(57)【要約】【課題】電源端子（６）と基準端子（４）との間で電源（８）に接続された準共振ソフトスイッチングタイプのインバータを備えたアーク溶接セットを提供する。【解決手段】本インバータ（２８）は直列した偶数のスイッチ（３２）と２つの中央スイッチの間に設けられた出力端子（３８）とを備えた少なくとも１つの準共振タイプのスイッチング脚部（３０）を有している。このインバータはスイッチ（３２）を制御する回路（３８）に接続され、変圧器（４０）を有している。この変圧器の１次巻線は前記出力端子に接続され、２次巻線はＤＣインバータ出力電圧を送る整流器（４４）に接続されている。インバータはまた電源端子と基準端子との間に設けられた少なくとも１つの中間電源端子（５６）を有している。各スイッチング脚部の出力端子は直列接続された誘導部材（５８；１２０）を介して中間電源端子（５６）に接続されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電圧の電源端子（６）と基準端子（４）とを有している、電気エネルギー源（８）への接続の手段（４、６）と、
前記電源端子（６）と基準端子（４）との間に直列接続された偶数のスイッチ（３２；１０４）と、これらのスイッチの間に設けられた出力端子（３６；１０８）とを有し、前記スイッチ（３２；１０４）の各々は共振部材を形成するように容量部材（３４；１０６）に並列にかつ誘導部材（５８；１２０）に直列に接続されている、少なくとも１つの準共振タイプのスイッチング脚部（３０；１０２）と、
前記スイッチ（３２；１０４）と、１次巻線がスイッチング脚部（３０；１０２）の出力端子（３８；１０８）に接続され２次巻線がＤＣインバータ出力電圧を送る整流器（４４）に接続されている変圧器（４０）とを制御する回路（３８；１１０）への接続の手段と、
前記ＤＣ電圧の電源端子（６）と基準端子（４）との間に存在するポテンシャル差の半分のポテンシャルで設けられた少なくとも１つの中間電源端子（５６；１１８）とを有し、前記各スイッチング脚部（３０；１０２）の出力端子（３８；１０８）は、直列接続された誘導部材（５８；１２０）を介して中間電源端子（５６；１１８）に接続されている準共振ソフトスイッチングタイプのインバータを具備していることを特徴とするインバータを備えた溶接セット。
【請求項２】
前記インバータは平行に配置された２つのスイッチング脚部（３０１、３０２）を有し、これら２つの脚部（３０１、３０２）の各々の出力端子（３８１、３８２）は、別個の誘導部材（５８１、５８２）を介して中間電源端子（５６１、５６２）に接続され、前記変圧器（４０）の１次巻線は、前記２つのスイッチング脚部（３０１、３０２）の２つの出力端子（３８１、３８２）の間に直列接続されていることを特徴とする請求項１のセット。
【請求項３】
前記インバータは、前記スイッチング脚部（３０１、３０２）の出力端子（３８１、３８２）に別個の誘導部材（５８１、５８２）を介して各々が接続された２つの中間電源端子（５６１、５６２）を有していることを特徴とする請求項２のセット。
【請求項４】
前記インバータは、単一スイッチング脚部（１０２）を有し、前記変圧器（４０）の１次巻線は、前記スイッチング脚部（１０２）の出力部（１０８）と中間電源端子（１１８）との間に直列接続され、この変圧器（４０）の１次巻線は、前記スイッチング脚部（１０２）の出力端子（１０８）と中間電源端子（１１８）との間に直列接続されていることを特徴とする請求項１のセット。
【請求項５】
前記インバータは、電源端子（６）と基準端子（４）との間に直列に配置された偶数の容量部材（５２；１１４）から構成された少なくとも１つの容量分割器（５０；１１２）を有し、各容量分割器（５０；１１２）は、２つの中央容量部材の間に設けられて中間電源端子（５６；１１８）を形成する端子を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１のセット。
【請求項６】
前記インバータは、電源端子（６）と基準端子（４）との間に逆平行に設けられた少なくとも１つのダイオード（５４；１１６）を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１のセット。
【請求項７】
２つのゲートサイリスタ（１３０）のヘッドツーテール構成が、各中間電源端子（５６；１１８）とスイッチング脚部（３０；１０２）の各出力端子（３８；１０８）との間に誘導部材（５８；１２０）と直列に配置され、また前記インバータは、前記ゲートサイリスタ（１３０）を制御する装置（３８；１１０）に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１のセット。
【請求項８】
前記インバータは、前記変圧器（４０）の１次巻線と直列に配置された誘導部材（４２）を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１のセット。
【請求項９】
前記変圧器（４０）は、１次巻線内で直列配置された２つの部材と２次巻線内で並列配置された２つの部材とを備えた連結平面変圧器であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１のセット。
【請求項１０】
溶接端子を形成する出力端子（１６０）を有するインバータが接続されたＤＣ電源（１５４、１５６）と、溶接のためのセットポイントを入力する手段（１６２）と、前記インバータ（１５８）を制御する手段（１６４）とを具備していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１のセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、“準共振（quasi-resonant）ソフトスイッチング”タイプのインバータを備えた電気アーク溶接セットに関する。
【背景技術】
【０００２】
“パワーエレクトロニクス”の領域には、“ソフトスイッチング”原則で作動するＤＣ出力電圧を送り得る幾つかのインバータがある。
【０００３】
このような公知の準共振ソフトスイッチングインバータの電気回路図が、参照のために図１に機能上の構成で示されている。
【０００４】
インバータ２は、ＤＣ電圧源８の基準端子４と電源端子６との間に接続されている。
【０００５】
概して参照符号１０、特に参照符号１０１と１０２とによって示された２つのスイッチングセル又は脚部が、ＤＣ電圧源８の端子４と６との間に平行に配置されている。これら脚部１０は各々が、端子４と６との間に直列接続された２つのスイッチを有している。これらスイッチは、概して参照符号１２、特に参照符号１２１、１、１２１、２及び１２２、１、１２２、２によって示されている。
【０００６】
各スイッチ１２は、一般には１つ以上の制御可能なサイリスタまたはトランジスタを有し、これらの端部にはダイオードが逆平行に設けられている。
【０００７】
更に、各スイッチング脚部１０の各スイッチ１２はまた、概して参照符号１４、特に参照符号１４１、１、１４１、２、１４２、１、１４２、２によって示されたスイッチング補助容量部材に対して平行に設けられている。
【０００８】
かくして、スイッチング脚部１０１及び１０２は各々が、各脚部の２つの中央スイッチの間に設けられた出力端子１６１及び１６２を与えている。
【０００９】
更に、各脚部１０の各スイッチ１２は、これの制御のためにインバータ２の外部の制御装置１６に接続されている。
【００１０】
インバータ２は、変圧器２０を有し、これの１次巻線が、スイッチング脚部１０１、１０２の２つの出力端子１６１、１６２間に直列接続されている。
【００１１】
更に、誘導部材２２が、変圧器の１次巻線と脚部１０１の出力端子１６１との間に直列接続されて、共振部材を形成している。
【００１２】
変圧器２０の２次巻線が、整流器２４に接続され、これの出力端子２６が、インバータ２の出力部を形成している。
【００１３】
このような回路の作動と制御とは、従来技術において知られている。
【００１４】
制御装置１６は、各スイッチ１２にターンオフコマンドのみを供給する。オフの状態からオンの状態へのスイッチングは、制御装置１６から送られたコマンドを受信し次第、準共振ソフトスイッチング原則に従ってゼロ電圧で自発的に達成される。
【００１５】
実際は、スイッチ１２のスプリアスキャパシタンスと変圧器２０の漏れインダクタンスとが適切であれば共振部材、即ち、容量部材と誘導部材２２との内に蓄えられる無反応エネルギーが、脚部１０の出力端子１６において、ソフトスイッチング作動に対応するオフの状態からオンの状態へのスイッチングのための状態を自発的に達成するために使用される。
【００１６】
準共振においては、共振位相が、インバータのスイッチング周波数の規模で、例えばこれの周期の１／１０程度の、非常に短い継続時間のスイッチングを与える。
【００１７】
このような回路は、共振インバータ並びに／もしくはターンオンとターンオフが制御されるインバータに比べて多数の利点を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、こうした回路は、作動範囲と、特に出力電流の振幅変動のレベルとに関して制限されている。
【００１９】
実際は、制限電流下では共振容量部材１４が非常にゆっくりと放電されるので、スイッチング脚部１０の自発的なターンオンの状態は満たされない。かくして、インバータはこの制限電流下では機能しない。
【００２０】
これは、特に、例えば５０ボルトの電圧のために１０アンペア乃至５００アンペアの作動範囲内で変化する強度を有する電流を必要とする溶接セットに関連した応用例において、大きな問題を提起する。
【００２１】
この問題を解決するために補助回路が設けられた幾つかのインバータがある。
【００２２】
しかし、これらの補助回路は、複雑で多数のスイッチを使用するものであり、付加的な制御回路の開発が必要になる。
【００２３】
更に、ソフトスイッチングでは、複数の回路がインバータの変圧器の２次巻線と同じ場所に配置されるのでこれらの使用は制限される。特に、２次巻線での補助回路の使用は溶接セットでは困難である。
【００２４】
かくして、現在は、溶接セット又は溶接電流発生器（welding current generator）内に組み込まれて出力電流を全作動範囲に送ることのできる準共振ソフトスイッチングタイプのインバータがないことが問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の解決法は、ＤＣ電圧電源端子と基準端子とを有する電力電源への接続の手段を備えた準共振ソフトスイッチングタイプのインバータを具備した溶接セットである。この溶接セットの特徴を以下に述べる。インバータは、少なくとも１つの準共振タイプスイッチング脚部を有し、各脚部は、電源と基準端子との間に直列接続された偶数のスイッチを有しかつこの脚部の２つの中央スイッチの間に設けられた出力端子を有し、各スイッチは、容量部材に並列にかつ誘導部材に直列接続されて共振部材を形成している。インバータはまた、スイッチと変圧器とを制御する回路への接続の手段を更に有し、この変圧器の１次巻線はスイッチング脚部の出力端子に接続され、２次巻線はＤＣインバータ出力電圧を送る整流器に接続されている。また、このインバータは、ＤＣ電圧電源と基準端子との間に存在するポテンシャル差の半分のポテンシャルが与えられる少なくとも１つの中間電源端子を有する。各スイッチング脚部の出力端子は、直列接続された誘導部材を通して中間電源端子に接続されている。
【００２６】
かくして、本発明に関わる回路の使用により、既存の回路に比べると単純であり、同じタイプ及び同じ数の制御信号を受信し、そしてインバータの全作動範囲内で変化する強度を有する出力電流を生じ得る準共振ソフトスイッチングタイプのインバータを備えたセットが作られ得る。
【００２７】
状況に応じて、本発明に関わるセットは、
インバータは並列配置にされた２つのスイッチング脚部を有し、これら２つの脚部の各々の出力端子は別個の誘導部材を介して中間電源端子に接続され、変圧器の１次巻線は２つのスイッチング脚部の２つの出力端子の間に直列接続されていることと、
インバータは２つの中間電源端子を有し、各中間電源端子は別個の誘導部材を介してスイッチング脚部の出力端子に接続されていることと、
インバータは単一スイッチング脚部を有し、変圧器の１次巻線はスイッチング脚部の出力部と中間電源端子との間に直列接続されていることと、
インバータは少なくとも１つの容量分割器を有し、この分割器は電源と基準端子との間に直列に配置された偶数の容量部材からできており、各容量分割器は２つの中央容量部材の間に設けられた端子を有し、中間電源端子を形成していることと、
インバータは電源と基準端子との間に逆平行に設けられた少なくとも１つのダイオードを有していることと、
２つのゲートサイリスタのヘッドツーテール構成は、各中間電源端子とスイッチング脚部の各出力端子との間に直列に配置され、前記インバータがまた、ゲートサイリスタを制御する装置に接続されていることと、
インバータは変圧器の１次巻線と直列に配置された誘導部材を有していることと、
変圧器は、１次巻線内に並んだ２つの部材と、２次巻線内で並列配置にされた２つの部材とを有している連結平面（planar）変圧器であることと、
これは、インバータが接続されたＤＣ電源を有し、この電源の出力端子は、溶接端子を形成し、この溶接セットはまた、溶接のためのセットポイントを入力する手段と、インバータを制御する手段とを有していること、とのうちの１つ以上の特徴を有することができる。
【００２８】
本発明は、単なる例として添付図面を参照しながらなされる説明を読むことによってよりよく理解されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下の文章では、同じタイプの一対の部品が、１つの参照符号で示されている。一対の各部品は、同じ参照符号に添字をつけた形で示されている。こうした添字は、欄、列の順番に点で区切られた２つの添字を使用して、マトリクス表記法に従って割り当てられている。
【００３０】
図２は、本発明に関わる溶接セットのためのインバータ２８の第１の実施形態の電気回路を示している。
【００３１】
インバータ２８は、図１を参照して前述されたようにＤＣ電源８の基準端子４と電源端子６との間に接続されている。この例では、電源８は、６００ボルトのＤＣ電圧を送る。
【００３２】
インバータ２８は、端子４と６との間に並列に配置された２つのスイッチング脚部３０１と３０２とを有している。各脚部は、端子４と６との間に直列接続された２つのスイッチを有している。これらスイッチは、全体としては参照符号３２で、個々には参照符号３２１、１、３２１、２、３２２、１、３２２、２で示されている。
【００３３】
これらスイッチ３２の各々はまた、スイッチングを補助するとともに共振部材を形成する容量部材３４に平行に配置されている。
【００３４】
例えば、これらスイッチ３２は、ＩＸＫＮ４５Ｎ８０Ｃを一例とするＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴタイプのスイッチである。容量部材３４は、２．２ナノファラッド（nF）キャパシタである。
【００３５】
スイッチング脚部１０１は、２つのスイッチ３２１、１と３２１、２との間に出力端子３６１を有し、スイッチング脚部１０２は、スイッチ３２２、１と３２２、１との間に出力端子３６２を有している。
【００３６】
これらスイッチ３２の各々は、インバータ２８の外部にありスイッチ３２の強制的なターンオフ制御と自発的なターンオンとのために設計された制御装置３８によって制御される。このような制御部は、一般的に設けられるもので、図３Ａ乃至３Ｆを参照して更に詳しく後で説明される。
【００３７】
インバータ２８はまた、変圧器４０を有し、この変圧器の１次巻線は、２つのスイッチング脚部３０の出力部３６１、３６２との間に直列接続されている。
【００３８】
説明されている実施形態では、変圧器４０は、１０．５ｋＷの２倍（twice 10.5kW）の連結平面変圧器であり、１次巻線が直列、２次巻線が並列になっている。
【００３９】
このような変圧器は、パワーエレクトロニクスでは一般的で、更に詳しくは説明しない。
【００４０】
インバータ２８はまた、第１のスイッチング脚部３０１の出力端子３６１と変圧器４０の１次巻線との間に直列に配置された誘導部材４２を有している。
【００４１】
この形態では、誘導部材４２は、３マイクロヘンリー（μＨ）インダクタである。
【００４２】
変圧器４０の２次巻線は、ＤＳＥＰ２×１０１ダイオード（１００Ａの２倍（twice 100 A）の４００ボルト）と５μＨインダクタとを用いて従来のタイプの整流器４４に接続されている。
【００４３】
整流器４４の出力端子は、インバータ２８の出力端子を直接に形成しており、参照符号４６で示されている。
【００４４】
更に、インバータ２８は、ＤＣ電源８の電源６と基準端子４との間に並列に配置された２つの容量分割器５０１、５０２を有している。
【００４５】
これらの容量分割器の各々は、２つの端子４と６との間に直列に配置された２つの同じ容量部材５２からできている。
【００４６】
各容量部材５２は、インバータ２８の端子にかかる全電圧を制限してこれを過電圧から守るのに使用されるダイオード５４とは逆平行に設けられていると有利である。
【００４７】
例えば、容量部材５２は、４７ナノファラド（ｎＦ）キャパシタであり、ダイオード５４は、３０アンペア（Ａ）ＢＹＴ３０Ｐ−１０００タイプダイオードである。
【００４８】
容量分割器５０１と５０２との各々が、ポテンシャル差の半分のポテンシャルで電源端子６と基準端子４との間に現れる中間電源端子５６１と５６２とを与えている。
【００４９】
インバータ２８はまた、中間電源端子５６とスイッチング脚部３０の出力端子３６との間に並列に配置された誘導部材５８１と５８２とを有し、誘導部材５８１は出力端子３６１と中間電源端子５６１との間で接続され、誘導部材５８２は出力端子３６２と中間電源端子５６２との間に直列接続されている。
【００５０】
図３Ａ乃至３Ｆから後で明らかになるように、このような回路では、誘導部材５８１と５８２とが共振部材を形成し、スイッチ３２のソフトスイッチング状態を作るのを助ける。
【００５１】
また、誘導部材４２は、最初の（primary）レベルの電圧振動の増減率に影響を与えて電磁妨害を減じるように設計された選択的な部材である。
【００５２】
好ましくは、この誘導部材４２は、変圧器４０の漏れインダクタンスによって形成される。
【００５３】
説明されているような本発明の回路は、制御されたターンオフと自動のターンオンとを備えた１００ｋＨｚ作動制御によって、０乃至５００アンペアで５０ボルトの出力を得るために使用され得る。
【００５４】
実際に、中間電源端子５６とスイッチング脚部３０の出力端子３６との間に配置された共振部材を形成する誘導部材５８の使用によって、低い電流制限なしでスイッチ３２の自動のターンオン状態が作られ得る。
【００５５】
低負荷作動のために、インダクタ４２内に蓄えられたエネルギーは、スイッチ３２に並列に接続されたキャパシタ３４を十分に放電するほどに充分ではない。かくして、スイッチ３２は、ソフトスイッチングモードでは自動でターンオンし得ない。そして、付加的なエネルギーがインダクタ５８によって供給される。
【００５６】
回路の作動が、図２を参照して説明される。
【００５７】
本発明の回路が対称的な作動に基いていることから、本回路は、電流が循環する本回路の一部分がボールド体（太字）で示された図３Ａ乃至３Ｆと、回路の主信号のタイミング図である図４とを参照して、半分の周期について説明される。
【００５８】
図４のタイミング図では、種々の部品の端子の電圧と電流が表され、部品の番号を添字とした文字Ｖ、Ｉで夫々に引用されている。
【００５９】
更に、４つのスイッチ３２の各々の状態が、図４のタイミング図に示されている。オフの状態は線の形状で示され、オンの状態は水平バー（horizontal bar）の形で示されている。
【００６０】
本回路の作動は、Ｓ１からＳ６として示された６つのシーケンスに分けられる。
【００６１】
第１のシーケンスＳ１では、スイッチ３２１、２と３２２、１との各々がオフの状態にある、即ち、電流がゼロになる。
【００６２】
逆に、スイッチ３２１、１、３２１、２は、オンの状態にあり、即ち、電流が流れることにより、これらの電源電極の間は電圧がゼロになる。
【００６３】
この位相Ｓ１は、有効電力の移送期間に対応し、この移送期間の間、変圧器４０の１次巻線は、一定電圧となる。
【００６４】
スイッチ３２１、１の電流は、整流器４４内に存在して変圧器４０の１次巻線に戻るインダクタンスの電流と、スイッチング脚部３０１内で循環する電流との合計である。
【００６５】
このシーケンスは、装置３８から送られたコマンドに従ってスイッチ３２１、１のオフ状態を終わらせる。
【００６６】
そして、本回路は、第２の作動シーケンスＳ２に入る。このシーケンス２の間、スイッチ３２１、１、３２１、２、３２２、１が、オフ状態に切り替えられ、スイッチ３２２、２がオンにされる。
【００６７】
シーケンスＳ２の継続時間は、スイッチに関連した共振キャパシタ３４の充電及び放電時間に相当する。
【００６８】
実際は、スイッチ３２１、１がオフになったときから、脚部３０１内を循環する電流がキャパシタ３４１、１を充電し始め、同時に、キャパシタ３４１、２を放電し始める。
【００６９】
キャパシタ３４１、１によって、スイッチ３２１、１の端子の電圧Ｖ３２１、１がゆっくり増加し、これによってスイッチが、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）によってゼロ電圧でターンオフされ得る。
【００７０】
この期間では、キャパシタ３４１、２が、この位相でゆっくりと放電され、充分に放電されると、スイッチ３２１、２を有する逆平行に設けられたダイオードが電流連続性を与えるように自動でターンオンされる。
【００７１】
続いて、スイッチ３２１、２の端子の電圧がゼロに保持され、ＺＶＳモードで自動的にターンオン状態を作り出す。
【００７２】
シーケンスＳ３では、変圧器４０の１次巻線が、キャパシタ３４１、２の端子の電圧をキャンセルした後に電圧がゼロとなるように、スイッチ３２１、１、３２２、１の両方がターンオフされ、スイッチ３２１、２、３２２、２はオンにされる。
【００７３】
そして、整流器４４の２つのダイオードが“フリーホイーリングモード”でオンにされ、変圧器４０の１次巻線を通過する電流が一定に保持される。
【００７４】
シーケンス３の持続期間は、パワーの調節に必要な位相差期間によって決定される。
【００７５】
シーケンス３では、インダクタ５８が正の一定電圧となり、電流がこれの最小値から線形に増大する。
【００７６】
そして、本回路がシーケンス４に入る。このシーケンス４の開始時には、スイッチ３２１、１、３２２、１、３２２、２がターンオフされスイッチ３２１、２のみがオンにされるように、スイッチ３２２、２がＺＶＳモードでターンオフされる。
【００７７】
この作動シーケンスの持続期間は、スイッチング脚部３０２の共振キャパシタ３４の充電及び放電時間に対応している。
【００７８】
かくして、スイッチ３２２、２がオフにされているとき、インダクタ５８２から循環している電流がこれの正のピーク値に達し、シーケンス１と同様に、キャパシタ３４２、２を充電し始めかつキャパシタ３４２、１を放電し始める。
【００７９】
キャパシタ３４２、２の端子の電圧がゼロから増加し始め、キャパシタ３４２、１の端子の電圧が減少し始める。
【００８０】
キャパシタ３４２、１の端子の電圧が減少し始めるとすぐに、変圧器４０が、スイッチ３２１、２が既にオンになっていることから引き起こされた負の電圧となる。
【００８１】
キャパシタ３４２、２によって、スイッチ３２２、２の端子の電圧Ｖ３２、２、２は、ゆっくりと増加することができ、ＺＶＳモードでのオフが確実にされる。
【００８２】
キャパシタ３４２、１を徐々に放電することによって、この合間に、スイッチ３２２、１の端子の電圧がゼロに戻され、これがＺＶＳモードで自動的にオンされ得る。
【００８３】
この期間では、スイッチング脚部３０２内を循環する電流が、インダクタ５８２内を循環する電流から変圧器４０の１次巻線に戻される充電電流を引いたものに等しくなっている。かくして、これによって、オフ状態にあるスイッチ３２２、２に印加される電流ストレスと、キャパシタ３４２、１を放電するのに必要な電流とが減じられ得る。
【００８４】
スイッチ３２２、１の自動ターンオンを果たすために、このシーケンス４の持続期間中に、キャパシタ３４２、１が自動でスイッチオンし得るように完全に放電されなくてはならない。
【００８５】
そして、本回路はＳ５と示された第５の作動期間に移行する。このシーケンスＳ５の開始時に、スイッチ３２１、１、３２２、２がオフに設定されスイッチ３２１、２、３２２、１がオンにされるように、スイッチ３２２、１がＺＶＳモードで自動的にターンオンされる。
【００８６】
スイッチ３２２、１がオンなので、インダクタ５８２が、一定の負電圧となり、電流はこれの端子で線形に減少し始める。
【００８７】
このシーケンスＳ５は、整流器４４の第１のダイオードがターンオフされたときに終了する。
【００８８】
そして、本回路は第６の作動シーケンスＳ６に入る。シーケンス６では、スイッチ３２１、２、３２２、１がオンにされて他のスイッチはオフにされ、また、整流器４４の第１のダイオードはオフにされて第２のダイオードはオンにされる。このシーケンスは、シーケンスＳ１と対称的であり、先行する作動シーケンスＳ１に対称的な他方の作動半周期の開始を示している。
【００８９】
かくして、６つの作動シーケンスは、この回路の１つの完全な作動サイクルを形成する。
【００９０】
図５を参照して本発明の溶接セット用のインバータの第２の実施形態が説明される。
【００９１】
この実施形態では、インバータ１００は、ＤＣ電源８の基準端子４と電源端子６との間に配置された単一スイッチング脚部１０２を有している。
【００９２】
この脚部１０２は、端子４と６との間に並列に配置された２つのスイッチ１０４１、１０４２と、これらスイッチ１０４の各端子に並列に配置されたスイッチング補助容量部材１０６１と、１０６２とを有している。
【００９３】
スイッチング脚部１０２は、スイッチ１０４１と１０４２との間に設けられた出力端子１０８を有している。
【００９４】
スイッチ１０４１と１０４２との両方は、インバータ１００の外部にあり従来の方法で生成される強制的なターンオフ命令と自動ターンオン命令とのために設計された制御装置１１０に接続されている。
【００９５】
インバータ１００はまた、前述したように端子６と４との間に直列に配置された２つの同じ容量部材１１４１と１１４２と、これら容量部材の各々と逆平行に配置された２つのダイオード１１６１と１１６２とによって形成された容量分割器を有している。
【００９６】
この容量分割器は、容量部材１１４１と１１４２との間に設けられた中央電源端子１１８を提供する。これのポテンシャルは、端子４と６との間のポテンシャル差の半分に相当する。
【００９７】
誘導共振部材１２０が、スイッチング脚部１０２の出力端子１０８と容量分割器１１０の中央電源端子１１８との間に直列に接続されている。
【００９８】
最後に、インバータ１００は、前述のように、誘導部材４２と直列接続された変圧器４０を有している。
【００９９】
この実施形態では、変圧器４０の１次巻線は、スイッチング脚部１０２の出力部１０８と中央電源端子１１８との間に直列接続されている。
【０１００】
変圧器４０の２次巻線は、整流器４４に接続されている。これの出力端子は、インバータ１００の出力端子を形成している。
【０１０１】
本回路の作動は、図２を参照して説明された回路の作動と類似しているので、同等の作動特性が得られることを考えて、更に詳しくは説明されない。
【０１０２】
この構成は、４つのスイッチに代わって、周波数が可変される２つのスイッチ１０４のみを使用する利点を与える。
【０１０３】
図６は図５を参照して説明された回路の一部の変形例を示している。
【０１０４】
この図では、容量分割器１１２が認められ得る。この分割器の中間電源端子１１８は、誘導部材１２０を介してスイッチング脚部１０２の出力端子１０８に接続されている。
【０１０５】
この実施形態では、２つのゲートサイリスタ１３０のヘッドツーテール構成が、誘導部材１２０と出力端子１０８との間に直列接続されている。
【０１０６】
これらサイリスタ１３０は、制御装置１１０または同じタイプの他の装置によって直接に制御され、従来の方法で発生された特定の制御信号を受信する。
【０１０７】
図４を参照して説明された本回路では、制御装置１１０は、定電流を供給してスイッチ１０４を制御する。サイリスタ１３０を追加することによって、これらの制御が、スイッチング期間以外では不要になり、本回路内で循環する全電流が制限され得る。
【０１０８】
このような回路を使用することは、三角波の制御信号をスイッチング時の単純なパルスに置き換えられ得ることを意味する。
【０１０９】
この構成は、各中間電源端子とスイッチング脚部の各出力端子との間に、ヘッドツーテール直列配置された２つのゲートサイリスタのセットを挿入することによって、図２を参照して説明された回路内で使用され得る。
【０１１０】
図７を参照して以下に本発明に関わるインバータを用いた溶接セットを説明する。
【０１１１】
溶接セット１５０は、３相のネットワーク１５２のような電気エネルギー位相ネットワークに接続されている。３相のネットワーク１５２から受信されたエネルギーは、最初に、例えば溶接セット１５０と３相ネットワーク１５２との間に電気絶縁性を与える変圧器１５４などの絶縁手段によって受信される。
【０１１２】
変圧器１５４は、パワーＡＣ信号を、図２を参照して説明されたインバータ２８あるいは図４を参照して説明されたインバータ１００に対応するインバータ１５８が接続されたＤＣ電源を形成する整流器１５６に送る。変圧器１５４、整流器１５６及びインバータ１５８は、このように接続され、ＡＣ電源とＤＣ電源との間の、あるいはその逆の電力変換装置を形成する。
【０１１３】
インバータ１５８の出力端子は、アーク溶接のための溶接端子を形成する溶接端子１６０に接続されている。
【０１１４】
更に、溶接セット１５０は、溶接のためのセットポイントを入力する手段１６２を有している。このセットポイントは、図２を参照して説明された制御装置３８あるいは図４を参照して説明された制御装置１１０に対応する制御装置１６４に伝えられる。この制御装置１６４は最終的に制御信号をインバータ１５８に送り、セットポイントに対応して端子１６０で出力信号を形成する。
【０１１５】
他のタイプの制御部及びセットポイントが、必要な用途に応じて用いられ得る。特に、本発明に関わるインバータは、可変デューティサイクルあるいは位相シフト制御の溶接セットで使用され得る。
【０１１６】
更に、インバータで使用される部品は、違う方法でも製造され得る。特に、スイッチは、一般的には、これらスイッチ全体が電圧モードで一方向にのみ作用して電流モードでは双方向に作用するために電圧モードで一方向にのみ作用して電流モードで双方向に作用する複数の電子部品で作られるように、直列に配置された１つ以上の同じトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴで作られ得る。
【０１１７】
容量部材は、並列に接続された多数のキャパシタから構成され、誘導部材は、直列接続された多数のインダクタで構成され得る。使用される各電子部品の数と性質とは、各スイッチの２つの端子間に与えられ得る最大電圧と最大電流とに従って変化する。
【０１１８】
更に、様々の電子部品が統合されることが可能で、同一の部品が多数の機能を処理する。特に、スイッチング補助容量部材は、容量分割器の容量部材と結合され得る。しかし、このような部品の寸法決定は、様々な機能によって与えられるストレスを考慮しなくてはならない。
【０１１９】
説明されている幾つかの実施形態では、中間電源端子は従来の方法で製造された容量分割器を用いて得られる。
【０１２０】
しかし、これらの端子は、容量分割器を必要とせずにＤＣ電源で直接に利用できる。そして、中間電源端子は、端子を接続することによって簡単に形成される。このような実施形態は、ＤＣ電源が直列接続された複数のバッテリーから構成されており、多数の中間電圧端子がアクセス可能である場合に、特に適している。
【０１２１】
最後に、本発明は溶接セットで使用されるものと想定して説明されてきたが、他の応用分野、例えば再充電可能なバッテリーの充電あるいは標準安定化された電源などで、本発明に関わるインバータを使用することも可能である。
【０１２２】
かくして、本発明に関わるセットは、共振を有するセットまたはターンオフが制御されるインバータに比べて多数の利点を提供する。特に、
部品にかかるストレスは最少で、共振エネルギーがシステムの全エネルギーに比べて非常に低く、
スイッチング補助回路が単純で、設ける必要さえなく、
本回路の全コストが、大幅に減じられ、
出力電流作動範囲が拡張されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】従来の準共振ソフトスイッチングタイプのインバータの電気回路を示している。
【図２】本発明に関わる溶接セットのための準共振ソフトスイッチングタイプのインバータの電気回路図を示している。
【図３Ａ】異なる作動期間の１つの図２の回路を示している。
【図３Ｂ】異なる作動期間の１つの図２の回路を示している。
【図３Ｃ】異なる作動期間の１つの図２の回路を示している。
【図３Ｄ】異なる作動期間の１つの図２の回路を示している。
【図３Ｅ】異なる作動期間の１つの図２の回路を示している。
【図３Ｆ】異なる作動期間の１つの図２の回路を示している。
【図４】図２を参照して説明されたインバータ作動中の異なる信号のタイミング図を示している。
【図５】本発明に関わるセットのための準共振ソフトスイッチングタイプのインバータの第２の実施形態の電気回路を示している。
【図６】図４の回路の一部を変形した例を示している。
【図７】本発明に関わるインバータを有する溶接セットのブロック図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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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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