(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の負荷に並列接続される複数の電源装置を備えた電源システムであって、
第１の前記電源装置は、
前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出する制御情報算出部と、
該制御情報算出部にて算出された制御情報に基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御する制御部と、
前記制御情報算出部にて算出された制御情報を第２の前記電源装置へ送信する制御情報送信部と
を備え、
前記第２の電源装置は、
前記第１の電源装置から送信された制御情報を受信する制御情報受信部と、
該制御情報受信部にて受信した制御情報に基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御する制御部と、
自装置から前記負荷へ出力された電流を検出する電流検出部と、
該電流検出部にて検出された電流を示す電流情報を前記第１の電源装置へ送信する電流情報送信部と
を備え、
前記第１の電源装置は、更に、
前記第２の電源装置から送信された電流情報を受信する電流情報受信部と、
自装置から前記負荷へ出力された電流を検出する電流検出部と、
自装置から前記負荷へ出力された電圧を検出する電圧検出部と
を備え、
前記制御情報算出部は、
前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流と、前記電圧検出部にて検出された電圧とに基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出する算出部と、
前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第１の電源装置に係る前記制御情報を補正する第１補正部と、
前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第２の電源装置に係る前記制御情報を補正する第２補正部と
を備える電源システム。
【請求項２】
前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流との差分を算出する差分算出部と、
該差分算出部にて算出された差分及び閾値を比較する比較部と
を備え、
前記第１補正部及び前記第２補正部は、
前記差分が前記閾値以上である場合、前記算出部にて算出された制御情報を補正する
請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出される電流との差分を算出する差分算出部と、
該差分算出部にて算出された差分及び上限閾値を比較する上限比較部と
を備え、
各電源装置の前記制御部は、前記差分が前記上限閾値以上である場合、自装置の動作を停止させる
請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記算出部にて算出される制御情報は、
前記負荷へ出力される電流を増減させる制御値を含み、
前記第１補正部は、
下記式（１）にて表される補正係数を、前記制御情報が含む前記制御値に乗算することによって該制御情報を補正し、
前記第２補正部は、
下記式（２）にて表される補正係数を、前記制御情報が含む前記制御値に乗算することによって該制御情報を補正する
請求項１〜請求項３までのいずれか一項に記載の電源システム。
Ｐ１＝１＋Ｇ×（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｉ１＋Ｉ２）…（１）
Ｐ２＝１＋Ｇ×（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）…（２）
但し、
Ｐ１，Ｐ２：補正係数
Ｉ１：前記第１の電源装置で検出された電流
Ｉ２：前記第２の電源装置で検出された電流
Ｇ：定数
【請求項５】
前記複数の電源装置は、アーク溶接に係る負荷へ給電を行う
請求項１〜請求項４までのいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項６】
負荷へ電圧及び電流を出力する電源装置であって、
前記負荷へ出力された電流を検出する電流検出部と、
前記負荷へ出力された電圧を検出する電圧検出部と、
他の電源装置から前記負荷へ出力された電流を示す電流情報を受信する電流情報受信部と、
該電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記電流検出部にて検出された電流と、前記電圧検出部にて検出された電圧とに基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出する算出部と、
前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流及び前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、自装置及び前記他の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、自装置に係る前記制御情報を補正する第１補正部と、
前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流及び前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、自装置及び前記他の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記他の電源装置に係る前記制御情報を補正する第２補正部と、
前記第１補正部にて補正された制御情報に基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御する制御部と、
前記第２補正部にて補正された制御情報を前記他の電源装置へ送信する制御情報送信部と
を備える電源装置。
【請求項７】
共通の負荷に並列接続される複数の電源装置を備えた電源システムの制御方法であって、
第１の前記電源装置は、
前記第１の電源装置から前記負荷へ出力された電流及び前記第１の電源装置から前記負荷へ出力された電圧を検出し、
第２の前記電源装置は、
前記第２の電源装置から前記負荷へ出力された電流を検出し、
検出された電流を示す電流情報を前記第１の電源装置へ送信し、
前記第１の電源装置は、
前記第２の電源装置から送信された電流情報を受信し、
受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置によって検出された電流と、前記第１の電源装置によって検出された電圧とに基づいて、各電源装置から前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出し、
受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置によって検出された電流とに基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第１の電源装置に係る前記制御情報を補正し、
受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置によって検出された電流とに基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第２の電源装置に係る前記制御情報を補正し、
補正された前記第１の電源装置に係る前記制御情報に基づいて、前記第１の電源装置から前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御し、
補正された前記第２の電源装置に係る前記制御情報を前記第２の電源装置へ送信する
制御方法。
【請求項８】
共通の負荷に並列接続され、該負荷へ電圧及び電流を出力する複数の電源装置のうち、第１の前記電源装置が備えるコンピュータに該第１の電源装置の動作を制御させるための制御プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記第１の電源装置から前記負荷へ出力された電流を取得し、
前記第１の電源装置から前記負荷へ出力された電圧を取得し、
第２の前記電源装置によって検出及び送信された、該第２の電源装置から前記負荷へ出力された電流を示す電流情報を受信し、
受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置から取得した電流と、前記第１の電源装置から取得した電圧とに基づいて、前記電源装置が前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出し、
受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置によって検出された電流とに基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第１の電源装置に係る前記制御情報を補正し、
受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置によって検出された電流とに基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第２の電源装置に係る前記制御情報を補正し、
補正された前記第１の電源装置に係る前記制御情報に基づいて、前記第１の電源装置から前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御し、
補正された前記第２の電源装置に係る前記制御情報を前記第２の電源装置へ送信する
処理を実行させるための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の負荷に並列接続される複数の電源装置を備えた電源システム、当該電源システムを構成する電源装置、制御方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接機、アーク切断機等、５００〜１０００Ａを超える大電流を必要とする器機がある。特許文献１には、商用交流をＡＣ／ＤＣ変換する複数のスイッチングコンバータ回路を並列接続してなり、アーク溶接機へ大電流を出力することができる電源装置が開示されている。各スイッチングコンバータ回路の動作は一つのコントローラによって制御されており、全体として一台の電源装置を構成している。当該コントローラは、各スイッチングコンバータから出力され、合流した電流を検出し、検出された電流が目標電流と一致するように各スイッチングコンバータ回路をＰＷＭ制御している。
特許文献１に係る電源装置においては、一つのコントローラから出力されるＰＷＭ信号に従ってスイッチングコンバータ回路が動作しているため、各回路の動作は同期しており、高い応答性を有する電源装置が実現されている。
【０００３】
一方、既存の複数の電源装置を共通の負荷に並列接続し、各電源装置から当該負荷へ電流を供給することも考えられている。例えば、特許文献２には、共通の負荷に並列接続されると共に相互の通信ポートを通信線にて接続された複数台の電源装置を備えた並列電源システムが開示されている。各電源装置は、バランス情報として出力電流値を相互の送受信し、バランス情報に基づいて目標電圧値を決定し、出力を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２９６６７号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る電源装置においては、各スイッチングコンバータ回路に接続されるパワーケーブル、回路内部の電気抵抗等にバラツキがあると、各スイッチングコンバータ回路から出力される電流に差異が生じるという問題がある。各スイッチングコンバータ回路の出力電流がバラツキを有する場合、各回路の温度にもバラツキが生じ、スイッチングコンバータ回路の寿命にもバラツキが発生する。また、一台の装置で大電流を出力するように構成された電源装置は、長時間運転に耐え得る耐熱設計、安全設計等、種々の問題を抱えており、一般的に高価である。
一方、特許文献２に係る各電源装置は、各装置から出力される電流が均等になるようにバランス制御を行っているが、基本的に個別に動作し、バランス補正された目標電流に出力電流が一致するように制御されている。このため、各電源装置の動作は同期しておらず、各電源装置から負荷へ供給される電流が安定しないという問題がある。例えば、溶接負荷のように、その状態が短絡負荷、アーク負荷、無負荷へと微少時間で激しく変動する溶接電源においては、各電源装置の応答性が低く、各電源装置から負荷へ供給される総電流が安定しないという問題があった。
なお、並列接続された各電源装置から負荷へ出力される電流等を外部制御装置にて監視し、各電源装置の動作を補正することも考えられるが、外部制御装置を導入するための設備コストが掛かるという問題がある。また、各電源装置が個別に動作していることには変わりが無く、負荷へ出力される電流の安定性に欠けるという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、共通の負荷に並列接続される複数の電源装置を備えた電源システムであって、外部制御装置を導入すること無く、各電源装置から負荷へ出力される電流が等しくなるよう、安定的に制御することができる電源システム、及び当該電源システムを構成する電源装置、制御方法及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電源システムは、共通の負荷に並列接続される複数の電源装置を備えた電源システムであって、第１の前記電源装置は、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出する制御情報算出部と、該制御情報算出部にて算出された制御情報に基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御する制御部と、前記制御情報算出部にて算出された制御情報を第２の前記電源装置へ送信する制御情報送信部とを備え、前記第２の電源装置は、前記第１の電源装置から送信された制御情報を受信する制御情報受信部と、該制御情報受信部にて受信した制御情報に基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御する制御部と、自装置から前記負荷へ出力された電流を検出する電流検出部と、該電流検出部にて検出された電流を示す電流情報を前記第１の電源装置へ送信する電流情報送信部とを備え、前記第１の電源装置は、更に、前記第２の電源装置から送信された電流情報を受信する電流情報受信部と、自装置から前記負荷へ出力された電流を検出する電流検出部と、自装置から前記負荷へ出力された電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記制御情報算出部は、前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流と、前記電圧検出部にて検出された電圧とに基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出する算出部と、前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第１の電源装置に係る前記制御情報を補正する第１補正部と、前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第２の電源装置に係る前記制御情報を補正する第２補正部とを備える。
【０００８】
本発明にあっては、共通の負荷に並列接続される第１及び第２の電源装置が相互に通信を行い、第１の電源装置が電源システム全体の出力を制御する。従って、各電源装置の動作は同期し、負荷変動に対する高い応答性を実現することができ、各電源装置から負荷へ出力される電流を安定的に制御することができる。
具体的には、第１の電源装置は、負荷への出力を制御するための制御情報を算出する。そして、第１の電源装置は、算出して得た制御情報に基づいて自装置の出力を制御すると共に、当該制御情報を第２の電源装置へ送信する。
第２の電源装置は、出力を制御するための制御情報の算出を行わず、第１の電源装置から送信された制御情報を受信し、第１の電源装置が算出した制御情報に基づいて自装置の出力を制御する。そして、第２の電源装置は、自装置から負荷へ出力された電流を検出し、電流情報を第１の電源装置へ送信する。
第１の電源装置は、第２の電源装置から送信された電流情報を受信し、受信した電流情報が示す電流と、自装置で検出した電流及び電圧とに基づいて、制御情報を算出する。ここで算出される制御情報は、第１及び第２の電源装置から出力された電流及び電圧に基づいて算出されるものであり、電源システム全体の出力を制御することができ、しかも各電源装置から出力される電流にバラツキが生じないように制御することが可能な情報である。
具体的には、算出部は、第１及び第２の電源装置の電気特性が同一であるものとして、各電源装置から負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出する。しかしながら、電源装置及び負荷を接続するパワーケーブルの電気抵抗のバラツキ、電源装置内部の抵抗のバラツキ、接続電気抵抗のバラツキ等によって、実際に電源装置から負荷へ出力される電流はバラツキを有する。電流のバラツキが発生すると、運転中の電源装置の温度にもバラツキが生じ、並列接続された各電源装置の寿命にもバラツキが生ずる。
そこで、第１補正部は、第１の電源装置を制御するための制御情報を、電流のバラツキが小さくなるように補正する。同様に、第２補正部は、第２の電源装置を制御するための制御情報を、電流のバラツキが小さくなるように補正する。
従って、第１の電源装置から出力される電流と、第２の電源装置から出力される電流とのバラツキを抑えることができる。
また、第１及び第２の電源装置の制御情報を同様に補正することによって、第１及び第２の電源装置から負荷へ出力される電流の総和に与える影響を極力抑えることができ、各制御情報を補正することができる。なお、電流の総和が変動するような補正が行われたとしても、算出部は、電流の総和が所要の値になるように制御情報の算出を行うため、制御情報の補正によって、負荷へ出力される電流が変化することは無い。
第１及び第２の電源装置は、上記のように算出及び補正された制御情報に基づいて、出力を制御しているため、各電源装置から負荷へ出力される電流が不安定になったり、電流のバラツキが生じたりすることは無く、出力電流の安定的なバランス制御が可能になる。
【０００９】
本発明に係る電源システムは、前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出された電流との差分を算出する差分算出部と、該差分算出部にて算出された差分及び閾値を比較する比較部とを備え、前記第１補正部及び前記第２補正部は、前記差分が前記閾値以上である場合、前記算出部にて算出された制御情報を補正する。
【００１０】
本発明にあっては、第１の電源装置から出力される電流と、第２の電源装置から出力される電流との差分、即ち電流のバラツキが閾値以上である場合に、制御情報の補正を行い、電流のバラツキが閾値未満である場合、制御情報の補正を行わない。
従って、各電源装置の電流のバラツキが問題になる場合にのみ、制御情報を補正することができ、出力電流の安定的なバランス制御が可能になる。
【００１１】
本発明に係る電源システムは、前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記第１の電源装置が備える前記電流検出部にて検出される電流との差分を算出する差分算出部と、該差分算出部にて算出された差分及び上限閾値を比較する上限比較部とを備え、各電源装置の前記制御部は、前記差分が前記上限閾値以上である場合、自装置の動作を停止させる。
【００１２】
本発明にあっては、第１の電源装置から出力される電流と、第２の電源装置から出力される電流との差分、即ちバラツキが所定の上限閾値以上である場合、各電源装置は、当該電源装置に異常があるものとして、自装置の動作を停止する。
例えば、一方の電源装置にパワーケーブルが接続されていないといった状況においては、他方の電源装置のみで目標電流又は目標電圧を実現しようとするため、非常に高負荷の出力となり、電源装置が故障するおそれがある。このような場合、本発明に係る各電源装置は動作を停止する。従って、各電源装置が出力する電流に異常があった場合、電源システム全体を停止させ、安全を確保することができる。また、電源システムを保全することができる。
【００１３】
本発明に係る電源システムは、前記算出部にて算出される制御情報は、前記負荷へ出力される電流を増減させる制御値を含み、前記第１補正部は、下記式（１）にて表される補正係数を、前記制御情報が含む前記制御値に乗算することによって該制御情報を補正し、前記第２補正部は、下記式（２）にて表される補正係数を、前記制御情報が含む前記制御値に乗算することによって該制御情報を補正する。
Ｐ１＝１＋Ｇ×（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｉ１＋Ｉ２）…（１）
Ｐ２＝１＋Ｇ×（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）…（２）
但し、
Ｐ１，Ｐ２：補正係数
Ｉ１：前記第１の電源装置で検出された電流
Ｉ２：前記第２の電源装置で検出された電流
Ｇ：定数
【００１４】
本発明にあっては、制御情報は負荷へ出力される電流を増減させる制御値を含む。制御値は、例えばＰＷＭ信号のデューティ比である。第１及び第２補正部は、上記式（１）及び（２）で表される補正値を制御値に乗算することによって、各電源装置から出力される電流のバラツキが小さくなるように制御情報を補正することができる。
【００１５】
本発明に係る電源システムは、前記複数の電源装置は、アーク溶接に係る負荷へ給電を行う。
【００１６】
本発明にあっては、電源システムは、アーク溶接に係る負荷へ大電流を供給することができる。
【００１７】
本発明に係る電源装置は、負荷へ電圧及び電流を出力する電源装置であって、前記負荷へ出力された電流を検出する電流検出部と、前記負荷へ出力された電圧を検出する電圧検出部と、他の電源装置から前記負荷へ出力された電流を示す電流情報を受信する電流情報受信部と、該電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流と、前記電流検出部にて検出された電流と、前記電圧検出部にて検出された電圧とに基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出する算出部と、前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流及び前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、自装置及び前記他の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、自装置に係る前記制御情報を補正する第１補正部と、前記電流情報受信部にて受信した電流情報が示す電流及び前記電流検出部にて検出された電流に基づいて、自装置及び前記他の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記他の電源装置に係る前記制御情報を補正する第２補正部と、前記第１補正部にて補正された制御情報に基づいて、前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御する制御部と、前記第２補正部にて補正された制御情報を前記他の電源装置へ送信する制御情報送信部とを備える。
【００１８】
本発明にあっては、態様（１）と同様、電源システム全体の出力を制御することができ、しかも各電源装置から出力される電流にバラツキが生じないように制御することが可能な制御情報を算出及び補正し、自装置及び他の電源装置の動作を制御することができる。従って、出力電流の安定的なバランス制御が可能になる。
【００１９】
本発明に係る制御方法は、共通の負荷に並列接続される複数の電源装置を備えた電源システムの制御方法であって、第１の電源装置及び第２の電源装置から前記負荷へ出力された電流、並びに前記第１の電源装置から前記負荷へ出力された電圧を検出し、検出された各電流及び電圧に基づいて、各電源装置から前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出し、検出された各電流に基づいて、前記第１の電源装置及び前記第２の電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記第１の電源装置に係る前記制御情報及び前記第２の電源装置に係る制御情報を補正し、補正された制御情報に基づいて、前記第１及び第２の電源装置から前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御する。
【００２０】
本発明にあっては、態様（１）と同様、電源システム全体の出力を制御することができ、しかも各電源装置から出力される電流にバラツキが生じないように制御することが可能な制御情報を算出及び補正し、自装置及び他の電源装置の動作を制御することができる。従って、出力電流の安定的なバランス制御が可能になる。
【００２１】
本発明に係る制御プログラムは、負荷へ電圧及び電流を出力する電源装置の動作をコンピュータに制御させるための制御プログラムであって、前記コンピュータに、前記負荷へ出力された電流を取得し、前記負荷へ出力された電圧を取得し、他の電源装置から前記負荷へ出力された電流を示す電流情報を取得し、取得した各電流及び電圧に基づいて、前記電源装置が前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御するための制御情報を算出し、取得した各電流に基づいて、各電源装置から前記負荷へ出力される電流が等しくなるように、前記電源装置及び前記他の電源装置に係る前記制御情報を補正し、補正された制御情報に基づいて、前記電源装置から前記負荷へ出力する電圧又は電流を制御し、補正された制御情報を前記他の電源装置へ送信する処理を実行させる。
【００２２】
本発明にあっては、態様（１）と同様、コンピュータに、電源システム全体の出力を制御させ、しかも各電源装置から出力される電流にバラツキが生じないように制御情報を算出及び補正させ、自装置及び他の電源装置の動作を制御させることができる。従って、出力電流の安定的なバランス制御が可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、共通の負荷に並列接続される複数の電源装置を備えた電源システムにおいて、外部制御装置を導入すること無く、各電源装置から負荷へ出力される電流が等しくなるよう、安定的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る電源システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２】電源装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３】操作パネルの一構成例を示す模式図である。
【図４】給電制御に係る各電源装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】給電制御に係る各電源装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】動作状態の表示例を示す模式図である。
【図７】ＰＷＭ制御情報の算出及び補正に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図８】変形例に係る信号処理回路の一構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本実施形態に係る電源システムの一構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る電源システムは、アーク溶接に係る共通の負荷２に並列接続され、当該負荷２に対して給電を行う複数の電源装置１を備える。各電源装置１は通信線によって接続されている。複数の電源装置１は、絶縁型のスイッチング電源であり、交流を所要の直流にＡＣ／ＤＣ変換し、交直変換された直流を負荷２へ供給する。
【００２６】
複数の電源装置１の内、一の電源装置１は、通信線を介して他の電源装置１へＰＷＭ制御情報を送信することにより、各電源装置１の出力を制御するマスタ電源として機能する。他の電源装置１は当該一の電源装置１から送信されたＰＷＭ制御情報を受信し、受信したＰＷＭ制御情報に基づいて出力を制御するスレーブ電源として機能する。以下、マスタ電源として機能する電源装置１を、適宜第１の電源装置１と呼び、スレーブ電源として機能する電源装置１を第２の電源装置１と呼ぶ。第２の電源装置１は複数であっても良いし、単数であっても良い。
【００２７】
第２の電源装置１は、自装置から負荷２へ出力される電流を検出し、検出された電流を示す電流情報を、通信線を介して第１の電源装置１へ送信する。第１の電源装置１は、第２の電源装置１から送信された電流情報を受信し、当該電流情報が示す電流と、自装置で検出した電流とを加算することによって、電源システムから負荷２へ出力される総電流を算出する。そして、第１の電源装置１は、自装置から負荷２へ出力された電圧を検出し、検出して得た電圧と、総電流とに基づいて、電源システムを構成する各電源装置１の出力を制御するためのＰＷＭ制御情報を算出する。また、第１の電源装置１は、各電源装置１から負荷２へ出力される電流にバラツキが生じないように、適宜、ＰＷＭ制御情報の補正を行う。第１の電源装置１は、このようにして算出及び補正したＰＷＭ制御情報に基づいて、自装置の出力を制御すると共に、上記のように当該ＰＷＭ制御情報を第２の電源装置１へ送信することによって、各電源装置１の動作を制御する。
【００２８】
なお、後述するように、動作モードを切り替えることによって、各電源装置１を、マスタ電源及びスレーブ電源のいずれの電源としても機能させることができる。また、動作モードを切り替えることによって、一台の独立した電源装置１としても機能させることができる。
【００２９】
図２は、電源装置１の一構成例を示すブロック図である。以下、説明を簡単にするため、電源システムが第１の電源装置１と、第２の電源装置１の２台で構成されているものとして説明する。また、第１及び第２の電源装置１の構成は同じであるため、主に一方の電源装置１の構成を説明する。
【００３０】
電源装置１は、操作パネル１０、入力部１１、整流器１２、インバータ１３、トランス１４、整流平滑器１５、電圧検出部１６、電流検出部１７、主制御部１８及び信号処理部１９を備える。
【００３１】
入力部１１は、例えば図示しない３相交流電源に接続される入力端子である。入力部１１は、整流器１２に接続されており、入力端子に印加された３相交流は整流器１２に入力される。
【００３２】
整流器１２は、例えばダイオードブリッジ回路である。ダイオードブリッジは図示しない２つの順接続されたダイオードからなる直列回路を３組並列させた回路構成である。また、ダイオードブリッジ回路の出力端には図示しない平滑コンデンサが設けられている。整流器１２は、入力部１１を介して３相交流電源から入力された交流を全波整流し、平滑コンデンサにて平滑化された直流をインバータ１３へ出力する。
【００３３】
インバータ１３は、整流器１２にて整流及び平滑化された直流を高周波の交流に変換してトランス１４へ出力する回路である。インバータ１３は、例えば、４つのスイッチング素子からなるフルブリッジ回路である。フルブリッジ回路は、２つのスイッチング素子を直列接続してなるレグを２組並列接続させた回路構成である。各スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）等のパワーデバイスである。
【００３４】
トランス１４は、インバータ１３から出力された交流を変圧し、変圧された交流を整流平滑器１５へ出力する。トランス１４は、コアに巻回され、磁気結合した一次コイル及び二次コイルを備え、一次コイルはインバータ１３に接続され、二次コイルは整流平滑器１５に接続されている。
【００３５】
整流平滑器１５は、トランス１４から出力された交流を整流及び平滑化する回路であり、整流された直流の電圧及び電流は正出力端子１ａ及び負出力端子１ｂから負荷２へ出力される。整流平滑器１５は、例えばセンタータップを用いた全波整流回路、リアクトルを用いた平滑化回路等によって構成される。
【００３６】
負荷２は、例えばアーク溶接に係るものであり、溶接ワイヤ２１、母材２２、シールドガスが電離したアーク等が負荷２となる。正出力端子１ａは、正側パワーケーブル及び溶接トーチを介して溶接ワイヤ２１に電気的に接続され、負出力端子１ｂは負側パワーケーブルを介して母材２２に接続される。
【００３７】
電圧検出部１６は、例えば、整流平滑器１５の出力側に接続されており、自装置から負荷２へ出力された電圧を検出し、検出した電圧値を示す電圧値信号を主制御部１８へ出力する回路である。
【００３８】
電流検出部１７は、例えば、整流平滑器１５の出力側に設けられており、自装置から負荷２へ出力される電流を検出し、検出した電流値を示す電流値信号を主制御部１８へ出力する回路である。電流検出部１７は、例えばホール素子等の磁電変換素子を備えたホール式電流センサである。
【００３９】
主制御部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インタフェース等を有し、電源装置１全体の動作を制御するプロセッサである。主制御部１８のインタフェースには制御端子１ｃが接続されている。マスタ電源として機能する電源装置１の制御端子１ｃには、溶接機の制御通信線が接続され、溶接機から出力された駆動指示信号が入力される。主制御部１８は、駆動指示信号の入力状態を監視しており、駆動指示信号が入力された場合、インバータ１３を動作させるための駆動要求を信号処理部１９へ出力する。なお、スレーブ電源として機能している電源装置１の制御端子１ｃには、駆動指示信号は入力されない。
また、主制御部１８のインタフェースには、電圧検出部１６及び電流検出部１７が接続されており、電圧値信号及び電流値信号が入力される。主制御部１８は、入力された電圧値信号及び電流値信号をＡＤ変換し、ＡＤ変換して得られた、電圧情報及び電流情報を信号処理部１９へ出力する。
更に、主制御部１８は操作パネル１０に接続されており、操作パネル１０に対する操作に応じた信号が入力される。主制御部１８は、当該信号を監視することによって、操作パネル１０に対する操作を受け付ける。本実施形態に係る主制御部１８は、操作パネル１０にて、電源装置１の動作モードの選択を受け付けることができる。動作モードには、電源装置１を、マスタ電源として機能させるマスタ電源モード（第１制御方式）と、スレーブ電源として機能させるスレーブ電源モード（第２制御方式）と、単一電源として機能させる単一電源モードとがある。また、主制御部１８は、自装置の動作モード、出力電圧、出力電流等、各種動作状態を表示するための表示指示信号を操作パネル１０へ出力することによって、自装置の動作状態を操作パネル１０に表示させる。
更にまた、マスタ電源として動作している電源装置１の主制御部１８は、溶接機における溶接ワイヤ２１の送給を制御するためのワイヤ送給制御信号を制御端子１ｃから当該溶接機へ出力する。なお、スレーブ電源として動作している電源装置１は、ワイヤ送給制御信号の出力を行わない。
【００４０】
信号処理部１９は、インバータ１３を構成するスイッチング素子へＰＷＭ信号を出力し、当該スイッチング素子のオンオフをＰＷＭ制御するＤＳＰ（digital signal processor）であり、制御情報算出部１９ａ、ＰＷＭ制御部（制御部）１９ｂ及び通信部１９ｃを有する。また、信号処理部１９は、各電源装置１で検出された電流の情報を蓄積するメモリ（不図示）を有する。なお、信号処理部１９をＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等で構成しても良い。信号処理部１９は、インバータ１３及び主制御部１８に接続されており、信号処理部１９には、主制御部１８から出力される電圧情報、電流情報、駆動要求等が入力される。信号処理部１９は、自装置の動作モードを記憶しており、その信号処理内容は、電源装置１の動作モードによって異なる。信号処理内容の詳細は後述する。
【００４１】
制御情報算出部１９ａは、インバータ１３の動作を制御することによって、負荷２へ出力する電圧又は電流を制御するためのＰＷＭ制御情報を算出及び補正する機能部である。ＰＷＭ制御情報は、インバータ１３へ出力するＰＷＭ信号のデューティ比（制御値）及びパルス波形等を示す情報である。
動作モードが単一電源モードである場合、制御情報算出部１９ａは、主制御部１８から出力された電圧情報及び電流情報、つまり自装置で検出された電圧及び電流に基づいて、自装置のインバータ１３をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御情報を算出する。
動作モードがマスタ電源モードである場合、制御情報算出部１９ａは、主制御部１８から出力された自装置の電圧情報及び電流情報と、他の電源装置１に係る電流情報とに基づいて、第１及び第２の電源装置１のインバータ１３をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御情報を算出する。つまり、制御情報算出部１９ａは、自装置で検出された電圧及び電流と、スレーブ電源である他の電源装置１で検出された電流とに基づいて、ＰＷＭ制御情報を算出する。また、制御情報算出部１９ａは、第１及び第２の電源装置１から出力される電流のバラツキが所定の閾値未満になるように、適宜、ＰＷＭ制御情報の補正を行う。なお、他の電源装置１で検出される電流情報は、通信部１９ｃによって受信することができる。
動作モードがスレーブ電源モードである場合、制御情報算出部１９ａは、ＰＷＭ制御情報の算出を行わない。
【００４２】
ＰＷＭ制御部１９ｂは、ＰＷＭ制御情報を用いて、所要のデューティ比及びパルス波形を有するＰＷＭ信号を発生させ、インバータ１３へ出力する機能部である。ＰＷＭ制御部１９ｂは、フルブリッジ回路のスイッチング素子を、たすき掛けで交互にオン状態及びオフ状態に切り替えることによって、インバータ１３から交流を出力させる。
動作モードが単一電源モード又はマスタ電源モードである場合、ＰＷＭ制御部１９ｂは、自装置の制御情報算出部１９ａにて算出されたＰＷＭ制御情報を用いてＰＷＭ信号を発生させる。
動作モードがスレーブ電源モードである場合、ＰＷＭ制御部１９ｂは、他の電源装置１で算出されたＰＷＭ制御情報を用いてＰＷＭ信号を発生させる。他の電源装置１で算出されたＰＷＭ制御情報は、通信部１９ｃによって受信することができる。自装置と他の電源装置１とが同一出力容量であるときは、自装置のＰＷＭ信号と他の電源装置１のＰＷＭ信号とは結果的に略同一の信号となる。出力容量が異なるときは、ＰＷＭ制御部１９ｂは、他の電源装置１で算出されたＰＷＭ制御情報を用いて出力容量差を補正したＰＷＭ信号を発生させる。この場合には、自装置のＰＷＭ信号と他の電源装置１のＰＷＭ信号とは異なる信号となる。
【００４３】
通信部１９ｃは、他の電源装置１と各種情報を送受信するための通信回路である。通信部１９ｃは、例えばＨＣＩ（Host Control Interface）通信規格に従って情報を送受信する。
動作モードがマスタ電源モードである場合、信号処理部１９は通信部１９ｃを介して、自装置のインバータ１３の動作状態を示す動作情報と、制御情報算出部１９ａにて算出及び補正したＰＷＭ制御情報とを、スレーブ電源モードで動作している他の電源装置１へ送信する。当該電源装置１は、マスタ電源モードで動作している電源装置１から送信された動作情報及びＰＷＭ制御情報を通信部１９ｃにて受信する。
動作モードがスレーブ電源モードである場合、信号処理部１９は通信部１９ｃを介して、自装置から負荷２へ出力されている電流を示す電流情報と、自装置のインバータ１３の動作状態を示す動作情報と、自装置の異常の有無を示す異常情報とを、マスタ電源モードで動作している電源装置１へ送信する。異常情報は、例えば過電流、異常停止等を示す情報である。マスタ電源である当該電源装置１は、スレーブ電源モードで動作している電源装置１から送信された電流情報、動作情報及び異常情報を通信部１９ｃにて受信する。
【００４４】
図３は、操作パネル１０の一構成例を示す模式図である。操作パネル１０は、負荷２へ出力している電流及び電圧を示す電流表示部１０ａ及び電圧表示部１０ｂを備える。
動作モードがマスタ電源モードである場合、主制御部１８は、各電源装置１から出力されている電流を加算して得られる総電流の値を電流表示部１０ａに表示させる。また、自装置で検出して得られた電圧の値を電圧表示部１０ｂに表示させる（図６Ａ参照）。動作モードがスレーブ電源モードである場合、主制御部１８は、自装置が駆動中であることを示す所定情報を電流表示部１０ａ及び電圧表示部１０ｂに表示させる（図６Ｂ参照）。所定情報は、例えば「駆動中」又は「ＲＵＮ」等の文字情報であるが、表示する情報の内容は特に限定されるものでは無く、電流表示部１０ａ及び電圧表示部１０ｂを構成する表示ピクセル又はセグメントを全灯又は全消灯させる構成も含まれる。動作モードが単一電源モードである場合、主制御部１８は、自装置から出力されている電流及び電圧の値を電流表示部１０ａ及び電圧表示部１０ｂに表示させる。
【００４５】
また、操作パネル１０は、電源装置１の動作モードを切り替えるための操作部１０ｃと、現在の自装置の動作モードを表示する動作モード表示部１０ｄとを備える。操作部１０ｃは例えばシールされたタクタイルスイッチ、押しボタンスイッチ等である。電源装置１の主制御部１８は、操作部１０ｃが操作された場合、現在の動作モードを他の動作モードに切り替える。例えば、信号処理部１９は、現在の動作モードを記憶しており、主制御部１８は、モード切替指示を信号処理部１９へ出力することによって、信号処理部１９の動作モードを切り替える。動作モードは、例えば、操作部１０ｃが操作される都度、単一電源モード、マスタ電源モード、スレーブ電源モード、単一電源モード…の順で循環的に切り替えられる。
動作モード表示部１０ｄは、複数の発光素子を有する。複数の発光素子は、例えばマスタ電源モードである場合に点灯する発光素子、スレーブ電源モードである場合に点灯する発光素子を含む。
【００４６】
図４及び図５は、給電制御に係る各電源装置１の処理手順を示すフローチャート、図６は、動作状態の表示例を示す模式図である。ここでは、マスタ電源モードで動作している第１の電源装置１と、スレーブ電源モードで動作している第２の電源装置１の処理を説明する。また、図６Ａは、マスタ電源モードにある電源装置１の操作パネル１０を示し、図６Ｂは、スレーブ電源モードにある電源装置１の操作パネル１０を示している。
【００４７】
マスタ電源である第１の電源装置１に駆動指示信号が入力された場合、主制御部１８は、自装置から負荷２へ出力されている電流及び電圧を、電流検出部１７及び電圧検出部１６にて検出する（ステップＳ１１）。主制御部１８は、検出して得た電流情報及び電圧情報を信号処理部１９へ出力する。
【００４８】
マスタ電源モードの信号処理部１９は、電流情報及び電圧情報が示す電流及び電圧に基づいてＰＷＭ制御情報を算出する（ステップＳ１２）。起動時においては、スレーブの電源装置１は動作を開始していないため、例えば、第１の電源装置１で検出された電流及び電圧を用いてＰＷＭ制御情報を算出する。
そして、信号処理部１９は、算出されたＰＷＭ制御情報に基づいて、インバータ１３をＰＷＭ制御する（ステップＳ１３）。次いで、信号処理部１９は、インバータ１３の動作状態を示す動作情報及びＰＷＭ制御情報を、通信部１９ｃを介して、スレーブ電源である第２の電源装置１へ送信する（ステップＳ１４）。動作情報は、例えば、インバータ１３が駆動しているか否かを示す情報である。
【００４９】
スレーブ電源モードの信号処理部１９は、第１の電源装置１から送信された動作情報及びＰＷＭ制御情報を通信部１９ｃにて受信する（ステップＳ１５）。そして、スレーブ電源モードの信号処理部１９は、マスタ電源が駆動していることを動作情報にて確認し、受信したＰＷＭ制御情報に基づいて自装置のインバータ１３をＰＷＭ制御する（ステップＳ１６）。
【００５０】
なお、ステップＳ１４の送信を行う通信部１９ｃは、制御情報送信部に対応し、ステップＳ１５の受信を行う通信部１９ｃは、制御情報受信部に対応する。
【００５１】
次いで、第２の電源装置１の主制御部１８は、自装置が正常に動作している場合、駆動中である旨を操作パネル１０に表示させる（ステップＳ１７）。例えば、図６Ｂに示すように、主制御部１８は、駆動中である旨を電流表示部１０ａ及び電圧表示部１０ｂに表示させる。
【００５２】
次いで、主制御部１８は、電流検出部１７にて自装置から負荷２へ出力している電流を検出する（ステップＳ１８）。主制御部１８は、検出して得た電流情報を信号処理部１９へ出力する。
【００５３】
スレーブ電源モードの信号処理部１９は、自装置で検出して得た電流情報を、通信部１９ｃを介して、マスタ電源である第１の電源装置１へ送信する（ステップＳ１９）。また、信号処理部１９は、自装置のインバータ１３の動作状態を示す動作情報、異常の有無を示す異常情報を、通信部１９ｃを介して第１の電源装置１へ送信する（ステップＳ２０）。
【００５４】
ＰＷＭ制御情報等を送信したマスタ電源モードの信号処理部１９は、第２の電源装置１から送信される電流情報、動作情報及び異常情報を受信し（ステップＳ２１）、その受信に成功したか否かを判定する（ステップＳ２２）。信号処理部１９は、受信した電流情報及び異常情報を記憶し、少なくとも電流情報については、数ｍ秒〜数十ｍｍ秒間にわたる情報を蓄積する。
【００５５】
所定時間以上、第２の電源装置１からの応答が無く、受信に失敗したと判定した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、信号処理部１９は、インバータ１３の動作及びＰＷＭ制御情報の算出を停止させることにより、負荷２への出力を停止させる（ステップＳ２３）。なお、第１の電源装置１におけるＰＷＭ制御情報の算出が停止すると、スレーブ電源である第２の電源装置１の動作も停止する。
また、信号処理部１９は、通信異常を主制御部１８へ通知し、主制御部１８は通信に係る異常があった旨を操作パネル１０に表示させ（ステップＳ２４）、処理を終える。
なお、通信異常は、通信線の切断、コネクタの接続不良で発生する他、スレーブ電源として動作させるべき電源装置１を、誤ってマスタ電源モードで動作させた場合にも発生する。
【００５６】
第２の電源装置１からの応答があり、電流情報、動作情報及び異常情報の受信に成功したと判定した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、信号処理部１９は、受信した電流情報が示す電流が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。
【００５７】
電流が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、信号処理部１９は、受信した異常情報に基づいて、第２の電源装置１の状態が異常であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。例えば、信号処理部１９は、第２の電源装置１のインバータ１３が停止状態にあることを異常情報が示している場合、又は異常情報が過電流等の異常を示している場合、異常があると判定する。
【００５８】
第２の電源装置１が正常に動作していると判定された場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、信号処理部１９は、電流検出部１７及び電圧検出部１６にて自装置から負荷２へ出力されている電流及び電圧を、電流検出部１７及び電圧検出部１６にて検出する（ステップＳ２７）。具体的には、主制御部１８は、自装置から負荷２へ出力されている電流及び電圧を、電流検出部１７及び電圧検出部１６にて検出し、検出して得た電流情報及び電圧情報を信号処理部１９へ出力する。信号処理部１９は、主制御部１８から出力された電流情報及び電圧情報を取得する。
なお、信号処理部１９は、検出した電流及び電圧を記憶し、少なくとも電流については、数ｍ秒〜数十ｍｍ秒間にわたる情報を蓄積する。そして、信号処理部１９は、各電源装置１で検出された電流のバラツキを算出し（ステップＳ２８）、電流のバラツキが所定の上限閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。第１の電源装置１と、第２の電源装置１とが並列接続されている場合、当該バラツキは、例えば、第１の電源装置１で検出された電流と、第２の電源装置１で算出された電流との差である。また、第１及び第２の電源装置１で算出される電流の移動平均の差をバラツキとして算出するようにしても良い。３台以上の電源装置１が並列接続されている場合、バラツキは、各電源装置１で検出される電流の標準偏差、電流の最大値及び最小値の差分、電流の平均値と最大値との差分等で表しても良い。
【００５９】
ステップＳ２８の処理を実行する信号処理部１９は、差分算出部に対応し、ステップＳ２９の処理を実行する信号処理部１９は、上限比較部に対応する。
【００６０】
電流が閾値未満であると判定された場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、第２の電源装置１に異常があると判定された場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、又は電流のバラツキが上限閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、信号処理部１９は、インバータ１３の動作及びＰＷＭ制御情報の算出を停止させることにより、負荷２への出力を停止させる（ステップＳ３０）。また、信号処理部１９は、状態異常を主制御部１８へ通知し、主制御部１８は、電源に異常があった旨を操作パネル１０に表示させ（ステップＳ３１）、処理を終える。
【００６１】
電流のバラツキが上限閾値未満であると判定された場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、主制御部１８は、自装置で検出して得られた電流と、第２の電源装置１から受信した電流情報が示す電流とを加算する（ステップＳ３２）。そして、信号処理部１９は、ステップＳ３２にて加算して得られた電流と、自装置で検出された電圧とに基づいてＰＷＭ制御情報を算出する（ステップＳ３３）。ここで算出されるＰＷＭ制御情報は、電源システム全体から負荷２へ出力される電流及び電圧に基づくものであり、電源システム全体の出力を制御することが可能な情報である。また、ステップＳ３３の処理で算出されるＰＷＭ制御情報は、基本的に各電源装置１に共通の情報であるが、各電源装置１から実際に負荷２へ出力される電流のバラツキに応じて、ＰＷＭ制御情報の補正が行われる。具体的には、各電源装置１から負荷２へ出力される電流が等しくなるようにＰＷＭ制御情報が補正される。ＰＷＭ制御情報の補正の詳細は後述する。
【００６２】
次いで、主制御部１８は、図６Ａに示すように、ステップＳ３２にて算出した電流の値を電流表示部１０ａに表示させ、ステップＳ２７にて検出された電圧の値を電圧表示部１０ｂに表示させる（ステップＳ３４）。
一方、主制御部１８は、溶接機を制御するための情報、例えば溶接ワイヤ２１の送給を制御するためのワイヤ送給制御信号を制御端子１ｃから溶接機へ送信する（ステップＳ３５）。ワイヤ送給制御信号は、例えば、溶接ワイヤ２１の送給速度、送給の開始及び停止等を制御するための信号である。
【００６３】
次いで、主制御部１８は、駆動指示信号の入力が継続しているか否かを判定する（ステップＳ３６）。駆動指示信号が入力されていないと判定した場合（ステップＳ３６：ＮＯ）、信号処理部１９によるインバータ１３の制御を停止させることによって負荷２への出力を停止させ（ステップＳ３７）、処理を終える。駆動指示信号が入力されていると判定した場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、主制御部１８は、処理をステップＳ１３へ戻し、負荷２への給電制御を継続する。
【００６４】
図７は、ＰＷＭ制御情報の算出及び補正に係る処理手順を示すフローチャートである。信号処理部１９は、上記ステップＳ３２にて加算して得られた電流と、自装置で検出された電圧とに基づいて、第１の電源装置１以外の他の電源装置１が第１の電源装置１と同一の特性を有するものとして、各電源装置１に共通のＰＷＭ制御情報を算出する（ステップＳ５１）。
【００６５】
次いで、信号処理部１９は、各電源装置１で検出された電流のバラツキを算出し（ステップＳ５２）、電流のバラツキが所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。ステップＳ５２で算出されるバラツキは、ステップＳ２８で算出されたバラツキと同じである。電流のバラツキが所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、信号処理部１９は、ＰＷＭ制御情報の補正を行わずにサブルーチンの処理を終え、処理をステップＳ３４へ戻す。
なお、ステップＳ５２の処理を実行する信号処理部１９は、差分算出部に対応し、ステップＳ５３の処理を実行する信号処理部１９は、比較部に対応する。
【００６６】
電流のバラツキが閾値以上であると判定された場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、信号処理部１９は、並列接続されている電源装置１の数Ｎを特定する（ステップＳ５４）。そして、並列接続されている各電源装置１を表す変数ｎに１を代入する（ステップＳ５５）。ここでは、マスタ電源モードで動作している電源装置１を表す変数の値を１、スレーブ電源モードで動作している電源装置１を表す変数の値を２以上の値とする。第１の電源装置１と、第２の電源装置１とが並列接続されている場合、第１の電源装置１は変数ｎ＝１で表され、第２の電源装置１は、変数ｎ＝２で表される。
【００６７】
次いで、信号処理部１９は、第ｎの電源装置１のＰＷＭ制御情報を補正するための第ｎ補正係数を算出する（ステップＳ５６）。ここで補正を行うＰＷＭ制御情報は、例えばデューティ比であり、第ｎ補正係数は、下記式（３）で表される。なお定数Ｇは、電流のバラツキと、デューティ比の補正量との関係を規定するものである。
【００６８】
Ｐｎ＝１＋Ｇ×（ΣＩ−Ｎ×Ｉｎ）／｛（Ｎ−１）×ΣＩ｝…（３）
Ｎ：並列接続される電源装置１の数
ｎ：電源装置１を示す変数
Ｐｎ：第ｎ補正係数
Ｉｎ＝Ｉ１、Ｉ２・・・ＩＮ：各電源装置１で検出された電流
ΣＩ＝Ｉ０＋Ｉ１＋・・・＋ＩＮ：各電源装置１で検出された電流の総和
Ｇ：定数
【００６９】
なお、各電源装置１で検出された電流Ｉ１，Ｉ２，…，ＩＮは、１個の検出値であっても良いし、各電源装置１で所定時間にわたって複数回検出された電流の移動平均であっても良い。例えば、信号処理部１９は、数十μ秒の周期で各電源装置１の電流を取得し、蓄積している場合、数ｍ秒〜数十ｍ秒間にわたって蓄積した電流の値を用いて各電源装置１の電流の移動平均を算出し、当該電流の移動平均を用いて、第ｎ補正係数を算出すると良い。
また、上記式（３）は、第ｎ補正係数の計算式の一例である。各電源装置１から出力される電流が等しくなるように、ＰＷＭ制御情報を補正できる係数を算出することが可能な数式であれば、特にその内容は限定されるものでは無い。例えば、上記式（３）で表される第ｎ補正係数は、各電源装置１から出力される電流の差分に比例して増減する係数であるが、非線形的に増減する係数であっても良い。また、上記差分の時間積分又は時間微分等に比例して増減する係数であっても良い。
【００７０】
なお、２台の電源装置１が並列接続されている場合、上記式（３）は、下記式（４）及び（５）で表される。
【００７１】
Ｐ１＝１＋Ｇ×（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｉ１＋Ｉ２）…（４）
Ｐ２＝１＋Ｇ×（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）…（５）
【００７２】
そして、信号処理部１９は、変数ｎに対応する電源装置１に係るデューティ比に、第ｎ補正係数を乗算することによって、ＰＷＭ制御情報を補正する（ステップＳ５７）。
【００７３】
次いで、信号処理部１９は、変数ｎが、並列接続された電源装置１の台数Ｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ５８）。変数ｎがＮ未満であると判定した場合（ステップＳ５８：ＹＥＳ）、信号処理部１９は変数ｎに１を加算し（ステップＳ５９）、処理をステップＳ５６へ戻す。変数ｎがＮ以上であると判定した場合（ステップＳ５８：ＮＯ）、信号処理部１９は、ＰＷＭ制御情報の補正を行わずにサブルーチンの処理を終え、処理をステップＳ３４へ戻す。
なお、ステップＳ５１の処理を実行する信号処理部１９は、算出部に対応し、ステップＳ５６〜ステップＳ５９の処理を実行する信号処理部１９は、第１補正部及び第２補正部に対応する。
【００７４】
このように構成された電源システムにあっては、マスタ電源である第１の電源装置１が、スレーブ電源である第２の電源装置１から電流情報を取得し、各電源装置１の出力を制御するＰＷＭ制御情報を算出する。また、第１の電源装置１は、第１及び第２の電源装置１から負荷２へ出力される電流が等しくなるように、各電源装置１のＰＷＭ制御情報を補正する。そして、第１の電源装置１は、補正された自装置用のＰＷＭ制御情報に基づいて出力を制御すると共に、補正されたＰＷＭ制御情報を第２の電源装置１へ送信し、スレーブ電源である当該電源装置１は、マスタ電源側で算出及び補正されたＰＷＭ制御情報に基づいて出力を制御する。従って、本実施形態に係る電源システムにおいては、負荷２の大きさが微少時間で大きく変動するような溶接に係るものであっても、各電源装置１の動作を同期させることができ、単一電源と同等の応答性を実現することができ、各電源装置１の出力を安定的に制御することができる。しかも、各電源装置１から負荷２へ出力される電流が等しくなるよう、安定的に制御することができる。
【００７５】
また、第１の電源装置１は、各電源装置１から負荷２へ出力される電流のバラツキが大きい場合にのみ、ＰＷＭ制御情報を補正する構成であるため、各電源装置１から負荷２へ出力される電流の時間変動を抑えながら各電流が等しくなるよう、安定的に制御することができる。
【００７６】
更に、電源装置１は、各電源装置１から出力される電流のバラツキが上限閾値以上である場合、電源システム全体を停止させ、安全を確保することができる。例えば、パワーケーブルの未接続状態等、電流のバランス制御では対応できない異常が発生した際にも、電源システムに係る安全を確保することができる。
【００７７】
更にまた、電源装置１は、各電源装置１の動作を制御するためのＰＷＭ制御情報のデューティ比に、補正係数を乗算する簡単な補正処理で、各電源装置１から出力される電流のバラツキが小さくなるように、ＰＷＭ制御情報を補正することができる。
【００７８】
更にまた、使用者は、マスタ電源として動作している第１の電源装置１の電流表示部１０ａ及び電圧表示部１０ｂを用いて、電源システムから負荷２へ出力されている電流及び電圧の情報を確認することができる。
【００７９】
更にまた、スレーブ電源として動作している第２の電源装置１の電流表示部１０ａ及び電圧表示部１０ｂに所定情報を表示することによって、使用者に無用な混乱を与えないようにすることができる。
【００８０】
更にまた、マスタ電源である第１の電源装置１は、スレーブ電源から送信されるはずの電流情報を受信できない場合、スレーブ電源である第２の電源装置１との通信に異常があるものとして、電源システム全体を停止させ、安全を確保することができる。
【００８１】
更にまた、マスタ電源である第１の電源装置１は、自装置が電流を出力しているにも関わらず、スレーブ電源である第２の電源装置１から出力される電流が閾値未満である場合、第２の電源装置１に異常があるものとして、電源システム全体を停止させ、安全を確保することができる。
【００８２】
更にまた、マスタ電源である第１の電源装置１は、スレーブ電源である第２の電源装置１の動作状態に異常がある場合、電源システム全体を停止させ、安全を確保することができる。
【００８３】
更にまた、これらの異常時に電源システムを停止させることによって、電源システムを保全することができる。
【００８４】
更にまた、本実施形態に係る電源装置１は、操作部１０ｃを操作することによって、マスタ電源及びスレーブ電源のいずれの電源としても機能させることができる。従って、電源システムを構成するマスタ電源が故障しても、スレーブ電源として機能していた電源装置１の動作モードを、マスタ電源モードに切り替えることにより、容易に電源システムを再構築することができる。
【００８５】
更にまた、本実施形態に係る電源装置１は、操作部１０ｃを操作することによって、単独の電源としても機能させることができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、主に２台の電源装置１を共通の負荷２に並列接続させる例を説明したが、３台以上の電源装置１を用いて電源システムを構成しても良い。
【００８７】
また、負荷２として、アーク溶接に係る負荷を説明したが、アーク切断、その他の大電流を要する負荷へ給電する電源システムとして用いても良い。
【００８８】
更にまた、本実施形態に係る電源システムは、アーク溶接機へ大電流を出力することができる。
【００８９】
更にまた、本実施形態では、絶縁トランス型スイッチング電源をＰＷＭ制御する例を説明したが、電源装置１の構成及び制御方式は特に限定されるものでは無く、公知の構成及び制御方式を用いても良い。公知の制御方式としては、パルス幅変調方式に加え、例えばパルス周波数変調方式等が挙げられる。
【００９０】
更にまた、本実施形態では、スレーブ電源として動作している電源装置１に異常があった場合、電源システム全体を停止させる例を主に説明したが、電源システム全体として問題がなければ、負荷２への給電を継続するように構成しても良い。例えば、複数のスレーブ電源が並列接続されおり、異常が発見された電源装置１を電源システムから遮断する遮断リレー等が設けられており、残りの電源装置１で所要の電力を供給することが可能であれば、正常に動作している複数の電源装置１を継続的に動作させても良い。
【００９１】
（変形例）
図８は、変形例に係る信号処理回路の一構成例を示すブロック図である。変形例に係る電源装置１は信号処理部１１９の構成が実施形態と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。上記実施形態では、ＰＷＭ制御情報の算出及び補正を専用回路であるＤＳＰがハードウェア的に行う例を説明したが、変形例に係る信号処理部１１９は、ＰＷＭ制御情報の算出及び補正をソフトウェア的に実行する例を説明する。
【００９２】
信号処理部１１９は、例えばＣＰＵ１１９ａを有するコンピュータであり、ＣＰＵ１１９ａには、バスを介して記憶部１１９ｂ、入出力部１１９ｃ、ＰＷＭ信号出力部１１９ｄ、通信部１１９ｅが接続されている。信号処理部１１９のＣＰＵ１１９ａは、記憶部１１９ｂに記憶されている後述の制御プログラム１０３を実行することにより、ＰＷＭ制御情報の算出及び補正を行い、各電源装置１の動作を制御する処理を実行する。
【００９３】
記憶部１１９ｂは、ＲＡＭ等の不揮発性メモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを有する。記憶部１１９ｂは、各電源装置１が出力する電流及び電圧を制御するためのＰＷＭ制御情報の算出及び補正に係る制御を実行するための制御プログラム１０３を記憶している。なお、制御プログラム１０３は、記録媒体１０３ａにコンピュータ読み取り可能に記録されている態様でも良い。記憶部１１９ｂは、図示しない読出装置によって記録媒体１０３ａから読み出された制御プログラム１０３を記憶する。記録媒体１０３ａはＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等の光ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク等の磁気ディスク、磁気光ディスク、半導体メモリ等である。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから実施形態１に係る制御プログラム１０３をダウンロードし、記憶部１１９ｂに記憶させても良い。
【００９４】
入出力部１１９ｃは、主制御部１８に接続されており、ＣＰＵ１１９ａは、入出力部１１９ｃを介して各種信号を入出力する。
【００９５】
通信部１１９ｅは、他の電源装置１と各種情報を送受信するための通信回路であり、ＣＰＵ１１９ａは通信部１１９ｅを介して、他の電源装置１との間で各種情報を送受信する。
【００９６】
ＰＷＭ信号出力部１１９ｄには、インバータ１３が接続されており、ＣＰＵ１１９ａは、算出及び補正したＰＷＭ制御情報に従って、ＰＷＭ信号をインバータ１３を介してインバータ１３へ出力する。
【００９７】
信号処理部１１９が制御プログラム１０３を実行することによって行う処理の内容は、上記実施形態の図４、図５及び図７に示した処理内容と同様である。
【００９８】
このように構成された変形例に係る電源システムにあっても、上記実施形態で説明した電源システムと同様の作用効果を奏する。
【００９９】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１００】
１  電源装置
２  負荷
１ａ  正出力端子
１ｂ  負出力端子
１ｃ  制御端子
１０  操作パネル
１０ａ  電流表示部
１０ｂ  電圧表示部
１０ｃ  操作部
１０ｄ  動作モード表示部
１１  入力部
１２  整流器
１３  インバータ
１４  トランス
１５  整流平滑器
１６  電圧検出部
１７  電流検出部
１８  主制御部
１９  信号処理部
１９ａ  制御情報算出部
１９ｂ  ＰＷＭ制御部
１９ｃ  通信部
２１  溶接ワイヤ
２２  母材
【図１】
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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】
0006650838.tif 000008
【図８】
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