cycle assuming a center frequency of 23 kHz, and the peak detection unit 70 is adjusted so as to reach the detected value with 400 to 600 waveforms as described above. Therefore, assuming that the minimum value of the peak current is 0.5A,
30A ÷ 0.5A ÷ 43.5 ÷ 400 = 0.0043
Therefore, the influence of this noise on the peak detection unit 70 can be 1% or less even with the minimum peak value as a reference. At this time, the time 20 msec for the peak detection unit 70 to reach the detected value is 20000 times the noise pulse width of 1 μsec. Considering the minimum value of the peak current and the fluctuation width of the noise pulse width, the first time constant for acquiring the peak value is in the range of 5000 to 30,000 times the noise pulse width mixed in the peak detection unit 70. It can be said that there is preferable. Further, a range of 250 to 1500 times the cycle of the drive signal is more preferable.

一方、ピーク検出部70におけるピーク値の保持特性は、その出力電圧のリプルを考慮して決定する。コンデンサC2,C3の電荷は、抵抗R6により放電されるから、ピーク値を保持するための第2の時定数はコンデンサC2,C3及び抵抗R6から定まる。出力電圧のリプルを1%以内とするには、コンデンサC2とC3の和と抵抗R6による第2の時定数を、ドライブ信号の周期の100倍以上とする。なお、抵抗R6以外にも、ダイオードD1の漏れ電流及び、接続先であるマイコン80のA/Dコンバータの入力バイアス電流により放電される。この大きさは周囲温度を考慮して1〜5μA程度であり、コンデンサC2及びC3に0.1μF程度のコンデンサを用いた場合は、抵抗R6を接続せず、コンデンサ容量と上記デバイスの漏れ電流を考慮して決定しても良い。例えば、最低電流ピークに相当するコンデンサC1,C2の電圧を0.05Vとすると、漏れ電流による放電時間は
最小値:(0.1μF×2×0.05V)÷5μA=2msec、
最大値:(0.1μF×2×0.05V)÷1μA=10msec
となり、最低周波数20kHzに対して、100〜500波形の範囲となる。
上記は最低電流ピークについて説明したが、このピーク値は高電圧電源装置の負荷、つまり静電コーティング装置と被塗装体の形状や被塗装体までの距離などにより変化し、通常最も良い塗装品質が得られる負荷状態での電流ピークに相当するコンデンサC1,C2の電圧を0.3Vとすると、同様の計算により最低周波数20kHzに対して600〜3000波形の範囲となる。
また、最適な周波数をマイコン80のプログラムにより決定する際、例えば、0.1Hzの変化による最大のコンデンサC1、C2の電圧変化を0.1Vとすると、この周波数変化により、電圧が確定するまでに、0.1μF×2×0.1V)÷1μA=20msec以上の時間が必要となる。プログラムは、この時間以上の周期である0.05秒〜0.1秒以上などの時間経過の後に、ピーク検出部70の電圧を観測する。
On the other hand, the holding characteristic of the peak value in the peak detection unit 70 is determined in consideration of the ripple of the output voltage. Since the electric charge of the capacitors C2 and C3 is discharged by the resistor R6, the second time constant for holding the peak value is determined by the capacitors C2 and C3 and the resistor R6. In order to keep the ripple of the output voltage within 1%, the sum of the capacitors C2 and C3 and the second time constant due to the resistor R6 are set to 100 times or more the period of the drive signal. In addition to the resistor R6, the current is discharged by the leakage current of the diode D1 and the input bias current of the A / D converter of the microcomputer 80 to be connected. This size is about 1 to 5 μA in consideration of the ambient temperature, and when a capacitor of about 0.1 μF is used for the capacitors C2 and C3, the resistor R6 is not connected, and the capacitor capacity and the leakage current of the above device are measured. It may be decided in consideration. For example, if the voltage of the capacitors C1 and C2 corresponding to the lowest current peak is 0.05V, the discharge time due to the leakage current is the minimum value: (0.1μF × 2 × 0.05V) ÷ 5μA = 2msec,
Maximum value: (0.1 μF × 2 × 0.05 V) ÷ 1 μA = 10 msec
Therefore, the waveform is in the range of 100 to 500 with respect to the minimum frequency of 20 kHz.
The above describes the lowest current peak, but this peak value changes depending on the load of the high-voltage power supply, that is, the shape of the electrostatic coating device and the object to be coated, the distance to the object to be coated, etc., and usually the best coating quality is obtained. Assuming that the voltages of the capacitors C1 and C2 corresponding to the current peaks in the obtained load state are 0.3V, the voltage is in the range of 600 to 3000 waveforms with respect to the minimum frequency of 20 kHz by the same calculation.
Further, when the optimum frequency is determined by the program of the microcomputer 80, for example, if the voltage change of the maximum capacitors C1 and C2 due to the change of 0.1 Hz is 0.1 V, the voltage is determined by this frequency change. , 0.1 μF × 2 × 0.1 V) ÷ 1 μA = 20 msec or more is required. The program observes the voltage of the peak detection unit 70 after a lapse of time such as 0.05 seconds to 0.1 seconds or more, which is a cycle of this time or more.

上記を考慮して、前記第2の時定数はドライブ信号の周期の100倍〜3000倍の範囲であることが好ましく、さらに、第2の時定数は、ドライブ信号周期を調整する際の周波数変化量に対応する検出値の確定時間がドライブ信号の周期の100倍〜500倍の範囲であることが望ましい。 In consideration of the above, the second time constant is preferably in the range of 100 to 3000 times the period of the drive signal, and further, the second time constant is a frequency change when adjusting the drive signal period. It is desirable that the determination time of the detection value corresponding to the quantity is in the range of 100 to 500 times the cycle of the drive signal.

実際の回路では、構成部品による制約を受ける。ダイオードD1の容量成分と、保持特性を実現するコンデンサC2,C3の比率により、出力にリプルが発生するためである。整流機能を持つダイオードは、ショットキータイプなど容量成分及び逆回復時間が小さいものを用いる。一般にフィルタを抵抗、コンデンサで構成した場合、コンデンサ容量は上記のダイオードのコンデンサ容量も考慮して、10,000pF以上とし、10,000pF〜470,000pFの範囲が適している。 In the actual circuit, it is restricted by the components. This is because ripples occur in the output due to the ratio of the capacitance component of the diode D1 to the capacitors C2 and C3 that realize the holding characteristics. As the diode having a rectifying function, a diode having a small capacitance component and reverse recovery time such as a Schottky type is used. Generally, when the filter is composed of a resistor and a capacitor, the capacitor capacity is set to 10,000 pF or more in consideration of the capacitor capacity of the above diode, and the range of 10,000 pF to 470,000 pF is suitable.

さらに、高電圧制御部30は表示・操作部85を備え、駆動周波数を表示する駆動周波数表示部851、平均電流値を表示する平均電流値表示部852、ピーク電流値を表示するピーク電流値表示部853を有する。平均電流値表示部852の平均電流値は、電流検出部60の出力を平滑回路65にも接続し、マイコン80のA/D変換入力端子から取得した値である。また、ピーク電流値表示部853のピーク電流値はピーク検出部70の出力をマイコン80のA/D変換入力端子から取得した値である。駆動周波数は表示・操作部85の周波数調整用ボタン854により、現在値から例えば0.1Hz増加させ、また、周波数調整用ボタン855により0.1Hz減少させることができる。この表示・操作部85は、高電圧制御部30に取り付けられた7セグLEDやスイッチで構成したり、また、高電圧制御部30に接続したPCのソフトウェアで等価な機能を実現しても良い。 Further, the high voltage control unit 30 includes a display / operation unit 85, a drive frequency display unit 851 for displaying the drive frequency, an average current value display unit 852 for displaying the average current value, and a peak current value display for displaying the peak current value. It has a part 853. The average current value of the average current value display unit 852 is a value obtained from the A / D conversion input terminal of the microcomputer 80 by connecting the output of the current detection unit 60 to the smoothing circuit 65. The peak current value of the peak current value display unit 853 is a value obtained by acquiring the output of the peak detection unit 70 from the A / D conversion input terminal of the microcomputer 80. The drive frequency can be increased by, for example, 0.1 Hz from the current value by the frequency adjustment button 854 of the display / operation unit 85, and can be decreased by 0.1 Hz by the frequency adjustment button 855. The display / operation unit 85 may be composed of a 7-segment LED or a switch attached to the high voltage control unit 30, or may realize an equivalent function by software of a PC connected to the high voltage control unit 30. ..

以上の実施の形態の動作説明を行う。高電圧制御部30の可変制御安定化電源40は、マイコン80からの電圧設定信号81の電圧設定指示に従い、内部電圧を発生する。内部電圧出力は、5m〜30mのケーブルを介して、高電圧モジュール20内の高電圧トランス21の一次巻線21aの一端に供給される。高電圧トランス21の一次巻線21aの他端は、ケーブルを介して高電圧制御部30に戻り、ドライブ回路50により駆動周波数でスイッチングされる。このスイッチング周波数は、マイコン80からのドライブ信号82により、図2のFET52により行われる。 The operation of the above embodiment will be described. The variable control stabilized power supply 40 of the high voltage control unit 30 generates an internal voltage according to the voltage setting instruction of the voltage setting signal 81 from the microcomputer 80. The internal voltage output is supplied to one end of the primary winding 21a of the high voltage transformer 21 in the high voltage module 20 via a cable of 5 m to 30 m. The other end of the primary winding 21a of the high-voltage transformer 21 returns to the high-voltage control unit 30 via a cable, and is switched at the drive frequency by the drive circuit 50. This switching frequency is performed by the FET 52 of FIG. 2 by the drive signal 82 from the microcomputer 80.

駆動周波数の範囲は、高電圧モジュール20の内部回路構成により異なるが、例えば中心周波数23kHz、調整範囲が21kHz〜25kHz、運転に適した周波数範囲が22.5kHz〜23.5kHzである。高電圧制御部30は、多様な高電圧モジュール20に対応できるよう、10kHz〜50kHzの範囲で調整可能な仕様としても良い。 The range of the drive frequency varies depending on the internal circuit configuration of the high voltage module 20, but for example, the center frequency is 23 kHz, the adjustment range is 21 kHz to 25 kHz, and the frequency range suitable for operation is 22.5 kHz to 23.5 kHz. The high voltage control unit 30 may have specifications that can be adjusted in the range of 10 kHz to 50 kHz so as to be compatible with various high voltage modules 20.

本実施の形態では、高電圧モジュール20の効率を良好に保つために、高電圧トランス21の一次側の電流を検出して電圧に変換する電流検出部60と、電流検出部60からの電圧出力信号を入力して信号のピーク電圧を検出するピーク検出部70を用いている。図3のように、実施の形態の場合(電流ピーク値を用いた場合)の駆動周波数−検出値カーブ71を従来の、電流平均値又は効率値による駆動周波数−検出値カーブ72と対比したとき、71のカーブは中心周波数f(高電圧モジュール20内の電源の共振周波数)に対してより狭い、感度のよい特性となる。このため、電流ピーク値に比例した検出値が最小とする制御を行うことで、比較的高い精度で中心周波数fに駆動周波数を合わせることができる。また、駆動周波数の最適値を求める際の周波数変更範囲も狭くて良い(自動調整の場合、調整時間を短くできる)。 In the present embodiment, in order to keep the efficiency of the high voltage module 20 good, the current detection unit 60 that detects the current on the primary side of the high voltage transformer 21 and converts it into a voltage, and the voltage output from the current detection unit 60. A peak detection unit 70 is used that inputs a signal and detects the peak voltage of the signal. As shown in FIG. 3, when the drive frequency-detection value curve 71 in the case of the embodiment (when the current peak value is used) is compared with the conventional drive frequency-detection value curve 72 based on the current average value or the efficiency value. The curves of, 71 have a narrower and more sensitive characteristic with respect to the center frequency f 0 (resonance frequency of the power supply in the high voltage module 20). Therefore, the drive frequency can be adjusted to the center frequency f 0 with relatively high accuracy by controlling the detection value proportional to the current peak value to the minimum. Further, the frequency change range when obtaining the optimum value of the drive frequency may be narrow (in the case of automatic adjustment, the adjustment time can be shortened).

さらに、図4を用いて電流ピーク値で駆動周波数を制御する場合の有効性について述べる。図4は、中心周波数fでの高圧トランス21の一次側電流、及び駆動周波数が中心周波数fからずれたときの一次側電流の一例を示している。図4(a)は駆動周波数が中心周波数fの100%(周波数一致)のとき、同図(b)は101%(周波数が高い)のとき、同図(c)は99%(周波数が低い)のとき、同図(d)は109%のとき、同図(e)は91%のときである。なお、静電コーティング装置用高電圧電源装置の高電圧トランスでは、一次側と二次側の巻き数比が大幅に異なるため、特に二次側巻線の線間容量により、このような共振型の波形になることが一般的に知られている。 Further, the effectiveness when the drive frequency is controlled by the current peak value will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of the primary side current of the high voltage transformer 21 at the center frequency f 0 and the primary side current when the drive frequency deviates from the center frequency f 0. FIG. 4 (a) shows when the drive frequency is 100% (frequency matching) of the center frequency f 0 , FIG. 4 (b) shows 101% (high frequency), and FIG. 4 (c) shows 99% (frequency match). When (low), the figure (d) is 109%, and the figure (e) is 91%. In the high-voltage transformer of the high-voltage power supply device for electrostatic coating equipment, the winding number ratio on the primary side and the secondary side is significantly different. It is generally known that the waveform becomes.

例えば、図4(a)では、ピーク電流3A、平均電流1.2Aである。図4(b),(c)においては、ピーク電流は3.24Aと8%の増加に対して、共振型の電流波形であることから、平均電流はg部分が凸でh部分が凹となることから、殆ど変化が無いことは明確である。実測からの例として99%の周波数において、ピーク検出部70の出力電圧は約+8%、平均値は約+2%、効率値は+3〜4%の変化率であり、共振型の高電圧モジュール20を含む電源装置では、ピーク値の検出が有効である。 For example, in FIG. 4A, the peak current is 3A and the average current is 1.2A. In FIGS. 4 (b) and 4 (c), the peak current is 3.24 A, which is an increase of 8%, whereas the average current is a resonance type current waveform, so that the g portion is convex and the h portion is concave. Therefore, it is clear that there is almost no change. As an example from the actual measurement, at a frequency of 99%, the output voltage of the peak detection unit 70 is about + 8%, the average value is about + 2%, the efficiency value is + 3 to 4%, and the resonance type high voltage module 20. The detection of the peak value is effective in the power supply device including.

また、図4(d),(e)は、中心周波数から大幅に駆動周波数が乖離した場合である。図4(e)の特に駆動周波数が大幅に低い場合は、ピーク電流が9Aとなり、デューティー比25%〜30%の三角波に近い形状となる。この形状のため、平均値は期待より大きくならず、1.5Aとなる。図4(e)での実効値は2.7Armsであり、図4(a)の中心周波数fでの電流波形に比較して、整合されていない電力が高電圧制御部30や高電圧モジュール21で熱となっており、長時間の運転により回路部品が劣化する可能性がある。本実施の形態の電流ピーク値を検出する構成では、図4(a)の中心周波数での電流値に対して、9A/3A =3倍となるのに対し、従来の電流平均値では図4(a)の中心周波数での電流値に対して、1.5A/1.2A =1.25倍であり、ピーク値検出の場合には、ほぼ電流の実効値に相当したオーダーの増加となるために、トランス一次側電流波形のような、正弦波と異なる形状の波形においても、顕著に駆動周波数の不一致を判別することが可能である。 Further, FIGS. 4 (d) and 4 (e) show a case where the drive frequency deviates significantly from the center frequency. Especially when the drive frequency in FIG. 4 (e) is significantly low, the peak current is 9 A, and the shape is close to a triangular wave having a duty ratio of 25% to 30%. Due to this shape, the average value is not larger than expected and is 1.5A. The effective value in FIG. 4 (e) is 2.7 Arms, and the unmatched power is the high voltage control unit 30 and the high voltage module as compared with the current waveform at the center frequency f 0 in FIG. 4 (a). It becomes heat at 21, and there is a possibility that the circuit parts may deteriorate due to long-term operation. In the configuration for detecting the current peak value of the present embodiment, 9A / 3A = 3 times the current value at the center frequency in FIG. 4A, whereas the conventional current average value is FIG. 4 1.5A / 1.2A = 1.25 times the current value at the center frequency of (a), and in the case of peak value detection, the increase is on the order of almost the effective value of the current. Therefore, even in a waveform having a shape different from that of a sine wave, such as a transformer primary side current waveform, it is possible to remarkably discriminate inconsistency in drive frequencies.

本発明の実施の形態によれば、駆動周波数の調整時に高圧トランス21の一次電流が異常となった場合についても、検出が容易となる。図6は、高圧トランス21に異常が発生した場合の駆動波形である。例えば、高圧トランス21が過熱した場合など、一次側電流により高圧トランス21の磁気飽和が発生して、電流が増加する場合がある。磁気飽和現象では、電流値が一定値以上となったときに、トランスのインダクタンスが減少して大電流が流れる。この高圧トランス21の異常による電流変化は、周期毎に発生するため、電流ピークの増加として検出可能である。 According to the embodiment of the present invention, even when the primary current of the high voltage transformer 21 becomes abnormal when adjusting the drive frequency, it becomes easy to detect. FIG. 6 is a drive waveform when an abnormality occurs in the high voltage transformer 21. For example, when the high-voltage transformer 21 is overheated, magnetic saturation of the high-voltage transformer 21 may occur due to the primary side current, and the current may increase. In the magnetic saturation phenomenon, when the current value exceeds a certain value, the inductance of the transformer decreases and a large current flows. Since the current change due to the abnormality of the high-voltage transformer 21 occurs every cycle, it can be detected as an increase in the current peak.

図7は、高圧トランス一次側の駆動周波数が中心周波数であるとき、及び中心周波数から逸脱した場合の高圧トランス一次側の電流波形図であり、図3が正常動作であるのに対して、異常な電流が発生した場合を示す。ある一定の周波数から、駆動波形の一部で電流が異常に増加するため、正常時の増減曲線71,72に対して、不連続な部分が発生する。パルス電流を検出しているため、平均電流による不連続部分73に対して、パルス電流による不連続部分74は検出値変化の傾きが顕著となる。 FIG. 7 is a current waveform diagram of the primary side of the high-voltage transformer when the drive frequency on the primary side of the high-voltage transformer is the center frequency and when the drive frequency deviates from the center frequency. The case where a large current is generated is shown. Since the current increases abnormally in a part of the drive waveform from a certain frequency, a discontinuous portion occurs with respect to the normal increase / decrease curves 71 and 72. Since the pulse current is detected, the slope of the detection value change becomes remarkable in the discontinuity portion 74 due to the pulse current with respect to the discontinuity portion 73 due to the average current.

表示・操作部85のボタン854により、駆動周波数の現在値から例えば0.1Hz増加させ、また、ボタン855により0.1Hz減少させることでき、駆動周波数の調整が可能である。中心周波数f付近からピーク電流値表示部853のピーク電流値を最少とするよう、ボタン854とボタン855を押して最適な周波数を決定する。このとき、もし異常電流が発生すると、ボタン操作により、ピーク電流値に大きな変化が現れるため、操作者が異常に気付くことができる。 The button 854 of the display / operation unit 85 can be used to increase the drive frequency by, for example, 0.1 Hz, and the button 855 can be used to decrease the drive frequency by 0.1 Hz, so that the drive frequency can be adjusted. The optimum frequency is determined by pressing the buttons 854 and 855 so that the peak current value of the peak current value display unit 853 is minimized from the vicinity of the center frequency f 0. At this time, if an abnormal current is generated, the peak current value changes significantly by the button operation, so that the operator can notice the abnormality.

例えば、ある周波数点から、ボタン855を押して駆動周波数を0.1Hz減少させたとき、ピーク電流値が3Aから3.1A、平均電流値が1.2Aから1.21Aに変化する。続いてボタン855を押して駆動周波数を0.1Hz減少させたとき、ピーク電流値、平均電流値は、それぞれ3.24A、1.22Aのように増加する。引き続きボタン855を押したとき、波形の一部で磁束飽和現象が発生して、異常電流が発生したとすると、前述のピーク電流検出感度の割合から、ピーク電流値が3.24Aから4.0A(前周波数の値の23%増加)に対して、平均電流値は1.22Aから1.3A(中心周波数の6%増加)程度となる。このように、手動の操作に対して、不連続な変化があったことが体感上容易に確認できる。表示部852,853の平均電流値やピーク電流値を数値でなく、バーグラフなどのインジケータの形状で表示を行うことで、より判別が容易となる。平均電流値は負荷状態の目安として表示する。これは、駆動周波数が中心周波数f付近では、高電圧モジュール20の出力電流にほぼ比例して平均電流が増加するためである。ピーク電流値の増加に対して、負荷状態による電流変化が関係していないか判別することができる。 For example, when the button 855 is pressed to reduce the drive frequency by 0.1 Hz from a certain frequency point, the peak current value changes from 3 A to 3.1 A and the average current value changes from 1.2 A to 1.21 A. Subsequently, when the button 855 is pressed to reduce the drive frequency by 0.1 Hz, the peak current value and the average current value increase as 3.24A and 1.22A, respectively. If the button 855 is continuously pressed and a magnetic flux saturation phenomenon occurs in a part of the waveform and an abnormal current is generated, the peak current value is 3.24A to 4.0A based on the ratio of the peak current detection sensitivity described above. The average current value is about 1.22A to 1.3A (6% increase in the center frequency) with respect to (23% increase in the value of the previous frequency). In this way, it is easy to feel that there was a discontinuous change with respect to the manual operation. By displaying the average current value and the peak current value of the display units 852 and 853 in the shape of an indicator such as a bar graph instead of a numerical value, it becomes easier to discriminate. The average current value is displayed as a guide for the load status. This is, in the vicinity of the drive frequency is the center frequency f 0, because the average current substantially proportional to the output current of the high-voltage module 20 increases. It is possible to determine whether or not the change in current due to the load state is related to the increase in the peak current value.

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.

(1) 静電的に荷電されるコーティング材料粒子を散布する静電コーティング装置に用いられる共振型の特性を持つ高電圧電源装置において、高圧トランス21の一次巻線21aの電流ピーク値に比例したピーク検出部70の出力電圧が最小となるように高圧トランス一次側の駆動周波数を可変制御することによって、従来の平均電流や効率を用いた制御方法より高い精度で駆動周波数を制御して最適化する事が可能となる。 (1) In a high-voltage power supply device having resonance-type characteristics used in an electrostatic coating device that disperses electrostatically charged coating material particles, it is proportional to the current peak value of the primary winding 21a of the high-voltage transformer 21. By variably controlling the drive frequency on the primary side of the high-voltage transformer so that the output voltage of the peak detector 70 is minimized, the drive frequency is controlled and optimized with higher accuracy than the conventional control method using average current and efficiency. It becomes possible to do.

(2) 中心周波数からの周波数偏差に対する検出感度が優れているため、高精度の検出回路を必要とせず、また、ソフトウェアにより駆動周波数を自動調整する場合でも、比較的中心周波数からの偏差が少ない初期状態からも、短期間で最適値に到達することができる。この結果、高電圧モジュール20の効率を最適化するだけでなく、高圧トランス21の電流の実効値を下げることで高電圧モジュール20の寿命を長くすることができる。 (2) Since the detection sensitivity to the frequency deviation from the center frequency is excellent, a high-precision detection circuit is not required, and even when the drive frequency is automatically adjusted by software, the deviation from the center frequency is relatively small. The optimum value can be reached in a short period of time even from the initial state. As a result, not only the efficiency of the high voltage module 20 can be optimized, but also the life of the high voltage module 20 can be extended by lowering the effective value of the current of the high voltage transformer 21.

(3) 静電コーティング装置の接続ケーブル部から混入するノイズに対して影響が少なく、電流ピークが最小値となるよう、誤検出せずに駆動周波数の調整を行うことができる。 (3) The drive frequency can be adjusted without erroneous detection so that the noise mixed from the connection cable of the electrostatic coating device is less affected and the current peak becomes the minimum value.

(4) 高電圧制御部の操作中に、平均電流では分かりにくい、高圧トランス21などの素子破損や劣化などの異常を適切に表示できる。 (4) During the operation of the high voltage control unit, it is possible to appropriately display abnormalities such as damage or deterioration of elements such as the high voltage transformer 21, which are difficult to understand from the average current.

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。 Although the present invention has been described above by taking the embodiment as an example, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. By the way. Hereinafter, a modified example will be touched upon.

上記実施の形態では、高圧トランス一次側をスイッチングするドライブ回路が1個の回路構成を例示しているが、高電圧トランスの一次巻線にセンタータップを設けて、互いに90°位相の異なる2相方式として、ドライブ回路2個とした場合も、本発明を適用できる。 In the above embodiment, a circuit configuration in which one drive circuit for switching the primary side of the high-voltage transformer is illustrated. However, a center tap is provided in the primary winding of the high-voltage transformer, and two phases having 90 ° phases different from each other are provided. The present invention can be applied even when two drive circuits are used as the method.

図2のドライブ回路、電流検出部及びピーク検出部の回路構成は一例であり、適宜変更することが可能であり、ドライブ回路中のスイッチング素子はFETに限定されないことは明らかである。 The circuit configurations of the drive circuit, the current detection unit, and the peak detection unit in FIG. 2 are examples, and can be changed as appropriate, and it is clear that the switching element in the drive circuit is not limited to the FET.

10 噴射機
20 高電圧モジュール
21 高圧トランス
22 電圧増倍回路
30 高電圧制御部
40 可変制御安定化電源
50 ドライブ回路
51 FET駆動回路
52 FET
53 スナバ回路
60 電流検出部
65 平滑回路
70 ピーク検出部
80 マイコン
85 表示・操作部
851 駆動周波数表示部
852 平均電流値表示部
853 ピーク電流値表示部
854,855 周波数調整用ボタン
A1,A2 電圧アンプ
C1,C2,C3 コンデンサ
D1 ダイオード
R1,R2,R3,R4,R5,R6 抵抗
10 Injector 20 High voltage module 21 High voltage transformer 22 Voltage booster circuit 30 High voltage control unit 40 Variable control stabilized power supply 50 Drive circuit 51 FET drive circuit 52 FET
53 Snubber circuit 60 Current detection unit 65 Smoothing circuit 70 Peak detection unit 80 Microcomputer 85 Display / operation unit 851 Drive frequency display unit 852 Average current value display unit 853 Peak current value display unit 854,855 Frequency adjustment buttons A1, A2 Voltage amplifier C1, C2, C3 Capacitor D1 Diode R1, R2, R3, R4, R5, R6 Resistor

Claims (5)

静電的に荷電されるコーティング材料粒子を散布する静電コーティング装置に用いられる高電圧電源装置であって、
一次巻線及び二次巻線を有する高圧トランスと、前記二次巻線の誘起電圧を整流する高電圧整流器とを有し、前記高電圧整流器の出力電圧を、静電電位利用の塗装機器に供給する高電圧発生部と、
前記一次巻線に流れる電流をスイッチングするドライブ回路と、
前記一次巻線の電流のピーク値を検出するピーク検出部と、
ドライブ信号を生成して前記ドライブ回路に供給するコントローラとを備え、
前記ピーク検出部のピーク値が最小となるように前記ドライブ信号の周波数を前記コントローラで可変制御することを特徴とする静電コーティング装置用高電圧電源装置。
A high-voltage power supply used in an electrostatic coating device that sprays electrostatically charged coating material particles.
It has a high-voltage transformer having a primary winding and a secondary winding, and a high-voltage rectifier that rectifies the induced voltage of the secondary winding, and transfers the output voltage of the high-voltage rectifier to a coating device using an electrostatic potential. The high voltage generator to supply and
A drive circuit that switches the current flowing through the primary winding,
A peak detection unit that detects the peak value of the current of the primary winding, and
It is equipped with a controller that generates a drive signal and supplies it to the drive circuit.
A high-voltage power supply device for an electrostatic coating device, characterized in that the frequency of the drive signal is variably controlled by the controller so that the peak value of the peak detection unit is minimized.
前記一次巻線の電流の平均値を検出する回路をさらに備える請求項1に記載の静電コーティング装置用高電圧電源装置。The high-voltage power supply device for an electrostatic coating device according to claim 1, further comprising a circuit for detecting an average value of the current of the primary winding. 前記ピーク検出部は、前記ピーク値を取得するための第1の時定数と、前記ピーク値を保持するための第2の時定数とを持ち、
前記第1の時定数は前記ピーク検出部に混入するノイズパルス幅の5000倍〜30000倍の範囲であり、
前記第2の時定数は前記ドライブ信号の周期以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電コーティング装置用高電圧電源装置。
The peak detection unit has a first time constant for acquiring the peak value and a second time constant for holding the peak value.
The first time constant is in the range of 5,000 to 30,000 times the noise pulse width mixed in the peak detection unit.
The high-voltage power supply device for an electrostatic coating device according to claim 1 or 2 , wherein the second time constant is equal to or longer than the period of the drive signal.
前記第1の時定数は前記ドライブ信号の周期の250倍〜1500倍の範囲であり、前記第2の時定数は前記ドライブ信号の周期の100倍〜3000倍の範囲であり、かつ前記第2の時定数は、ドライブ信号周期を調整する際の周波数変化量に対応する検出値の確定時間が100倍〜500倍の範囲であることを特徴とする請求項に記載の静電コーティング装置用高電圧電源装置。 The first time constant is in the range of 250 to 1500 times the cycle of the drive signal, the second time constant is in the range of 100 to 3000 times the cycle of the drive signal, and the second time constant is in the range of 100 to 3000 times. The time constant of the above is for the electrostatic coating apparatus according to claim 3 , wherein the determination time of the detected value corresponding to the amount of frequency change when adjusting the drive signal cycle is in the range of 100 times to 500 times. High voltage power supply. 前記一次巻線の平均電流を検出する平滑回路と、前記ドライブ信号の周波数である駆動周波数を単位周波数で増加、減少する操作手段と、前記駆動周波数の表示手段と、前記一次巻線の電流のピーク値を表示する表示手段と、前記平均電流値を表示する表示手段とを備え、前記操作手段による前記駆動周波数の増減に対して、前記電流ピーク値と前記平均電流値を更新することを特徴とする請求項1に記載の静電コーティング装置用高電圧電源装置。 A smoothing circuit that detects the average current of the primary winding, an operating means that increases or decreases the drive frequency, which is the frequency of the drive signal, in a unit frequency, a means for displaying the drive frequency, and a current of the primary winding. A display means for displaying a peak value and a display means for displaying the average current value are provided, and the current peak value and the average current value are updated with respect to an increase or decrease in the drive frequency by the operating means. The high-voltage power supply device for an electrostatic coating device according to claim 1.
JP2017002942A 2017-01-11 2017-01-11 High voltage power supply for electrostatic coating equipment Active JP6890978B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017002942A JP6890978B2 (en) 2017-01-11 2017-01-11 High voltage power supply for electrostatic coating equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017002942A JP6890978B2 (en) 2017-01-11 2017-01-11 High voltage power supply for electrostatic coating equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018111066A JP2018111066A (en) 2018-07-19
JP6890978B2 true JP6890978B2 (en) 2021-06-18

Family

ID=62911663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017002942A Active JP6890978B2 (en) 2017-01-11 2017-01-11 High voltage power supply for electrostatic coating equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6890978B2 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3431082A1 (en) * 1984-08-23 1986-02-27 Heimann Gmbh, 6200 Wiesbaden CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE HIGH VOLTAGE SUPPLY OF A X-RAY TUBE
DE4232026C2 (en) * 1992-09-24 1996-10-24 Wagner Int Electrostatic coating gun and method for generating a high voltage
CA2119958A1 (en) * 1993-04-26 1994-10-27 Varce E. Howe Micro-controller based high voltage power supply
JPH11266583A (en) * 1998-03-17 1999-09-28 Jeol Ltd High voltage generating power source
JP2002035647A (en) * 2000-07-21 2002-02-05 Anest Iwata Corp Electrostatic coater provided with electric supply frequency control device
JP6367537B2 (en) * 2013-11-06 2018-08-01 旭サナック株式会社 Electrostatic coating equipment
JP6463913B2 (en) * 2014-06-27 2019-02-06 株式会社日立製作所 High voltage equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018111066A (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9716426B2 (en) Switching power supply circuit
US8018744B1 (en) Power factor correction by measurement and removal of overtones
US9647560B2 (en) Secondary-side dynamic load detection and communication device
US9537404B2 (en) AC-DC power supply input voltage detection and monitoring
JP5442525B2 (en) Power factor correction circuit
KR20120081038A (en) Adaptively controlled soft start-up scheme for switching power converters
US11050343B2 (en) Power supply and medical system
JP5545075B2 (en) DC power supply
JP6342066B1 (en) Power transmission equipment
JP3639760B2 (en) High voltage generator and image forming apparatus having the same
JP6890978B2 (en) High voltage power supply for electrostatic coating equipment
US9413249B2 (en) Secondary-side dynamic load detection and communication device
US20060279258A1 (en) Method and system for providing current leveling capability
JP5222587B2 (en) Power factor correction circuit
US6856185B2 (en) Simple RMS to DC converter
JP4423667B2 (en) Current feedback module
JP3226904B2 (en) Power factor correction circuit for switching power supply
CN110754032B (en) AC-DC conversion
JP6856833B2 (en) High voltage controller
JP6954733B2 (en) Laser power supply
JPH08205534A (en) Switching power supply circuit
TWI831463B (en) Wireless power transmitter circuit having ovp control for receiver circuit and control circuit and method thereof
JP4576933B2 (en) Switching power supply
KR20150086173A (en) Switch control circuit and power supply devicecomprising the same
JP2005228596A (en) Magnetron filament power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201023

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210511

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6890978

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250