JPH04217877A - インバータの過電流保護装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ制御方式の
溶接電源等において、インバータの内部短絡等による過
電流からスイッチング素子を保護するための過電流保護
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２に従来のインバータ制御溶接電源の
主回路構成とインバータ部の過電流保護装置の回路構成
を示す。図２において、溶接電源主回路は、交流電源２
からの三相交流入力を入力側整流回路３と平滑コンデン
サ４で直流に変換してインバータ５に印加し、インバー
タ５でパワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子により
直流入力を高周波交流に変換し、その交流出力を変圧器
６で降圧した後、出力側整流回路７で再度直流に変換し
、直流リアクタ８により出力電流を平滑してアーク負荷
１１へ供給するようになっている。９は溶接ワイヤ、１
０はワイヤ９に通電するコンタクトチップ、１２は母材
、１３はインバータ５の入力電流を検出するホールＣＴ
等の電流検出器である。

【０００３】インバータ部の過電流保護装置は、過電流
検出回路１４と制御回路１８′とで構成されている。過
電流検出回路１４は、電流検出器１３の出力を増幅器１
５で増幅した信号と過電流設定器１６の設定信号とをコ
ンパレータ１７で比較することにより、インバータ５の
入力電流の値が所定値以上になると、即時コンパレータ
１７の出力を高レベルから低レベルに変化させ、異常判
定信号として出力する回路である。制御回路１８′は所
定の処理プログラムを内蔵した記憶部とその処理プログ
ラムを逐次実行する演算処理部とを有するマイクロコン
ピュータ（以下、マイコンという）で構成され、通常は
図示しない起動スイッチのオン、オフに応じて出力オン
、オフ指令をインバータ駆動回路２１へ送り、インバー
タ５の出力を制御する。また、出力制御に関連してワイ
ヤ送給制御等もこの制御回路１８′からの指令によって
行われる。

【０００４】次に、過電流検出時の動作を図４のフロー
チャートおよび図６のシーケンス図により説明する。制
御装置１８′は、過電流検出回路１４からの異常判定信
号が割込み要求端子ＩＮＴに入ると（ＩＮＴ入力１→０
）、実行中の本処理を中断し、以下の異常処理を実行す
る。まず、インバータ５への出力指令を停止し（ステッ
プ４１）、出力停止によりＩＮＴ入力が１に戻ったこと
を確認した後（ステップ４２）、アーク切れが生じない
程度の短時間（３〜４ｍｓ）内に内蔵したタイマをセッ
トする（ステップ４３）とともに、インバータ５への出
力指令を一旦復帰させる（ステップ４４）。そして、タ
イマ設定時間（図６のＴ５　、１ｍｓ程度）内に再度過
電流検出回路１４から異常判定信号が出力されたかどう
かを判定し（ステップ４５、４６）、異常判定信号が出
力されない場合（ＩＮＴ入力１）はインバータ５の出力
を停止させることなく本処理に戻り、再度異常判定信号
が出力された場合（ＩＮＴ入力０）は出力指令を停止し
、インバータ５の出力を停止させ続ける（ステップ４７
）とともに、図２に示す異常表示灯２２を点灯させて回
路異常を知らせる（ステップ４８）。ステップ４１から
４８までの処理はノイズ等による誤動作を避けるために
行うもので、リトライ制御とよばれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、過
電流検出回路１４からの異常判定信号に基づき、マイコ
ンを用いた制御回路１８′のみで異常処理を行うため、
制御回路１８′が異常判定信号を受けてからインバータ
５への出力指令を停止するまでの時間（図６のＴ２　、
Ｔ４　）はマイコンの判定処理時間で決まり（クロック
周波数を１ＭＨｚとした場合、１０μｓ以上）、異常発
生から出力停止までに長時間を要する。このように異常
発生から出力停止までの時間が長いと、インバータの内
部短絡等で生じた過電流によりスイッチング素子の受け
るストレスが多くなり、素子が熱破壊に至る可能性が大
となる。特に、スイッチング素子としてパワーＭＯＳＦ
ＥＴを用いた場合には、素子の短絡時耐過負荷保証時間
が数μｓと短いため、上記従来技術では素子の保護が困
難であった。

【０００６】異常処理をマイコンでなく、ディスクリー
ト部品で構成した専用回路で行うようにすれば、異常発
生から出力停止までの時間は短縮できるが、多くの部品
と組立工数を要し、高価なものになる。

【０００７】本発明の目的は、異常発生から出力停止ま
での応答が早く、素子の保護が十分にでき、かつ誤動作
のないインバータの過電流保護装置を簡単で経済的な構
成により実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、インバータの入力電流を検出し、入力電流
の値が所定値以上になると異常判定信号を出力する過電
流検出回路と、前記異常判定信号によりセットされ、リ
セット信号が入るまでこの状態を保持するラッチ回路と
、前記ラッチ回路のセット出力と別に設けた制御回路か
らの出力停止信号のいずれかが存在するときはインバー
タへの出力指令を停止する出力オン、オフ回路とを備え
、前記制御回路は、所定の処理プログラムを内蔵した記
憶部と、その処理プログラムに従い、前記ラッチ回路の
セット出力に応答して前記出力オン、オフ回路への出力
停止信号を出力し、その出力停止信号が存続する間に前
記ラッチ回路へのリセット信号を出力した後、出力停止
信号を復帰させ、その後所定時間内に前記ラッチ回路が
再度異常判定信号によりセットされた場合は回路異常有
と判定し、インバータの出力を停止させ続けるように動
作する演算処理部とを有するものとしたことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】過電流検出回路から異常判定信号を受けるとラ
ッチ回路がセットされ、そのセット出力により即時出力
オン、オフ回路が出力指令を停止し、インバータの出力
を停止させるように働く。

【００１０】一方、制御回路の演算処理部は、ラッチ回
路のセット出力に応答して出力オン、オフ回路への出力
停止信号を出力し、その出力停止信号が存続する間にラ
ッチ回路をリセットさせ、次に出力停止信号を復帰させ
ることによりインバータの出力停止を一旦解除し、その
後所定時間内に再度異常判定信号によりラッチ回路がセ
ットされた場合は、そのラッチ出力により再び出力オン
、オフ回路からの出力指令を停止させ、インバータの出
力を停止させ続けるように、ラッチ回路の制御を含む異
常処理を行う。

【００１１】これにより、過電流検出からインバータの
出力停止までの応答を早くし、かつノイズ等による誤動
作を防止することができる。また、異常処理の過程でラ
ッチ回路を一旦リセットした後、制御回路からの出力停
止信号を復帰させることでインバータの出力停止を解除
するようにしているので、ラッチ回路のリセットと同時
にインバータの出力停止を解除した場合のようにリセッ
ト信号入力と異常判定信号（セット信号）入力とが重な
ってラッチ回路の動作を不安定にすることもない。

【００１２】

【実施例】図１はインバータ制御溶接電源に適用した本
発明の一実施例の回路構成を示したもので、２〜１７お
よび２１、２２は図２の同一符号に対応する部分を示す
。１８は所定の処理プログラムを内蔵した記憶部とその
処理プログラムを逐次実行する演算処理部とを有するマ
イコンで構成された制御部で、内部構成は図示を省略す
る。１９はセット入力端子Ｓ、リセット入力端子Ｒ、出
力端子Ｑを有するラッチ回路、２０は出力オン、オフ回
路で、ここではＡＮＤ回路で構成されている。

【００１３】出力オン、オフ回路２０の３つの入力のう
ち、ラッチ回路１９のＱ出力は常時１の状態にあり、ま
た制御回路１８のＶ出力も常時１の状態となっている。 この状態では、図示しない起動スイッチのオン、オフに
応じて制御回路１８のＷ出力が１になると、出力オン、
オフ回路２０よりインバータ５の出力を指令する１の信
号がインバータ駆動回路２１へ送られ、Ｗ出力が０にな
ると、出力オン、オフ回路２０の出力も０となり、出力
指令を停止する通常の制御が行われる。

【００１４】過電流検出回路１４は、図２の従来例と同
様に、インバータ５の入力電流を検出するホールＣＴ等
の電流検出器１３の出力を増幅器１５で増幅した信号と
過電流設定器１６の設定信号とをコンパレータ１７で比
較することにより、インバータ５の入力電流の値が所定
値以上になると、即時コンパレータ１７の出力を低レベ
ルから高レベルに変化させ、異常判定信号として出力す
る。本実施例では、異常発生時、前記異常判定信号によ
りラッチ回路１９をセットし、リセット信号が入るまで
この状態を保持させる。ラッチ回路１９がセットされる
と、Ｑ出力が０になるため、制御回路１８のＶ，Ｗ両出
力が１であっても出力オン、オフ回路２０の出力は０と
なり、即時インバータへの出力指令を停止する。同時に
ラッチ回路１９のセット出力が制御回路１８の割込み要
求端子ＩＮＴに入ることにより、制御回路１８は実行中
の本処理を中断し、以下の異常処理を実行する。図３の
フローチャートおよび図５のシーケンス図に示すように
、ＩＮＴ入力が１→０になると、マイコンの判定処理時
間（図５のＴ１　）だけ遅れて制御回路１８から出力オ
ン、オフ回路２０へ出力停止信号が出力され、Ｖ出力が
０となる（ステップ３１）。この出力停止信号が存続す
る間に制御回路１８のＵ端子からリセット信号が出力さ
れ、ラッチ回路１９をリセットする（ステップ３２）。 ラッチ回路１９がリセットしても、制御回路１８からの
出力停止信号により出力オン、オフ回路２０は出力０の
状態に維持される。ＩＮＴ入力が０→１になったことで
ラッチ回路１９のリセットを確認した後（ステップ３３
）、アーク切れが生じない程度の短時間（３〜４ｍｓ）
内に制御回路１８に内蔵したタイマをセットする（ステ
ップ３４）とともに、出力オン、オフ回路２０への出力
停止信号（Ｖ出力）を１の状態に復帰させる（ステップ
３５）。これで出力オン、オフ回路２０の出力を一旦１
の状態として、インバータ駆動回路２１へ出力指令を送
り、その後、タイマ設定時間（図５のＴ３　、１ｍｓ程
度）内に再度ＩＮＴ入力が１→０になったかどうかによ
りインバータ５の回路異常の有無を判定する（ステップ
３６、３７）。その結果、Ｔ３　時間内に再度ＩＮＴ入
力が１→０にならなかった場合、すなわちラッチ回路１
９が再度異常判定信号によりセットされなかった場合は
回路異常無と判定してインバータ５の信号を停止させる
ことなく制御回路１８を本処理によりターンさせ、Ｔ３
　時間内にラッチ回路１９が再度異常判定信号によりセ
ットされてＩＮＴ入力が１→０になった場合は回路異常
有と判定し、出力停止信号（Ｖ出力）を再び０の状態に
してインバータ５の出力を停止させたままとする（ステ
ップ３８）。同時に、異常表示灯（図１の２２）を点灯
させて回路異常を知らせる（ステップ３９）。

【００１５】図５から明らかなように、最初の過電流検
出時およびリトライ制御による再度の過電流検出時とも
ラッチ回路１９のセット出力により出力オン、オフ回路
２０の出力指令を停止させることで、マイコンの判定処
理時間とは関係なく、過電流検出後、即時インバータ５
の出力を停止させることができる。

【００１６】上記実施例はインバータ制御溶接電源を対
象としたものであるが、本発明は溶接電源以外のインバ
ータ制御電源にも適用することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の過電流保護
装置は、マイコンを用いた制御回路のみでリトライ制御
を行うものに比べ、過電流検出からインバータの出力停
止までの応答が早く、過電流によりスイッチング素子が
受けるストレスを軽減でき、パワーＭＯＳＦＥＴのよう
な短絡時耐過負荷保証時間の短い素子に対しても過電流
保護が十分可能である。また、ディスクリート部品のみ
で制御回路を構成したものに比べ、リトライ制御機能の
大部分をマイコンに持たせ、他の制御と共用で処理させ
ることができるので、回路部品の数を大幅に低減でき、
経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
。

【図２】従来例の回路構成を示すブロック図。

【図３】本発明の異常処理フローチャート。

【図４】従来例の異常処理フローチャート。

【図５】本発明の異常処理シーケンス図。

【図６】従来例の異常処理シーケンス図。

【符号の説明】

５　　インバータ １３　　電流検出器 １４　　過電流検出回路 １８　　制御回路 １９　　ラッチ回路 ２０　　出力オン、オフ回路 ２１　　インバータ駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　インバータの入力電流を検出し、入力
   電流の値が所定置以上になると異常判定信号を出力する
   過電流検出回路と、前記異常判定信号によりセットされ
   、リセット信号が入るまでこの状態を保持するラッチ回
   路と、前記ラッチ回路のセット出力と別に設けた制御回
   路からの出力停止信号のいずれかが存在するときはイン
   バータへの出力指令を停止する出力オン、オフ回路とを
   備え、前記制御回路は、所定の処理プログラムを内蔵し
   た記憶部と、その処理プログラムに従い、前記ラッチ回
   路のセット出力に応答して前記出力オン、オフ回路への
   出力停止信号を出力し、その出力停止信号が存続する間
   に前記ラッチ回路へのリセット信号を出力した後、出力
   停止信号を復帰させ、その後所定時間内に前記ラッチ回
   路が再度異常判定信号によりセットされた場合は回路異
   常有と判定し、インバータの出力を停止させ続けるよう
   に動作する演算処理部とを有することを特徴とするイン
   バータの過電流保護装置。