KR100407179B1

KR100407179B1 - 아크이용기기용 직류전원장치

Info

Publication number: KR100407179B1
Application number: KR10-2001-0071764A
Authority: KR
Inventors: 이케다데쓰로; 아라이도오루; 이시이히데오
Original assignee: 가부시키가이샤 산샤덴키세이사쿠쇼
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2003-11-28
Also published as: CN1356763A; KR20020040566A; CN1152465C; US20020063116A1; US6507004B2; JP2002160060A; JP4698817B2

Abstract

100V계의 저압계를 포함하는 각종 상용교류전원으로 사용가능하게 한다.

100V계, 200V계, 400V계 또는 575V계 교류전압의 어느 것인가 전원입력단자(1a),(1b)에 공급된다. 전원입력단자(1a),(1b)에 정류부(3)가 접속되며, 정류부(3)에 강압컨버터(4)가 접속되어 있다.

강압컨버터(4)의 입출력 사이에 사이리스터(10)가 접속되며, 강압컨버터(4)의 출력측에 콘덴서(8a),(8b)가 직렬접속되며, 콘덴서(8a),(8b)의 접속점과 정류부(3)의 입력측(3IN2)사이에 개폐회로(54)가 접속되어 있다. 콘덴서(8a),(8b)사이의 직류전압을 인버터(14)가 고주파전압으로 변환시키며, 변압기(18)에서 변압하여, 고주파-직류변환기(20)에서 직류전압으로 변환한다.

전원입력단자(1a),(1b)의 전압이 100V계일때, 사이리스터(10)를 ON, 강압컨버터(4)를 OFF, 개폐회로(54)를 ON한다. 전원입력단자(1a),(1b)의 전압이 200V계의 교류전압일때, 사이리스터(10)를 ON, 강압컨버터(4)를 OFF, 개폐회로(54)를 OFF한다.

전원입력단자(1a),(1b)의 전압이 400V계 또는 575V계의 전압일때, 사이리스터(10)를 OFF, 강압컨버터(4)를 ON, 개폐회로(54)를 OFF한다.

Description

아크이용기기용 직류전원장치{DIRECT-CURRENT POWER SOURCE APPARATUS FOR ARC APPLICATION DEVICE}

본 발명은, 예를 들면, 아크용접기, 아크절단기 또는 방전등의 점등장치와 같은 아크이용기기의 직류전원장치에 관한 것이며, 특히, 복수종류의 교류전압의 어느 것이 공급되어도, 작동이 가능한 것에 관한 것이다.

아크이용기기의 직류전원장치는 상용교류전원에 의해서 작동하는 것이 많다. 이 상용교류전압으로서는 각종 값의 것이 세계각국에서 사용되고 있다.

예를 들면, 380V, 400V, 410V, 460V, 575V와 같은 전압의 어느 것인가의 고압계, 200V, 280V, 230V, 240V와 같은 전압의 어느 것인가의 저압계의 전압이 사용되고 있다.

아크이용기기용 직류전원장치는 이것을 사용하는 지역에 공급되고 있는 상용교류전압을 직류전압으로 변환하도록 설계되어 있다.

그런데, 해외에서는 고압계의 상용교류전압과, 저압계의 상용교류전압이 동일지역 내에 혼재하고 있는 경우가 있다. 그리고, 이 혼재지역에서는 고압계 및 저압계의 어느 전압으로 동작하는 직류전원장치를 사용하면 좋은지를 사용자는 판단하기 어렵다.

그 때문에, 1대의 직류전원장치이면서, 고압계 및 저압계의 어느 상용교류전압에서도 동작 가능한 직류전원장치가 요망되어 왔다.

이와 같은 직류전원장치의 1예가 예를 들면 일본국 특개평11-206123호 공보에 개시되어 있다. 이 직류전원장치는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전원단자(1a∼1c)에 저압계의 어느 상용교류전원이 접속되어 있을때, 그 상용교류전압이 개폐기(2a∼2c)를 통해서 입력측 정류기(3)에 의해 정류된다. 이때, 전환제어부(30)에 의해 저압계의 전압이 전원단자(1a∼1c)에 인가되어 있는 것이 판정된다. 전환제어부(30)에서의 판정결과가 강압컨버터제어부(9)에 공급되어, 강압컨버터(9)로부터의 지령에 의해서, 사이리스터제어부(11)가 사이리스터(10)를 ON으로 한다.

동시에 전환제어부(30)는 상시폐쇄스위치(12a)를 개방시키고, 상시개방스위치(12b),(12c)를 폐쇄시키는 것에 의하여, 평활용 콘덴서(8a),(8b)를 병렬로 접속시킨다. 따라서, 저압계의 상용교류전압을 정류시킨 정류전압은, 병렬접속된 콘덴서(8a),(8b)에 의해서 평활되며, 콘덴서(8a),(8b)에 병렬로 접속되어 있는 인버터(14a),(14b)에 공급되어, 고주파전압으로 변환된다. 이들 고주파전압은 변압기(18a),(18b)에 의해 변압되며, 출력측 정류기(20a),(20b)에 의해 정류되며, 평활용 리액터(26a),(26b)에 의해 평활되어, 출력단자(28P),(28N)로부터 도시하지 않은 부하에 공급된다.

전원단자(1a∼1c)에 575V이외의 고압계의 상용교류전원이 접속되었을때, 이 상용교류전원의 상용교류전압이 입력측 정류기(3)에 의해 정류된다. 이때, 전환제어부(30)에 의해 575V이외의 상용교류전원이 전원단자(1a∼1c)에 접속되어 있다고 판단되어, 사이리스터(10)가 ON된다.

상시폐쇄스위치(12a)가 폐쇄되며, 상시개방스위치(12b),(12c)가 개방되는 것에 의하여, 콘덴서(8a),(8b)가 직렬로 접속되어, 이것에 575V 이외의 고압계 상용교류전압을 정류시킨 전압이 인가된다.

이하, 저압계의 상용교류전원이 사용되고 있는 경우와 동일하게 하여 직류전압으로 변환되다.

전원단자(1a∼1c)에 575V의 상용교류전원이 접속되어 있을때, 이 상용교류전압이 입력측 정류기(3)에 의해 정류된다. 동시에 전환제어부(30)에 의해 575V의 상용교류전원이 사용되고 있다고 판단되어, 사이리스터(10)가 OFF된다. 상시폐쇄스위치(12a)가 폐쇄되며, 상시개방스위치(12b),(12c)가 개방되는 것에 의하여, 콘덴서(8a),(8b)가 직렬로 접속된다.

동시에 IGBT(5), 플라이휠다이오드(6) 및 평활용 리액터(7)에 의해 구성되는 강압컨버터(4)의 IGBT(5)가, 강압컨버터제어부(9)에 의해 제어되며, 직렬로 접속되어 있는 콘덴서(8a),(8b)의 양단간에 강압한 정류전압을 공급한다. 이 정류전압은, 575V이외의 고압계의 상용교류전압가운데 최고전압(460V)이 전원단자(1a∼1c)에 공급되고 있을때, 직렬접속된 평활용 콘덴서(8a),(8b)의 양단에 인가되는 정류전압과 동일한 전압이다.

이하, 저압계의 상용교류전원이 사용되고 있는 경우와 동일하게 하여 직류전압으로 변환된다.

전원단자(1a∼1c)에 저압계의 200V, 208V, 230V 또는 240V의 전압이 공급되고 있을때, 병렬로 접속된 평활용 콘덴서(8a),(8b)에는 200 * √2배(약 280V) ~ 240 * √2배(약 340V)의 전압이 인가된다.

전원단자(1a∼1c)에 575V이외의 고압계의 전압 380V, 400V, 410V 또는 460V의 전압이 공급되고 있을때, 직렬로 접속된 평활용 콘덴서(8a),(8b)의 각각에는 380V *√2배/2(약 270V) 내지 460 *√2배/2(약 325V)의 전압이 인가된다. 575V의전압이 공급되고 있을때, 강압컨버터(4)의 출력전압이 460V *√2배(약 650V)로 되며, 직렬접속된 평활용 콘덴서(8a),(8b)의 각각에는 약 325V의 전압이 인가된다.

따라서, 인버터(14a),(14b)에 사용되고 있는 반도체스위칭소자에는 최대340V의 전압에 대응할 수 있는 범용형(汎用型)의 것을 사용할 수 있으며, 저압계 및 고압계의 각종 상용교류전압으로 동작시킬 수 있다.

그러나, 세계각국에는 일본이나 미국과 같이 교류전압이 100V, 115V의 100V계 저압계의 상용교류전원을 사용하고 있는 나라와 지역이 있다. 이들 나라와 지역에서, 상기의 직류전원장치를 사용한 경우, 평활용 콘덴서(8a),(8b)가 병렬접속되며, 평활용 콘덴서(8a),(8b)의 각각의 양단간 전압은 100V *√2(약 140V)로 낮아서, 출력단자(28P),(28N)에는 부하가 요구하는 전압을 출력할 수 없다.

즉, 상기의 아크이용기기용 직류전원장치는 100V계의 저압계 전압, 이들의 약 2배의 전압인 200V계의 저압계 전압, 200V계의 약 2배의 전압 및 이 전압보다 높은 고압계 전압의 모든 전압으로 동작시킬 수가 없었다.

본 발명은, 세계각국에서 사용되고 있는 100V계 저압계를 포함하는 각종 상용교류전원에 대응할 수 있는 아크이용기기용 직류전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 1실시형태의 직류전원장치의 블록도면.

도 2는 종래의 직류전원장치의 블록도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a, 1b ; 전원입력단지 3 ; 정류부

3P, 3N ; 정류부의 출력측 4 ; 강압컨버터

8a, 9b ; 평활콘덴서 10 ; 사이리스터(개폐스위치)

14 ; 인버터(직류-고주파변환기) 18 ; 변압기

20 ; 고주파-직류변환기 40 ; 제어기

41, 42 ; 분압기 43, 44, 45 ; 비교기

49 ; 일치회로 50 ; 선택기

51 ; 전기신호변환기 52 ; 강압컨버터지령부

53 ; 개폐지령부

본 발명에 의한 아크이용기기용 직류전원장치는 전원입력단자를 가지고 있다. 이 전원입력단자에는 제1의 교류전압과, 제1의 교류전압의 약 2배의 전압의제2의 교류전압과, 제2의 교류전압의 약 2배 또는 이 약 2배의 전압보다 높은 전압인 제3의 교류전압가운데 어느 것인가가 적어도 입력된다.

제1의 교류전압은, 복수의 상용교류전원으로 이루어지는 제1의 상용교류전원그룹이 발생가능한 복수의 상용교류전압가운데 어느 것으로 할 수 있다. 이 경우, 제2의 교류전압도, 복수의 상용교류전원으로 이루어지는 제2의 상용교류전원그룹이 발생가능한 복수의 상용교류전압가운데 어느 것으로 할 수 있다. 제3의 교류전압도, 복수의 상용교류전원으로 이루어지는 제3의 상용교류전원그룹이 발생가능한 복수의 상용교류전압가운데 어느 것으로 할 수도 있다.

이 전원입력단자에 정류부의 2개의 입력측이 접속되며, 이 정류부는 입력측에 공급된 교류전압을 전파(全波)정류하여 정류 출력측으로 출력시킨다. 이 정류부의 출력전압이 강압컨버터의 입력측에 공급되고, 강압컨버터의 출력측에 강압한 소정전압이 출력된다. 이 강압컨버터의 입력측과 출력측과의 사이에 바이패스 경로를 개폐스위치가 형성하고 있다.

강압컨버터의 출력측 사이에 제1 및 제2의 콘덴서가 직렬접속되어 있다. 제1 및 제2의 콘덴서의 접속점과, 상기 정류부의 일방의 입력측과의 사이에 개폐회로가 접속되어 있다. 제1 및 제2의 콘덴서간의 직류전압을 직류-고주파변환기가 고주파전압으로 변환시킨다.

이 직류-고주파변환기의 고주파전압을 변압기가 변압한다. 이 변압기의 고주파출력전압을 고주파-직류변환기가 직류전압으로 변환시킨다.

상기 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 제1교류전압일때, 제어기가 상기개폐스위치를 ON시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며, 또, 상기 개폐회로를 ON시킨다.

상기 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 제2교류전압일때, 제어기가 상기 개폐스위치를 ON시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며, 또, 상기 개폐회로를 OFF시킨다.

상기 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 제3교류전압일때, 제어기가 상기 개폐스위치를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 ON시키며, 또, 상기 개폐회로를 OFF시킨다.

이 아크이용기기용 직류전원장치에서는 제1의 교류전압이 전원입력단자에 공급되고 있을때, 개폐회로 및 개폐스위치가 ON되어 있기 때문에, 정류부는 전파 정류형의 배전압(倍電壓)정류회로로서 동작한다.

따라서, 제1 및 제2 콘덴서의 양단간에는 제1의 교류전압의 2 *√2배의 전압이 공급된다.

전원입력단자에 제2의 교류전압이 인가되고 있을때, 개폐회로가 OFF되며, 개폐스위치가 ON되어 있기 때문에, 정류부는 전파정류하며, 제1 및 제2 콘덴서의 사이에는 제2의 교류전압의 √2배의 전압이 공급된다. 제2의 교류전압은 제1의 교류전압의 약 2배의 전압이기 때문에, 제1 및 제2 교류전압의 어느 것이 전원입력단자에 접속되어 있어도, 제1 및 제2 콘덴서의 양단사이에 공급되는 전압은, 크게 번화하지 않는다.

제3의 교류전압이 전원입력단자에 인가되고 있을때, 개폐스위치 및 개폐회로가 공히 OFF이며, 강압컨버터가 ON이다. 따라서, 정류부에서 제3교류전압을 전파 정류한 전압은, 강압컨버터에 인가된다.

강압컨버터는 그 출력전압으로서, 전원입력단자에 공급된 전압보다 낮은 전압을 출력하여, 제1 및 제2 콘덴서의 양단 사이에 공급한다.

따라서, 제1 및 제2 교류전압의 어느 전압이 공급되어도, 직류-고주파변압기에 공급되는 직류전압은, 거의 동등하게 되어, 어느 전압에 있어서도 부하가 요구하는 직류전압을 부하에 공급할 수 있다.

상기 제어기는 전압검출기를 가질 수 있다. 전압검출기는, 상기 전원입력단자에 공급되고 있는 교류전압이 제1교류전압일때 제1교류전압검출신호를, 제2교류전압일때 제2교류전압검출신호를, 제3교류전압일때 제3교류전압검출신호를 검출신호로서 발생시킨다. 이 경우, 선택신호발생기와 일치판정기가 설치된다.

선택신호발생기는 조작자를 가지며, 이 조작자의 조작에 의해 제1 내지 제3의 교류전압검출신호 가운데 선택된 것에 대응하는 선택신호를 생성한다.

일치판정기는, 전압검출기로부터의 출력신호와 선택신호발생기로부터의 선택신호가 입력되며, 양자가 불일치하는 경우, 개폐스위치 및 승압컨버터를 OFF시킨다.

본 직류전원장치에서는 동작시키고자 하고있는 전압과 실제로 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 상이하게 되어있는 경우, 직류전원장치는 정상으로 동작하지 않는다.

상술한 구성에서는 실제로 전원입력단자에 공급되는 전압이 작동시키려고 하고 있는 전압과 다른 전압이면, 이 직류전원장치는 정지하여, 착오된 전압으로 이 직류전원장치가 동작하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제어기는 전압검출기의 출력신호와 선택신호발생기의 선택신호가 불일치하는 경우, 일치판정기에 의해서 개폐스위치 및 강압컨버터를 OFF시키며, 또, 전압검출기의 출력신호와 선택신호발생기의 선택신호가, 함께 제1교류전압에 대응하는 것일때, 개폐스위치 및 개폐회로를 ON시키며, 강압컨버터를 OFF시키는 것으로 할 수 있다.

이 구성에 의하면, 사용자가 제1 내지 제3의 교류전압의 어느 전압으로, 이 전원장치를 작동시키려고 하는 경우, 실제로 전원입력단자에 공급되는 전압이, 작동시키려고 하는 전압과 다른 전압이면, 이 직류전원장치는 작동하지 않고, 착오 전압으로 동작하는 것을 방지할 수 있다.

또, 제1의 교류전압으로 동작시키려고 하여, 실제로 전원입력단자에 제1의 교류전압이 인가되고 있을때, 이 직류전원장치는 정상으로 동작한다.

또, 상기 제어기는 전압검출기의 출력신호와 선택신호발생기의 선택신호가 불일치하는 경우, 일치판정기에 의해 개폐스위치 및 강압컨버터를 OFF시키며, 전압검출기로부터의 출력신호와 선택신호발생기로부터의 선택신호가, 함께 제2 교류전압에 대응하는 것일때, 개폐스위치를 ON시키며, 개폐회로를 OFF시키며, 강압컨버터를 OFF시키는 것으로 할 수 있다.

이 구성에 의하면, 사용자가 제1 내지 제3의 교류전압의 어느 전압으로, 이 전원장치를 작동시키려고 하는 경우에도, 실제로 전원입력단자에 공급되는 전압이,작동시키려고 하는 전압과 다른 전압이면, 이 직류전원장치는 작동하지 않고, 착오 전압으로 동작하는 것을 방지할 수 있다.

또, 제2의 교류전압으로 동작시키려고 하여, 실제로 전원입력단자에 제2의 교류전압이 인가되고 있으면, 이 직류전원장치는 정상으로 동작한다.

또, 상기 제어기는 전압검출기의 출력신호와 선택신호발생기의 선택신호가 불일치하는 경우, 일치판정기에 의해 개폐스위치 및 강압컨버터를 OFF시키며, 또, 전압검출기로부터의 출력신호와 선택신호발생기로부터의 선택신호가, 함께 제3 교류전압에 대응하는 것일때, 개폐스위치 및 개페회로를 OFF시키며, 강압컨버터를 ON시키는 것으로 할 수 있다.

따라서, 사용자가 제1 내지 제3의 교류전압의 어느 전압으로, 이 전원장치를 작동시키려고 하는 경우, 실제로 전원입력단자에 공급되는 전압이, 작동시키려고 하는 전압과 다른 전압이면, 이 직류전원장치는 작동하지 않고, 착오 전압으로 동작하는 것을 방지할 수 있다.

또, 제3의 교류전압으로 동작시키려고 할때, 실제로 전원입력단자에 제3의 교류전압이 인가되고 있으면, 이 직류전원장치는 정상으로 동작한다.

제어기는 상술한 전압검출기와, 선택신호발생기를 가지며, 또, 일치판정기를 갖는 것으로 할 수 있다. 이 일치판정기는 상기 전압검출기로부터의 출력신호와, 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 입력되며, 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제1교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치 및 상기 개폐회로를 ON시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며, 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제2교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치를 ON시키며, 상기 개폐회로를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며, 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제3교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치 및 상기 개폐회로를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 ON시키며, 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 불일치할 경우, 상기 선택신호를 상기 전압검출기로부터의 출력신호에 일치시키도록 상기 선택신호발생기를 제어한다.

이와 같이 구성하면, 동작시키려고 하고 있는 전압과, 실제로 전원입력단자에 인가되고 있는 전압이 다르게 되어 있는 경우, 전원입력단자에 인가되고 있는 전압에 일치시키도록, 선택신호가 변경되어, 이 직류전원장치는 정상으로 동작한다.

따라서, 전원입력단자에 어느 전압이 인가되고 있는지 불분명하여도, 직류전원장치를 정상으로 동작시킬 수 있다.

(실시예)

본 발명의 1실시형태의 아크이용기기용 전원장치를 도 1에 나타낸다. 이 아크이용기기용 전원장치는, 예를 들면, 아크용접기용 전원장치로서, 전원입력단자(1a),(1b)를 가지고 있다. 전원입력단자(1a),(1b)에는 단상의 상용교류전원이 접속된다.

상용교류전원으로서는, 실효치가 100V, 115V의 100V계 저압계, 실효치가380V, 400V, 410V, 440V, 460V의 400V계의 제1고압계, 실효치가 575V의 제2고압계의 어느 상용교류전원이 사용된다.

200V저압계의 각 전압은, 100V저압계의 각 전압의 약 2배(최대로 2.4배)이며, 제1고압계, 제2고압계의 각 전압은, 200V저압계의 각 전압의 2배 또는 그것보다 크다.

전원입력단자(1a),(1b)는 개폐기(2),(2)를 통해서 정류부(3)의 2개의 입력측(3IN1),(3In2)에 접속되어 있다.

정류뷰(3)는, 예를 들면 다이오드(3a),(3b),(3d),(3e)를 브리지 접속시킨 전파(全波)정류회로이며, 정류전압을 2개의 출력측(3P),(3n)으로 출력시킨다.

정류부(3)의 2개의 출력측(3P),(3N)에는 평활용 콘덴서(34)가 접속되며, 정류전압을 평활 시키고 있다. 이 콘덴서(34)에 병렬로 서지(surge)흡수회로가 설치되어 있다. 이 서지 흡수회로는 직렬로 접속된 다이오드(35)와 콘덴서(36)를 포함하며, 다시 다이오드(35)에 병렬로 저항기(37)가 접속되어 있다.

이 서지 흡수회로는 정류부(3)의 출력측에 서지 전압이 발생하였을때, 이것을 콘덴서(36)에 다이오드(35)를 통해서 공급하여, 콘덴서(36)에서 흡수한다.

정류부(3)의 2개의 출력측(3P),(3N)에는 강압컨버터(4)의 입력측도 접속되어 있다. 즉, 출력측(3P)에, 반도체스위칭소자, 예를 들면, IGBT(5)의 컬렉터가 접속되며, 그 이미터는 플라이휠다이오드(6)의 음극이 접속되며, 양극이 출력측(3N)에 접속되어 있다. IGBT(5)의 이미터는 평활용 리액터(7)의 일단에 접속되며, 리액터(7)의 타단과 정류부(3)의 출력측(3N)이, 강압컨버터(4)의 출력측(4P),(4N)으로 되어 있다.

출력측(4P),(4N)사이에 직렬로 콘덴서(8a),(8b)가 접속되어 있다.

콘덴서(8a),(8b)의 직렬회로의 양단간의 전압이 전압검출기(32)에 의해 검출되고 있다. 이 검출된 전압이 미리 정한 값이 되도록, 전압검출기(32), 강압컨버터제어부(9a)에 의해서 IGBT(5)의 도통기간이 피드백 제어되고 있다.

정류부(3)의 출력측(3P)과 IGBT(5)의 이미터의 사이에는 개폐스위치, 예를 들면 사이리스터(10)가 접속되어 있다. 즉, 사이리스터(10)의 양극이 출력측(3P)에 접속되며, 음극이 IGBT(5)의 이미터에 접속되어있다.

이 사이리스터(10)는 그 게이트에 스위치제어부(11)로부터 게이트신호가 공급되었을때 도통하며, 출력측(3P)으로부터 사이리스터(10), 평활 리액터(7)를 통해서 정류부(3P)로부터의 전류를 강압컨버터(4)의 출력측(4P)에 바이패스 한다.

콘덴서(8a),(8b)의 접속점(CON)과 정류부(3)의 입력측(3IN2)과의 사이에는 개폐회로(54)가 접속되어 있다. 이 개폐회로(54)가 개방되어 있을때, 정류부(3)는 전파정류회로로서 작동한다. 그러나, 개폐회로(54)가 폐쇄되어, 사이리스터(10)가 도통하고 있을때, 정류부(3)의 다이오드(3a),(3b), 사이리스터(10), 리액터(7), 콘덴서(8a),(8b), 개폐회로(54)에 의해서 양파(兩波)정류형 배전압회로가 구성된다.

출력측(4P),(4N)의 사이에는 직류-고주파변환기, 예를 들면, 인버터(14)의 입력측이 접속되어 있다. 이 인버터(14)는 복수의 반도체스위칭소자, 예를 들면, IGBT를 사용한 풀 브리지형 또는 하프 브리지형의 것이다.

이 인버터(14)의 출력측은, 변압기(18)의 일차권선(18P)에 잡속되며, 2차권선(18S)에는 변압된 고주파전압이 유기(誘起)된다. 이 유기고주파전압이, 고주파-직류변환기(20)에 의해서 직류전압으로 변환된다.

이 고주파-직류변환기(20)는 2차권선(18S)의 양단에 양극(애노드)이 접속된 정류다이오드(22),(24)를 가지고 있다. 이들 다이오드(22),(24)는 상호 접속되며, 출력단자(28P)에 접속되어 있다. 2차권선(18S)의 중간탭이 평활리액터(26)를 통해서 출력단자(28N)에 접속되어 있다. 이들 출력단자(28P),(28N)에 부하, 예를 들면 직류아크용접기가 접속된다.

출력단자(28P)와 다이오드(24)의 사이에는 전류검출기(33)가 설치되며, 부하에 흐르는 부하전류를 검출한다. 이 부하전류가 미리 정해진 값이 되도록, 전류검출기(33) 및 인버터제어부(16)가 인버터(14)의 IGBT의 도통기간을 피드백 제어하고 있다.

이에 의해서, 정전류(定電流)제어가 실행되고 있다.

전원입력단자(1a),(1b)에 공급된 전압에 따라서, 이 직류전원장치를 제어하도록 제어기(40)가 설치되어 있다. 이 제어기(40)는 전압검출기를 가지며, 이 전압검출기는 정류부(3)의 2개의 출력측(3P),(3N)의 사이에 형성된 분압기를 구비하고 있다. 이 분압기는 직렬로 접속한 저항기(41),(42)로 이루어진다. 저항기(42)의 양단간의 전압이, 전압검출기의 비교수단, 예를 들면 비교기(43),(44),(45)에 공급되고 있다.

비교기(43)에는 제1기준전압원(46)으로부터 제1기준전압이, 비교기(44)에는 제2기준전압원(47)으로부터 제2기준전압이, 비교기(45)에는 제3기준전압원(48)으로부터 제3기준전압이, 각각 공급되고 있다.

제1기준전압은, 예를 들면, 전원입력단자(1a),(1b)에 인가되는 100V계 저전압가운데 최저전압 100V를, 정류부(3) 및 콘덴서(34)에 의해 정류평활 하며, 저항기(41),(42)에서 분압한 전압에 상당한다. 비교기(43)는 저항기(42)의 양단간의 전압이, 제1기준전압 이상일때 출력신호를 발생시킨다.

제2기준전압은, 예를 들면, 전원입력단자(1a),(1b)에 인가되는 200V계 저전압의 최저전압 200V를, 정류부(3) 및 콘덴서(34)에 의해 정류평활 하며, 저항기(41),(42)에서 분압한 전압에 상당한다. 비교기(44)는 저항기(42)의 양단간의 전압이 제2기준전압 이상일때 출력신호를 발생시킨다.

제3기준전압은, 예를 들면, 전원입력단자(1a),(1b)에 인가되는 400V계의 제1고전압 및 575V의 제2고전압가운데 최저전압 380V를, 정류부(3) 및 콘덴서(34)에 의해 정류평활 하며, 저항기(41),(42)에서 분압한 전압에 상당한다. 비교기(45)는 저항기(42)의 양단간의 전압이, 제3기준전압 이상일때 출력신호를 발생시킨다.

따라서, 전원입력단자에 100V계의 저압계 상용교류전원이 접속되어 있을때, 비교기(43)만이 제1교류전압검출신호로서, 출력신호를 일치회로(49)에 공급한다.

전원입력단자에 200V계의 저압계 상용교류전원이 접속되어 있을때, 비교기(43),(44)가 제2교류전압검출신호로서, 각각 출력신호를 일치회로(49)에 공급한다.

전원입력단자에 400V계 또는 575V계의 고압계 상용교류전원이 접속되어 있을때, 비교기(43),(44),(45)의 출력신호가 제3교류전압검출신호로서, 일치회로(49)에공급된다.

일치회로(49)에는 선택기(50) 및 전기신호변환기(51)로 이루어지는 선택신호발생기로부터의 선택신호도 공급되고 있다. 선택기(50)는 접촉자(A)와 접점(B,C,D)을 갖는 조작자로서, 사람의 조작에 의해서 접촉자(A)가 접점(B,C,D)의 어느 것에 접촉한다.

접촉자(A)가 접점(B)에 접촉하고 있는 상태에 있어서, 전기신호변환기(51)는 일치회로(49)에 100V계의 저압계 상용교류전원으로, 이 전원장치를 동작시키는 것을 나타내는 제1선택신호를 공급한다.

접촉자(A)가 접점(C)에 접촉하고 있는 상태에 있어서, 전기신호변환기(51)는 일치회로(49)에 200V계의 저압계 상용교류전원으로, 이 전원장치를 동작시키는 것을 나타내는 제2선택신호를 공급한다.

접촉자(A)가 접점(D)에 접촉하고 있는 상태에 있어서, 전기신호변환기(51)는 일치회로(49)에 400V계 또는 575V계의 고압계 상용교류전원으로, 이 전원장치를 동작시키는 것을 나타내는 제3선택신호를 공급한다.

일치회로(49)에 선택신호발생기가 제1선택신호를 공급하고 있을때, 비교기(43)만이 출력신호를 일치회로(49)에 공급하고 있으면, 일치회로(49)는 100V계 부세(付勢)신호를 발생시킨다.

또, 일치회로(49)에 제2선택신호가 공급되고 있을때, 비교기(43),(44)가 출력신호를 일치회로(49)에 공급하고 있으면, 일치회로(49)는 200V계 부세신호를 발생시킨다.

일치회로(49)에 제3선택신호가 공급되고 있을때, 비교기(43),(44),(45)가 출력신호를 일치회로(49)에 공급하고 있으면, 일치회로(49)는 고압계 부세신호를 발생시킨다.

일치회로(49)에 선택신호발생기가 제1선택신호를 공급하고 있을때, 비교기(43)만이 출력신호를 일치회로(49)에 공급하고 있지 않으면, 또, 일치회로(49)에 제2선택신호가 공급되고 있을때, 비교기(43),(44)만이 출력신호를 일치회로(49)에 공급하고 있지 않으면, 일치회로(49)에 제3선택신호가 공급되고 있을때, 비교기(43),(44),(45)가 출력신호를 일치회로(49)에 공급하고 있지 않으면, 일치회로(49)는 상기 각 부세신호의 어느 것도 발생시키지 않는다,

이들 부세신호는 강압콘버터지령부(52) 및 개폐지령부(53)에 공급된다. 강압컨버터지령부(52)는 100V계 또는 200V계 부세신호가 공급되면, 강압컨버터제어부(9a)를 작동시켜, 강압컨버터제어부(9a)에 의해 스위치제어부(11)를 작동시켜서, 사이리스터(10)를 도통시킨다.

또, 강압컨버터지령부(52)는 고압계 부세신호가 공급되면, 강압컨버터제어부(9a)에 강압컨버터(4)의 IGBT(5)를 제어시킨다. 강압컨버터지령부(52)에 전혀 부세신호가 공급되고 있지 않을때, 강압컨버터지령부(52)는 강압컨버터제어부(9a)를 정지시키며, 그 결과, 사이리스터(10)는 비 도통으로 되며, 강압컨버터(4)는 정지상태로 된다.

개폐지령부(53)는 100V계 부세신호가 공급되었을때, 개폐회로를 폐쇄한다. 다른 부세신호가 공급되고 있을 경우, 및 전혀 부세신호가 공급되고 있지 않을 경우, 개폐회로(54)는 개방되어 있다.

비교기(43),(44),(45), 일치회로(49), 변환기(51), 강압컨버터지령부(52), 개폐지령부(53)에 대한 전원은, 전원부(55)로부터 공급된다.

전원부(55)는 정류부(3)의 출력측(3P),(3N)의 전압을 적절한 값으로 조정하여, 비교기(43)등에 공급하고 있다.

이와 같이 구성된 직류전원장치에서는 선택기(50)의 접촉자(A)가 접점(B)에 접촉하고, 100V저압계를 지정하고 있을때, 비교기(43)만이 출력신호를 발생시키지 않고 있으면(전원입력단자(1a),(1b)에 100V계 저전압계의 상용교류전원이 접속되어 있지 않으면), 일치회로(49)는 부세신호를 발생시키지 않으며, 이 직류전원장치는 작동하지 않는다.

100V계 저전압계를 선택기(50)가 지정하고 있을때, 전원입력단자(1a),(1b)에 100V계 저전압계의 상용교류전원이 접속되어 있으면, 일치회로(49)는 100V계 저전압 부세신호를 발생시킨다. 이에 의해서, 사이리스터(10)가 도통하며, 개폐회로(54)가 폐쇄된다. 따라서, 양파정류형 배전압회로가 동작하며, 강압컨버터(4)의 출력측(4P),(4N)사이에는 100 또는 115V * 2√2의 전압(약 280V 또는 290V)이 발생한다. 이것이 고주파전압으로 인버터(14)에서 변환되며, 변압기(18)에서 변압되고, 고주파-직류변환기(20)에서 직류전압으로 변환되어, 부하에 공급된다.

200V계 저전압계를 선택기(50)가 지정하고 있을때, 전원입력단자(1a),(1b)에 200V계 저전압계의 상용교류전원이 접속되어 있지 않으면, 일치회로(49)는 부세신호를 전혀 발생시키지 않으며, 이 직류전원장치는 작동하지 않는다.

200V계 저전압계를 선택기(50)가 지정하고 있을때, 전원입력단자(1a),(1b)에 200V계 저전압계의 상용교류전원이 접속되어 있으면, 일치회로(49)가 200V계 부세신호를 발생시키고, 강압컨버터지령부(52)에 의해서 강압컨버터제어부(9a)가 스위치제어부(11)를 작동시켜, 사이리스터(10)가 ON으로 된다.

한편, 개폐지령부(53)는 개폐회로(54)를 개방한다. 따라서, 정류부(3)가 전파정류회로로서 동작하며, 강압컨버터(4)의 출력측(4P),(4N)사이에는 200V, 208V, 230V, 또는 240V * √2배의 전압(약 280V, 약 290V, 약 320V 또는 340V)의 전압이 발생한다. 이것이 고주파전압으로 인버터(14)에서 변환되며, 변압기(18)에서 변압되고, 고주파-직류변환기(20)에서 직류전압으로 변환되어, 부하에 공급된다.

400V계 또는 575V계 고전압계를 선택기(50)가 지정하고 있을때, 전원입력단자(1a),(1b)에 400V계 또는 575V계 이외의 상용교류전원이 접속되어 있으면, 일치회로(49)는 전혀 부세신호를 발생시키지 않으며, 이 직류전원장치는 동작하지 않는다.

400V계 또는 575V계 고전압계를 선택기(50)가 지정하고 있을때, 전원입력단자(1a),(1b)에 400V계 또는 575V계 상용교류전원이 접속되어 있으면, 일치회로(49)는 고압계 부세신호를 발생시키고, 강압컨버터지령부(52)에 의해서 강압컨버터제어부(9a)가 IGBT(5)의 제어를 개시한다.

한편, 개폐지령부(53)는 개폐회로(54)를 개방한다. 따라서, 정류부(3)의 출력측(3P),(3N)사이에는 380V, 400V, 410V, 440V, 460V 또는 575V의 √2배의 전압(약 530V, 약 560V, 약 570V, 약 610V, 약 640V, 약 800V)의 전압이 발생하며, 강압컨버터(4)가 이들 전압을 예를 들면 280V로 강압시킨다. 이것이 고주파전압으로 인버터(14)에서 변환되며, 변압기(18)에서 변압되고, 고주파-직류변환기(20)에서 직류전압으로 변환되어, 부하에 공급된다.

이 직류전원장치에서는 100V계 저전압이 전원입력단자(1a),(1b)에 공급되고 있을때 개폐회로(54)를 폐쇄하며, 양파정류형 배전압회로로서 정류부(3) 및 평활콘덴서(8a),(8b)를 동작시키고 있기 때문에, 200V계 저전압이 전원입력단자에 공급되고 있는 경우와 동등한 전압을 발생시킬 수 있으며, 부하에 필요한 전압을 공급할 수 있다.

또, 예를 들면, 전원입력단자(1a),(1b)에 200V계 저전압 또는 400V계 또는 575V계 고전압이 공급되고 있음에도 불구하고, 개폐부(54)가 폐쇄되어, 배전압회로로서 정류부(3)가 동작하면, 콘덴서(8a),(8b)의 양단사이에는 대단히 높은 고전압이 인가되어, 인버터(14)가 파손된다.

동일하게, 전원입력단자(1a),(1b)에 400V계 또는 575V계 고전압이 공급되고 있음에도 불구하고, 강압컨버터(4)가 동작하지 않고, 사이리스터(10)가 ON으로 되어 있으면, 역시 고전압이 인버터(14)에 인가되어, 인버터(14)가 파손된다.

그러나, 이 직류전원장치에서는 선택기(50)에 의해 지정한 전압과, 전원입력단자(1a),(1b)에 공급되고 있는 전압이 일치하고 있지 않으면, 이 직류전원장치는 동작하지 않는다. 따라서, 이 직류전원장치는 파손되는 일이 없다.

이 직류전원장치에서는 강압컨버터(4)를 사용하고 있기 때문에, 고압계의 상용교류전원을 사용한 경우에도, 인버터(14)에는 약 280V의 전원밖에 인가되지 않으며, 200V계의 저압계 상용교류전원으로서 200V를 사용한 경우, 100V계의 저압계 상용교류전원으로서 100V를 사용한 경우에도, 인버터(14)에 인가되는 전압은 약 280V이다.

따라서, 인버터(14)를 구성하는 IGBT에는 이미터-컬렉터 사이의 내전압이 600V인 범용형의 것을 사용할 수 있다. 물론, 200V계의 저압계 상용교류전원으로서 200V보다 높은 전압을 사용하였다 하여도, 최대로 380V의 전압이 인버터(14)에 인가될 뿐이기 때문에, 인버터(14)의 IGBT에는 범용형의 것을 사용할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 스위치제어부(11)는 강압컨버터제어부(9a)로부터의 신호에 의거하여 동작시켰으나, 강압컨버터지령부(52)로부터의 신호에 의거하여 직접 동작시킬 수도 있다. 또, 일치회로(49)가 선택신호발생기로부터의 선택신호와, 비교기(43),(44) 및 (45)로부터의 출력신호와 불일치한다는 것을 나타내고 있을때, 이 불일치인 것을 표시등이나 버저 등의 표시장치에 의해 표시할 수도 있다.

또, 상기의 실시형태에서는, 일치회로(49)가 선택신호발생기로부터의 선택신호와, 비교기(43),(44) 및 (45)로부터의 출력신호와 불일치한다는 것을 나타내고 있을때, 이 직류전원장치가 작동하지 않도록 구성하였으나, 불일치하고 있을때, 일치회로(49)의 출력신호에 의거하여 일치하도록 선택기(50)를 전환시키는 구동부를 설치하여도 좋다.

또, 사이리스터(10)는 정류부(3)의 출력측(3P)과 IGBT(5)의 이미터와의 사이에 설치하였으나, 정류부(3)의 출력측(3P)과 강압컨버터(4)의 출력측(4P)의 사이에설치하여도 좋다.

또, 직류-고주파변환기로서 인버터를 사용하였으나, 이를 대신하여 예를 들면 포워드방식의 스위칭전원을 사용하여도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 제1, 제2 및 제3의 교류전압의 어느 전압이 공급되고 있어도 부하가 요구하는 전압을 부하에 공급할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 선택신호가 지정하는 전압과 실제로 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 불일치하는 경우에는 이 전원장치가 작동하지 않으며, 전원장치가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또는, 선택신호가 지정하는 전압과 실제로 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 불일치하는 경우에는, 전원압력단자에 공급되고 있는 전압에 대응한 모드로 직류전원정치를 동작시키는 것에 의하여 직류 전송치(傳送値)를 정상으로 동작시킬 수 있다.

Claims

제1의 교류전압과, 제1의 교류전압의 약 2배의 전압의 제2의 교류전압과, 제2의 교류전압의 약 2배 또는 이 약 2배의 전압보다 높은 전압인 제3의 교류전압 가운데 어느 것인가가 적어도 입력되는 전원입력단자와,

이 전원입력단자에 2개의 입력측이 접속되며, 상기 입력측에 공급된 교류전압을 전파 정류하여 정류출력측에 출력하는 정류부와,

이 정류부의 출력전압이 입력측에 공급되며, 출력측에 강압한 소정의 전압을 출력하는 강압컨버터와,

이 강압컨버터의 입력측과 출력측의 사이에 바이패스 경로를 형성하는 개폐스위치와,

상기 강압컨버터의 출력측 사이에 직렬접속된 제1 및 제2의 콘덴서와,

제1 및 제2의 콘덴서의 접속점과, 상기 정류부의 일방의 입력측과의 사이에 접속된 개폐회로와,

제1 및 제2의 콘덴서간의 직류전압을 고주파전압으로 변환시키는 직류-고주파변환기와,

이 직류-고주파변환기의 고주파전압을 변압하는 변압기와,

이 변압기의 고주파출력전압을 직류전압으로 변환시키는 고주파-직류변환기와,

상기 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 제1교류전압일때, 상기 개폐스위치를 ON시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며, 또, 상기 개폐회로를 ON시키며,

상기 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 제2교류전압일때, 상기 개폐스위치를 ON시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며, 또, 상기 개폐회로를 OFF시키며,

상기 전원입력단자에 공급되고 있는 전압이 제3교류전압일때, 상기 개폐스위치를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 ON시키며, 또, 상기 개폐회로를 OFF시키는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 아크이용기기용 직류전원장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는 상기 전원입력단자에 공급되고 있는 교류전압이 제1교류전압일때 제1교류전압검출신호를, 제2교류전압일때 제2교류전압검출신호를, 제3교류전압일때 제3교류전압검출신호를, 검출신호로서 발생시키는 전압검출기와,

조작자를 가지며, 이 조작자의 조작에 의해 제1 내지 제3의 교류전압검출신호 가운데 선택된 것에 대응하는 선택신호를 생성시키는 선택신호발생기와,

상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 입력되며, 양자가 불일치하는 경우, 상기 개폐스위치 및 상기 승압컨버터를 OFF시키는 일치판정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 아크이용기기용 직류전원장치.
제2항에 있어서,

상기 제어기는 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제1교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치 및 상기개폐회로를 ON시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키는 것을 특징으로 하는 아크이용기기용 직류전원장치.
제2항에 있어서,

상기 제어기는 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제2교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치를 ON시키며, 상기 개폐회로를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키는 것을 특징으로 하는 아크이용기기용 직류전원장치.
제2항에 있어서,

상기 제어기는 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제3교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치 및 상기 개폐회로를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 ON시키는 것을 특징으로 하는 아크이용기기용 직류전원장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는 상기 전원입력단자에 공급되고 있는 교류전압이 제1교류전압일때 제1교류전압검출신호를, 제2교류전압일때 제2교류전압검출신호를, 제3교류전압일때 제3교류전압검출신호를 검출신호로서 발생시키는 전압검출기와,

조작자를 가지며, 이 조작자의 조작에 의해 제1 내지 제3의 교류전압검출신호 가운데 선택된 것에 대응하는 선택신호를 생성하는 선택신호발생기와,

상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 입력되며, 상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제1교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치 및 상기 개폐회로를 ON시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며,

상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제2교류전압에 대응하는 것일때, 상기 개폐스위치를 ON시키며, 상기 개폐회로를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 OFF시키며,

상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 함께 제3교류전압에 대응하는 것일때 상기 개폐스위치 및 상기 개폐회로를 OFF시키며, 상기 강압컨버터를 ON시키며,

상기 전압검출기로부터의 출력신호와 상기 선택신호발생기로부터의 선택신호가 불일치하는 경우, 상기 선택신호를 상기 전압검출기로부터의 출력신호에 일치시키도록 상기 선택신호발생기를 제어하는 일치판정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 아크이용기기용 직류전원장치.