(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接電源であって、
入力電流を出力電流に変換するように構成される電力変換回路と、
制御部と、
前記電力変換回路に動作可能に接続され、前記制御部の指令で当該溶接電源の溶接出力に動作可能に接続された溶接出力回路経路を介して前記出力電流の方向を切り替えて電極及び被加工物を通じて正の極性又は負の極性を提供するように構成される極性切替ブリッジ回路と、
前記極性切替ブリッジ回路に動作可能に接続され、調整された定電流を提供することにより前記電極と前記被加工物との間でアークの消弧を防止するように構成される並列低電流アーク調整回路と、を含む溶接電源。
【請求項２】
前記並列低電流アーク調整回路は、少なくとも１つのインダクタと少なくとも１つの定電流源とを含む、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項３】
前記少なくとも１つのインダクタのインダクタンス値は約１０〜１００ｍＨである、請求項２に記載の溶接電源。
【請求項４】
前記定電流源は２〜１０Ａの間の調整された定電流を提供する、請求項２に記載の溶接電源。
【請求項５】
前記電力変換回路、前記極性切替ブリッジ回路、及び前記並列低電流アーク調整回路は、前記溶接電源の前記制御部の前記指令で、ＤＣ正極の溶接作業、ＤＣ負極の溶接作業、及びＡＣ溶接作業のいずれかを提供するように構成されている、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項６】
前記電力変換回路は、ハーフブリッジ出力トポロジーに基づく変圧器、フルブリッジ出力トポロジーに基づく変圧器、ＤＣ出力のトポロジー、インバータベース回路又はチョッパーベース回路のうちの１つである、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項７】
前記極性切替ブリッジ回路は少なくとも２つのスイッチングトランジスタを含む、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項８】
溶接電源であって、
入力電流を出力電流に変換する手段と、
少なくともＡＣ溶接作業を提供するために当該溶接電源の溶接出力に動作可能に接続された溶接出力回路経路を介して前記出力電流の方向を切り替える手段であって、該切り替えによって溶接電極と溶接被加工物との間で前記出力電流の方向が変化する、手段と、
前記溶接電極と前記溶接被加工物との間でアークの消弧を防止する調整された定電流を維持するための手段と、を含む溶接電源。
【請求項９】
溶接電源において、入力電流を出力電流に変換するステップと、
前記溶接電源の制御部の指令で、前記溶接電源の溶接出力に動作可能に接続された溶接出力回路経路を介して前記出力電流の方向を第一の方向から第二の方向に切り替えるステップと、
溶接電極と溶接被加工物との間でアークの消弧を防止する調整された定電流を維持するステップと、を含む方法。
【請求項１０】
前記方法は、
前記溶接電源の前記制御部の指令で、前記溶接出力回路経路を介して前記出力電流の方向を前記第二の方向から前記第一の方向に切り替えるステップと、
前記第一の方向への切り替えの一部として、前記第一の方向において、前記溶接出力回路経路の前記溶接電極と前記溶接被加工物との間にアークを自動的に再点火するのに十分な電圧レベルを前記溶接電極と前記溶接被加工物との間に誘起するステップと、をさらに含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電圧レベルを誘起するステップは、少なくとも１つのインダクタ及び少なくとも１つの定電流源を有するアーク調整回路によって実現される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
溶接電源であって、
ＡＣ溶接出力電流を提供するように構成されるブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路に動作可能に接続され、電極と被加工物との間でアークを安定させるために前記ＡＣ溶接出力電流を補完する調整された定電流を提供するように構成されるアーク調整回路であって、該調整された定電流の極性は前記ＡＣ溶接出力電流の極性と一致する、アーク調整回路と、を含む溶接電源。
【請求項１３】
溶接電源であって、
少なくとも一つのインダクタ及び少なくとも一つの定電流源を有する電流切替回路を含み、
前記少なくとも一つのインダクタ及び前記少なくとも一つの定電流源は、当該溶接電源の溶接出力に接続された負荷にわたって、該負荷を通る溶接出力電流の極性反転に基づいて前記負荷にわたって溶接アークを再点火するのに十分な電圧を誘起するように構成されている、溶接電源。
【請求項１４】
前記並列低電流アーク調整回路は、前記出力電流の極性遷移の間のアークの再点火に十分な電圧を前記溶接出力回路経路の電極と被加工物との間で誘起するようさらに構成されている、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項１５】
前記極性切替ブリッジ回路は、ハーフブリッジ回路又はフルブリッジ回路のうちの１つとして構成されている、請求項１に記載の溶接電源。
【請求項１６】
前記少なくとも２つのスイッチングトランジスタのうちの１つは、前記正の極性又は前記負の極性に応じて前記極性切替ブリッジ回路と前記並列低電流アーク調整回路との間で共有されている、請求項７に記載の溶接電源。
【請求項１７】
前記出力電流の極性遷移の間に前記溶接出力回路経路の前記溶接電極と前記溶接被加工物との間で電圧を誘起して、前記溶接電極と前記溶接被加工物の間に反対の極性のアークを自動的に再点火するための手段をさらに含む、請求項８に記載の溶接電源。
【請求項１８】
前記第二の方向への切り替えの一部として、前記第二の方向において、前記溶接電極と前記溶接被加工物との間にアークを自動的に再点火するのに十分な電圧レベルを前記溶接出力回路経路の前記溶接電極と前記溶接被加工物との間で誘起するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記電流切替回路は、ハーフブリッジ回路又はフルブリッジ回路のうちの１つとして構成されている、請求項１３に記載の溶接電源。
【請求項２０】
前記少なくとも一つのインダクタ及び前記少なくとも一つの定電流源は、調整された定電流を提供することにより前記溶接アークの消弧を防止するようさらに構成されている、請求項１３に記載の溶接電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接電源及び方法に関する。本発明の特定の実施形態は、アーク溶接に関する。より詳細には、本発明の特定の実施形態は、アーク溶接性能を調節するＡＣアーク溶接プロセスの低電流調整を提供するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある従来技術の溶接システムは、ＡＣ溶接能力を提供するために、溶接電源においてブリッジトポロジーを使用する。ハーフブリッジ・トポロジー（ｈａｌｆ−ｂｒｉｄｇｅ  ｔｏｐｏｌｏｇｙ）は、共有経路内で、各出力が反対の極性の流れを誘起することができるように、共通の経路を共有するように構成されるデュアル出力電流経路を持つ溶接電源で使用することができる。
実際に、多くの溶接電源はこのように構成され、第２の経路を完了するために第２の整流素子の組を追加することのみを必要とし得る。スイッチは、各電源柱（脚：ｌｅｇ）の非共有経路に配置され、接続された溶接出力回路を介して流れる経路電流の方向はアクティブな柱によって決定される。フルブリッジトポロジー（ｆｕｌｌ  ｂｒｉｄｇｅ  ｔｏｐｏｌｏｇｙ）は、ほぼすべての電源トポロジーとともに使用することができ、既存の設計された電源に柔軟性及び可能性の追加を提供する。フルブリッジトポロジーは、ゼロクロスアシスト回路の容易に実装することができる。ブロッキング・ダイオードは、ゼロクロスの間に発生する高電圧過渡から電源のデバイスを保護するために使用することができる。例えば、ＡＣガスタングステンアーク（ＧＴＡＷ又はＴＩＧ）プロセスまたはガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ又はＭＩＧ）溶接プロセスのような多くの溶接プロセスのために、溶接電流がゼロに交差するときに、電極と被加工物との間で、アークが逆極性の方向で迅速に再点火することが望ましい。
【０００３】
さらに、図面を参照して本出願の残りの部分に記載された本発明の実施形態にかかるシステム及び方法の比較を通じて、従来の、伝統的に、提案されている手法の制限及び欠点は当業者には明らかになるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶接電源は、出力用に設計されている最大電圧レベル（例えば、１００ＶＤＣ）を持っていてもよい。ＡＣ溶接電流がゼロに交差するとき（すなわち、極性が変化するとき）、アーク電流が低いときにアーク光を維持し、アークをより安定化させて、電極と被加工物との間のアークを再点火するために、電源が供給できる電圧よりも高い電圧（例えば、３００ＶＤＣ）が電源から要求されうる。その結果、アークは消滅して再形成しないことがある。（ワイヤー電極が存在しない）ＴＩＧ溶接では、アークが消滅する場合、溶接電源、溶接を継続する前に、溶全体のアーク形成プロセスを繰り返す必要があり、その結果溶接プロセスが非効率的となった。
一般に、低電流アーク溶接に関連するプラズマ柱が不安定である傾向があり、望ましくないアークの停止をもたらすことがある。
【０００５】
本発明の一態様は、極性遷移中、アークを確実に再点火するために、アークを再形成する電圧を生成する手段を提供するように溶接出力電流を調整することによって、アーク溶接性能を調整するＤＣ及びＡＣアーク溶接プロセスのための低電流調整を提供するシステム及び方法を含む。溶接電流の極性遷移中又はその前後において、溶接電極と被加工物との間に高い電圧レベルを誘起することにより、電源からの電圧が制限されている場合であっても、アークを反対の極性で容易にかつ確実に再点火することができる。ＡＣ溶接、可変極性溶接（例えば、いずれかの極性のＤＣ溶接）、および他のハイブリッド溶接プロセスがサポートされる。極性反転ブリッジ回路及びアーク調整回路の構成は、改良された低電流調整および溶接電流が極性を変化するときのアークの迅速な再点火を可能にしながら、溶接出力回路パスを介する出力溶接電流の方向切り替えを可能にする。インダクタ及び定電流源のアーク調整回路は、電流の極性遷移中に、アークを迅速かつ確実に再点火するために必要な電圧を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、溶接電源である。溶接電源は、制御部、および入力電流を出力電流に変換するように構成される電力変換回路を含む。電力変換回路は、ハーフブリッジ出力トポロジーに基づいて変圧器であり得る。電力変換回路は、ＤＣ出力のトポロジーを含むことができる。電力変換回路は、インバータベースの回路または例えばチョッパーベースの回路であってもよい。
溶接電源はまた、変換回路に接続されるブリッジ回路を備えており、ブリッジ回路は、制御部の指令で溶接電源の溶接出力に接続された溶接出力回路経路を介して出力電流の方向を切り替えるように構成される。ブリッジ回路は、例えば、ハーフブリッジ回路またはフルブリッジ回路として構成されてもよい。ブリッジ回路は、例えば、少なくとも二つのスイッチングトランジスタを含むことができる。
溶接電源は、ブリッジ回路に動作可能に接続されるアーク調整回路を備えており、アーク調整回路は、出力電流の極性の遷移中、溶接出力回路経路の電極と被加工物との間に、アークを再点火するのに十分な電圧を誘起するように構成される。アーク調整回路は、例えば、少なくとも１つのインダクタと少なくとも一つの定電流源を含んでもよい。定電流源は、例えば、アークの両端が２〜１０Ａの間に調整された定電流を供給し、低出力電流調整を提供する。少なくとも一つのインダクタの値は、様々な実施形態において、約１０〜１００ｍＨの間（例えば、２０ｍＨ）であり得る。
電力変換回路、ブリッジ回路、及びアーク調整回路は、溶接電源の制御部の指令で、ＤＣ正極の溶接作業、ＤＣ負極の溶接作業、及びＡＣ溶接作業のいずれかを提供するように構成され得る。代替的な実施形態によれば、ブリッジ回路及びアーク調整回路は、溶接電源の外部にあってもよく、溶接電源に接続したモジュールの形であってもよい。
【０００７】
本発明の一態様は、溶接電源である。溶接電源は、入力電流を出力電流へ変換する手段と、少なくともＡＣ溶接作業を提供する溶接電源の溶接出力に接続された溶接出力回路経路を介して出力電流の方向を切り替える手段と、を備える。溶接電源は、溶接出力回路経路にある溶接電極と溶接被加工物との間のアークを反対の極性で自動的に再形成するように、出力電流の極性の遷移の間、溶接電極と溶接被加工物との間に、アークを再点火するのに十分な電圧を誘起する手段と、をさらに有する。
【０００８】
本発明の一態様は、方法である。この方法は、溶接電源の入力電流が出力電流に変換するステップを含む。この方法はまた、溶接電源の制御部の指令で、溶接電源の溶接出力に接続された溶接出力回路経路を介して出力電流の方向を第一の方向から第二の方向へ切り替えるステップを含む。この方法はさらに、第二の方向へ切り替えの一部として、第二の方向において、溶接出力回路経路の電極と被加工物との間に、アークを再点火するのに十分な電圧レベルを誘起するステップ、を含む。この方法はさらに、溶接電源の制御部の指令で、溶接出力回路経路を介して出力電流の方向を第二の方向から第一の方向へ切り替えるステップを含みうる。この方法はまた、第一の方向へ切り替えの一部として、第一の方向において、溶接出力回路経路の電極と被加工物との間に、アークを自動的に再点火するのに十分な電圧レベルを誘起するステップと、を含みうる。電圧レベルを誘起するステップは、少なくとも一つのインダクタと少なくとも一つの定電流源を備えるアーク調整回路によって達成することができる。
【０００９】
本発明の一態様は、溶接電源である。溶接電源は、ＡＣ溶接出力電流を供給するように構成されるブリッジ回路を含む。溶接電源は、さらにブリッジ回路へ動作可能に接続されアーク調整回路を含み、アーク調整回路は、出力回路を介して極性を反転する間、溶接出力に接続された出力回路経路において、アークを再点火するのに十分な大きさの溶接電源の溶接出力での電圧を誘起するように構成される。アーク調整回路は、少なくとも一つのインダクタ及び少なくとも一つの定電流源を含んでもよい。
【００１０】
本発明の一態様は、溶接電源である。溶接電源は、電流切替回路は、少なくとも一つのインダクタと少なくとも一つの定電流源とを備える電流切替回路を備えている。少なくとも一つのインダクタ及び少なくとも一つの定電流源は、負荷を通る溶接出力電流の極性の反転中、溶接電源の溶接出力に接続された負荷の両端の溶接アークを再点火するのに十分な電圧を、負荷の両端に誘起するように構成されている。電流切替回路は、例えば、ハーフブリッジ回路またはフルブリッジ回路のいずれか一つとして構成されてもよい。
【００１１】
本発明の例示の実施形態の詳細は、以下の説明、特許請求の範囲、及び図面からより完全に理解されるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
一態様によれば、溶接電源は、極性遷移中、アークを確実に再点火できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】溶接電極及び被加工物に動作可能に接続された溶接電源の例示的な実施形態の概略ブロック図を示す。
【図２】ブリッジ回路とバイポーラ・アーク調整回路を有する、図１の溶接電源の部分の第１の実施形態の概略図を示す。
【図３Ａ】ＡＣ溶接出力電流波形の正電流部を実装する場合の図２の溶接電源の動作を示す。
【図３Ｂ】ＡＣ溶接出力電流波形の極性遷移部を実装する場合の図２の溶接電源の動作を示す。
【図３Ｃ】ＡＣ溶接出力電流波形の負電流部を実装する場合の図２の溶接電源の動作を示す。
【図４】ブリッジ回路とバイポーラ・アーク調整回路を有する、図１の溶接電源の部分の第２の実施例の概略図を示す。
【図５】ブリッジ回路とバイポーラ・アーク調整回路を有する、図１の溶接電源の部分の第３の実施例の概略図を示す。
【図６】ブリッジ回路とバイポーラ・アーク調整回路を有する、図１の溶接電源の部分の第４の実施例の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、開示範囲内で使用することができる例示的な用語を定義する。すべての用語の単数形及び複数形の両方はそれぞれの意味の範囲内に該当する。
【００１５】
本明細書で使用する「ソフトウェア」又は「コンピュータプログラム」とは、コンピュータまたは他の電子デバイスに、所望の方法で機能、動作、及び／又は挙動を実行させる、１つまたは複数のコンピュータ読み取り可能及び／又は実行可能な指令を含むが、これらに限定されるものではない。指令は、動的にリンクされたライブラリとは別のアプリケーション又はコードを含むルーチン、アルゴリズム、モジュール又はプログラムなどの様々な形態で実施することができる。ソフトウェアはまた、スタンドアロン（独立型：ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ）プログラム、関数呼び出し、サーブレット、アプレット、アプリケーションは、メモリに格納された指令、オペレーティング・システムの一部、又は実行可能指令の他のタイプ、などの様々な形態で実施することができる。ソフトウェアの形状は、所望のアプリケーションの要求メリット、動作環境、及びデザイナー及び／又はプログラマーの願望などに依存することが、当業者によって理解されうるであろう。
【００１６】
本明細書で使用する「コンピュータ」、「処理要素」、又は「コンピュータ装置」とは、データを格納、取得、および処理することができる、任意のプログラムされた、またはプログラム可能な電子デバイスを含むが、これらに限定されるものではない。「非一時的なコンピュータ可読媒体」は、ＣＤ−ＲＯＭ、リムーバブルフラッシュメモリカード、ハードディスクドライブ、磁気テープ、及びフロッピーディスクを含むが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
本明細書で使用する「溶接ツール」とは、溶接電源によって提供される電力を電極へ印加するために、溶接ガン、溶接トーチ、又は非消耗溶接電極を受け入れる任意の溶接装置を含むが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
本明細書で使用する「溶接出力回路経路」とは、溶接電源の溶接出力の第１の側から、第１の溶接ケーブル（または溶接ケーブルの第１の側）を通って溶接電極へ至り、短絡（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ）、又は溶接電極と被加工物との間のアークを介して）被加工物へ至り、第２の溶接ケーブル（または溶接ケーブルの第二の側）を通って、溶接電源の溶接出力の第２の側へ戻る、電気経路を指す。
【００１９】
本明細書で使用する「溶接ケーブル」とは、溶接電極と被加工物との間にアークを作成するための電力を供給するように、溶接電源と、溶接電極と、被加工物とを（例えば、溶接ワイヤー供給装置を介して）接続する電気ケーブルを指す。
【００２０】
本明細書で使用する「溶接出力」とは、電気出力回路、出力ポート、又は溶接電源の端子を指すか、溶接電源の電気出力回路又は出力ポートによって供給される電力、電圧、又は電流を指すか、または溶接電源の出力に接続される負荷を指す。
【００２１】
本明細書で使用する「コンピュータメモリ」とは、コンピュータまたは処理エレメントによって取得することができるデジタルデータ又は情報を記憶するように構成される記憶装置を指す。
【００２２】
本明細書で使用する「制御部（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」とは、溶接電源を制御することに関与する、論理回路、及び／又は処理エレメントと関連するソフトウェア又はプログラムを指す。
【００２３】
用語「信号」、「データ」、及び「情報」は、本明細書において交換可能に使用されてもよいし、デジタルの形態であっても又はアナログの形態であってもよい。
【００２４】
本明細書で使用する、用語「ＡＣ（交流）溶接」は、通常、正極性と負極性の両方、可変極性溶接、及び他のハイブリッド溶接プロセスにおける、実際のＡＣ溶接、ＤＣ溶接を指すことができる。
【００２５】
低電流アーク溶接に関連付けられたプラズマ柱は不安定になる傾向があり、望ましくないアークの停止につながる可能性がある。さらに、ＡＣ溶接用のプロセスのために、ゼロ遷移の間、アーク電流が停止し、方向が変化する。溶接を取り囲むアークプラズマ及びガスの状態に応じて、アークは再発火してもしなくてもよい。
本発明の実施形態は、アークプラズマを安定化させるように、高エネルギーの定電流源を提供するのに十分な量のインダクタンスを備える、よく制御された（優れた）電流を供給する低電流アーク調整回路を含む。極性変化の間、アーク電流は、反対の極性に進む前にゼロに減衰する。極性の遷移中、アーク及びアーク調整回路からの両方の電流は、高電圧スナバ回路に流れ込む。スナバ回路により生じる高電圧が全てのアークエネルギーを急激に使い果たす。しかし、アーク調整回路では小さな部分のみが使い果たされる。溶接回路インダクタンスのエネルギーが使い果たされると、溶接出力は、極性を反転させることができる。
アーク再点火電圧は、アーク調整回路のインダクタに蓄えられたエネルギーによって供給され、高電圧スナバ回路によって制限される。アークが再形成されると、電流調整回路からのアークは、アークに戻って転用され、電圧がアークを維持するために必要とする電圧まで下落する。
【００２６】
図１は、消耗溶接電極Ｅ及び被加工物（ワーク、母材、ｗｏｒｋ  ｐｉｅｃｅ）Ｗに動作可能に接続された溶接電源１００の例示的な実施形態の概略ブロック図を示す。溶接電源１００は、溶接電極Ｅと（溶接）被加工物Ｗとの間の溶接出力電力を供給する電力変換回路１１０を含む。電力変換回路１１０は、ハーフブリッジ出力トポロジーに基づく、変圧器であり得る。例えば、電力変換回路１１０は、溶接トランスの一次側と二次側の夫々で区切られるように、入力電源側及び出力電源側を含む、インバータタイプのものであってもよい。電力変換回路の他のタイプ、例えば、ＤＣ出力のトポロジーを有するチョッパー型なども同様に可能である。
任意のワイヤー送給装置５は、消耗ワイヤー溶接電極Ｅを被加工物Ｗに対して供給できる。あるいは、ＧＴＡＷ処理において、電極Ｅは非消耗であって、ワイヤー送給装置５が使用されなくてもよい、又は電極Ｅは被加工物Ｗに向かってフィラーワイヤーを使用してもよい。
ワイヤー送給装置５、消耗溶接電極Ｅ、及び被加工物Ｗは、溶接電源１００の一部ではなく、溶接出力ケーブルを介して溶接電源１００に動作可能に接続することができる。
【００２７】
溶接電源１００は、波形生成部１２０及び制御部１３０をさらに備える。波形生成部１２０は、制御部１３０の指令で溶接波形を生成する。波形生成部１２０によって生成された波形は、電力変換回路１１０の出力を変調して、電極Ｅと被加工物Ｗとの間の溶接出力電流を生成する。
【００２８】
溶接電源１００は、電圧帰還部１４０及び電流帰還部１５０を備え、電極Ｅと被加工物Ｗとの間の溶接電圧及び電流を監視して、監視電圧及び監視電流を制御部１３０へ還元する。帰還電圧及び帰還電流は、例えば、波形生成部１２０で生成された溶接波形を修正することに関する決定を行うために、及び／又は溶接電源１００の安全な動作に影響を与える他の決定をするために、制御部１３０によって使用されてもよい。
【００２９】
溶接電源１００は、ブリッジ回路１６０とアーク調整回路１７０とを有する電流切替回路１８０をさらに含む。ブリッジ回路１６０は、電力変換回路１１０に動作可能に接続され、制御部１３０の指令で溶接電源１００の溶接出力に接続された低インピーダンスの溶接出力回路経路（電極Ｅ及び被加工物Ｗを含む）を介して、出力電流の方向を切り替えるように構成されている。アーク調整回路１７０は、ブリッジ回路に動作可能に接続され、ローエンドの溶接を安定化し、極性の遷移がほぼゼロになるのをアシストするように、よく調整された低い電流供給を提供するように構成されている。（例えば、出力電流の極性遷移の間にアークを再点火（ｒｅ−ｉｇｎｉｔｅ）するのに十分である、溶接出力回路経路の電極Ｅと被加工物Ｗとの間の電圧を誘起する）。このようなブリッジ回路及びアーク調整回路の詳細な例及び動作を、下記説明する。
【００３０】
図２は、ブリッジ回路１６０とバイポーラ・アーク調整回路１７０を備える、図１の溶接電源１００の一部の第１の実施形態の概略図を示す。図２にも示すものは、電力変換回路１１０の部分２１０において、電力変換回路１１０のセンタータップ又はハーフブリッジのトポロジー（例えば、インバータベース回路）である。図２の電流切替回路１８０は、各出力経路が共有経路内の反対の極性の流れを誘起できるように、電力変換回路１１０が共通の経路を共有するように構成されたデュアル出力電流経路を提供する、ハーフブリッジトポロジーの形である。
【００３１】
ブリッジ回路１６０は、スイッチングトランジスタ２１１及び２１２を含む。アーク調整回路１７０は、スイッチングトランジスタ２１３及び２１４、インダクタ２１５、定電流源２１６、ダイオード２１７〜２２０、そして必要に応じて、重畳コンデンサ２２１、を含む。実施形態によれば、スイッチングトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。しかし、他の実施形態によれば、スイッチングトランジスタの他のタイプ（例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ又はＭＯＳ−ＦＥＴ）を用いてもよい。
実施形態によれば、定電流源は、（例えば、２〜１０Ａ（アンペア）の間で）調整可能であってもよい。ダイオード１８２及びコンデンサ１８３を備えるアクティブスナバ回路１８１（緩衝回路）は、電流切替回路１８０の両端の電圧を（例えば、一例として３００Ｖ〜６００Ｖに）制限するために使用され、出力回路経路を介して出力電流を迅速に減衰させ、アーク再点火電圧レベルを制限する又は結合する。スイッチングトランジスタ２１１及び２１２の逆並列ダイオードはスナバ／減衰電流を運ぶ。
インダクタのプリチャージは、（例えば、アーク調整回路１７０のトランジスタを横切ってショートすることよって）、インダクタがエネルギーを保存し、（溶接プロセスの開始時に）初期アーク点火機能を、又は（ゼロ交差で）アーク再点火機能を、より迅速に実行する準備をするように、所望され得る。
【００３２】
アーク調整回路１７０の、任意の重ね合わせコンデンサ２２１は、極性切り換えの間にゼロ電流を通って適度のオーバーシュートを提供するのに用いられ得る。コンデンサ２２１は、ブリッジデッドタイム（不感時間）中にアーク調整回路のインダクタからのエネルギーを格納することができる。アークは反対の極性に再形成（ｒｅ−ｅｓｔａｂｌｉｓｈ）されたとき、定電流源及びインダクタによって供給される電流に加えて、追加のブーストやオーバーシュートを提供するように、エネルギーが放出されてもよい。
【００３３】
図２の電流切替回路１８０は、ＡＣ溶接作業を提供し、溶接プロセスの極性反転中、電極Ｅと被加工物Ｗとの間に、溶接アークを再形成するのに十分な大きさの溶接電源の溶接出力における電圧を誘起する。これらを、図３Ａ〜３Ｃを参照して説明する。図示された溶接出力端子１９１及び１９２は、溶接ケーブル経路を介して電極Ｅ及び被加工物Ｗへ接続することができる溶接電源の溶接出力を表している。
【００３４】
本実施形態によれば、インダクタ２１５は、約１０〜１００ｍＨ（ミリヘンリー）（通常は溶接出力回路経路の全体のインダクタンスよりはるかに大きい）のインダクタンス値を持ち、定電流源２１６は、２〜１０Ａの範囲の定電流を供給する。定電流源２１６は、例えば、チョッパー、降圧レギュレータ又は単純な電圧源と抵抗器を含む、いくつかの異なるタイプの何れであってもよい。インダクタは、出力電流のスイッチング方向（極性反転／スイッチング）によりアークが消滅した直後、迅速かつ確実に（自動的に）アークを再点火するために十分に大きな電圧を、電極Ｅと被加工物Ｗとの間に、誘起する間、比較的安定した電流を供給する大きさである。ゼロ電流交差（極性反転／スイッチング）の間、アーク電流がゼロに達するとアークは消滅し、そして、アーク調整回路１７０のインダクタ２１５からのエネルギーにより誘起される高電圧（例えば、２００〜４００ＶＤＣ）は反対の極性にアークを再形成するのに用いられる。
インダクタ２１５は、流れる電流を維持し、スナバ回路１８１（例えば、４００ＶＤＣ）で設定された制限値まで上昇するように高電圧を誘起する。インダクタ２１５は、スイッチングトランジスタ２１１及び２１２と連動して（即ち、いずれの方向からゼロ電流点を通過するとき）、スイッチングトランジスタ２１３及び２１４の状態によって決定されるどちらかの極性の高電圧レベルを誘起することができる。
【００３５】
本実施形態によれば、アーク調整回路におけるスイッチングトランジスタやダイオードは、バックグラウンド電流（例えば、２〜１０Ａよりも少ない）を運び、ブリッジ回路のスイッチングトランジスタは、アーク調整回路のフルブリッジ経路を完了するために共有されている。アーク調整回路におけるダイオードは、電源電流及びアーク調整回路の脚部によって形成された意図しないフリーホイール電流経路をブロックする。
アーク調整回路におけるスイッチングトランジスタは、（ブリッジ回路ＯＦＦ付き）スナバ回路のコンデンサをプリチャージするのに用いられることができる単純なブースト電源を形成するために使用され得る。同様に、アーク調整回路におけるスイッチングトランジスタは、アーク安定化回路のインダクタをプリチャージするのに使用され得る。
本実施形態によれば、１００ｍＨのインダクタは、（電流源用のアーク電圧と電圧源との間に５０Ｖの差を仮定して）約２０ｍｍ秒で１０アンペアに充電することができる。したがって、ＤＣでＧＴＡＷプロセス（または他のプロセス）を起動し、安定するまでの時間は、追加の手段なしで、アーク調整回路のインダクタをプリチャージするのに十分すぎる程度であることを必要とする。
【００３６】
図３Ａ〜３Ｃは、ＡＣ溶接出力電流波形（例えば、単純な方形波形として表される波形）を実装する場合の、図２の溶接電源の動作を示す。図３Ａ〜図３Ｃに示す負荷２３０は、電極Ｅと被加工物Ｗとの間、および電極Ｅ及び被加工物Ｗを溶接電源へ接続する溶接ケーブル経路（すなわち、溶接出力回路経路）における、アークの抵抗及びインダクタンスを表す。しかしながら、電極Ｅ、被加工物Ｗ、及び溶接ケーブル経路は、溶接電源の一部ではない。
【００３７】
図３Ａの上部を参照して、溶接電源によって生成されるＡＣ波形３００（波形３００の太い黒線部を参照）の正電流の一部の期間中、電流は、電力変換回路２１０を出発し、主に、ブリッジ回路１６０のスイッチングトランジスタ２１１を通り、（正極方向の）負荷を通って、共通の経路で電力変換回路２１０へ帰還する（太線矢印参照）。
また、アーク調整回路１７０によって供給される低く調整された電流は、定電流源２１６から出発し、インダクタ（インダクタにエネルギーを蓄積する）２１５を通り、ダイオード２１７を通り、ブリッジ回路１６０のスイッチングトランジスタ２１１を通り、（正極方向の）負荷を通り、アーク調整回路１７０のダイオード２１９及びスイッチングトランジスタ２１４を通って流れ、定電流源２１６へ帰還する（細線矢印参照）。
【００３８】
図３Ａの下部を参照して、ＡＣ波形３００の正電流の減衰部（立ち下がり部）の期間中（波形３００の太い黒線部を参照）、負荷２３０は、効果的に電源として動作し、電流の流れを維持し続ける。
負荷２３０から出た電流は、電流が完全に減衰するまで、（フリーホイールの方法で）電力変換回路２１０を通り、アクティブスナバ回路１８１を通り、ブリッジ回路１６０のスイッチングトランジスタ２１２の逆並列ダイオードを通って流れ、（正方向の）負荷２３０に帰還する（太線矢印参照）。
また、アーク調整回路１７０によって供給される低く調整された電流は、定電流源２１６から出発し、インダクタ２１５を通って（インダクタにエネルギーを蓄積する）、ダイオード２１７を通って、スナバ回路１８１を通って、アーク調整回路１７０のダイオード２２０を通って流れ、定電流源２１６へ帰還する（細線矢印参照）。
負荷２３０を通る電流が十分に減衰した場合であっても、説明したように、アーク調整回路１７０からの電流は流れ続ける。
【００３９】
電流減衰の間、ブリッジ回路１６０は極性を変更する。しかし、アーク電流は依然として正極である限り、インダクタ２１５は、スナバ回路１８１によって作成された高電圧経路を通って（電流を）取り出す。アーク調整回路１７０は、２〜１０Ａの電流をスナバ回路１８１へ供給する。負荷を通る電流がゼロに向かって低下するとアークが消滅し、アーク調整回路はアークを逆の極性で再点火するために負荷の両端に高電圧を印加する。
【００４０】
図３Ｂを参照して、ＡＣ波形３００の極性遷移部（波形３００の太線）の期間中、顕著な電流は、電力変換回路２１０によって供給されていない。電極Ｅと被加工物Ｗとの間のアークは短時間で消滅する。
しかし、インダクタ２１５に蓄積されたエネルギーは、電極Ｅと被加工物Ｗとの間のアーク点火電圧を誘起する。電力変換装置からの電流は、反対向きに、負荷に流れ始める。アーク電流は、すばやく再形成し、溶接出力電流の何れかのアンダーシュート又はオーバーシュートはインダクタ２１５によって制御される。アーク調整回路なしで、電力変換回路は、アークを再形成しようとする。しかし、電力変換回路によって供給される電圧は通常、（例えば、１００ＶＤＣに）制限されているため、アークの再形成は発生しないことがありうる。
アーク調整回路１７０のインダクタ２１５からのエネルギーが解放されると、電流は、インダクタ２１５を出発して、スイッチングトランジスタ２１３を通り、ダイオード２１８を通り、（負方向に）負荷２３０を通り、ブリッジ回路１６０のスイッチングトランジスタ２１２を通り、ダイオード２２０を通り、定電流源２１６を通って流れ、インダクタ２１５へ帰還する（矢印参照）。その結果、電極Ｅと被加工物Ｗとの間のアークを負の方向に迅速に再点火して、電源が電流を供給するのに十分に低い電圧レベルに落ち着かせる。
【００４１】
図３Ｃの上部を参照して、溶接電源によって生成されるＡＣ波形３００の負電流の一部の期間中（波形３００の太線部）に、電流は、電力変換回路２１０から出発して、主に、（負の方向）負荷２３０を通り、ブリッジ回路１６０のスイッチングトランジスタ２１２を通り、電力変換回路２１０へ帰還する（太線矢印参照）。
また、アーク調整回路１７０によって供給される低く調整された電流は、定電流源２１６を出発して、インダクタ２１５を通り（インダクタにエネルギーを蓄積し）、スイッチングトランジスタ２１３を通り、ダイオード２１８を通り、（負方向の）負荷を通り、ブリッジ回路１６０のスイッチングトランジスタ２１２を通り、アーク調整回路１７０のダイオード２２０を通って流れ、定電流源２１６へ帰還する（細線矢印参照）。
【００４２】
図３Ｃの下部を参照して、ＡＣ波形３００の負電流の減衰部（立ち上がり部）の期間中、負荷２３０が効果的に電源として作用して、電流の流れを維持し続ける（波形３００の太線を参照）。
電流は、負荷２３０を出発して、ブリッジ回路１６０のスイッチングトランジスタ２１１の逆並列ダイオードを通り、アクティブスナバ回路１８１を通り、（フリーホイールの方法で）電力変換回路２１０を通って流れ、負荷２３０へ帰還する（太線矢印を参照）。
また、アーク調整回路１７０によって供給される低く調整された電流は、定電流源２１６を出発して、インダクタ２１５を通り（インダクタにエネルギーを蓄積し）、ダイオード２１７を通り、スナバ回路１８１を通り、アーク調整回路１７０のダイオード２２０を通って流れ、定電流源２１６へ帰還する（細線矢印参照）。
このように、負荷２３０を通る電流が十分に減衰した場合であっても、アーク調整回路１７０からの電流は流れ続ける。
【００４３】
波形３００が正の部分に戻る際（すなわち、波形が繰り返す際）には、図３Ｂと同様にして、インダクタ２１５は、蓄えているエネルギーを、ダイオード２１７、スイッチングトランジスタ２１１、ダイオード２１９、スイッチングトランジスタ２１４、及び定電流源２１６を介して、（正方向の）負荷を通って解放し、電極Ｅと被加工物Ｗとの間にアークをすばやく正方向に再点火させる。アーク調整回路１７０は、電力変換回路によって供給された電流がゼロに向かって低下するに連れてアークが安定化するように、そして反対の極性でアークが再点火できるように、電源によって供給された溶接出力電流へよく調整された低い電流値を連続的に加算する。
【００４４】
図４は、ブリッジ回路１６０及びバイポーラ・アーク調整回路１７０を備える、図１の溶接電源１００の一部の第２の実施例の概略図を示す。図４は、電力変換回路１１０がセンタータップ又はハーフブリッジトポロジー（例えば、インバータベースの回路）である、電力変換回路１１０の一部２１０を示す。図４の電流切替回路１８０は、電力変換回路１１０が、各出力経路が共有経路に逆極性の流れを誘導することができるように、共通の経路を共有するように構成されたデュアル出力電流経路を提供する、ハーフブリッジトポロジーの形である。
図４の溶接電源部の動作は、図２と同様である。しかし、図４では、４つのスイッチングトランジスタを備えるフルブリッジ・アーク調整回路１７０を提供しているので、図２の構成を超える低電流の調整で、アーク着火性能を向上することができる、やや洗練された実装をもたらす。
【００４５】
ブリッジ回路１６０は、スイッチングトランジスタ４１１及び４１２を備える。アーク調整回路１７０は、スイッチングトランジスタ４１３、４１４、４１５、４１６、インダクタ４１７、定電流源４１８、及びダイオード４１９と、必要に応じて、プリチャージ・スイッチングトランジスタ４２０を含む。本実施形態によれば、スイッチングトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。しかし、他の実施形態に従って、スイッチングトランジスタの他のタイプ（例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ）も、使用することができる。
ダイオード４８２及びコンデンサ４８３を備えているアクティブスナバ回路４８１は、出力回路経路を介して出力電流を素早く（例えば、３００Ｖ〜６００Ｖ程度に）減衰させて、アーク再点火電圧レベルを結合し又は制限するように、電流切替回路１８０の両端の電圧を制限するのに用いられる。スイッチングトランジスタ４１１及び４１２の逆並列ダイオードは、スナバ／減衰電流を運ぶ。
アーク調整回路１７０の任意のプリチャージ・スイッチングトランジスタ４２０は、エネルギーをインダクタ４１７ヘプリチャージするのに使用することができる。プリチャージ・スイッチングトランジスタ４２０がオンになると、インダクタ４１７からの電流は、プリチャージ・スイッチングトランジスタ４２０を流れる。代替オプションとして、インダクタのプリチャージは、アーク調整回路１７０（例えば、４１３と４１４、又は４１５と４１６）のトランジスタを横切って短絡することによって達成することができる。インダクタのプリチャージは、インダクタがエネルギーを保存し、（溶接プロセスの開始時の）初期アーク点火機能、又は（ゼロ交差での）アーク再点火機能を、より迅速に実行するように準備をするように、所望してもよい。
【００４６】
図４の電流切替回路１８０は、ＡＣ溶接作業を提供し、溶接プロセスの極性反転の間に、電極Ｅと被加工物Ｗとの間に、溶接アークを再形成するのに十分な大きさである溶接電源の溶接出力での電圧を誘起する。図示された溶接出力端子１９１及び１９２は、電極Ｅと被加工物Ｗとが溶接ケーブル経路を介して接続されうる溶接電源の溶接出力を表している。
【００４７】
本実施形態によれば、インダクタ４１７は、約１０ｍＨ〜１００ｍＨのインダクタンス値を持ち、定電流源４１８は、２Ａ〜１０Ａの範囲内の一定の電流を供給する。定電流源４１８は、例えば、チョッパー、降圧レギュレータ、または単純な電圧源と抵抗、を含むいくつかの異なるタイプの何れであってもよい。インダクタは、出力電流の切り替え方向（極性反転／スイッチング）でアークが消滅した直後、迅速かつ確実にアークを再点火するための十分に大きな電圧を、電極Ｅと被加工物Ｗとの間に誘起する間、比較的安定した電流を供給できる大きさである。
【００４８】
ゼロ電流交差（極性反転／スイッチング）の間、アークは再点火し、アーク調整回路１７０のインダクタ４１７からのエネルギーにより誘起される高電圧は、反対の極性でアークを再形成するために使用される。インダクタ４１７は、流れる電流を維持し、スナバ回路１８１（例えば、４００ＶＤＣ）で設定された制限値まで上昇するように高電圧を誘起する。インダクタ４１７は、スイッチングトランジスタ２１１及び２１２と連動して（即ち、いずれの方向からゼロ電流点を通過するとき）、スイッチングトランジスタ２１３及び２１４の状態によって決定されるどちらかの極性の高電圧レベルを誘起することができる。
【００４９】
図５は、ブリッジ回路１６０及びバイポーラ・アーク調整回路１７０を備える、図１の溶接電源１００の一部の第３の実施例の概略図を示す。図５は、電力変換回路１１０がセンタータップ又はハーフブリッジトポロジー（例えば、インバータベースの回路）である、電力変換回路１１０の一部２１０を示す。
図５の電流切替回路１８０は、電力変換回路１１０が、各出力経路が共有経路に逆極性の流れを誘導することができるように、共通の経路を共有するように構成されたデュアル出力電流経路を提供する、ハーフブリッジトポロジーの形である。
図５の溶接電源部の動作は、図２と同様である。しかし、図５では、２つの結合インダクタ及び２つの定電流源を備えるデュアル・アーク調整回路１７０を提供しているので、図２の構成を超える低電流の調整で、アーク着火性能を向上することができる、やや洗練された実装をもたらす。
【００５０】
ブリッジ回路１６０は、スイッチングトランジスタ５１１及び５１２を備える。アーク調整回路１７０は、結合されたインダクタ５１３及び５１４、定電流源５１５及び５１６、ダイオード５１７及び５１９と、必要に応じて、プリチャージ・スイッチングトランジスタ５１８とを含む。本実施形態によれば、スイッチングトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。しかし、他の実施形態に従って、スイッチングトランジスタの他のタイプ（例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ）も、使用することができる。
ダイオード５８２及びコンデンサ５８３を備えているアクティブスナバ回路５８１は、出力回路経路を介して出力電流を素早く（例えば、３００Ｖ〜６００Ｖ程度に）減衰させて、アーク再点火電圧レベルを結合し又は制限するように、電流切替回路１８０の両端の電圧を制限するのに用いられる。スイッチングトランジスタ５１１及び５１２の逆並列ダイオードは、スナバ／減衰電流を運ぶ。
アーク調整回路１７０の任意のプリチャージ・スイッチングトランジスタ５１８は、エネルギーをインダクタ５１３及び５１５ヘプリチャージするのに使用することができる。プリチャージ・スイッチングトランジスタ５１８がオンになると、インダクタ５１３及び５１４からの電流はプリチャージ・スイッチングトランジスタ５１８ヘ流れる。代替として、プリチャージ・スイッチングトランジスタを横切って短絡させることによって行われてもよい。
インダクタのプリチャージは、インダクタがエネルギーを保存し、（溶接プロセスの開始時の）初期アーク点火機能、または（ゼロ交差での）アーク再点火機能を、より迅速に実行するように準備をするように、所望してもよい。
【００５１】
図５の電流切替回路１８０は、ＡＣ溶接作業を提供し、溶接プロセスの極性反転中、電極Ｅと被加工物Ｗとの間に、溶接アークを再形成するのに十分な大きさの溶接電源の溶接出力における電圧を誘起する。図示された溶接出力端子１９１及び１９２は、溶接ケーブル経路を介して電極Ｅ及び被加工物Ｗへ接続することができる溶接電源の溶接出力を表している。
【００５２】
本実施形態によれば、インダクタ５１３及び５１４はそれぞれ、約１０〜１００ｍＨのインダクタンス値を持ち、定電流源２１６は、２〜１０Ａの範囲の定電流を供給する。定電流源５１５及び５１６は、例えば、チョッパー、降圧レギュレータ又は単純な電圧源と抵抗器を含む、いくつかの異なるタイプの何れであってもよい。インダクタは、出力電流のスイッチング方向（極性反転／スイッチング）によりアークが消滅した直後、迅速かつ確実にアークを再点火するために十分に大きな電圧を、電極Ｅと工作物Ｗとの間に誘起する間、比較的安定した電流を供給する大きさである。
【００５３】
ゼロ電流交差（極性反転／スイッチング）の間、アークは再点火し、アーク調整回路１７０のインダクタ５１３及び５１４からのエネルギーにより誘起される高電圧は、反対の極性でアークを再形成するために使用される。インダクタ５１３及び５１４は、流れる電流を維持し、スナバ回路１８１（例えば、４００ＶＤＣ）で設定された制限値まで上昇するように高電圧を誘起する。インダクタ５１３及び５１４は、（即ち、いずれの方向からゼロ電流点を通過するとき）、スイッチングトランジスタ２１３及び２１４の状態によって決定されるどちらかの極性の高電圧レベルを誘起することができる。
【００５４】
図６は、ブリッジ回路１６０及びバイポーラ・アーク調整回路１７０を備える、図１の溶接電源１００の一部の第４の実施例の概略図を示す。図６も、電力変換回路１１０がＤＣ＋出力を供給する（例えば、チョッパーベースの回路）である、電力変換回路１１０の一部６１０を示す。図６の電流切替回路は、ほとんどすべての電源トポロジーを使用することができる、既存の設計された電源に追加して柔軟性及び可能性を提供する、フルブリッジ・トポロジーの形である。図６は、共用Ｈブリッジスイッチングトポロジーを提供するので、図２の構成から向上した、低電流調整及びアーク再点火性能を提供することができる実装である。
【００５５】
ブリッジ回路１６０は、フルＨブリッジ構成を形成する、スイッチングトランジスタ６１１、６１２、６１３、及び６１４を含む。アーク調整回路１７０は、インダクタ６１５、定電流源６１６、ダイオード６１７と、必要に応じて、プリチャージ・スイッチングトランジスタ６１８とを含む。本実施形態によれば、スイッチングトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。しかし、他の実施形態に従って、スイッチングトランジスタの他のタイプ（例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ）も、用いることもできる。
ダイオード６８２及びコンデンサ６８３を備えているアクティブスナバ回路６８１は、出力回路経路を介して出力電流を迅速に（例えば、３００Ｖ〜６００Ｖ程度に）減衰させて、アーク再点火電圧レベルを結合し又は制限するように、電流切替回路１８０の両端の電圧を制限するのに用いられる。スイッチングトランジスタ６１１〜６１４の逆並列ダイオードは、スナバ／減衰電流を運ぶ。
アーク調整回路１７０の任意のプリチャージ・スイッチングトランジスタ６１８は、エネルギーをインダクタ６１５ヘプリチャージするのに使用することができる。プリチャージ・スイッチングトランジスタ６１８がオンになると、インダクタ６１５からの電流はプリチャージ・スイッチングトランジスタ６１８ヘ流れる。再び、代替として、プリチャージ・スイッチングトランジスタを横切って短絡させることによって行われてもよい。
インダクタのプリチャージは、インダクタがエネルギーを保存し、（溶接プロセスの開始時の）初期アーク点火機能、または（ゼロ交差での）アーク再点火機能を、より迅速に実行するように準備をするように、所望してもよい。
【００５６】
図６の電流切替回路１８０は、交流溶接作業を提供し、溶接プロセスの極性反転中、電極Ｅと被加工物Ｗとの間に、溶接アークを再形成するのに十分な大きさの溶接電源の溶接出力における電圧を誘起する。図示された溶接出力端子１９１及び１９２は、溶接ケーブル経路を介して電極Ｅ及び被加工物Ｗへ接続することができる溶接電源の溶接出力を表している。
【００５７】
本実施形態によれば、インダクタ６１５は約１０〜１００ｍＨのインダクタンス値を持ち、定電流源６１６は、２〜１０Ａの範囲の定電流を供給する。定電流源６１６は、例えば、チョッパー、降圧レギュレータ又は単純な電圧源と抵抗器を含む、いくつかの異なるタイプの何れであってもよい。インダクタは、出力電流のスイッチング方向（極性反転／スイッチング）によりアークが消滅した直後、迅速かつ確実にアークを再点火するために十分に大きな電圧を、電極Ｅと工作物Ｗとの間に誘起する間、比較的安定した電流を供給する大きさである。
【００５８】
ゼロ電流交差（極性反転／スイッチング）の間、アークは再点火し、アーク調整回路１７０のインダクタ６１５からのエネルギーにより誘起される高電圧は、反対の極性でアークを再形成するために使用される。インダクタ６１５は、流れる電流を維持し、アクティブスナバ回路６８１（例えば、４００ＶＤＣ）で設定された制限値まで上昇するように高電圧を誘起する。インダクタ６１５は、（いずれの方向からゼロ電流点を通過するとき）、スイッチングトランジスタ６１１〜６１４の状態によって決定されるどちらかの極性の高電圧レベルを誘起することができる。
【００５９】
要するに、本願において、アーク溶接性能を調整する交流アーク溶接プロセスのための低電流調整を供給するシステム及び方法が開示されている。アーク溶接電源の実施形態において、ブリッジ及びアーク調整回路の構成は、溶接出力回路経路を介して溶接出力電流の方向切り替えを可能にし、溶接出力回路経路の電極と被加工物との間に、アークを再点火するのに十分な電圧を誘起させる。アーク調整回路は、両方の極性においてエネルギーを貯蔵するために高インダクタンスレベルを提供することで、出力電流のゼロ交差の期間にアークを再点火するための電圧レベルを誘起し、アーク電流の低いエンドの安定化を提供する。
【００６０】
添付の特許請求の範囲において、「備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含む、持つ（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「ある（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語の平易な言語の同等物として使用されている。また、添付の特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」「第３」、「上」、「下」、「上部」、「下部」などは、単にラベルとして使用されており、これらの対象物の数値または位置要件を意味するものではない。
以下の請求項において、用語「方法」が使用されない限り、請求項に記載された特徴または要素のいずれも、米国特許法第１１２条パラグラフ６に準ずるミーンズプラスファンクションによる限定と解釈されるべきではない。
本明細書で使用される単数の（「ａ」「ａｎ」）要素またはステップは、除外が明示的に述べられていない限り、複数の要素又はステップの複数を排除しないと理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、記載した特徴を同様に組入れた付加的な実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。また、明記しない限り、実施形態において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という、特定の特性を有する１又は複数の要素は、その特性を有していない追加の要素を含むことができる。さらに、特定の実施形態がどのように、または類似の要素を有するものとして示されてもよいが、これは例示目的のためだけであり、そのような実施形態は、特許請求の範囲で指定しない限り、必ずしも同一の要素を持つ必要はない。
【００６１】
本明細書で使用する用語「〜してもよい（ｍａｙ）」「〜し得る（ｍａｙ  ｂｅ）」は、状況のセット内で発生する可能性があること；特定の、特性、特徴又は機能、を所持すること；および／または、能力、能力、または可能性のより多くを発現することにより、別の動詞を修飾すること、を意味する。したがって、「〜してもよい（ｍａｙ）」「〜し得る（ｍａｙ  ｂｅ）」を使用すると、様々な遭遇するいくつかの状況を考慮して、修正された用語は、時には、適切な、可能な、又は適当でないこともありうるが、修正された用語は、所定の容量、機能、又は使用のために、適切な、可能、または好適なことを表している。例えば、いくつかの状況では、事象又は能力が期待できる一方、その他の状況では事象や容量が発生しないことがある。この区別は、「〜してもよい（ｍａｙ）」「〜し得る（ｍａｙ  ｂｅ）」の用語によって、取得することができる。
【００６２】
本明細書は、最良の形態を含む本発明の一例を開示するとともに、当業者があらゆる装置又はシステムを作製しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行する、本発明を実施することを可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と区別しない構造要素を有する場合、それらが特許請求の範囲の文言と実質的でない差を有する等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【００６３】
特定の実施形態を参照して特許請求の範囲に係る本願の主題を説明してきたが、特許請求の範囲に係る主題の範囲を逸脱することなく、様々な変形が為され、均等物が代用され得ることが、当業者に理解されるであろう。加えて、特許請求の範囲に係る本願の主題から逸脱せずに特定の状況又は材料を特許請求の範囲に係る本願の主題の教示に適合するために多くの変更が行われ得る。従って、特許請求の範囲に係る本願の主題は記載した特定の実施態様に限定されず、特許請求の範囲に係る本願の主題は添付の特許項の範囲内に含まれる全ての実施態様を含むことが意図される。
【符号の説明】
【００６４】
５  ワイヤー送給装置
１００  溶接電源
１１０  電力変換回路
１２０  波形生成部
１３０  制御部
１４０  電圧帰還部
１５０  電流帰還部
１６０  ブリッジ回路
１７０  アーク調整回路
１８０  電流切替回路
１８１  アクティブスナバ回路
１８２  ダイオード
１８３  コンデンサ
１９１，１９２  溶接出力端子
２１０  部分
２１１，２１２，２１３，２１４  スイッチングトランジスタ
２１５  インダクタ
２１６  定電流源
２１７，２１８，２１９，２２０  コンデンサ
２３０  負荷
３００  波形
４１１，４１２，４１３，４１４  スイッチングトランジスタ
４１７  インダクタ
４１８  定電流源
４１９  ダイオード
４２０  プリチャージ・スイッチングトランジスタ
４８１  アクティブスナバ回路
４８２  ダイオード
４８３  コンデンサ
５１１，５１２  スイッチングトランジスタ
５１３，５１４  インダクタ
５１５，５１６  電流源
５１７  ダイオード
５１８  プリチャージ・スイッチングトランジスタ
５１９  ダイオード
５８１  アクティブスナバ回路
５８２，５８３  ダイオード
６１０  部分
６１１，６１２，６１３，６１４  スイッチングトランジスタ
６１５  インダクタ
６１６  定電流源
６１７  ダイオード
６１８  プリチャージ・スイッチングトランジスタ
６８１  アクティブスナバ回路
６８２  ダイオード
６８３  コンデンサ
Ｅ  電極
Ｗ  被加工物
【図１】
0006444872.tif 000002
【図２】
0006444872.tif 000003
【図３Ａ】
0006444872.tif 000004
【図３Ｂ】
0006444872.tif 000005
【図３Ｃ】
0006444872.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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