JPH11346475A - Power supply - Google Patents

Power supply

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Publication number
JPH11346475A
JPH11346475A JP15118098A JP15118098A JPH11346475A JP H11346475 A JPH11346475 A JP H11346475A JP 15118098 A JP15118098 A JP 15118098A JP 15118098 A JP15118098 A JP 15118098A JP H11346475 A JPH11346475 A JP H11346475A
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JP
Japan
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reactor
switching element
series
igbt
series circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP15118098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiichi Fujiyoshi
敏一 藤吉
Shuji Morita
修二 森田
Tetsuro Ikeda
哲朗 池田
Takeshi Morimoto
猛 森本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sansha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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  • Arc Welding Control (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a switching element against damages, even if a pair of switching elements are closed simultaneously. SOLUTION: Capacitors 3a, 3b are connected in series between the output terminals of an input side rectifying circuit 2 and a series circuit 4a of an IGBT 5a, and a reactor 7a is connected in series with a series circuit 4b of an IGBT 5b and a reactor 7b between the capacitors 3a, 3b. A capacitor 8 forming a series circuit with the reactor 7a, when the IGBT 5a is closed and the IGBT 5b is opened and forming a series circuit with the reactor 7b, when the IGBT 5a is opened, and the IGBT 5b is closed is connected in series with a primary winding 9p of a transformer 9 between the joint of the series circuits 4a, 4b and the mutual joint of the capacitors 3a, 3b. Circulation diodes 6a, 6b are connected in parallel with the IGBTs 5a, 5b. The reactors 7a, 7b are coupled roughly and wound to generate flux in the same direction, when a current flow through the IGBT 5a and the circulation diode 6b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置に関し、
特に直列共振型のものに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply device,
In particular, it relates to a series resonance type.

【0002】[0002]

【従来の技術】電源装置、例えば直流電源装置は、アー
ク溶接機用に使用されることがある。アーク溶接機用直
流電源装置には、小型軽量化のために、それの内部で直
流を一旦高周波に変換し、この高周波を直流に変換する
DC−DC変換を行うものが使用されることがある。
2. Description of the Related Art Power supplies, such as DC power supplies, are sometimes used for arc welding machines. In order to reduce the size and weight of the DC power supply for an arc welding machine, a DC power supply which converts DC directly into a high frequency and converts the high frequency into a DC is sometimes used. .

【0003】例えば、商用交流電源からの交流電圧を入
力側整流回路において直流電圧に変換し、この直流電圧
をインバータにより高周波電圧に変換する。この高周波
電圧を変圧器により変圧し、さらに出力側整流回路によ
って直流電圧に変換して、母材とトーチとからなる溶接
負荷に供給する。
For example, an AC voltage from a commercial AC power supply is converted into a DC voltage in an input-side rectifier circuit, and the DC voltage is converted into a high-frequency voltage by an inverter. This high-frequency voltage is transformed by a transformer, converted into a DC voltage by an output-side rectifier circuit, and supplied to a welding load composed of a base material and a torch.

【0004】しかし、このようなインバータを用いた電
源装置では、インバータを構成するスイッチング素子、
例えばIGBT等におけるスイッチング損失が大きい。
また、スイッチングノイズの発生が多く、スナバ対策を
充分に行う必要がある。そこで、例えば図4に示すよう
な直列共振型DC−DCコンバータが、アーク溶接機用
の直流電源装置として使用されつつある。
[0004] However, in a power supply device using such an inverter, a switching element constituting the inverter,
For example, switching loss in an IGBT or the like is large.
In addition, switching noise is often generated, and it is necessary to take sufficient measures against snubber. Therefore, for example, a series resonance type DC-DC converter as shown in FIG. 4 is being used as a DC power supply device for an arc welding machine.

【0005】即ち、三相商用交流電源に接続された入力
端子1a乃至1cは、入力側整流回路2が接続されてい
る。この入力側接続回路2の出力端子間には、1対のコ
ンデンサ3a、3bが直列に接続されている。これらコ
ンデンサ3a、3b間には、三相商用交流電圧を整流、
平滑した直流電圧が発生している。入力側整流回路2が
直流電源として動作している。
That is, the input terminals 1a to 1c connected to the three-phase commercial AC power supply are connected to the input side rectifier circuit 2. A pair of capacitors 3a and 3b are connected in series between output terminals of the input side connection circuit 2. Between these capacitors 3a and 3b, a three-phase commercial AC voltage is rectified,
A smooth DC voltage is generated. The input side rectifier circuit 2 operates as a DC power supply.

【0006】コンデンサ3a、3b間には、第1及び第
2の直列回路4a、4bが直列に接続されている。第1
の直列回路4aは、第1のリアクトル21aと直列に接
続された第1のスイッチング素子、例えばIGBT5a
を有している。このIGBT5aのコレクタ・エミッタ
導電路に逆並列に環流素子、例えばダイオード6aが接
続されている。
[0006] First and second series circuits 4a and 4b are connected in series between the capacitors 3a and 3b. First
Is a first switching element, for example, an IGBT 5a connected in series with the first reactor 21a.
have. A circulating element such as a diode 6a is connected in anti-parallel to the collector-emitter conductive path of the IGBT 5a.

【0007】第2の直列回路4bは、第2のリアクトル
21bと直列に接続された第2のスイッチング素子、例
えばIGBT5bを有している。このIGBT5bのコ
レクタ・エミッタ導電路に逆並列に環流素子、例えばダ
イオード6bが接続されている。
The second series circuit 4b has a second switching element, for example, an IGBT 5b connected in series with the second reactor 21b. A circulating element, for example, a diode 6b is connected in antiparallel to the collector-emitter conductive path of the IGBT 5b.

【0008】IGBT5a、5bのゲートには、図示し
ない制御回路から相補な開閉信号がそれぞれ供給され
る。即ち、閉成信号がIGBT5aに供給されていると
き、開放信号がIGBT5bに供給される。逆に、開放
信号がIGBT5aに供給されているとき、閉成信号が
IGBT5bに供給される。これが繰り返され、IGB
T5a、5bは高周波スイッチングされている。
Complementary switching signals are supplied to the gates of the IGBTs 5a and 5b from a control circuit (not shown). That is, when the closing signal is supplied to the IGBT 5a, the opening signal is supplied to the IGBT 5b. Conversely, when the open signal is being supplied to the IGBT 5a, the closing signal is supplied to the IGBT 5b. This is repeated, IGB
T5a and T5b are high-frequency switched.

【0009】第1のリアクトル21aと第2のリアクト
ル21bは、この直列共振型DC−DCコンバータを小
型軽量化するために、図示していない1つのコアに密結
合に巻回されたものである。また、図4に黒丸で示す位
置が第1及び第2のリアクトル21a、21bの巻き始
め位置である。第1及び第2のリアクトル21a、21
bの相互接続点と、1対のコンデンサ3a、3bの相互
接続点との間に、コンデンサ8と出力変圧器9の1次巻
線9pが直列に接続されている。
The first reactor 21a and the second reactor 21b are wound tightly around one core (not shown) in order to reduce the size and weight of the series resonance type DC-DC converter. . The positions indicated by black circles in FIG. 4 are the winding start positions of the first and second reactors 21a and 21b. First and second reactors 21a, 21
The capacitor 8 and the primary winding 9p of the output transformer 9 are connected in series between the interconnection point b and the interconnection point of the pair of capacitors 3a and 3b.

【0010】コンデンサ8は、IGBT5aが閉成さ
れ、IGBT5bが開放されているとき、第1のリアク
トル21aと直列共振回路を形成する。またコンデンサ
8は、IGBT5aが開放され、IGBT5bが閉成さ
れているとき、第2のリアクトル21aと直列共振回路
を形成する。これら直列共振回路の共振周波数は、IG
BT5a、5bのスイッチング周波数にほぼ一致しまた
はやや高い周波数に設定されている。
When the IGBT 5a is closed and the IGBT 5b is open, the capacitor 8 forms a series resonance circuit with the first reactor 21a. When the IGBT 5a is open and the IGBT 5b is closed, the capacitor 8 forms a series resonance circuit with the second reactor 21a. The resonance frequency of these series resonance circuits is IG
The switching frequency is set substantially equal to or slightly higher than the switching frequency of the BTs 5a and 5b.

【0011】変圧器9の2次巻線9sは中間タップを備
えている。それの両端に、出力側整流回路10を形成し
ているダイオード10a、10bのアノードがそれぞれ
接続され、これらのカソードが相互に接続され、出力端
子11aに接続され、中間タップが出力端子11bに接
続されている。これら出力端子11a、11b間に、例
えばワークピース及びトーチからなる溶接負荷が接続さ
れている。
The secondary winding 9s of the transformer 9 has an intermediate tap. The anodes of the diodes 10a and 10b forming the output side rectifier circuit 10 are connected to both ends thereof, the cathodes are connected to each other, the output terminal 11a is connected, and the intermediate tap is connected to the output terminal 11b. Have been. A welding load composed of, for example, a workpiece and a torch is connected between the output terminals 11a and 11b.

【0012】この直列共振型DC−DCコンバータで
は、IGBT5aに閉成信号が供給され、IGBT5b
に開放信号が供給されたとき、平滑用コンデンサ3aの
充電電荷が、IGBT5a、第1のリアクトル21a、
コンデンサ8、変圧器9の1次巻線9pを介して放電す
る。この放電電流iaが図5に示すように流れる。第1
のリアクトル21aとコンデンサ8の共振によって放電
電流iaが減少し、この放電電流の極性が逆転すると、
平滑用コンデンサ3aから、出力変圧器9の1次巻線9
p、第1のリアクトル21a、環流ダイオード6aを介
して電流ia’が図5に示すように流れる。
In this series resonance type DC-DC converter, a closing signal is supplied to the IGBT 5a and the IGBT 5b
When the open signal is supplied to the IGBT 5a, the charge of the smoothing capacitor 3a, the first reactor 21a,
Discharge occurs through the capacitor 8 and the primary winding 9p of the transformer 9. This discharge current ia flows as shown in FIG. First
When the discharge current ia decreases due to the resonance between the reactor 21a and the capacitor 8 and the polarity of the discharge current reverses,
From the smoothing capacitor 3a, the primary winding 9 of the output transformer 9
A current ia ′ flows as shown in FIG. 5 via p, the first reactor 21a, and the freewheeling diode 6a.

【0013】次に、IGBT5aに開放信号が供給さ
れ、IGBT5bに閉成信号が供給されたとき、平滑用
コンデンサ3bから、IGBT5b、第2のリアクトル
21b、コンデンサ8、変圧器9の1次巻線9pに、放
電電流ibが図5に示すように流れる。そして、第2の
リアクトル21bとコンデンサ8による共振により、こ
の放電電流ibが減少し、かつ極性が逆転すると、コン
デンサ3bから環流用ダイオード6b、第2のリアクト
ル21b、コンデンサ8、変圧器9の1次巻線9pに電
流ib’が図5に示すように流れる。
Next, when an open signal is supplied to the IGBT 5a and a closing signal is supplied to the IGBT 5b, the primary winding of the IGBT 5b, the second reactor 21b, the capacitor 8, and the transformer 9 is supplied from the smoothing capacitor 3b. At 9p, a discharge current ib flows as shown in FIG. When the discharge current ib decreases and the polarity is reversed due to the resonance between the second reactor 21b and the capacitor 8, when the polarity of the discharge current ib is reversed, the current flowing from the capacitor 3b to the reflux diode 6b, the second reactor 21b, the capacitor 8, and the transformer 9 A current ib 'flows through the next winding 9p as shown in FIG.

【0014】以下、上述した動作が繰り返され、変圧器
9の1次巻線9pに高周波電流が流れ、変圧器9の2次
巻線9sに高周波電圧が誘起され、これがダイオード1
0a、10bによって整流され、溶接負荷に供給され
る。
Thereafter, the above-described operation is repeated, a high-frequency current flows through the primary winding 9p of the transformer 9, and a high-frequency voltage is induced in the secondary winding 9s of the transformer 9, and this is the diode 1
The current is rectified by Oa and 10b and supplied to the welding load.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして高周
波電圧を誘起するために、IGBT5a、5bが交互に
スイッチングされることが必要である。ところで、環流
ダイオード6bに電流ib’が流れているときに、IG
BT5aに閉成信号が入力されると、環流ダイオード6
bに流れていた電流ib’は、図6に示すように減少
し、ついには0となり、さらに環流ダイオード6bには
逆回復電流が期間T1にわたって流れる。このとき、I
GBT5a、第1のリアクトル21a、第2のリアクト
ル21b及び環流ダイオード6bの逆方向に短絡電流が
流れる。この溶接機用電源を小型化するために、第1及
び第2のリアクトル21a、21bが密に結合されてい
るので、巻き始めが両端a、b側に設けられている。こ
のため、IGBT5aと環流ダイオード6bの逆方向に
流れる短絡電流によって、第1及び第2のリアクトル2
1a、21bのインダクタンスが互いに打ち消し合い、
大きな短絡電流が流れ、IGBT5a、環流ダイオード
6bが損傷するおそれがあった。
In order to induce a high-frequency voltage as described above, it is necessary that the IGBTs 5a and 5b are switched alternately. By the way, when the current ib 'is flowing through the freewheeling diode 6b, the IG
When the closing signal is input to the BT 5a, the freewheeling diode 6
The current ib ′ flowing through b decreases as shown in FIG. 6 and finally becomes 0, and a reverse recovery current flows through the freewheeling diode 6b over a period T1. At this time, I
A short-circuit current flows in the reverse direction of the GBT 5a, the first reactor 21a, the second reactor 21b, and the freewheeling diode 6b. Since the first and second reactors 21a and 21b are tightly coupled in order to reduce the size of the power source for the welding machine, winding starts are provided at both ends a and b. Therefore, a short-circuit current flowing in the opposite direction between the IGBT 5a and the freewheeling diode 6b causes the first and second reactors 2
The inductances of 1a and 21b cancel each other,
A large short-circuit current may flow, and the IGBT 5a and the freewheeling diode 6b may be damaged.

【0016】本発明は、環流ダイオードの逆回復時間中
にスイッチング素子が閉成されても、スイッチング素子
または環流ダイオードが損傷することを防止した電源装
置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a power supply device in which a switching element or a free-wheeling diode is prevented from being damaged even when the switching element is closed during a reverse recovery time of the free-wheeling diode.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明は、直流電源と、この直流電
源の出力端子間に直列に接続された1対のコンデンサ
と、第1のスイッチング素子と第1のリアクトルとの第
1の直列回路と、第1のスイッチング素子に並列に接続
された第1の環流素子と、第1のスイッチング素子と交
互に開閉制御される第2のスイッチング素子と第2のリ
アクトルとの直列回路であって、第1の直列回路と直列
に上記1対のコンデンサの間に接続されている第2の直
列回路と、第2のスイッチング素子に並列に接続された
第2の環流素子と、第1のスイッチング素子が閉成さ
れ、第2のスイッチング素子が開放されているとき第1
のリアクトルと共に直列回路を構成し、第1のスイッチ
ング素子が開放され、第2のスイッチング素子が閉成さ
れているとき第2のリアクトルと共に直列回路を構成す
るコンデンサであって、変圧器の1次巻線と直列に、第
1及び第2の直列回路の相互接続点と、1対のコンデン
サの相互接続点との間に接続されているコンデンサと
を、具備し、第1及び第2のリアクトルが、粗結合され
ている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 comprises a DC power supply, a pair of capacitors connected in series between output terminals of the DC power supply, A first series circuit of a first switching element and a first reactor, a first reflux element connected in parallel to the first switching element, and a second switching element that is opened and closed alternately with the first switching element. A second series circuit connected between the pair of capacitors in series with the first series circuit, and a second series circuit of the second switching element and the second reactor. A second circulating element connected to the first switching element is closed and the first switching element is opened when the second switching element is open.
The first switching element is open and the second switching element is closed, the capacitor forming a series circuit together with the second reactor, the primary circuit of the transformer A first and second reactor, comprising, in series with the winding, a capacitor connected between an interconnection point of the first and second series circuits and an interconnection point of the pair of capacitors; Are loosely coupled.

【0018】請求項1記載の発明によれば、第1及び第
2のリアクトルは、疎結合されているので、第2の環流
素子に電流が流れているときに、第1のスイッチング素
子が閉成されて、第1及び第2のリアクトルに同時に電
流が流れても、第1のリアクトルが発生する磁束は、第
2のリアクトルに殆ど影響を与えず、第2のリアクトル
が発生する磁束は、第1のリアクトルに殆ど影響を与え
ない。よって、第1及び第2のリアクトルのインダクタ
ンスが減少することがなく、大きな短絡電流が流れるこ
とを防止できる。
According to the first aspect of the present invention, since the first and second reactors are loosely coupled, the first switching element closes when a current flows through the second reflux element. Therefore, even if current flows simultaneously in the first and second reactors, the magnetic flux generated by the first reactor hardly affects the second reactor, and the magnetic flux generated by the second reactor is: Has little effect on the first reactor. Therefore, it is possible to prevent a large short-circuit current from flowing without reducing the inductance of the first and second reactors.

【0019】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明と同様に、直流電源と、1対のコンデンサと、第1及
び第2の直列回路と、第1及び第2の環流素子と、コン
デンサとを、具備し、第1及び第2の直列回路内の第1
及び第2のリアクトルは、これらに同時に電流が流れた
とき、同一方向に磁束を発生するように巻回されてい
る。
According to a second aspect of the present invention, as in the first aspect, a DC power supply, a pair of capacitors, first and second series circuits, first and second circulating elements are provided. , A capacitor, and the first in the first and second series circuits.
The second reactor and the second reactor are wound so as to generate a magnetic flux in the same direction when a current flows through them simultaneously.

【0020】請求項2記載の発明によれば、第2の環流
素子に電流が流れているときに、第1のスイッチング素
子が閉成されて、第1及び第2のリアクトルに同時に電
流が流れても、第1及び第2のリアクトルが発生する磁
束は同一方向であるので、第1及び第2のリアクトルの
インダクタンスが減少することがなく、大きな短絡電流
が流れることを防止できる。
According to the second aspect of the present invention, when a current is flowing through the second reflux element, the first switching element is closed, and a current flows simultaneously through the first and second reactors. However, since the magnetic fluxes generated by the first and second reactors are in the same direction, the inductance of the first and second reactors does not decrease and a large short-circuit current can be prevented from flowing.

【0021】請求項3記載の発明は、請求項2記載の電
源装置において、第1及び第2のリアクトルが疎結合さ
れている。
According to a third aspect of the present invention, in the power supply device of the second aspect, the first and second reactors are loosely coupled.

【0022】請求項3記載の発明によれば、第1及び第
2のリアクトルには同一方向に磁束が発生し、かつ疎結
合されているので、第2の環流素子に電流が流れている
ときに、第1のスイッチング素子に電流が流れても、第
1及び第2のリアクトルのインダクタンスは、打ち消し
合わず、大きな短絡電流が流れることを防止できる。
According to the third aspect of the present invention, since the first and second reactors generate a magnetic flux in the same direction and are loosely coupled, a current flows through the second reflux element. In addition, even if a current flows through the first switching element, the inductances of the first and second reactors do not cancel each other, and a large short-circuit current can be prevented from flowing.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の1実施の形態のアーク溶
接用直流電源装置は、図1に示すように構成されてい
る。図4に示したアーク溶接用直流電源装置と同等部分
には、同一符号を付して、その説明を省略する。図1の
電源装置が、図4の電源装置と最も異なる部分は、第1
及び第2のリアクトル21a、21bに代えて、第1及
び第2のリアクトル7a、7bを使用している点にあ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A DC power supply for arc welding according to one embodiment of the present invention is configured as shown in FIG. The same parts as those of the DC power supply device for arc welding shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The power supply device of FIG. 1 is most different from the power supply device of FIG.
The first and second reactors 7a and 7b are used instead of the first and second reactors 21a and 21b.

【0024】第1及び第2のリアクトル7a、7bは、
疎結合されており、かつこれらに同時に同一方向に電流
が流れたとき、同一方向に磁束が発生するように巻回さ
れている。即ち、第1のリアクトル7aは、黒丸で示す
巻き始めがIGBT5a側の端子aにあり、第2のリア
クトル7bは、黒丸で示す巻き始めがコンデンサ8側の
端子cにあり、巻き終わりがIGBT5a側の端子bに
ある。
The first and second reactors 7a and 7b are:
They are loosely coupled and wound so that when a current flows in the same direction at the same time, a magnetic flux is generated in the same direction. That is, the first reactor 7a has a winding start indicated by a black circle at the terminal a on the IGBT 5a side, the second reactor 7b has a winding start indicated by a black circle at the terminal c on the capacitor 8 side, and the winding end has an IGBT 5a side. Terminal b.

【0025】第1及び第2のリアクトル7a、7bは、
図2に示すようにコア12に巻回されている。このコア
12は、外脚12a、12bと中脚12cとを有してい
る。これら外脚12a、12bと中脚12cとは、間隔
をおいて直線状部12dに沿って、かつ直線状部12d
に対して直角に配置され、しかも直線状部12dに一体
に形成されている。これら外脚12a、12bと中脚1
2cの先端間をギャップ12eをあけて繋ぐように、直
線状部12fが配置されている。
The first and second reactors 7a and 7b are:
It is wound around the core 12 as shown in FIG. The core 12 has outer legs 12a and 12b and a middle leg 12c. The outer legs 12a, 12b and the middle leg 12c are spaced apart from each other along the linear portion 12d and the linear portion 12d.
, And is formed integrally with the linear portion 12d. These outer legs 12a, 12b and middle leg 1
A linear portion 12f is arranged so as to connect the leading ends of 2c with a gap 12e.

【0026】第1のリアクトル7aの巻線が、外脚12
aに粗に、端子aを巻き始めとして巻回されている。第
2のリアクトル7bの巻線が、外脚12bに粗に、端子
cを巻き始めとして巻回されている。離れて配置されて
いる外脚12a、12bに第1及び第2のリアクトル7
a、7bの巻線が巻回され、さらにギャップ12eが設
けられているので、第1及び第2のリアクトル7a、7
bは粗結合されている。第1のリアクトル7aの巻線の
巻き終わりと、第2のリアクトル7bの巻線の巻き始め
とが、直列に接続され、その接続点が端子cに接続され
ている。
The winding of the first reactor 7a is
A is roughly wound around terminal a. The winding of the second reactor 7b is coarsely wound around the outer leg 12b starting from the terminal c. The first and second reactors 7 are attached to outer legs 12a and 12b that are spaced apart.
a and 7b are wound and a gap 12e is provided, so that the first and second reactors 7a and 7b are wound.
b is loosely coupled. The end of the winding of the first reactor 7a and the beginning of the winding of the second reactor 7b are connected in series, and the connection point is connected to the terminal c.

【0027】IGBT5aに閉成信号が供給され、IG
BT5bに開放信号が供給されているとき、平滑用コン
デンサ3aの充電電荷が、IGBT5a、第1のリアク
トル7a、コンデンサ8、出力変圧器9の1次巻線9p
を介して放電する。この放電による放電電流iaが図5
に示すように共振して流れる。図2に示すように、この
放電電流iaにより発生する磁束φaは、第1及び第2
のリアクトル7a、7bが疎結合されているので、外脚
12a、中脚12cを流れ、外脚12bには殆ど流れな
い。
A closing signal is supplied to the IGBT 5a,
When the open signal is supplied to the BT 5b, the charge of the smoothing capacitor 3a is changed to the IGBT 5a, the first reactor 7a, the capacitor 8, and the primary winding 9p of the output transformer 9.
To discharge through. The discharge current ia due to this discharge is shown in FIG.
As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the magnetic flux φa generated by the discharge current ia
Since the reactors 7a and 7b are loosely coupled, they flow through the outer leg 12a and the middle leg 12c, and hardly flow through the outer leg 12b.

【0028】第1のリアクトル7aとコンデンサ8によ
る共振によって放電電流iaが減少し、電流の極性が逆
転すると、コンデンサ3aから出力変圧器9の1次巻線
9p、第1のリアクトル7a、環流用ダイオード6aを
介して電流ia’が図5に示すように流れる。
When the discharge current ia decreases due to the resonance of the first reactor 7a and the capacitor 8, and the polarity of the current is reversed, the primary winding 9p of the output transformer 9 from the capacitor 3a, the first reactor 7a, A current ia ′ flows through the diode 6a as shown in FIG.

【0029】次に、IGBT5aに開放信号が供給さ
れ、IGBT5bに閉成信号が供給されると、コンデン
サ3bから変圧器9の1次巻線9p、コンデンサ8、第
2のリアクトル7b、IGBT5bを介して電流ibが
図5に示すように流れる。この電流ibによって磁束φ
bが発生する。この磁束φbは、第1及び第2のリアク
トル7a、7bが粗結合されているので、図2に示すよ
うに外脚12b、中脚12cを流れ、外脚12aには殆
ど流れない。
Next, when an open signal is supplied to the IGBT 5a and a closing signal is supplied to the IGBT 5b, the primary winding 9p of the transformer 9 from the capacitor 3b, the capacitor 8, the second reactor 7b, and the IGBT 5b. Thus, the current ib flows as shown in FIG. This current ib causes the magnetic flux φ
b occurs. Since the first and second reactors 7a and 7b are loosely coupled, the magnetic flux φb flows through the outer leg 12b and the middle leg 12c as shown in FIG. 2, and hardly flows through the outer leg 12a.

【0030】そして、第2のリアクトル7bとコンデン
サ8による共振によって放電電流ibが増加し、電流の
極性が逆転すると、コンデンサ3bから環流用ダイオー
ド6b、第2のリアクトル7b、コンデンサ8、出力変
圧器9の1次巻線9pを介して電流ib’が図5のよう
に流れる。
When the discharge current ib increases due to the resonance of the second reactor 7b and the capacitor 8, and the polarity of the current is reversed, the diode 3b for circulation, the second reactor 7b, the capacitor 8, the output transformer, The current ib ′ flows through the primary winding 9p of FIG. 9 as shown in FIG.

【0031】このようにIGBT5a、5bを交互に高
周波でスイッチングすることによって、変圧器9の1次
巻線9pに高周波電流が流れ、変圧器9の2次巻線9s
に高周波電圧が誘起される。この高周波電圧をダイオー
ド10a、10bによって整流し、溶接負荷に直流出力
を供給する。
By thus switching the IGBTs 5a and 5b alternately at a high frequency, a high-frequency current flows through the primary winding 9p of the transformer 9 and the secondary winding 9s of the transformer 9
, A high-frequency voltage is induced. This high-frequency voltage is rectified by the diodes 10a and 10b to supply a DC output to the welding load.

【0032】環流ダイオード6bに電流ib’が流れて
いるときに、IGBT5aが閉成された場合、上述した
ようにIGBT5a、第1のリアクトル7a、第2のリ
アクトル7b、環流ダイオード6bの逆方向に短絡電流
icが流れる。この短絡電流icにより磁束φcが外脚
12a、12bを流れる。即ち、第1及び第2のリアク
トル7a、7bが疎結合されているので、短絡電流ic
によって磁束φaと同様な磁束と、磁束φbと同様な磁
束が発生する。しかし、中脚12cにおけるこれらの磁
束は、方向が反対で大きさが等しいので、打ち消され
る。よって、磁束φcのように外脚12a、12bを流
れる磁束φcが発生する。
When the IGBT 5a is closed while the current ib 'is flowing through the freewheeling diode 6b, as described above, the IGBT 5a, the first reactor 7a, the second reactor 7b, and the freewheeling diode 6b are reversed. Short-circuit current ic flows. The magnetic flux φc flows through the outer legs 12a and 12b due to the short-circuit current ic. That is, since the first and second reactors 7a and 7b are loosely coupled, the short-circuit current ic
As a result, a magnetic flux similar to the magnetic flux φa and a magnetic flux similar to the magnetic flux φb are generated. However, these magnetic fluxes in the middle leg 12c are canceled because the directions are opposite and equal in magnitude. Therefore, a magnetic flux φc flowing through the outer legs 12a and 12b like the magnetic flux φc is generated.

【0033】このように、外脚12a、12bを流れる
磁束は同一方向となり、第1及び第2のリアクトル7
a、7bのインダクタンスは打ち消されず、大きなイン
ダクタンスを生じる。この大きなインダクタンスによっ
て、短絡電流icは抑制され、IGBT5a、環流ダイ
オード6bは破損しない。
As described above, the magnetic flux flowing through the outer legs 12a and 12b is in the same direction, and the first and second reactors 7a and 7b have the same direction.
The inductances of a and 7b are not canceled out, resulting in a large inductance. With this large inductance, the short-circuit current ic is suppressed, and the IGBT 5a and the freewheeling diode 6b are not damaged.

【0034】また、IGBT5a、5bが交互に開放、
閉成を繰り返しているときでも、IGBT5aに流れる
電流と、IGBT5bに流れる電流とに差が生じたと
き、大きな電流が流れたリアクトルに誘起される逆起電
力は大きくなり、小さな電流が流れたリアクトルに誘起
される逆起電力は小さくなる。これによって、大きな値
であった電流は小さな値に減少させられ、小さな値の電
流は大きな値に増加させられる。即ち、IGBT5a、
5bに流れる電流は、第1及び第2のリアクトル7a、
7bによってバランスされる。
The IGBTs 5a and 5b are alternately opened.
Even when closing is repeated, when there is a difference between the current flowing through the IGBT 5a and the current flowing through the IGBT 5b, the back electromotive force induced in the reactor in which the large current flows increases, and the reactor in which the small current flows The back electromotive force induced by the above becomes small. As a result, the current having a large value is reduced to a small value, and the current having a small value is increased to a large value. That is, the IGBT 5a,
The current flowing through the first and second reactors 7a, 5b
7b.

【0035】図3に第2の実施の形態の直流電源装置を
示す。図1の電源装置と異なる点は、リアクトル7a、
7bとIGBT5a、5bの位置が入れ代わっているこ
とである。即ち、コンデンサ3aからコンデンサ8に、
第1のリアクトル7aとIGBT5aが、この順に接続
され、コンデンサ3bからコンデンサ8に、第2のリア
クトルとIGBT5bが、この順に接続されている。他
の構成は図1の電源装置と同一であり、かつ同様に動作
する。
FIG. 3 shows a DC power supply according to the second embodiment. The difference from the power supply device of FIG.
7b and the positions of the IGBTs 5a and 5b are interchanged. That is, from the capacitor 3a to the capacitor 8,
The first reactor 7a and the IGBT 5a are connected in this order, and the second reactor and the IGBT 5b are connected in this order from the capacitor 3b to the capacitor 8. Other configurations are the same as those of the power supply device of FIG. 1 and operate similarly.

【0036】上記の2つの電源装置は、直流アーク溶接
機用の電源であるが、他の電気機器の直流電源装置とし
て使用することもできる。また、出力側の整流回路10
の出力側にDC−ACコンバータを設けて、低周波交流
電圧を出力するようにしてもよい。
Although the above two power supplies are power supplies for a DC arc welding machine, they can also be used as DC power supplies for other electric equipment. The output side rectifier circuit 10
May be provided with a DC-AC converter on the output side to output a low-frequency AC voltage.

【0037】上記の2つの電源装置では、コア12の外
脚12a、12b、中脚12cと、直線状部12fとの
間にギャップ12eを形成したが、場合によっては、外
脚12a、12b、中脚12cと、直線状部12fを一
体に形成してもよい。また、第1及び第2のリアクトル
7a、7bは、同時に電流が流れたとき、同一方向に磁
束が発生するように巻回したが、逆方向に磁束が発生す
るように巻回することもできる。但し、この場合、両リ
アクトルが粗結合されていることが必要である。
In the above two power supplies, the gap 12e is formed between the outer legs 12a, 12b, the middle leg 12c of the core 12, and the linear portion 12f. However, in some cases, the outer legs 12a, 12b, The middle leg 12c and the linear portion 12f may be formed integrally. The first and second reactors 7a and 7b are wound so that a magnetic flux is generated in the same direction when a current flows at the same time. However, the first and second reactors 7a and 7b may be wound so that a magnetic flux is generated in the opposite direction. . However, in this case, it is necessary that both reactors are loosely coupled.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、環流ダ
イオードに電流が流れている逆回復時間に、環流ダイオ
ードと直列に接続されたスイッチング素子が閉成された
としても、大きな短絡電流が流れることを防止して、ス
イッチング素子または環流ダイオードが損傷することを
防止できる。
As described above, according to the present invention, even if the switching element connected in series with the freewheeling diode is closed during the reverse recovery time when the current is flowing through the freewheeling diode, a large short-circuit current can be obtained. Can be prevented from flowing to prevent the switching element or the free-wheeling diode from being damaged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による直流電源装置
の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a DC power supply device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の直流電源装置の第1及び第2のリアクト
ルの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of first and second reactors of the DC power supply device of FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態による直流電源装置
の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a DC power supply device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】従来の直流電源装置の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional DC power supply device.

【図5】図4の直流電源装置を流れる電流の波形図であ
る。
FIG. 5 is a waveform diagram of a current flowing through the DC power supply device of FIG.

【図6】図4の直流電源装置の環流ダイオードに流れる
電流の波形図である。
6 is a waveform diagram of a current flowing through a freewheeling diode of the DC power supply device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 入力側整流回路(直流電源) 3a 3b 1対のコンデンサ 4a 4b 第1及び第2の直列回路 5a 5b IGBT(第1及び第2のスイッチング素
子) 7a 第1のリアクトル 7b 第2のリアクトル 8 コンデンサ 9 出力変圧器
2 Input side rectifier circuit (DC power supply) 3a 3b A pair of capacitors 4a 4b First and second series circuits 5a 5b IGBT (first and second switching elements) 7a First reactor 7b Second reactor 8 Capacitor 9 Output transformer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 哲朗 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 森本 猛 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Tetsuro Ikeda 2-14-3 Awaji, Higashiyodogawa-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Sansan Electric Manufacturing Co., Ltd. (72) Takeshi Morimoto 2-chome, Awaji, Higashiyodogawa-ku, Osaka-shi, Osaka No. 14-3 Inside Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源と、 この直流電源の出力端子間に直列に接続された1対のコ
ンデンサと、 第1のスイッチング素子と第1のリアクトルとの第1の
直列回路と、 第1のスイッチング素子に並列に接続された第1の環流
素子と、 第1のスイッチング素子と交互に開閉制御される第2の
スイッチング素子と第2のリアクトルとの直列回路であ
って、第1の直列回路と直列に上記1対のコンデンサの
間に接続されている第2の直列回路と、 第2のスイッチング素子に並列に接続された第2の環流
素子と、 第1のスイッチング素子が閉成され、第2のスイッチン
グ素子が開放されているとき第1のリアクトルと共に直
列回路を構成し、第1のスイッチング素子が開放され、
第2のスイッチング素子が閉成されているとき第2のリ
アクトルと共に直列回路を構成するコンデンサであっ
て、変圧器の1次巻線と直列に、第1及び第2の直列回
路の相互接続点と、1対のコンデンサの相互接続点との
間に接続されているコンデンサとを、具備し、第1及び
第2のリアクトルは、粗結合されている電源装置。
A first series circuit of a first switching element and a first reactor; a first series circuit of a first switching element and a first reactor; A first recirculation element connected in parallel to the switching element, a series circuit of a second switching element and a second reactor that are alternately opened and closed with the first switching element, the first series circuit A second series circuit connected in series between the pair of capacitors, a second reflux element connected in parallel to the second switching element, and a first switching element closed, When the second switching element is open, a series circuit is formed together with the first reactor, the first switching element is open,
A capacitor forming a series circuit together with the second reactor when the second switching element is closed, and in series with the primary winding of the transformer, an interconnection point of the first and second series circuits; And a capacitor connected between an interconnection point of the pair of capacitors, wherein the first and second reactors are loosely coupled.
【請求項2】 直流電源と、 この直流電源の出力端子間に直列に接続された1対のコ
ンデンサと、 第1のスイッチング素子と第1のリアクトルとの第1の
直列回路と、 第1のスイッチング素子に並列に接続された第1の環流
素子と、 第1のスイッチング素子と交互に開閉制御される第2の
スイッチング素子と第2のリアクトルとの直列回路であ
って、第1の直列回路と直列に上記1対のコンデンサの
間に接続されている第2の直列回路と、 第2のスイッチング素子に並列に接続された第2の環流
素子と、 第1のスイッチング素子が閉成され、第2のスイッチン
グ素子が開放されているとき第1のリアクトルと共に直
列回路を構成し、第1のスイッチング素子が開放され、
第2のスイッチング素子が閉成されているとき第2のリ
アクトルと共に直列回路を構成するコンデンサであっ
て、変圧器の1次巻線と直列に、第1及び第2の直列回
路の相互接続点と、1対のコンデンサの相互接続点との
間に接続されているコンデンサとを、具備し、第1及び
第2のリアクトルは、これらに同時に電流が流れたとき
同一方向に磁束を発生するように巻回されている電源装
置。
2. A DC power supply; a pair of capacitors connected in series between output terminals of the DC power supply; a first series circuit of a first switching element and a first reactor; A first recirculation element connected in parallel to the switching element, a series circuit of a second switching element and a second reactor that are alternately opened and closed with the first switching element, the first series circuit A second series circuit connected in series between the pair of capacitors, a second reflux element connected in parallel to the second switching element, and a first switching element closed, When the second switching element is open, a series circuit is formed together with the first reactor, the first switching element is open,
A capacitor forming a series circuit together with the second reactor when the second switching element is closed, and in series with the primary winding of the transformer, an interconnection point of the first and second series circuits; And a capacitor connected between the interconnection points of the pair of capacitors, wherein the first and second reactors generate magnetic flux in the same direction when currents flow through them simultaneously. Power supply unit wound around.
【請求項3】 請求項2記載の電源装置において、第1
及び第2のリアクトルは疎結合されている電源装置。
3. The power supply according to claim 2, wherein:
And the second reactor is a loosely coupled power supply.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000058493A (en) * 2000-06-03 2000-10-05 박수규 H2 Gas-Power generation system by IGBTINVERTER control high frequency and heating hot water supplying-boiler system by utilizing H2 gas

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KR20000058493A (en) * 2000-06-03 2000-10-05 박수규 H2 Gas-Power generation system by IGBTINVERTER control high frequency and heating hot water supplying-boiler system by utilizing H2 gas

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