KR100186890B1 - 저항용접기용 제어장치 - Google Patents

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사부로 소우마
찌히로 오까도
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사또 후미오
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Abstract

재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC 전압을 AC 전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC 전압을 인가하는 1차권선과 재료에 AC 전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 특정 주파수의 구형파와 AC기준전류를 발생하여 인버터의 출력전류와 비교하여 에러를 구하여 그 에러가 0이 되도록 인버터를 PWM 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치에 달성될 수 있다.

Description

저항용접기용 제어장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제2도는 제1도의 실시예의 동작을 나타내는 타이밍 챠트도.
제3도는 본 발명 제2실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제5도는 제4도의 실시예의 동작을 나타내는 타이밍차트도.
제6도는 본 발명의 제4실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제7도는 제6도의 실시예의 동작 설명도.
제8도는 제6도의 변압기의 철심의 B-H 곡선도.
제9 및 10도는 제6도의 실시예의 동작설명도.
제11도는 본 발명의 제5실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제12도는 본 발명의 제6실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제13도는 제12도의 실시예의 동작설명도.
제14도는 본 발명의 제7실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제15~18도는 제14도의 실시예의 동작설명도.
제19도는 본 발명의 제8실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제20도는 본 발명의 제9실시예에 의한 저항용접기용 제어장치를 나타낸 도면.
제21도는 본 발명의 제10실시예에 의한 저항용접기용 제어장치를 나타낸 도면.
제22도는 본 발명의 제11실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제23~29도는 제22도의 실시예의 동작설명도.
제30도는 본 발명의 제12실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제31도는 제30도의 실시예의 동작설명도.
제32 및 33도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 저항용접기용 제어장치를 나타낸 도면.
제34도는 본 발명의 제13실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제35도는 본 발명의 제14실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도.
제36도는 본 발명의 제15실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제37도는 본 발명의 제17실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제38도는 본 발명의 제18실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제39도는 본 발명의 제19실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제40도는 본 발명의 제20실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 요부회로도.
제41도는 종래의 저항용접기용 제어장치의 일예를 나타낸 회로도.
제42도는 종래의 저항용접기용 제어장치의 다른예를 나타낸 회로도.
제43도는 종래의 저항용접기용 제어장치의 또다른예를 나타낸 회로도.
제44도는 제43도의 종래의 제어장치의 동작설명도.
제45도는 종래의 저항용접기용 제어장치의 또다른예를 나타낸 회로도.
본 발명은 저항용접기용 제어장치에 관한 것이며, 좀더 구체적으로는 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하기 위한 저항용접기용 제어장치에 관한 것이다.
저항용접기용 제어장치로서 용접전류원으로서 상용전원을 사용하는 장치가 있으며, 또한 상용전원을 우선 DC전압으로 변환한 다음 인버터를 사용하여 소정주파수의 AC전압으로 변환하는 장비도 있다.
제41도는 상용전원을 그대로 사용하는 경우를 나타낸다. 제41a도에서 상용주파수 AC전원(101)의 전압은 비병렬 접속된 사이리스터(102)에 의해 트리거위상이 제어된다. 따라서, 제어된 가변전압이 변압기(103)의 1차권선에 인가되고, 2차 권선은 용접전극(105)에 접속되어 있다. 용접전극(105)에 의해 샌드위치되는 용접할 금속물체에 전류를 흘려줌으로써 저항 용접이 수행될 수 있다.
용접전류의 크기는 전류설정기(107)에 의해 실효치로서 설정된다. 전류검출기에 의해 검출되는 변압기의 1차전류는 실효치연산부(108)에 의해 실효치로 변환된다. 이들 2전류들은 전류설정기(107)에 의해 비교되어 그들 에러를 제거하도록 제어신호를 출력한다. 그다음 트리거 위상은 제어신호에 기초한 위상제어부(110)에 의해 결정된다. 통전개시 명령이 시동회로(112)로부터 인가되면 통전지령이 타이머(113)에 설정된 특정시간동안 출력된다. 구동회로(111)는 위상제어부(110)로부터 출력되는 트리거위상에서 트리거 펄스를 출력하여 사이리스터(102)를 ON시킨다. 이 경우에 제41b도에 나타낸 바와 같이 전원전압의 1사이클중 양의 반파와 음의 반파의 트리거위상들(α1,α2)이 한쌍으로서 제어된다. 또한 변압기(103)의 누설과 이 변압기의 2차권선과 용접전극(105)간의 케이블에 존재하는 부동인덕턴스(106)로 인해 변압기의 1차측에서 본 부하는 지연된 역률이 된다. 따라서 용접전류(I)가 제41b도에 보인 바와 같이 흐른다.
이 방법에서는 용접전류의 크기가 항상 변하므로 용접부의 열이 크게 불안정하여 용접품질에 한계가 있다. 또한 상용주파수의 1사이클마다 제어가 행해지기 때문에 제어응답에 한계가 있다. 따라서 만일 용접이 충분한 마아진없이 최적 용접전류에 의해 수행될 경우, 종종 불량제품이 생산될 수 있다. 또한 부하의 역률이 낮아지고 또한 부하가 단상 부하가 될 때 3상 전원부하에서 불평형이 발생하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 제42도에 보인 바와같이 제어장치에 인버터를 사용한다.
제42a도에서는 DC전압이 3상상용주파수 AC전원(101)으로부터 정류기(114)를 통하여 얻는다.
캐패시터(115)에 의해 평활된 DC전압은 인버터에 의해 펄스폭 변조(PWM)된 다음 600~1000Hz의 고주파수를 갖는 AC전압(V1)으로 변환되어 변압기(103)의 1차권선에 인가된다. 변압기(103)의 2차권선에서 유기되는 AC전압은 다이오드(117)에 의해 전파정류된 다음 DC전압(V2)으로 변환된다. 따라서 결국 DC용접전류(I)가 용접전극(105)에 의해 샌드위치되어 있는 용접할 물체에 흐르게 된다.
설계는 용접전류가 전류설정기(107)에 의해 결정되도록 한다. 전류검출기(104)에 의해 검출된 변압기(103)의 1차전류는 시뮬레이션회로(118)에 의해 용접전류로 변환된다. 이들 전류는 전류제어부(109)에 의해 비교된 다음 제어신호를 출력하여 에러를 제거한다. 이 제어신호는 PWM제어부(120)내의 반송파 생성부(119)로부터 출력된 고주파 삼각파와 비교된 다음 PWM제어신호로서 구동회로(111)로 출력된다. PWM제어신호는 구동회로(111)로부터 출력되는 한편 통전지령은 시동회로(112)와 타이머(113)를 통해 입력된다. 따라서 인버터(116)는 제42b도에 보인 PWM제어된 AC전압(V1)을 출력한다. 이 전압(V1)과 동일한 파형의 낮은 AC전압이 변압기(103)의 2차권선에 유기되어 대도전 용량을 갖는 다이오드(117)에 의해 전파정류된 DC전압(V2)로 변환된다. 따라서 제42b도에 보인 바와 같이 DC용접전류(I)가 흐르게 된다.
이 방법은 상술한 문제점을 해결함으로써 고품질의 용접을 가능하게 한다. 더우기 고주파수를 채용함으로써 변압기를 소형경량으로 만들 수 있는 장점이 있다.
그러나 인버터를 사용하는 상술한 바와 같은 종래의 저항용접기용 제어장치에서는 변압기의 2차측에 제공된 다이오드들의 전력손실이 크다. 이 전력손실이 인버터 출력의 10~15%에 달하므로 제어장치의 효율저하의 원인이 되어 다이오드를 냉각시키는 수냉각시스템이 필요하게 된다. 더우기 DC용접전류가 흐르기 때문에 용접전극들이 전해되어 손상이 극심해진다. 그러므로 용접공정을 자동화할 경우 전극들을 교체하는 시간이 증가하는 문제가 있다.
제43도는 종래의 이러한 유형의 저항용접기용 제어장치의 다른 예를 나타내는 회로도이다. AC전원(1)으로부터의 AC전력은 다이오드 브리지(2)에 의해 DC전력으로 변환된 후 우선 저항(3)을 통해 캐패시터(6)에 충전된다. 캐패시터(6)의 충전완료시에 전자접촉기(4)가 ON지연 타이머(5)에 의해 폐쇄되므로 저항(3)이 단락된다.
캐패시터(6)에 의해 평활된 DC전압은 인버터 브리지(7)에 의해 고주파수 전압으로 변환된 다음 변압기(8)에 의해 전압 변환된다. 그렇게 변환된 전압은 다이오드(9,10)에 의해 DC전압으로 변환된 다음 용접전극(11)에 공급된다.
이 경우에 용접전류는 전류검출기(12)에 의해 검출된다. 용접전류(I)의 설정은 전류설정기(13)에 의해 설정된다. 시동신호(ST)가 입력되면 도전신호 검출부(14)가 도전타이머(17)에 의해 ON되어 기준전류가 비교기 증폭기(15)에 입력된다.
전류검출기(12)에 의해 검출된 용접전류는 비교기 증폭기(15)에 입력된다. 이 전류는 기준전류와 비교증폭되어 인버터 브리지(7)를 구성하는 IGBT들(절연게이트 바이폴라트랜지스터들)을 제어하는 PWM(펄스폭 변조)에 의해 PWM회로(16)를 통해 용접전류를 제어한다.
제44도는 이 통전순서의 일예를 나타낸다. 시동신호(ST)가 일단입력되면 1사이클 기간동안 홀드를 유지하고 DC전류(I)가 세트된 통전시간(t1)동안 흐른다.
그다음 통전까지의 시간이 시간(t1)보다 더 길다. 일반적으로 t1/t0는 0.1~0.05이하이고, t1/t0는 일반적으로 동작비(%)라 칭한다. 저항용접기의 경우에 시간(t0-t1)은 용접지점 결정(일반적으로 로보트에 의해 결정됨)이 실행되는 시간이다. 일반적으로 시간(t1)은 대부분의 경우 약 1초이다. 용접은 이시간(t1)동안 행해진다. 용접하는 동안 용접할 재료에 전극팁에 의해 압력을 가한 다음 용접전류를 그렇게 형성된 통전면을 통해 흘리면 재료가 발생된 줄열(Joule's heat)Q 즉,
Q = I2·R·t1
에 의해 가열 용융되어 용접한다. 위에서 R은 용접부의 저항이다.
용접은 이런식으로 전극들간에 흐르는 DC용접 전류로 인해 줄열(Joule's heat)에 의해 용접이 행해진다.
그러나, 전극들이 DC전류로 인해 고정되면 음극(-)의 손상이 극심하므로 빈번한 유지관리가 필요하다. 따라서, 소비성 지출과 시간이 필요하게 된다.
제45도는 종래의 저항용접기용 제어장치의 또다른 예를 나타내는 개통도이다.
AC전원(201)의 AC전압은 정류기(202)에 의해 DC전압으로 변환된다. 캐패시터(203)에 의해 평활된 후, 이 DC전압은 IGBT(스위칭 장치)(241~244)로 구성되는 인버터(204)에 의해 약 1KHz의 고주파수를 갖는 AC전압으로 변환된다. 이 AC전압이 변압기(205)에 의해 낮은 AC전압으로 변환된 후, DC 용접전류(I)는 정류기(207)에 의해 낮은 AC전압이 DC전압으로 변환되어 용접전극(209)에 공급된다. 부동인덕턴스(208)는 용접전극(209)의 배선내에 존재하며, 또한 DC전압을 효과적으로 평활하는 역할을 한다.
용접전류(I)의 크기는 기준전류 I*에 의해 제어된다. 즉, 변압기(205)의 일차전류가 전류검출기(206)에 의해 검출된 후, DC용접전류가 용접전류 시뮬레이터 회로(212)에 의해 DC용접전류(용접전류 이외의 정류기(207)의 환류 전류는 변압기(205)의 1차측에 흐르지 않는다)에 의해 검출된다. 그렇게 검출된 DC용접전류(I)는 전류제어기(213)에 의해 기준전류(I*)와 비교되고 전류제어기(213)에 의해 전류제어신호(a)가 출력되어 그의 에러가 제거된다. 이 신호(a)는 반송파 발생기(214)로부터 출력되는 삼각파(b)와 비교기(215)에 의해 비교되어 비교결과에 따라 PWM신호(c)를 생성한다. 반송파 발생기(214)는 또한 삼각파(b)의 사이클과 동기되는 신호(d)를 출력한다. 분배회로(216)는 신호(d)에 응답하여 출력신호들(e,f)중 하나를 활성화한다. 이 수단에 의해 PWM신호(c)는 AND회로들(217,218)을 통해 구동회로들(212,222)에 교대로 공급된다.
타이머(220)는 구동신호(g)가 시동회로(219)에서 입력될 때 동작하여 구동회로들(221,222)에 일정시간 동안만 통전신호(h)를 출력한다. 따라서, 구동회로들(221,222)을 동작상태로 만들어줌으로써 스위칭신호들(i,k)이 교호로 출력된다. 따라서, IGBT그룹(241,244)와 IGBT그룹(242,243)이 교대로 ON 된다. 그러므로 고주파수 AC전압이 인버터(204)로부터 변압기(205)의 일차측에 인가되어 용접전류와 용접시간을 제어한다.
상기 종래의 제어장치에 의하면, 전류제어 응답이 신속하기 때문에 변압기를 소형화할 수 있는 장점이 있고, 또한 전류맥동(ripple)이 작고, 인버터 주파수가 높은 장점이 있다. 그러나, DC용접전류가 흐르면 전해작용으로 인해 용접전극의 손상이 극심하다. 따라서, 용접공정을 자동화할 경우 전극을 자주 교환해줘야 한다. 이 때문에 조립라인을 잠시 중단해야 되므로 생산성이 저하된다.
더우기 수만 암페어의 전류를 정류하는 정류기(207)에서 전력손실이 10%~20% 발생하고 이 전력손실로 인한 열을 냉각시키기 위한 냉각수가 증가하는 등의 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 용접전극의 분극화 손상을 방지함으로써 용접전극의 수명을 장기화 할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명 또다른 목적은 전극손상을 줄여줌으로써 고품질의 용접을 효과적으로 행할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명 또다른 목적은 전극손상을 줄여줌으로써 가동중지시간을 줄여서 생산성을 높일 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 전류제어응답특성, 내잡음특성을 개선하고, 또한 용접 맥동(ripple)전류를 줄여줌으로써 고품질의 용접을 행할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 용접전류가 변환될 때 용접부의 온도 감소를 보상함으로써 고품질의 용접을 행할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 변압기의 여자전류 부분을 보상해줌으로써 고도로 정밀한 전류를 공급할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 변압기의 자속의 이용도를 개선할 수 있고, 또한 제어장치의 크기를 소형화 할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 변압기의 포화를 방지하도록 제어하고, 또한 변압기의 코아의 자속밀도를 사용함으로써 고품질의 용접을 행할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 기준전류파형의 고주파와 변조주파수로 인해 발생되는 가청잡음을 줄일 수 있는 한편 용접공정의 작업환경을 개선할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 상술한 목적 및 기타목적들은 상기 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압을 인가하는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 특정 주파수의 구형화와 AC기준전류를 발생하여 인버터의 출력전류와 비교하여 에러를 구하여 그 에러를 0으로 제거하도록 인버터를 PWM 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 의하면 상기 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서 제1DC전력을 제1AC전력으로 변환하는 인버터와, 1차권선의 제1AC전력을 2차권선의 제2AC전력으로 변환하는 변압기와, 상기 제2AC전력을 2 상이한 극성을 갖는 제2DC전력으로 변환하여 저항용접기의 용접전극에 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압을 인가하는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 인버터의 출력전류와 DC기준전류간의 에러가 0이 되도록 DC기준전류를 발생하고, 또한 ON PWM 신호와 OFF PWM 신호로 구성되는 PWM 신호에 따라 인버터를 PWM 제어하는 PWM 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치가 제공된다.
상기 PWM 제어부는 DC기준전류에 따라 기준제어신호를 생성하는 기준제어부와 일정변조 사이클에서 ON PWM 신호를 생성하고, 또한 상기 기준제어 신호와 상기 인버터의 출력신호를 비교한 결과에 따라 OFF PWM 신호를 생성하는 펄스폭 변조부와, 인버터로부터 출력된 AC전압의 주파수와 극성을 결정하기 위해 방형파 신호를 생성하는 방형파 발생부와, 상기 PWM 신호와 방형파 신호에 응답하여 인버터를 제어하는 구동부를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, DC전압을 부하전류로서 재료에 공급되는 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 파워콘버터와, 기준전류를 생성하고, 또한 상기 기준전류와 부하전류간의 에러가 0이 되도록 ON PWM 신호와 OFF PWM 신호로 구성되는 PWM 신호에 따라 상기 콘버터를 PWM 제어하는 PWM 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치가 제공된다. 상기 PWM 제어부는 DC기준전류에 따라 기준제어신호를 생성하는 기준제어부와 일정변조 사이클에서 ON PWM 신호를 생성하고, 또한 상기 기준제어 신호와 상기 인버터의 출력신호를 비교한 결과에 따라 OFF PWM 신호를 생성하는 펄스폭 변조부와, 상기 변조사이클과 동기하여 점진적으로 증가 또는 감소하는 디더(dither)신호를 생성하여 상기 기준전류와 부하전류 중 하나에 가산하는 가산부와, PWM 신호로부터 얻은 변조도와 상기 변조도가 입력되는 기능발생기의 출력중 하나에 의해 기준전류와 부하전류중 하나를 정정하는 정정부를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압이 인가되는 1차권선과 AC전류를 재료에 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 기준전류를 생성하고, 또한 상기 인버터의 출력전류와 기준전류간의 에러가 0이 되도록 PWM 신호에 따라 인버터를 PWM 제어하는 PWM 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치가 제공된다.
상기 PWM 제어부는 기준전류와 출력전류간의 비교에 따라 PWM 신호에 의해 인버터의 출력전류를 제어하는 제어부와, 기준주파수에 따라 인버터의 출력전류의 방향을 반전시키는 제어부와, 출력전류의 양의 사이클에서 ON상태의 최종 PWM 신호의 사이클동안 출력전류의 변동율을 출력전류의 음의 사이클에서 ON 상태의 최종 PWM 신호의 사이클동안 출력전류의 변동율과 교호로 비교하는 비교부와, 상기 비교부의 비교결과에 따라 출력전류의 양과 음의 사이클의 진폭과 시간중 적어도 하나를 조정하는 조정부를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압이 인가되는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 통전 종료전 최종 반(半)사이클의 통전시간폭과 극성을 검출하는 검출부와, 상기 통전시간폭이 설정시간 값보다 넓은지 또는 좁은지를 비교하여 통전시간이 좁은 경우 그다음 통전시간의 극성방향으로 우선적으로 통전을 개시하고, 또한 통전시간이 넓을 경우 그다음 통전시간의 극성방향의 반대 방향으로 우선적으로 통전을 개시하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압이 인가되는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 상기 인버터의 출력전류와 펄스폭 변조제어의 변조도를 검출하는 검출부와, 상기 출력전류의 값과 양의 반(半)사이클에서 최종 펄스폭 변조제어시의 변조도간의 차와 상기 출력전류의 값과 음의 반(半)사이클에서 최종 펄스폭 변조제어의 변조도간의 차를 비교하여 양과 음의 사이클에서 출력전류의 진폭과 상기 출력전류의 양과 음의 사이클의 통전시간폭중 적어도 하나를 상기 차가 평형이 되는 방향으로 상기 비교결과에 따라 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 재료에 전력을 인가하여 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압이 인가되는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 특정주파수의 AC기준전류를 생성하여 인버터의 출력전류와 비교하여 에러를 얻은 후 상기 에러가 0이 되도록 상기 인버터를 PWM 제어하는 제어부와, 상기 저항용접기의 부하상태에 따라 펄스폭 변조제어를 행하도록 스위칭 주파수를 조정하는 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치가 제공된다.
상기 인버터는 상기 조정부에 의해 조정된 스위칭 주파수에 따라 펄스폭 변조제어 된다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면에서 동일 부분은 동일 번호로 나타낸다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 저항용접기용 제어장치를 나타내는 회로도이다. 여기서 제43도와 동일부분은 동일 번호를 부여하고, 그에 대한 설명은 생략한다.
변압기(8)로부터 출력된 고주파수는 트라이악들(18,21)에 의해 극성 절환된 다음 용접전극(11)에 공급된다. 전류검출기(12)의 출력은 양과 음이 되므로 절대치회로(22)를 통해 비교기 변압기(15)에 공급된다.
통전타이머(17)의 출력은 인버터(29)에 입력된다. 통전타이머(17)의 출력과 클록발진기(23)의 출력의 곱은 AND 회로(24)에 의해 취한다. AND회로(24)의 출력은 카운터(25)에 의해 시간에 대해 계수된다. 이 카운터의 값이 특정값에 달하면 오버후로우신호가 카운터(25)로부터 출력된다. 여기서 바이나리 카운터는 AND회로들(26,27), 인버터(29) 및 플립플롭(28)의 출력에 의해 형성된다.
플립플롭(28)의 출력은 통전이 OFF 일때 통전하에서 카운터(25)로부터의 오버후로우 출력시마다 반전한다.
플립플롭(28)의 출력은 트라이악 트리거 앰프들(30,31)에 의해 증폭된다. 트라이악 트리거 앰프들(30,31)의 출력은 트라이악들(19,20) 및 트라이악들(18,21)의 게이트 회로들(g)에 제각기 접속된다. 이외의 점에서는 종래의 제43도의 회로와 동일하다.
다음에는 제2도의 타이밍차트도를 참조하여 상술한 제1실시예의 동작을 설명한다. 통전타이머(17)의 출력은 통전지령과 동시에 AND회로(24)에 의해 클록발진기(23)의 출력과 논리승산된다. AND회로(24)의 출력은 카운터(25)에 의해 계속된다. 제2도에서 시간(t11)이전에 플립플롭(28)의 출력은 리세트(Reset)상태에 있고, 또한 트라이악 트리거앰프(31)의 출력은 논리 1 상태에 있다. 따라서 트라이악들(18,21)의 게이트(g)에 신호가 입력된다. 그러므로, 트라이악들(18,21)은 전위가 ON상태에 있다. 그다음 통전타이머(17)의 출력이 ON되면 즉, 인버터(7)가 동작상태에 있으면 트라이악(18,21)이 ON된다. 따라서 용접전극들(11)은 양극성 방향으로 대전되어 제2도의 (+)방향으로 용접전극을 통해 용접전극 전류가 흐른다.
또한, 이 용접통전시간은 카운터(25)에 의해 누적 계수된다. 시간(t11)에서 카운터(25)로부터 오버후로우 신호가 출력되면 플립플롭(28)은 카운터(25)로부터 출력되는 오버 후로우의 상태들하에서 반전하여 통전을 OFF한다.
이에 의해 트라이악 트리거앰프(30)의 출력이 논리 1이 된다. 따라서 트라이악 트리거 앰프(30)의 출력이 트라이악들(19,20)의 게이트 회로들(g)에 입력되어 트라이악들(19,20)이 전위 ON상태에 있게 된다.
상술한 것과 동일 방식으로 인버터(7)가 동작상태에 있게 되면 트라이악들(19,20)이 ON 된다.
따라서 용접전극들(11)이 트라이악들(19,20)을 통해 음극성 방향으로 대전되어 용접전극 전류가 용접전극들(11)을 통해 제2도의 (-)방향으로 흐른다.
그후, 각각의 특정된 용접시간(t12, t13....)에 용접전극들(11)에 대한 용접전류의 극성이 반전되고, 용접전극들(11)이 반전극성으로 대전된다.
상술한 제1실시예를 사용하면, 인버터(7)의 고주파수출력으로 인해 소형경량특성을 유지하면서도 용접전극들(11)의 전류가 수시간~수십시간 단위로 반전될 수 있다. 이에 의해 용접전극들(11)내의 일방향 전류로 인한 음전극(-)에 의해 발생되는 분극손상이 방지될 수 있다. 그러므로 용접전극들(11)을 양전극와 음전극 동일하게 제조할 수 있다.
자연히 용접전극들(11)의 손상 상태가 용접전류의 크기에 따라 변하므로, 카운터(26)에 전류크기 가중치를 가산하여 통전전류를 시간승산의 특정치에 의해 스위칭 함으로써 손상 즉 마모가 더욱 균등하도록 설계하는 것이 가능하다.
제3도는 본 발명의 제2실시예의 회로도로서 여기서, 제1도에서와 다른 부분만을 도시했다. 본 실시예의 극성절환은 전자접촉자들(34,35)에 의해 수행된다. 플립플롭(28)의 출력은 전자접촉자 구동회로들(32,33)을 통해 전자접촉자들(34,35)의 접촉자들(34a,35a)에 접속된다.
이 경우에 플립플롭(28)이 설정상태에 있을 경우, 구동회로(32)가 동작하므로, 전자접촉자(34)의 구동코일이 가동되어 접촉자(34a)가 폐쇄된다. 이 수단에 의해 변압기(8)의 2차권선측의 회로가 접속되므로 용접전극들(11)이 양극성 방향이 된다.
플립플롭(28)이 반전하면 구동회로(33)가 동일 동작에 의해 동작하므로 전자접촉자(35)의 구동코일이 가동되어 접촉자(35a)가 폐쇄된다. 따라서 전자접촉자(35)가 접속되므로 용접전극들(11)이 음극방향이 된다.
상기 동작에 의해 본 실시예에서는 제1실시예의 트라이악들에 의해 극성절환하는 대신 전자접촉자들(34,35)에 의해 극성절환 한다.
이하 제4도를 참조하여 본 발명의 제3실시예의 설명하면 다음과 같다. 통전신호 접촉자(14)의 기준전류 출력은 승산기(37)에 의해 사다리꼴파 발진기(36)에 의해 발생된 10~200Hz 사다리꼴파와 승산된다. 이 승산기(37)의 출력은 종래의 비교기 앰프(15)를 통해 PWM회로(16)에 입력된다. 따라서 PWM회로(16)는 특정순서로 인버터(7)의 다중반도체 장치들을 트리거하기 위한 게이트 신호들을 발생한다. 인버터(7)의 출력은 변압기(8)를 통해 용접전극(11)에 공급된다. 이 경우에 변압기(8)는 누설리액턴스(LO)를 갖는다.
제5도를 참조하여 상술한 제3실시예의 동작을 설명하면 다음과 같다. 이는 확대된 타이밍챠트도로서 통전타이머(17)의 1사이클을 나타낸다. 통전신호 접촉자들(14)은 통전타이머(17)로 부터의 명령으로 인해 ON되어 기준전류(I)가 출력된다. 사다리꼴파 발진기(36)는 10~200Hz의 비교적 저주파수로 사다리꼴파를 발생한다. 기준전류(I)는 승산기(37)에 의해 사다리꼴파 신호와 승산되어 기준전류(I)의 피이크치를 갖는 사다리꼴파 기준전류를 생성한다. 이 신호는 인버터(7)의 기준전류가 된다. 변압기(8)의 출력전류는 누설리액턴스(LO)로 인해 수개의 리플(맥동)을 갖는 전류가 된다. 이는 전류귀환치가 되고, 따라서 전류폐쇄루프가 형성되기 때문에 변압기(8)의 출력전류는 기준전류치의 피이크치를 갖는 사다리꼴파 전류가 된다.
이 제3실시예는 제1실시예에서와 동일 방식으로 줄열(Joule's heat)의 발생으로 인해 열용접을 수행한다. 그러나, 10~200Hz 사다리꼴파 양/음의 전류가 용접전극들(11)에 흐른다. 따라서, 동일한 양/음의 전류가 용접전극들(11)을 통해 흐르기 때문에 용접전극(11)의 손상이 양극측과 음극측 어떤 극성과 관계없이 평등하게 된다.
제1 및 제2실시예들에서 전류와 시간의 적산치를 양/음 정합해야 하는 것과는 대조적으로 제3실시예에서는 이것이 구형 전류명령이 양/음 피이크치를 동일하게 해주기 때문에 간단하게 된다. 제5도는 시간(t31~t34)에서 시간(t33~t34)동안 용접전류 명령이 I1에서 I2로 증가하는 전류설정기(13)의 일예를 나타낸다.
본 발명의 제3실시예를 사용할 경우, 용접전극의 분극화 손상을 방지할 수 있고, 또한 용접전극의 수명을 크게 연장할 수 있는 저항용접기용 제어장치가 제공될 수 있다.
제6도는 본 실시예의 제4실시예의 회로도를 나타낸다. 이 실시예의 요부는 제4도에 보인 제3실시예와 유사하다. 제6도에서 123은 특정사이클의 클록펄스를 생성하는 클록발생회로를 갖는 카운터이다. 타이머(113)로부터의 통전지령(RUN)이 활성상태일 동안 모든 타이머 카운터(123)는 오버후로우하여 펄스신호(A)를 출력한다.124는 통전지령(RUN)이 활성중인 동안 펄스신호(A)가 입력될 때마다 그의 극성을 반전하는 일정진폭의 사다리꼴파를 갖는 신호(B)를 출력하는 극성결정회로이다. 125는 신호(B)와 전류설정기(107)에 의해 설정된 전류치(Im)을 승산하여 사다리꼴파를 갖는 AC기준전류(I*)를 출력한다. 126은 전류변압기(104)의 검출출력으로부터 인버터 출력전류의 순간치를 검출하는 전류검출회로이다. 127은 카운터(123)의 계수치와 통전지령(RUN)의 최종점에서 극성결정회로(124)의 출력신호(B)의 양/음 극성을 유지하는 래치(Latch)회로이다. 128은 상기 계수치가 특정 계수치를 초과했는지를 판정함과 동시에 유지된 신호(B)의 양/음 극성으로부터의 잔류자속의 극성을 판정하는 판정회로이고, 129는 이 판정결과에 응답하여 카운터(123)를 특정치에 미리 설정함과 동시에 그다음 통전지령(RUN)이 극성결정회로(124)에 입력될 때 판정결과에 응답하여 초기에 출력되는 신호(B)의 극성을 미리 설정하는 프리세트회로이다. 130은 변압기(103)의 여자전류를 시뮬레이트하는 소용량 리액터이고, 131은 전류검출기이고, 132는 전류검출기(131)의 검출출력(iR)이 특정치를 초과할 때 카운터(123)를 오버후로우하여 리세트(Reset) 시키는 펄스신호를 출력하는 레벨검출회로이다. 나머지는 제42도에 보인 종래의 것과 동일하므로 동일 기호로 나타낸다.
상기 구성에서 제7도에 보인 바와 같이 통전지령(RUN)이 시동회로(112)와 타이머(113)를 통해 활성화되면 카운터(123)는 특정사이클 클록펄스들의 계수를 시작한다. 계수치가 특정치가 되면 카운터(123)는 오버후로우하여 0으로 클리어됨과 동시에 펄스신호(A)를 출력한다. 그다음 카운터(123)는 0에서부터 계수를 시작하는 동작을 반복한다. 통전지령(RUN)이 활성중인 동안 극성결정회로(124)는 펄스신호(A)가 입력될때마다 양과 음간에 변동하는 일정진폭을 갖는 구형파신호(B)를 출력한다. 신호(B)는 전류설정기(107)에 의해 설정된 전류치(Im)와 승산기(125)에 의해 승산된 다음 양과 음간에서 변동하는 Im 진폭의 구형파 기준전류(I*)로 변환된다. 그러므로 기준전류(I*)는 신호(B)와 동일파형과 Im의 진폭을 갖는다. 기준전류(I*)는 전류제어부(109)에 입력되어 변압기(104)와 전류검출회로(126)에 의해 검출된 인버터 출력전류(I1)와 비교한다. 전류제어부(109)는 I1과 I*가 동일해지도록 제어신호를 출력한다. 제어신호는 PWM 제어부(120)에 입력된다. 인버터(116)는 PWM제어부(120)와 구동부(111)를 통해 PWM 제어된다. 이 수단에 의해 PWM 제어된 AC전압(V)은 변압기(103)의 1차권선에 입력된다. 따라서 설정전류(Im)와 일치하는 AC용접전류(I2)가 변압기(103)의 2차 권선에서 용접전극들(105)로 공급된다.
이 경우에 2차권선과 용접전극들(105)간의 케이블내에 존재하는 부동인덕턴스와 변압기(103)의 누설인덕턴스로 인해 전류의 극성이 반전하는 전류변동을 수반하는 과도기간내에 또는 시동시에 큰 상대 기전력이 발생된다. 이 과도상태는 제7도의 시간(t0~t1)동안 또는 시간(t2~t3)동안 나타난다. 이 과도기간동안 전류제어 지연으로 인해 인버터 출력전류(I1)와 기준전류(I*)간에 큰 에러가 발생한다. 전류제어부(109)는 에러를 제거하는 방향으로 최대 제어신호를 출력한다. 인버터(116)는 이 최대제어신호에 응답하여 최대AC전압을 출력한다. 그러므로 전류변동을 수반하는 과도기간 동안 제7도에 보인 바와 같이 변압기(103)의 1차권선에 강제전압이 공급된다. 이 강제전압이 큰 값이 되게 함으로써 전류변동률이 더 커져서 전류변동을 야기하는 과도기간이 단축될 수 있다. 인버터 출력전류(I1)가 기준전류(I*)와 동일하게 되어 균일치에서 안정화되면 부하(용접)저항 및 용접전류에 의해 판정된 전압이 안정화된다. 따라서 일정한 피이크치의 평전류(I1)가 흐르게 된다. 변압기(103)의 여자전류가 용접전류와 비교할 경우 이는 무시될 수 있으므로 인버터 출력전류(I1)를 용접전류(I2)로서 간주할 수 있다.
용접전극들(105)에 의해 샌드위치되는 용접할 물체를 구비한 금속이 철판등의 강자성재일 경우, 케이블의 누설인덕턴스(106)가 이에 의해 영향을 받아 누설인덕턴스(106)의 값이 더 커진다. 누설인덕턴스(106)가 더 커지면 전류(I2)의 변동률(dI2/dt)이 감소하고, 과도기간이 길어져서 용접품질이 나빠진다. 그러므로, 이러한 조건을 고려하여 인버터(116)의 최대 출력전압을 결정해야 한다. 일반적으로 변압기(103)의 자속밀도는 1차권선에 인가된 AC전압의 적분치에 의존한다. 따라서 만일 변압기(103)의 용량이 인버터(116)의 최대 출력전압으로 설계되면 변압기(103)는 불필요하게 큰 용량을 갖는 변압기가 된다. 제8도의 B-H 곡선에서 B1에 의해 나타낸 바와 같이 변압기는 일반적으로 설계자속밀도로서 최대 자속밀도(B2)의 60~80%를 갖도록 설계하므로 변압기가 커진다. 그러므로 본 실시예에서는 변압기(103)의 용량이 상술한 조건하에서 강제전압을 고려한 통상 요구되는 용량으로 만든다. 누설인덕턴스가 이러한 조건을 초과하여 증가되면 변압기(103)내의 자속밀도가 제8도의 최대 자속밀도(B2)를 초과하지 않도록 제어하는 기능이 제공된다.
즉, 변압기(103)의 1차전압이 변압기(103)의 B-H 곡선과 거의 등가인 B-H곡선의 철심을 사용하는 리액터(130)에 입력된다. 리액터(130)는 변압기(103)의 자속밀도를 시뮬레이트하는 소용량 리액터로서 기능한다. 리액터(130)내에 흐르는 전류(iR)는 변압기(103)의 여자전류를 시뮬레이트하는 파형을 갖는다. 일반적으로 자계의 강도(强度)(H)는 여자전류에 비례한다. 따라서 리액터(130)의 철심의 B-H 곡선이 변압기(103)의 B-H 곡선과 동일할 경우, 리액터(130)의 자속밀도가 변압기(103)의 자속밀도와 동일하다. 그러므로 변압기(103)의 자속밀도는 리액터(130)에 흐르는 전류(iR)를 탐지함으로써 탐지될 수 있다. 전류(iR)의 크기가 특정치(iRM)를 초과하면 펄스신호가 레벨 검출기(132)로부터 출력되어 카운터(123)를 오버후로우하여 0이 되도록 클리어한다. 따라서 극성결정회로(124)의 출력신호(B)의 극성이 카운터(123)로부터 펄스신호(A)에 의해 반전된다. 이 수단에 의해 기준전류(I*)의 극성이 반전하고 또한 인버터 출력전압(V)의 극성도 반전한다. 따라서 변압기(103)의 자속밀도를 특정치 이하로 제어하는 것이 가능하다.
제9a도는 인버터 출력전압(V)이 낮은 경우를 나타내며, 또한 제9b도는 높은 경우를 나타내며 설명을 간략히 하기 위해 강제전압부분은 제9도에서 생략했다.
제9a도에서 인버터 출력전압(V)이 낮으면 리액터(130)에 흐르는 전류(iR)는 레벨검출기(132)의 검출레벨(±iRM)이하로 변동한다. 그러므로 레벨검출기(132)는 동작하지 않고 카운터(123)로부터 출력된 펄스신호(A)가 결정된 일정 주파수에서 동작한다. 그러나 9b도에 나타낸 바와 같이 인버터 출력전압(V)이 더 높아지고 리액터(130)에서 흐르는 전류(iR)가 검출레벨(±iRM)을 초과하면 레벨검출기(132)는 동작하여 펄스신호를 출력한다. 이 펄스신호에 의해 설정된 계수치에 도달하기 전에 오버후로우하게 된다. 그러므로 펄스신호(A)는 카운터(123)로부터 출력됨과 동시에 카운터(123)가 0으로 클리어된다. 이 수단에 의해 극성결정회로(124)의 출력신호(B)의 극성이 반전되고 인버터 출력전압(V)의 극성도 또한 반전된다. 따라서 리액터(130)에 흐르는 전류(iR)가 검출레벨(±iRM)이내로 제한된다. 결과적으로 인버터(116)의 출력 주파수가 약간 더 높은 방향으로 교정되어 변압기(103)의 자속밀도가 특정치 이내로 제어된다.
또한 제8도에서 B-H 곡선에 의해 보인 바와같이 변압기(103)의 철심의 잔여자속밀도(±B0)의 극성은 마지막에 인가되는 자계의 극성(방향)에 의해 결정된다. 철심의 자속밀도의 변동이 효과적으로 사용되는지 여부는 인버터(116)로부터 최초로 출력된 전압(V)의 극성에 의해 결정된다.
이 실시예에서는 잔여자속의 극성에 응답하여 인버터(116)로부터 최초로 출력된 전압(V)의 극성을 결정하는 기능이 구비되어 있다. 따라서 변압기(103)의 철심의 자속변화가 항상 유효하게 사용될 수 있다.
즉, 래치(Latch)회로(127)는 통전지령(RUN)의 최종점에서 카운터(123)의 계수치와 극성결정회로(124)의 출력신호(B)의 극성을 유지한다. 판정회로(128)는 최종 통전시간에 신호(B)의 유지된 극성으로부터 인버터 출력전압(V)의 극성을 판정하며, 그와 동시에 유지된 계수치로부터 최종통전시간의 극성에서 통전하는 시간을 체크하여 그러한 통전이 반(半)사이클을 초과했는지를 판정하여 잔여 자속의 극성을 판정한다.
프리세트회로(129)는 그다음 통전지령(RUN)이 상기 판정결과에 따라 활성화됐을때 극성결정회로(124)로부터 최초로 출력된 신호(B)의 극성을 미리 설정한다. 그와 동시에 프리세트회로(129)는 카운터(123)가 상기 판정결과에 따하 오버후로우할때 계수치의 1/2로 미리 설정한다. 제10도는 통전최종점(t5) 직전의 통전사이클(TX)이 반(半)사이클 이상인 경우를 나타내는 예이다. 이 경우에 최초로 출력된 신호(B)는 그다음 통전지령(RUN)이 활성상태가 되는 시간(t6)에서 극성이 반전되어 출력된다. 시간(t6)후, 최초사이클(Ty)에서 카운터(123)는 정상사이클의 1/2에서 오버후로우 하고, 신호(B)의 극성이 반전한다. 이 수단에 의해 통전지령(RUN)에 응답하여 인버터(116)로부터 전압(V)을 출력하는 것이 가능하므로 변압기(103)의 철심의 자속변동이 효과적으로 사용될 수 있다.
이 실시예를 사용하면 전류의 극성이 반전하는 짧은 과도기간을 갖는 구형파의 용접전류를 공급하는 것이 가능하다. 그러므로 양호한 품질의 저항용접을 행하는 것이 가능하다. 또한, 용접전류가 AC전류형일때, 용접전극의 전기분해를 줄이는 것이 가능하므로 용접전극의 손상을 줄일 수 있으며, 또한 변압기의 자속밀도가 특정치를 초과하지 않도록 제어되기 때문에 최대 자속밀도로인한 변경되는 자속을 효과적으로 사용하는 것이 가능하다. 따라서 변압기를 소형 경량화하는 것이 가능하다.
제11도는 본 발명의 제5실시예의 요부 구성도이다. 이 실시예에서는 변압기(103)의 2차 전류를 검출하는 전류검출기(141)가 설비된다. 변압기(103)의 1차전류와 2차전류는 전류검출회로(142,143)에 의해 검출된다. 이것을 감산회로(144)에 의해 1차전류로부터 1차전류측으로 변환된 2차전류를 감산함으로써 여자전류(iφ)를 검출하도록 설계되어 있다. 전류(iR)대신 제6도의 레벨검출기(132)에 여자전류(iφ)를 입력시킴으로써 종전 실시예와 동일 동작 및 효과를 얻을 수 있다.
또한 자속밀도시뮬레이션 장치가 구비되어 있어 변압기(103)의 자속밀도를 시뮬레이트하도록 1차 권선에 인가된 전압으로부터 변압기(103)의 철심의 B-H 곡선을 고려하여 전압적분을 행한다. 레벨 검출장치는 시뮬레이트한 자속밀도가 특정치를 초과할때 카운터(123)로 입력될 펄스 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 이 경우에도 전술한 실시예들의 것들과 동일동작 및 효과를 얻을 수 있다.
제12도는 본 발명의 제6실시예의 요부구성도이다. 제12도에서 133은 리액터(130)에 흐르는 전류(iR) 또는 변압기(103)의 여자전류(iφ)의 극성에 상응하는 논리신호(POL)를 출력하는 극성판정기이며, 래치(Latch)회로(127)는 통전지령(RUN)의 완료점에서 논리신호(POL)를 유지한다. 프리세링회로(129)는 유지된 신호(POL)의 논리치에 따라 그 다음 통전지령(RUN)에서 처음에 출력된 신호(B)의 극성을 미리 설정한다. 제13도는 인버터출력전압(V)이 구형파형으로 출력될때 본 실시예의 각 신호 파형의 일예를 나타낸다. 여자전류와 자속이 거의 같은 상(相)이기 때문에 통전최종점에서 신호(POL)에 의해 잔여 자속의 극성 즉, 여자전류의 극성을 판정하도록 설계된다. 이 실시예를 사용하더라도 전술한 실시예에서와 동일한 동작과 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제4~제6실시예를 사용하면, AC용접 전류가 사용되기 때문에 용접전극의 전기분해로 인한 손상이 제거될 수 있다. 따라서 전극교환까지의 이용시간이 연장될 수 있어 이용효율이 개선될 수 있다. 또한 변동하는 전류의 과도기간이 AC 용접전류의 피이크치를 일정하게 만들어 줌으로써 단축될 수 있다. 용접전류의 정류가 다이오드에 의해 수행되지 않기 때문에 다이오드 전력손실이 없고, 양호한 품질의 용접이 효과적으로 수행될 수 있다. 더우기 변압기의 자속밀도를 최대로 사용하는 것이 가능하기 때문에 변압기를 소형 경량화하는 것이 가능하다. 따라서 고도의 경제적인 저항용접기용 제어장치가 제공될 수 있다.
제14도는 본 발명의 제7실시예를 나타낸다. 본 실시예의 요지는 DC기준전류를 생성하고 또한 ON PWM 신호와 OFF PWM 신호로 구성된 PWM 신호에 따라 인버터를 제어하여 줌으로써 인버터의 출력전류와 DC 기준전류간의 에러를 0이 되도록 해주는 PWM 제어부를 구비하는 것이다. 이 PWM 제어부는 DC기준전류에 따라 기준제어 신호를 생성하는 기준제어부와, 일정변조 사이클에서 ON PWM 신호를 발생하고 또한 기준제어신호와 인버터의 출력 전류를 비교한 결과에 따라 OFF PWM 신호를 생성하는 펄스폭변조부와 인버터로부터 출력된 AC전압의 극성과 주파수를 결정하는 방형파신호를 생성하는 방형파 발생부와, PWM 신호와 구형파 신호에 응답하여 인버터를 제어하는 구동부를 포함한다. 본 실시예의 기본구성에 의하면 인버터의 PWM 제어는 순간제어에 의해 실행된다.
제14도에서 223은 변압기(205)의 여자전류를 시뮬레이트하는 소용량 리액터로서 이는 철심의 자속포화특성이 변압기(205)의 철심의 특성과 근사하다. 224는 리액터(223)에 흐르는 여자전류(i0)를 검출하는 전류 변압기이다. 225는 리액터(223)에서 흐르는 여자전류(i0)의 절대치가 특정치를 초과할때 신호(S1)을 출력하는 레벨검출기이다. 226은 여자전류(i0)의 극성을 판정함으로써 극성신호(POL)를 출력하는 극성검출기이고, 227는 일정주파수 클록 펄스 발생기를 포함하는 카운터로서, 통전신호(h)가 활성중인 동안 일정수의 클록 펄스들이 계수될때 마다 펄스신호(S2)를 출력함과 동시에 0으로 클리어하고 계수를 반복한다, 카운터는 신호(S1)에 의해 강제되어 신호(S2)를 출력하고 또한 0으로 클리어하므로 통전신호(h)가 활성중인 동일 신호(S4)에 의해 특정한 계수에 프리세트된다. 228은 2치를 갖는 특정 주파수의 방형파신호(S3)를 출력하는 방형파 회로로서, 2치(値)(1,0)는 통전신호(h)가 활성중인 동안 펄스신호(S2)가 입력될때마다 반전된다. 방형파회로(228)로부터 초기에 출력된 방형파값은 프리세트회로(230)로부터의 신호(S5)에 의해 결정된다. 229는 통전신호(h)가 비활성중일때 그 당시 극성신호(POL)을 유지하는 래치(Latch)회로이다. 프리세트회로(23)는 래치(Latch)회로(229)에 의해 유지되는 극성신호(POL)의 값에 응답하여 카운터(227)와 방형파회로(228)의 초기 설정을 실행하도록 신호들(S4,S5)을 출력한다. 231은 여자전류의 입력신호(i0)의 극성이 방형파신호(S3)의 값에 따라 반전되는 보상신호(i01)를 출력하는 보상회로이다. 232는 기준전류(I*)와 보상신호(i01)를 가산(용접)하여 보장된 인버터(204)의 출력용 기준전류(I1*)를 출력하는 가산기이다. 233은 전류검출기(211)에 의해 검출된 인버터 출력전류(i1)의 절대치(i1d)와 기준전류(I1*)의 에러를 적분하여 제어신호(a)를 출력하는 적분기이다. 234는 기준전류(I1*)와 제어신호(a)를 가산하여 전류제어신호(b)를 출력하는 가산기이다. 235는 일정한 변조사이클(T1)을 갖는 펄스신호(c)를 출력함과 동시에 50%의 동작비를 갖는 구형파 형상의 동기신호(d)를 출력하는 펄스발생기이다. 236은 동기신호와 동기하여 변조사이클 내에서 단조롭게 증가하는 톱니파 디더(dither) 신호(e)를 출력하는 디더회로이다. 237은 인버터출력전류의 절대치(i1d)에 가산된 디더신호(e)의 값과 제어신호(b)를 비교하여 차값의 극성이 반전할때 펄스신호(f)를 출력하는 비교기이다. 238은 펄스신호(c)에 의해 세트된 ON PWM 신호(j)를 출력함과 동시에 펄스신호(f)에 의해 리세트(Reset)된 OFF PWM 신호(j)를 출력하는 플립플롭이다. 239는 방형파 신호(S3)와 PWM 신호 j에 응답하여 인버터(204)의 제어를 위해 각각의 구동회로들(240,241)을 제어하도록 신호들(K,l)을 출력하는 분배회로이다. 나머지는 제45도에 보인 종래의 것과 동일하므로 동일기호를 부여한다.
또한 레벨검출기(225), 극성검출기(226), 카운터(227), 방형파회로(228), 래치(Latch)회로(229) 및 프리세트회로(230)의 동작에 대해서는 제6도에 보인 제4실시예에서 이미 상세히 설명했으므로 여기서는 본 실시예의 동작에 관한 부분을 제15~18도를 참조하여 설명한다.
상기 구성에서 통전개시용 시동신호(g)가 시동회로(219)로부터 입력되면 타이머(220)를 세트된 용접시간동안만 통전신호(h)를 활성화해준다. 이 수단에 의해 카운터(227)는 내부클록펄스의 계수를 시작하여 특정 사이클에서 펄스신호(S2)를 출력한다. 이 방형파회로(228)에서 출력된 방형파신호(S3)의 값은 인버터(204)의 AC출력전압의 극성을 결정하는 신호로서 동작한다. 분배회로(239)는 제어신호(k)를 출력하여 방형파 신호(S3)의 값에 응답하여 인버터(204)의 스위칭장치들을 ON시킨다. 구동회로(240,241)의 기능은 통전신호(h)가 활성중인 동안 유효하게 된다. 구동회로들(240,241)은 제어신호(k,l)에 응답하여 스위칭장치들(241~244)를 ON 시킨다. 따라서 인버터(204)는 변압기(205)의 1차측에 전류(i2)를 공급하도록 방형파신호(S3)의 값에 상응하는 극성의 전압(V1)을 출력한다.
펄스발생기(235)는 일정한 변조사이클(T1)을 갖는 펄스신호(c)를 출력한다. 플립플롭(238)은 펄스신호(c)에 의해 세트되어 ON PWM 신호(j)를 출력한다. 그러나, 인버터 출력전류(i1)가 증가하면 전류검출기(211)에 의해 검출된 절대치신호(i1d)가 증가한다. 그것이 목표치에 달하면 펄스신호(f)는 비교기회로(237)로부터 출력되고 플립플롭(238)은 펄스신호(f)에 의해 리세트(Reset)되어 OFF PWM 신호(j)를 출력한다. 여기서 PWM 신호(j)는 ON PWM 신호와 OFF PWM 신호(j)로 구성된다. 따라서 인버터(204)로부터의 전원공급이 중지된다. 이 수단에 의해 변압기(205)의 1차측의 전류(i1)는 감소하기 시작한다. 플립플롭(238)은 인버터(204)를 원래의 ON상태로 복귀하도록 매(每)변조사이클(T1)마다 세트된다. 따라서 제15도에 보인바와같이 PWM 제어는 본 실시예의 요지인 소위 순간제어에 의해 실행된다.
용접전류목표치가 기준전류(I*)로서 입력되면, 인버터 출력전류(i1)의 목표치는 가산기(234)로부터 출력된 신호(b)에 의해 결정된다. 즉, 가산기(232)에서 보상회로(231)로부터 출력된 보상신호(i01)는 용접전류에 상응하는 1차측 기준전류(I*)에 가산된다. 따라서 변압기(205)의 여자전류에 동일한 양에 의해 보상된 기준전류(I1*)가 가산기(232)로부터 출력된다. 또한 이 기준전류(I1*)와 인버터 출력전류의 절대치(i1d)간의 에러를 적분하여 얻은 신호(a)가 적분기(233)로부터 출력된다. 가산기(234)는 기준전류(I1*)와 신호(a)를 가산하여 인버터 출력전류(i1)의 목표치(b)로서 출력한다.
제15도에 나타낸 바와같이 분배회로(39)는 방형파신호(S3)와 PWM 신호(j)에 응답하여 구동회로(240,241)를 통해 인버터(204)의 스위칭장치(241-244)를 제어한다. 방형파신호(S3)가 1일때 인버터(204)는 스위칭장치들(241,244)이 동작하여 양전압레벨(V1)을 출fur하도록 동작된다. 방형파신호(S3)가 0일때 인버터(204)는 스위칭장치들(243,242)이 동작하여 음전압레벨(V1)을 출력하도록 동작된다. 또한 PWM 신호(j)가 ON 명령 1 일때, 2스위칭 장치들(241,244) 또는 2스위칭장치들(243,242)이 t1~t2와 t3~t4 또는 t6~t7 및 t8~t9에 의해 나타낸 바와 같이 제각기 ON된다.
PWM 신호(j)가 OFF 명령 0일때, 스위칭장치들(241,244)중 단하나 또는 스위칭장치들(243,242)중 단 하나가 t2-t3 및 t4-t5 또는 t7-t8 및 t9-t10에 의해 나타낸 바와 같이 제각기 교대로 OFF 된다. 이러한 식으로 스위칭 제어를 행함으로써 PWM 신호(j)가 OFF 명령일때, 변압기(205)의 1차측에 흐르는 전류(i1)가 DC전원측으로 재생됨이 없이 인버터(204)를 통해 환류한다. 그러므로 전류(i1)의 감소가 줄어들고 또한 리플이 감소될 수 있다. 따라서 스위칭장치들(241-244)의 스위칭 주파수가 1/2의 등가로 만들어질 수 있다. 방형파신호(S3)가 1에서 0으로 변동하면 스위칭장치(242)의 스위칭 ON이 수㎲의 데드타임(dead time)동안 지연된채로 실행되므로 DC단락이 스위칭 장치(244)의 지연작용으로 인해 발생하지 않는다. 그러나 스위칭제어가 이러한 식으로 실행될 경우에 인버터 전류(i1)가 목표치에 달하여 안정되게 흐르면 신호(b)와 절대치(i1d)간의 에러치의 변화폭이 감소한다.
제16a도에 나타낸 바와같이 비교기(237)의 판정시간의 약간의 잡음침투로 인해 시간(t2A)과 시간(t2B)에 의해 보인 바와같이 영향을 받는다. 따라서 PWM 신호(j)의 펄스폭이 심하게 변동하여 인버터 출력전류(i1)가 종종 불안정해진다.
이 실시예에서는 디더회로(236)가 이 잡음의 영향을 경감시키도록 설비된다. 디더회로(236)는 변조사이클(T1)과 동기하여 출력되는 신호(d)에 따라 제16b도에 나타낸 바와 같이 톱니파 디더신호(e)를 출력한다. 비교기(237)는 인버터 출력전류의 절대치(i1d)에 부가된 이 신호(e)와 신호(b)를 비교한다. 이 수단에 의해 명백한 에러치가 PWM신호(j)가 OFF되는 목표시간(t2)으로부터 격리된 시간에 증가되므로 잡음의 영향이 시간(t2C)과 시간(t2D)에서 보인 바와 같이 경감될 수 있다. 또한 이 디더신호(e)의 도입에 의해 발생된 인버터 출력전류 절대치(i1d)와 기준전류(I1*)간의 에러가 적분기(233)로부터 출력된 신호(a)에 의해 보상된다.
인버터(204)는 방형파신호(S3)의 사이클(T2)에 응답하여 제17도에 나타낸 바와 같이 AC전압(V1)을 출력하여 변압기(205)의 1차측에 인가한다. 따라서 방형파형의 AC용접전류(i2)가 2차측으로부터 공급된다. 용접전류(i2)에 상응하는 전류와 변압기(205)의 여자전류의 가산치로 된 전류(i1)가 변압기(205)의 1차측에 흐른다. 변압기(205)의 여자전류에 근사한 여자전류(i0)가 리액터(223)에 흐른다. 전류변압기(224)에 의해 검출된 여자전류(i0)로부터 보상회로(231)는 방형파신호(S3)의 값에 응답하여 반(半)사이클마다 극성이 반전하는 보상신호(i01)를 생성한다. 가산기(232)에서 보상신호(i01)는 용접전류(I)를 결정하는 기준전류(I*)에 가산되어 변압기(205)의 여자전류와 등가량 만큼 보상된 인버터 출력전류(i1)를 결정하기 위한 기준전류(I1*)를 생성한다.
용접전류(i2)가 클때(거의 100%일때), 변압기(205)의 여자전류는 용접전류(I)의 5~10% 이상이 되므로 에러가 더 커진다. 그러나 이 실시예를 사용할시에 이 에러가 제거되고 양호한 정밀성을 갖는 용접전류(I)가 공급될 수 있다.
적분기(233)는 또한 용접전류(i2)의 극성이 반전하는 과도기간동안 용접전력의 감소를 보상하는 작용을 수행한다. 즉, 적분기(233)가 구비되지 않을 경우에는 제18a도에 나타낸 바와같이 용접전류(i2)가 극성이 반전하는 과도기간(T3)내에서 회로상수에 의해 결정되는 전류변동의 특정비율로 변동한다. 이 전류(i2)는 그것이 목표 용접전류(I)에 도달할 때 일정해지도록 제어된다. 그러므로 용접전력(P)(용접전류(i2)의 자승)이 과도기간(T3)내에서 빗금으로 보인 부분만큼 감소하므로 용접부의 온도가 감소한다. 그러나 적분기(233)가 제공되면 용접전류(i2)가 제18b도에 보인 바와 같이 과도기간(T3) 직후기간(T4)동안만 오버슈트하여 일정한 값에 안정된다. 인버터 출력전류의 절대치(i1d)와 기준전류(I1*)간의 에러를 적분기(233)에 의해 적분하여, 그 적분치(신호 a)를 기준전류(I1*)에 가산하여 줌으로써 이 오버슈트 작용을 행한다. 이 수단에 의해 기간(T3)동안 감소된 용접전력(P)의 그 부분이 즉시 기간(T4)에서 보상된다. 따라서 용접부내의 온도감소가 초기 단계에서 복원될 수 있다.
제19도는 본 발명의 제8실시예를 나타낸다. 이 실시예는 전류검출기(211)에 의해 검출된 인버터출력전류(i1d)로부터 실효치연산회로(251)에 의해 인버터 출력전류의 실효치(irms)를 구한다. 실효치(irms)와 용접기준전류(I*)간의 에러가 앰프(252)에 의해 증폭되어 신호(m)를 생성한다. 신호(m)는 가산기(232)에서 기준전류(I*)에 가산되어 인버터 출력 기준전류(I1*)로서 출력된다. 본 실시예를 사용할시 용접전류의 극성이 반전하는 과도기간동안 실효치의 감소된 부분이 보상된다. 따라서 용접부내에 발생된 열량이 균일하게 제어될 수 있다.
제20a도는 본 발명의 제9실시예를 나타낸다. 이 실시예는 용접전류(I)의 극성이 반전하는 과도기간내에서 극성반전후 변압기(205)의 자속밀도를 감소시키는 장치를 부가하고 있다. 즉 방형파 신호(S3)의 값이 변동할 때마다 특정폭(T5)를 갖는 펄스신호(P)가 원쇼트회로(245)로부터 출력된다. 이 신호(P)는 방형파신호(S3)에 의해 특정기간(T5)만큼만 지연된 변동을 갖는 방형파신호(S3A)를 출력하는 지연회로(246)에 인가된다. 이와 동시에 펄스신호(P)는 AND회로(247)의 게이트를 폐쇄하고 분배회로(239)에 입력된 OFF PWM 신호를 강제로 생성한다. 이수단에 의해 분배회로(239)는 인버터(204)의 스위칭장치들을 제어하여 방형파신호(S3)의 값이 변동전의 값(도면에서 1)이 되도록 하고, 또한 인버터(204)가 시간(t1-t2)동안 전압출력모드(변압기(205)의 1차측전류가 인버터를 통해 환류하는 상태)가 되게 한다. 인버터(204)의 출력전압을 제20b도에서 출력전압(V1(2))에 의해 보인 바와같이 0전압이 된다.펄스신호(P)가 시간(t2)에서 소거되면 지연회로(246)로부xj 출력된 방형파신호(S3A)가 정상방형파신호(S3)의 것과 동일값(도면에서 0상태)으로 변동한다. 그와 동시에 AND게이트(243)의 게이트가 개방되어 정상 PWM 신호(3)가 출력된다, 따라서 분배회로(239)가 정상적인 스위칭제어를 실행한다. 그러므로 전압(V1(2))에 의해 보인 바와같이 인버터(204)의 출력전압이 방형파 신호(S3A)의 값에 상응하는 음전압으로서 출력된다. 강제전압은 목표치가 도달될때까지 시간(t2-t4)동안 출력된다. 그다음 출력전압(V1(2))은 용접전류가 공급되는 값에서 일정해진다. 또한 비교를 위해 0 전압출력모드가 구비되지 않을 경우에는 출력전압의 극성이 반전될 때 출력전압과 용접전류는 V1(1)과 i2(1)로서 나타낸다.
본 실시예를 사용하면 용접전류(i2(2))가 반전하는 시간이 약간 더 길어진다. 그러나 변압기(205)에서 부과된 전압(V1(2))의 시간곱이 시간(t1-t2)동안 0이 되므로 시간(t1-t4)동안 전압(V1(1))의 시간곱보다 작아진다. 이는 낮은 자속밀도를 나타내며, 변압기(205)가 소형화 될 수 있음을 나타낸다.
제21a도는 본 발명의 제10실시예를 나타낸다. 여기서 260과 261은 저항이다.
본 실시예의 목적은 디더신호(e)의 발생을 간략화 한 것이다. 즉 ON PWM 신호(j)가 출력되면, ON PWM 신호(j)에 의해 저항(262)과 반전회로(263)을 통해 비교기(237)의 입력에 가산된 바이어스 값들이 0으로 되어 비교기(237)의 출력(n)이 특정치(제21b도에서 고레벨상태)로 리세트(Reset)된다. 출력(n)을 고레벨로 변경함으로써 변위전류가 캐패시터(264)와 저항(265,266)으로 구성된 미분회로를 통해 흐르므로 톱니파 디더신호(e)를 얻는 것이 가능하다. 이 디더신호(e)는 비교기(237)의 통상의 입력단자(+)에 인가된다. 결과적으로 그것은 인버터 출력전류의 절대치(i1d)에 가산된다. 그다음 비교기(237)의 출력(n)이 제어신호(b)와 디더신호(e)가 인버터 출력전류(i1d)에 가산된 값간의 차값 만큼 저레벨(-15V)로 변동하면 플립플롭(238)은 반전회로(263)를 통해 리세트(Reset)되어 OFF PWM 신호(j)가 출력된다. 바이어스 값이 비교기(237)에 한번 더 가산되고, 캐패시터(264)는 제21b도에 보인 극성의 전압으로 충전된다. 본 실시예에서는 디더신호가 간략화한 회로구성에서 생성될 수 있다.
본 발명의 제7~10실시예를 사용하면 AC방형파 용접전류가 공급되기 때문에 용접전극 마모가 감소되어 전극교환 주기 또한 감소된다. 그러므로 가동율이 개선될 수 있다. 또한 전류제어 응답특성이 개선됨과 동시에 내잡음 특성이 개선되고 또한 용접 리플전류가 감소될 수 있다. 더우기 용접전류 극성반전시에 용접부의 온도저하를 보상할 수 있다. 이와동시에 변압기의 여자전류부분이 보상될 수 있다. 그러므로 고도로 정확히 용접전류가 공급될 수 있어 양호한 품질의 용접이 행해질 수 있다. 더우기 변압기의 자속이용률이 개선될 수 있고 변압기를 소형화 할 수 있다.
이후 본 발명의 다른 실시예들을 설명한다. 본 실시예들에서는 인버터가 제14도에 보인 제7실시예와 마찬가지로 소위 순간제어에 의해 PWM 제어된다.
제22도는 본 발명의 제11실시예에 의한 저항용접기용 제어장치의 회로도이다. 여기서 AC전원(301)의 AC전압은 정류기(302)에 의해 DC전압으로 변환된다. 이것이 캐패시터(303)에 의해 평활된 후, 스위칭 장치들 예를들어 IGBT(절연게이트 바이폴라 트랜지스터들)(341~344)로 구성된 인버터(304)에 의해 약 1KHz의 고주파수 AC전압으로 변환된다. 인버터(304)의 출력은 변압기(305)를 통해 용접전극들(309)에 공급된다. 이 경우에 누설인덕턴스(308)가 변압기(305)로부터 용접전극들(309)에 이르는 배선에 나타난다.
변압기(305)의 1차전류는 전류검출기(306)에 의해 검출된다. 이 검출된 AC전류는 정류회로(311)에 의해 DC전류(Id)로 정류된다. 실효치회로(313)는 DC전류(Id)로부터 실효치(Irms)를 구한다.
앰프회로(314)는 실효치(Irms)와 앰프회로(314)에 인가된 기준실효치(Irms*)간의 에러를 증폭한다. 증폭된 출력은 앰프회로(314)의 에러가 감소하는 방향이 되도록 보정신호로서 가산회로(315)내에서 기준실효치(Irms*)에 가산된다. 따라서 가산회로(315)는 그에 출력되는 새로운 기준전류(I*)를 출력한다.
가산회로(316)는 기준전류(I*)를 후술하는 전류보정회로(335)로부터의 출력(V35) 및 후술하는 기능발생회로(333)의 출력과 가산한다. 따라서 가산회로(316)는 최종기준전류로서 출력전압(V16)을 출력한다.
비교회로(326)는 가산회로(316)의 출력전압(V16)과 정류회로(11)의 출력인 DC전류(Id)를 비교한다. 이 비교회로(326)의 에러출력은 플립플롭(329)의 리세트(Reset)단자(R)에 입력된다. 후술되는 펄스발생기(327)로부터의 신호는 플립플롭(329)의 세트단자(S)에 입력된다.
펄스발생기(327)는 플립플롭(329)의 세트단자(S)에 입력되는 변조주파수신호를 발생하여 그의 상승시에 출력플립플롭(329)를 1에 세트한다. 이는 인버터(304)의 IGBT를 ON으로 스위치하는 극성이 된다.
정류회로(311)의 출력(Id)이 가산회로(316)의 출력(V16)보다 커지면 플립플롭(329)의 출력은 비교회로(326)의 출력에 의해 0이 된다. 즉 플립플롭(329)의 출력은 PWM 신호가 된다.
그와 동시에 펄스발생기(327)의 출력이 디더회로(328)에 입력된다. 디더회로(328)는 매(每)변조사이클마다 점감 또는 점증하는 삼각파형을 갖는 디더신호를 생성한다. 이 디더신호는 비교회로에 입력되어 상기 비교에 의해 잡음에 대해 내성을 갖는 PWM 신호를 출력한다.
변조도(M인수)검출회로(332)는 플립플롭(329)의 출력인 PWM 신호를 입력시킴으로써 변조도를 검출한다. 이 검출된 변조도는 전류정밀 보정입력으로서 기능회로(333)를 통해 가산회로(316)에 입력된다.
또한 플립플롭의 출력인 PWM 신호와 후술되는 통전폭선택회로(339)로부터 AC전류극성신호(F)가 분배회로(331)에 입력된다. PWM신호는 신호(F)에 따라 인버터의 인버터(304)(인버터브리지)의 IGBT를 구동시키는 회로들(321,322)을 구동시키도록 분배회로(331)에 의해 분배된다. 시동회로(319)는 타이머(320)의 통전시간 동안만 구동회로(321,322)를 동작시키도록 타이머(320)를 시동하도록 통전신호를 출력한다.
상술한 구성과는 달리 본 실시예는 변압기(305)의 DC자화를 방지하는 구성이 설비된다. 즉 샘플신호회로(334)는 후술되는 통전폭선택회로(339)로부터 AC전류극성신호(F)와 플립플롭(329)으로부터의 PWM 신호를 입력하고, 또한 샘플신호들(Sa,Sb)을 출력한다. 미분회로(317)는 정류회로(311)에 의해 정류된 DC검출전류(Id)의 전류변동률(V17)을 검출한다. 샘플링 홀드회로(318)는 샘플신호회로(334)로부터의 샘플신호(Sa)와 미분회로(317)의 전류변동률(V17)을 입력하여 AC전류의 반(半)사이클내의 최종 PWM 시간의 전류변동률(V17)을 샘플 및 홀드하여 얻은 출력(A)을 출력한다. 또한 샘플홀드회로(323)는 샘플신호회로(334)로부터의 샘플신호(Sb)와 미분회로(317)의 전류변동율(V17)을 입력하여 미분회로(317)의 전류변동율(V17)을 입력하여 AC전류의 반(半)사이클내의 최종 PWM 시간의 전류변동률(V17)을 샘플 및 홀드하여 얻은 출력(B)을 출력한다.
비교회로(324)는 샘플홀드회로(318,323)의 출력(A,B)의 크기를 비교한다. A와 B가 거의 동일하면 0을 출력하고, BA+α(α는 비교회로(324)의 윈도우 폭)이면, P를 출력한다. 또한 BA-α이면 N을 출력한다.
래치(Latch)회로(325)는 후술되는 신호회로(337)로부터의 래치신호를 사용하여 비교회로(324)내의 레벨비교 결과를 3레벨 즉, +(P), 0(O), 및 -(N)으로 변별한다.
전류보정회로(335)는 후술되는 통전폭선택회로(339)로부터 AC전류 극성신호(F)를 수신하여 래치(Latch)회로(325)로부터 출력 P.O 및 N에 응답하여 전류보정(DC성분보정)을 실행하여 출력(V35)을 생성한다.
방형파회로(336)는 후술되는 과도주파수 증가회로(340)로부터 신호를 입력하여 인버터 출력주파수(f)를 결정한다. 신호회로(337)는 방형파회로(336)로부터 인버터 출력주파수(f)를 입력하여 3통전폭신호들(w1,w2 및 w3)을 출력한다.
통전폭선택회로(329)는 래치(Latch)회로(325)로부터 출력들(P,O,N)과 통전폭신호(W1,W2,W3)를 수신하여 출력들(P,O,N)에 따라 신호들(W1,W2,W3)중 하나를 선택하여 AC전류극성신호(F)로서 샘플링 신호회로(334)와 분배회로(331)로 출력한다.
또한 과도주파수 증가회로(40)는 시동회로(319)로부터 통전신호(V19)를 입력하여 시동시 초기특정기간동안만 구형파 회로(336)의 주파수(f)를 증가시키는 신호를 발생한다.
이하 제23~26도를 참조하여 상기와 같이 구성된 제11실시예의 동작을 설명한다. 우선, 신호회로(337)의 출력파형을 제23도를 참조하여 설명한다. 방형파회로(336)의 출력신호(f)는 인버터 출력전류의 주파수를 결정하는 신호이며, 펄스폭들(T1,T2)이 동일하다. W2는 출력전류(f)로부터 약간 지연된 신호이며, 1과 0간격들의 펄스폭들은 동일하다. W3는 그의 1간격이 W2의 것보다 좁은 신호이다. W1은 그의 1신호가 W2의 것보다 넓은 신호이다. 래치신호(L)은 출력신호(f)가 변동할시에 상승하고, 래치(Latch)회로(325)는 래치신호가 상승할시에 비교회로(324)의 데이타 P, O 및 N를 래치한다. 통전폭 선택회로(39)는 래치(Latch)회로(325)의 출력들(P,O,N)에 따라 신호회로(337)로부터 통전폭신호들(W1,W2,W3)중 하나를 선택한다.
그다음 DC자화의 극성의 검출동작을 제24도를 참조하여 설명한다. 현재 DC자화가 없고 래치(Latch)회로(325)가 0을 출력하고 있을때 통전폭 선택회로(39)는 제23도에서 통전폭신호(W2)를 선택함으로써 신호(F)를 출력한다. 즉, 인버터 출력의 양/음 통전폭이 동일한 제어로 가정한다.
인버터 출력전류(iAC)는 정류회로(311)에 의해 DC전류(Id)가 되도록 정류된다. IGBT들이 PWM 신호의 1간격에서 ON으로 스위칭하기 때문에 인버터(304)의 출력전류가 증가한다. IGBT들이 PWM신호의 0간격에서 ON으로 스위칭하기 때문에 인버터(304)의 출력전류가 감소한다.
PWM 신호와 F신호를 수신함으로써 샘플링신호회로(334)가 신호들(Sa,Sb)을 출력한다. 샘플링 홀드회로들(318,323)은 신호들(Sa,Sb)에 따라 AC전류의 반(半)사이클마다 전류변동률(V17)을 샘플 및 홀드하여 결과를 제각기 출력들(A,B)로서 출력한다.
시간(t1)에서 전류변동률(V17)도 출력(A)이 되도록 홀드된다. 시간(t2)에서 전류변동률(V17)도 출력(B)이 되도록 홀드된다. 래치(Latch)회로(325)의 출력은 래치신호(L)의 상승점에서 이들 출력들(A,B)을 비교함으로써 3레벨들(P,O,N)에서 출력된다. 출력들(P,O,N)에 대한 상세한 것은 다음과 같다. A와 B가 시간(t2)에서 거의 동일하면 0 출력이 된다. BA+α이면 P출력이 출력된다. 즉, 그것은 전류변동율(dId)/(dt)이 신호(F)의 0기간내에서 크다는 사실로부터 변압기(305)가 분극화되어 여자전류가 증가되는 것으로 생각된다. 그러므로 DC자화는 신호(F)의 0기간을 단축시킴으로써 방지될 수 있다.
이러한 이유때문에 신호(P)가 출력되는 경우에 통전폭 선택회로(339)가 시간(t2)에서 신호(W2)로부터 신호(W1)로 스위칭함으로써 신호(F)의 0기간을 단축한다. BA-α인 경우, N출력이 된다. 신호(F)의 1기간의 경우, 변압기(305)는 포화방향으로 DC자화된다. 그러므로 신호(W3)를 선택하여 신호(F)를 출력하는 것으로 충분하다. 이 선택은 매 반(半)사이클마다 수행된다.
그다음 전류보정회로(335)를 제25도를 참조하여 설명한다. 즉, 래치(Latch)회로(325)가 제24도에 나타낸 바와 같이 시간(t2)에서 P출력을 출력했을 경우, 변압기(305)는 신호(F)의 0기간내에서 포화방향에 있다. 그러므로 DC자화가 이 기간내에서 전류치를 감소시키고 또한 신호(F)가 1기간내에 있는 전류치를 증가시킴으로써 방지될 수 있다. 이는 전류보정회로(335)의 출력이 V35a가 되도록 구성되어 있기 때문이다.
또한 래치(Latch)회로(325)가 시간(t2)에서 0을 출력하면 전류보정회로(335)의 출력이 V360 즉, 출력이 되므로 전류보정이 수행되지 않는다.
더우기 래치(Latch)회로(325)가 시간(t2)에서 N을 출력하면 전류보정회로(335)는 동일방식으로 V35를 출력하고, 또한 변압기(305)의 DC자화는 신호 F가 1인 기간내의 전류를 감소시킴으로써 방지될 수 있다.
제22도에 보인 바와 같이 전류보정회로(335)와 통전폭선택회로(339)를 설비하는 것과 별도로 단하나 또는 그이상 설비하더라도 동작에 있어 변동이 거의 없다. 그러나 AC전류주파수가 가변인 경우, 주파수가 높아지면 고통전선택회로(339)가 더 강해지고, 주파수가 낮으면 저전류보정회로(335)가 더 강해진다.
이하 제26도를 참조하여 과도주파수증가회로(340)의 동작에 대해 설명한다. 변압기(5)에서는 통전개시직전에 철심의 자속밀도가 잔여자속에 의해 영향을 받는다. 종전 통전의 최종자속밀도의 방향이 0보다 약간 더 높은 위치로 이동된다.
그러므로 통전 AC의 주파수가 통전시작에서 선택되면 철심이 쉽게 포화된다. 종래의 사이리스터 또는 인버터 DC법에 의하면 통전이 일정주파수에서 좁은 폭으로 시작된다. 그러나, 본 실시예가 180도 통전 법(용접성능을 개선하기 위해)을 사용하기 때문에 종래와 마찬가지로 이 방법을 채용할 수 없다. 이러한 이유때문에 제26도에 보인바와같이, 시동신호(V19)가 스위치 ON된후 제1부내의 주파수(제26도에서 1사이클)를 증가시킴으로서 철심포화를 피할 수 있도록 고안된다.
이 제1부가 반(半)사이클 내지 2~3사이클에서 짧을 수록 파형율이 더 개선될 수 있다. 그러므로 용접품질의 저하없이 변압기(305)의 자속밀도를 효과적으로 사용하는 것이 가능하다. 즉 시동시 제1의 절반 사이클은 자속변동폭의 약 50%만 사용될 수 있다는 사실을 고려하여 제어된다.
제27도를 참조하여 디더보정에 의한 전류정밀성을 개선하는 것에 대해 설명한다. 세트신호(S)는 변조사이클마다 펄스발생기(327)로부터 플립플롭(329)에 입력된다. 따라서 PWM 신호는 스위치 ON된다.
가산회로(316)의 출력(V16)인 최종 기준전류와 검출된 전류(Id)는 비교회로(326)에 의해 비교된다. 검출된 전류(Id)가 최종 기준전류(V16)보다 커지면 PWM 신호가 0(OFF)으로 전이한다. 변조 주파수와 동기되는 톱니파형을 갖는 디더 신호가 디더회로(228)로부터 비교회로(326)로 출력된다(제27도에서 이것은 검출된 전류의 극성과 동일한 극성으로 가산된다). 검출된 전류의 최대치의 수%~5%의 피이크를 갖는 디더 신호가 가산되므로 잡음에 대해 내성을 갖는 안정펄스폭변조(PWM)가 수행될 수 있다.
그러나 이 디더 신호때문에 최대의 전류정밀성이 디더 신호의 피이크치 만큼 저하한다. 이 전류제어를 고속 고정밀성으로 제어하기위한 디더보정으로서 본 실시예에서는 제22도에 보인 변조도 검출회로(332)와 기능발생기(333)에 의한 기준전류의 보정이 제공된다.
제27도에서 시간(t1)에서 PWM신호는 [기준전류(검출된 전류+디더)]가 0이 되면 1→0으로 변경된다. 그러므로 전류제어 에러는 그 양(h)뿐임을 볼 수 있다. 이 양(h)의 크기에 관해서는 변조도(M), 즉 T2/T1을 얻은후 기준전류가 그 양만큼증가되면 그 다음 PWM신호점에서 보정된다. 그러므로 아주 신속한 응답을 얻는 것이 가능하다. 변조도는 마이크로 프로세서등으로 T2/T1을 연산하여 보정될 수 있다. 그러나 간략히하기위해 PWM신호를 필터를 통해 평활함으로서 2-3 펄스지연으로 보정하는 것이 가능하다.
제28도에 보인바와같이 디더신호를 기준전류측에 역구배로 가산하는 방법의 경우에 반전된 PWM 신호를 구한후 M=(1-반전된 PWM 신호)로부터 구해냄을 알 수 있다.
또한 제29도에 보인바와같이 디더신호가 비선형인 경우에 비선형의 보정이 제22도의 기능회로(233)에 의해 쉽게 성취될 수 있다.
상술한 제11실시예를 사용하면 변압기(305)의 철심포화가 시동시 AC전류 주파수를 과도적으로 증가시킴으로서 나타난다. 변압기(305)의 자속밀도는 리플전류의 변동율의 비교에 따라 DC자화 방향을 검출함으로써 전류치와 보정폭을 정밀 조정에 의한 한계까지 사용될 수 있다. 결과적으로 소형화로 설계할 수 있으므로 경제적이다.
또한 고속고정밀성으로 전류제어를 실행함으로서 고품질 용접이 가능한 용접기용 제어장치가 제공될 수 있다.
제30도는 본 발명의 제12실시예를 나타내는 회로도이다. 제30도에 나타낸 바와같이, 이 실시예는 제22도에 보인 제11실시예 이외에 통전폭 메모리(351), 방향판정회로(352) 및 시동방향회로(353)을 더 구비하고 있다. 정지신호를 출력하는 타이머(320)의 시간에서 AC전류극성신호(F)의 통전폭이 통전폭메모리(351)에 의해 구해진다. 방향판정회로(352)는 그 결과로부터 그 다음 시동시간에 통전방향을 결정한다. 시뮬레이트(319)로부터 시동신호(V19)를 수신하면 시동방향회로(353)는 통전방향을 방형파회로(336)로 프리세트하여 방형파회로(336)를 시동한다. 이는 사용주파수이하로 감소되는 AC 주파수를 인버터(304)의 출력으로서 사용할시에 아주 효과적이다.
제31도에 나타낸 바와같이 통전메모리(351)는 통전 정지시에 통전방향과 통전폭(T3)을 래치함으로써 그 다음 시동 사이클의 통전을 결정한다. 통전을 변압기(305)가 포화하지 않는 방향으로부터 시작된다. 간단히 말해 통전폭(T3)이 50%이하일때, 자속이 0방향으로 전이하는 영역에 있다. 그러므로 그 다음 시동에서 전류가 동일방향으로 흐르도록 설계된다. 통전폭(T3)이 50% 이상일경우, 자속은 0점 통과후 증가방향에 있다. 그러므로 그 다음 시동시에 전류는 반대극성으로 흐른다. 따라서 변압기(305)의 철심이 효과적으로 사용될 수 있다.
정밀화하기 위해 강제하는 전압이 있다. 그러므로 통전폭(T3)이 경계로서 50%이하인 지점에서 그 다음 시동방향을 결정하는 것이 좋다.
제22도의 실시예에서는 변압기(305)의 DC자화를 변압기(305)의 1차측 리플전류의 변동량으로부터 구한다. 그러나 고속전류제어를 실행할때, 인버터 출력이 감소하므로 변압기(305)가 포화하더라도 전류(Id)가 제32도에 보인바와같이 거의 증가하지 않는다. 이러한 이유때문에 시간(t1과 t2)에서 변조도(M)를 검출 및 비교하여 DC자화를 검출하는 것이 가능하다.
더우기 제32도에 보인바와같이 변압기(305)의 포화를 통해 증가하는 전류의 경우에 시간(t1,t2)에서의 각 값들(Id-M)을 비교하여 포화를 더 확대함으로써 포화를 잡아내는 것이 가능하다.
설명과 무관하게 제22도에 의해 나타낸 고 전류 정밀성을 갖는 고속전류제어에 관해서는 이것을 또한 IGBT(304'), 다이오드(350), 리액터(308) 및 레이저 발진기와 같은 부하(351)로 구성된 제33도에 보인 쵸퍼회로에도 동일 방식으로 적용할 수 있다. 제33도에 보인 회로는 소용량 용접기와 펄스 용접기용으로 사용될 수 있다.
제22도의 실시예는 가산회로(316)의 출력(V16)이 DC기준전류로서 사용되고 또한 주파수가 펄스 발생기(327)로부터 별도로 주어지는 시스템이다. 그러나 가산회로(316)의 출력(V16)과 주파수로부터 AC 기준전류를 생성하여, 이것을 전류검출기(306)에 의해 검출된 AC전류(iAC)와 비교회로(326)에 의해 비교하여 PWM신호를 생성한 다음 이 PWM 신호를 사용하여 구동회로(321,322)를 직접 구동시키도록 구성할 수도 있다. 이 방법으로 하더라도 제22도의 실시예와 동일한 동작과 효과가 얻어질 수 있다. 이 경우에 DC자화 보정의 전류 성분의 제어는 샘플링 출력들 A와 B간의 차를 AC 기준전류에 가산하여 줌으로서 실행될 수 있다.
제22도의 실시예의 제어장치(요부를 제외한 회로)에서는 정류회로(311), 미분회로(317), 샘플링홀드회로들(318,323), 구동회로(321,322) 및 시동회로(319)를 제외한 모든 회로들이 마이크로컴퓨터에 의해 간단히 성취될 수 있다.
제22도에서 비교회로(324)는 레벨들(P,O,N)에 의해 판정을 실행하고, 전류보정회로(335)와 통전폭 선택회로(339)는 제각기 3레벨 동작을 수행한다. 그러나, 말할 필요없이 0레벨을 생략하고 2레벨만을 수행하더라도 거의 동일한 동작이 성취될 수 있다.
제22도의 실시예는 용접전극부의 회로내의 누설 인덕턴스(308)가 큰 경우, 파형율이 저하한다. 그러므로 방형파 회로(336)의 주파수를 수동으로 변경세트할 수 있는 회로가 구비될 경우, 인덕턴스가 크고 역률이 불량하기 때문에 전력을 주입할 수 없는 회로에서는 감소된 주파수를 사용함으로써 역률을 개선하는 것이 가능하다. 이 경우에 변압기(305)는 저 주파수 변압기용으로 교환되야 한다.
본 발명의 제11 및 12 실시예를 사용하면 고품질 용접을 할 수 있는 용접기용 제어장치를 제공하는 것이 가능하고 또한 변압기 포화방지제어를 실행할 수 있으므로 철심의 자속밀도를 완전히 사용할 수 있다.
제4도에 보인 용접기용 제어장치는 구형파 기준전류에 따른 전류제어로 인해 일정변조주파수에서 PWM제어를 수행한다. 그러나 변조 주파수는 수십 KHz이다. 따라서 변조주파수에 의해 원인이 되는 가청잡음이 용접 변압기와 용접기에서 발생된다. 이에 의해 용접공에게 불안감과 스트레스를 준다.
특히 변조 주파수가 용접기의 기계공진점과 동일 또는 근사할 경우에는 가청잡음이 종종 증폭된다.
또한 기준전류 파형이 구형파이므로, 구형출력전류에 내포된 고주파로 인한 잡음성분이 있다. 이것이 상기 변조 주파수와 함께 가청잡음의 원인이 된다.
상기 이유때문에 가청잡음을 줄여서 용접공의 정신적인 스트레스를 줄이도록 설계해야만 한다.
제34도는 상기 문제를 해결하기 위해 본 발명의 제13실시예에 의한 용접기용 제어장치를 나타낸다.
제34도에서 용접기용 제어장치는 AC전원(401)을 DC전력으로 변환시키는 정류기(402)와 전해 캐패시터(403)와, DC전력을 정류회로로부터 AC전력으로 반전하는 인버터(404)와, 인버터 출력전류를 검출하는 전류검출기(405)와, 외부에서 세트된 전류명령에 응답하여 구형파형 기준전류(Iref)를 발생하는 기준 발생회로(408)와, 상기 기준 발생회로(408)의 기준전류(Iref)와 전류검출기(405)로부터의 귀환전류(IFB)간의 비교에러를 중폭하는 비교기 앰프(409)와, 변조주파수(SW5B)를 세트하는 설정기(410)와, 변조 주파수가 상기 설정기(410)로부터의 신호(swfB)에 응답하여 세트되는 변조주파수 발생회로(411)와, 비교기 앰프(409)로부터의 출력과 이 변조 주파수 발생화로(411)의 출력(swF)에 의한 PWM 제어 파형을 생성하는 PWM 제어회로(412)와, 인버터 출력에 접속되는 용접변압기(406)와, 상기 용접변압기(406)의 2차측에 접속되는 용접헤드(407)로 구성된다. 이러한 구성에 의해 용접공이 용접기의 기계조건에 따라 설정기(410)에 의해 변조주파수(swfB)를 설정하는 것이 가능하다.
이러한 이유때문에 용접기의 기계적 공진점을 피하도록 하여 그 공진점에 있는 또는 그에 인접한 변조주파수로 인한 가청잡음을 억제하는 것이 가능하다.
또한 가청잡음이 기계적으로 발생되기 쉬운 주파수일지라도 변조주파수를 변경해줌으로써 가청잡음을 줄이는 것이 가능하다.
제35도는 본 발명의 제14실시예에 의한 용접기용 제어장치를 나타낸다.
제34도에 보인 실시예의 구성에 반하는 것으로 본 실시예의 용접기용 제어장치에서는 설정기(410)로부터의 변조주파수 세팅신호(swfB)에 응답하여 전류명령의 상한치를 제한하도록 신호(IrefB)를 생성하는 상한치제한회로(413)가 전류명령과 기준 발생기(408)간에 삽입된다.
상한치제한회로(413)의 특성은 요부회로 장치들의 손실이 그 장치들의 특정치를 초과하지 않는 정도로 세트된다. 이러한 이유때문에 제35도에 보인 그라프에서와 같이 변조주파수(swfB)가 낮은 영역에서 전류명령을 제한하지 않지만 변조주파수(swfB)가 높은 영역에서는 우측으로 하향 경사지는 상한치를 제한해준다.
이러한 구성에 의해 용접전류(I)의 상한치는 세트된 변조극(swfB)에 따라 자동으로 세트된다.
제34도에 보인 실시예의 경우에, 변조주파수(swfB)를 높게 세팅함으로써 요부회로장치들의 스위칭 손실들을 증가시킨다. 그러나 이 실시예에 의하면 용접전류(I)의 상한치가 변조주파수(swfB)에 따라 제한된다. 그러므로 요부회로장치들의 스위칭 손실들이 그 장치들의 특정치들내로 제한된다.
이러한 이유때문에 용접공이 변조 주파수를 의지대로 세트하더라도 용접전류(I)의 상한이 장치용량이내로 자동제한된다. 따라서 장치의 신뢰성과 함께 가청잡음을 줄이는 것을 보장할 수 있다.
제36도는 본 발명의 제15실시예에 의한 용접기용 제어장치의 요부를 나타낸다.
제34도에 보인 실시예의 구성과 달리 본 실시예의 용접기용 제어장치는 저주파수발생회로(415)와 이 저주파수발생회로(415)의 출력신호(swfm)를 변조주파수 설정기(410)와 변조주파수발생회로(411)간의 설정기(410)로부터의 세팅신호(swfB)에 가산하기 위한 가산기(414)를 갖고 있다.
따라서 저주파수요동(swfm)이 세팅신호(swfB)에 가해져서 변조주파수(swf)가 얻어지며, 이는 변조주파수발생회로(411)에 인가된다. 결과적으로 이 장치는 변조주파수에 저주파수요동을 인가하는 구성을 갖는다.
가산할 저주파수신호(swfm)의 레벨은 용접기의 상태에 따라 자유롭게 조정될 수 있다.
이러한 구성에 의하면 세트된 변조주파수에 대해 저주파수에서 주파수변조가 더 수행된다.
변조주파수와 일정한 경우에 발생된 가청잡음이 일정주파수에 있기 때문에 가청잡음이 참을 수 없게 느껴진다. 그러나 본 실시예에 의하면 변조주파수는 저주파수에서 연속적으로 변경되기 때문에 잡음 주파수 분포가 더 넓어진다(백색잡음이 됨). 따라서 가청잡음을 듣는 참을 수 없는 기분이 줄어든다.
본 발명의 제16실시예에 의한 용접기용 제어장치를 이하에 설명한다.
제34도에 보인 실시예에서는 전류명령에 기초한 기준발생회로(408)의 출력이 구형파기준전류(Iref)이다. 그러나 본 실시예에서는 기준 발생회로(408)가 전류명령에 기초한 정현파 기준전류(IrefB)를 출력한다.
이러한 구성에 의하면 정현파 기준전류(IrefB)가 전류명령에 응답하여 기준발생회로(408)로부터 출력된다.
제34도에 보인 실시예의 경우에는 통전전류가 구형파형이 되기 때문에 그 구형파 전류내에 내포된 고주파성분이 가청 잡음으로서 느껴진다. 그러나 본 실시예에 의하면 기준전류(IrefB)가 정현파이기 때문에 구형파의 파형에 의해 소유된 고주파 전류성분으로 인한 가청잡음이 감소된다. 따라서 작업환경이 개선될 수 있다.
제37도는 본 발명의 제17실시예에 의한 용접기용 제어장치의 요부를 나타낸다. 제16실시예의 구성과 달리 본 실시예의 용접기용제어장치는 기준발생회로(408)의 정현파 기준전류파형(IrefB)과 동기되는 가청잡음특성에 영향을 주지 않는 주파수 영역의 고주파(IrefHn)을 생성하는 고주파 발생회로(416)와, 정현파 기준전류(IrefB)와 상기 고주파 발생회로(416)로부터의 고주파(IrefHn)를 가산하는 가산기(414)를 갖는 구성이다. 따라서 가산기(414)에서는 고주파(IrefHn)가 정현파 기준전류(IrefB)위에 중첩되어 기준전류(Iref)를 구하여 제34도에 보인 비교앰프(409)에 인가한다.
이 구성에 의하면 고주파가 정현파 기준전류 파형위에 중첩된다.
제16실시예에서와 같이 정현파 전류에 의해 수행되는 제어의 경우에는 비록 가청잡음이 감소되지만 용접품질이 정현파형의 용접전류(I)로 인해 용접부에서 생기는 열의 큰 요동에 의해 나쁜 영향을 받는다. 이와 반대로 본 실시예에 의하면 용접전류(I)의 평탄부분이 더 커지므로 발생된 열의 요동이 수백 Hz 이하의 고주파들(3차, 5차....)을 중첩시켜 최소로 유지시켜 주므로 정현파 기준전류(IrefB)에 대한 귀로 느끼는 감각이 줄어든다. 열발생의 요동이 줄어들므로 가청잡음을 감소시키는 한편 용접품질을 개선하는 것이 가능하다.
제38도는 본 발명의 제18실시예에 의한 용접기용 제어장치의 요부를 나타낸다. 제16실시예의 구성과 달리 본 실시예의 용접기용 제어장치는 기준발생회로(408)로부터의 정현파 전류(IrefB)의 피이크를 일정률로 제한하는 피이크치 제한회로(417)를 갖고 있어 기준전류(Iref)를 구하여 제34도에 보인 비교기 앰프(409)에 인가된다.
이러한 구성에 의하면 정현파 기준전류(IrefB)의 출력피이크치의 양과 음측이 모두 동일하게 제한되므로 기준전류(Iref)가 거의 구형파를 만든다.
제37도에 보인 실시예에서 정현파기준전류(IrefB)를 생성하는 기준발생회로(408)와 달리 또다른 익스클루시브회로 즉, 고주파 발생회로(416)가 필요하다. 그러나 제38도에 보인 실시예에 의하면 피이크치 제한회로(417)를 제공함으로써 기준전류(Iref)가 제3 및 제5차 고주파들이 정현파의 기준전류(IrefB)에 가산된 파형과 근사하게 된다. 이러한 이유때문에 익스클루시브 고주파 발생회로가 필요치 않다. 따라서 용접부에서 생성된 열의 요동을 간단하게 최적화하는 것이 가능할 뿐만 아니라 가청잡음이 없는 용접이 가능하게 된다.
제39도는 본 발명의 제19실시예에 의한 용접기용 제어장치의 요부를 나타낸다. 제34도에 보인 실시예의 구성과 달리 본 실시예에 의한 용접기용 제어장치는 통전시간 즉, 용접시간의 경과에 따라 선형으로 상승하는 제39도에 보인 바와 같은 파형을 갖는 전압을 생성하는 △f 발생회로(418)와, 설정기(410)로부터의 세팅신호(swfB)와 △f 발생회로(418)로부터의 △f신호를 가산하여 기준전류(swf)를 구하는 가산기(414)를 갖는다. 따라서 가산기(414)의 출력(swf)이 변조주파수 발생회로(411)에 입력된다.
이러한 구성에 의하면 변조주파수(swf)가 통전시간에 따라 특정율로 상승한다.
변조주파수는 용접시간의 경과에 따라 증가한다. 그러므로 가청잡음의 주파수 분포가 시간축에서 분산된다. 따라서 듣기싫은 기분이 변조주파수가 일정할 경우에 비해 감소된다.
제40도는 본 발명의 제20실시예에 의한 용접기용 제어장치의 요부를 나타내는 도면이다. 제34도에 보인 실시예의 구성과 달리 본 실시예의 용접기용 제어장치는 저주파수 발생회로(415)와, 저주파수 발생회로(415)의 출력에 의해 기준발생회로(408)의 기준전류(IrefB)의 주파수변조를 실행하여 제34도에 보인 비교기앰프(409)에 입력되는 기준전류(Iref)를 구하는 주파수 변조회로(419)로 구성된다.
이러한 구성에 의하면 기준전류 자체의 기본주파수는 저주파수에 의해 변조된 주파수이다.
본 실시예의 주파수 변조를 수행함으로써 구형파전류파형에 의해 소유된 가청잡음의 주파수가 분산된다. 이 수단에 의해 백색 가청잡음으로 변경된다. 그러므로 가청잡음이 감소될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제13~20실시예를 사용하면 가청잡음 감소효과가 종래의 용접기 제어장치와 비교하여 우수한 것이 얻어질 수 있다.
본 발명의 제13~20실시예는 제6, 14 및 22도에 보인 바와 같이 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의한 저항용접기용 제어장치에 적용될 수 있다.
상술한 바와같이 본 발명에 의하면 용접전류(I)의 분극화 손상을 방지함으로써 용접전극의 수명을 연장가능하게 설계할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면 또한 전극손상을 줄여줌으로써 고품질의 용접을 효과적으로 수행할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공하는 것이 가능하다.
또한 저항용접기용 제어장치는 전극손상을 줄여줌으로써 가동중단 시간이 줄어들어 가동률을 개선할 수 있다.
전류제어응답특성, 내가청 잡음특성을 개선하는 한편 용접리플전류를 감소시킴으로써 고품질용접을 행할 수 있는 저항용접기용 제어장치가 제공될 수 있다. 본 발명의 저항용접기용 제어장치는 용접전류가 반전될 때 용접부의 온도저하를 보상해줌으로써 고품질 용접을 수행할 수 있다. 더우기 본 발명에 의하면 저항용접기용 제어장치는 변압기의 여자전류부를 보상해줌으로써 고도의 정밀한 전류를 공급할 수 있고 또한 변압기의 자속의 이용성이 개선되는 한편 제어장치를 실행화할 수 있다.
또한 변압기의 포화를 방지하도록 제어하고 또한 변압기의 철심의 자속밀도를 최대로 사용함으로써 고품질의 용접을 행할 수 있는 저항용접기용 제어장치가 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 기준전류 파형의 고주파와 변조주파수로 인해 발생된 가청잡음을 줄일 수 있는 한편 용접조업의 작업환경을 개선할 수 있는 저항용접기용 제어장치를 제공할 수 있다.
지금까지 본 발명의 양호한 실시예들을 참고로 예를 들었으나 본 발명은 그들에 국한되지 않고 본원 발명의 청구범위에서 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 다양하게 수정변경가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (40)

  1. 재료에 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭변조제어에 의해 변환하는 인버터와, 상기 AC전압을 인가하는 1차권선과 상기 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 특정 주파수의 구형파와 AC기준전류를 발생하여 상기 인버터의 출력전류와 비교하여 에러를 구하여 상기 에러가 0이 되도록 제거하도록 상기 인버터를 PWM 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변압기의 자속밀도를 검출하여 상기 자속밀도가 특정치를 초과했는지를 판정하여 상기 판정결과에 따라 판정신호를 생성하는 검출수단을 더 포함하며, 상기 제어수단은 상기 판정수단에 따라 상기 AC기준전류의 극성을 반전시키기 위한 상기 판정신호를 수신하도록 접속되는 주파수 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 시동명령이 주어지는 프리세트시간동안 통전지령을 발생하여 상기 통전지령에 응답하여 상기 AC기준전류를 생성하는 통전제어수단과, 상기 통전지령의 완료시에 상기 변압기의 잔여자속의 극성을 판정하여 상기 잔여자속의 상기 극성에 따라 그다음 통전지령에 의해 최초에 생성될 상기 AC기준전류의 극성을 결정하는 초기 통전제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 변압기의 상기 1차권선과 병렬 접속된 소용량 리액터와 상기 전류가 특정전류치를 초과할 때 상기 판정신호를 생성하도록 상기 자속밀도가 상기 특정치를 초과했는지를 판정하기 위해 상기 소용량 리액터내에 흐르는 전류를 수신하도록 접속된 레벨검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 1차권선에 흐르는 1차전류를 검출하는 수단과, 상기 2차권선에 흐르는 2차전류를 검출하는 수단과, 상기 1차 및 2차전류에 따라 상기 변압기의 여자전류를 연산하는 수단과, 상기 여자전류가 특정전류치를 초과할 때 상기 판정신호를 생성하도록 상기 자속밀도가 상기 특정치를 초과했는지를 판정하는 상기 여자전류를 수신하도록 접속된 레벨검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 1차권선에 인가되는 전압을 검출하여 상기 전압을 적분함에 의해 상기 변압기의 자속밀도를 시뮬레이트하기 위해 상기 변압기의 상기 1차권선에 접속되는 자속밀도 시뮬레이션 수단과, 상기 자속밀도가 상기 특정치를 초과할 때 상기 판정신호를 생성하도록 상기 자속밀도가 상기 특정치를 초과했는지를 판정하기 위해 상기 자속밀도 시뮬레이션 수단에서 시뮬레이트 된 상기 자속밀도를 수신하도록 접속된 레벨검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 초기통전제어수단은 최후 통전사이클에서 통전시간과 상기 통전지령의 완료시에 상기 AC기준전류의 극성으로부터 상기 잔여 자속의 상기 극성을 판정하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 초기 통전제어수단은 상기통전지령의 완료시에 상기 변압기의 여자전류의 극성으로부터 상기 잔여 자속의 상기 극성을 판정하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  9. 제3항에 있어서, AC전원으로부터의 AC전력을 상기 DC전압을 갖는 DC전력으로 정류하는 정류기를 더 포함하며, 상기 인버터는 여러개의 반도체 스위치 장치들로 구성되며, 상기 제어수단은 10-200Hz의 주파수의 사다리꼴파를 생성하는 발진기와, 상기 저항용접기의 용접전류를 위해 DC기준전류를 세팅하는 기준전류설정기와, 상기 사다리꼴파와 상기 DC기준전류를 승산(곱셈)하여 상기 DC기준전류와 함께 피이크치로서 상기 AC기준전류를 생성하는 승산기와, 상기 AC기준전류에 따라 상기 인버터의 상기 반도체 스위칭 장치를 트리거하는 위상제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  10. 용접할 재료에 용접전극들을 통해 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 용접할 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, 제1DC전력을 제1AC전력으로 변환하는 인버터와 1차권선의 상기 제1AC전력을 2차권선에서 제2AC전력으로 변환하는 변압기와, 상기 제2AC전력을 상이한 2극성을 갖는 제2DC전력으로 변환하여 상기 제2DC전력을 상기 저항용접기의 상기 용접전극들에 인가하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 제2AC전력을 상이한 2개의 극성을 갖는 상기 제2DC전력으로 변환하는 상기 변압기의 2차 권선에 접속되는 여러개의 트라이악들과, 상기 트라이악들의 출력극성들이 교대되도록 특정순서로 상기 트라이악들을 트리거하는 트리거링 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 제2AC전력을 상이한 2개의 극성들을 갖는 상기 제2DC전력으로 변환하는 상기 변압기의 2차 권선에 접속되는 여러개의 다이오드들과, 상기 다이오드들과 상기 용접전극들간에 접속되는 스위치 수단과, 상기 다이오드들의 출력극성들이 교대되도록 특정순서로 상기 다이오드들을 온 오프하도록 상기 스위치수단을 구동시키는 스위치 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  13. 재료에 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압을 인가하는 1차권선과 상기 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 상기 인버터의 출력전류와 상기 DC기준전류사이의 에러가 0이 되도록 DC기준전류를 생성하여 ON PWM 신호와 OFF PWM 신호로 구성된 PWM 신호에 따라 상기 인버터를 PWM 제어하는 PWM 제어수단을 포함하며, 상기 PWM 제어수단은 상기 DC기준전류에 따라 기준제어 신호를 생성하는 기준제어수단과, 상기 ON PWM 신호를 일정변조사이클로 생성하여 상기 기준제어신호와 상기 인버터의 상기 출력전류를 비교한 결과에 따라 상기 OFF PWM 신호를 생성하는 펄스폭 변조수단과, 상기 인버터로부터 출력된 상기 AC전압의 극성과 주파수를 결정하기 위해 방형파 신호를 생성하는 방형파 발생수단과, 상기 PWM 신호와 상기 방형파신호에 응답하여 상기 인버터를 제어하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 인버터는 상기 인버터의 DC 전원의 양과 음 전압간에 병렬로 접속된 2개의 반파 브리지회로를 포함하며, 상기 각 반파브리지 회로는 2개의 비병렬 접속된 스위칭 장치들과 다이오드들의 직렬회로와 상기 반파 브리지회로들의 중간점이 상기 인버터의 AC출력단자들이며, 상기 구동수단은 상기 방형파신호의 극성에 상응하는 극성을 갖는 전압을 상기 인버터가 출력하도록 상기 ON PWM 신호에 따라 상기 반파브리지 회로들중 하나의 상기 스위칭장치들중 하나를 ON으로 스위치하고, 또한 상기 변압기에 흐르는 전류가 상기 반파브리지회로중 상기 하나의 스위칭장치들의 다른것에 비병렬로 접속된 상기 다이오드를 통해 환류되도록 상기 OFF PWM 신호에 따라 상기 반브리지회로들중 상기 하나의 상기 스위칭장치들중 상기 하나만을 OFF로 스위치하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 인버터의 상기 출력전류를 검출하여 상기 출력전류의 절대치를 생성하는 전류검출수단을 더 포함하며, 상기 기준제어수단이 상기 DC기준전류와 상기 출력전류의 상기 절대치간의 에러를 적분하는 적분기와, 상기 기준제어신호를 생성하도록 상기 적분기의 출력과 상기 DC기준전류를 가산하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 인버터의 상기 출력전류를 검출하여 상기 출력전류의 절대치를 생성하는 전류검출수단을 더 포함하며, 상기 펄스폭변조수단은 상기 일정변조사이클에서 펄스를 생성하는 펄스발생기와, 상기 일정변조사이클과 동기하여 톱니파형을 갖는 디더신호를 생생하는 기능발생기와, 상기 기준제어 신호의 값을 상기 출력전류의 상기 절대치에 가산된 상기 디더 신호의 값과 비교하여 차값을 구하는 비교기와, 상기 비교기로부터의 차이값에 응답하여 상기 펄스의 발생시에 ON PWN 신호를 생성하여 상기 OFF PWM 신호를 생성하는 신호홀딩회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 변압기의 자속밀도의 포화특성에 유사한 특성을 갖는 상기 변압기의 상기 1차 권선에 병렬로 접속된 리액터와, 보정신호로서 생성하도록 상기 리액터에 흐르는 여자전류를 검출하는 상기 리액터에 접속되는 기준전류 보정수단을 더 포함하며, 상기 기준제어수단은 상기 기준제어신호로서 생성하도록 상기 기준전류 보정수단으로부터의 상기 보정신호와 상기 DC기준전류를 가산하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 인버터의 상기 출력전류를 검출하여 상기 출력전류의 절대치를 생성하는 전류검출수단을 더 포함하며, 상기 기준제어수단은 상기 출력전류의 실효치를 구하기 위해 상기 출력전류의 상기 절대치를 수신하도록 접속된 조작부와 상기 DC기준전류와 상기 실효치간의 에러를 증폭하는 앰프와, 상기 앰프의 출력과 상기 DC기준전류를 가산하여 보정 DC기준전류를 생성하는 가산기와, 상기 보정된 DC기준전류와 상기 출력전류의 상기 절대치간의 에러를 적분하는 적분기와, 상기 적분기의 출력과 상기 보정된 DC기준전류를 가산하여 상기 기준제어 신호로서 생성하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 구동수단은 상기 변압기에 흐르는 상기 전류가 상기 방형파신호가 변동하는 시간으로부터 특정기간동안만 상기 반브리지회로들중 하나의 상기 스위칭장치들중 다른것에 비병렬로 접속된 상기 다이오드와 상기 기간 직전에 상기 ON PWM 신호에 의해 ON으로 스위치된 상기 반브리지회로들의 다른 것의 상기 스위칭장치들중 다른 것을 통해 환류하도록 해주는 극성스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  20. 제13항에 있어서, 상기 인버터의 상기 출력전류를 검출하여 상기 출력전류의 절대치를 생성하는 전류검출수단을 더 포함하며, 상기 펄스폭 변조수단은 상기 일정 변조사이클을 갖는 펄스를 생성하는 펄스발생기와, 상기 ON PWM 신호를 생성하도록 상기 펄스 발생기로부터 상기 펄스에 의해 세트된 플립플롭과, 상기 ON PWM 신호에 의해 특정치에 리세트(Reset)된 비교기와, 상기 특정치에 상기 비교기를 리세트(Reset)함으로써 상기 변조사이클과 동기되는 톱니파형을 갖는 디더신호를 생성하는 상기 모듈사이클보다 더 긴 시간상수를 갖는 미분회로를 더 포함하며, 상기 비교기는 상기 출력전류의 상기 절대치에 가산된 상기 디더 신호의 값과 상기 제어신호간의 차값에 의해 세트되며, 상기 플립플롭은 상기 OFF PWM 신호를 생성하도록 상기 비교기의 세팅에 의해 리세트(Reset)하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  21. 제13항에 있어서, 상기 저항용접기의 부하상태에 따라 상기 펄스폭 변조제어를 행하도록 상기 일정 변조사이클을 조정하는 조정수단을 더 포함하며, 상기 인버터는 상기 조정수단에 의해 조정된 상기 일정 변조사이클에 따라 펄스폭 변조제어하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  22. 재료에 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭변조제어에 의해 변환하고, 상기 AC전압은 부하전류가 흐르도록 상기 재료에 인가되는 전력변환기와, 기준전류를 생성하여 ON PWM 신호와 OFF PWM신호로 구성된 PWM 신호에 따라 상기 변환기를 PWM 제어하여 상기 기준전류와 상기 부하전류간의 에러가 0이 되게 하는 PWM 제어수단을 포함하며, 상기 PWM 제어수단은, 상기 기준전류에 따라 기준제어 신호를 생성하는 기준제어수단과, 상기 ON PWM 신호를 일정변조사이클에서 생성하여 상기 기준제어신호와상기 부하전류를 비교하는 결과에 따라 상기 OFF PWM 신호를 생성하는 펄스폭 변조수단과, 상기 변조사이클과 동기하여 점증 또는 점감하는 디더신호를 생성하여 상기기준전류와 상기부하전류중 하나에 상기 디더신호를 가산하는 수단과, 상기 PWM신호로부터 얻은 변조도와 상기 변조도가 인가되는 기능 발생기의 출력중 하나에 의해 상기 부하전류와 상기 기준전류중 하나를 보정하는 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  23. 제22항에 있어서의 상기 변조도를 얻도록 필터를 통해 상기 PWM 신호의 반전된 신호와 상기 PWM 신호중 하나를 평활하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 저항용접기의 부하의 상태에 따라 상기 펄스폭 변조제어를 행하도록 상기 변조사이클을 조정하는 조정수단을 더 포함하며, 상기 변환기는 상기 조정수단에 의해 조정된 상기 변조사이클에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  25. 재료에 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열(Joule's heat)에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, 상기 AC전압에 인가되는 1차권선과 상기 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 기준전류를 생성하여 상기 인버터의 출력전류와 상기 기준전류간의 에러가 0이 되도록 PWM 신호에 따라 상기 인버터를 PWM 제어하는 PWM제어 수단을 포함하며, 상기 PWM제어수단은 상기 기준전류와 상기 출력전류간의 비교에 따라 PWM신호에 의해 상기 인버터의 출력전류를 제어하는 제어수단과, 상기 인버터의 상기 출력전류의 방향을 기준 주파수에 따라 반전시키는 제어수단과, 상기 출력전류의 음의 사이클내의 ON상태의 상기 최종 PWM 신호의 사이클동안 상기 출력전류의 변동율과 상기 출력전류의 양의 사이클내의 ON상태의 상기 최종PWM 신호의 사이클동안 상기 출력전류의 변동율을 교대로 비교하는 비교수단과, 상기 비교수단의 비교결과에 따라 상기 출력전류의 상기 음과 양의 사이클들의 시간과 진폭들 중 적어도 어느 하나를 조정하는 조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  26. 제25항에 있어서, 통전시작직후 반(半)사이클 내지 사이클 동안만 정상주파수보다 높은 값으로 상기 인버터의 주파수를 세팅하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 저항용접기의 부하상태에 따라서 상기 펄스폭변조제어를 행하도록 스위칭 주파수를 조정하는 조정수단을 더 포함하며, 상기 인버터는 상기 조정수단에 의해 조정된 상기 스위칭 주파수에 따라 제어되는 펄스폭변조하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  28. 재료에 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압을 인가하는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차 권선을 갖는 변압기와, 통전종료전에 최종 반(半)사이클에서 극성과 통전시간폭을 검출하는 검출수단과, 상기 통전시간폭이 세트된 시간치보다 넓거나 좁은지를 비교하여 좁을 때에는 그 다음 통전시간에서 우선 상기 극성의 방향으로 통전을 개시하고, 넓을때에는 그 다음 통전시간에서 우선 상기 극성의 반대 방향으로 통전을 개시하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 인버터의 상기 출력전류의 상기 주파수를 수동으로 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  30. 재료에 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압을 인가하는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 상기 펄스폭변조제어의 변조도와 상기 인버터의 출력전류를 검출하는 검출수단과, 양의 반(半)사이클내의 최종펄스폭 변조제어 시간에 상기 변조도와 상기 출력전류의 값간의 차와, 음의 반(半)사이클내의 최종펄스폭 변조제어 시간에 상기 변조도와 상기 출력전류의 값간의 차를 비교하여 상기 차가 평형을 이루는 방향으로 비교결과에 따라 상기 출력전류의 양과 음의 사이클의 통전시간폭과 상기 양과 음의 사이클들내의 상기 출력전류내의 진폭들중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 인버터의 출력전류의 주파수를 수동으로 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  32. 재료에 전력을 인가하여 상기 재료에서 발생되는 줄열에 의해 재료를 용접하는 저항용접기용 제어장치에 있어서, DC전압을 AC전압으로 펄스폭 변조제어에 의해 변환하는 인버터와, AC전압을 인가하는 1차권선과 재료에 AC전류를 공급하는 2차권선을 갖는 변압기와, 특정 주파수의 AC기준전류를 생성하여, 상기 AC기준전류를 상기 인버터의 출력전류와 비교하여 에러를 구하여 상기 에러가 0이 되도록 상기 인버터를 PWM제어하는 제어수단과, 상기 저항용접기의 부하상태에 따라 상기 펄스폭변조제어를 행하도록 스위칭 주파수를 조정하는 조정수단을 포함하며, 상기 인버터는 상기 조정수단에 의해 조성되는 상기 스위칭 주파수에 따라 제어되는 펄스폭변조하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제어수단을 상기 특정주파수의 구형파형을 갖는 AC기준전류를 상기 기준전류로서 생성하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 조정수단에 의해 조정되는 상기 스위칭 주파수에 따라 상기 기준전류의 상한을 제한하는 제한수단을 더 포함하며, 상기 인버터의 펄스폭 변조제어는 상기 제한수단에 의해 제한되는 상기 기준전류에 따라 수행하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 스위칭 주파수를 변조하는 변조수단을 더 포함하며, 상기 인버터의 펄스폭변조제어는 상기 변조수단에 의해 변조되는 상기 스위칭 주파수에 따라 수행하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  36. 제32항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 특정 주파수의 정현파를 갖는 AC기준전류를 상기 AC기준전류로서 생성하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 정현파를 갖는 상기 AC기준전류에 상기 특정 주파수의 고주파성분을 중첩하는 가산수단을 더 포함하며, 상기 인버터의 펄스폭변조제어는 상기 가산수단에 의해 중첩된 파형을 갖는 상기 AC전류에 따라 수행하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  38. 제36항에 있어서, 상기 정현파를 갖는 상기 AC기준전류부근의 피이크를 제한하는 제한수단을 더 포함하며, 상기 인버터의 펄스폭 변조제어는 상기 제한수단에 의해 제어된 파형을 갖는 상기 AC기준전류에 따라 수행하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  39. 제33항에 있어서, 상기 조정수단은 용접을 위한 상기 통전시간에 따라 상기 펄스폭 변조제어를 행하도록 상기 스위칭 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
  40. 제33항에 있어서, 상기 특정주파수부근에 상기 AC기준전류의 상기 구형파의 상기 특정주파수를 변조하는 변조수단을 더 포함하며, 상기 인버터의 펄스폭 변조제어는 상기 변조수단에 의해 변조된 상기 특정 주파수의 상기 구형파를 갖는 상기 AC기준전류에 따라 수행하는 것을 특징으로 하는 저항용접기용 제어장치.
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