JPH0160350B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0160350B2
JPH0160350B2 JP21544581A JP21544581A JPH0160350B2 JP H0160350 B2 JPH0160350 B2 JP H0160350B2 JP 21544581 A JP21544581 A JP 21544581A JP 21544581 A JP21544581 A JP 21544581A JP H0160350 B2 JPH0160350 B2 JP H0160350B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
circuit
control circuit
power source
detector
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.)
Expired
Application number
JP21544581A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58112659A (en
Inventor
Moritoshi Nagasaka
Akiji Gohara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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 Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP21544581A priority Critical patent/JPS58112659A/en
Publication of JPS58112659A publication Critical patent/JPS58112659A/en
Publication of JPH0160350B2 publication Critical patent/JPH0160350B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として消耗性電極を使用するアーク
溶接に適した直流アーク溶接用電源に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a DC arc welding power source suitable primarily for arc welding using consumable electrodes.

従来、直流アーク溶接用電源としては商用交流
電源を変圧器により溶接に適した電圧に変換した
後、サイリスタなどのスイツチング素子により位
相制御して出力の制御と整流とを行なつて直流電
力を得、さらに溶接に適した電流・電圧の動特性
を得るために、直流リアクトルを介して出力端子
に供給していた。一方、消耗性電極を用いる直流
アーク溶接方法においては、溶接開始時または溶
接途中において消耗性電極と被溶接物とが短絡す
るときがある。この場合に消耗性電極の直径、材
質、溶接電流値、溶接電流通路の抵抗値およびリ
アクタンス値などに応じて適正な立上り速度を有
する適正な大きさの短絡電流を通電しなければ円
滑にアークを発生させることができなかつたり、
スパツタが増加したりして作業性を害するばかり
でなく溶接欠陥をも生じることになる。さらに、
アーク発生後は、それぞれ溶接条件に適した下降
速度で電流が設定値にまで減少することがアーク
の安定性に重要な要件である。
Conventionally, as a power source for DC arc welding, DC power is obtained by converting a commercial AC power source to a voltage suitable for welding using a transformer, and then controlling the phase using a switching element such as a thyristor to control the output and perform rectification. Furthermore, in order to obtain dynamic characteristics of current and voltage suitable for welding, they were supplied to the output terminal via a DC reactor. On the other hand, in a DC arc welding method using a consumable electrode, the consumable electrode and the workpiece may be short-circuited at the start of welding or during welding. In this case, if a short circuit current of an appropriate magnitude with an appropriate rise speed is applied depending on the diameter of the consumable electrode, material, welding current value, resistance value and reactance value of the welding current path, etc., the arc will not occur smoothly. If it is not possible to generate or
This not only impairs workability due to an increase in spatter, but also causes welding defects. moreover,
After arc generation, an important requirement for arc stability is that the current decreases to the set value at a rate of decline appropriate to each welding condition.

特に短絡とアークとを交互にくりかえし発生さ
せる短絡移行アーク溶接法においては、溶接の安
定性以外に出力回路のリアクタンス値によつてビ
ード形状が大きく変化することが知られている。
即ち、短絡時の電流の立上り速度は、余盛量に、
またアーク再生時の電流の立下り速度はアーク力
に関係することからスパツタの発生量とともに溶
け込み深さに影響を与える。したがつてこのよう
な溶接法において所望のビード幅、余盛量、溶け
込み深さを有するビードを有るためには、リアク
タンスを電流の上昇時と下降時とにおいてそれぞ
れ任意に、あるいは相関連して調整することがで
きれば理想的な溶接が可能となる。これに対して
従来の直流アーク溶接電源においては、出力回路
中に直流リアクトルを設けて短絡時の出力電流の
立上り速度、その大きさおよび下降速度を調整す
るようにしていた。しかし必要な時定数を有する
直流リアクトルを設計、製作することは必らずし
も容易でなく、さらに要求される電流の変化の時
定数は非常に長く、このために必要なインダクタ
ンスは数10μHないし数100μHにも達し、このよ
うな大きなインダクタンスのものを得ることは相
当困難であつた。しかも通電される電流が数
100Aと大きな値であるので非常に大形のリアク
トルとなる。また大きなインダクタンスを得るた
めに鉄心を用いると、これの飽和の問題も生じ、
さらに適正なインダクタンスの値が使用する消耗
性電極の直径、材質、溶接電流、溶接電圧又は、
これらの増加時もしくは減少時によつて複雑に変
化するので、これらのすべてに適合した直流リア
クトルを得ることは事実上不可能であつた。そこ
で現実には、これらの中間的な特性のリアクトル
を使用することによつて間に合わせていた。
In particular, in the short-circuit transitional arc welding method in which a short-circuit and an arc are alternately generated, it is known that the bead shape changes greatly depending on not only welding stability but also the reactance value of the output circuit.
In other words, the current rise speed at the time of a short circuit depends on the amount of excess
Furthermore, since the rate of fall of the current during arc regeneration is related to the arc force, it affects the penetration depth as well as the amount of spatter generated. Therefore, in order to have a bead with the desired bead width, excess buildup amount, and penetration depth in such a welding method, the reactance must be adjusted arbitrarily or in phase relation when the current increases and decreases. If this is possible, ideal welding will be possible. In contrast, in conventional DC arc welding power sources, a DC reactor is provided in the output circuit to adjust the rise speed, magnitude, and fall speed of the output current in the event of a short circuit. However, it is not always easy to design and manufacture a DC reactor with the necessary time constant, and the required time constant for current change is extremely long, and the inductance required for this is several tens of μH or more. It was quite difficult to obtain such a large inductance, reaching several 100 μH. Moreover, the number of currents
Since it has a large value of 100A, it is a very large reactor. Also, if an iron core is used to obtain a large inductance, the problem of saturation will arise.
Furthermore, the appropriate inductance value depends on the diameter, material, welding current, welding voltage of the consumable electrode, or
Since these values change in a complicated manner depending on whether they are increased or decreased, it has been virtually impossible to obtain a DC reactor that is compatible with all of them. In reality, the solution was to use reactors with intermediate characteristics between these.

このような直流リアクトルの欠点を解消するべ
く出力フイードバツク回路中に位相遅れ要素を挿
入して、負荷の変化に対して出力変化に位相遅れ
をもたせて実質上、直流リアクトルの効果を発生
させたものが提案されている。しかし、これらの
電源もすべて商用交流電源を整流して所望の特性
を得るようになつているので、出力には200Hz以
下の低周波の脈動分を多く含み、これを平滑する
ためには時定数の長い平滑回路を必要とし、この
平滑回路は出力電流が大なることからリアクトル
によつて構成せざるを得ず、この平滑用リアクト
ルが、先に説明した溶接の安定性のために要求さ
れる直流リアクトルと略同程度となり、両者を兼
用するのが一般的である。したがつて、フイード
バツク制御系に位相遅れ要素を含ませて溶接の安
定に必要なリアクトル効果をもたせたとしても、
平滑用のリアクトルを設けることが必要となるた
めに、結局は大きな利点は得られなかつた。この
ような制御系によつてリアクトル効果を奏するよ
うに構成したときに最も有利となるのは、直流電
源として脈動分の少ないものを用いる場合であ
り、例えば多相交流を整流してトランジスタのよ
うなアナログ素子によつてアナログ制御すればよ
い。しかし、この場合には、アナログ素子が脈動
分に相当する電力を常時負担することになり、大
電力のトランジスタを用いることが必要となる。
このために、装置が大型高価となるのみならず、
使用時においても電力損失が多く効率の悪いもの
となることが避けられない。
In order to eliminate these drawbacks of DC reactors, a phase delay element is inserted into the output feedback circuit to create a phase delay in output changes in response to changes in load, essentially creating the effect of a DC reactor. is proposed. However, all of these power supplies rectify commercial AC power to obtain the desired characteristics, so the output contains many low-frequency pulsations of 200Hz or less, and in order to smooth this out, a time constant is required. A long smoothing circuit is required, and since the output current is large, this smoothing circuit must be constructed with a reactor, and this smoothing reactor is required for the stability of welding as explained earlier. It is approximately the same as a DC reactor, and it is common to use both. Therefore, even if a phase delay element is included in the feedback control system to provide the reactor effect necessary for stable welding,
Since it was necessary to provide a smoothing reactor, no significant advantage could be obtained in the end. When such a control system is configured to produce a reactor effect, it is most advantageous when using a DC power source with little pulsation.For example, when polyphase AC is rectified and a Analog control may be performed using analog elements. However, in this case, the analog element always bears the power corresponding to the pulsation, making it necessary to use a high-power transistor.
This not only makes the equipment large and expensive, but also
Even during use, it is inevitable that there will be a lot of power loss and the efficiency will be poor.

本発明は上記各従来例の欠点を解消するもので
あつて、直流電源の出力制御にスイツチング素子
によるスイツチング制御方式を使用し、かつ出力
制御回路を負荷の変動に対して位相遅れをもたせ
る回路を備え、かつこの位相遅れ量を出力の増加
時と減少時とでそれぞれ独立して調整可能な回路
構成とすることによつて、出力平滑回路は極く小
形の安価なものを使用し、しかも常に溶接に最適
の出力上昇速度と下降速度とを容易に得ることが
できる高性能で安価な直流アーク溶接用電源を提
供するものである。
The present invention eliminates the drawbacks of each of the conventional examples described above, and uses a switching control method using switching elements to control the output of a DC power supply, and a circuit that provides a phase delay to the output control circuit with respect to load fluctuations. By creating a circuit configuration in which the amount of phase delay can be adjusted independently when the output increases and decreases, an extremely small and inexpensive output smoothing circuit can be used, and The object of the present invention is to provide a high-performance, inexpensive DC arc welding power source that can easily obtain the optimum output rising speed and falling speed for welding.

第1図は、本発明をスイツチング制御方式の一
つであるチヨツパ制御により行う場合の実施例を
示すブロツク図である。同図において1は入力端
子であり例えば三相交流電源に接続される。2は
直流電源であり入力端子1からの交流入力を変圧
器21にて溶接に適した電圧に変換した後、整流
回路22にて直流にするものであつて、交流電源
に三相交流を使用し整流回路を三相全波あるいは
六相半波のような多相整流回路とするのが望まし
い。3は直流電源2の出力をスイツチング方式に
より調整するためのスイツチング制御回路であつ
て、同図の場合には直列トランジスタによるチヨ
ツパ制御回路が使用される。4はスイツチング制
御回路3の出力を平滑する平滑回路であつて、ス
イツチング制御回路3に使用するチヨツパ制御回
路の周波数を、300Hz以上望ましくは数KHz以上
の高周波とすれば、この平滑回路の時定数は極く
短いもので十分となり、空心リアクトル、小容量
のコンデンサなど小形の平滑回路で間に合うこと
になる。さらに、周波数を十分に高いものとする
ときは、スイツチング制御回路3の内部配線や出
力リード線などの引廻しのために生ずるインダク
タンスまたは浮遊容量によつて平滑回路に代える
ことができる。これらの平滑回路の時定数は、ア
ークの安定性のために必要な出力変化の時定数に
比較して十分に短いので、この平滑回路が、アー
クの安定性に影響を与えることはない。5は所定
の速度で送給される消耗性電極、6は被溶接物、
7は溶接アークである。8は負荷の変動に対して
出力の変化に位相遅れをもたせるための位相遅れ
制御回路であり、出力電流検出器85の出力Iaに
係数k1を乗じる係数器81、出力電流検出器85
の出力Iaを微分する微分回路82、出力電圧検出
器86の出力Eaに係数k2を乗じる係数器83お
よび出力設定器9の出力Erから係数器81の出
力k1Ia、微分回路82の出力および係数器83の
出力k2Eaの各出力の和を差引く演算回路84か
ら構成されている。この場合、演算回路に係数加
算器を用いる場合あるいは各検出器に出力レベル
の調整が可能なものを使用する場合には各係数器
は省略することもできる。微分回路82は、位相
遅れ制御回路8の位相遅れ量を、出力電流の増加
時と減少時とにおいてそれぞれ独立して調整する
ために、入力信号の変化の方向によつて係数を変
化させるように構成されている。この微分回路8
2の具体的な実施例を第2図に示す。第2図にお
いて微分回路82は抵抗器R1、コンデンサC
1,C2、演算増幅器OP1および演算増幅器OP
1のフイードバツク回路に設けられた入力信号の
増加および減少を判別するためのダイオードD
1,D2およびこれらに直列接続された可変抵抗
器VR1,VR2とからなる位相遅れ量調整器と
から構成されている。なお同図において、抵抗器
R1およびコンデンサC2は微分動作を安定化さ
せるために設けられるものであつて動作原理上は
除外して考えてよい。10は位相遅れ制御回路8
の出力に応じてスイツチング制御回路3を駆動す
るための出力制御回路であつて、入力信号に対応
した時間幅で一定周波数の駆動信号、または時間
幅は一定で入力信号に対応した周波数の駆動信号
あるいは時間幅、周波数ともに入力信号に対応し
た値の駆動信号を発生するものである。第1図お
よび第2図に示した実施例の動作を説明する。第
2図の微分回路においてコンデンサC1の容量を
C、可変抵抗器VR1およびVR2の抵抗値をr1
r2としダイオードD1およびD2の順方向降下を
無視できるものとすると、入力信号Eiに対してこ
れが増加するときの出力信号E0は E0=−r1CdEi/dt=−k3dIa/dt ……(1) 入力信号Eiが減少するときの出力E0は E0=−r2CdEi/dt=−k4dIa/dt ……(2) となる。ただし、Iaは第1図の装置の出力電流で
ありまたk3およびk4はc,r1,r2および出力電流
検出器85の変換比率によつて定まる正の定数で
ある。また上記(1)および(2)式の負号は微分回路に
反転増幅回路を用いた結果によるものであり、微
分回路82の出力を係数器81および83の出力
と加算し三者の和と出力設定器9の出力信号とを
演算回路84にて比較するときは再度反転して
E0′として出力増加時には正、減少時には負の出
力信号が得られるようにしておく。第2図の微分
回路を使用したときの第1図の実施例において出
力制御回路10はフイードバツク制御回路の基本
動作に従つて Er−(k1Ia+k2Ea+k3dIa/dt)=0……(3) および Er−(k1Ia+k2Ea+k4dIa/dt=0 ……(4) となるように動作する。したがつて k2Ea=Er−(k1Ia+k3dIa/dt) ……(5) および k2Ea=Er−(k1Ia+k4dIa/dt) ……(6) あるいは k1Ia=Er−(k2Ea+k3dIa/dt) ……(7) および k1Ia=Er−(k2Ea+k4dIa/dt) ……(8) となる。ここで係数k1を出力回路の抵抗値に相当
する値とし、k3およびk4を使用する消耗性電極の
直径や材質によつて定まる値に選定すれば、出力
回路中に抵抗器R=k1、インダクタンスL=k3
たはk4の直流リアクトルが存在するときと全く同
様の出力特性が静的にも、動的にも得ることがで
きる。したがつて可変抵抗器VR1およびVR2
を調整して係数k3およびk4を調整すれば、あるい
は係数k3およびk4を出力設定に対応して連動して
設定されるようにしておけば常に最適の電流増加
速度および減少速度となるリアクトル効果を容易
に得ることができる。ところでアーク溶接におい
ては被溶接物および適用する溶接条件や溶接方法
によつては電源の電圧、電流の静特性が完全な定
電圧特性のものよりもある程度出力電流の増加に
従つて出力電圧が降下する下降特性のもの、ある
いは出力電圧の変化にかかわらず出力電流が変化
しない定電流特性のものである方が都合がよい場
合がある。そこで係数k3およびk4以外に係数k1
よびk2も固定としないでそれぞれ調整可能として
おくことが望ましい。この場合k1≪k2ならほぼ定
電圧特性が、またk1≫k2ならほぼ定電流特性が、
さらに両者の中間においては中間的な下降特性の
電源が得られる。もちろん、定電圧特性のみ必要
な場合には、係数k1を零、即ち第1図において係
数器81を除外し、逆に定電流特性のみ必要な場
合には、係数k2を零即ち係数器83を除外した回
路構成とすればよい。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is carried out using chopper control, which is one of the switching control methods. In the figure, 1 is an input terminal and is connected to, for example, a three-phase AC power source. 2 is a DC power supply which converts the AC input from the input terminal 1 into a voltage suitable for welding with a transformer 21, and then converts it to DC with a rectifier circuit 22, and uses three-phase AC as the AC power supply. It is desirable that the rectifier circuit be a multi-phase rectifier circuit such as a three-phase full-wave or six-phase half-wave rectifier. Reference numeral 3 denotes a switching control circuit for adjusting the output of the DC power supply 2 by a switching method, and in the case shown in the figure, a chopper control circuit using series transistors is used. 4 is a smoothing circuit for smoothing the output of the switching control circuit 3, and if the frequency of the chopper control circuit used in the switching control circuit 3 is a high frequency of 300 Hz or more, preferably several KHz or more, the time constant of this smoothing circuit is An extremely short length will suffice, and a small smoothing circuit such as an air-core reactor or a small-capacity capacitor will suffice. Furthermore, when the frequency is set to be sufficiently high, the smoothing circuit can be replaced by inductance or stray capacitance caused by the internal wiring of the switching control circuit 3 and the routing of the output lead wires. The time constants of these smoothing circuits are sufficiently short compared to the time constants of output changes necessary for arc stability, so that the smoothing circuits do not affect arc stability. 5 is a consumable electrode that is fed at a predetermined speed; 6 is an object to be welded;
7 is a welding arc. Reference numeral 8 denotes a phase lag control circuit for causing a phase lag in output changes in response to load fluctuations, and includes a coefficient unit 81 that multiplies the output Ia of the output current detector 85 by a coefficient k1 , and an output current detector 85.
A differentiating circuit 82 that differentiates the output Ia of the output voltage detector 86, a coefficient unit 83 that multiplies the output Ea of the output voltage detector 86 by a coefficient k2 , an output Er of the output setting device 9, an output k1 Ia of the coefficient unit 81, an output of the differentiating circuit 82 and an arithmetic circuit 84 that subtracts the sum of each output of the output k 2 Ea of the coefficient unit 83. In this case, each coefficient adder may be omitted if a coefficient adder is used in the arithmetic circuit or if each detector is capable of adjusting the output level. The differentiating circuit 82 changes the coefficient depending on the direction of change of the input signal in order to independently adjust the phase delay amount of the phase delay control circuit 8 when the output current increases and when the output current decreases. It is configured. This differential circuit 8
A concrete example of the second embodiment is shown in FIG. In FIG. 2, the differentiating circuit 82 includes a resistor R1 and a capacitor C.
1, C2, operational amplifier OP1 and operational amplifier OP
A diode D provided in the feedback circuit No. 1 for determining increase and decrease of the input signal.
1 and D2, and a phase delay amount adjuster consisting of variable resistors VR1 and VR2 connected in series to these. Note that in the same figure, the resistor R1 and the capacitor C2 are provided to stabilize the differential operation, and may be considered to be excluded in terms of the operating principle. 10 is a phase delay control circuit 8
An output control circuit for driving the switching control circuit 3 according to the output of the switching control circuit 3, which is a drive signal with a constant frequency and a time width corresponding to the input signal, or a drive signal with a constant time width and a frequency corresponding to the input signal. Alternatively, it generates a drive signal whose time width and frequency both correspond to the input signal. The operation of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be explained. In the differential circuit shown in Fig. 2, the capacitance of capacitor C1 is C, the resistance values of variable resistors VR1 and VR2 are r 1 ,
r 2 and the forward drop of diodes D1 and D2 is negligible, the output signal E 0 when it increases with respect to the input signal Ei is E 0 = −r 1 CdEi/dt = −k 3 dIa/dt ...(1) When the input signal Ei decreases, the output E 0 is E 0 = -r 2 CdEi/dt = -k 4 dIa/dt ... (2). Here, Ia is the output current of the device of FIG. 1, and k 3 and k 4 are positive constants determined by c, r 1 , r 2 and the conversion ratio of the output current detector 85. Furthermore, the negative signs in equations (1) and (2) above are due to the result of using an inverting amplifier circuit as the differentiating circuit, and the output of the differentiating circuit 82 is added to the outputs of the coefficient multipliers 81 and 83 to obtain the sum of the three. When comparing the output signal of the output setting device 9 in the arithmetic circuit 84, the signal is inverted again.
E 0 ' is set so that a positive output signal is obtained when the output increases and a negative output signal is obtained when the output decreases. In the embodiment shown in FIG . 1 when the differentiating circuit shown in FIG. 3) and Er−(k 1 Ia+k 2 Ea+k 4 dIa/dt=0 ...(4). Therefore, k 2 Ea=Er−(k 1 Ia+k 3 dIa/dt) ...( 5) and k 2 Ea=Er−(k 1 Ia+k 4 dIa/dt) ……(6) or k 1 Ia=Er−(k 2 Ea+k 3 dIa/dt) ……(7) and k 1 Ia=Er −(k 2 Ea + k 4 dIa/dt) ...(8) Here, the coefficient k 1 is the value corresponding to the resistance value of the output circuit, and k 3 and k 4 are the diameter and material of the consumable electrode used. If the value determined by Therefore, the variable resistors VR1 and VR2
By adjusting the coefficients k 3 and k 4 , or by setting the coefficients k 3 and k 4 in conjunction with the output setting, the optimum current increase and decrease rates can always be achieved. This reactor effect can be easily obtained. By the way, in arc welding, depending on the object to be welded, the applied welding conditions, and the welding method, the static characteristics of the voltage and current of the power source may drop to a certain extent as the output current increases, compared to those with perfect constant voltage characteristics. In some cases, it may be more convenient to use a device with a falling characteristic, or a device with a constant current characteristic, in which the output current does not change regardless of changes in the output voltage. Therefore, in addition to the coefficients k 3 and k 4 , it is desirable that the coefficients k 1 and k 2 are not fixed, but are adjustable. In this case, if k 1 ≪ k 2 , the characteristic is almost constant voltage, and if k 1k 2 , it is almost constant current characteristic.
Further, in the middle between the two, a power source with an intermediate falling characteristic can be obtained. Of course, if only constant voltage characteristics are required, the coefficient k 1 is set to zero, that is, the coefficient multiplier 81 in FIG. 83 may be excluded from the circuit configuration.

なお、微分回路82としては、第2図に示した
実施例の他にコンデンサと抵抗器とからなる単純
な微分回路、あるいはこれらの出力を増幅する増
幅器を含むのでもよい。また係数k3,k4を調整す
る手段としては、ダイオードと可変抵抗器との直
列回路を、2組互に相反する極性に並列接続して
信号レベルをその変化の方向によつて別々の値に
調整する回路として微分回路の入力側、あるいは
出力側に設けてもよい。さらに演算増幅器を用い
た通常の微分回路を2組設けてその出力信号の極
性に対応していずれか一方の出力を選択して総合
出力としてもよい。これらのいずれにおいても、
調整のための可変抵抗器をトランジスタに置換え
ることも可能である。また使用する溶接条件がほ
ぼ一定となるような場合には、これらの抵抗器を
それぞれ出力増加時と減少時とに最適な値に固定
あるいは半固定のものとしてもよい。
In addition to the embodiment shown in FIG. 2, the differentiating circuit 82 may include a simple differentiating circuit consisting of a capacitor and a resistor, or an amplifier that amplifies the outputs of these differentiating circuits. Furthermore, as a means of adjusting the coefficients k 3 and k 4 , two series circuits of a diode and a variable resistor are connected in parallel with opposite polarities, and the signal level can be set to different values depending on the direction of change. A circuit for adjusting the voltage may be provided on the input side or the output side of the differential circuit. Furthermore, two sets of ordinary differentiating circuits using operational amplifiers may be provided, and one of the outputs may be selected in accordance with the polarity of the output signal to provide the total output. In any of these,
It is also possible to replace the variable resistor for adjustment with a transistor. Furthermore, in the case where the welding conditions used are approximately constant, these resistors may be fixed or semi-fixed at optimal values when increasing and decreasing the output, respectively.

第1図の実施例においては、位相遅れ制御回路
として、出力フイードバツク信号に出力電流検出
器の出力を微分した信号を含ませるように構成し
たが、位相遅れ制御回路はこれに限られるもので
はなく、負荷の変化は出力端子電圧の変化として
も現われるからこれを利用してもよい。この場合
は、出力制御回路にフイードバツクする位相遅れ
信号としては出力電圧の一次遅れ信号を供給すれ
ばよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the phase lag control circuit is configured to include a signal obtained by differentiating the output of the output current detector in the output feedback signal, but the phase lag control circuit is not limited to this. Since a change in load also appears as a change in output terminal voltage, this may be used. In this case, a first-order delayed signal of the output voltage may be supplied as the phase delayed signal that is fed back to the output control circuit.

第3図は、このようにしたときの本発明の別の
実施例を示すブロツク図である。第3図は、スイ
ツチング制御回路としてインバータを使用して直
流電源を、一旦交流電力に変換した後に再度直流
に変換して、所定の直流出力を得る方式の例を示
してある。同図において、23は入力端子1から
の交流電力を直流に変換する整流回路であり、第
1図の整流回路22とは取扱う電圧が異なるだけ
で同種のものである。スイツチング制御回路3
は、整流回路23の直流出力を受けて交流電力に
変換した後に、所定の電圧にするインバータ31
およびインバータ31の出力を整流して直流に戻
す整流器32からなるDC/DCコンバータで構成
されている。また位相遅れ制御回路8は、第1図
の微分回路82に替えて出力電圧検出器86の出
力Eaを積分して増加時には係数k5を、また減少
時には係数k6を乗じて一次遅れ信号k5∫Eadtある
いはk6∫Eadtを得るための積分回路87を使用
し、演算回路88は出力設定器9の出力Erから
係数器81の出力k1Ia、積分回路87の出力
k5∫Eadtまたはk6∫Eadtおよび係数器83の出力
k2Eaを差引く演算回路である。ここで積分回路
87は、例えば適当な時定数の放電回路を設けた
コンデンサを出力変化の方向を判別する判別器と
ともに抵抗器を介して充電するローパスフイルタ
のような一次遅れ回路でもよい。第4図にその具
体的な実施例を示す。同図においてD3およびD
4は出力電圧の変化の方向を判別するためのダイ
オード、VR3およびVR4は位相遅れ量調整の
ための可変抵抗器、C3はコンデンサであり、可
変抵抗器VR3およびVR4とコンデンサC3と
によつて積分回路を構成している。OP2は演算
増幅器であり、出力インピーダンス調整のための
ボルテージホロワ回路であるが、積分回路87の
出力側に接続される負荷即ち第3図の演算回路8
8の入力インピーダンスが十分に大なるときは省
略できる。出力電圧の増加時と減少時とにおける
位相遅れ量に相当する積分回路87の係数k5およ
びk6は、可変抵抗器VR3およびVR4の抵抗値
とコンデンサC3の容量とによつて定まる。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention in this manner. FIG. 3 shows an example of a system in which an inverter is used as a switching control circuit to convert DC power into AC power and then convert it back into DC power to obtain a predetermined DC output. In the figure, 23 is a rectifier circuit that converts AC power from the input terminal 1 into DC, and is of the same type as the rectifier circuit 22 of FIG. 1, except that it handles a different voltage. Switching control circuit 3
An inverter 31 receives the DC output of the rectifier circuit 23, converts it into AC power, and then converts it to a predetermined voltage.
and a rectifier 32 that rectifies the output of the inverter 31 and returns it to direct current. In addition, the phase lag control circuit 8 integrates the output Ea of the output voltage detector 86 in place of the differentiating circuit 82 in FIG. 5 ∫Eadt or k 6 ∫Eadt is used, and the arithmetic circuit 88 uses the output Er of the output setter 9, the output k 1 Ia of the coefficient unit 81, and the output of the integration circuit 87.
k 5 ∫Eadt or k 6 ∫Eadt and the output of the coefficient unit 83
This is an arithmetic circuit that subtracts k 2 Ea. Here, the integrating circuit 87 may be a first-order lag circuit such as a low-pass filter that charges a capacitor provided with a discharge circuit with an appropriate time constant via a resistor together with a discriminator for determining the direction of output change. FIG. 4 shows a concrete example thereof. In the same figure, D3 and D
4 is a diode for determining the direction of change in output voltage, VR3 and VR4 are variable resistors for adjusting the amount of phase delay, C3 is a capacitor, and integration is performed by variable resistors VR3 and VR4 and capacitor C3. It constitutes a circuit. OP2 is an operational amplifier, which is a voltage follower circuit for adjusting the output impedance, and the load connected to the output side of the integrating circuit 87, that is, the operational circuit 8 in FIG.
If the input impedance of step 8 is sufficiently large, it can be omitted. Coefficients k 5 and k 6 of the integrating circuit 87, which correspond to the amount of phase delay when the output voltage increases and decreases, are determined by the resistance values of the variable resistors VR3 and VR4 and the capacitance of the capacitor C3.

第3図の実施例においては出力制御回路10は Er−(k1Ia+k2Ea+k5∫Eadt)=0 …(9) および Er−(k1Ia+k2Ea+k6∫Eadt)=0 …(10) となるように動作する。この場合も各係数k1
k2,k5およびk6の決定方法は、第1図の場合と同
様である。また積分回路87も第4図の実施例の
他に演算増幅器を用いたものでもよく、また係数
k5,k6を調整する方法も第2図の微分回路におけ
ると同様に種々の変形が可能である。なお第3図
におけるインバータ31として変圧器結合によつ
て出力を取出す方式のものが便利である。この場
合には、内蔵の変圧器によつて出力電圧をアーク
溶接に適した電圧とする。もしインバータ31が
変圧器結合でない場合には、インバータ31と整
流回路32との間に変圧器を設けることが必要と
なるが、この場合にもインバータの出力周波数が
高周波であれば非常に小形のものとなる。第1図
および第3図においては出力設定器9は1個だけ
設けたが、出力設定器として電圧用と電流用との
2個を設け、演算回路88において電流要素と電
圧要素とを別々に比較してその結果を合成しても
よい。また位相遅れを与えるために、出力電流検
定器の微分信号と出力電圧検出器の積分信号とを
ともにフイードバツクするようにしてもよい。
In the embodiment of FIG. 3, the output control circuit 10 has Er-(k 1 Ia+k 2 Ea+k 5 ∫Eadt)=0...(9) and Er-(k 1 Ia+k 2 Ea+k 6 ∫Eadt)=0...(10) It works as follows. In this case as well, each coefficient k 1 ,
The method for determining k 2 , k 5 and k 6 is the same as in the case of FIG. Further, the integrating circuit 87 may also be one using an operational amplifier other than the embodiment shown in FIG.
Various modifications can be made to the method of adjusting k 5 and k 6 as in the differential circuit shown in FIG. 2. Note that it is convenient to use an inverter 31 in FIG. 3 that takes out its output through transformer coupling. In this case, the built-in transformer adjusts the output voltage to a voltage suitable for arc welding. If the inverter 31 is not connected to a transformer, it will be necessary to install a transformer between the inverter 31 and the rectifier circuit 32, but in this case as well, if the output frequency of the inverter is high, a very small Become something. In FIGS. 1 and 3, only one output setting device 9 is provided, but two output setting devices are provided, one for voltage and one for current, and the current element and voltage element are separately set in the arithmetic circuit 88. You may compare and synthesize the results. Further, in order to provide a phase delay, both the differential signal of the output current tester and the integral signal of the output voltage detector may be fed back.

以上のように本発明においては、スイツチング
方式を用いることによつて出力平滑回路としては
時定数が極く短かく簡単なものかまたは場合によ
つては設けなくてもよい。また消耗性電極が被溶
接物に短絡した場合、あるいは短絡からアークに
移行する場合のように負荷の変動が発生したとき
に、これに対して出力変化に位相遅れを持たせる
ことによつて、アークを安定に発生させるための
大形の直流リアクトルを用いる必要がない。しか
も、従来装置では困難であつた出力の増加時と減
少時とにおいて、有効となるリアクトル効果を異
なる値に設定できるので、溶接の安定性が飛躍的
に向上するとともにスパツタの発生が減少し、か
つビード形状の制御が可能となる。このために、
上向き、立向きなどの難姿勢溶接が容易となる。
As described above, in the present invention, by using the switching method, the output smoothing circuit has a very short time constant and is simple, or may not be necessary in some cases. In addition, when the consumable electrode short-circuits to the workpiece, or when a change in load occurs, such as when a short-circuit changes to an arc, by providing a phase delay in the output change, There is no need to use a large DC reactor to stably generate an arc. In addition, the effective reactor effect can be set to different values when the output increases and decreases, which was difficult with conventional equipment, dramatically improving welding stability and reducing the occurrence of spatter. Moreover, the bead shape can be controlled. For this,
Welding in difficult positions, such as facing upward or standing, becomes easier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第3図は本発明の実施例を示すブ
ロツク図、第2図は第1図の実施例に使用する微
分回路の実施例を示す接続図、第4図は第3図の
実施例に使用する積分回路の実施例を示す接続図
である。 2…直流電源、3…スイツチング制御回路、4
…平滑回路、8…位相遅れ制御回路、9…出力設
定器、10…出力制御回路、81,83…係数
器、82…微分回路、84,88…演算回路、8
5…電流検出器、86…出力電圧検出器、87…
積分回路。
1 and 3 are block diagrams showing embodiments of the present invention, FIG. 2 is a connection diagram showing an embodiment of the differential circuit used in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 4 is an implementation of the embodiment of FIG. FIG. 3 is a connection diagram showing an embodiment of an integrating circuit used in the example. 2...DC power supply, 3...Switching control circuit, 4
...Smoothing circuit, 8...Phase delay control circuit, 9...Output setting device, 10...Output control circuit, 81, 83...Coefficient unit, 82...Differentiating circuit, 84, 88...Arithmetic circuit, 8
5... Current detector, 86... Output voltage detector, 87...
Integral circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 直流電源と、前記直流電源の出力をスイツチ
ング制御方式により所望値に調整するスイツチン
グ制御回路と、出力設定器と、前記出力設定器の
出力と前記スイツチング制御回路の出力とを比較
し負荷の変化に対して出力増加時と減少時とによ
つて異なる値の位相遅れをもつた信号を出力する
位相遅れ制御回路と、前記位相遅れ制御回路の出
力に応じて前記スイツチング制御回路を駆動する
出力制御回路とを具備した直流アーク溶接用電
源。 2 前記位相遅れ制御回路は、出力電流検出器
と、前記出力電流検出器の出力を増加時と減少時
とにおいて異なる係数を付して微分する微分回路
と、前記出力設定器の出力から前記出力電流検出
器の出力と前記微分回路の出力との和を差引く演
算回路とからなる特許請求の範囲第1項に記載の
直流アーク溶接用電源。 3 前記位相遅れ制御回路は、出力電圧検出器
と、出力電流検出器と、前記出力電流検出器の出
力を増加時と減少時とにおいて異なる係数を付し
て微分する微分回路と、前記出力設定器の出力か
ら前記出力電圧検出器の出力と前記微分回路の出
力との和を差引く演算回路とからなる特許請求の
範囲第1項に記載の直流アーク溶接用電源。 4 前記位相遅れ制御回路は、出力電圧検出器
と、出力電流検出器と、前記出力電流検出器の出
力を増加時と減少時とにおいて異なる係数を付し
て微分する微分回路と、前記出力設定器の出力か
ら前記出力電圧検出器の出力、前記出力電流検出
器の出力および前記微分回路の出力の和を差引く
演算回路とからなる特許請求の範囲第1項に記載
の直流アーク溶接用電源。 5 前記位相遅れ制御回路は、出力電圧検出器
と、出力電流検出器と、前記出力電圧検出器の出
力を増加時と減少時とにおいて異なる係数を付し
て積分する積分回路と、前記出力設定器の出力か
ら前記出力電流検出器の出力と前記積分回路の出
力との和を差引く演算回路とからなる特許請求の
範囲第1項に記載の直流アーク溶接用電源。 6 前記位相遅れ制御回路は、出力電圧検出器
と、前記出力電圧検出器の出力を増加時と減少時
とにおいて異なる係数を付して積分する積分回路
と、前記出力設定器の出力から前記出力電圧検出
器の出力と前記積分回路の出力との和を差引く演
算回路とからなる特許請求の範囲第1項に記載の
直流アーク溶接用電源。 7 前記位相遅れ制御回路は、出力電圧検出器
と、出力電流検出器と、前記出力電圧検出器の出
力を増加時と減少時とにおいて異なる係数を付し
て積分する積分回路と、前記出力設定器の出力か
ら前記出力電圧検出器の出力、前記出力電流検出
器の出力および前記積分回路の出力の和を差引く
演算回路とからなる特許請求の範囲第1項に記載
の直流アーク溶接用電源。 8 前記位相遅れ制御回路は、出力電圧検出器
と、出力電流検出器と、前記出力電圧検出器の出
力を増加時と減少時とにおいて異なる係数を付し
て積分する積分回路と、前記出力電流検出器の出
力を増加時と減少時とにおいて異なる係数を付し
て微分する微分回路と、前記出力設定器の出力か
ら前記出力電圧検出器の出力、前記出力電流検出
器の出力、前記積分回路の出力および前記微分回
路の出力の和を差引く演算回路とからなる特許請
求の範囲第1項に記載の直流アーク溶接用電源。 9 前記位相遅れ制御回路による出力変化の位相
遅れ量が出力増加時と減少時とにおいてそれぞれ
調整可能である特許請求の範囲第1項ないし第8
項のいずれかに記載の直流アーク溶接用電源。 10 前記スイツチング制御回路は、直流電源の
出力側に直列接続したスイツチング素子によりチ
ヨツパ制御を行う回路である特許請求の範囲第1
項ないし第9項のいずれかに記載の直流アーク溶
接用電源。 11 前記スイツチング制御回路は、直流電源の
出力を交流電力に変換するインバータ回路と、前
記インバータ回路の出力を直流に変換する整流回
路とからなる特許請求の範囲第1項ないし第9項
のいずれかに記載の直流アーク溶接用電源。 12 前記出力制御回路は、入力信号に応じて前
記スイツチング制御回路の出力周波数を決定する
回路である特許請求の範囲第1項ないし第11項
のいずれかに記載の直流アーク溶接用電源。 13 前記出力制御回路は、入力信号に応じて前
記スイツチング制御回路の導通時間幅を決定する
回路である特許請求の範囲第1項ないし第12項
のいずれかに記載の直流アーク溶接用電源。
[Scope of Claims] 1. A DC power supply, a switching control circuit that adjusts the output of the DC power supply to a desired value using a switching control method, an output setting device, an output of the output setting device, and an output of the switching control circuit. a phase lag control circuit that outputs a signal with a phase lag of a different value depending on when the output increases or decreases in response to a change in load; A DC arc welding power source equipped with an output control circuit that drives the circuit. 2. The phase delay control circuit includes an output current detector, a differentiation circuit that differentiates the output of the output current detector with different coefficients when increasing and decreasing, and a differential circuit that differentiates the output of the output current detector from the output of the output setting device using different coefficients. The DC arc welding power source according to claim 1, comprising an arithmetic circuit that subtracts the sum of the output of the current detector and the output of the differentiating circuit. 3. The phase delay control circuit includes an output voltage detector, an output current detector, a differentiating circuit that differentiates the output of the output current detector with different coefficients when increasing and decreasing, and the output setting. 2. The DC arc welding power source according to claim 1, further comprising an arithmetic circuit that subtracts the sum of the output of the output voltage detector and the output of the differential circuit from the output of the detector. 4. The phase delay control circuit includes an output voltage detector, an output current detector, a differentiating circuit that differentiates the output of the output current detector with different coefficients when increasing and decreasing, and the output setting. The DC arc welding power source according to claim 1, comprising an arithmetic circuit that subtracts the sum of the output of the output voltage detector, the output of the output current detector, and the output of the differential circuit from the output of the device. . 5. The phase delay control circuit includes an output voltage detector, an output current detector, an integration circuit that integrates the output of the output voltage detector with different coefficients when increasing and decreasing, and the output setting. The DC arc welding power source according to claim 1, further comprising an arithmetic circuit that subtracts the sum of the output of the output current detector and the output of the integrating circuit from the output of the detector. 6. The phase delay control circuit includes an output voltage detector, an integration circuit that integrates the output of the output voltage detector with different coefficients when increasing and decreasing, and an output voltage detector that integrates the output of the output voltage detector by applying different coefficients when increasing and decreasing the output. The DC arc welding power source according to claim 1, comprising an arithmetic circuit that subtracts the sum of the output of the voltage detector and the output of the integrating circuit. 7. The phase delay control circuit includes an output voltage detector, an output current detector, an integration circuit that integrates the output of the output voltage detector with different coefficients when increasing and decreasing, and the output setting. The DC arc welding power source according to claim 1, comprising an arithmetic circuit that subtracts the sum of the output of the output voltage detector, the output of the output current detector, and the output of the integrating circuit from the output of the device. . 8. The phase delay control circuit includes an output voltage detector, an output current detector, an integrating circuit that integrates the output of the output voltage detector with different coefficients when increasing and decreasing, and the output current. a differentiating circuit that differentiates the output of the detector with different coefficients when increasing and decreasing; and an output of the output setting device, an output of the output voltage detector, an output of the output current detector, and an integrating circuit. The DC arc welding power source according to claim 1, comprising an arithmetic circuit that subtracts the sum of the output of the differential circuit and the output of the differential circuit. 9. Claims 1 to 8, wherein the phase delay amount of the output change by the phase delay control circuit can be adjusted respectively when the output increases and when the output decreases.
A power source for DC arc welding as described in any of the paragraphs. 10. Claim 1, wherein the switching control circuit is a circuit that performs chopper control using a switching element connected in series to the output side of a DC power source.
The DC arc welding power source according to any one of Items 9 to 9. 11. The switching control circuit comprises an inverter circuit that converts the output of a DC power source into AC power, and a rectifier circuit that converts the output of the inverter circuit into DC power. DC arc welding power source described in . 12. The DC arc welding power source according to any one of claims 1 to 11, wherein the output control circuit is a circuit that determines the output frequency of the switching control circuit according to an input signal. 13. The DC arc welding power source according to any one of claims 1 to 12, wherein the output control circuit is a circuit that determines the conduction time width of the switching control circuit according to an input signal.
JP21544581A 1981-12-25 1981-12-25 Power source for dc arc welding Granted JPS58112659A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21544581A JPS58112659A (en) 1981-12-25 1981-12-25 Power source for dc arc welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21544581A JPS58112659A (en) 1981-12-25 1981-12-25 Power source for dc arc welding

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58112659A JPS58112659A (en) 1983-07-05
JPH0160350B2 true JPH0160350B2 (en) 1989-12-22

Family

ID=16672469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21544581A Granted JPS58112659A (en) 1981-12-25 1981-12-25 Power source for dc arc welding

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58112659A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58112659A (en) 1983-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100650430B1 (en) Power source for electric arc welding
JPS58119466A (en) Electric power source for dc arc welding
US11722066B2 (en) Single stage power factor correcting synchronous harmonic converter
US20230246557A1 (en) Single stage synchronous harmonic current controlled power system
US5942139A (en) Consumable electrode DC arc welder
JPH0160350B2 (en)
JPH049089Y2 (en)
RU2001102784A (en) RECTIFIER AND METHOD CONCERNING RECTIFIER
JP2735918B2 (en) Positive and negative output power supply
JPH0783599B2 (en) Control method of circulating current type cycloconverter
JP2572433B2 (en) Power supply for arc welding and cutting
JPS5881567A (en) Electric power source for dc arc welding
KR100377413B1 (en) Power supply device of electric appliance
JP2707016B2 (en) DC TIG arc welding machine
JP3758578B2 (en) Power control method for power converter connected with discharge tube load
JP2523513B2 (en) Voltage detector for welding current and power supply for welding
JP4228266B2 (en) DC variable voltage power supply
JP3394587B2 (en) AC-DC converter
JPS58128273A (en) Electric power source device for arc welding
JPH0355225B2 (en)
SU1445882A1 (en) Power supply apparatus for electric arc welding
FI119213B (en) Switching power supply using a partial operation plan
JP3161037B2 (en) Power supply for arc welding
JPS63276108A (en) Electric power converting device
JPH08251911A (en) Constant voltage control circuit