JPH0343938B2

JPH0343938B2 -

Info

Publication number: JPH0343938B2
Application number: JP58048261A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Iwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-03-23
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1991-07-04
Also published as: JPS59174277A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、アーク溶接用電源のうち、たとえ
ば、インバータ式直流アーク溶接用電源装置に関
するもので、特に、出力変圧器の偏磁（磁束分布
にかたよりを生じる作用）を検出して、スイツチ
ング素子の破損を防止するようにした直流アーク
溶接用電源装置に関するものである。

第１図は従来のこの種直流アーク溶接機の電源
回路図で、１は３相ライン入力、２は第１の整流
回路、３は平滑用コンデンサ、４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄはフルプリツジ型に構成されたスイツチ
ングパワートランジスタ等からなるスイツチング
素子、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは帰還用ダイオー
ド、６は出力変圧器、７は第２の出力整流回路、
８はフイルタ・リアクトル、９は電極、１０は溶
接用母材、１１は出力変圧器６の漏れインダクタ
ンスである。

従来の直流アーク溶接用電源装置は上記のよう
に構成されているので、60Hzの３相ライン入力１
は、第１の整流回路２、および平滑用コンデンサ
３によつて直流に変換される。このようにして変
換された直流電流は、互いに対角線上に配置され
た一対のスイツチング素子４ａと４ｄ、および４
ｂと４ｃに所定の休止期間を与えてこれを交互に
「ON」「OFF」させることによつて、断続交流に
変換される。次に、この断続交流電流は出力変圧
器６によつて低い電圧に変換されたあと、第２の
出力整流回路７と、フイルタ・リアクトル８とに
よつて直流電圧に変換され、溶接負荷である電極
９と溶接用母材１０とに供給するようになされて
いる。なお、上記スイツチング素子４ａと４ｄ、
および４ｄと４ｃの休止期間中は、出力変圧器６
の漏れインダクタンス１１にたくわえられた電磁
エネルギを、帰還用ダイオード５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄを介して平滑用コンデンサ３に帰還さ
せ、また、フイルタ・リアクトル８にたくわえら
れたエネルギは、第２の出力整流回路７を介して
溶接負荷である電極９、および溶接用母材１０に
還流するようになされている。

従来の、この種の直流アーク溶接用電源装置は
上記のように構成されているので、各スイツチン
グ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの特性の「バラツ
キ」により、出力変圧器６の両端にかかる電圧の
「正」、および「負」の電圧時間積に偏よりが生じ
て「偏磁」が発生すると、上記出力変圧器６に直
流電流が流れ、この直流電流が大きい場合には、
スイツチング素子４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを破壊
するおそれが生じる欠点がある。

この発明は、かかる点に着目してなされたもの
で、出力変圧器の一次側電流の直流分を検出し、
その直流分を減少させることによつて、スイツチ
ング素子の破壊を未然に防止するようにした直流
アーク溶接用電源装置を提供しようとするもので
ある。

すなわち、本発明の直流アーク溶接用電源装置
は、交流入力を整流する第１の整流回路と、この
第１の整流回路からの整流出力をスイツチング動
作によつて高周波電流に変換するスイツチング素
子と、前記高周波電流を溶接負荷に供給すべき主
直流出力に変換する出力変圧器および第２の整流
回路とを有する直流アーク溶接用電源装置におい
て、前記出力変圧器の一次側電流の直流分の大きさ
を検出する偏磁検出器と、前記スイツチング素子の基本動作時間に対応す
る電圧を発生させる基本電圧発生回路と、前記基本電圧発生回路の出力電圧を受けて電圧
に応じたパルス幅のパルス電圧を出力するパルス
幅変調回路と、前記パルス幅変調器からのパルス電圧によつて
該パルス電圧のパルス幅に応じたスイツチング動
作を前記スイツチング素子に行わせるベース回路
と、前記出力変圧器の一次側電流の直流分を減少さ
せるように前記パルス電圧のパルス幅を変更する
ため、前記偏磁検出器の検出出力により前記基本
電圧発生回路からの電圧出力を補正して前記パル
ス幅変調器へ入力する補正回路とを備えたことを
特徴とするものであり、この場合、前記偏磁検出
器はは、例えば前記出力変圧器の一次側に挿入さ
れた電流検出器によつて検出された検出電流の直
流分の大きさを検出し、また前記スイツチング素
子としては例えばパワートランジスタが用いられ
る。

本発明の直流アーク溶接用電源装置では、先ず
基本的に前記基本電圧発生回路が前記スイツチン
グ素子の基本動作時間、即ちそのオン時間に対応
する電圧を設定により発生しており、前記パルス
幅変調回路は、この基本電圧発生回路の出力電圧
に応じたパルス幅のパルス電圧を出力し、前記ベ
ース回路がこのパルス幅変調器からのパルス電圧
のパルス幅に応じたスイツチング動作を前記スイ
ツチング素子に行わせるようになつている。

前記出力変圧器の一次側電流に直流分が生じる
と、その大きさが前記偏磁検出器で検出される。

前記補正回路は、前記偏磁検出器の検出出力に
より前記基本電圧発生回路からの電圧出力を補正
し、前記出力変圧器の一次側電流の直流分を減少
させるように前記パルス幅変調器の出力パルス幅
を変更する。

このように、本発明ではベース回路によるスイ
ツチング素子のオン時間が前記偏磁検出器と補正
回路を介した負帰還動作によつて前記直流分を消
滅させるように補正されるものである。

以下に本発明の実施例を説明する。

すなわち、第２図〜第６図は何れもこの発明の
一実施例を示すものであるが、上述した従来のも
の（第１図）と同一符号は同一構成部材につきそ
の説明を省略する。

まず、第２図の電源回路図において、１１１は
出力変圧器６の一次側に挿入されたシヤント等の
電流検出器、１２はこの電流検出器１１１からの
入力から直流分を検出する偏磁検出器、１３はス
イツチング素子４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの基本
「ON」時間に相当する電圧を発生させる基本電
圧発生回路、１４はこの基本電圧発生回路１３
と、上記偏磁検出器１２とからの入力により、ス
イツチング素子４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの
「ON」時間を決定する補正回路、１５ａ，１５
ｂはこの補正回路１４からの入力をパルス幅変調
（PWM）するためのパルス幅変調器、１６はこ
のパルス幅変調器１５ａ，１５ｂからの出力によ
つてスイツチング素子４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを
「ON」「OFF」させるためのベース回路である。

この発明の直流アーク溶接用電源装置は上記の
ように構成されているので、電流検出器１１１に
よつて検出された出力変圧器６の一次側電流信号
「V₁」は偏磁検出器１２に入力される。この一次
側電流信号「V₁」は、第２図に示すように、出
力変圧器６の一次電流が矢印「ｉ」の方向に流れ
たときに「正」になるように出力される。上述し
たように偏磁検出器１２に入力された一次側電流
信号「V₁」は、第３図に示すように、この偏磁
検出器１２内の増幅器１７により増幅され、次い
で、フイルタ１８によつて交流分をカツトするよ
うになされているため、その出力「V₃」には、
増幅器１７の出力、即ち「V₂」の直流分が出力
されるようになされている。

次に、第２の出力整流回路７の出力「V₀」の
平均電圧は、基本電圧発生回路１３の出力「V₄」
とほぼ比例するため、基本電圧発生回路１３の出
力「V₄」の値によつて、溶接負荷電流の値を決
定するようになされている。

次に、偏磁検出器１２の出力「V₃」と、基本
電圧発生回路１３の出力「V₄」とを入力した補
正回路１４は出力「V₅」「V₆」を出力するが、第
４図に示すように、一方の出力「V₅」は、基本
電圧発生回路１３の出力「V₄」に、偏磁検出器
１２の出力「V₃」を加算器１９によつて加算し
た値であり、また、他の出力「V₆」は、基本電
圧発生回路１３の出力「V₄」から、偏磁検出器
１２の出力「V₃」を引算器２０によつて引算し
たものである。

すなわち、偏磁検出器１２の出力「V₃」が
「正」であれば、補正回路１４の一方の出力
「V₅」は増大し、他方の出力「V₆」は減少するよ
うになされており、また、偏磁検出器１２の出力
「V₃」が「負」であれば、補正回路１４の一方の
出力「V₅」は減少し、他方の出力「V₆」は増大
するようになされている。

次に、上記補正回路１４の出力「V₅」「V₆」
は、パルス幅変調器１５ａ，１５ｂにおいてパル
ス幅変調されて出力「V₇」「V₈」となり、第５図
に示すように、一方の出力「V₇」はベース回路
１６内の駆動回路２１と２３とに入力され、その
出力「V₉」と「V₁₁」とは、それぞれスイツチン
グ素子４ｂと４ｃとを「ON」「OFF」させ、ま
た、他方の出力「V₈」は、駆動回路２２と２４
とに入力され、その出力「V₁₀」「V₁₂」とは、そ
れぞれスイツチング素子４ａと４ｄとを「ON」
「OFF」させるようになされており、結局、偏磁
検出器１２の出力「V₃」が「正」であれば、一
方のスイツチング素子４ａと４ｄの「ON」時間
が増大し、他方のスイツチング素子４ｃと４ｂの
「ON」時間が減少するものである。

以上述べた動作を第６図に示す制御回路のフロ
ーチヤートによつて説明すると、いま、ｔ＝t₀の
状態において、何等かの原因により偏磁が生じ、
偏磁検出器１２の出力「V₃」に、「V₃₀」になる
出力が発生したとすると、その結果、補正回路１
４の一方の出力「V₅」は増大し、他方の出力
「V₆」が減少することによつて、一方のパルス幅
変調器１５ｂの出力「V₇」のパルス幅は広げら
れ、他方のパルス幅変調器１５ａの出力「V₈」
のパルス幅は狭められるため、出力変圧器６の一
次電流の直流分が減少することになるわけであ
る。

以上述べたように、この発明の直流アーク溶接
用電源装置によれば、出力変圧器のの一次側電流
の直流分を検出するとともに、補正回路により、
各スイツチング素子の「ON」時間を補正するこ
とにより、上記出力変圧器の直流分を減少させる
ようにしたので、「偏磁」が発生しても従来のよ
うにスイツチング素子を破壊するようなおそれの
ない優れた効果を有するものである。

なお、上述した一実施例においては、フルブリ
ツジ型インバータ式直流アーク溶接機の場合につ
いて述べたが、これに限定されるものでなく、た
とえば、ハーフブリツジ型、あるいはセンタクツ
プ型であつても同様の効果が得られることはいう
までもない。また、上述した一実施例においては
スイツチング素子としてパワートランジスタを用
いた場合について述べたが、これ以外のGTO・
SCR（ゲートターンオフシリコン制御整流器）、
またはFET（電界効果トランジス）等であつても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のこの種直流アーク溶接機の電源
回路図、第２図〜第６図は何れもこの発明の一実
施例を示すもので、第２図は電源回路図、第３図
は偏磁検出器の構成を示すブロツク図、第４図は
補正回路の構成を示すブロツク図、第５図はベー
ス回路の構成を示すブロツク図、第６図は制御回
路のフローチヤートである。図面中、１は３相ライン入力、２は第１の整流
回路、３は平滑用コンデンサ、４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄはたとえばスイツチングパワートランジ
スタ等からなるスイツチング素子、５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄは帰還ダイオード、６は出力変圧器、
７は第２の出力整流回路、８はフイルタリアクト
ル、９は電極、１０は溶接用母材、１１は漏れイ
ンダクタンス、１２は偏磁検出器、１３は基本電
圧発生回路、１４は補正回路、１５ａ，１５ｂは
パルス幅変調器、１６はベース回路、１１１は電
流検出器である。なお、図中同一符号は同一また
は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１交流入力を整流する第１の整流回路と、この
第１の整流回路からの整流出力をスイツチング動
作によつて高周波電流に変換するスイツチング素
子と、前記高周波電流を溶接負荷に供給すべき主
直流出力に変換する出力変圧器および第２の整流
回路とを有する直流アーク溶接用電源装置におい
て、前記出力変圧器の一次側電流の直流分の大きさ
を検出する偏磁検出器と、前記スイツチング素子の基本動作時間に対応す
る電圧を発生させる基本電圧発生回路と、前記基本電圧発生回路の出力電圧を受けて電圧
に応じたパルス幅のパルス電圧を出力するパルス
幅変調回路と、前記パルス幅変調器からのパルス電圧によつて
該パルス電圧のパルス幅に応じたスイツチング動
作を前記スイツチング素子に行わせるベース回路
と、前記出力変圧器の一次側電流の直流分を減少さ
せるように前記パルス電圧のパルス幅を変更する
ため、前記偏磁検出器の検出出力により前記基本
電圧発生回路からの電圧出力を補正して前記パル
ス幅変調器へ入力する補正回路、とを備えたことを特徴とする直流アーク溶接用電
源装置。２前記出力変圧器の一次側に挿入された電流検
出器によつて検出された検出電流の直流分の大き
さを前記偏磁検出器により検出するようにしたこ
とを特徴とす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装置。３前記スイツチング素子としてパワートランジ
スタを用いたことを特徴とす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装置。