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JP5053581B2 - Arc machining power supply - Google Patents

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JP5053581B2 JP2006188912A JP2006188912A JP5053581B2 JP 5053581 B2 JP5053581 B2 JP 5053581B2 JP 2006188912 A JP2006188912 A JP 2006188912A JP 2006188912 A JP2006188912 A JP 2006188912A JP 5053581 B2 JP5053581 B2 JP 5053581B2
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Description

本発明は、商用交流電源が高電圧又はその約半分の低電圧の2系統のどちらでも使用可能なアーク加工用電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply device for arc machining in which a commercial AC power supply can use either a high voltage or a low voltage of about half of the commercial AC power supply.

アーク加工用電源装置において、商用交流電源が200V又は400Vの2系統の電源を共用するために、変圧器の巻数比等を切り換えることによって対応してきた。   In the arc machining power supply device, since the commercial AC power supply shares two power supplies of 200V or 400V, it has been dealt with by switching the turns ratio of the transformer.

図4は、従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。同図において、ダイオードD9乃至ダイオードD18は、商用交流電源を直流電圧に三相全波整流する1次整流用のダイオードである。スイッチSW1乃至スイッチSW3は、互いに連動する電圧切換スイッチであり、平滑コンデンサC6及び平滑コンデンサC7は、直流電圧を平滑するコンデンサである。   FIG. 4 is an electrical connection diagram of a conventional arc machining power supply device. In the figure, diodes D9 to D18 are primary rectifying diodes that three-phase full-wave rectify commercial AC power to DC voltage. The switches SW1 to SW3 are voltage changeover switches interlocking with each other, and the smoothing capacitor C6 and the smoothing capacitor C7 are capacitors that smooth the DC voltage.

インバータ回路INVは、例えば、図示省略の4つのスイッチング素子でフルブリッジを形成する。主変圧器INTは、アーク加工に適した高周波交流電圧に変換して出力し、2次整流回路DR1は、高周波交流電圧を直流電圧に整流して出力する。   For example, the inverter circuit INV forms a full bridge with four switching elements (not shown). The main transformer INT converts the high frequency AC voltage suitable for arc machining and outputs it, and the secondary rectifier circuit DR1 rectifies the high frequency AC voltage into a DC voltage and outputs it.

図4に示す、電圧切換スイッチSW1乃至電圧切換スイッチSW3がa側、例えば200V側(低電圧側)にあるときはダイオードD9乃至ダイオードD18とコンデンサC3乃至コンデンサC5とによって倍電圧整流回路を形成する。一方、電圧切換スイッチSW1乃至電圧切換スイッチSW3がb側、例えば400V側(高電圧側)にあるときはダイオードD9乃至スイッチD18によって三相全波整流回路が形成される。   When the voltage selector switches SW1 to SW3 shown in FIG. 4 are on the a side, for example, 200V side (low voltage side), the voltage doubler rectifier circuit is formed by the diodes D9 to D18 and the capacitors C3 to C5. . On the other hand, when the voltage changeover switch SW1 to voltage changeover switch SW3 are on the b side, for example, 400V side (high voltage side), a three-phase full-wave rectifier circuit is formed by the diodes D9 to D18.

つぎに、図5に示す商用交流電源の入力波形図を用いて動作について説明する。図4に示す、電圧電圧切換スイッチSW1乃至電圧電圧切換スイッチSW3がb側、例えば400V側(高電圧側)にあるときは、回路は通常の三相全波整流回路となるので説明を省略し、電圧切換スイッチSW1乃至電圧電圧切換スイッチSW3がa側、200V側(低電圧側)にあるときの動作を商用交流電源の各U、V、W相の電圧波形とともに説明する。   Next, the operation will be described using the input waveform diagram of the commercial AC power source shown in FIG. When the voltage / voltage selector switch SW1 to SW3 shown in FIG. 4 are on the b side, for example, 400V side (high voltage side), the circuit is a normal three-phase full-wave rectifier circuit, and the description thereof is omitted. The operation when the voltage changeover switch SW1 to the voltage voltage changeover switch SW3 are on the a side and 200V side (low voltage side) will be described together with the U, V and W phase voltage waveforms of the commercial AC power supply.

図5に示す、T1の期間はU相の電位が最も高くV相の電位が最も低い。従って、UV間の電圧によってダイオードD10を通してコンデンサC3が充電される。このとき、図に示す、出力端子1、2間には入力端子U、電圧切換スイッチSW3、コンデンサC5、ダイオードD16、出力端子1、コンデンサC6、コンデンサC7、出力端子2、ダイオードD15、入力端子Vの経路で電圧が印加される。   In the period T1 shown in FIG. 5, the U-phase potential is the highest and the V-phase potential is the lowest. Therefore, the capacitor C3 is charged through the diode D10 by the voltage between UV. At this time, an input terminal U, a voltage changeover switch SW3, a capacitor C5, a diode D16, an output terminal 1, a capacitor C6, a capacitor C7, an output terminal 2, a diode D15, and an input terminal V are disposed between the output terminals 1 and 2 shown in the figure. A voltage is applied in the path.

このとき、ダイオードD9及びダイオードD13はコンデンサC5とU相またはV相の電位によって逆バイアスされており導通しない。ここでコンデンサC5は、これより先のT5の期間に充電され、極性はダイオードD16とダイオードD17との接続点がプラスとなってUV間の電圧と同極性であるので出力端子1、2間にはこれらの和の電圧が印加される。   At this time, the diode D9 and the diode D13 are reverse-biased by the capacitor C5 and the U-phase or V-phase potential and do not conduct. Here, the capacitor C5 is charged in the period of T5 before this, and the polarity is the same as the voltage between UV with the connection point of the diode D16 and the diode D17 being positive, and therefore between the output terminals 1 and 2. The sum of these voltages is applied.

T2の期間において、コンデンサC3の端子電圧はUV間電圧の波高値まで充電されているので、これ以上充電されることなく、この状態を保持する。一方、出力端子1、2間にはW相の電位が最も低くなるために、ダイオードD18を通してWU間電圧とコンデンサC5の端子電圧との和が出力される。   In the period of T2, the terminal voltage of the capacitor C3 is charged up to the peak value of the voltage between UV, so that this state is maintained without further charging. On the other hand, since the W-phase potential is the lowest between the output terminals 1 and 2, the sum of the voltage between WUs and the terminal voltage of the capacitor C5 is output through the diode D18.

T3の期間において、V相の電位が最高、W相の電位が最低となるのでVW間電圧によってコンデンサC4が充電され、同時にコンデンサC3の電圧とVW間電圧との和が、出力端子1、2間に出力される。   During the period T3, the V-phase potential is the highest and the W-phase potential is the lowest, so the capacitor C4 is charged by the voltage between VW, and at the same time, the sum of the voltage of the capacitor C3 and the voltage between VW is the output terminals 1, 2 Output in between.

T4の期間において、コンデンサC4の充電は停止し、コンデンサC4の端子電圧とVU間の電圧との和が出力端子1,2間に出力される。   During the period T4, the charging of the capacitor C4 is stopped, and the sum of the terminal voltage of the capacitor C4 and the voltage between VU is output between the output terminals 1 and 2.

T5の期間において、WU間の電圧によってコンデンサC5が充電されるとともにコンデンサC4の端子電圧とWU間の電圧との和が出力端子1、2間に出力される。   During the period T5, the capacitor C5 is charged by the voltage between the WUs, and the sum of the terminal voltage of the capacitor C4 and the voltage between the WUs is output between the output terminals 1 and 2.

T6の期間において、コンデンサC5の充電は停止し、コンデンサC4の端子電圧とWV間の電圧との和が出力端子1,2間に出力される。   During the period T6, the charging of the capacitor C5 is stopped, and the sum of the terminal voltage of the capacitor C4 and the voltage between WV is output between the output terminals 1 and 2.

上記の期間T1からT6までが繰り返される各期間において、各コンデンサの端子電圧とは常に同極性であり、かつ出力端子1側がプラス極性であるので出力端子1、2間には交流電源の線間電圧の2倍の出力電圧が供給されることになる。
(例えば、特許文献1)
In each period in which the above-described periods T1 to T6 are repeated, the terminal voltage of each capacitor is always the same polarity, and the output terminal 1 side has a positive polarity. An output voltage that is twice the voltage is supplied.
(For example, Patent Document 1)

特開平5−96372号公報JP-A-5-96372

従来のアーク加工用電源装置では、商用交流電源が200V又は400Vの2系統の電源を共用するために、図4に示す電圧切換スイッチSW1乃至SW3をa側、例えば200V側(低電圧側)のときに、9つのダイオードと3つのコンデンサとによって倍電圧整流回路を形成し、この三相全波整流回路は、商用交流電源の200Vを三相全波整流し整流した直流電圧を2倍に昇圧して出力する。一方、電圧切換スイッチSW1乃至SW3をb側、例えば400V側(高電圧側)のときには、9つのダイオードによって三相全波整流回路を形成し、この三相全波整流回路は、商用交流電源の400Vを三相全波整流して出力するようにして、2系統の電源の共用を可能にさせていた。   In the conventional arc machining power supply device, since the commercial AC power supply shares two power supplies of 200V or 400V, the voltage change-over switches SW1 to SW3 shown in FIG. 4 are set to the a side, for example, the 200V side (low voltage side). Sometimes nine diodes and three capacitors form a voltage doubler rectifier circuit. This three-phase full-wave rectifier circuit doubles the rectified DC voltage by three-phase full-wave rectification of 200V of commercial AC power supply. And output. On the other hand, when the voltage changeover switches SW1 to SW3 are on the b side, for example, 400V side (high voltage side), a three-phase full-wave rectifier circuit is formed by nine diodes. 400V was rectified by three-phase full-wave rectification and output, so that two power sources could be shared.

しかし、倍電圧整流回路では、U相、V相及びW相の各相に容量の大きいダイオード、コンデンサ及び電圧切換スイッチ等の部品を新たに設けることが必要となるため、倍電圧整流回路の構成が複雑になり電源装置の小型化の妨げとなっていた。   However, in the voltage doubler rectifier circuit, it is necessary to newly provide components such as a diode having a large capacity, a capacitor, and a voltage changeover switch in each phase of the U phase, the V phase, and the W phase. Has become complicated and hinders downsizing of the power supply.

そこで、本発明では、上述した課題を解決することができるアーク加工用電源装置を提供することにある。   Therefore, the present invention is to provide a power supply device for arc machining that can solve the above-described problems.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、商用交流電源を整流して脈動する直流電圧を出力する三相全波整流回路と、前記三相全波整流回路に並列に設けて前記直流電圧を平滑する同一容量の第1の平滑コンデンサ及び第2の平滑コンデンサからなる直列回路と、インバータ回路の出力を制御する出力制御回路と、アーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流して直流電圧を出力する2次整流回路とを、設けたアーク加工用電源装置において、前記三相全波整流回路のプラス側と前記直列回路の中点との間に設けて前記直流電圧を前記第2の平滑コンデンサに供給する第1の充電用スイッチング素子と、前記三相全波整流回路のマイナス側と前記直列回路の中点との間に設けて前記直流電圧を前記第1の平滑コンデンサに供給する第2の充電用スイッチング素子と、前記第1の充電用スイッチング素子のコレクタ側と前記直列回路のプラス側との間に設けて前記第1の平滑コンデンサの放電を防止する第1の放電防止用ダイオードと、前記第2の充電用スイッチング素子のエミッタ側と前記直列回路のマイナス側との間に設けて前記第2の平滑コンデンサの放電を防止する第2の放電防止用ダイオードと、前記三相全波整流された直流電圧を検出して入力電圧検出信号として出力する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出信号の値が予め定めた入力基準値以上で予め定めた基準電圧値以下のとき前記商用交流電源が200V系であると判別し、互いに半周期ずらした最大導通比率の同一時間の第1の充電制御信号及び第2の充電制御信号を繰り返し出力して前記第1の充電用スイッチング素子及び第2の充電用スイッチング素子を導通し、前記入力電圧検出信号の値が前記基準電圧値以上のとき前記商用交流電源が400V系であると判別し、前記第1の充電制御信号及び第2の充電制御信号の出力を停止して前記第1の充電用スイッチング素子及び第2の充電用スイッチング素子を遮断する充電制御回路とを、備えたことを特徴とするアーク加工用電源装置である。 In order to solve the above-described problem, the first invention provides a three-phase full-wave rectifier circuit that outputs a pulsating DC voltage by rectifying a commercial AC power supply, and is provided in parallel with the three-phase full-wave rectifier circuit. A series circuit composed of a first smoothing capacitor and a second smoothing capacitor having the same capacity for smoothing the DC voltage, an output control circuit for controlling the output of the inverter circuit, and a main transformer for converting to a high-frequency AC voltage suitable for arc machining And a secondary rectifier circuit that rectifies the output of the main transformer and outputs a DC voltage, in the arc machining power supply device, in the plus side of the three-phase full-wave rectifier circuit and in the series circuit Between the first switching element for supplying the DC voltage to the second smoothing capacitor and the negative side of the three-phase full-wave rectifier circuit and the middle point of the series circuit. Provide the DC voltage A second charging switching element to be supplied to the first smoothing capacitor, and a discharge of the first smoothing capacitor provided between the collector side of the first charging switching element and the plus side of the series circuit. A first discharge prevention diode for preventing discharge, and a second discharge capacitor provided between the emitter side of the second charging switching element and the negative side of the series circuit for preventing discharge of the second smoothing capacitor. An anti-discharge diode, an input voltage detection circuit that detects the three-phase full-wave rectified DC voltage and outputs it as an input voltage detection signal; and a value of the input voltage detection signal is greater than or equal to a predetermined input reference value in advance wherein when more than the reference voltage value determined commercial AC power source is determined to be a 200V system, a first charge control signal and the second charge system of the same time of the maximum conduction ratio is shifted by a half cycle from each other Signals repeatedly output to conducting the first charge switching element and the second charge switching element, the commercial AC power supply when the value is more than the reference voltage value of the input voltage detection signal is a 400V system And a charging control circuit that stops the output of the first charging control signal and the second charging control signal and shuts off the first charging switching element and the second charging switching element. This is a power supply device for arc machining.

第2の発明は、前記充電制御回路の前記第1の充電制御信号及び前記第2の充電制御信号の出力周波数は、360Hzから30KHzの範囲であることを、特徴とする請求項1に記載のアーク加工用電源装置である。 The second invention is characterized in that output frequencies of the first charge control signal and the second charge control signal of the charge control circuit are in the range of 360 Hz to 30 KHz . This is a power supply device for arc machining.

第1の発明によれば、倍電圧整流回路は、第1の充電用スイッチング素子及び第2の充電用スイッチング素子並びに第1の平滑コンデンサ及び第2の平滑コンデンサから形成される。そして、第1の平滑コンデンサ及び第2の平滑コンデンサは、脈動する直流電圧の昇圧と平滑の両方を兼ねるので回路構成が非常に単純になり、電源装置の小型化を可能にする。   According to the first invention, the voltage doubler rectifier circuit is formed of the first charging switching element, the second charging switching element, the first smoothing capacitor, and the second smoothing capacitor. Since the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor serve both as boosting and smoothing of the pulsating DC voltage, the circuit configuration becomes very simple, and the power supply device can be miniaturized.

第2の発明によれば、充電制御回路の出力周波数は、商用交流電源が三相全波整流されたときの脈動周波数(例えば、360Hz)より高く設定し、第1の平滑コンデンサ及び第2の平滑コンデンサを充電するので、高周波化によってコンデンサの充電電流のリップル値が小さくなり平滑コンデンサの寿命が長くなる。   According to the second invention, the output frequency of the charge control circuit is set to be higher than the pulsation frequency (for example, 360 Hz) when the commercial AC power supply is three-phase full-wave rectified, and the first smoothing capacitor and the second Since the smoothing capacitor is charged, the ripple value of the charging current of the capacitor is reduced by increasing the frequency, and the life of the smoothing capacitor is extended.

第3の発明によれば、充電制御回路は、商用交流電源が投入され、この商用交流電源の整流を開始したときから予め定めた時間が経過したときに、整流された直流電圧と基準電圧とを比較するので、商用交流電源の入力電圧が200Vか400Vかを正確に判別できる。   According to the third aspect of the present invention, the charging control circuit includes a rectified DC voltage and a reference voltage when a predetermined time elapses from when commercial AC power is turned on and rectification of the commercial AC power is started. Therefore, it is possible to accurately determine whether the input voltage of the commercial AC power supply is 200V or 400V.

図1は、本発明の実施形態1に係るアーク加工用電源装置である。同図において、図4に示す従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。   FIG. 1 shows an arc machining power supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagram of the arc machining power supply device of the prior art shown in FIG. 4 perform the same operations, so the description thereof will be omitted, and only the components having different reference numerals will be described.

図1に示す第1のダイオードD1乃至第6のダイオードD6によって、三相の商用交流電源を三相全波整流して三相全波整流回路を形成する。また、三相全波整流回路の並列のコンデンサを設けて直流電源回路を形成し、上記三相全波整流回路に替えて直流電源回路を使用してもよい。入力電圧検出回路IVは、三相全波整流された直流電圧を検出して入力電圧検出信号Ivとして出力する。第1の平滑コンデンサC1及び第2の平滑コンデンサC2は、同一容量の直列回路を形成して直流電圧を平滑する。   A three-phase full-wave rectification circuit is formed by three-phase full-wave rectification of a three-phase commercial AC power supply by the first diode D1 to the sixth diode D6 shown in FIG. Further, a DC power supply circuit may be formed by providing a parallel capacitor of a three-phase full-wave rectifier circuit, and a DC power supply circuit may be used instead of the three-phase full-wave rectifier circuit. The input voltage detection circuit IV detects a DC voltage that has undergone three-phase full-wave rectification and outputs it as an input voltage detection signal Iv. The first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 form a series circuit having the same capacity to smooth the DC voltage.

第1の充電用スイッチング素子TR1及び第2の充電用スイッチング素子TR2は、両者が重複することなく交互に同一時間、導通と遮断とを繰り返して三相全波整流回路からの直流電圧を第1の平滑コンデンサC1と第2の平滑コンデンサC2とに交互に供給する。   The first charging switching element TR1 and the second charging switching element TR2 repeat the conduction and the interruption alternately for the same time without overlapping each other, so that the DC voltage from the three-phase full-wave rectifier circuit is the first. Are alternately supplied to the smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2.

第1の放電防止用ダイオードD7及び第2の放電防止用ダイオードD8は、充電された第1の平滑コンデンサC1及び第2の平滑コンデンサC2の充電電圧の放電を防止する。   The first discharge preventing diode D7 and the second discharge preventing diode D8 prevent the charged voltage of the charged first smoothing capacitor C1 and second smoothing capacitor C2 from being discharged.

インバータ回路INVは、4つのスイッチング素子で形成するフルブリッジ回路を使用しているが、ハーフブリッジ回路又はフォワード回路を使用してもよい。 Although the inverter circuit INV uses a full bridge circuit formed by four switching elements, a half bridge circuit or a forward circuit may be used.

出力電流検出回路IDは、出力電流を検出して出力電流検出信号Idとして出力する。比較演算回路ERは、出力電流設定信号Irと出力電流検出信号Idとを比較演算して、比較演算信号Erとして出力する。出力制御回路SCは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調するPWM制御を行ない、比較演算信号Erの値に応じて、第1の出力制御信号Sc1及び第2の出力制御信号Sc2のパルス幅を制御する。   The output current detection circuit ID detects the output current and outputs it as an output current detection signal Id. The comparison operation circuit ER compares and calculates the output current setting signal Ir and the output current detection signal Id, and outputs the comparison operation signal Er. The output control circuit SC performs PWM control that modulates the pulse width with a constant pulse frequency, and sets the pulse widths of the first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc2 according to the value of the comparison calculation signal Er. Control.

図2は充電制御回路CRの詳細図であり、第1の比較回路CP1、第2の比較回路CP2、入力基準設定回路VR1、基準電圧設定回路VR2、第1のアンド回路AD1、第2のアンド回路AD2、時限回路TI、反転回路IN及びスイッチング素子駆動回路SDによって形成されている。   FIG. 2 is a detailed diagram of the charge control circuit CR. The first comparison circuit CP1, the second comparison circuit CP2, the input reference setting circuit VR1, the reference voltage setting circuit VR2, the first AND circuit AD1, and the second AND circuit. The circuit AD2, the time limit circuit TI, the inverting circuit IN, and the switching element driving circuit SD are formed.

図3は、本発明のアーク加工用電源装置の動作を説明する波形図である。図3(A)の波形は入力電圧検出信号Ivを示し、図3(B)の波形は図2に示す第1の比較信号Cp1を示し、図3(C)の波形は図2に示すアンド信号Ad2を示し、図3(D)の波形は第1の充電制御信号Tr1を示し、図3(E)の波形は第2の充電制御信号Tr2を示し、図3(F)の波形は第1の平滑コンデンサC1及び第2の平滑コンデンサC2の端子間電圧が加算された電圧を示す。   FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the arc machining power supply device of the present invention. The waveform in FIG. 3A shows the input voltage detection signal Iv, the waveform in FIG. 3B shows the first comparison signal Cp1 shown in FIG. 2, and the waveform in FIG. 3C shows the AND signal shown in FIG. 3 (D) shows the first charge control signal Tr1, the waveform of FIG. 3 (E) shows the second charge control signal Tr2, and the waveform of FIG. 3 (F) shows the signal Ad2. The voltage obtained by adding the voltages across the terminals of the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 is shown.

つぎに、商用交流用電源が200V系統のときについての動作について説明する。
図示省略のマグネットスイッチ等をオンすると、商用交流電源は三相全波整流回路に入力されると商用交流電源を整流し脈動する直流電圧に変換して出力する。入力電圧検出回路IVは、脈動する直流電圧を検出して図3(A)に示す入力電圧検出信号Ivとして出力する。
Next, the operation when the commercial AC power supply is a 200V system will be described.
When a magnet switch or the like (not shown) is turned on, the commercial AC power supply is rectified and converted into a pulsating DC voltage when it is input to the three-phase full-wave rectifier circuit. The input voltage detection circuit IV detects a pulsating DC voltage and outputs it as an input voltage detection signal Iv shown in FIG.

図3に示す時刻t=t1において、図2に示す第1の比較回路CP1は、入力基準設定回路VR1によって設定した入力基準値Vr1と入力電圧検出信号Ivとを比較し、入力電圧検出信号Ivが入力基準値Vr1より大きくなったとき、図3(B)に示す第1の比較信号Cp1をHighレベルにする。時限回路TIは、第1の比較信号Cp1がHighレベルになると時限を開始し、第1のアンド回路AD1は第1の比較信号Cp1と時限信号Tiとのアンド論理を行って、時刻t=t2のときに、第1のアンド信号Ad1をHighレベルにして出力する。   At time t = t1 shown in FIG. 3, the first comparison circuit CP1 shown in FIG. 2 compares the input reference value Vr1 set by the input reference setting circuit VR1 with the input voltage detection signal Iv, and the input voltage detection signal Iv. Becomes larger than the input reference value Vr1, the first comparison signal Cp1 shown in FIG. 3B is set to the high level. The time limit circuit TI starts a time limit when the first comparison signal Cp1 becomes High level, and the first AND circuit AD1 performs an AND logic of the first comparison signal Cp1 and the time limit signal Ti, and time t = t2 At this time, the first AND signal Ad1 is set to High level and output.

また、図2に示す第2の比較回路CP2は、基準電圧設定回路VR2によって設定した基準電圧値Vr2と入力電圧検出信号Ivとを比較し、入力電圧検出信号Ivが基準電圧値Vr2より小さいときには、第2の比較信号Cp2がLowレベルになり、反転回路INによってHighレベルにして第2のアンド回路AND2に入力する。   Further, the second comparison circuit CP2 shown in FIG. 2 compares the reference voltage value Vr2 set by the reference voltage setting circuit VR2 with the input voltage detection signal Iv, and when the input voltage detection signal Iv is smaller than the reference voltage value Vr2. Then, the second comparison signal Cp2 becomes low level, is made high level by the inverting circuit IN, and is inputted to the second AND circuit AND2.

時刻t=t2において、第2のアンド回路は、入力信号である第1のアンド信号Ad1はHighレベル、反転信号InもHighレベルであるので第2のアンド信号Ad2はHighレベルになる。スイッチング素子駆動回路SDは、第2のアンド信号Ad2がHighレベルになると商用交流電源が200V系であると判別して、図3(D)及び(E)に示す互いに半周期ずれて繰り返す第1の充電制御信号Tr1及び第2の充電制御信号Tr2を出力する。また、第1の充電制御信号Tr1及び第2の充電制御信号Tr2の出力周波数は、商用交流電源周波数の6倍以上、例えば、360Hz以上の30KHzに設定してある。   At time t = t2, the second AND circuit has the first AND signal Ad1, which is an input signal, at the High level, and the inverted signal In is also at the High level, so the second AND signal Ad2 is at the High level. When the second AND signal Ad2 becomes High level, the switching element drive circuit SD determines that the commercial AC power supply is 200V system, and repeats the first and second cycles shown in FIGS. The charging control signal Tr1 and the second charging control signal Tr2 are output. The output frequency of the first charge control signal Tr1 and the second charge control signal Tr2 is set to 6 times or more of the commercial AC power supply frequency, for example, 30 KHz of 360 Hz or more.

時刻t=t2において、図3(D)に示す第1の充電制御信号Tr1がHighレベルになると、第1の充電用スイッチング素子TR1は導通し、三相全波整流回路によって整流された直流電圧によって第2の平滑コンデンサC2の充電を開始し、第1の充電用スイッチング素子TR1が導通している時間Taの間、第2の平滑コンデンサC2に充電する。続いて、時刻t=t3において、第1の充電制御信号Tr1がLowレベルになると第1の充電用スイッチング素子TR1は遮断し、直流電圧による第2の平滑コンデンサC2の充電を終了する。   At time t = t2, when the first charging control signal Tr1 shown in FIG. 3 (D) becomes a high level, the first charging switching element TR1 becomes conductive and the DC voltage rectified by the three-phase full-wave rectifier circuit. Starts charging the second smoothing capacitor C2, and charges the second smoothing capacitor C2 during the time Ta during which the first charging switching element TR1 is conducting. Subsequently, at time t = t3, when the first charging control signal Tr1 becomes the Low level, the first charging switching element TR1 is cut off, and the charging of the second smoothing capacitor C2 by the DC voltage is finished.

時刻t=t3〜t4は、第1の充電用スイッチング素子TR1及び第2の充電用スイッチング素子TR2がアーム短絡を防止する休止時間tdである。   Times t = t3 to t4 are rest periods td during which the first charging switching element TR1 and the second charging switching element TR2 prevent an arm short circuit.

時刻t=t4において、第2の充電制御信号Tr2がHighレベルになると第2の充電用スイッチング素子TR2は導通し、三相全波整流回路によって整流された直流電圧によって第1の平滑コンデンサC1の充電を開始し、第2の充電用スイッチング素子TR2が導通している時間Taの間、第1の平滑コンデンサC1に充電する。続いて、時刻t=t5において、第2の充電制御信号Tr2がLowレベルになると第2の充電用スイッチング素子TR2は遮断し、直流電圧による第1の平滑コンデンサC1の充電を終了する。   At time t = t4, when the second charge control signal Tr2 becomes High level, the second charging switching element TR2 is turned on, and the first smoothing capacitor C1 has the DC voltage rectified by the three-phase full-wave rectifier circuit. Charging is started and the first smoothing capacitor C1 is charged during the time Ta during which the second charging switching element TR2 is conducting. Subsequently, at time t = t5, when the second charge control signal Tr2 becomes low level, the second charging switching element TR2 is cut off, and the charging of the first smoothing capacitor C1 with the DC voltage is ended.

図3(D)に示す時刻t=t3〜t6の時間Tbの間は、第1の充電用スイッチング素子TR1の遮断によって、第1の平滑コンデンサC2の充電電圧の放電を防止する。   During time Tb from time t = t3 to t6 shown in FIG. 3 (D), the discharge of the charging voltage of the first smoothing capacitor C2 is prevented by blocking the first charging switching element TR1.

続いて時刻t=t6において、第1の平滑コンデンサC1の充電電圧と第2の平滑コンデンサC2の充電電圧とが加算され、図3(F)に示すように三相全波整流回路によって整流された直流電圧を平滑すると共に倍電圧にしてインバータ回路INVに供給しる。以後、上述の充電を繰り返して直流電圧の倍電圧を維持する。   Subsequently, at time t = t6, the charging voltage of the first smoothing capacitor C1 and the charging voltage of the second smoothing capacitor C2 are added and rectified by a three-phase full-wave rectifier circuit as shown in FIG. The DC voltage is smoothed and doubled and supplied to the inverter circuit INV. Thereafter, the above-described charging is repeated to maintain a double voltage of the DC voltage.

また、第1の放電防止用ダイオードD7は、第1の充電用スイッチング素子TR1が導通している時間t2〜t3の間、第1の平滑コンデンサC1の充電された電荷の放電を防止し、第2の放電防止用ダイオードD8は、第2の充電用スイッチング素子TR21が導通している時間t4〜t5の間、第2の平滑コンデンサC2の充電された電荷の放電を防止する。さらに、第1の平滑コンデンサC1及び第2の平滑コンデンサC2は、三相全波整流回路によって整流された直流電圧の平滑を行う。   Further, the first discharge preventing diode D7 prevents the discharge of the charged electric charge of the first smoothing capacitor C1 during the time t2 to t3 when the first charging switching element TR1 is conducting, The second discharge preventing diode D8 prevents discharge of the charged electric charge of the second smoothing capacitor C2 during the time t4 to t5 when the second charging switching element TR21 is conductive. Furthermore, the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 smooth the DC voltage rectified by the three-phase full-wave rectifier circuit.

つぎに、商用交流用電源が400V系統のときについての動作について説明する。
図2に示す第2の比較回路CP2は、基準電圧設定回路VR2によって設定した基準電圧値Vr2と入力電圧検出信号Ivとを比較し入力電圧検出信号Ivが基準電圧値Vr2より大きいときに、第2の比較信号Cp2がHighレベルになり、反転回路INによってLowレベルにして第2のアンド回路AND2に入力する。
Next, the operation when the commercial AC power source is a 400V system will be described.
The second comparison circuit CP2 shown in FIG. 2 compares the reference voltage value Vr2 set by the reference voltage setting circuit VR2 with the input voltage detection signal Iv, and when the input voltage detection signal Iv is larger than the reference voltage value Vr2, The comparison signal Cp2 of No. 2 becomes High level, is made Low level by the inverting circuit IN, and is inputted to the second AND circuit AND2.

図3に示す時刻t=t2において、第2のアンド回路AND2は、第1のアンド信号Ad1のHighレベルと反転信号InのLowレベルとのアンド論理を行って第2のアンド信号Ad2をLowレベルにする。スイッチング素子駆動回路SDは、第2のアンド信号Ad2がLowレベルになると商用交流電源が400V系であると判別して、第1の充電制御信号Tr1及び第2の充電制御信号Tr2の出力を停止する。   At time t = t2 shown in FIG. 3, the second AND circuit AND2 performs AND logic between the High level of the first AND signal Ad1 and the Low level of the inverted signal In, and sets the second AND signal Ad2 to the Low level. To. When the second AND signal Ad2 becomes low level, the switching element drive circuit SD determines that the commercial AC power supply is 400V system and stops outputting the first charge control signal Tr1 and the second charge control signal Tr2. To do.

充電制御回路CRは、第1の充電制御信号Tr1及び第2の充電制御信号Tr2の出力を停止し、第1の充電用スイッチング素子TR1及び第2の充電用スイッチング素子TR2が遮断すると、三相全波整流回路は400Vの商用交流電源を三相全波整流し脈動する直流電圧にし、この直流電圧を第1の平滑コンデンサC1及び第2平滑コンデンサC2によって平滑してインバータ回路INVに出力する。   When the charging control circuit CR stops outputting the first charging control signal Tr1 and the second charging control signal Tr2 and the first charging switching element TR1 and the second charging switching element TR2 are cut off, the three-phase The full-wave rectifier circuit three-phase full-wave rectifies a 400-V commercial AC power supply to generate a pulsating DC voltage, which is smoothed by the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 and output to the inverter circuit INV.

本発明のーク加工用電源装置の電気接続図である。FIG. 3 is an electrical connection diagram of the power source device for cutting processing according to the present invention. 図1に示す充電制御回路CRの詳細図である。FIG. 2 is a detailed diagram of a charge control circuit CR shown in FIG. 本発明のアーク加工用電源装置の動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining operation | movement of the power supply apparatus for arc processing of this invention. 従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。It is an electrical connection figure of the power supply apparatus for arc processing of a prior art. 従来技術のアーク加工用電源装置の動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining operation | movement of the power supply apparatus for arc processing of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

AD1 第1のアンド回路
AD2 第1のアンド回路
C1 第1の平滑コンデンサ
C2 第2の平滑コンデンサ
C3 コンデンサ
C4 コンデンサ
C5 コンデンサ
C6 平滑コンデンサ
C7 平滑コンデンサ
CP1 第1の比較回路
CP2 第2の比較回路
D1 第1のダイオード
D2 第2のダイオード
D3 第3のダイオード
D4 第4のダイオード
D5 第5のダイオード
D6 第6のダイオード
D7 第1の放電防止用ダイオード
D8 第2の放電防止用ダイオード
D9 ダイオード
D10 ダイオード
D11 ダイオード
D12 ダイオード
D13 ダイオード
D14 ダイオード
D15 ダイオード
D16 ダイオード
D17 ダイオード
D18 ダイオード
DCL 直流リアクトル
DR1 2次整流回路
ER 比較演算回路
Er 比較演算信号
ID 出力電流検出回路
Id 出力電流検出信号
IN 反転回路
In 反転信号
IR 出力電流設定回路
IV 入力電圧検出回路
Iv 入力電圧検出信号
INV インバータ回路
INT 主変圧器
M 被加工物
SC 出力制御回路
SD スイッチング素子駆動回路
Sc1 第1の出力制御信号
Sc2 第2の出力制御信号
SW1〜3 電圧切換スイッチ
TH トーチ
TI 時限回路
TR1 第1の充電用スイッチング素子
Tr1 第1の充電制御信号
TR2 第2の充電用スイッチング素子
Tr2 第2の充電制御信号
VR1 入力基準設定回路(入力基準値)
Vr1 入力基準設定回路(入力基準値)
VR2 基準電圧設定回路
Vr2 基準電圧設定信号(基準電圧値)






AD1 first AND circuit AD2 first AND circuit C1 first smoothing capacitor C2 second smoothing capacitor C3 capacitor C4 capacitor C5 capacitor C6 smoothing capacitor C7 smoothing capacitor CP1 first comparison circuit CP2 second comparison circuit D1 second 1 diode D2 2nd diode D3 3rd diode D4 4th diode D5 5th diode D6 6th diode D7 1st discharge prevention diode D8 2nd discharge prevention diode D9 diode D10 diode D11 diode D12 Diode D13 Diode D14 Diode D15 Diode D16 Diode D17 Diode D18 Diode DCL DC Reactor DR1 Secondary Rectifier Circuit ER Comparison Operation Circuit Er Comparison Operation Signal ID Output current detection circuit Id Output current detection signal IN Inversion circuit In Inversion signal IR Output current setting circuit IV Input voltage detection circuit Iv Input voltage detection signal INV Inverter circuit INT Main transformer M Workpiece SC Output control circuit SD Switching element drive circuit Sc1 first output control signal Sc2 second output control signal SW1 to 3 voltage changeover switch TH torch TI timing circuit TR1 first charging switching element Tr1 first charging control signal TR2 second charging switching element Tr2 second 2 charging control signal VR1 input reference setting circuit (input reference value)
Vr1 input reference setting circuit (input reference value)
VR2 reference voltage setting circuit Vr2 reference voltage setting signal (reference voltage value)






Claims (2)

商用交流電源を整流して脈動する直流電圧を出力する三相全波整流回路と、前記三相全波整流回路に並列に設けて前記直流電圧を平滑する同一容量の第1の平滑コンデンサ及び第2の平滑コンデンサからなる直列回路と、インバータ回路の出力を制御する出力制御回路と、アーク加工に適した高周波交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流して直流電圧を出力する2次整流回路とを、設けたアーク加工用電源装置において、前記三相全波整流回路のプラス側と前記直列回路の中点との間に設けて前記直流電圧を前記第2の平滑コンデンサに供給する第1の充電用スイッチング素子と、前記三相全波整流回路のマイナス側と前記直列回路の中点との間に設けて前記直流電圧を前記第1の平滑コンデンサに供給する第2の充電用スイッチング素子と、前記第1の充電用スイッチング素子のコレクタ側と前記直列回路のプラス側との間に設けて前記第1の平滑コンデンサの放電を防止する第1の放電防止用ダイオードと、前記第2の充電用スイッチング素子のエミッタ側と前記直列回路のマイナス側との間に設けて前記第2の平滑コンデンサの放電を防止する第2の放電防止用ダイオードと、前記三相全波整流された直流電圧を検出して入力電圧検出信号として出力する入力電圧検出回路と、予め定めた入力基準値と前記入力基準値より大きい予め定めた基準電圧値とを有し前記入力電圧検出信号の値が前記入力基準値以上で前記基準電圧値以下のとき前記商用交流電源が200V系であると判別し、互いに半周期ずらした最大導通比率の同一時間の第1の充電制御信号及び第2の充電制御信号を繰り返し出力して前記第1の充電用スイッチング素子及び第2の充電用スイッチング素子を導通し、前記入力電圧検出信号の値が前記基準電圧値以上のとき前記商用交流電源が400V系であると判別し、前記第1の充電制御信号及び第2の充電制御信号の出力を停止して前記第1の充電用スイッチング素子及び第2の充電用スイッチング素子を遮断する充電制御回路と、を備えたことを特徴とするアーク加工用電源装置。 A three-phase full-wave rectifier circuit that rectifies a commercial AC power supply and outputs a pulsating DC voltage; a first smoothing capacitor of the same capacity that is provided in parallel with the three-phase full-wave rectifier circuit and smoothes the DC voltage; A series circuit composed of two smoothing capacitors, an output control circuit for controlling the output of the inverter circuit, a main transformer for converting the high frequency AC voltage suitable for arc machining, and a DC voltage by rectifying the output of the main transformer Is provided between the plus side of the three-phase full-wave rectifier circuit and the midpoint of the series circuit, and the DC voltage is supplied to the second rectifier circuit. Provided between the first charging switching element to be supplied to the smoothing capacitor, the negative side of the three-phase full-wave rectifier circuit and the midpoint of the series circuit, and supplies the DC voltage to the first smoothing capacitor. Second charge A switching element; a first discharge preventing diode provided between a collector side of the first charging switching element and a plus side of the series circuit; and preventing discharge of the first smoothing capacitor; A second discharge prevention diode provided between the emitter side of the charge switching element of 2 and the negative side of the series circuit to prevent the discharge of the second smoothing capacitor, and the three-phase full-wave rectification An input voltage detection circuit that detects a DC voltage and outputs it as an input voltage detection signal; a predetermined input reference value; and a predetermined reference voltage value that is greater than the input reference value. the reference voltage value below the commercial AC power source when it is determined that the 200V system with the input reference value or more, the first charge control signal of the same time of the maximum conduction ratio is shifted by a half cycle from each other And a second charge control signal repeatedly output to conducting the first charge switching element and the second charge switching element, the commercial AC when the value of the input voltage detection signal is equal to or higher than the reference voltage value Charging that discriminates that the power source is a 400V system, stops the output of the first charging control signal and the second charging control signal, and shuts off the first charging switching element and the second charging switching element. A power supply device for arc machining, comprising: a control circuit; 前記充電制御回路の前記第1の充電制御信号及び前記第2の充電制御信号の出力周波数は、360Hzから30KHzの範囲であることを、特徴とする請求項1に記載のアーク加工用電源装置。 2. The arc machining power supply device according to claim 1, wherein output frequencies of the first charge control signal and the second charge control signal of the charge control circuit are in a range of 360 Hz to 30 KHz .
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