TWI399913B

TWI399913B - 電源裝置

Info

Publication number: TWI399913B
Application number: TW096101552A
Authority: TW
Inventors: Katooka Masao; Ikeda Tetsuro; Danjo Kenzo; Morimoto Takeshi; Ishii Hideo
Original assignee: Sansha Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2013-06-21
Also published as: US20070165433A1; CN101030736B; TW200733536A; KR100985637B1; KR20070076438A; US7339807B2; JP2007195273A; JP4758234B2; CN101030736A

Description

電源裝置

本發明係有關一種電源裝置，尤其是自多數不同交流電壓中供應所選擇者，供應選擇之交流電壓所備之所欲電力之電源裝置。

已知之供應不同交流電壓之電源裝置之一例係提示於日本國專利第2558575號。此電源裝置為自400V商用交流電壓與200V商用交流電壓中選擇其一而供應。此電源裝置具備將所供給之交流電壓加以整流之整流電路及2個變換器。當400V之交流電壓供應至此電源裝置時，2個變換器係串聯連接於整流電路之輸出邊。當200V之交流電壓供應至此電源裝置時，2個變換器係並聯連接於整流電路之輸出邊。此變換器之切換係由多數開關進行。此開關之控制係由切換控制電路進行。切換控制電路，係在電源裝置供給交流電壓之前，切換開關使2個變換器連接成串聯，而在交流電壓供應至電源裝置時，檢測其交流電壓，與基準值昨比較而判定是400V或200V。判定為400V時開關保持現狀，判定為200V時切換開關使2個變換器連接為並聯。再者，控制電路將上述判定結果鎖住於閂鎖(Latch)電路，利用閂鎖電路之輸出使二變換器維持並聯連接之狀態。

但是，此電源裝置之切換控制電路之構成至為複雑，以致電源裝置之成本昂貴。

本發明之目的為低廉製造一種電源裝置，可在多數不同交流電壓中供應經選擇之所欲電力。

本發明之一電源裝置，係具備多數電源端子，而對此等電源端子供應互相不同之多數電壓中之一。由此等電源端子所供應之交流電壓經由整流電路整流，在整流電路之二輸出端子間產生對應上述供應電壓之整流電壓。在此電源裝置設有多數變換器與連接電路。連接電路將多數變換器在整流電路之輸出端子間，連接由多數連接狀態中之變換器連接指示訊號所選擇者。連接電路，例如可由多數開關元件構成。多數連接狀態對應於上述多數交流電壓。對上述電源端子供應交流電壓時，對應於其交流電壓使連接電路之連接狀態變化，而對上述變換器供給事先設定之電壓。將上述變換器連接指示訊號中之一應手動掃描輸出變換器連接指示訊號發生電路。介於上述整流電路之二輸出端子與上述多數變換器之間之路徑中有常開開關。常開開關為介入在整流電路之二輸出端子與連接電路之間為佳。對常開開關供應關閉訊號時，常開開關被關閉。對上述電源端子供應上述多數電壓中之一時，電壓檢測電路發生對應於其電壓之上述變換器連接指示訊號。對上述電源端子供應上述多數電壓中之一時，判定電路判定上述電壓檢測電路之變換器連接訊號與上述變換器連接指示訊號發生電路之變換器連接訊號是否一致。由此判定電路判定上述電壓檢測電路之變換器連接訊號與上述變換器連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號為一致時，對上述常開開關由常開開關驅動電路供應上述關閉訊號。於上述判定電路判定上述電壓檢測電路之變換器連接指示訊號與上述變換器連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號為不一致時，警報電路動作。

於如此構成之電源裝置，在常開開關開放之狀態下，在由變換器連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號所指示之連接狀態下，在連接電路連接多數變換器。判定電路判定對應於電壓檢測電路所發生之供應交流電壓之變換器連接指示訊號，與變換器連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號是否一致，雙方為一致時，常開開關驅動電路關閉常開開關。不一致時警報電路動作。由此，變換器連接指示訊號發生電路係由此電源裝置之使用者所操作，使對應於供應交流電壓之變換器連接指示訊號，與變換器連接指示訊號發生電路之變換器連接訊號成為一致，連接電路連接變換器成對應於供應交流電壓之連接狀態。

在上述多數電源端子與上述整流電路之間亦可設能以手動操作之輸入開關器。如此構成，則關閉輸入開關器即可判定電壓，判定對應於電壓檢測電路發生之供應交流電壓之變換器連接指示訊號與自變換器連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號如不一致時，警報電路動作。隨此打開輸入開關器，在其狀態下可變更連接指示訊號發生電路之連接指示訊號。

再者，上述變換器連接指示訊號發生電路，可具有手動操作之開關。此時該開關配置於上述輸入電開關器附近。如此構成，則關閉輸入電開關器時，對應於電壓檢測電路所發生之供應交流電壓之變換器連接指示訊號，與連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號如不一致時，警報電路立刻動作，而打開輸入電開關器，操作其附近之開關，可使對應於電壓檢測電路所發生之供應交流電壓之變換器連接指示訊號，與連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號成為一致。因此可迅速作上述使其一致之處理。

多數電壓可為第1電壓，與較其低之第2電壓。例如第1電壓可為第2電壓之約2倍。此時多數之變換器係由2台變換器所構成。又上述連接電路，具有將上述2台變換器串聯於上述整流電路之輸出端子間之第1變換器連接狀態，及將上述2台變換器並聯於上述整流電路之輸出端子間之第2變換器連接狀態。變換器連接指示訊號發生電路，可在對應於第1變換器連接狀態之第1變換器連指示接訊號，與對應於第2變換器連接狀態之第2片換気連接指示訊號之中，由使用此電源裝置者擇一發生。上述電壓檢測電路，在上述第1電壓供應至上述電源端子時，發生第1變換器連接指示訊號，在上述第2電壓供給至上述電源端子時，發生第2變換器連接指示訊號。

如此構成，在供應2種不同值之電壓時，由變換器連接指示訊號發生電路所指示之供應電壓，與實際供應電壓如不一致時，亦可連接2台變換器成為隨實際供應電壓之狀態。

又，上述各變換器可在輸入邊分別具有電容器。此時此等電容器在上述常開開關關閉時充電。又，各變換器由變換器驅動電路所驅動，而此變換器驅動電路，由上述判定電路判定上述電壓檢測電路之變換器連接指示訊號與自上述連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號為一致時，在上述電容器之充電完了時，驅動上述各變換器。

如此構成，在上述電容器完成充電後，各變換器能動作而可使變換器之輸出穩定。再者，各變換器之輸出電壓，分別經變壓器變壓後，亦可經交流－直流化電路變成直流。又，此經直流化之電壓亦可再經直流－交流化電路變成交流。

本發明之一實施形態之電源裝置之例為電弧焊接用電源裝置。此電源裝置為如圖1所示具備多數，例如3個電源端子2a、2b、2c。在此等電源端子間供應商用三相交流電壓。在各電源端子2a、2b間，2b、2c間，2a、2c間所供應之交流電壓為多數不同值之電壓，例如實效值為400V之第1電壓與實效值為200V之第2電壓中所選擇者。於此實施方式，第1之電壓與第2之電壓，其值為倍數關係。

電源端子2a、2b、2c，經過輸入電開關器4a、4b、4c連接於輸入邊整流電路6之輸入邊。輸入電開關器4a、4b、4c係由手動操作開關。輸入邊整流電路6為多數，例如6個二極管連接為電橋者，經過輸入開關器4a、4b、4c將電源端子2a、2b、2c供應之商用三相交流電壓整流，產生對應其交流電壓之整流電壓於輸出端子6P、6N間。

輸出端子6P、6N連接於常開開關，例如經過晶閘管8在連接電路10之兩端10a、10b。例如輸出端子6P，經過晶閘管8連接在連接電路10之一端10a。再者，輸出端子6N，亦可經過晶閘管8連接在連接電路10之一端10b。

連接電路10具有：多數，例如4個開關元件、例如繼電器接點12a、12b、12c、12d。此等繼電器接點12a、12b、12c、12d係按其記號順序自一端10a串聯連接至另一端10b。兩端10a、10b邊之繼電器接點12a、12d係由繼電器驅動電路14a所開關驅動，在中間之繼電器接點12b、12c則由繼電器驅動電路14b所開關驅動。

於此連接電路10，連接有多數例如2台變換器16a、16b之輸入邊。例如變換器16a一方之輸入邊連接於連接電路10之一端10a，另一方之輸入邊連接於繼電器接點12c、12d之互相連接點。又，變換器16b之一方輸入邊，連接於繼電器接點12a、12b之互相連接點，而另一方之輸入邊連接於連接電路10之另一端10b。

因此，例如關閉繼電器接點12a、12d，打開繼電器接點12b、12c時，變換器16a、16b互相連接成並聯，而經過晶閘管8連接於整流電路6之輸出端子6P、6N間。同様，打開繼電器接點12a、12d，關閉繼電器接點12b、12c時變換器16a、16b連接成串聯，經過晶閘管8連接整流電路6在輸出端子6P、6N間。因此，既使200V或400V電壓之任一方供應至電源端子2a、2b、2c，供應至變換器16a、16b之電壓為預先設定之電壓，例如為200V。再者，在變換器16a之輸入端間連接有電容器18a，在變換器16b之輸入端連接有電容器18b。

變換器16a、16b，為多數半導體開關元件，例如雙極電晶體、FET或具IGBT之全電橋型或半電橋型之公知者，在其等輸出邊會發生高頻電壓。此等高頻電壓由設於變換器16a、16b之輸出邊之變壓器20a、20b變壓為規定電壓。所變壓之高頻電壓供應至輸出邊整流器22，經過直流化後，經輸出端子24P、24N供應至無圖示之直流負載。再者，使用交流負載時，將輸出邊整流器22之輸出供應至無圖示之直流－交流變換器變換為交流，由輸出端子24P、24N供應至交流負載。

晶閘管8、繼電器驅動電路14a、14b及變換器16a、16b之控制，係由控制電路26進行。控制電路26，例如可由微電腦構成。圖1為執行該微電腦機能之方塊圖。

控制電路26具有關閉晶閘管8之關閉訊號，例如發生觸發訊號(Trigger Signal)之晶閘管控制部26a。

控制電路26具有驅動電路控制部26b，為控制繼電器驅動電路14a、14b。驅動電路控制部26b、如上述在繼電器接點12a、12d關閉時，控制繼電器驅動電路14a、14b使繼電器接點12b、12c為打開狀，而在繼電器接點12a、12d打開時，控制繼電器驅動電路14a、14b使繼電器接点12b、12c為關閉狀。

控制電路26具有變換器控制部26c，為控制變換器16a、16b。於變換器26c對變換器16a、16b之半導體開關元件供應開關訊號。回應此開關訊號，變換器16a、16b之半導體開關元件反覆on－off而變換器16a、16b發生高頻電壓。

為控制晶閘管控制部26a、驅動電路控制部26b、變換器控制部26c等之動作之判定電路，例如判定部26d亦具有控制電路26。此判定部26d亦控制警報電路40。警報電路40為發生聽覺警報或視覺警報者，或兼有視覺聽覺雙方亦可。

電源端子2a、2b間之電壓經由整流電路整流，並由DC/DC變換器30變換為規定電壓。由此規定電壓供應至控制電路26，控制電路26開始動作。再者，亦可由整流電路28將電源端子2b、2c間之電壓或電源端子2a、2c間之單相交流電壓加以整流，或如整流電路6將供應至電源端子2a、2b、2c之三相交流電壓加以整流構成整流電路28。

自DC/DC變換器30之規定電壓照樣供應至連接指示訊號發生電路32之切換開關34之一方接點34a。將此規定電壓由連接指示訊號發生電路32之降壓用電阻器36a、36b經降壓後之電壓，供應至切換開關34之另一方接點34b。切換開關34之接觸頭34c亦可由手動操作使其與接點34a及34b之一方接觸。接觸頭34c連接於判定部26d。

接觸頭34c連接於接點34a時，對判定部26d與驅動電路控制部26b有供應第1變換器連接指示訊號、例如為供應高狀態之電壓。接觸頭34c連接於接點34b時，對判定部26d與驅動電路控制部26b有供應第2變換器連接指示訊號、例如為低狀態之電壓。

驅動電路控制部26b，接受切換開關34之第1變換器連接指示訊號，即高狀態之電壓供應時，繼電器開關12a、12d打開，繼電器接點12b、12c關閉，即控制繼電器驅動電路14a、14b，使變換器16a、16b連接為串聯。又，驅動電路控制部26b，接受第2變換器連接指示訊號，即低狀態之電壓供應時，繼電器開關12a、12d關閉，繼電器接點12b、12c打開，即控制繼電器驅動電路14a、14b，使變換器16a、16b連接為並聯。

切換開關34係如圖3所示，配置於此電源裝置之構體40。例如切換開關34配置於構體40之背面，靠近輸入電開關器4a、4b、4c。

輸入端子2a、2b間之電壓亦供應至電壓檢測電路38，並構成為電壓檢測電路38在輸入端子2a、2b間之電壓為400V時，供應高狀態之電壓(即，第1變換器連接指示訊號)至判定部26d，輸入端子2a、2b間之電壓為200V時，供應低狀態之電壓(即，第2變換器連接指示訊號)至判定部26d。再者，電壓檢測電路38，在DC/DC變換器30對控制電路26供給預設之電壓時動作。

判定部26d，判定電壓檢測電路38之連接指示訊號，與連接指示訊號發生裝置32之連接指示訊號是否一致。雙方一致時，即雙方均為高狀態電壓或低狀態電壓時，對驅動電路控制部26供應繼續之訊號，使現在之繼電器驅動電路14a、14b繼續控制，隨後要對晶閘管控制部26a供應觸發訊號而由觸發訊號發生指示訊號供應，在經過規定時間後對變換器控制部26c供應變換器16a、16b之動作開始指示訊號。

判定部26d，判定電壓檢測電路38之連接指示訊號，與連接指示訊號發生裝置32之連接指示訊號為不一致時，即，電壓檢測電路38及連接指示訊號發生電路32之一方之連接指示訊號為高狀態之電壓，而另一方之連接指示訊號為低狀態電壓時，使警報電路動作。但是，不使晶閘管控制部26a、驅動電路控制部26b、變換器控制部26c動作。

圖2為圖1所示電源裝置之控制電路26之動作之流程圖。對輸入端子2a、2b、2c供應交流電壓，而在輸入電開關器4a、4b、4c關閉時自整流電路28、DC/DC變換器30供給直流電壓至控制電路26，而控制電路26動作如圖2所示。再者，此時晶閘管8為開放狀態，各繼電器接點12a~12d亦開放狀態，變換器16a、16b不動作。

首先判定切換開關34之設定(步驟S2)。即，由連接指示訊號發生電路32之切換開關34判定是否供應高狀態或低狀態之連接指示訊號之任一方。如為高狀態之連接指示訊號，則此電源裝置之使用者可假定在電源端子2a、2b、2c有供應400V電壓，而對應於此使繼電器驅動電路14a為接通(步驟S4)，關閉繼電器接點12a、12d。由此，整流電路6之輸出端子6P、6N間之變換器16a、16b在晶閘管8導通時連接為串聯。

其次，判定電壓檢測電路38之連接指示訊號，與切換開關34之連接指示訊號是否一致(步驟6)，即，実際供應至電源端子2a、2b、2c之電壓，是否為步驟2所判定之400V。此判定之結果如為否，即，電源端子2a、2b、2c之電壓實際非400V，則警報電路42動作(步驟S8)，而再進行步驟S2。

另一方步驟S8之判定為是時，即，實際供應至電源端子2a、2b、2c之電壓，為照步驟2所判定之400V，則繼續繼電器驅動電路14a之接通(步驟S10)。其次，對晶閘管8供應觸發訊號使其接通(步驟S12)。由此，電容器18a、18b開始預備充電。隨後對變換器16a、16b供應開關訊號使變換器16a、16b發生高頻電壓(步驟S14)。

於步驟S2，判定自切換開關34在供應低狀態之連接訊號，則此電源裝置之使用者可設想電源端子2a、2b、2c有200V電壓之供應，而使繼電器驅動電路接通(步驟S16)關閉繼電器接點12b、12c。由此連接為並聯之變換器16a、16b，在晶閘管8導通時連接於整流電路6之輸出端子6P、6N間。其次，判定自電壓檢測電路38之連接指示訊號與切換開關之連接指示訊號是否一致(步驟S18)，即，實際供應至電源端子2a、2b、2c之電壓，是否為步驟2所判定之200V，此判定之結果如為否，則為電源端子2a、2b、2c之電壓實際非200v，即實施步驟S8，使警報電路42動作(步驟S8)，而再進行步驟S2。

於步驟S18之判定為是時，繼續繼電器驅動電路14b之接通(步驟S20)。其次進行步驟S12、步驟S14使晶閘管8導通，隨後使變換器16a、16b動作(步驟S14)。

如上述，切換開關34所設定之連接指示訊號，與電壓檢測電路38之連接指示訊號不一致時，警報電路40會動作。例如，切換開關34在輸出高狀態之連接指示訊號，即在供應設定為400V之電壓，但是電壓檢測電路38却在輸出低狀態之連接指示訊號時，即實際卻在供應200V之電壓時，因警報電路42之動作，可要使用者切換切換開關34。警報電路42之動作在關閉輸入電開關器4a、4b、4c之後立刻開始。因此在輸入電開關器4a、4b、4c附近裝設切換開關，可在警報電路42動作後迅速正確切換切換開關34。

由於此切換動作，於連接電路10之繼電器接點12a、12c打開、繼電器接點12b、12c關閉。在此連接電路10之切換時，因晶閘管8維持開放狀態，因此連接電路10無外加電壓，各繼電器接點12a~12d及變換器16a、16b不因切換而受損傷。在此切換後晶閘管8自動接通，變換器16a、16b動作。再者，警報電路42動作時，打開輸入電開關器4a、4b、4c，隨後重新設定切換開關34，可再關閉輸入電開關器4a、4b、4c。

切換開關34在輸出低狀態之連接指示訊號時，即，設定為供應200V之電壓，但是供應至電源端子2a、2b、2c為400V時，亦會如上動作。

於上述實施方式，控制電路26係使用微電腦而實現晶閘管控制部26a、驅動電路控制部26b、變換器控制部26c、判定部26d之機能，但是並不限於此，亦可由邏輯電路構成晶閘管控制部26a、驅動電路控制部26b、變換器控制部26c、判定部26d。

又，於上述實施方式，此電源裝置係使用於電弧焊接機者，但是並不限於此，例如亦可使用於電弧裁切機、等離子裁切機或光源用電源裝置。

又，於上述實施方式，係使用400V與200V電壓，但是並不限於此，例如亦可使用200V與100V電壓。又不限於2種電壓，亦可使用於在3種以上電壓中之任何電壓之電源裝置。例如在供應100V、200V、400V電壓中之任內者時，裝設4台變換器，而在供應100V電壓時，4台變換器全部並聯，供應200V電壓時，2台變換器串聯而再將2個串聯電路並聯，供應400V電壓時，4台變換器串聯，等構成連接電路10即可。

於上述實施方式，連接電路係使用繼電器接點所構成，但是並不限於此，例如亦可使用半導體開關元件，例如雙極電晶體、FET、或IGBT等。

又，於上述實施方式，裝設3個電源端子2a、2b、2c構成供應三相商用交流電壓至電源端子2a、2b、2c，但是亦可設定2個電源端子構成供應單相商用交流電壓。

於上述實施方式，係使用晶閘管8，亦可使用繼電器代替。

2a、2b、2c‧‧‧電源端子

4a、4b、4c‧‧‧輸入電開關器

6‧‧‧輸入邊整流電路

6P、6N‧‧‧輸出端子

8‧‧‧晶閘管

10‧‧‧連接電路

12a、12b、12c、12d‧‧‧繼電器接點

14b‧‧‧繼電器驅動電路

16a‧‧‧變換器

18a‧‧‧電容器

20a、20b‧‧‧變壓器

22‧‧‧輸出邊整流器

24P、24N‧‧‧輸出端子

26‧‧‧控制電路

28‧‧‧整流電路

30‧‧‧DC/DC變換器

32‧‧‧訊號發生電路

34‧‧‧切換開關

34a‧‧‧接點

34c‧‧‧接觸頭

36a、36b‧‧‧降壓用電阻器

42‧‧‧控制警報電路

圖1本發明之一實施方式之電源裝置之方塊圖。

圖2 圖1之電源裝置之動作流程圖。

圖3 圖1之電源裝置之概略背面圖。

S2．．．判定開關設定

S4．．．接通繼電器驅動電路14a

S8．．．警報

S6．．．開關設定是否對應輸入電壓？

S10．．．使繼電器驅動電路14a動作

S12．．．接通晶閘管8與充電電容器18a與18b

S14．．．接通變換器16a與16b

S16．．．接通繼電器驅動電路14b

S18．．．開關設定是否對應輸入電壓？

S20．．．使繼電器驅動電路14b動作

Claims

一種電源裝置，係具備：多數電源端子，可供應互相不同之多數電壓中之一；整流電路，將由此等電源端子供應之電壓加以整流，應上述供應電壓在2個輸出端子間產生整流電壓；多數變換器；連接電路，隨動於變換器連接指示訊號，在多數變換器連接中之一連接上述多數變換器，而上述多數變換器之連接，係分別對應於上述多數不同電壓，對上述多數電源電壓供應上述多數不同電壓之任一時，亦可對上述變換器供應預先設定之電壓；變換器連接指示訊號發生電路，隨手動操作輸出對應於上述多數變換器連接之一之上述變換器連接指示訊號；常開開關，介入在上述整流電路之二輸出端子與上述多數變換器之間之路徑中，接受到閉路訊號之供應時會關閉；電壓檢測電路，對上述電源端子供應上述多數電壓中之一時，發生對應於其電壓之上述變換器連接指示訊號；判定電路，對上述電源端子供給上述多數電壓中之一時，判定上述電壓檢測電路之變換器連接指示訊號，與上述變換器指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號是否一致；常開開關驅動電路，由上述判定電路判定，上述電壓檢測電路之變換器連接指示訊號與上述連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號為一致時，對上述常開開關供應上述關閉訊號；警報電路，由上述判定電路判定，上述電壓檢測電路之變換器連接指示訊號與上述連接指示訊號發生電路之變換器連接指示訊號為不一致時，會發出警報；及手動可開關之輸入電開關器，設於上述多數電源端子與上述整流電路之間。
根據請求項1之電源裝置，上述變換器連接指示訊號發生電路，具有可手動操作之開關，此開關係配置在上述輸入電開關器附近。
根據請求項1之電源裝置，其中上述多數電壓為，第1電壓與較其為低之第2電壓，而上述多數變換器係由2台變換器所構成，並且，上述變換器連接電路具有：第1連接，將上述2台變換器串聯於上述整流電路之輸出端子間；及第2連接，將上述2台變換器並聯於上述整流電路之輸出端子間，而上述變換器連接指示訊號發生電路，係對應於第1連接之第1變換器連接指示訊號，與對應於第2連接之第2變換器連接指示訊號之間，發生其中之一，上述電壓檢測電路，在對上述電源端子供應上述第1電壓時，發生第1變換器連接指示訊號，在對上述電源端子供應上述第2電壓時，發生第2變換器連接指示訊號。
根據請求項1之電源裝置，其中，上述各變換器在其等輸入邊分別具有電容器，而其等電容器在上述常開開關關閉時被充電，上述各變換器，係由變換器驅動電路所驅動，此驅動電路，係由上述判定電路判定上述電壓檢測電路之變換器連接訊號與上述連接指示訊號發生電路之變換器連接訊號為一致時、在上述電容器之充電終了後驅動上述變換器。