JPH0648976U

JPH0648976U - 高周波電気溶接機の電源装置

Info

Publication number: JPH0648976U
Application number: JP9301192U
Authority: JP
Inventors: 健行謝; 慕平陳; 中興鄒
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1994-07-05

Abstract

(57)【要約】【目的】一般の商業電源を高周波電源に変換し、高周
波電気溶接機の能率と溶接品質を高める高周波電気溶接
機の電源装置を提供する。【構成】本考案の高周波電気溶接機の電源装置は、三
相整流回路（１０）、移相式パルス幅変調回路（３
０）、全ブリッジ式電力制御回路（３）、高周波変圧器
（４）、出力整流回路（６）、電流制御回路（７）を有
し、そのうち移相式パルス幅変調回路（３０）はパルス
幅変調集積回路とＤ型フリップフロップから構成される
ことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電気溶接機の電源装置に関し、特に高周波電気溶接機の電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、電気溶接機の電源装置は、５０あるいは６０Ｈｚの交流低周波の工業用電源を使用し、半導体制御整流器（ＳＣＲ）を利用するか、あるいは変圧器鉄心の結合両を変化させて出力電力の大きさをコントロールしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の技術における電気溶接機の電源装置の出力変圧器は５０あるいは６０Ｈｚの交流低周波のため、体積が膨大になり、重量も大きくなり、かつ効率が悪かった。また、スイッチエレメント開閉の瞬間における電圧降下が大きいためスイッチエレメント回路が破損し易く、またスイッチ切り換えにおける電力損失が大きい。一般的にはその電力効率はわずかに３０％〜５０％であった。さらに、該従来の電気溶接機の電源装置の出力電流が非常に小さい時、相対的にリプル値は大きくなり、アーク遮断現象を生じる。また、出力電流の安定度に差があるとき、溶接の品質もそれに従って影響を受ける。上記の従来の技術の問題点を解決するために、電気溶接器に使用する高周波の電源装置を提供することが本考案の課題である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案においては、特に高周波変圧器（４）を利用して一般の低周波商業電源を高周波電源に変換し、また移相式パルス幅変調の技術により電力出力量を制御し、さらに電流制御回路（７）を利用し、電圧零の状態の下でオン・オフの切換えを進行させる。

【０００５】

【作用】

本考案の高周波電気溶接機の電源装置は一般の商業電源を安定した高周波電源に変換し、電力効率も上がるので、溶接の能率が上がり、溶接の品質も上がる。

【０００６】

【実施例】

実施例に関しては、図を参照して説明する。図１に示されるとおり、本考案の高周波電気溶接機の電源装置は、一組の三相交流電源入力端Ｒ、Ｓ、Ｔと一組の電気溶接直流出力端Ｕ、Ｖおよび入力端と出力端を連結する変換装置（１）から構成される。そして、該変換装置（１）は、三相整流回路（１０）と全ブリッジ式電力制御回路（３）、高周波変圧器（４）、出力整流回路（６）、電流制御回路（７）および移相式パルス幅変調回路（３０）から構成される。全ブリッジ式電力制御回路（３）は、４組の電力制御回路より構成され、全ブリッジ式直流交流（ＤＣ−ＡＣ）の変換を行う。該電力制御回路の半導体回路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はそれぞれコレクタとエミッタの間に、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を有する。また、該半導体回路Ｓ１〜Ｓ４の制御信号（２）は、移相式パルス幅変調回路（３０）から送られるが、その信号の波形は図２に示されるとおりである。図２に示される信号（２）のうち、信号ＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３、ＶＳ４はそれぞれ半導体回路Ｓ１〜Ｓ４のゲートに送る信号であり、信号Ｖａｂは半導体回路Ｓ１〜Ｓ４の全ブリッジ式変換により生じる交流信号である。該交流信号の周波数は２０ＫＨｚ以上である。変換後の高周波交流電源を利用し、高周波変圧器（４）を駆動し、ダイオードＤ５、Ｄ６よりなる出力整流回路（６）による全波整流を経てからインダクタンス（Ｌｆ）によりろ波した後、直接溶接の電源として使用する。さらに、電流制御回路（７）の電流検知器（７１）は上記インダクタンス（Ｌｆ）を流れる電流を検出し、電流制御回路（７）から移相式パルス幅変調回路（３０）に送り、信号ＶＳ１とＶＳ２の位相差を修正し、電力の出力の大きさを決定し、以上により高周波電気溶接機の電源装置の動作を完成する。なお、上述の電流制御回路（７）の電気回路は簡単な直線形回路であるため、周知の技術としてここでは言及しない。三相の交流電源は、電源入力端Ｒ、Ｓ、Ｔから三相整流回路（１０）を経て直流電流に変換され、再びコンデンサＣのろ波を利用し約３１０Ｖの直流電源ＶＳが得られる。この時の入力電圧は交流２２０Ｖである。該直流電源ＶＳは、全ブリッジ式電力制御回路（３）のＩＧＢＴあるいはＭＯＦＥＴ等の半導体回路Ｓ１〜Ｓ４を交互に経由し、全ブリッジ式変換を行い、その開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）動作は、第２図に示される制御信号（２）により決定され、図２における±３１０Ｖの交流電圧の信号Ｖａｂを生じる。該信号Ｖａｂは、高周波変圧器（４）の降圧を経て、二次側に転換され、ダイオードＤ５、Ｄ６を経て全波整流されて高周波の直流電力となり、再びインダクタンス（Ｌｆ）によるろ波後、出力端Ｕ、Ｖに到り、もって溶接工具（９）の電気溶接に供給する。上述の高周波変圧器（４）は、需要の目的に従ってコイル比率を調整することができる。電気溶接の出力電流の制御は、電流検知器（７１）を利用して出力電流の大きさを検知し、電流制御器（７２）に送り、該電流制御器（７２）が修正して出力の根拠となし、該電流制御器（７２）は移相式パルス幅変調回路（３０）に修正信号を送り、半導体回路Ｓ１〜Ｓ４の切換えクロックを修正し、出力効率の大小を調整する。該制御信号（２）の波形は、信号ＶＳ１とＶＳ３では波形が相互に逆位相を呈する。かつ信号ＶＳ２とＶＳ４もまた逆位相である。ゆえに、信号ＶＳ１、ＶＳ２の位相差ｔ１を調整し、信号Ｖａｂの位相差ｔ２とｔ４を増大あるいは縮小させることができる。そのうち位相差ｔ２とｔ４の時間がだんだん長くなると、出力の電力効率はだんだん大きくなるか、小さくなり、よって移相の角度を利用し、該電流機の出力効率の大小を制御できる。図３に示されるのは、移相式パルス幅変調回路（３０）である。これは、パルス幅変調集積回路ＩＣに二個のＤ型フリップフロップ（３１）（３２）を組合せ、信号ＶＳ１〜ＶＳ４のパルスを発生する回路である。本考案は、この変調方法を用い、全ブリッジ式電力制御回路（３）の半導体回路Ｓ１〜Ｓ４がオフのスイッチをオンにするとき、コレクタとエミッタ両端電圧がまずオンになるため、スイッチエレメントの切り換え時の信号効率のロスを減らし、また、スイッチエレメントの寿命を延ばす。図１に示されるように、半導体回路Ｓ３とＳ４の回路がオンのときは、図２の波形シーケンスにおいて、次のシーケンスがオフになる。このとき高周波変圧器（４）により一次側電流がコンデンサＣ３を経由し、充電を継続し、コンデンサＣ３の放電を継続する。これにより半導体回路Ｓ１のコレクタとエミッタ両端の電圧をゼロとなし、瞬間的にオンとなるダイオードＤ２に伝導する。このため半導体回路Ｓ１がオンのとき、電圧ゼロの状態でオンとなる。これと同様に、半導体回路Ｓ２〜Ｓ４もまた、電圧ゼロの状態で切り換えを行う。

【考案の効果】

本考案の高周波電気溶接機の電源装置を使用した場合の効果は以下の通りである。（イ）電力効率が９０％にまで高くなる。（ロ）高周波出力の変圧器の体積は少なく、軽量化されるため、電気溶接機の大きさも小さくなり、携帯に便利になる。（ハ）高周波出力の電流は比較的安定しており、相対的に溶接の品質も高まる。（ニ）電力コントロールの反応が速やかになり、零電圧切り換え電力制御エレメントも破損しにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の電気回路図である。

【図２】本考案の実施例の内部制御における波形シー
ケンスを示す図である。

【図３】本考案の実施例の移相式パルス幅変調回路
（３０）の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

（１）変換装置（２）制御信号（３）全ブリッジ式電力制御回路（３１）（３２）Ｄ型フリップフロップ（４）高周波変圧器（６）出力整流回路（７）電流制御回路（９）溶接工具（１０）三相整流回路（３０）移相式パルス幅変調回路（７１）電流検知器（７２）電流制御器Ｒ、Ｓ、Ｔ・・・三相交流電源入力端Ｕ、Ｖ・・・電気溶接出力端Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・半導体回路Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６・・・ダイオードＣ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・コンデンサＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３、ＶＳ４・・・半導体回路Ｓ１
〜Ｓ４のゲートに送る信号Ｖａｂ・・・半導体回路Ｓ１〜Ｓ４の全ブリッジ式変換
により生じる交流信号Ｌｆ・・・インダクタンスＶＳ・・・直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者鄒中興台湾シンチューチャッタンセック４チャンシンロード 195

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】（イ）一種の高周波電気溶接機の電源装置
であり、三相電源入力端と単相電源出力端および入力端
と出力端を連結する変換装置（１）から構成される。（ロ）該変換装置（１）は、該三相電源入力端に連接す
る三相整流回路（１０）と該三相整流回路（１０）に連
接する全ブリッジ式電力制御回路（３）および一次側と
二次側を有し、そのうち一次側が上記変換装置（１）の
出力端に接続する高周波変圧器（４）、該高周波変圧器
（４）の二次側と上記単相電源出力端を連結する出力整
流回路（６）、該高周波変圧器（４）の二次側電流検知
器（７１）と電流制御器（７２）から成る電流制御回路
（７）、および該電流制御回路（７）に連接し、上記全
ブリッジ式電力制御回路（３）に制御信号Ｓを出力する
移相式パルス幅変調回路（３０）から構成される。（ハ）上記移相式パルス幅変調回路（３０）は、一つの
パルス幅変調集積回路と少なくとも一つのＤ型フリップ
フロップ（３１）または（３２）から構成され、高周波
電気溶接機の出力電力値の大きさを制御し、並びに電圧
零の状態で、上記全ブリッジ式電力制御回路（３）にお
ける切換を行う。以上の構成よりなる高周波電気溶接機
の電源装置。
【請求項２】請求項１の全ブリッジ式電力制御回路
（３）は、ＩＧＢＴあるいはＭＯＳＦＥＴ半導体回路Ｓ
１〜Ｓ４から構成され、移相信号を利用し高周波交流電
源を発生することを特徴とする請求項１に記載の高周波
電気溶接機の電源装置。