KR19990086778A - 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치 - Google Patents

부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR19990086778A
KR19990086778A KR1019980019915A KR19980019915A KR19990086778A KR 19990086778 A KR19990086778 A KR 19990086778A KR 1019980019915 A KR1019980019915 A KR 1019980019915A KR 19980019915 A KR19980019915 A KR 19980019915A KR 19990086778 A KR19990086778 A KR 19990086778A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switching
partial
resonant
output
switching element
Prior art date
Application number
KR1019980019915A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100275667B1 (ko
Inventor
이현우
Original Assignee
이현우
이현수
주식회사 세일 기전
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 이현우, 이현수, 주식회사 세일 기전 filed Critical 이현우
Priority to KR1019980019915A priority Critical patent/KR100275667B1/ko
Publication of KR19990086778A publication Critical patent/KR19990086778A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100275667B1 publication Critical patent/KR100275667B1/ko

Links

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
    • B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

본 발명은 부분 공진 소프트 스위칭 기법을 사용함에 따라 고효율로 동작할 뿐만 아니라 스위칭 손실을 저감할 수 있으며 동시에 아크 용접 부하와 같이 임피던스의 변동이 매우 크고 아크와 단락을 빈번하게 반복하는 특이한 부하에 대해 효과적으로 대응할 수 있도록 함으로써 전원의 응답 특성을 개선한 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 스위칭 소자들의 동작 상태가 가변되는 턴-온 및 턴-오프 시에만 공진 회로를 형성시키는 부분 공진 소프트 스위칭 기법이 적용됨으로써, 스위치들이 소프트 스위칭 모드로 동작되므로 스위칭 손실이 감소될 뿐만 아니라 부분 공진이 적용됨에 따라, 공진회로의 손실이 감소되고, 공진용 소자들의 스트레스가 감소되며, 결과적으로 시스템의 효율이 증대되는 효과가 있다.

Description

부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치
본 발명은 아크 용접기의 전원 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부분 공진 소프트 스위칭 기법을 사용함에 따라 고효율로 동작할 뿐만 아니라 스위칭 손실을 저감할 수 있으며 동시에 아크 용접 부하와 같이 임피던스의 변동이 매우 크고 아크와 단락을 빈번하게 반복하는 특이한 부하에 대해 효과적으로 대응할 수 있도록 함으로써 전원의 응답 특성을 개선한 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치(Power Supply for Arc Welding using Partial Resonant Soft Switching)에 관한 것이다.
금속제의 기계나 구조물을 조립할 때는 금속 부품을 따로따로 접합할 필요가 있는 경우가 있는 데, 이런 경우 전에는 리벳이나 볼트 등이 주로 사용되고 있었지만 자재의 절약, 중량의 경감, 생산 속도의 증대 등을 위해 근래에는 용접이 많이 사용되고 있다. 용접이란 금속의 접합부를 가열용융하여 냉각고화시켜서 접합하는 방법을 말한다. 용접에는 고온으로 가열한 금속을 겹친 후에 헤머로 두드리거나 로울러 다이스 등으로 가압하는 단접(forge welding), 알루미늄과 산화철과의 분말의 혼합물에 점화하여 화학반응을 일으켜서 발생한 고온의 용철을 접합부에 주입시켜 용접을 행하는 테르미트 용접(Thermit welding), 가스의 불꽃 또는 산소 아세틸렌의 불꽃을 접합부에 대고 가열용접하는 가스용접(gas welding) 및 여기에서 말하는 전기 용접(electric welding) 등이 있다.
전기 용접이란 전기적으로 접합부를 가열하는 방식을 이용하고, 가열 방식에 따라 저항 용접, 유도 용접, 아크 용접의 3가지로 나눌 수 있는 데, 아크 용접은 접합부를 완전히 용해해서 접합하므로 융접에 속하고, 나머지 3가지는 압력을 가해 용접하므로 압접에 속하다.
아크 용접(arc welding)이란 용접하려는 금속 모재와 용접용 전극(용접봉 혹은 전극 와이어)과의 사이에서 발생하는 아크열에 의해 금속을 가열해서 용융접합시키는 용접을 말한다. 통상, 전극의 끝은 용융해서 모재쪽으로 이동하게 모재의 용융부와 더불어 냉각후 용착부를 형성하며, 전류는 전극 및 피용접물의 일부에 단자를 접속해서 공급한다. 특히, 탄소나 텅스텐봉과 같이 거의 용융되지 않는 전극을 사용하는 경우에는 전극 외에 별도로 첨가봉(filler rod)을 아크 속에 넣어서 모재와 함께 용융시켜 용착부를 만든다.
이때, 용접봉은 모재와의 사이에 아크를 발생시키는 전극으로써 작용함과 동시에 그 자신이 용융되어 용접부의 틈새를 메우는 역할을 한다. 따라서, 그 재료는 모재와 같은 재료이거나 용접을 행한 후에 유사한 재료가 되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 모재와 유사한 성부의 선재가 사용되지만 용접봉이 공기중에서 높은 온도를 받게 되면 용착금속 내에 산화물 등이 침입되거나 탄소, 규소, 망간 등의 소실되어 재질을 나쁘게 변질시키며 더불어 아크도 불안정해지기 용이해짐에 따라 적당히 배합된 용재(flux)를 칠한 피복용접봉을 사용한다. 강재 용접봉의 피복제로는 규소, 석탄, 탄산 석회, 탄산 소다, 페로망간, 페로실리콘, 석면 산화 티탄물, 유리 등이 배합되며 기타 셀룰로우즈와 같은 유기물이 혼합되는 경우도 있는 데 그 종류는 대단히 다양하다.
아크 용접용 전원으로는 교류, 직류를 다같이 사용할 수 있는 데, 특히 직류의 경우에는 모재를 양극으로 한다. 아크의 전압 전류 특성으로는 전류가 특히 작을 때는 부특성을 나타내고 전류가 증가함에 따라 전압이 감소되는 데 보통 용접에 사용되는 100[A] 이상의 전류에서는 아크 길이가 일정하면 아크 전압도 거의 일정하게 되는 것이 특징이다.
아크 전류를 안정하게 접속하여 일정 전류로 유지하려면 전원의 외부특성곡선이 수하특성을 갖고 있어야 한다. 보통 적당한 아크 길이로 용접 작업을 할 때의 아크 전압은 20~35[V]이나 무부하 전압, 즉 용접전원의 최고 전압은 직류에서는 50~70[V], 교류에서는 70~100[V] 정도가 적당한 것으로 알려지고 있다. 또한, 50[A] 이하의 교류 아크의 경우는 특히 불안정하게 되기 쉬우므로 무부하 전압을 140[V] 정도로 하는 경우도 있다.
교류는 1[Hz]에 두 번씩 전류가 영(zero)이 되어 아크가 불안정하지만 직류는 본질적으로 아크가 더 안정하다. 그 밖에 직류는 극성을 적당히 선택할 수가 있으며 특히 아크가 끊어지기 쉬운 소전류의 용접에는 매우 유리하다. 그러나 실제로는 용접봉의 피복제가 진보되어 전류가 100[A] 정도 이상에서는 아크의 안정에 있어서 교류와 직류는 거의 차이가 없다. 즉, 전류가 100[A] 이상이 되면 직류에서는 자기취소(magnetic blowcut) 현상에 의해 아크가 소멸되어 불안정하게 되기 쉬운 반면에 교류에서는 금속중의 와전류(eddy current)에 의해 아크 부근의 자계가 약화되므로 이런 점에서는 교류가 오히려 우수한 특성을 갖고 있다. 그리고 용접기의 구조에 있어서도 직류에서는 전동 발전기형이 많은 데, 이것은 교류의 용접 변압기에 비해서 그 가격이 수 배나 되고 또한 전력도 상대적으로 더 많이 소요되므로 일반적으로는 교류 아크 용접기를 사용한 예가 더욱 더 빈번하다.
아울러, 1980년대에 들어서면서 아크 용접의 전원 장치는 파워 트랜지스터를 통해 변압기의 2차측의 전류를 직류로 변환한 후에 쵸퍼 제어(chopper control)하는 기술을 채택하게 되었으며, 최근 들어서는 좀 더 소형화하고 고도의 정밀 제어를 수행하기 위해 변압기의 1차측에서 파워 트랜지스터를 통해 고주파 교류(약, 2kHz정도)로 변환하고 출력단을 펄스폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation)제어하는 인버터 제어식의 아크 용접기가 개발되고 있다.
이와 같이 인버터 제어 기술을 채택하고 있는 아크 용접기과 관련해서는 다수의 선출원예들이 공지되어 있는 데, 대표적인 최근의 선출원예들로는 미합중국 특허출원 제 5353216 호, 미합중국 특허출원 제 5406052 호, 미합중국 특허출원 제 4877941 호, 미합중국 특허출원 제 5615095 호, 미합중국 특허출원 제 5457300 호, 미합중국 특허출원 제 4876433 호, 미합중국 특허출원 제 4553018 호, 미합중국 특허출원 제 4382171 호, 미합중국 특허출원 제 4485293 호, 미합중국 특허출원 제 5708253 호, 미합중국 특허출원 제 5225660 호, 미합중국 특허출원 제 4665299 호, 미합중국 특허출원 제 4292497 호 등과 같은 예들을 들 수 있다.
특히, 최근 들어 진보된 용접 기술 중의 한 분야군으로 인지되고 있는 MIG(Metal Inert Gas), MAG(Metal Active Gas), TIG(Tungsten Inert Gas) 등으로 대표되는 GMAW(Gas Metal Arc Welding)는 통상 이러한 인버터 제어식에 기반한 펄스 아크 용접(pulsed arc welding) 방식을 이용하고 있다.
펄스 아크 용접은 비교적 세경(펄스 MAG 용접의 경우, 0.8∼1.6mm)의 전극 와이어를 이용하여 Ar-CO2(5∼20%) 혼합 가스 중에서 모재(피용접물)와 전극 와이어 사이에서 아크를 발생시키는 용접법으로, 전극 와이어의 재질 및 직경에 의해 정해지는 임계 전류 보다 높은 첨두 전압치(peak voltage value)를 갖는 펄스 전류를 적절하게 반복 동기시켜 전극 와이어의 선단에 형성된 용적(즉, 용접 전원의 선단에서 모재로 이행하는 용융 금속)을 펄스 전류에의 동기에 의한 강제적인 이탈을 통해 스프레이상으로 모재(즉, 용융지)에 이행시킨다. 즉, 금속 모재와 전극 와이어와의 사이에서 발생하는 아크열에 의해 금속을 가열해서 용융접합시킨다.
펄스 아크 용접기과 관련한 선출원예들로는 미합중국 특허출원 제 5667709 호, 미합중국 특허출원 제 5210388 호, 미합중국 특허출원 제 5592262 호, 미합중국 특허출원 제 5134040 호, 미합중국 특허출원 제 5082164 호, 미합중국 특허출원 제 5665510 호, 미합중국 특허출원 제 5109593 호, 미합중국 특허출원 제 4458135 호, 미합중국 특허출원 제 4144441 호, 미합중국 특허출원 제 5527653 호, 미합중국 특허출원 제 5656380 호, 미합중국 특허출원 제 5554902 호, 미합중국 특허출원 제 4999474 호, 미합중국 특허출원 제 4738560 호 등과 같은 예들을 들 수 있다.
오늘날 반도체 제조 기술의 발달은 대전력용 스위치의 고속 스위칭을 가능케 하고 있음에 따라 펄스 아크 용접의 인버터와 같은 대전력 변환기들은 스위칭 주파수를 높임으로써 변환기의 소형화, 경량화 그리고 저잡음화 등을 성취하고 있는 추세이다.
그러나, 이러한 대전력 변환기에 사용된 스위치들은 높은 스위칭 주파수에 따른 스위칭 손실이 크며 많은 스트레스를 받게 되어 변환기의 효율을 현저히 저하시키는 단점이 있다. 또한, 대전력 변환기들은 하드 스위칭(hard switching) 동작에 따른 역기전력의 발생에 의한 스위칭 소자의 파손을 방지하기 위해 스위치 주변에 스너버(snubber) 회로를 채용하고 있는 것이 일반적이지만 출력 전류가 증가할수록 스너버 손실(snubber loss)이 크게 되어 효율은 극도로 감소되는 문제점이 있다.
본 발명의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 부분 공진 소프트 스위칭 기법을 사용함에 따라 고효율로 동작할 뿐만 아니라 스위칭 손실을 저감할 수 있으며 동시에 아크 용접 부하와 같이 임피던스의 변동이 매우 크고 아크와 단락을 빈번하게 반복하는 특이한 부하에 대해 효과적으로 대응할 수 있도록 함으로써 전원의 응답 특성을 개선한 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a는 본 발명에 적용된 부분 공진 회로부의 상세 회로도,
도 1b는 턴-온 상태에서의 동작 상태도,
도 1c는 턴-오프 상태에서의 동작 상태도,
도 2a는 도 1b의 조건에서의 각부 파형도,
도 2b는 도 1c의 조건에서의 각부 파형도,
도 3은 본 발명에 따른 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 요부에 대한 시뮬레이션 파형을 도시한 타이밍도,
도 5a~도 5c는 본 발명의 스위칭 소자들의 스위칭 궤적을 도시한 파형도,
도 6은 펄스 전류의 파형을 도시한 예시도,
도 7은 본 발명의 제어 회로의 바람직한 실시예를 도시한 블록도,
도 8a는 설정 전류 100A일 때의 고주파 정류부의 출력 펄스 전류와 전압 파형을 나타낸 타이밍도,
도 8b는 설정 전류 200A일 때의 고주파 정류부의 출력 펄스 전류와 전압 파형을 나타낸 타이밍도를 도시한 것이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전압 필터링부 20 : 저주파 정류부
30 : 부분 공진 회로부 40 : 인버터부
50 : 고주파 변압기 60 : 고주파 정류부
70 : 아크 용접부
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치는, 상용 주파수의 3상교류 입력을 부분공진 소프트 스위칭 방식에 의해서 정류·평활한 후에 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 인버터에 의해 20㎑의 고주파 교류로 변환하면서 출력제어를 한다. 또한, 아크 용접기의 출력을 고속으로 제어할 수 있도록 하는 본 발명의 IGBT 인버터부는 변압기의 이용 효율이 증대시키고 출력주파수가 동작 주파수의 2배로 되기 때문에 출력전류의 리플 주파수를 높게 하는 것이 가능하며, 대용량에 적합한 전파 브리지(full bridge) 방식을 사용하며, 2차 정류기는 저압 대전류가 됨에 따라 전체적인 효율 향상을 위해 중앙 탭(center tap) 방식을 채택한 것이 특징이다.
이하, 본 발명에 따른 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명에 대한 이해의 편의를 도모하기 위해 본 발명의 핵심 구성 요소인 부분 공진 회로부의 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c에는 본 발명에 적용된 부분 공진 회로부의 구성과 그에 따른 동작 상태도가 도시되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같은 부분 공진 회로부는, 입력단을 통해 상기 저주파 정류부(20)의 출력을 입력받고 제어단을 통해 제 1 스위칭 펄스 신호를 인가받아 출력단을 통해 제 1 스위칭 출력을 출력하는 제 1 스위칭 소자(S1)와; 상기 제 1 스위칭 소자(S1)의 출력단에 일측이 접속되어 음전하를 충전하고 타측에 양전하를 충전하여 전기적인 충방전 경로를 형성함으로써 승압과 공진을 위한 소자로 동작하는 승압/공진 콘덴서(Cr)와; 입력단이 승압/공진 콘덴서(Cr)의 타측에 접속되고 제어단을 통해 제 1 스위칭 펄스 신호를 인가받아 출력단을 통해 제 2 스위칭 출력을 출력하는 제 2 스위칭 소자(S2)와; 양극이 제 1 스위칭 소자(S1)의 입력단에 접속되고 음극이 제 2 스위칭 소자(S2)의 입력단에 접속된 제 1 다이오드(D1)와; 양극이 제 1 스위칭 소자(S1)의 출력단에 접속되고 음극이 제 2 스위칭 소자(S2)의 출력단에 접속된 제 2 다이오드(D2); 및 상기 제 1 스위칭 소자(S1)의 입력단과 제 1 다이오드(D1)의 양극의 공통 접점에 접속되어 상기 승압/공진 콘덴서(Cr)와 직렬 공진 회로를 형성함으로써 승압 및 공진을 위한 소자로 동작하는 승압/공진 인덕터(Lr)를 포함하여, 스위칭 소자들의 동작 상태가 가변되는 턴-온 및 턴-오프 시점에서만 공진 회로를 형성하여 소프트 스위칭 동작을 수행한다.
여기서, 승압/공진 인덕터(Lr)는 상기 제 2 스위칭 소자(S2)의 출력단과 제 2 다이오드(D2)의 음극의 공통 접점에 접속되어 상기 승압/공진 콘덴서(Cr)와 직렬 공진 회로를 구성한 예는 상호 등가 회로임에 따라 동일하게 승압 및 공진을 위한 소자로 동작할 수도 있음은 당분야의 주지의 사실이다.
이와 같은 구성을 갖는 부분 공진 회로부의 동작을 보면 다음과 같다.
첫째, 제 1 스위칭 소자(S1)와 제 2 스위칭 소자(S2)가 턴-온 상태일 때는, 초기조건으로 공진용 인덕터(Lr)의 전류(IL)는 제로(zero)이며 컨덴서(Cr)는 전압 VC로 충전되어 있다고 가정하면, 턴-온 직전에는 인덕터(Lr)에 흐르는 전류(IL)는 제로이므로, 스위칭소자(S1, S2)의 턴-온 작은 제로 전류 스위칭(ZCS; Zero Current Switching)을 이룬다.
이후, 턴-온 동작에 의해서 도 1b에 도시된 바와 같이, LC 직렬공진회로가 형성되어 인턱터에 흐르는 전류(IL)는 아래의 수학식 1과 같이 증가하고, 컨덴서(Cr)의 전압(VC)은 수학식 2에서와 같이 제로로 감소한다.
VC=(2V+VC)cosωt-2V
여기서, 이고, 이다.
따라서, 부분 공진 회로부의 각 구성부에는 도 2a에 도시된 바와 같은 파형이 발생한다.
둘째, 각각의 스위칭 소자(S1, S2)가 턴-오프 상태일 때는, 턴-오프 직전의 조건으로 컨덴서(Cr)의 전압(VC)은 제로이며 인덕터(Lr)에는 전류 Ia가 흐른다고 가정하면, 턴-오프 직전의 컨덴서(Cr)에 흐르는 전압은 제로이므로 스위칭소자(S1, S2)의 오프 동작은 제로 전압 스위칭(ZVS; Zero Voltage Switching)을 이룬다.
이후, 턴-오프 동작에 의해서 도 1c에 도시된 바와 같이, 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)가 도통되고, LC 직렬 공진 회로가 다시 형성되어 컨덴서(Cr)의 전압(VC)은 아래의 수학식 3과 같이 증가하고, 인덕터 전류(IL)는 수학식 4에서와 같이 에너지를 방출한다.
IL=Iacos(ωt+θ)
여기서, 이다.
따라서, 부분 공진 회로부의 각 구성부에는 도 2b에 도시된 바와 같은 파형이 발생한다.
이상에서와 같이 공진 회로는 공진 한 주기 동안 지속적으로 이루어지지 않고, 턴-온 및 턴-오프 상태에서의 공진 주기 일부분에서 부분적으로 형성되는 부분 공진 소프트 스위칭 기법(PRSSM; Partial Resonant Soft Switching Method)에 입각하여 동작하게 된다. 이것은 공진 소자들의 용량 분담과 스트레스를 감소시킬 뿐 만 아니라 출력 전류가 증가하는 경우에도 공진 손실을 효과적으로 감소시시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고, 부분 공진 소프트 스위칭 기법에 의해 사용된 스위칭 소자(S1, S2)들은 소프트 스위칭 상태로 동작되므로, 시스템의 효율을 증대시키고, , 에 의해 야기되는 전자 유도 잡음 등을 효과적으로 줄일 수 있다.
이러한 구성을 갖는 부분 공진 회로부를 본 발명에 따른 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치에 적용한 실시예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치의 바람직한 실시예는 도 3에 도시한 바와 같이, 3상 교류 전원을 입력받아 각 상의 서지 전압을 필터링하는 전압 필터링부(10)와; 상기 전압 필터링부(10)의 출력을 입력받아 4개의 정류용 다이오드로 구성된 브리지 정류 회로를 통해 전파 정류를 수행하는 저주파 정류부(20)와; 스위칭 펄스 신호에 따라 스위칭 소자들의 동작 상태가 가변되는 턴-온 및 턴-오프 시점에서만 공진 회로를 형성하여 스위칭 동작을 수행하는 부분 공진 스위칭 특성에 입각하여 소프트 스위칭 동작을 행하는 부분 공진 회로부(30)와; 상기 부분 공진 회로부(30)의 출력을 입력받아 인버팅 스위칭 소자에 인가되는 펄스폭 변조 제어 신호에 따라 양전압과 음전압이 교번되는 고주파 구형 펄스를 출력하는 인버터부(40)와; 1차측 코일을 통해 상기 인버터부(40)의 출력을 입력받아 2차측에 접속된 부하와 중앙 탭(center tap) 방식에 기반한 유도 결합성을 제공하는 고주파 변압기(50)와; 상기 고주파 변압기(50)의 2차측 코일에 중앙 탭 방식으로 결합되어 높은 리플 주파수를 갖도록 전파 정류를 수행하는 고주파 정류부(60); 및 상기 고주파 정류부(60)로부터 제공되는 전류에 의해 금속 모재와 전극 와이어와의 사이에서 발생하는 아크열에 통해 금속을 가열해서 용융접합시키는 아크 용접부(70)로 구성된다.
여기서, 상기 부분 공진 회로부(30)는, 입력단을 통해 상기 저주파 정류부(20)의 출력을 입력받고 제어단을 통해 제 1 스위칭 펄스 신호를 인가받아 출력단을 통해 제 1 스위칭 출력을 출력하는 제 1 스위칭 소자(S1)와; 상기 제 1 스위칭 소자(S1)의 출력단에 일측이 접속되어 음전하를 충전하고 타측에 양전하를 충전하여 전기적인 충방전 경로를 형성함으로써 승압과 공진을 위한 소자로 동작하는 승압/공진 콘덴서(Cr)와; 입력단이 승압/공진 콘덴서(Cr)의 타측에 접속되고 제어단을 통해 제 1 스위칭 펄스 신호를 인가받아 출력단을 통해 제 2 스위칭 출력을 출력하는 제 2 스위칭 소자(S2)와; 양극이 제 1 스위칭 소자(S1)의 입력단에 접속되고 음극이 제 2 스위칭 소자(S2)의 입력단에 접속된 제 1 다이오드(D1)와; 양극이 제 1 스위칭 소자(S1)의 출력단에 접속되고 음극이 제 2 스위칭 소자(S2)의 출력단에 접속된 제 2 다이오드(D2)와; 일측이 상기 제 2 스위칭 소자(S2)의 출력단과 제 2 다이오드(D2)의 음극의 공통 접점에 접속되어 상기 승압/공진 콘덴서(Cr)와 직렬 공진 회로를 형성함으로써 승압 및 공진을 위한 소자로 동작하는 승압/공진 인덕터(Lr)와; 음극이 상기 제 2 스위칭 소자(S2)의 출력단과 제 2 다이오드(D2)의 음극 및 승압/공진 인덕터(Lr)의 공통 접점에 접속되고 양극이 접지되어 클램핑을 위한 경로를 제공하는 제 3 다이오드(D3)와; 양극이 승압/공진 인덕터(Lr)의 타측에 접속되어 충전 경로를 형성하는 제 4 다이오드(D4)와; 일측이 제 4 다이오드(D4)의 음극에 접속되고 타측이 접지되어 승압/공진 인덕터(Lr)의 출력을 전기적인 경로를 통해 충방전함으로써 클램프 기능을 수행하는 클램핑 콘덴서(Cd); 및 입력단이 제 4 다이오드(D4)의 음극과 클램핑 콘덴서(Cd)의 타측의 공통 접점에 접속되어 제어단을 통해 제 2 스위칭 펄스 신호를 인가받아 승압/공진 인덕터(Lr)의 타측과 제 4 다이오드(D4)의 양극의 공통 접점에 접속된 출력단을 통해 클램핑 콘덴서(Cd)의 방전 경로의 통전 여부를 스위칭하는 제 3 스위칭 소자(S3)로 구성된다.
이때, 스위칭 소자로는 트랜지스터를 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치의 바람직한 실시예의 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 요부에 대한 시뮬레이션 파형을 도시한 것으로, 본 발명의 인버터부(40)는 시뮬레이션의 편의를 도모하기 위해 정전류원으로 간주한다.
도 4a는 제 1 스위치 소자(S1), 제 2 스위치 소자(S2) 및 제 3 스위치 소자(S3)의 제어단에 한 주기에 걸쳐 인가되는 제 1 스위칭 펄스 신호(Vg1, Vg2, 일례로, MOSFET의 경우 게이트 전압)와 제 2 스위칭 펄스 신호(Vg3)의 파형이 도시되어 있으며, 그에 따른 승압/공진 인덕터(Lr)의 전류(ILr)와, 클램핑 콘덴서(Cd)의 양단 전압 (VCd) 그리고 승압/공진 콘덴서(Cr)의 양단 전압(VCr)에 대한 각각의 타이밍도를 순차적으로 도시한 것이다.
또한, 도 4b는 제 1 스위치 소자(S1) 및 제 2 스위치 소자(S2) 각각의 양단 전압(VS1, VS2)과, 제 1 스위치 소자(S1) 및 제 2 스위치 소자(S2)에 흐르는 전류(IS1, IS2), 제 3 스위치 소자(S3)에 흐르는 전류(IS3), 그리고 제 3 스위치 소자(S3)의 양단 전압(VS3)에 대한 각각의 타이밍도를 순차적으로 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b를 도시함에 있어서, 제 1 스위치 소자(S1) 및 제 2 스위치 소자(S2)는 듀티율이 상호 일정하여 동일한 동작과 특성을 갖게 됨에 따라 동일한 타이밍도에 도시한다.
도 4a 및 도 4b에는 각 모드의 구간에 대해서 나타내고 있는 데, 이를 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
우선, 시각 t0에서 제 1 스위칭 소자(S1) 및 제 2 스위칭 소자(S2)를 턴-온시키고 동시에 제 3 스위칭 소자(S3)을 턴-오프시키면, LC 직렬 공진회로에 의한 승압/공진 콘덴서(Cr)가 방전을 시작하고 승압/공진 인덕터(Lr)는 에너지를 축적하게 된다. 이때, 제 1 스위칭 소자(S1), 제 2 스위칭 소자(S2)를 통하는 전류는 승압/공진 인덕터(Lr)의 전류(ILr)와 같으므로 두 스위칭 소자는 제로 전류 스위칭(ZCS; Zero Current Switching) 동작을 행한다. 또한, 이 시점에서의 제 2 스위칭 소자(S3)의 턴-오프 동작은 제 3 스위칭 소자(S3)의 양단 전압(VS3)이 제로임에 따라 제로 전압 스위칭(ZVS; Zero Voltage Switching) 동작을 행한다.
이후, 시각 t1에서 승압/공진 콘덴서(Cr)의 양단 전압(VCr)이 제로로 되면, 단락 회로가 형성되어 승압/공진 인덕터(Lr)의 전류(ILr)는 직선적으로 증가하며 에너지를 축적한다. 이 시점의 인덕터 전류는 제 1 스위칭 소자(S1)와 제 2 스위칭 소자(S2)로 분류되므로 스위치의 도통 손실이 반으로 감소된다. 그리고 시각 t1에서 t2사이의 구간에서는 승압/공진 콘덴서(Cr)의 양단 전압(VCr)이 제로이므로 정전류원으로 간주한 인버터부(40)의 양단 전압도 제로로 되는 구간이 주어진다.
그래서 펄스폭 변조 제어 신호에 의해 동작되는 인버터부의 인버팅 스위칭 소자를 이 구간에 동기시켜 스위칭 동작을 이루면 인버터부(40)의 스위치들은 제로 전압 스위칭(ZVS), 즉 소프트 스위칭으로 동작될 수 있다.
본 발명에 도시한 인버터부(40)의 회로 구성 및 작용은 당분야의 통상의 지식을 가진자에게 일반적인 회로임에 따라 더 이상의 상세한 설명은 약하기로 한다.
한편, 최근에는 절연 바이폴러 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)를 탑재한 IGBT 인버터가 일반적인 데, IGBT는 MOSFET의 고속성 및 고입력 임피던스 특성과 바이폴러 트랜지스터의 저포화 특성을 겸비한 고속 전력 스위칭 소자이다.
이어서, 시각 t2에서 제 1 스위칭 소자(S1) 및 제 2 스위칭 소자(S2)를 턴-오프시키면, 다시 LC 직렬 공진 회로에 의한 승압/공진 콘덴서(Cr)가 충전을 시작한다. 그리고 이 시점에서의 제 1 스위칭 소자(S1) 및 제 2 스위칭 소자(S2) 각각의양단 전압(VS1, VS2)은 승압/공진 콘덴서(Cr)의 양단 전압(VCr)과 같으므로, 제 1 스위칭 소자(S1)와 제 2 스위칭 소자(S2)는 제로 전압 스위칭(ZVS)으로 동작을 한다.
또한, 시각 t3에서 승압/공진 콘덴서(Cr)의 양단 전압(VCr)은 클램핑 콘덴서(Cd)의 양단 전압(VCd)으로 되며, 승압/공진 인덕터(Lr)의 전류(ILr)는 제 3 다이오드(D3)를 통해 클램핑 콘덴서(Cd)를 충전시키고, 동시에 부하측으로 유입되어 직선적으로 감소한다. 이 시점에서 제 3 스위칭 소자(S3)의 턴-온 동작은 스위치 양단의 전압이 영이므로 제로 전압 스위칭(ZVS)으로 동작된다.
여기서, 시각 t4는 승압/공진 인덕터(Lr)의 전류(ILr)가 제로로 되는 시각이며, 구간 Tc는 스위칭 동작의 1 주기를 나타낸다.
도 5a~도 5c는 본 발명의 스위칭 소자들의 스위칭 궤적을 도시한 파형도로, 소프트 스위칭 DC-AC 인버터의 부분공진 회로부 제어소자들의 스위칭 특성을 나타낸 전압-전류 특성 곡선(V-I characteristic curve)이다.
도 5a는 제 1 스위칭 소자(S1)의 스위칭 궤적이고, 도 5b는 제 2 스위칭 소자(S2)의 스위칭 궤적이며, 도 5c는 제 3 스위칭 소자(S3)의 스위칭 궤적이다.
여기서, 전압-전류 특성 곡선에서 둘러 쌓인 면적은 스위칭 손실과 비례하므로, 사용된 스위치들은 소프트 스위칭 동작에 의해 스위칭 손실이 매우 적음을 알 수 있다.
표 1은 본 발명에서 제시한 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치에 대하여 임의의 회로정수를 대입한 실험치를 제시하고 있다.
입력 전압 220V
승압/공진 콘덴서(Cr) 70 ×10-6H
승압/공진 인덕터(Lr) 100 nF
클램핑 콘덴서(Cd) 1000 ×10-6F
스위칭 주파수( fc) 20 kHz
듀티율Dc(Ton/Tc) 30 %
다음으로, 본 발명의 제어 회로의 바람직한 실시예를 첨부한 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 펄스 전류의 파형을 도시한 예시도이며, 도 7은 본 발명의 제어 회로의 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다.
전술한 바와 같이, 펄스 아크 용접은 비교적 세경(펄스 MAG 용접의 경우, 0.8∼1.6mm)의 전극 와이어를 이용하여 Ar-CO2(5∼20%) 혼합 가스 중에서 모재(피용접물)와 전극 와이어 사이에서 아크를 발생시키는 용접법으로, 전극 와이어의 재질 및 직경에 의해 정해지는 임계 전류 보다 높은 첨두 전압치(peak voltage value)를 갖는 펄스 전류를 적절하게 반복 동기시켜 전극 와이어의 선단에 형성된 용적(즉, 용접 전원의 선단에서 모재로 이행하는 용융 금속)을 펄스 전류에의 동기에 의한 강제적인 이탈을 통해 스프레이상으로 모재(즉, 용융지)에 이행시킨다.
다음 펄스 전류가 인가될 때까지는 전류를 저감한 베이스 전류(base current)로서 아크의 유지를 도모한다. 이렇게 1펄스로 1용적의 원활한 이행을 여러 가지 용접조건에 있어서 실현하기 위해서는 용접 전류 파형의 각 파라미터를 용접 조건 마다 최적화 할 필요가 있다. 따라서, 도 6에서 용접전류 파라미터를 와이어 재질이나 와이어 직경에 따라 적정한 값으로 설정하는 것이 중요하다. 또한 적정한 아크장을 얻기 위해, 용접 전류의 송급 속도에 따라 펄스 주파수 f를 증감시켜야 할 필요가 있다. 각 파라미터의 관계는 수학식 5와 같다.
Iav= f⋅Tp(Ip- IB) + IB
도 7에 도시한 바와 같은 제어 회로를 통해 검출된 출력 전류를 설정 전류 평균치가 동일한 펄스전류 파형을 얻기 위해 베이스 시간을 계산하여 12.6kHz의 펄스폭 변조 제어에 의해 정전류 특성으로 제어된다.
용적의 이행에 대해서 1펄스 1용적 이행을 실현하기 위해 첨두(peak) 전류 (Ip)와 첨두 전류폭 (Tp)을 미리 설정하여 베이스 전류폭(TB)을 제어하는 펄스 주파수 제어를 하여 출력 전류 제어를 수행한다.
이하, 본 발명의 고주파 변압기(50)를 설명하기로 한다.
고주파 변압기(50)는 2차측 코일을 중앙 탭(center tap)방식으로 하여, 시스템의 효율 향상을 도모한다. 예컨대, 고주파 변압기(50)는 수학적 계산식을 도출하여 변압기의 사양을 설계할 수 있다.
다시 말해서, 50 [kHz]이하의 주파수에서 동손으로 인한 온도가 30℃ 상승이 허용되면 허용전류밀도를 고려한 Ac·Aw의 곱은 수학식 6과 같다.
정격출력전류 350 A 이고 사용율이 60 % 이므로 출력측의 실효치 전류 I2= 271.1 [A]가 되고, 권수비 N = 93 / 327 = 0.284 이다. 이 경우 1차 전류 실효치는 수학식 7과 같이 된다.
수학식 7에서 팩터(factor) 0.96은 주소자의 상승 하강 시간과 데드 시간(dead time)에 대하여 할당된 계수이다. 변압기 1차 권선에 대해 철심 면적과 권선 가능 면적을 곱한 Ac·Aw는 K = 0.165, ΔBm= 0.5 [Tesla]로 하면 수학식 8과 같이된다.
철심은 PE 22 UU 120 × 160 × 20 (TDK)를 선정 예정으로 Ac·Aw의 곱을 계산하면
Ac= 2 × 3 = 6 cm2
Aw= 10 × 5.9 = 59 cm2
Ap= Ac⋅Aw= 59 × 6 = 354 cm4
1 세트(set)의 철심의 Ac·Aw1의 곱은 354 cm4이고 필요한 Ac·Aw의 곱은 867 cm4이므로 필요한 철심수는 867 / 354 = 2.5 [set]가 된다. 따라서 철심은 3[set]를 적층하여 사용하며, 철심의 총단 면적은 Ac= 6 × 3 = 18 [cm2] 이 된다.
변압기의 1차 권선수도 수식에 의해서 계산되며, 2차 권선 4 [turn]으로 했을 때 1차 권선수는 N1= N2× 327 / 93 = 14[turn]으로 한다. 이때의 철심의 자속 밀도는 수학식 9와 같이 된다
변압기방식 : 2차 Center Tap방식
입력 전압 : 267 [V] - 327 [V]
최고 무부하 전압 : 93 [V]
용량 : 18 KW (at rated output)
스위칭 주파수 : f = 20 [kHz]
자속 밀도 :Bm= 3100 [Gauss]
core : PE 22 UU 120 × 160× 20 × 3 [set]
1차 권선수 : 14 [turn]
2차 권선수 : 4 [turn]
도 8a는 설정 전류 100A일 때의 고주파 정류부(50)의 출력 펄스 전류와 전압 파형을 나타낸 타이밍도이며, 도 8b는 설정 전류 200A일 때의 고주파 정류부(50)의 출력 펄스 전류와 전압 파형을 나타낸 타이밍도를 도시한 것이다.
도 8a 및 도 8b는 아크 모니터링 시스템을 사용하여 출력 전압과 출력 전류를 취한 것이다. 이 모니터링 시스템에서는 홀(Hall, 1000A)에 의하여 전류를 변환하고, 전압은 직접 클립형 단자에 의하여 계측하고 감압 보드를 거쳐서, 노이즈 필터를 통과시킨다. 사용자가 선택가능하도록 제작된 저역 통과의 노이즈 필터를 통과한 신호를 아날로그/디지털 변환기(ADC)를 거친 후에 컴퓨터에 보내서 저장되는 구조로 되어있다. 일단 모니터링한 신호를 정밀하게 컴퓨터 상에서 분석하고, 정량화하는 과정을 거친다.
도 8a는 제안된 아크 용접 전원 장치를 사용하여 얻은 전류/전압 파형으로서 시간축(가로축)을 같게 0.1초 동안으로 하면서 전류와 전압의 펄스 파형을 나타낸 것이다. 도 8a는 전류를 100A로 설정하였을 때의 파형으로서 0.1초 동안 대략 7개의 용적이 이행하도록 되어 있다. 또한 도 8b는 설정 전류를 200A로 하였을 때의 파형으로서 0.1초 동안 19개의 펄스 파형이 존재하고 있어서 용적도 대략 같은 수만큼 이행한다.
전체적으로 전압 파형에서는 잠시 단락한 흔적이 있지만, 전류 파형에서는 대체적으로 안정적인 펄스 파형이 얻어지고 있어서 이 구간에서는 완벽한 1펄스 1드롭 이행이 이루어짐을 알 수 있다. 일반적으로 프로젝트 이행에서는 용적의 이행이 전류의 제곱에 비례하는 전자기적 핀치력(pinch force)에 주로 지배되기 때문에 전류의 펄스 파형에 크게 영향을 받는 것으로 알려지고 있다.
도 8a 및 도 8b에서 공통적인 것은 펄스 전류(Ip)와 펄스 시간(Tp)의 값이 거의 유사하다고 하는 것이지만, 현저하게 다른 것은 베이스 전류(Ib)와 베이스 시간(Tb)이다. 펄스 아크 용접에서는 설정 전류를 바꾸면 그와 동일한 평균전류가 얻어지게 해야 하는데, 이를 위해서 펄스 파형을 바꾸지 않고 베이스 파형 즉 베이스 전류와 베이스 시간을 조절하는 것이 일반적이고, 가장 간단한 방법인 것이다.
본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 본 발명의 청구 범위에 모두 귀속됨은 명백하다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치에 따르면, 다음과 같은 이점이 발생한다.
(1) 스위칭 소자들의 동작 상태가 가변되는 턴-온 및 턴-오프 시에만 공진 회로를 형성시키는 부분 공진 소프트 스위칭 기법이 적용됨으로써, 스위치들이 소프트 스위칭 모드로 동작되므로 스위칭 손실이 감소된다.
(2) 부분공진이 적용됨에 따라, 공진회로의 손실이 감소되고, 공진용 소자들의 스트레스가 감소되며, 결과적으로 시스템의 효율이 증대된다.
(3) 입력전류의 불연속제어에 의해 입력전압의 크기에 비례해서 입력전류가 정현파상으로 생성되므로, 입력 역률을 단위 역률로 만들 수 있다. 따라서, 고역률의 아크 용접 전원 장치를 실현할 수 있다.
(4) 일반적인 승압형 전력변환장치에 사용되는 인덕터나 스너버 콘덴서를 공진 및 승압용으로 이용할 수 있음에 따라 아크 용접 전원 장치의 회로 구조가 간단하다.
(5) 동일한 전력 용량 하에서 하드 스위칭회로에 비하여 스위칭 듀티율이 감소되므로, 아크 용접 전원 장치의 효율이 증대된다.

Claims (5)

  1. 아크 용접을 위한 아크 용접 전류를 공급하는 용접 전원부와;
    스위칭 펄스 신호에 따라 스위칭 소자들의 동작 상태가 가변되는 턴-온 및 턴-오프 시점에서만 공진 회로를 형성하여 스위칭 동작을 수행하는 부분 공진 스위칭 특성에 입각하여 상기 아크 용접 전류를 대상으로 소프트 스위칭 동작을 행하는 부분 공진 회로부; 및
    상기 부분 공진 회로부에 의해 상기 스위칭된 아크 용접 전류에 의해 금속 모재와 전극 와이어와의 사이에서 발생하는 아크열에 통해 금속을 가열해서 용융접합시키는 아크 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 공진 소프트 스위칭(PRSS; Partial Resonant Soft Switching)을 이용한 아크 용접기의 전원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 전원부의 교류 전원을 입력받아 각 상의 서지 전압을 필터링하는 전압 필터링부와; 상기 전압 필터링부의 출력을 입력받아 브리지 정류 회로를 통해 전파 정류를 수행하는 저주파 정류부를 상기 용접 전원부와 상기 부분 공진 회로부 사이에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분 공진 회로부의 출력을 입력받아 인버팅 스위칭 소자에 인가되는 펄스폭 변조 제어 신호에 따라 양전압과 음전압이 교번되는 고주파 구형 펄스를 출력하는 인버터부와; 1차측 코일을 통해 상기 인버터부의 출력을 입력받아 2차측 코일에 접속된 부하와 중앙 탭(center tap) 방식에 기반한 유도 결합성을 제공하는 고주파 변압기; 및 상기 고주파 변압기의 2차측 코일에 중앙 탭 방식으로 결합되어 높은 리플 주파수를 갖도록 전파 정류를 수행하는 고주파 정류부를 상기 부분 공진 회로부와 상기 아크 용접부 사이에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부분 공진 회로부는,
    입력단을 통해 상기 저주파 정류부의 출력을 입력받고 제어단을 통해 제 1 스위칭 펄스 신호를 인가받아 출력단을 통해 제 1 스위칭 출력을 출력하는 제 1 스위칭 소자와;
    상기 제 1 스위칭 소자의 출력단에 일측이 접속되어 음전하를 충전하고 타측에 양전하를 충전하여 전기적인 충방전 경로를 형성함으로써 승압과 공진을 위한 소자로 동작하는 승압/공진 콘덴서와;
    입력단이 상기 승압/공진 콘덴서의 타측에 접속되고 제어단을 통해 상기 제 1 스위칭 펄스 신호를 인가받아 출력단을 통해 제 2 스위칭 출력을 출력하는 제 2 스위칭 소자와;
    양극이 상기 제 1 스위칭 소자의 입력단에 접속되고 음극이 상기 제 2 스위칭 소자의 입력단에 접속된 제 1 다이오드와;
    양극이 상기 제 1 스위칭 소자의 출력단에 접속되고 음극이 상기 제 2 스위칭 소자의 출력단에 접속된 제 2 다이오드; 및
    일측이 상기 제 2 스위칭 소자의 출력단과 상기 제 2 다이오드의 음극의 공통 접점에 접속되어 상기 승압/공진 콘덴서와 직렬 공진 회로를 형성함으로써 승압 및 공진을 위한 소자로 동작하는 승압/공진 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 부분 공진 회로부는,
    음극이 상기 제 2 스위칭 소자의 출력단과 상기 제 2 다이오드의 음극 및 상기 승압/공진 인덕터의 공통 접점에 접속되고 양극이 접지되어 클램핑을 위한 경로를 제공하는 제 3 다이오드와;
    양극이 상기 승압/공진 인덕터의 타측에 접속되어 충전 경로를 형성하는 제 4 다이오드와;
    일측이 상기 제 4 다이오드의 음극에 접속되고 타측이 접지되어 상기 승압/공진 인덕터의 출력을 전기적인 경로를 통해 충방전함으로써 클램프 기능을 수행하는 클램핑 콘덴서; 및
    입력단이 상기 제 4 다이오드의 음극과 상기 클램핑 콘덴서의 타측의 공통 접점에 접속되어 제어단을 통해 제 2 스위칭 펄스 신호를 인가받아 상기 승압/공진 인덕터의 타측과 상기 제 4 다이오드의 양극의 공통 접점에 접속된 출력단을 통해 상기 클램핑 콘덴서의 방전 경로의 통전 여부를 스위칭하는 제 3 스위칭 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치.
KR1019980019915A 1998-05-29 1998-05-29 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치 KR100275667B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980019915A KR100275667B1 (ko) 1998-05-29 1998-05-29 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980019915A KR100275667B1 (ko) 1998-05-29 1998-05-29 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990086778A true KR19990086778A (ko) 1999-12-15
KR100275667B1 KR100275667B1 (ko) 2000-12-15

Family

ID=19537940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980019915A KR100275667B1 (ko) 1998-05-29 1998-05-29 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100275667B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114535754A (zh) * 2020-11-24 2022-05-27 中国石油天然气股份有限公司 逆变焊机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794539A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 苏州市双马机电有限公司 有限延迟移项全桥软开关逆变手工电弧焊机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114535754A (zh) * 2020-11-24 2022-05-27 中国石油天然气股份有限公司 逆变焊机

Also Published As

Publication number Publication date
KR100275667B1 (ko) 2000-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100671379B1 (ko) 아크 용접기 전원용 초퍼 출력 단
KR100895478B1 (ko) 가변 ａｃ 입력용 전기 아크 용접기
US8785816B2 (en) Three stage power source for electric arc welding
US8581147B2 (en) Three stage power source for electric ARC welding
KR100643072B1 (ko) 전기 아크 용접용 전원, 용접 방법 및 용접 전류 생성 방법
KR20060043511A (ko) 전기 아크 용접용 전원
JP2004538154A5 (ko)
JP4641137B2 (ja) 溶接機
CN113328638B (zh) 一种宽电压宽频率输出的等离子体电源及其控制方法
KR100855543B1 (ko) 에스 씨 알 을 이용한 인버터 용접기의 전원 공급장치
KR100275667B1 (ko) 부분 공진 소프트 스위칭을 이용한 아크 용접기의 전원 장치
Casanueva et al. TIG welding machines
JP2013132175A (ja) 直列共振型コンバータ回路
Ferreira et al. A series resonant converter for arc-striking applications
JP2002017087A (ja) スイッチング電源
JP5513249B2 (ja) コンデンサ式抵抗溶接機
Paul Simple means of resolving issues of AC-TIG welding equipment
Borka et al. A new, simple, low-cost, modular arrangement of high power factor for both DC and AC welding
JP2008048484A (ja) 直流交流変換装置の駆動方法
Singh et al. Power quality improvement using three phase modular converter for welding power supply
Klumpner et al. A two-stage power converter for welding applications with increased efficiency and reduced filtering
Lo et al. Current-regulated inverters with an output coupled inductor for AC arc welding machines
JPH0678535A (ja) 直流電源装置
JPH039894Y2 (ko)
KR930001225B1 (ko) 교류아아크용접기용 전원장치

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
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20030904

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee