KR102076485B1 - 범용 용접전원장치 - Google Patents

범용 용접전원장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102076485B1
KR102076485B1 KR1020180068527A KR20180068527A KR102076485B1 KR 102076485 B1 KR102076485 B1 KR 102076485B1 KR 1020180068527 A KR1020180068527 A KR 1020180068527A KR 20180068527 A KR20180068527 A KR 20180068527A KR 102076485 B1 KR102076485 B1 KR 102076485B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
semiconductor switch
power semiconductor
switch elements
leg
Prior art date
Application number
KR1020180068527A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190141836A (ko
Inventor
이일운
이준영
Original Assignee
명지대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 명지대학교 산학협력단 filed Critical 명지대학교 산학협력단
Priority to KR1020180068527A priority Critical patent/KR102076485B1/ko
Publication of KR20190141836A publication Critical patent/KR20190141836A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102076485B1 publication Critical patent/KR102076485B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B23K9/1043—Power supply characterised by the electric circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 실시예는 3-레크 인버터 타입의 절연형 직류-직류 컨버터를 구비하며, 이를 기반으로 어떠한 계통 전압이 인가되더라도 작업자의 개입 없이 장치 자체에서 자동으로 설정이 변경 및 동작 가능토록 구현됨으로써 220V 계통과 440V 계통을 하나의 장치에서 모두 혼용 가능한 범용 용접전원장치에 관한 것이다.

Description

범용 용접전원장치{Universal Power Supply for Welding Machine}
본 실시예는 범용 용접전원장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 3-레그 인버터 타입 절연형 직류-직류 컨버터를 적용한 220V/440V 계통 범용 용접전원장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
용접전원장치는 삼상 220V 또는 440V 계통 전압을 입력으로 받아 용접에 필요한 직류 전압 42~50V, 출력전류 300A 또는 600A를 발생시키는 전력변환장치이다. 일반적인 용접전원장치는 3-레그 브리지 다이오드, 정류콘덴서, 절연형 직류-직류 컨버터로 구성되어 있다. 이때, 정류콘덴서 양단에 걸리는 전압은 직류-직류 컨버터의 입력전압이 되며 그 크기는 계통 전압의 크기에 의해 결정된다. 예로 220V 계통이 인가되면 정류콘덴서 양단 전압은 약 311V 수준이며, 440V 계통이 인가되면 622V가 된다.
도 1은 기존에 사용되는 용접전원장치의 일 실시예를 예시한 예시도이다. 도 1에 도시하듯이, 기존 용접전원장치들은 220V 전용 또는 440V 전용으로 개발되어 왔다. 이는 앞서 설명했던 바와 같이, 인가되는 계통 전압에 따라 직류-직류 컨버터의 입력 전원이 두 배 차이가 나고, 이 것이 220V 계통과 440V 계통 모두 혼용 가능한 용접전원장치의 출시에 가장 큰 걸림돌로 작용하였기 때문이다. 이를 해결하기 위해 도 2에 도시한 바와 같이, 단일 직류-직류 컨버터로 220V와 440V 범용 용접전원장치를 제작하는 방법이 사용되어 왔다. 하지만, 이 경우 효율 및 발열 특성이 매우 악화되어 전용으로 개발한 제품보다 경쟁력이 크게 떨어진다는 문제점이 존재한다.
본 실시예는, 3-레크 인버터 타입의 절연형 직류-직류 컨버터를 적용한 범용 용접전원장치를 제작하고, 이를 통해 어떠한 계통 전압이 인가되더라도 작업자의 개입 없이 장치 자체에서 자동으로 설정이 변경 및 동작 가능토록 구현함으로써 220V 계통과 440V 계통을 하나의 장치에서 모두 혼용 가능토록 하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예는, 입력 전원으로부터 공급되는 계통 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하는 입력 정류부; 상기 입력 정류부로부터 변환된 직류 전압을 평활하는 직류 차단용 콘덴서; 및 복수의 전력반도체 스위치 소자로 구성된 3-레그 인버터, 1차측 권선 및 2차 측 권선으로 구성된 변압기 및 정류기로 구성되며, 상기 계통 전압의 크기에 따라 상기 복수의 전력반도체 스위치 소자의 온 또는 오프 동작을 적응적으로 제어하여 상기 직류 전압을 설정된 변압비의 교류 전압으로 변압시켜 출력하는 컨버터부 를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접전원장치를 제공한다.
본 실시예에 의하면, 3-레크 인버터 타입의 절연형 직류-직류 컨버터를 적용한 범용 용접전원장치를 제작하고, 이를 통해 어떠한 계통 전압이 인가되더라도 작업자의 개입 없이 장치 자체에서 자동으로 설정이 변경 및 동작 가능토록 구현함으로써 220V 계통과 440V 계통을 하나의 장치에서 모두 혼용 가능한 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 어떠한 계통 전압이 인가되더라도, 직류-직류 컨버터의 정류기단 반도체 소자의 전압스트레스가 낮게 설계될 수 있어 항상 고효율 운전이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하며, 어떠한 계통 전압이 인가되더라도, 직류-직류 컨버터가 항상 고효율 동작점에서 운전이 가능하여 방열 설계가 유리하며, 이를 통해 장치의 부피 및 무게 축소가 가능한 효과가 있다.
도 1 내지 도 2는 기존에 사용되는 용접전원장치의 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 용접전원장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 직류-직류 컨버터부의 회로도를 예시한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 본 실시예에 따른 직류-직류 컨버터부의 계통 전압별 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7 내지 도 8은 본 실시예에 따른 용접전원장치의 주요 동작파형을 예시한 예시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
일반적으로 용접전원장치는 삼상 220V 또는 440V 계통 전압을 입력으로 받아 용접에 필요한 직류 전압 42~50V, 출력전류 300A 또는 600A를 발생시키는 전력변환장치로서의 기능을 수행한다. 한편, 본 실시예서는 3-레크 인버터 타입의 절연형 직류-직류 컨버터를 적용한 범용 용접전원장치를 제안한다. 이러한, 본 실시예에 따른 용접전원장치의 경우 어떠한 계통 전압이 인가되더라도 작업자의 개입 없이 장치 자체에서 자동으로 설정이 변경 및 동작 가능토록 구현되며, 이를 통해, 220V 계통과 440V 계통을 하나의 장치에서 모두 혼용 가능토록 한다.
도 3은 본 실시예에 따른 용접전원장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이며, 도 4는 본 실시예에 따른 직류-직류 컨버터부의 회로도를 예시한 도면이다. 이하, 도 3 및 도 4를 함께 참조하여, 본 실시예에 따른 용접전원장치(300)의 구조 및 동작에 대해 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 용접전원장치(300)는 입력 정류부(310), 직류 차단용 콘덴서(320), 컨버터부(330), 전압 감지부(340) 및 제어부(350)를 포함한다. 한편, 도 3 및 도 4에서는 본 실시예에 따른 용접전원장치(300)가 용접에 필요한 직류 전압, 출력전류를 발생시키는 전력변환장치로서 특화 구현된 경우를 예시하였으며, 이에 계통 전압으로서 220V 또는 440V를 입력받고, 이를 통해 직류 전압 42~50V, 출력전류 300A 또는 600A를 발생시키는 것으로 예시하여 설명하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 이러한, 용접전원장치(300) 즉, 전력변환장치는 그 구현 목적에 따라 장치 상에 적용되는 계통 전압 및 출력전류가 다양하게 설계 변경될 수 있다.
입력 정류부(310)는 복수의 다이오들로 구성되어 상용의 교류전압인 입력전원을 직류 전압으로 정류하는 기능을 수행한다.
본 실시예에 따른 입력 정류부(310)는 3-레그 브리지 다이오드 타입으로 구현되며, 이에, 입력 전원으로부터 공급되는 삼상 220V 또는 440V 계통 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환한다.
직류 차단용 콘덴서(320)는 입력 정류부(310)에 연결되며, 이를 통해, 입력 정류부(310)에서 정류된 직류 전압을 평활시킨다. 즉, 직류 차단용 콘덴서(320)는 입력 정류부(310)를 통하여 정류된 직류 전압의 파형을 부드럽고 완만하게 만들어 주는 기능을 수행한다.
한편, 직류 차단용 콘덴서(320) 양단에 걸리는 전압은 직류-직류 컨버터부(330)의 입력전원이 되며, 그 크기는 계통 전압의 크기에 의해 결정된다. 예컨대, 220V 계통이 인가되면 직류 차단용 콘덴서(320) 양단 전압은 약 311V 수준이며, 44V 계통이 인가되면 약 622V가 된다.
컨버터부(330)는 직류 차단용 콘덴서(320)를 통해 평활된 직류 전압을 계통 전압의 크기에 따라 설정된 변압비의 교류 전압으로 변압시켜 출력하는 기능을 수행한다.
본 실시예에 따른 컨버터부(330)는 3-레벨 인버터 타입의 절전형 직류-직류 컨버터로 구현된다. 이러한 컨버터부(330)는 3-레그 인버터(332), 변압기(334), 정류기(336) 및 출력 인덕터(338)로 구성된다.
3-레그 인버터(332)는 복수의 전력반도체 스위치 소자로 구성되며, 직류 차단용 콘덴서(320)를 통해 평활된 직류 전압을 전력반도체 스위치 소자의 온(On) 또는 오프(Off) 동작에 따라 교류 전압으로 변환하는 기능을 수행한다. 한편, 이러한, 3-레그 인버터(332)가 전력반도체 스위치 소자의 온(On) 또는 오프(Off) 동작에 따라 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 방법은 해당 분야에서 일반적인 바 자세한 설명은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 3-레그 인버터(332)는 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(M1 ~ M6, 400 ~ 410)로 구성된다. 이러한, 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자로는 예컨대, Mosfet 스위치가 이용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 구현 형태에 설명하자면, 제1 내지 제2 전력반도체 스위치 소자(400, 402)는 3-레그 인버터(332)의 제1 레그 상에 배치되며, 제3 내지 제4 전력반도체 스위치 소자(404, 406)는 3-레그 인버터(332)의 제2 레그 상에 배치되며, 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(408, 410)는 3-레그 인버터(332)의 제3 레그 상에 배치된다.
본 실시예에 따른 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)는 계통 전압의 크기에 따라 온 또는 오프 동작이 적응적으로 제어된다. 즉, 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)는 계통 전압의 크기에 따라 적응적으로 온 또는 오프 자동 동작되며, 이를 통해, 변압기(334)로 하여금 설정된 변압비의 교류 전압을 생성 가능토록 한다. 보다 자세하게는, 각각의 전력반도체 스위치(400 ~ 410)들의 온 또는 오프에 따라 입력전원에 연결된 코일의 수가 변경되므로 변압기(3340)의 변압비도 입력전원에 따라 변경된다.
한편, 계통 전압의 크기에 따른 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 온 또는 오프 동작에 대해서는 변압기(334)를 설명하는 과정에서 보다 자세하게 설명하도록 한다.
변압기(334)는 컨버터부(330) 회로의 1차측과 2차측 사이에 전기적으로 결합되며, 계통 전압의 크기에 따라 적응적으로 온 또는 오프되는 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 동작에 따라 기 설정된 변압비의 교류 전압을 생성하도록 동작한다.
본 실시예에 따른 변압기(334)는 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하며, 각각이 2개의 권선으로 이루어진다. 1차측 권선들의 턴 수는 Np로 동일하고, 2차측 권선들의 턴 수는 NS로 동일하다. 도 5에서 Llk1과 Llk2는 변압기(334)의 누설인덕턴스 이다.
1차측 권선(412, 414) 및 2차측 권선(416, 418)의 구현 형태에 설명하자면, 1차측 권선의 제1 권선(412)은 직류 차단용 콘덴서(320)와 직렬 연결되어 제1 내지 제4 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 406)로 구성된 H-브리지 사이에 배치된다.
또한, 1차측 권선의 제2 권선(414)은 제1 권선(412)과 직렬 연결되어 제3 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(404 ~ 410)로 구성된 H-브리지 사이에 배치된다.
앞서, 설명하였듯이, 본 실시예에 따른 용접전원장치(300)는 220V(=제1 전압)와 440V(=제2 전압) 계통 범용 용접전원장치로서 구현된다. 이하, 도 5 및 도 6을 참고하여, 각각의 계통 전압이 입력 시의 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 동작 형태 및 이에 기반한 변압기(334)의 동작 형태에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 5에 도시하듯이, 계통 전압이 220V(=제1 전압)인 경우, 3-레그 인버터(332)의 제1 레그에 배치된 제1 내지 제2 전력반도체 스위치 소자(400, 402) 및 제2 레그에 배치된 제3 내지 제4 전력반도체 스위치 소자(404, 406)는 온 상태로 동작하고, 제3 레그에 배치된 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(408, 410)는 오프 상태로 동작되도록 제어된다.
이 경우, 컨버터부(330)의 입력전압은 제1 내지 제4 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 406)로 구성된 H-브리지 사이에 배치된 변압기(334) 1차측 권선 1개(제1 권선(412)를 통해 변압기(334) 2차측으로 전력을 전달하게 된다. 즉, 전력전달에 사용되는 변압기(334) 등가 1차 권선(412)은 Np가 된다. 이때, 정류단에 존재하는 다이오드의 전압 스트레스는 수학식 1과 같다.
Figure 112018058435604-pat00001
도 6에 도시하듯이, 계통 전압이 440V(=제 전압)인 경우, 3-레그 인버터(332)의 제1 레그에 배치된 제1 내지 제2 전력반도체 스위치 소자(400, 402) 및 제3 레그에 배치된 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(408, 410)는 온 상태로 동작하고, 제2 레그에 배치된 제3 내지 제4 전력반도체 스위치 소자(404, 406)는 오프 상태로 동작되도록 제어된다.
이 경우, 컨버터부(330)의 입력전압은 제1 내지 제2 전력반도체 스위치 소자(400, 402) 및 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(408, 410)로 구성된 H-브리지 사이에 직렬로 배치된 변압기(334) 1차 측 권선 2개(412, 414)를 통해 변압기(334) 2차측으로 전력을 전달하게 된다. 즉, 전력전달에 사용되는 변압기(334) 등가 1차 권선(412, 414)은 2Np가 된다. 이때, 정류단에 존재하는 다이오드의 전압 스트레스는 수학식 2와 같다.
Figure 112018058435604-pat00002
이처럼, 본 실시예의 경우, 용접전원장치(300)에 인가되는 계통 전압에 따라 컨버터부(330)의 3-레그 인버터(332)를 구성하는 전력반도체 스위치 소자들의 동작을 제어하여 전력전달에 기여하는 변압기(334) 1차측 권선을 가변시킨다. 그 결과 어떠한 계통 전압이 인가되더라도, 작업자의 개입 없이 장치 자체에서 자동으로 설정이 변경 되어 동작이 가능토록 하는 효과가 있다. 또한, 어떠한, 계통 전압이 인가되더라도, 변압기(334) 2차측 정류단 다이오드들의 전압 스트레스를 동일하게 설계할 수 있게 된다. 이는 성능이 우수한 저압 다이오드 사용이 가능하게 하여, 전류가 매우 높은 용접전원장치 응용에서 정류단에서 발생되는 전력손실을 크게 저감시킬 수 있게 한다. 그 결과 고효율 운전이 가능해져 전력 소비를 저감시키고, 방열시스템의 크기를 축소하여 용접전원장치의 부피 및 무게 저감에 기여하게 된다.
한편, 본 실시예에 있어서 3-레그 인버터(332)를 구성하는 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410) 중 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(408, 410)의 경우, 양방향 전력반도체 스위치로 구성된다. 이는 계통 전압의 크기 변화에 따른 복수의 전력반도체 스위치 소자의 적응적 제어 과정에서 야기될 수 있는 순환 전류로 인한 전류 스트레스의 발생을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
예컨대, 계통 전압이 440V에서 220V로 변경되는 경우 제1 내지 제4 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 406)는 온 상태로 동작되고, 제 5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(408, 410)는 오프 상태로 동작된다. 이때, 컨버터부(330)의 내부에는 약간의 누설 인덕턴스가 존재할 수 있으며, 이로 인해, 자칫 변압기(334) 1차측에 흐르는 전압 중 2차측으로 전달되지 못하는 전압 즉, 순환 전류가 회로 내부에 흐르게 된다. 이는 곧, 전력반도체 스위치 소자의 전압 스트레스가 증가함을 의미한다.
이를 해결하기 위해, 본 실시예의 경우 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(408, 410)를 양방향 전력반도체 스위치로 구성하고, 이를 통해, 순환 전류가 흐르는 루트를 사전에 차단시킴으로써 전력반도체 스위치 소자의 전압 스트레스가 0이 되도록 한다. 한편, 본 실시예의 경우, Mosfet 2개를 Back-to-Back 방식에 따라 구성한 양방향 전력반도체 스위치를 제공하는 것으로 설명하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
정류기(336)는 변압기(334)에 의해 변압된 교류 전압을 정류한다. 본 실시예에 있어서, 정류기(336)는 변압기(334) 2차측에 센터탭 방식의 다이오드 정류기로 구성될 수 있다.
출력 인덕터(338)는 정류기(336)로부터 정류된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력한다.
전압 감지부(340)는 용접전원장치(300) 상에 인가되는 계통 전압을 센싱하고, 센싱결과를 제어부(350)로 전달한다.
제어부(350)는 전압 감지부(340)를 통해 감지한 계통 전압의 크기에 따라 3-레그 인버터(332)를 구성하는 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 온 또는 오프 동작을 제어하기 위한 제어 신호(ex: PWM 신호)를 생성한다.
본 실시예에 있어서, 제어부(350)는 계통 전압의 크기에 따라 변압기(334)의 1차측 권선 재 제1 권선(412) 및 제2 권선(414) 중 일부 또는 전부를 통해 2차측 권선으로 전력이 전달되도록 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 온 또는 오프 동작을 적응적으로 제어한다.
한편, 제어부(350)가 계통 전압의 크기에 따라 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 온 또는 오프 동작을 적응적으로 제어하는 방법은 앞서, 각각의 계통 전압이 입력 시의 제1 내지 제6 전력반도체 스위치 소자(400 ~ 410)의 동작 형태와 상응하며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 7 내지 도 8은 본 실시예에 따른 용접전원장치의 주요 동작파형을 예시한 예시도이다. 한편, 도 7 내지 도 8은 각각 220V 및 440V 계통전압 조건에서의 본 실시예에 따른 용접전원장치에 대한 모의 실험결과를 도시하였다.
이러한, 도 7 내지 도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 용접전원장치에 의하는 경우, 220V 및 440V 계통전압 조건에서 정류단 다이오드가 동일한 전압 스트레스를 갖는 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300: 용접전원장치 310: 입력 정류부
320: 직류 차단용 콘덴서 330: 컨버터부
332: 3-레그 인버터 334: 변압기
336: 정류기 338: 출력 인덕터
340: 전압 감지부 350: 제어부

Claims (8)

  1. 입력 전원으로부터 공급되는 계통 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하는 입력 정류부;
    상기 입력 정류부로부터 변환된 직류 전압을 평활하는 직류 차단용 콘덴서; 및
    제1 내지 제6의 복수의 전력반도체 스위치 소자로 구성된 3-레그 인버터, 각각이 2개의 권선으로 이루어진 1차측 권선 및 2차측 권선으로 구성된 변압기 및 정류기로 구성되며,
    상기 1차측 권선의 제1 권선은 상기 직류 차단용 콘덴서와 직렬 연결되어 상기 제1 내지 제4 전력반도체 스위치 소자로 구성된 H-브리지 사이에 배치되며,
    상기 1차측 권선의 제2 권선은 상기 제1 권선과 직렬 연결되어 상기 제3 내지 제6 전력반도체 스위치 소자로 구성된 H-브리지 사이에 배치되며,
    상기 계통 전압의 크기에 따라 상기 복수의 전력반도체 스위치 소자의 온 또는 오프 동작을 적응적으로 제어하여 상기 직류 전압을 설정된 변압비의 교류 전압으로 변압시켜 출력하는 컨버터부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접전원장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자는,
    상기 복수의 전력반도체 스위치 소자의 적응적 제어에 따라 야기될 수 있는 순환 전류에 의한 전류 스트레스의 발생을 방지하기 위해 양방향 전력반도체 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 용접전원장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 계통 전압의 크기를 감지하는 전압 감지부; 및
    상기 전압 감지부에서 감지된 상기 계통 전압의 크기에 따라 상기 복수의 전력반도체 스위치 소자의 온 또는 오프 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접전원장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 계통 전압의 크기에 따라 상기 1차측 권선 내 제1 권선 및 제2 권선 중 일부 또는 전부를 통해 상기 2차측 권선으로 전력이 전달되도록 상기 복수의 전력반도체 스위치 소자의 온 또는 오프 동작을 적응적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 용접전원장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 계통 전압이 기 설정된 제1 전압인 경우 상기 3-레그 인버터의 제1 레그에 배치된 제1 내지 제2 전력반도체 스위치 소자 및 제2 레그에 배치된 제3 내지 제4 전력반도체 스위치 소자는 온 상태로 동작하고, 제3 레그에 배치된 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자는 오프 상태로 동작하도록 하는 상기 제어 신호를 생성하여 상기 1차측 권선 내 제1 권선을 통해 상기 2차측 권선으로 전력이 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 용접전원장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 계통 전압이 기 설정된 제2 전압인 경우 상기 3-레그 인버터의 제1 레그에 배치된 제1 내지 제2 전력반도체 스위치 소자 및 제3 레그에 배치된 제5 내지 제6 전력반도체 스위치 소자는 온 상태로 동작하고, 제2 레그에 배치된 제3 내지 제4 전력반도체 스위치 소자는 오프 상태로 동작하도록 하는 상기 제어 신호를 생성하여 상기 1차측 권선 내 제1 권선 및 제2 권선을 통해 상기 2차측 권선으로 전력이 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 용접전원장치.
KR1020180068527A 2018-06-15 2018-06-15 범용 용접전원장치 KR102076485B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180068527A KR102076485B1 (ko) 2018-06-15 2018-06-15 범용 용접전원장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180068527A KR102076485B1 (ko) 2018-06-15 2018-06-15 범용 용접전원장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190141836A KR20190141836A (ko) 2019-12-26
KR102076485B1 true KR102076485B1 (ko) 2020-02-13

Family

ID=69103495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180068527A KR102076485B1 (ko) 2018-06-15 2018-06-15 범용 용접전원장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102076485B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2542552B2 (ja) * 1992-10-23 1996-10-09 デンヨー株式会社 過負荷制限装置付きｔｉｇ・手溶接兼用エンジン駆動形ア―ク溶接機
JP2004358543A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Sansha Electric Mfg Co Ltd アーク応用機器電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2542552B2 (ja) * 1992-10-23 1996-10-09 デンヨー株式会社 過負荷制限装置付きｔｉｇ・手溶接兼用エンジン駆動形ア―ク溶接機
JP2004358543A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Sansha Electric Mfg Co Ltd アーク応用機器電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190141836A (ko) 2019-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5995139B2 (ja) 双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ
US9547351B2 (en) Power supply apparatus
US20090231884A1 (en) Switching power supply device using current sharing transformer
US6178102B1 (en) Regulated DC output power supply for amplifiers
US20160233777A1 (en) Power conversion device
JP6157625B2 (ja) ゲート電源装置及びこれを用いた半導体遮断器
US8559194B2 (en) Converter circuit and unit and system comprising such converter circuit
JP2009177875A (ja) スイッチング電源装置
JP2005528872A (ja) 切換モード電源装置
JP2015002668A (ja) 電源供給装置
JPH04299070A (ja) スイッチングレギュレータ
JP5521790B2 (ja) ハーフブリッジ形電力変換装置
US11356029B2 (en) Rectifying circuit and switched-mode power supply incorporating rectifying circuit
KR101397728B1 (ko) 전원 공급 장치
JP2012157238A (ja) 少なくとも２つの動作点を有する整流回路
KR102076485B1 (ko) 범용 용접전원장치
KR20100005898A (ko) 멀티 피드백 제어회로를 포함하는 교류-직류 컨버터
JP6314734B2 (ja) 電力変換装置
JP3703024B2 (ja) 交直流両用双方向昇降圧変換器
KR101295402B1 (ko) 전원공급장치 및 이를 포함하는 유도가열 시스템
JP2017189011A (ja) 電力変換装置
CN109217674B (zh) 开关电源装置和开关控制电路
JP2017022827A (ja) 補助電源装置
JP6680059B2 (ja) スイッチング電源装置およびスイッチング制御回路
KR20170125223A (ko) 멀티 출력 컨버터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right