JPS62124075A - ア−ク溶接用電源 - 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】 〔発明の利用分野〕　本発明はインバータ制御による定
電流特性のアーク溶接用電源に関する。

〔発明の背景〕　従来のこの種アーク溶接用１！源とし
ては、第２図に示すようなものがある。

これは、交流電源１からの商用周波数の交流入力電圧を
一次側整流器２で整流し、平滑コンデンサ３で平滑した
後、インバータ回路４で高周波交流（例えば２０ｋｌ（
ｚ）に変換して溶接トランス５の一次側に印加し、その
二次出力を二次側整流器６で整流し、直流リアクタ７を
通して直流出力として電極８、母材９間に供給し溶接ア
ーク１０を発生させるもので、アークの安定化を図るた
め、電流検出器１１より出力電流工に比例した信号を取
り出し、フィルタ１２でノイズを除去した後、増幅器１
３で増幅して電流フィードバック信号とし、これと出力
設定器１４からの出力設定信号とを加算器１５で加算し
、加算後の信号と鋸歯状波発生器１６からの鋸歯状波を
比較器１７で比較して得られるパルス幅変調されたパル
ス波形の制御信号をインバータ駆動回路１８に加え、イ
ンバータ回路４の導通幅を制御することにより、定電流
制御を行なっている。

このような従来のアーク溶接用電源においては、主回路
に挿入した電流検出器１１の電流検出信号にインバータ
回路４から発生する高周波ノイズが混入し、しかも電流
検出信号が微小（通常使用されるシャント抵抗では数十
ｍＶ）であるため、ノイズの影響を無視できない。この
ため、通常はフィードバック回路にフィルタ１２を挿入
してノイズを除去しているが、フィルタ１２は信号の遅
れ要素であり、そのための弊害として制御系の応答遅れ
を生じ、アークスタート時に過大なラッシュ電流が流れ
て電極８を損傷したり、溶接中のアーク負荷の急変時に
制御系が不安定となり、アークの乱れを生じることがあ
った。

制御系の応答性を改善する１つの方法として、ノイズ除
去後の電流検出信号を微分し、この微分信号を出力設定
信号に加算して電流変化の抑制を図っているものもある
が、電流検出信号自体に遅れがあるため、電流変化抑制
の効果が薄かった。

また、この種のインバータ制御によるアーク溶接用電源
では、溶接トランス５の出力周波数が高いため、出力電
流の平滑化に必要な直流リアクタ７のインダクタンスは
小さくてよいが、第２図に示す従来例では、負荷変動に
よる電流変化を抑制する必要から直流リアクタ７の小形
軽量化が困難であった。

〔発明の目的〕　本発明の目的は、インバータ回路から
のノイズの影響を受けることなく、定電流制御の応答性
を向上させ、ラッシュ電流の低減、アークの安定化を可
能にした小形軽量のアーク溶接用電源を提供することに
ある。

〔発明の概要〕　本発明は、溶接トランス一次側に一次
側整流器とインバータ回路を設け、溶接トランス二次側
に二次側整流器、直流リアクタおよび電流検出器を設け
て、該電流検出器の出力信号を電流フィードバック信号
として上記インバータ回路の導通幅を制御し、定電流特
性を得るようにしたアーク溶接用電源において、上記直
流リアクタに二次巻線を設け、該二次巻線の誘起電圧を
出力電流の変化率の検出信号として出力電流の変化を抑
制するように上記電流フィードバック信号と共に出力設
定信号に加算し、この加算後の信号を鋸歯状波発振器か
らの線形鋸歯状波と比較して得た制御信号により上記イ
ンバータ回路を駆動することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕　以下、本発明の一実施例を第１図に
より説明する。

第１図中、第２図と同一機能を有する部分には同一符号
を付して示し、溶接用電源の主回路は、第２図と同様に
、交流電源１、一次側整流器２、平滑コンデンサ３、イ
ンバータ回路４・、溶接トランス５、二次側整流器６．
直流リアクタ７、電極８、母材９、電流検出器１１を含
む回路で構成されている。

出力電流工に比例する電流検出器１１からの電流検出信
号は、フィルタ１２でノイズを除去した後。

増幅器１３で増幅し、電流フィードバック信号として加
算器１５で出力設定器１４からの出力設定信号に加算さ
れるが、本実施例では、さらに直流リアクタフに設けた
二次巻線７ａの誘起電圧を増幅器１９で増幅し、この信
号を前記の出力設定信号と電流フィードバック信号を加
算した信号に加算器２０で加算する。この加算後の信号
は、鋸歯状波発振器１６からの線形鋸歯状波と比較器１
７で比較され、これにより得られるパルス幅変調された
パルス波形の制御信号でインバータ駆動回路１８を介し
てインバータ回路４の導通幅が制御されるようになって
いる。

次に、本実施例におけるインバータ回路４の出力制御動
作について述べる。

溶接中、出力電流Ｉが変化すると、直流リアクタ７の二
次巻線７ａからは出力電流工の変化率に比例した電圧、
すなわち電流の微分信号が取り出される。この微分信号
は、出力電流Ｉの増加時（例えばアーク負荷の短絡によ
り電流が急増する時）には、増幅器１９を介してインバ
ータ回路４の導通幅を減少させるように出力設定信号に
加算され、また出力電流Ｉの減少時（例えばアーク負荷
が短絡から開放されてアークの再生に伴い電流が急減す
る時）には、増幅器１９を介してインバータ回路４の導
通幅を増加させるように出力設定信号に加算され、結果
として出力電流工の変化を抑制する働きをするに の微分信号の積分値の平均は零であるから、加算後の信
号と比較される鋸歯状波発振器１６からの鋸歯状波を直
線性の良いものとすれば、上記微分信号は出力電流Ｉの
平均値制御には関与せず。

アーク負荷の急変時にのみ上記のような電流変化抑制作
用が生じる。しかも、微分信号を発生する直流リアクタ
の二次巻線７ａは主回路から電気的に絶縁されており（
静電シールドされていればなお良い）、また二次巻線７
ａは、主回路に挿入されたシャント抵抗などの電流検出
器１１と異なり１発熱量の制約などを受けずに出力を十
分大きくとれるため、出力信号へのノイズの影響は無視
でき、二次巻線７ａの回路には信号の遅れ要素となるフ
ィルタを挿入しなくてよい。したがって、二次巻線７ａ
からの微分信号による出力制御は、電流変化に対して高
速応答が可能である。

ここで、出力電流工の平均値制御は従来通り電流検出器
１１からの電流フィードバック信号によって行なわれ、
こちらの回路は、応答が遅れても出力電流の平均値を一
定に制御できればよい。

また、二次巻線７ａからの微分信号の増幅度を大きくし
て、電流変化に対する抑制機能を強めることにより、直
流リアクタ７（二次巻線７ａを除いた部分）は出力電流
の平滑化に必要なだけのインダクタンスを持つ小形のも
のでよいことになる。

本発明は、被覆アーク溶接だけでなく、ＴＩＧ溶接、プ
ラズマ溶接あるいは定電流ＭＩＧ溶接などの各種溶接用
電源に適用でき、また出力設定信号をパルス状に変化さ
せることにより出力電流をパルス波形とする場合にも適
用可能である。

〔発明の効果〕　本発明によれば、出力電流平滑用の直
流リアクタに二次巻線を付加し、該二次巻線からの信号
を出力設定信号に加算するだけで、複雑な演算回路を要
せずに、出力電流の変化に速溶してインバータ回路の出
力を制御することができ、従来のインバータ制御による
定電流形アーク溶接用電源の欠点であった応答遅れをな
くして、アークスタート時に過大なラッシュ電流が流れ
たり、負荷の急変時にアークの乱れを生じることのない
高性能の定電流制御を実現できる。

さらに本発明によれば、直流リアクタの電流変化抑制機
能を簡単な電子回路で代替し、直流リアクタの小形軽量
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
例の回路図である。 １・・・交流電源　　　　　２・・・一次側整流器３・
・・平滑コンデンサ　　４・・・インバータ回路５・・
・溶接トランス　　　６・・・二次側整流器７・・・直
流リアクタ　　　７ａ・・・同二次巻線１１・・・電流
検出器　　　　１２・・・フィルタ１３・・・増幅器　
　　　　　１４・・・出力設定器１５・・・加算器　　
　　　　１６・・・鋸歯状波発振器１７・・・比較器　
　　　　　１８・・・インバータ駆動回路１９・・・増
幅器　　　　　　２０・・・加算器代理人弁理士　　中
　村　純之助 １’１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接トランス一次側に商用周波数の交流入力を高周波交
   流に変換するための一次側整流器およびインバータ回路
   を設け、溶接トランス二次側に高周波交流を直流出力に
   変換するための二次側整流器および直流リアクタと電流
   検出器とを設けて、該電流検出器の出力信号を電流フィ
   ードバック信号として上記インバータ回路の導通幅を制
   御し、定電流特性を得るようにしたアーク溶接用電源に
   おいて、上記直流リアクタに二次巻線を設け、該二次巻
   線の誘起電圧を出力電流の変化率の検出信号として出力
   電流の変化を抑制するように上記電流フィードバック信
   号と共に出力設定信号に加算し、この加算後の信号を鋸
   歯状発振器からの線形鋸歯状波と比較して得た制御信号
   により上記インバータ回路を駆動することを特徴とする
   アーク溶接用電源。