(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接または切断のために使用される複数の電源の相互制御を行なう溶接装置または切断装置で用いるシステムに関する。【解決手段】システムは、電力を１つの電気負荷に対して供給するための少なくとも第１および第２の電源１０４、１０６を含む。第１および第２の電源の出力には少なくとも第１および第２のセンサ１２０、１２２がそれぞれ結合され、第１および第２の電源の出力を示す第１および第２の信号をそれぞれ発する。第１および第２の信号を比較するためのコンパレータユニット１２４、１２８が結合されている。コンパレータユニットは、第１および第２の信号間の差を示す差分信号を発するように構成され、コンパレータユニットと前記第１および第２の電源のうちの少なくとも一方とに対して結合されたコントローラユニット１２６は、差分信号に基づいて前記第１および第２の電源のうちの少なくとも一方を制御する。【選択図】図２
2008072893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源の相互制御のためのシステムであって、
少なくとも２つの電源の出力にそれぞれ結合され、前記少なくとも２つの電源のそれぞれの出力を示す第１および第２の信号をそれぞれ発する少なくとも第１および第２のセンサと、
前記第１および第２のセンサに対して結合され、前記第１および第２のセンサによって発せられる第１および第２の信号を比較して、第１および第２の信号間の差を示す差分信号を発するコンパレータユニットと、
前記コンパレータユニットに結合されるとともに、前記コンパレータユニットからの差分信号に基づいて前記２つの電源のうちの少なくとも一方を制御するために前記２つの電源のうちの少なくとも一方に対して結合するように構成されたコントローラユニットと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記コントローラユニットは、前記２つの電源のうちの少なくとも一方の電源の出力を制御して、差分信号を変えるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラユニットは、前記２つの電源のうちの少なくとも一方の電源の出力を制御して、差分信号をゼロにほぼ等しくするように変えるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１および第２のセンサと前記コンパレータユニットとに対して結合されるスケーリングユニットを更に備え、前記スケーリングユニットは、前記コンパレータユニットへの第１および第２の信号の入力前に、前記第１および第２の信号のうちの少なくとも一方の値を変えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記スケーリングユニットは、１つ以上のレジスタと、１つ以上の電位差計と、１つ以上の増幅器とからなるグループから選択されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のセンサの出力に結合され、第２の電源の入力に対して結合するように構成された閾値検出器を更に備え、前記第１のセンサが第１の電源の出力と結合するように構成され、前記第２のセンサが第２の電源の出力と結合するように構成され、前記閾値検出器は、前記第１のセンサからの第１の信号と閾値とを比較するとともに、前記第１の信号が閾値に等しいか或いは閾値よりも大きいかの何れかであるときに信号を出力して第２の電源を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
第２の電源は、第２の電源を動作可能にするための第１の入力と、第２の電源の出力を制御するための第２の入力とを備え、前記閾値検出器は第２の電源の第１の入力に接続するように構成され、前記コントローラユニットは第２の電源の第２の入力に接続するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記閾値検出器によって使用される閾値が可変であることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１および第２のセンサは、それらが前記２つの電源の出力から電気的に分離されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１および第２のセンサは、前記第１および第２の電源から出力される電流を検出するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンパレータユニットおよびコントローラは、前記第１および第２の信号間の大きさの差に比例するアナログ信号を発するオペレーショナルアンプで具現化されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コンパレータユニットおよびコントローラユニットは、前記第１および第２の信号間の大きさの差を示すデジタル信号を生成するマイクロプロセッサで具現化されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントローラユニットは、前記コンパレータユニットから発せられる差分信号に基づいて前記２つの電源の両方を制御するために前記２つの電源の両方のそれぞれの入力に結合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
複数の電源の相互制御のためのシステムであって、
電力を共通の電気負荷に対して供給するための少なくとも第１および第２の電源と、
前記第１および第２の電源の出力にそれぞれ結合され、前記第１および第２の電源の出力を示す第１および第２の信号をそれぞれ発する少なくとも第１および第２のセンサと、
前記第１および第２のセンサに対して結合され、前記第１および第２のセンサによって発せられる前記第１および第２の信号を比較するとともに、前記第１および第２の信号間の差を示す差分信号を発するコンパレータユニットと、
前記コンパレータユニットと前記第１および第２の電源のうちの少なくとも一方とに対して結合され、差分信号に基づいて前記第１および第２の電源のうちの少なくとも一方を制御するためのコントローラユニットと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
前記コントローラユニットは、前記第１および第２の電源のうちの少なくとも一方の電源の出力を制御して、差分信号をゼロにほぼ等しくするように変えるように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１および第２のセンサと前記コンパレータユニットとに対して結合されるスケーリングユニットを更に備え、前記スケーリングユニットは、前記コンパレータユニットへの第１および第２の信号の入力前に、前記第１および第２の信号のうちの少なくとも一方の値を変えることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のセンサの出力に結合され、第２の電源の入力に対して結合するように構成された閾値検出器を更に備え、前記第１のセンサが第１の電源の出力と結合するように構成され、前記第２のセンサが第２の電源の出力と結合するように構成され、前記閾値検出器は、前記第１のセンサからの前記第１の信号と閾値とを比較するとともに、第１の信号が閾値に等しいか或いは閾値よりも大きいかの何れかであるときに信号を出力して第２の電源を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１および第２のセンサは、それらが前記第１および第２の電源の出力から電気的に分離されるように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１および第２のセンサは、前記第１および第２の電源から出力される電流を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記コントローラユニットは、前記コンパレータユニットから発せられる差分信号に基づいて前記第１および第２の電源の両方を制御するために前記第１および第２の電源の両方のそれぞれの入力に結合するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
複数の電気負荷に対して供給される電力を制御するためのシステムにおいて、
少なくとも２つの電気負荷へ入力される信号をそれぞれ検出するための少なくとも第１および第２のセンサであって、これらの電気負荷のうちの少なくとも１つが可変であり、前記第１および第２のセンサが、前記少なくとも２つの電気負荷に対して入力されるそれぞれの信号を示す第１および第２の信号をそれぞれ発する、少なくとも第１および第２のセンサと、
前記第１および第２のセンサに対して結合され、前記第１および第２のセンサにより発せられる第１および第２の信号を比較するとともに、前記第１および第２の信号間の差を示す差分信号を発するコンパレータユニットと、
前記コンパレータユニットに結合され、差分信号に基づいて前記少なくとも２つの電気負荷のうちの少なくとも１つの可変電気負荷を制御するためのコントローラユニットと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
前記コントローラユニットは、可変電気負荷のうちの１つを制御して、差分信号をゼロにほぼ等しくするように変えるように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１および第２のセンサと前記コンパレータユニットとに対して結合されるスケーリングユニットを更に備え、前記スケーリングユニットは、前記コンパレータユニットへの第１および第２の信号の入力前に、前記第１および第２の信号のうちの少なくとも一方の値を変えることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１および第２のセンサは、それらが電気負荷の入力から電気的に分離されるように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１および第２のセンサは、電気負荷へ入力される電流を検出するように構成されていることを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記コントローラユニットは、複数の電気負荷に結合され且つ前記コンパレータユニットから発せられる差分信号に基づいて複数の電気負荷を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源のための制御システムに関し、特に、電源がパラレルに（並列接続で）動作できるようにするためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源は、一般に、動作のためにエネルギを必要とする１つ以上の電気装置に対して電気回路の一部として接続される。このように接続される装置は、供給される電力を利用して所定の機能を果たす傾向があり、また、プロセスにおいて、これらの装置は、電源によって供給されるエネルギの一部を散逸する。このように、これらの装置および電源の回路に存在する他のエネルギ散逸要素（例えば、レジスタ（抵抗）や他の構成要素）は、しばしば、電気負荷或いは単に負荷と称される。そのような装置がそれらの意図する機能を果たすためには、負荷に対応するべく、すなわち、回路中の他のエネルギ散逸源の全てを考慮しつつ装置に給電するべく、適切な量の電力を供給しなければならない。
【０００３】
実際には、所与の負荷における所要電力が決定されると、様々な市販の電源の中から適切な電源が選択されるだけである。しかしながら、幾つかの用途では、エネルギ必要量があまりにも厳しすぎて、市販の電源によって満たすことができない。例えば、アーク切断及び／又は溶接の用途は、効果的に行なわれるように可成りのレベルの電力を必要とし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような場合には、２つの他の解決策が用いられてもよい。第１に、前記用途に合わせて可成りの費用で電源を特注製造することができる。第２に、複数の市販の電源を合わせて、負荷に対してパラレルに電力を供給することができる。後者の手法は前者よりも安価であるが、そのような手法は、各電源によって供給される電流を個別に管理して調整しなければならないという欠点を有する。また、電源が定電圧源（すなわち、電源の端子の両端間の特定の電圧降下を維持することにより動作される）である場合には、２つの電源の電圧設定間の僅かな違いにより、電流の全てではないが殆どの電流が２つの電源のうちの一方だけによって供給されるという更なる不都合に直面する。これは多くの市販の電源にとって特に問題であり、これに関しては、電圧仕様および制御が幾分粗くなる傾向がある。
【０００５】
以上を踏まえると、共通の負荷に対してパラレルに電力を供給するための複数の電源の使用を容易にするシステムが技術的に必要である。幾つかの実施形態では、システムが、電源の出力を個別に調整する必要性を回避するとともに、電源が所要電流を所望の程度まで共有できるようにする。また、他の実施形態において、システムは、所要電流が所定の閾値に達するまで電源のうちの１つを作動停止させたままにすることができ、閾値に達した時点で、システムは第２の電源を作動させることができる。最後に、幾つかの実施形態において、システムは、並列電源配列との併用にまで拡張させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、溶接または切断のために使用される複数の電源の相互制御を行なうために溶接装置または切断装置で用いるシステムに関する。１つの実施形態において、システムは、少なくとも２つの電源の出力にそれぞれ結合する少なくとも第１および第２のセンサを備える。第１および第２のセンサは、電源のそれぞれの出力を示す第１および第２の信号をそれぞれ発する。第１および第２のセンサに結合されるコンパレータユニットは、第１および第２のセンサによって発せられる第１および第２の信号を比較して、第１および第２の信号間の差を示す差分信号を発する。また、システムは、コンパレータユニットに結合されるとともに２つの電源のうちの少なくとも一方に結合され且つ溶接または切断プロセスにおいてコンパレータユニットからの差分信号に基づいて２つの電源のうちの少なくとも一方を制御するように構成されたコントローラユニットも備える。幾つかの実施形態において、コントローラユニットは、少なくとも一方の電源の出力を制御して、差分信号をゼロにほぼ等しくするように変えるべく構成されている。他の実施形態において、システムは、第１および第２のセンサとコンパレータユニットとに対して結合されるスケーリングユニットを更に備え、スケーリングユニットは、コンパレータユニットへの入力前に、第１および第２の信号のうちの少なくとも一方の値を変える。更に他の実施形態において、システムは、第１のセンサの出力に結合され、第２の電源の入力に対して結合するように構成された閾値検出器を更に備える。そのような実施形態において、第１のセンサは第１の電源の出力と結合するように構成され、第２のセンサは第２の電源の出力と結合するように構成され、また、閾値検出器は、第１のセンサからの第１の信号と閾値とを比較するとともに、第１の信号が閾値に等しいか或いは閾値よりも大きいときに信号を出力するように第２の電源を制御するべく構成されている。更に他の実施形態において、コントローラユニットは、コンパレータユニットから発せられる差分信号に基づいて電源の両方を制御するために電源の両方のそれぞれの入力に結合するように構成されている。
【０００７】
また、本発明は、複数の電源の相互制御のためのシステムに関するものである。１つの実施形態において、システムは、電力を１つの電気負荷に対して供給するための少なくとも第１および第２の電源を備える。第１および第２の電源の出力には、少なくとも１つの第１および第２のセンサがそれぞれ結合され、それにより、第１および第２のセンサは、第１および第２の電源の出力を示す第１および第２の信号をそれぞれ発する。第１および第２のセンサには、第１および第２のセンサによって発せられる第１および第２の信号を比較するためにコンパレータユニットが結合されている。コンパレータユニットは、第１および第２の信号間の差を示す差分信号を発するように構成されている。コンパレータユニットと第１および第２の電源のうちの少なくとも一方とに対して結合されるコントローラユニットは、差分信号に基づいて前記第１および第２の電源のうちの少なくとも一方を制御するように構成されている。異なる実施形態において、電源は、１つの負荷に対してパラレルに電力を供給し、或いは、第１および第２の電気負荷のそれぞれに対して電力をパラレルに供給する。１つの実施形態において、第１および第２のセンサは、電源から出力される電流を検出するように構成されている。更に他の実施形態において、第１および第２のセンサは、それらが第１および第２の電源の出力から電気的に分離されるように構成されている。
【０００８】
また、本発明は、複数の電気負荷に対して供給される電力を制御するためのシステムに関する。１つの実施形態において、システムは、少なくとも２つの電気負荷へ入力される信号をそれぞれ検出するための少なくとも第１および第２のセンサを備え、電気負荷のうちの少なくとも１つが可変である。第１および第２のセンサは、電気負荷に対して入力されるそれぞれの信号を示す第１および第２の信号をそれぞれ発する。第１および第２のセンサに結合されるコンパレータユニットは、前記第１および第２のセンサにより発せられる第１および第２の信号を比較するとともに、第１および第２の信号間の差を示す差分信号を発するように構成されている。コンパレータユニットに結合されるコントローラユニットは、差分信号に基づいて可変電気負荷のうちの１つを制御するように構成されている。
【０００９】
ここで、必ずしも一定の倍率で描かれていない添付図面を参照しながら、本発明を一般的な用語で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ここで、以下では、本発明の幾つかの全てではない実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明を更に十分に説明する。確かに、これらの発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよいが、本明細書に示される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、この開示内容が適用できる正当な要件を満たすように与えられる。同様の参照符号は全体にわたって同様の要素を示す。
【００１１】
図１ａを参照すると、２つの電源１０４、１０６の相互制御のための制御システム１０２を備える電気システム１００を表わすブロック図が示されており、制御システム１０２が本発明の１つの実施形態に係るものである。電気システム１００は、電気負荷１０８に対して電力をパラレルに供給する第１および第２の電源１０４、１０６を含む。或いは、図１ｂのブロック図に表わされるように、制御システム１０２は、２つの独立した電気負荷１０８、１１０に対して電力をそれぞれ供給する２つの電源１０４、１０６を相互依存的に制御するために使用することができる。
【００１２】
図２を参照すると、電気システム１００が再びブロック図の形式で示されており、制御システム１０２が更に詳しく表わされている。この実施形態において、制御システム１０２は、第１および第２の電源１０４、１０６の出力に対してそれぞれ結合し且つそれらの出力を示す信号を発する第１および第２のセンサ１２０、１２２を備えている。例えば、１つの実施形態において、センサ１２０、１２２は、電源１０４、１０６によって出力される電流を検出するための機構を含んでいる。或いは、他の実施形態では、電源１０４、１０６の出力が光信号電流であり、センサ１２０、１２２が光エネルギの強度を検出するための機構を含んでいる。更に他の実施形態では、電源１０４、１０６が異なるタイプの電力を供給し、例えば電源の出力の電圧を測定するように接続されたセンサなどのような適切なタイプのセンサが、関連する電源の出力と通信するために利用される。
【００１３】
１つの実施形態では、センサ１２０、１２２が電源１０４、１０６の出力から電気的に分離されている。そのようなセンサの例は、電源の電流出力に電気的に結合されることなく電源の電流出力を測定することができるホール効果センサなどの非接触電流センサである。検出される出力からのセンサ１２０、１２２の電気的な分離を維持することにより、電源自体を電気的に分離させたままにすることができる。電源のそのような電気的分離は、電気的グランドまたは“グランドループ”の等しくないレベルに起因するデバイス間の意図しない電流を回避するという利点を有する。電源の電気的分離の維持は、異なるタイプの電源を一緒に利用できるという更なる利点を有する。例えば、サイリスタ制御されるタップ付き変圧器または固定出力型電源と共に高周波切り換え電源を容易に使用することができる。
【００１４】
また、図２の制御システム１０２は、センサ１２０、１２２に結合されるコンパレータユニット（比較器ユニット）１２４も備えている。このコンパレータユニット１２４は、センサ１２０、１２２によって発せられる信号を比較して、センサ１２０、１２２によって発せられる信号間の差の指標を決定するとともに、その差を示す差分信号を発する。例えば、特定の実施形態において、差分信号は、センサ１２０、１２２によって発せられる信号の大きさの差の大きさを示す。差分信号は、差分信号に基づいて第２の電源１０６の出力を制御するために第２の電源１０６に結合されるコントローラユニット１２６に対して通信される。第２の電源１０６は、コントローラユニット１２６に結合されてコントローラユニット１２６と通信し、且つ、出力命令を受けるための特定の制御入力１３２を含んでもよい。より具体的には、第２の電源１０６は、電源の調整を可能にする第１の入力１３２と、電源の動作を可能にし或いは不可能にする第２の入力１３４とを含んでもよい。本発明のこの実施形態において、コントローラユニット１２６は、第１および第２のセンサ１２０、１２２から差分信号を受けるとともに、それに応じて第２の電源１０６の動作を制御する。
【００１５】
幾つかの実施形態では、第１の電源が出力の選択された閾値に達した後においてのみ第２の電源が導入され、それにより、両方の電源が常に動作中とならないようにしてもよい。例えば、図２に示されるように、制御システム１０２は閾値検出器１２８を更に備えてもよい。閾値検出器１２８は、第１のセンサ１２０の出力および第２の電源１０６の第２の入力１３４と通信状態にある。閾値検出器１２８は、第１の電源１０４の出力を示す信号である第１のセンサ１２０からの信号と閾値とを比較する。幾つかの実施形態では、閾値が可変であり、それにより、特定の用途のために閾値を選択できる。センサ１２０からの信号が閾値以上である場合には、閾値検出器１２８は、第２の電源１０６の動作を可能にする信号を第２の入力１３４へ送ることにより第２の電源１０６を作動させる。逆に、第１のセンサ１２０からの信号が閾値を下回っている場合には、閾値検出器１２８は、出力を中止することにより或いは第２の電源１０６の第２の入力１３４に対してヌル値を供給することにより、第２の電源１０６の動作を停止させることができる。前述したように、制御システム１０２は閾値検出器を伴うことなく使用することができ、その場合には、差分信号に応じてコントローラユニット１２６が電源１０６の出力を連続的に支配する。
【００１６】
前述した制御システム１０２は幾つかの有利な用途を有する。例えば、制御システム１０２のコントローラユニット１２６は、第２の電源１０６の出力を制御して、差分信号を特定の差に変えてもよい。このようにして、制御システム１０２は、電源１０４、１０６の出力のオフセットを維持する役目を果たす。また、所望の差分信号がゼロとして指定される場合には、制御システム１０２は電源１０４、１０６の出力を等しくする役目を果たす。
【００１７】
図３を参照すると、２つの電源１０４、１０６の相互制御のための制御システム１０２を含む電気システム１００を表わすブロック図が示されており、この制御システム１０２が本発明の他の実施形態に係るものである。制御システム１０２は、第１および第２のセンサ１２０、１２２並びにコンパレータユニット１２４と通信するスケーリングユニット１３０を備えている。このスケーリングユニット１３０は、コンパレータユニット１２４への信号の入力前にセンサ１２０、１２２によって出力される信号の値の一方または両方を変える役目を果たす。したがって、コンパレータユニット１２４は、信号をそれらのスケーリングされた形態で比較する役目を果たし、また、コントローラユニット１２６は、スケーリングされた信号間の差に応じて第２の電源１０６の出力を制御する。図３に示されるこの実施形態の制御システム１０２の有用な特徴は、当該制御システムが電源１０４、１０６の出力を互いに比例した状態に且つ互いにオフセットされた状態に維持する役目を果たすという点である。センサ１２０、１２２からの信号間の所望の差がゼロである特定の実施形態では、コントローラユニット１２６により、電源１０４、１０６の出力が互いに正比例する。他の実施形態では、スケーリングユニット１３０を変えることにより、コントローラユニット１２６が、第１の電源１０４の何らかの選択されたファクタである出力で動作するように第２の電源１０６を制御する。
【００１８】
図４を参照すると、図３に示される制御システム１０２の１つの実施形態における回路図が示されている。この実施形態において、第１および第２のセンサ１２０、１２２は、第１および第２の電源（図示せず）のそれぞれの電流出力を検出する役目を果たすホール効果センサで具現化された電流センサである。第１および第２のホール効果センサ１２０、１２２は、第１および第２の電源の対応するそれぞれの電流出力に比例する電圧を生成するように選択される。すなわち、センサ１２０、１２２は、電圧対電流比が同様であるが電圧極性が反対の電圧を生み出す。
【００１９】
当業者であれば分かるように、ホール効果センサは、電源からの出力を伝える配線から発せられる電磁場を検出するとともにこの電磁場から計算された電流値を供給するため、電源の出力から電気的に分離される。検出される出力からのセンサ１２０、１２２の電気的分離を維持することにより、電源自体を電気的に分離させたままにすることができ、電源のそのような電気的分離は、電気的グランドまたは“グランドループ”の等しくないレベルに起因するデバイス間の意図しない電流を回避するという利点を有する。電源の電気的分離の維持は、異なるタイプの電源を一緒に利用できるという更なる利点を有する。
【００２０】
この実施形態では、コンパレータユニット１２４およびコントローラユニット１２６がオペレーショナルアンプ（オペアンプ）１４０で具現化されている。センサ１２０、１２２の出力１３６、１３８はオペレーショナルアンプ１４０の１つの入力１４２に並列に接続しており、各出力１３６、１３８はそれぞれのレジスタ１３７、１３９に直列となっている。オペレーショナルアンプ１４０の出力１４４は、ダイオード１４６、レジスタ１４８、および、第２の電源（図示せず）の制御入力に機能的に関連する第２の電源の第１の入力１３２に対して直列接続されたコンデンサ−レジスタ対１５０と並列に接続されている。したがって、オペレーショナルアンプ１４０は、要素１４６、１４８、１５０と共に、センサ１２０、１２２からの信号を処理して当該信号間の差に比例する信号を発する、コンパレータユニット１２４（図３）およびコントローラユニット１２６（図３）の両方の機能を果たす。
【００２１】
また、レジスタ１３７、１３９は、等しい抵抗を有するようにレジスタ１３７、１３９を選択することによりオペレーショナルアンプ１４０がセンサ１２０、１２２の出力間の差を示す信号を受けるようになる一方で、レジスタ１３７、１３９に関して等しくない抵抗を選択することによりオペレーショナルアンプ１４０がセンサ１２０、１２２のスケーリングされた出力間の差を示す信号を受けるという点で、スケーリングユニット１３０（図３）としての機能を果たす。レジスタネットワーク１３７、１３９は、可変レジスタネットワーク、例えば１つ以上の電位差計と置き換えることができる。
【００２２】
また、第１のセンサ１２０の出力１３６は、オペレーショナルアンプ１５２の入力１５４に接続されている。入力１５４で受けられた信号は、オペレーショナルアンプ１５２の入力１５６で受けられる基準（すなわち、閾値）と比較され、第１のセンサ１２０からの（入力１５４で受けられた）信号が基準以上である場合には、出力１５８でトランジスタ１６０に接続されるオペレーショナルアンプ１５２が電圧を発し、この電圧により、トランジスタ１６０がリレー１６２に電流を通電してリレー１６２を作動させる。リレー１６２は、第２の電源（図示せず）の第２の入力１３４に機能的に接続されており、それにより、第２の電源を動作可能にする。したがって、オペレーショナルアンプ１５２、トランジスタ１６０およびリレー１６２は、第１のセンサ１２０により検出される出力が基準を上回るときにのみ第２の電源の動作を可能にすることにより、閾値検出器１２８（図３）としての機能を果たす。
【００２３】
前述したように、図４は、オペレーショナルアンプ１４０および要素１４６、１４８、１５０がコンパレータユニット１２４（図３）およびコントローラユニット１２６（図３）の両方の機能を果たす本発明の一実施形態を示す。しかしながら、本発明はこれらの特定の要素の使用を必要としない。他の実施形態では、コンパレータおよびコントローラユニット１２４、１２６（図３）がＡＳＩＣまたはマイクロプロセッサのいずれかで具現化される。マイクロプロセッサの場合、マイクロプロセッサは、データインタフェースを介して第１および第２のセンサ１２０、１２２から信号を受けるとともに、これらの信号間の大きさの差を示すデジタル信号を生成する。幾つかの実施形態において、マイクロプロセッサは、プログラムされ或いは受けられた命令に応じて、第１および第２のセンサ１２０、１２２からの信号を比較する前にスケーリングする。その場合、マイクロプロセッサはスケーリングユニット１３０も具現化する。更に他の実施形態において、閾値検出器１２８（図３）は、第１のセンサ１２０からデータインタフェースを介して信号を受けるとともにその信号が基準以上のときに第２の電源を作動させるマイクロプロセッサで具現化される。基準は、マイクロプロセッサによって受けることができ、或いは、マイクロプロセッサ内にプログラムすることができる。更なる他の実施形態では、オペレーショナルアンプ１５２の入力１５６で受けられた基準が最初に電位差計に接続し、それにより、電位差計の抵抗を変えることにより、オペレーショナルアンプ１５２の入力１５６で受けられた基準の値を選択的に制御できる。
【００２４】
図５は、プラズマ切断用途で使用する本発明の１つの実施形態に係る制御システム１０２を示す。図示のように、プラズマ切断トーチ１０は、電極１０ａとノズル１０ｂとを備えている。トーチには電源１０４、１０６が並列に接続されている。制御システム１０２は、第１および第２の電源１０４、１０６の出力電流を検出してこれらの電流を示す信号を発する第１および第２のセンサ１２０、１２２を含んでいる。コンパレータユニット１２４は、センサ１２０、１２２から信号を受けて当該信号を比較し、また、コンパレータユニット１２４は、差を示す差分信号をコントローラユニット１２６へ通信する。コントローラユニット１２６は、電源１０４、１０６の出力電流の差に基づいて電源１０６の出力を制御するために第２の電源１０６に結合されている。これらの電源１０４、１０６は、協働して、電極１０ａに対してマイナス電圧を印加するとともに、ノズル１０ｂおよび切断すべきワークピース１４の両方に対してプラス電圧を印加する。ガス源１６は、電極１０ａとノズル１０ｂとの間の空間にガスを供給する。
【００２５】
動作中、初期流量のガスがトーチに対して加えられるとともに、電極１０ａとノズル１０ｂとの間に高周波高電圧が印加されることにより、火花放電が起こる。この火花放電は、電極１０ａとノズル１０ｂとの間でパイロットアーク１８を誘発する。パイロットアークの形成により、電源１０４、１０６のプラス端子から始まりノズル１０ｂ、パイロットアーク１８、電極１０ａを通って最終的に電源のマイナス端子へ戻る閉回路経路が形成される。トーチ１０がワークピース１４の近傍に配置されると、パイロットアーク１８の電流の一部がワークピース１４へと流れ始め、それにより、メインアーク２０が形成される。この時点で、ノズル１０ｂと電極１０ａとの間のパイロットアーク１８が、電極１０ａとワークピース１４との間のメインアーク２０に置き換わる。
【００２６】
切断中にトーチ１０からワークピース１４へと流れる電流の量が切断効率を決定するため、この電流のための所要量が重要となる。電流が電源１０４、１０６から引き出されると、センサ１２０、１２２が電流を検出し、コンパレータユニット１２４が電流の差をコントローラユニット１２６へ伝える。その後、コントローラユニット１２６は、一方の電源１０６の出力を変えて、決定された量に所要電流が２つの電源１０４、１０６で共有されるようにする役目を果たす。
【００２７】
図６を参照すると、本発明は、単一の中央電源に対する多くの電源の相互制御を可能にするために使用できる。システム１００は、第１の電源１０４、第２の電源１０６、第３の電源１７０、および、最大でｎ番目の電源まで、所望するだけの数の電源を含み、これらの電源は全て電気負荷１０８に対して電力を印加する。第１の電源１０４が中央電源としての機能を果たし、その出力は、他の電源１０６、１７０の出力を制御するために使用される。第１の電源１０４以外の各電源は、本発明にしたがって構成される制御システム１０２ａ〜ｂに関連付けられる。各制御システム１０２ａ〜ｂは、中央電源１０４の出力と、それぞれの制御システムに関連付けられた対応する電源１０６、１７０の出力とを検出する。このようにして、電源１０６、１７０の出力が中央電源１０４の出力に対して制御される。
【００２８】
図７は、制御された方法で固定電気負荷２０８および可変電気負荷２１０に対して電力を供給するために１つの電源１０４が使用される本発明の他の実施形態のブロック図表示である。制御システム２０２は、電気負荷２０８、２１０の入力とそれぞれ通信し且つそれらの入力を示す信号を発する第１および第２のセンサ１２０、１２２を含んでいる。また、制御システム２０２は、センサ１２０、１２２と通信するコンパレータユニット１２４も含んでいる。コンパレータユニット１２４は、センサ１２０、１２２によって発せられる信号を比較して、差を決定し、その差を示す差分信号を発する。差分信号は、可変電気負荷２１０に結合されて負荷２１０の大きさを制御するコントローラユニット１２６に伝えられる。
【００２９】
システム２００は、少なくとも一方の電気負荷の所要電力が可変であり且つその負荷の性能が少なくともそのうち重要でなくなり、それにより、負荷に対して供給される電力を減らして更に多くの電力を異なる負荷に対して供給できる場合に望ましい。１つの例は、例えば温度が高く且つエアコン装置のために多量の電力が必要とされるときに減らすことができる周辺オフィスの照明輝度であってもよい。
【００３０】
本明細書で説明した本発明の多くの変形例および他の実施形態は、以上の説明および関連する図面で与えられた教示内容から利益を得るこれらの発明が属する技術における当業者であれば想起し得る。したがって、本発明が開示された特定の実施形態に限定されず且つ他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれるよう意図されていることは言うまでもない。本明細書では特定の用語が使用されているが、これらの用語は、包括的で且つ記述的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１ａ】２つの電源の相互制御のための電気システムであって、本発明の１つの実施形態にしたがって構成された制御システムを組み込む電気システムのブロック図表示である。
【図１ｂ】独立した負荷に対して電力を供給する２つの電源の相互制御のための電気システムであって、本発明の１つの実施形態にしたがって構成された制御システムを組み込む電気システムのブロック図表示である。
【図２】図１の電気システムの１つの実施形態のブロック図表示である。
【図３】２つの電源の相互制御のための電気システムであって、本発明の一実施形態に係るスケーリングユニットを有する制御システムを含む電気システムのブロック図表示である。
【図４】図２の制御システムの一実施形態の回路図である。
【図５】アーク切断を行なうためのシステムであって、本発明の一実施形態にしたがって構成された制御システムを組み込むシステムを示す。
【図６】本発明の一実施形態にしたがって構成された一連の制御システムが中央電源の出力に応じて一連の電源の出力を制御する役目を果たす電気システムのブロック図表示である。
【図７】可変電気負荷の所要電力を制御することにより固定電気負荷および可変電気負荷の両方に対して電力を供給するために制御システムが１つの電源を制御する電気システムであって、制御システムが本発明の他の実施形態にしたがって構成されている電気システムのブロック図表示である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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