JPH08243743A - アーク電源装置 - Google Patents
アーク電源装置Info
- Publication number
- JPH08243743A JPH08243743A JP7070295A JP7070295A JPH08243743A JP H08243743 A JPH08243743 A JP H08243743A JP 7070295 A JP7070295 A JP 7070295A JP 7070295 A JP7070295 A JP 7070295A JP H08243743 A JPH08243743 A JP H08243743A
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- JP
- Japan
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- inverter
- signal
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- Pending
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- Arc Welding Control (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 平滑リアクトルに小型のものを使用し、安定
したアークを発生させるアーク電源装置を提供する。 【構成】 アーク負荷に流れる出力電流を検出し、電圧
信号Ｓｖを形成し、この信号Ｓｖと基準電圧Ｓｒとの誤
差を増幅し、その誤差に基づいてインバータを制御して
出力電流を一定に維持する手段を整えたアーク電源装置
に、上記出力電流を検出した検出信号を微分回路３５に
より微分した補正信号Ｓｘを上記基準信号に加算又は減
算する手段が設けられる。
したアークを発生させるアーク電源装置を提供する。 【構成】 アーク負荷に流れる出力電流を検出し、電圧
信号Ｓｖを形成し、この信号Ｓｖと基準電圧Ｓｒとの誤
差を増幅し、その誤差に基づいてインバータを制御して
出力電流を一定に維持する手段を整えたアーク電源装置
に、上記出力電流を検出した検出信号を微分回路３５に
より微分した補正信号Ｓｘを上記基準信号に加算又は減
算する手段が設けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はプラズマ切断機及び溶
接機などのアーク電源装置に関し、特にインバータ制御
型のアーク電源装置に関する。
接機などのアーク電源装置に関し、特にインバータ制御
型のアーク電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】インバータ制御型のアーク電源装置は、
商用電源の交流電力を入力整流器で整流し、その直流出
力を半導体スイッチング素子で構成されたインバータに
より高周波の交流電力に変換し、これを出力変圧器で降
圧した後、再度整流しさらに平滑リアクトルにより平滑
して、切断又は溶接の直流電力を得るようになってい
る。このアーク電源装置は、インバータの出力周波数を
高くすることにより、出力変圧器を小型化できるので、
装置が小型軽量化されるうえ、出力電流の検出信号と所
定の基準電圧の差を制御電圧としてインバータのスイッ
チングを制御することにより、出力電流を効率よく安定
化し得るという利点を有する。
商用電源の交流電力を入力整流器で整流し、その直流出
力を半導体スイッチング素子で構成されたインバータに
より高周波の交流電力に変換し、これを出力変圧器で降
圧した後、再度整流しさらに平滑リアクトルにより平滑
して、切断又は溶接の直流電力を得るようになってい
る。このアーク電源装置は、インバータの出力周波数を
高くすることにより、出力変圧器を小型化できるので、
装置が小型軽量化されるうえ、出力電流の検出信号と所
定の基準電圧の差を制御電圧としてインバータのスイッ
チングを制御することにより、出力電流を効率よく安定
化し得るという利点を有する。
【０００３】ところで、アーク電源装置をプラズマ切断
に使用する場合、ワークを切断中、図３（ａ），（ｂ）
に示すようにワーク１４とアーク１２が接する陽極点Ａ
又はＢは約１ｋＨｚ前後の振動周波数で上下に振動す
る。
に使用する場合、ワークを切断中、図３（ａ），（ｂ）
に示すようにワーク１４とアーク１２が接する陽極点Ａ
又はＢは約１ｋＨｚ前後の振動周波数で上下に振動す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この時、切断装置のト
ーチの電極１３とワーク１４との間の電圧は、急激に変
化し、アーク電圧が変化する。そして、電極１３とワー
ク１４との間の電圧が上昇した時、アークが切れやすく
なる。そこで、瞬時の電圧の変化に対して変化を抑制す
るために大容量の平滑リアクトルを設けていた。このた
め、アーク電源装置を小型化できないという問題があ
る。
ーチの電極１３とワーク１４との間の電圧は、急激に変
化し、アーク電圧が変化する。そして、電極１３とワー
ク１４との間の電圧が上昇した時、アークが切れやすく
なる。そこで、瞬時の電圧の変化に対して変化を抑制す
るために大容量の平滑リアクトルを設けていた。このた
め、アーク電源装置を小型化できないという問題があ
る。
【０００５】本発明の目的は、リアクトルに小型のもの
を使用し、安定したアークを発生するためにアーク電源
装置の改善を行うことにある。
を使用し、安定したアークを発生するためにアーク電源
装置の改善を行うことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のアー
ク電源装置は、交流入力を整流する入力整流器と、その
整流器の出力を高周波交流に変換するインバータと、そ
のインバータの出力を変圧する出力変圧器と、その変圧
器の出力を整流する出力整流器と、その出力整流器の出
力をアーク負荷に供給する手段とにより、アーク電源装
置を構成する。さらにアーク負荷に流れる出力電流を検
出された検出信号と所定の基準電圧との差に基づいてイ
ンバータの駆動する帰還制御手段と、上記検出信号を微
分する微分回路と、上記基準電源の基準電圧から上記微
分回路の出力信号を減算又は加算する補助手段を設け
る。
ク電源装置は、交流入力を整流する入力整流器と、その
整流器の出力を高周波交流に変換するインバータと、そ
のインバータの出力を変圧する出力変圧器と、その変圧
器の出力を整流する出力整流器と、その出力整流器の出
力をアーク負荷に供給する手段とにより、アーク電源装
置を構成する。さらにアーク負荷に流れる出力電流を検
出された検出信号と所定の基準電圧との差に基づいてイ
ンバータの駆動する帰還制御手段と、上記検出信号を微
分する微分回路と、上記基準電源の基準電圧から上記微
分回路の出力信号を減算又は加算する補助手段を設け
る。
【０００７】
【作用】交流電力は入力整流器により整流され、その整
流器の出力はインバータにより高周波交流に変換され
る。このインバータの出力が出力変圧器により変圧さ
れ、変圧された出力は再度整流され、アーク負荷に直流
電力が供給される。アーク負荷に流れる出力電流が検出
され、検出信号と所定の基準電圧との差に基づいて、イ
ンバータが帰還制御手段により駆動され、さらに検出信
号が微分回路により微分され、上記基準電圧から微分回
路の出力信号電圧が補正手段により減算又は加算され
る。
流器の出力はインバータにより高周波交流に変換され
る。このインバータの出力が出力変圧器により変圧さ
れ、変圧された出力は再度整流され、アーク負荷に直流
電力が供給される。アーク負荷に流れる出力電流が検出
され、検出信号と所定の基準電圧との差に基づいて、イ
ンバータが帰還制御手段により駆動され、さらに検出信
号が微分回路により微分され、上記基準電圧から微分回
路の出力信号電圧が補正手段により減算又は加算され
る。
【０００８】そして、アーク長が伸びる方向に動作した
とき出力電流が減少し、この減少した電流が検出され、
微分回路を介して微分信号が基準信号に加算され、出力
電流が増加する方向に動作して、アーク幅が増加してア
ーク切れが防止される。
とき出力電流が減少し、この減少した電流が検出され、
微分回路を介して微分信号が基準信号に加算され、出力
電流が増加する方向に動作して、アーク幅が増加してア
ーク切れが防止される。
【０００９】
【実施例】本発明によるアーク電源装置の第１の実施例
を図１、図２に示す。商用電源が、電源装置の入力端子
１を介して例えばダイオードブリッジ構成の入力整流器
２で整流され、平滑コンデンサ３により平滑化されてイ
ンバータ４に供給される。インバータ４はＩＧＢＴ，バ
イポーラトランジスタ，電界効果トランジスタ等の半導
体スイッチング素子４ａ，４ｂの例えばフルブリッジ回
路で構成され、インバータ駆動回路２０の制御による高
周波スイッチング動作により高周波交流を生成する。こ
の高周波交流は出力変圧器７により降圧された後、例え
ばダイオードブリッジ構成の出力整流器８により整流さ
れ、平滑兼電流制御用のリアクトル９を介して正負の出
力端子１０ｐ，１０ｎから出力される。正の出力端子１
０ｐは絶縁ケーブル１１ｐを介してワーク１４に接続さ
れ、負の出力端子１０ｎは絶縁ケーブル１１ｎを介して
トーチの電極１３に接続される。電極１３とワーク１４
はその間にアークを発生するアーク負荷１２を形成す
る。
を図１、図２に示す。商用電源が、電源装置の入力端子
１を介して例えばダイオードブリッジ構成の入力整流器
２で整流され、平滑コンデンサ３により平滑化されてイ
ンバータ４に供給される。インバータ４はＩＧＢＴ，バ
イポーラトランジスタ，電界効果トランジスタ等の半導
体スイッチング素子４ａ，４ｂの例えばフルブリッジ回
路で構成され、インバータ駆動回路２０の制御による高
周波スイッチング動作により高周波交流を生成する。こ
の高周波交流は出力変圧器７により降圧された後、例え
ばダイオードブリッジ構成の出力整流器８により整流さ
れ、平滑兼電流制御用のリアクトル９を介して正負の出
力端子１０ｐ，１０ｎから出力される。正の出力端子１
０ｐは絶縁ケーブル１１ｐを介してワーク１４に接続さ
れ、負の出力端子１０ｎは絶縁ケーブル１１ｎを介して
トーチの電極１３に接続される。電極１３とワーク１４
はその間にアークを発生するアーク負荷１２を形成す
る。
【００１０】アーク負荷１２に流れる出力電流は電流検
出器１８により検出され、負の検出信号Ｓｖとして抵抗
２４を介して、正入力端子が接地された演算増幅器２２
の負入力端子に供給される。演算増幅器２２の負入力端
子には、基準電源２８からの所定の正の基準電圧信号Ｓ
ｒも抵抗２６を介して供給される。
出器１８により検出され、負の検出信号Ｓｖとして抵抗
２４を介して、正入力端子が接地された演算増幅器２２
の負入力端子に供給される。演算増幅器２２の負入力端
子には、基準電源２８からの所定の正の基準電圧信号Ｓ
ｒも抵抗２６を介して供給される。
【００１１】さらに、電流検出器１８により検出された
検出信号を抵抗３３，コンデンサ３４により構成される
微分回路３５により供給され、増幅器３０により増幅さ
れる。この増幅された負信号を補正信号Ｓｘとして抵抗
２５を介して演算増幅器２２に供給される。なお、演算
増幅器２２に入力する３つの信号と抵抗２４，２５，２
６により出力設定手段２７を構成する。また、３１は抵
抗を示す。
検出信号を抵抗３３，コンデンサ３４により構成される
微分回路３５により供給され、増幅器３０により増幅さ
れる。この増幅された負信号を補正信号Ｓｘとして抵抗
２５を介して演算増幅器２２に供給される。なお、演算
増幅器２２に入力する３つの信号と抵抗２４，２５，２
６により出力設定手段２７を構成する。また、３１は抵
抗を示す。
【００１２】従って、演算増幅器２２の誤差入力信号は
３つの信号の和（Ｓｒ−Ｓｖ−Ｓｘ）を増幅して誤差信
号を生成し、これを制御信号としてインバータ駆動回路
２０に供給する。駆動回路２０はこの誤差信号に応じて
設定入力信号（Ｓｒ−Ｓｖ−Ｓｘ）を零とするようにス
イッチング素子の導通時間を制御し、これによって出力
電流を安定化する。２３は演算増幅器２２の帰還抵抗で
ある。
３つの信号の和（Ｓｒ−Ｓｖ−Ｓｘ）を増幅して誤差信
号を生成し、これを制御信号としてインバータ駆動回路
２０に供給する。駆動回路２０はこの誤差信号に応じて
設定入力信号（Ｓｒ−Ｓｖ−Ｓｘ）を零とするようにス
イッチング素子の導通時間を制御し、これによって出力
電流を安定化する。２３は演算増幅器２２の帰還抵抗で
ある。
【００１３】そして、図３（ａ）に示すように、ワーク
１４とアークが接する陽極点がＡのように最上部の場
合、電極１３とワーク１４との間のアーク電圧は図２
（ａ）に示すように低いレベルＡにあり、陽極点Ａが降
下すなわちアーク長が増加したとき、アーク電圧は増加
していく。そして、出力電流は図２（ｂ）に示すように
減少していく。
１４とアークが接する陽極点がＡのように最上部の場
合、電極１３とワーク１４との間のアーク電圧は図２
（ａ）に示すように低いレベルＡにあり、陽極点Ａが降
下すなわちアーク長が増加したとき、アーク電圧は増加
していく。そして、出力電流は図２（ｂ）に示すように
減少していく。
【００１４】このとき、出力電流の減少を出力電流が電
流検出器１８により検出し、この検出信号が微分回路３
５に入力する。微分回路３５により微分された信号は、
演算増幅器３０により増幅され、増幅された補正信号Ｓ
ｘは徐々に増加し、この補正信号Ｓｘが加算信号として
演算増幅器２２に入力する。演算増幅器２２には基準電
圧信号Ｓｒ、補正信号Ｓｘが入力し、基準信号が増加し
たことと同様に動作し、演算増幅器２２、インバータ駆
動回路２０を介してインバータ４が制御され、出力電流
は増加する方向に動作して、アーク幅は増加し、アーク
切れが防止される。このため、平滑用リアクトルが小容
量でもアーク切れが防止される。
流検出器１８により検出し、この検出信号が微分回路３
５に入力する。微分回路３５により微分された信号は、
演算増幅器３０により増幅され、増幅された補正信号Ｓ
ｘは徐々に増加し、この補正信号Ｓｘが加算信号として
演算増幅器２２に入力する。演算増幅器２２には基準電
圧信号Ｓｒ、補正信号Ｓｘが入力し、基準信号が増加し
たことと同様に動作し、演算増幅器２２、インバータ駆
動回路２０を介してインバータ４が制御され、出力電流
は増加する方向に動作して、アーク幅は増加し、アーク
切れが防止される。このため、平滑用リアクトルが小容
量でもアーク切れが防止される。
【００１５】そして、図３（ｂ）に示すように、ワーク
１４とアークが接する陽極点がＢのように最下部の場
合、アーク電圧は図２（ａ）に示すように高レベルＢに
あり、陽極点Ａが上昇すなわち、アーク長が短くなる場
合、アーク電圧は減少し、出力電流は図２（ｂ）に示す
ように増加していく。
１４とアークが接する陽極点がＢのように最下部の場
合、アーク電圧は図２（ａ）に示すように高レベルＢに
あり、陽極点Ａが上昇すなわち、アーク長が短くなる場
合、アーク電圧は減少し、出力電流は図２（ｂ）に示す
ように増加していく。
【００１６】このとき、出力電流が電流検出器１８によ
り検出され、この検出信号が微分回路３５により微分さ
れる。微分された信号は、演算増幅器３０により増幅さ
れ、増幅された補正信号Ｓｘは演算信号として演算増幅
器２２に入力する。これにより、演算増幅器２２に入力
する基準電圧信号が減少したと同様に動作し、出力電流
は減少する方向に動作してアーク幅は減少し、過度のア
ーク幅の増加を防止する。
り検出され、この検出信号が微分回路３５により微分さ
れる。微分された信号は、演算増幅器３０により増幅さ
れ、増幅された補正信号Ｓｘは演算信号として演算増幅
器２２に入力する。これにより、演算増幅器２２に入力
する基準電圧信号が減少したと同様に動作し、出力電流
は減少する方向に動作してアーク幅は減少し、過度のア
ーク幅の増加を防止する。
【００１７】上記実施例では、演算増幅器２２の非反転
端子をアース接続し、検出信号Ｓｖ、基準電圧信号Ｓ
ｒ、補正信号Ｓｘを加算して反転入力端子に入力してい
るが、検出信号を反転入力端子に入力し、基準電圧信号
Ｓｒと補正信号Ｓｘとを加算又は減算して、非反転入力
端子に入力してもよい。
端子をアース接続し、検出信号Ｓｖ、基準電圧信号Ｓ
ｒ、補正信号Ｓｘを加算して反転入力端子に入力してい
るが、検出信号を反転入力端子に入力し、基準電圧信号
Ｓｒと補正信号Ｓｘとを加算又は減算して、非反転入力
端子に入力してもよい。
【００１８】さらに、上記実施例では、プラズマ切断機
について説明したが、プラズマ溶接機又はＴＩＧ溶接機
にも適用することができる。
について説明したが、プラズマ溶接機又はＴＩＧ溶接機
にも適用することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、アーク長の急激な変化
に対し、出力電流の急激な変化を抑制させる安定したア
ークをえることができる。特にアーク長の増加に対し
て、アーク幅を増加させアーク切れを防止することがで
きる。そして、従来必要とされていた平滑用リアクトル
を小容量もしくは除くこともできる。
に対し、出力電流の急激な変化を抑制させる安定したア
ークをえることができる。特にアーク長の増加に対し
て、アーク幅を増加させアーク切れを防止することがで
きる。そして、従来必要とされていた平滑用リアクトル
を小容量もしくは除くこともできる。
【図１】本発明によるアーク電源装置の一実施例のブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１の各部の波形図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図１の説明図である。
２ 入力整流器 ４ インバータ ７ 出力変圧器 ８ 出力整流器 １２ アーク負荷 １３ 電極 １４ ワーク １８ 電流検出器 ２０ インバータ駆動回路 ２２，３０ 演算増幅器 ２３，３１ 帰還抵抗 ２４，２５，２６ 入力抵抗 ２７ 出力設定手段 ２８ 基準電源 ３３ 抵抗 ３４ コンデンサ ３５ 微分回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 敦史 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 橋本 隆志 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 交流入力を整流する入力整流器と、その
整流器の出力を高周波交流に変換するインバータと、そ
のインバータの出力を変圧する出力変圧器と、その変圧
器の出力を整流する出力整流器と、その出力整流器の出
力をアーク負荷に供給する手段とを含むアーク電源装置
において、アーク負荷に流れる出力電流を検出し、検出
された検出信号と基準信号の所定基準電圧との差に基づ
いて上記インバータの駆動する帰還制御手段と、上記検
出信号を微分する微分回路と、上記基準信号から上記微
分回路の出力信号を加算又は減算する補正手段を有する
ことを特徴とするアーク電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7070295A JPH08243743A (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | アーク電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7070295A JPH08243743A (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | アーク電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08243743A true JPH08243743A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=13439208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7070295A Pending JPH08243743A (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | アーク電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08243743A (ja) |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP7070295A patent/JPH08243743A/ja active Pending
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