JPH04135077A - インバータ式抵抗溶接電源装置 - Google Patents

インバータ式抵抗溶接電源装置

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JPH04135077A
JPH04135077A JP25468890A JP25468890A JPH04135077A JP H04135077 A JPH04135077 A JP H04135077A JP 25468890 A JP25468890 A JP 25468890A JP 25468890 A JP25468890 A JP 25468890A JP H04135077 A JPH04135077 A JP H04135077A
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charging
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welding power
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、インバータ式抵抗溶接機の電源装置に関し、
特にインバータ回路の入力側にコンデンサを備えた電源
装置に関する。
[従来の技術] インバータ式抵抗溶接機の電源装置は、商用交流をいっ
たん直流に変換し、この直流をインノ<−タ回路によっ
て商用周波数よりも高い周波数(たとえばIKHz)の
交流に変換し、この交流を溶接トランスに通してのち二
次側で再び直流に整流し、この二次側の直流を被溶接材
に供給するような溶接電源回路である。この種の電源装
置では、−次側において整流回路とインノく一夕回路と
の間に並列にコンデンサを接続し、整流回路の直流出力
をコンデンサに蓄積し、コンデンサの充電電圧をインバ
ータ回路に入力するのが通例となっている。このコンデ
ンサは、整流回路の出力に含まれる商用交流のリップル
や電圧変動分等を吸収し、一定の直流電圧をインバータ
回路に供給する機能をもつ。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、溶接作業環境の影響あるいは経時変化等
により上記コンデンサが劣化してそのコンデンサ容量が
減少する。この容量減少の程度が大きいと、商用交流の
リップルや電圧変動分等を吸収するコンデンサの能力が
低下し、これが原因で、インバータ回路内のスイッチン
グ素子が破壊したり、溶接トランスで偏磁現象が発生し
たり、溶接品質が低下する等の不具合を生じた。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、イン
バータ回路の入力側に接続されたコンデンサの状態を定
期的に検査し、コンデンサ容量に起因する電源回路の故
障や溶接品質の低下等を未然に防止するようにしたイン
バータ式抵抗溶接電源装置を提供することを目的とする
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明の第1のインバータ
式抵抗溶接電源装置は、商用周波数の交流を整流回路に
通して直流に変換し、この直流をコンデンサに供給し、
このコンデンサの充電電圧をインバータ回路に入力する
ようにしたインバータ式抵抗溶接電源装置において、前
記交流の入力開始時に充電用抵抗を介して前記コンデン
サを充電せしめる手段と、前記充電用抵抗と前記コンデ
ンサとを含む時定数回路の充電特性を検出する手段と、
前記充電特性に基づいて前記コンデンサの容量に関する
測定または判定を行う手段とを具備する構成とした。
また、本発明の第2のインバータ式抵抗溶接電源装置は
、商用周波数の交流を整流回路に通して直流に変換し、
前記直流をコンデンサに供給し、前記コンデンサの充電
電圧をインバータ回路に入力するようにしたインバータ
式抵抗溶接電源装置において、前記交流の入力終止直後
に前記コンデンサと並列に放電用抵抗を挿入する手段と
、前記放電用抵抗と前記コンデンサとを含む時定数回路
の放電特性を検出する手段と、前記放電特性に基づいて
前記コンデンサの容量に関する測定または判定を行う手
段とを具備する構成とした。
[作用] 第1のインバータ式抵抗溶接電源装置においては、ブレ
ーカ等の電力スイッチが閉成して交流の入力が開始され
ると、整流回路より出力された直流は充電用抵抗を介し
てコンデンサに流れ込み、コンデンサが充電される。こ
の充電の過程で、充電用抵抗の電圧降下は初期値(整流
回路の出力電圧)から指数関数的に立ち下がり、一方コ
ンデンサ充電電圧は飽和値(整流回路の出力電圧)まで
指数関数的に立ち上がる。これら指数関数的に変化する
両電圧の波形(充電特性)は充電用抵抗とコンデンサと
からなる時定数回路の時定数に依存する。本発明では、
逆にそのような波形(充電特性)に基づいて時定数を割
り出す。時定数をτ、充電用抵抗の抵抗値をR1コンデ
ンサの容量(キャパシタンス)をCとすれば、τ=CR
の関係があり、かつRは経時的にそれほど変化しないか
らτとCの両者は比例する。したがって、τを割り出せ
ばCを割り出すこともできる。
しかして、コンデンサに充電を行う度に得られるτまた
はCの値が所定値以下になった時は、コンデンサが劣化
したものと判定し、溶接作業の中止、新しいコンデンサ
との交換等、適切な処置をとることができる。
第2のインバータ式抵抗溶接電源装置においては、ブレ
ーカ等の電力スイッチを開いて交流の入力が停止された
後、コンデンサと並列に放電用の抵抗が接続される。こ
れにより、コンデンサと放電用抵抗とで形成される放電
回路内にコンデンサの放電電流が流れる。この放電の過
程で、放電用抵抗の電圧降下およびコンデンサの電圧は
初期値から指数関数的に立ち下がる。このような電圧波
形に基づいてこの放電回路の時定数を割り出し、その時
定数から第1の装置と同様にしてコンデンサの劣化具合
を判定することができる。
[実施例] 第1図は、本発明の第1の実施例によるインバータ式抵
抗溶接電源装置の回路構成を示す。
溶接時、3相入力端子(S、T、U)からの3相交流は
、ブレーカ10を介して3相整流回路12に入力され、
ここで直流に変換される。整流回路12より出力された
直流はリレー・スイッチ14もしくは充電用抵抗16を
介してコンデンサ18に蓄積され、コンデンサ18の充
電電圧がインバータ回路20に入力される。インバータ
回路20は、GTOまたはパワー・トランジスタをスイ
、チング素子として内蔵し、入力の直流を商用周波数よ
りも高い周波数(例えばIKHz)の交流パルスに変換
し、その交流パルスを溶接トランス22の一次コイルへ
出力する。このインバータ回路20のスイッチング動作
は、駆動回路54を介してCPU40により制御される
。溶接トランス22の二次コイルに得られる低電圧・大
電流の交流パルスはダイオード24a、24bからなる
整流回路で直流に変換され、溶接電極26.28および
被溶接材30.32に直流の溶接電流ifが流れるよう
になっている。以上の構成および動作は従来の電源装置
と共通する部分である。
以下、本実施例の特徴をなす部分を説明する。
充電用抵抗16の両端子は増幅回路34の入力端子に接
続され、増幅回路34の出力端子はサンプル・ホールド
(S/H)回路36.アナログ−ディジタル(A/D)
変換器38を介してCPU40のデータ入力端子に接続
される。これらS/H回路36.A/D変換器38およ
びCPU40に対してクロック回路42より所定周波数
のクロ、ツクが供給される。
CPU40には、設定値φ測定データ・演算データ等を
格納するバッテリ・バックアップ型RAM44、CPU
40の動作を規定するための各種プログラムを格納する
ROM46、設定値等を入力するための入力装置48、
電源装置内の状態。
各種測定値9判定値等を表示するための表示装置50、
外部または他のalFに対して警報を発するための警報
装置52が接続される。さらに、3相交流を入力または
遮断するためのブレーカ10、リレー・スイッチ14を
駆動するためのリレー(RL)15、インバータ回路2
0を駆動する駆動回路54等もCPU40に接続される
CPU40の制御の下で、リレー・スイッチ14は、定
常時は閉じているが、3相交流の入力開始時(ブレーカ
10のオン時)は開いている。これにより、整流回路1
2とコンデンサ18との間に充電用抵抗16が挿入(接
続)された状態で、3相交流の入力が開始される。そう
すると、整流回路12より出力された直流は充電用抵抗
16を介してコンデンサ18に供給され、コンデンサ1
8が充電される。このコンデンサ18の充電が終了した
後、所定のタイミングでインバータ回路20のスイッチ
ング動作が開始し、抵抗溶接が実行されるようになって
いる。
上記のようにコンデンサ18が充電される期間中、充電
用抵抗16に生起する電圧降下VRは、増幅回路34で
増幅ののちS/H回路36で所定の標本化周波数でサン
プリングされ、A/D変換器38により所定の量子化ビ
ット数のディジタル信号に変換される。CPU1gは、
このディジタル信号を基に充電用抵抗16とコンデンサ
18とからなる時定数回路の充電特性を検出し、その時
定数τを割り出す。
第2図につき、CPU1gが時定数τを割り出す処理の
方法を説明する。第2図において、交流入力開始後、初
期値VA  (整流回路12の出力電圧)から指数関数
的に立ち下がる曲線60は充電用抵抗16の端子間電圧
(電圧降下)VRの波形を示し、一方、飽和値VAまで
指数関数的に立ち上がる曲線62はコンデンサ18の端
子間電圧(コンデンサ充電電圧)VCの波形を示す。な
お、初期状態においてコンデンサ18に充電電荷はない
ものとする。両型圧VR,VCの関数は、次の式%式% これらの式■、■より入力開始(t=O)から時間τ経
過時の電圧VR,VCの値は、 VR&Iq0.368VQ VC+0.632VO である。したがって、VRが0.388VOとなった時
またはVCが0.632VOとなった時を検出すれば、
τを割り出すことができる。
本実施例において、CPU40は、ブレーカ10をオン
にすると(1=0)、最初にA/D変換器38より取り
込んだディジタル信号の値を充電用抵抗電圧VRの初期
値VO(整流回路12の出力電圧)とし、以後各ディジ
タル信号の値と初期値VOとの比を逐次演算し、その比
率が0.368になった時刻tAを検出し、この時刻t
Aから時定数τを決定する。このようにして交流入力を
開始する度毎に得られた時定数τ0.τI、τ2.・・
・・はRAM44に蓄積(保存)される。
コンデンサ18の劣化に伴ってそのコンデンサ容量(キ
ャパシタンス)Cは経時的に減少する。
一方、充電用抵抗16の抵抗値Rはそれほど変化しない
ので、はぼ一定としてよい。したがって、τ=CRの関
係があるから、時が経つにつれてτ0〉τl〉τ2〉・
・・・のように時定数τは次第に減少する。しかして、
τnが初期値τ0に対して所定の比率まで下がった時ま
たはτnが設定値τSを割った時、CPU40はコンデ
ンサ18の容量が危険なほど減少したと判定する。この
判定を下した時、CPU40は、警報装置52に警報を
出させ、表示装置50に事態の内容およびコンデンサ交
換の指示等を表示し、インバータ回路20の起動を中止
する。また、ブレーカ10をオフにする。
このように、本実施例では、ブレーカ10をオンにして
3相交流の入力を開始し充電用抵抗16を介してコンデ
ンサ18を充電する際に、充電用抵抗16の電圧降下(
端子間電圧)VRをモニタして充電用抵抗16とコンデ
ンサ18とからなる時定数回路の充電特性を検出し、こ
の充電特性から時定数を測定する。そして、この時定数
回路の時定数が所定値を割った時、コンデンサ18の容
量が安全範囲を割ったものと判定し、所要の措置をとる
ようにした。これにより、コンデンサ18の劣化が原因
でインバータ回路20のスイッチング素子が破壊したり
、溶接トランス22で偏磁現象が発生したり、溶接の品
質が悪くなる等の不具合を未然に防止することができる
なお、充電用抵抗15の抵抗値Rが既知のときは、τ=
ORなので、τからCの値を割り出すことができる。し
たがって、Cの測定値をRAM44に格納して上記と同
様の判定を行ってもよい。
第3図は、第2の実施例によるインバータ式抵抗溶接電
源装置の要部の回路構成を示す。第1図のものと同様の
構成・機能を有する部分には同一の符号を付しである。
また、図示されていない部分は第1図のものと同様な構
成になっている。
この第2の実施例では、コンデンサ18と並列にリレー
・スイッチ60と放電用抵抗64とからなる直列回路が
接続される。ブレーカ10をオフにした後、リレー62
が動作してスイッチ60を閉成させる。これにより、コ
ンデンサ18と放電用抵抗64とで放電回路が形成され
、コンデンサ18に蓄積されていた電荷がこの放電回路
内で電流となって流れ、放電用抵抗64に電圧降下VR
が生ずる。この電圧VR’の時間変化(波形)は、第2
図の曲線56と同様に指数関数的に立ち下がる曲線で、
その時定数τ′は放電用抵抗64の抵抗値R’とコンデ
ンサ18の容量Cとの積(τ′=CR’ )で与えられ
る。しかして、放電用抵抗64からの電圧VR’が増幅
回路34を介してCPU3O側へ送られ、先に説明した
第1の実施例と同様の演算・判定処理が行われる。
なお、この第2の実施例では放電用抵抗18を省略し、
第1の実施例では充電用抵抗64を省略したが、両抵抗
18.64を一緒に備える構成も当然可能である。また
、第1.第2実施例では充電用抵抗18.放電用抵抗6
4の電圧降下をモニタしたが、コンデンサ18の端子間
電圧をモニタするように構成してもよい。
〔発明の効果] 本発明は、上述したような構成を膏することにより、次
のような効果を奏する。
請求項1のインバータ式抵抗溶接電源装置によれば、イ
ンバータ回路の入力側に接続したコンデンサに充電を行
う際に、充電用抵抗とコンデンサとからなる充電回路の
充電特性を検出し、この、充電特性から時定数ないしコ
ンデンサのキャパシタンス等を測定し、コンデンサの劣
化具合を判定するようにしたので、適正な時機にコンデ
ンサの交換を促すことか可能であり、コンデンサの劣化
に起因する種々の不具合を未然に防止することかできる
請求項2のインバータ式抵抗溶接電#装置によれば、イ
ンバータ回路の入力側に接続したコンデンサを放電する
際に、放電用抵抗とコンデンサとからなる放電回路の放
電特性を検出し、この放電特性から時定数ないしコンデ
ンサのキャパシタンス等を測定し、コンデンサの劣化具
合を判定するようにしたので、適正な時機にコンデンサ
の交換を促すことが可能であり、コンデンサの劣化に起
因する種々の不具合を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例によるインバータ式抵
抗溶接電源装置の全体の回路構成を示すブロック図、 第2図は、第1の実施例における交流入力開始直後の充
電用抵抗の電圧降下およびコンデンサの充電電圧の時間
変化(波形)を表す図、および第3図は、第2の実施例
によるインバータ式抵抗溶接電源装置の要部の回路構成
を示すブロック図である。 図面において、 工0・・・・ブレーカ、 12・・・・整流回路、 14.60・・・・リレー・スイッチ、18・・・・コ
ンデンサ、 20・・・・インバータ回路、 40・・・・CPU。 44・・・・RAM1 46・・・・ROM。 50・・・・表示装置、 52・・・・警報装置。 特許出願人 ミャチテクノス株式会社 代理人 弁理士 佐々木 を 孝 SlH回l#36へ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)商用周波数の交流を整流回路に通して直流に変換
    し、前記直流をコンデンサに供給し、前記コンデンサの
    充電電圧をインバータ回路に入力するようにしたインバ
    ータ式抵抗溶接電源装置において、 前記交流の入力開始時に充電用抵抗を介して前記コンデ
    ンサを充電せしめる手段と 前記充電用抵抗と前記コンデンサとを含む時定数回路の
    充電特性を検出する手段と、 前記充電特性に基づいて前記コンデンサの容量に関する
    測定または判定を行う手段と、 を具備したことを特徴とするインバータ式溶接電源装置
  2. (2)商用周波数の交流を整流回路に通して直流に変換
    し、前記直流をコンデンサに供給し、前記コンデンサの
    充電電圧をインバータ回路に入力するようにしたインバ
    ータ式抵抗溶接電源装置において、 前記交流の入力終止後に前記コンデンサと並列に放電用
    抵抗を接続する手段と、 前記放電用抵抗と前記コンデンサとを含む時定数回路の
    放電特性を検出する手段と、 前記放電特性に基づいて前記コンデンサの容量に関する
    測定または判定を行う手段と、 を具備したことを特徴とするインバータ式溶接電源装置
JP25468890A 1990-09-25 1990-09-25 インバータ式抵抗溶接電源装置 Expired - Lifetime JP2714652B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011050120A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力変換装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011050120A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力変換装置
CN101997424A (zh) * 2009-08-25 2011-03-30 富士电机系统株式会社 功率转换装置

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