(57)【要約】【課題】従来の交流アーク加工用電源装置において、主変圧器の２次側出力を整流するために大容量の２次整流素子を必要とした。【解決手段】高周波交流電圧に変換するインバータ回路とインバータ回路を制御する主制御回路とアーク加工に適した電圧に変換する主変圧器と、主変圧器の第１端子に第１素子のエミッタ側と第５素子のコレクタ側と第２素子のコレクタ側と第６のエミッタ側とを接続し、第２端子に第３素子のエミッタ側と第７素子のコレクタ側と第４素子のコレクタ側と第８素子のエミッタ側とを接続して成る２次インバータ回路と、ＥＮ極性のとき２次インバータ回路の第２素子、第４素子、第６素子及び第８素子を導通させＥＰ極性のとき２次インバータ回路の第１素子、第３素子、第５素子及び第７素子を導通させる２次インバータ制御回路とを備えた交流アーク加工用電源装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電源回路の出力を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御する主制御信号を出力する主制御回路と、前記高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し前記変換した電圧を２次側に設けた第１端子及び第２端子に出力する主変圧器と、前記主変圧器の第１端子に第１のスイッチング素子のエミッタ側と第２のスイッチング素子のコレクタ側と第５のスイッチング素子のコレクタ側と第６のスイッチング素子のエミッタ側とを接続し、前記主変圧器の第２端子に第３のスイッチング素子のエミッタ側と第４のスイッチング素子のコレクタ側と第７のスイッチング素子のコレクタ側と第８のスイッチング素子のエミッタ側とを接続し、被溶接物に前記第１のスイッチング素子のコレクタ側と第２のスイッチング素子のエミッタ側と第３のスイッチング素子のコレクタ側と第４のスイッチング素子のエミッタ側とを接続し、電極に前記第５のスイッチング素子のエミッタ側と第６のスイッチング素子のコレクタ側と第７のスイッチング素子のエミッタ側と第８のスイッチング素子のコレクタ側とを接続して成る２次インバータ回路と、前記電極を負のＥＮ極性と前記電極を正のＥＰ極性とに切換える極性切換信号を出力する極性切換回路と、前記極性切換信号に応じて前記電極を負にするＥＮ極性のとき前記２次インバータ回路の第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を導通させ前記電極を正にするＥＰ極性のとき前記２次インバータ回路の第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を導通させる２次インバータ制御回路とを備え、前記電極が負のＥＮ極性で前記主変圧器の第１端子が正電位のとき前記第１端子、第２のスイッチング素子、被溶接物、電極、第８のスイッチング素子、第２端子の経路で電流を通電し前記主変圧器の第１端子が負電位のときに前記第２端子、第４のスイッチング素子、被溶接物、電極、第６のスイッチング素子、第１端子の経路で電流を通電し、前記電極が正のＥＰ極性で前記主変圧器の第１端子が正電位のとき前記第１端子、第５のスイッチング素子、電極、被溶接物、第３のスイッチング素子、第２端子の経路で電流を通電し前記主変圧器の第１端子が負電位のとき前記第２端子、第７のスイッチング素子、電極、被溶接物、第１のスイッチング素子、第１端子の経路で電流を通電することを特徴とする交流アーク加工用電源装置。
【請求項２】
前記２次インバータ制御回路は、前記極性切換信号と前記主制御信号とを受けて前記極性切換信号を前記主制御信号に同期し、前記電極が負から正に切換えるＥＮ／ＥＰ極性切換時は、前記主制御信号の導通期間終了時に第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を導通し、前記主制御信号の切換期間時に第１のスイッチング素子乃至第８のスイッチング素子を導通し、続いて、前記主制御信号の導通開始時に第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を遮断し、前記電極が正から負に切換えるＥＰ／ＥＮ極性切換時は、前記主制御信号の導通期間終了時に第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を導通し、前記主制御信号の切換期間時に第１のスイッチング素子乃至第８のスイッチング素子を導通し、続いて、前記主制御信号の導通開始時に第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を遮断して前記電極の極性を切換えることを特徴とする請求項１記載の交流アーク加工用電源装置。
【請求項３】
前記２次インバータ制御回路は、前記極性切換信号と前記主制御信号とを受けて前記極性切換信号を前記主制御信号に同期し、前記電極が負から正に切換えるＥＮ／ＥＰ極性切換時は、前記主制御信号の導通期間終了時から予め定めた切換期間が経過した後に第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を遮断し、第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を導通し、前記電極が正から負に切換えるＥＰ／ＥＮ極性切換時は、前記主制御信号の導通期間終了時から予め定めた切換期間が経過した後に第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を遮断し、第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を導通して前記電極の極性を切換えることを特徴とする請求項１記載の交流アーク加工用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流アーク加工用電源装置において、２次側のインバータ回路の構成及び制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流アーク加工用電源装置では、図１１に示すように１次整流回路ＤＲ１は三相交流商用電源ＡＣの出力を整流して直流電圧に変換し、ブリッジ接続された１次インバータ回路は、第９のスイッチング素子ＴＲ９乃至第１２のスイッチング素子ＴＲ１２によって形成され、相対向する辺を形成する第９のスイッチング素子ＴＲ９及び第１２のスイッチング素子ＴＲ１２と、第１０のスイッチング素子ＴＲ１０及び第１１のスイッチング素子ＴＲ１１とがそれぞれ一対となり、主制御回路ＳＣから出力する第１素子駆動信号Ｓｃ１乃至第４素子駆動信号Ｓｃ４によって、これらの対をなす２個素子が導通と遮断を繰り返して上記直流電圧を高周波交流電圧に変換する。また、主変圧器ＩＮＴは、１次側の上記高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換にする。
【０００３】
２次整流回路ＤＲ２は、主変圧器ＩＮＴの出力を整流して直流電圧に変換し、ブリッジ接続された２次インバータ回路は、第１３のスイッチング素子ＴＲ１３乃至第１６のスイッチング素子ＴＲ１６によって形成され、相対向する辺を形成する第１３のスイッチング素子ＴＲ１３及び第１６のスイッチング素子ＴＲ１６と、第１４のスイッチング素子ＴＲ１４及び第１５のスイッチング素子ＴＲ１５とがそれぞれ一対となり、２次インバータ駆動回路ＫＤから出力する２次インバータ用第１素子駆動信号Ｋｄ１乃至２次インバータ用第４素子駆動信号Ｋｄ４によって、これらの対をなす２個素子が導通と遮断とを繰り返して上記直流電圧を予め定めた低周波数で交流電圧に変換する。
【０００４】
直流・交流モード設定回路ＭＣは、直流モード又は交流モードを設定し、２次インバータ駆動回路ＫＤに入力する。また、極性切換回路ＴＭは、２次インバータ回路の極性切換周波数及び極性比率を予め定めた値に設定して極性切換信号Ｔｍとして出力する。
【０００５】
直流・交流モード設定回路ＭＣによって直流モードを設定し、主制御回路ＳＣから駆動信号Ｓｍを２次インバータ駆動回路ＫＤに入力すると、上記２次インバータ駆動回路ＫＤは、第１３のスイッチング素子ＴＲ１３及び第１６のスイッチング素子ＴＲ１６を導通し、第１４のスイッチング素子ＴＲ１４及び第１５のスイッチング素子ＴＲ１５を遮断するので、対をなす一方の第１３のスイッチング素子ＴＲ１３及び第１６のスイッチング素子ＴＲ１６のみに電流が流れ、大容量のスイッチング素子を使用することになる。
【０００６】
また、上記２次整流回路ＤＲ２を用いないで主変圧器の２次側出力を整流する技術がダイヘン先願の特願２００３−３３７４３に開示されている。しかし、上記主変圧器の２次側には３つの出力端子が必要で構造が複雑である。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２７９２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の交流アーク加工用電源装置では、主変圧器の２次側出力を整流するために大容量の２次整流素子を必要としコストも大である。更に、直流モードのとき２次側インバータ回路の相対向する２対のスイッチング素子のうち１対のみを使用するために容量の大きいスイッチング素子を必要として効率が悪かった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、直流電圧を出力する直流電源回路と、上記直流電源回路の出力を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、上記インバータ回路を制御する主制御信号を出力する主制御回路と、上記高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し上記変換した電圧を２次側に設けた第１端子及び第２端子に出力する主変圧器と、上記主変圧器の第１端子に第１のスイッチング素子のエミッタ側と第２のスイッチング素子のコレクタ側と第５のスイッチング素子のコレクタ側と第６のスイッチング素子のエミッタ側とを接続し、上記主変圧器の第２端子に第３のスイッチング素子のエミッタ側と第４のスイッチング素子のコレクタ側と第７のスイッチング素子のコレクタ側と第８のスイッチング素子のエミッタ側とを接続し、被溶接物に上記第１のスイッチング素子のコレクタ側と第２のスイッチング素子のエミッタ側と第３のスイッチング素子のコレクタ側と第４のスイッチング素子のエミッタ側とを接続し、電極に上記第５のスイッチング素子のエミッタ側と第６のスイッチング素子のコレクタ側と第７のスイッチング素子のエミッタ側と第８のスイッチング素子のコレクタ側とを接続して成る２次インバータ回路と、上記電極を負のＥＮ極性と上記電極を正のＥＰ極性とに切換える極性切換信号を出力する極性切換回路と、上記極性切換信号に応じて上記電極を負にするＥＮ極性のとき上記２次インバータ回路の第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を導通させ上記電極を正にするＥＰ極性のとき上記２次インバータ回路の第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を導通させる２次インバータ制御回路とを備え、上記電極が負のＥＮ極性で上記主変圧器の第１端子が正電位のとき上記第１端子、第２のスイッチング素子、被溶接物、電極、第８のスイッチング素子、第２端子の経路で電流を通電し上記主変圧器の第１端子が負電位のときに上記第２端子、第４のスイッチング素子、被溶接物、電極、第６のスイッチング素子、第１端子の経路で電流を通電し、上記電極が正のＥＰ極性で上記主変圧器の第１端子が正電位のとき上記第１端子、第５のスイッチング素子、電極、被溶接物、第３のスイッチング素子、第２端子の経路で電流を通電し上記主変圧器の第１端子が負電位のとき上記第２端子、第７のスイッチング素子、電極、被溶接物、第１のスイッチング素子、第１端子の経路で電流を通電することを特徴とする交流アーク加工用電源装置である。
【００１０】
第２の発明は、上記２次インバータ制御回路は、上記極性切換信号と上記主制御信号とを受けて上記極性切換信号を上記主制御信号に同期し、上記電極が負から正に切換えるＥＮ／ＥＰ極性切換時は、上記主制御信号の導通期間終了時に第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を導通し、上記主制御信号の切換期間時に第１のスイッチング素子乃至第８のスイッチング素子を導通し、続いて、上記主制御信号の導通開始時に第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を遮断し、上記電極が正から負に切換えるＥＰ／ＥＮ極性切換時は、上記主制御信号の導通期間終了時に第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を導通し、上記主制御信号の切換期間時に第１のスイッチング素子乃至第８のスイッチング素子を導通し、続いて、上記主制御信号の導通開始時に第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を遮断して上記電極の極性を切換えることを特徴とする請求項１記載の交流アーク加工用電源装置である。
【００１１】
第３の発明は、上記２次インバータ制御回路は、上記極性切換信号と上記主制御信号とを受けて上記極性切換信号を上記主制御信号に同期し、上記電極が負から正に切換えるＥＮ／ＥＰ極性切換時は、上記主制御信号の導通期間終了時から予め定めた切換期間が経過した後に第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を遮断し、第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を導通し、上記電極が正から負に切換えるＥＰ／ＥＮ極性切換時は、上記主制御信号の導通期間終了時から予め定めた切換期間が経過した後に第１のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第５のスイッチング素子及び第７のスイッチング素子を遮断し、第２のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子及び第８のスイッチング素子を導通して上記電極の極性を切換えることを特徴とする請求項１記載の交流アーク加工用電源装置である。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、交流アーク加工用電源装置において２次インバータ回路の各スイッチング素子が主変圧器の２次側の出力も整流するために大容量の２次側整流ダイオードが不要となる。また、上記２次インバータ回路の各スイッチング素子に２次電流がバランス良く流れるので各スイッチング素子の電流を軽減でき容量の小さいスイッチング素子が使用可能となる。第２及び第３の発明によれば、ＥＮ／ＥＰ極性又はＥＰ／ＥＮ極性の切換時に２次側の各スイッチング素子が零電圧でターンオン及びターンオフを行うためにターンオン損失及びターンオフ損失の値を小さくできる。更に、主変圧器の２次側の出力端子が２つで済み構造が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の交流アーク加工用電源装置の電気接続図である。図１において、１次整流回路ＤＲ１は三相交流商用電源ＡＣの出力を整流して直流電圧に変換し、平滑コンデンサーＣ１は上記１次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電圧を平滑する。
【００１４】
図１に示すブリッジ接続された１次インバータ回路は、第９のスイッチング素子ＴＲ９乃至第１２のスイッチング素子ＴＲ１２によって形成され、相対向する辺を形成する第９のスイッチング素子ＴＲ９及び第１２のスイッチング素子ＴＲ１２と、第１０のスイッチング素子ＴＲ１０及び第１１のスイッチング素子ＴＲ１１とがそれぞれ一対となり、主制御回路ＳＣから出力する第１素子駆動信号Ｓｃ１乃至第４素子駆動信号Ｓｃ４によって、これらの対をなす２個素子が導通と遮断とを繰り返して直流電圧を高周波交流電圧に変換する。また、上記１次インバータ回路は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を使用してもよい。
【００１５】
第１の逆通電ダイオードＤ１乃至第４の逆通電ダイオードＤ４は、第９のスイッチング素子ＴＲ９乃至第１２のスイッチング素子ＴＲ１２にそれぞれ逆極性で並列に接続されている。また、主変圧器ＩＮＴは、１次側の高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し、上記変換した電圧を２次側に設けた第１端子及び第２端子に出力する。
【００１６】
図１に示すブリッジ接続された２次インバータ回路は、第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第８のスイッチング素子ＴＲ８によって形成され、上記各スイッチング素子に逆極性の寄生ダイオードが生じないスイッチング素子を使用する。
【００１７】
また、主変圧器ＩＮＴの第１端子に第１のスイッチング素子ＴＲ１のエミッタ側と第２のスイッチング素子ＴＲ２のコレクタ側と第５のスイッチング素子ＴＲ５のコレクタ側と第６のスイッチング素子ＴＲ６のエミッタ側とを接続し、上記主変圧器の第２端子に第３のスイッチング素子ＴＲ３のエミッタ側と第４のスイッチング素子ＴＲ４のコレクタ側と第７のスイッチング素子ＴＲ７のコレクタ側と第８のスイッチング素子ＴＲ８のエミッタ側と接続し、上記第１のスイッチング素子ＴＲ１のコレクタ側と第２のスイッチング素子ＴＲ２のエミッタ側と第３のスイッチング素子ＴＲ３のコレクタ側と第４のスイッチング素子ＴＲ４のエミッタ側とを接続し、上記接続点に被溶接物２を接続し、上記第５のスイッチング素子ＴＲ５のエミッタ側と第６のスイッチング素子ＴＲ６のコレクタ側と第７のスイッチング素子ＴＲ７のエミッタ側と第８のスイッチング素子ＴＲ８のコレクタ側とを接続し、上記接続点に電極３を接続して２次インバータ回路を形成している。
【００１８】
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、出力電流設定回路ＩＲの出力電流設定信号Ｉｒと上記出力電流検出信号Ｉｄとを比較演算して、比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値を出力する。
【００１９】
主制御回路ＳＣは、比較演算回路ＥＲからの比較演算信号Ｅｒ＝Ｉｒ−Ｉｄの値に応じて、主制御信号である第１素子駆動信号Ｓｃ１及び第４素子駆動信号Ｓｃ４並びに第２素子駆動信号Ｓｃ２及び第３素子駆動信号Ｓｃ３のオン期間を制御する。
【００２０】
直流・交流モード設定回路ＭＣは、直流モード又は交流モードを設定し、直流モードのときは直流・交流モード設定信号ＭｃをＬｏｗレベルにし、交流モードのときは直流・交流モード設定信号ＭｃをＨｉｇｈレベルにして出力する。
【００２１】
極性切換回路ＴＭは、２次インバータ回路の極性切換周波数及び極性比率を予め定めた値に設定して極性切換信号Ｔｍとして出力する。
【００２２】
２次インバータ制御回路ＳＤは、直流・交流モード設定回路ＭＣによって直流モードに設定されたとき、第２の２次素子駆動信号Ｓｄ２、第４の２次素子駆動信号Ｓｄ４、第６の２次素子駆動信号Ｓｄ６及び第８の２次素子駆動信号Ｓｄ８を出力して、２次インバータ回路の第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通させ、直流・交流モード設定回路ＭＣによって交流モードに設定したとき、極性切換信号Ｔｍに応じて、第１の２次素子駆動信号Ｓｄ１、第３の２次素子駆動信号Ｓｄ３、第５の２次素子駆動信号Ｓｄ５及び第７の２次素子駆動信号Ｓｄ７並びに第２の２次素子駆動信号Ｓｄ２、第４の２次素子駆動信号Ｓｄ４、第６の２次素子駆動信号Ｓｄ６及び第８の２次素子駆動信号Ｓｄ８を交互に出力する。
【００２３】
［実施の形態１］
図２は、図１に示す交流アーク加工用電源装置の電極マイナスのＥＮ時の動作を説明する構成図であり、図３は、図１に示す交流アーク加工用電源装置の電極プラスのＥＰ動作を説明する構成図である。また、図４及び図５は、ＥＮ動作及びＥＰ動作を説明する波形図である。
【００２４】
（電極マイナス  ＥＮ時）
図４（Ｂ）に示す第１導通期間Ｔ１（時刻ｔ１〜ｔ２）において、図２（Ａ）に示す第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの第１端子に正電位の２次電圧Ｖｔが出力されると、これにより図２（Ａ）に示す２次電流Ｖｉが、第１端子、第２のスイッチング素子ＴＲ２、被溶接物２、電極３、第８のスイッチング素子ＴＲ８、第２端子の経路で流れる。
【００２５】
図４（Ｂ）に示す第１の切換期間Ｔ２（時刻ｔ２〜ｔ３）において、図２（Ｂ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通し、上記第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８は導通状態にあり、変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位にあり、これにより図２（Ｂ）に示す２次電流Ｖｉは、第２のスイッチング素子ＴＲ２、被溶接物２、電極３、第６のスイッチング素子ＴＲ６と、第２スイッチング素子ＴＲ４、被溶接物２、電極３、第８のスイッチング素子ＴＲ８の経路とに分かれて流れる。
【００２６】
図４（Ｂ）に示す第２導通期間Ｔ３（時刻ｔ３〜ｔ４）において、図２（Ｃ）に示す第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの第２端子に負電位の２次電圧Ｖｔが出力されると、これにより図２（Ｃ）に示す２次電流Ｖｉが、第２端子、第４のスイッチング素子ＴＲ４、被溶接物２、電極３、第６のスイッチング素子ＴＲ６、第１端子の経路で流れる。
【００２７】
（電極プラス  ＥＰ時）
図５（Ｂ）に示す第１導通期間Ｔ１（時刻ｔ１〜ｔ２）において、図３（Ａ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの第１端子に正電位の２次電圧Ｖｔが出力されると、これにより図３（Ａ）に示す２次電流Ｖｉが、第１端子、第５のスイッチング素子ＴＲ５、電極３、被溶接物２、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第２端子の経路で流れる。
【００２８】
図５（Ｂ）に示す第１の切換期間Ｔ２（時刻ｔ２〜ｔ３）において、図３（Ｂ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通し、上記第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７は導通状態にあり、変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位にあり、これにより図３（Ｂ）に示す２次電流Ｖｉは、第５のスイッチング素子ＴＲ５、電極３、被溶接物２、第１のスイッチング素子ＴＲ１と、第７スイッチング素子ＴＲ７、電極３、被溶接物２、第３のスイッチング素子ＴＲ３の経路とに分かれて流れる。
【００２９】
図５（Ｂ）に示す第２導通期間Ｔ３（時刻ｔ３〜ｔ４）において、図３（Ｃ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７は導通状態にあり、主変圧器ＩＮＴの第２端子に負電位の２次電圧Ｖｔが出力されると、これにより図３（Ｃ）に示す２次電流Ｖｉが、第２端子、第７のスイッチング素子ＴＲ７、電極３、被溶接物２、第１のスイッチング素子ＴＲ１、第１端子の経路で流れる。
【００３０】
［実施の形態２］
図６は、図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態２のＥＮ／ＥＰ切換時の動作を説明する構成図であり、図８はＥＮ／ＥＰ切換時の動作を説明する波形図である。
【００３１】
図８（Ａ）の波形は、極性切換信号Ｔｍの波形を示し、ＨｉｇｈレベルのときＥＰ極性を示し、ＬｏｗレベルのときＥＮ極性を示す。図８（Ｂ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔを示し、図８（Ｃ）の波形は、出力電流Ｉｏを示し、図８（Ｄ）の波形は、第１の２次素子駆動信号Ｓｄ１を示し、図８（Ｅ）の波形は、第２の２次素子駆動信号Ｓｄ２を示し、図８（Ｆ）の波形は、第３の２次素子駆動信号Ｓｄ３を示し、図８（Ｇ）の波形は、第４の２次素子駆動信号Ｓｄ４を示し、図８（Ｈ）の波形は、第５の２次素子駆動信号Ｓｄ５を示し、図８（Ｉ）の波形は、第６の２次素子駆動信号Ｓｄ６を示し、図８（Ｊ）の波形は、第７の２次素子駆動信号Ｓｄ７を示し、図８（Ｋ）の波形は、第８の２次素子駆動信号Ｓｄ８を示す。
【００３２】
（交流モード  ＥＮ／ＥＰ切換時）
図８（Ａ）に示す極性切換信号Ｔｍが、図８（Ｂ）に示す第１導通期間Ｔ１の間にＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになると、２次インバータ制御回路ＳＤは、ＥＮ極性からＥＰ極性に切換ったと判別し、主制御回路ＳＣの第１素子駆動信号Ｓｃ１及び第２素子駆動信号Ｓｃ２と同期して、上記第１導通期間Ｔ１の間は、図６（Ａ）に示す第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通し、主変圧器ＩＮＴの第１端子に正電位の２次電圧Ｖｔが出力されると、これにより図６（Ａ）に示す２次電流Ｖｉが、第１端子、第２のスイッチング素子ＴＲ２、被溶接物２、電極３、第８のスイッチング素子ＴＲ８、第２端子の経路で流れる。
【００３３】
図８（Ｂ）に示す、第１導通期間Ｔ１の終了時（時刻ｔ＝ｔ２）において、図６（Ｂ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７を導通し、このとき変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位となり、上記各スイッチング素子は零電圧スイッチングが行われてターンオン時のスイッチング損失が減少する。そして、第１の切換期間Ｔ２（時刻ｔ２〜ｔ３）において、図６（Ｂ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通し、上記第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８は導通状態にあり、変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位にあり、これにより図６（Ｂ）に示す２次電流Ｖｉは、第２のスイッチング素子ＴＲ２、被溶接物２、電極３、第６のスイッチング素子ＴＲ６と、第２スイッチング素子ＴＲ４、被溶接物２、電極３、第８のスイッチング素子ＴＲ８の経路とに分かれて流れる。
【００３４】
図８（Ｂ）に示す第２導通期間Ｔ３の開始時（時刻ｔ＝ｔ３）において、図６（Ｂ）に示す第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を遮断し、このとき変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位であり、上記各スイッチング素子は零電圧スイッチングが行われてターンオフ時のスイッチング損失が減少する。
【００３５】
図８（Ｂ）に示す第２導通期間Ｔ３（時刻ｔ３〜ｔ４）において、図６（Ｃ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７は導通して、ＥＮ極性からＥＰ極性の極性切換が終了する。そして、主変圧器ＩＮＴの第１端子に負電位の２次電圧Ｖｔが出力されと図６（Ｃ）に示す２次電流Ｖｉが、第２端子、第７のスイッチング素子ＴＲ７、電極３、被溶接物２、第１のスイッチング素子ＴＲ１、第１端子の経路で流れる。
【００３６】
図７は、図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態２のＥＰ／ＥＮ切換時の動作を説明する構成図であり、図９はＥＰ／ＥＮ切換時の動作を説明する波形図である。
【００３７】
図９（Ａ）の波形は、極性切換信号Ｔｍの波形を示し、ＨｉｇｈレベルのときＥＰ極性を示し、ＬｏｗレベルのときＥＮ極性を示す。図９（Ｂ）の波形は、主変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔを示し、図９（Ｃ）の波形は、出力電流Ｉｏを示し、図９（Ｄ）の波形は、第１の２次素子駆動信号Ｓｄ１を示し、図９（Ｅ）の波形は、第２の２次素子駆動信号Ｓｄ２を示し、図９（Ｆ）の波形は、第３の２次素子駆動信号Ｓｄ３を示し、図９（Ｇ）の波形は、第４の２次素子駆動信号Ｓｄ４を示し、図９（Ｈ）の波形は、第５の２次素子駆動信号Ｓｄ５を示し、図９（Ｉ）の波形は、第６の２次素子駆動信号Ｓｄ６を示し、図９（Ｊ）の波形は、第７の２次素子駆動信号Ｓｄ７を示し、図９（Ｋ）の波形は、第８の２次素子駆動信号Ｓｄ８を示す。
【００３８】
（交流モード  ＥＮ／ＥＰ切換時）
図９（Ａ）に示す極性切換信号Ｔｍが、図９（Ｂ）に示す第１導通期間Ｔ１の間にＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルになると、２次インバータ制御回路ＳＤは、ＥＰ極性からＥＮ極性に切換ったと判別し、主制御回路ＳＣの第１素子駆動信号Ｓｃ１及び第２素子駆動信号Ｓｃ２と同期して、上記第１導通期間Ｔ１の間は、図７（Ａ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７８のスイッチング素子ＴＲ７を導通し、主変圧器ＩＮＴの第１端子に正電位の２次電圧Ｖｔが出力されると、これにより図７（Ａ）に示す２次電流Ｖｉが、第１端子、第５のスイッチング素子ＴＲ５、電極３、被溶接物２、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第２端子の経路で流れる。
【００３９】
図９（Ｂ）に示す、第１導通期間Ｔ１の終了時（時刻ｔ＝ｔ２）において、図７（Ｂ）に示す第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通し、このとき変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位となり、上記各スイッチング素子は零電圧スイッチングが行われてターンオン時のスイッチング損失が減少する。そして、
第１の切換期間Ｔ２（時刻ｔ２〜ｔ３）において、図７（Ｂ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通し、上記第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７は導通状態にあり、変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位にあり、これにより図７（Ｂ）に示す２次電流Ｖｉは、第５のスイッチング素子ＴＲ５、電極３、被溶接物２、第１のスイッチング素子ＴＲ１と、第７スイッチング素子ＴＲ７、電極３、被溶接物２、第３のスイッチング素子ＴＲ３の経路とに分かれて流れる。
【００４０】
図９（Ｂ）に示す、第２導通期間Ｔ３の開始時（時刻ｔ＝ｔ３）において、図７（Ｂ）に示す第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７を遮断し、このとき変圧器ＩＮＴの第１端子及び第２端子の２次電圧Ｖｔは零電位であり、上記各スイッチング素子は零電圧スイッチングが行われてターンオフ時のスイッチング損失が減少する。
【００４１】
図９（Ｂ）に示す第２導通期間Ｔ３（時刻ｔ３〜ｔ４）において、図７（Ｃ）に示す第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８は導通し、ＥＰ極性からＥＮ極性の極性切換が終了する。そして、主変圧器ＩＮＴの第２端子に負電位の２次電圧Ｖｔが出力されと図７（Ｃ）に示す２次電流Ｖｉが、第２端子、第３のスイッチング素子ＴＲ３、被溶接物２、電極３、第６のスイッチング素子ＴＲ６、第１端子の経路で流れる。
【００４２】
［実施の形態３］
図１０は、図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態３のＥＮ／ＥＰ切換時の動作を説明する波形図であり、上記実施の形態２と同一符号は同一動作を行うので相違する点についてのみ説明を行う。
【００４３】
（交流モード  ＥＮ／ＥＰ切換時）
図１０（Ａ）に示す極性切換信号Ｔｍが、図１０（Ｂ）に示す第１導通期間Ｔ１の間にＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになると、２次インバータ制御回路ＳＤは、ＥＮ極性からＥＰ極性に切換ったと判別し、主制御回路ＳＣの第１素子駆動信号Ｓｃ１及び第２素子駆動信号Ｓｃ２に同期して、上記第１導通期間Ｔ１の間は、第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通し、主変圧器ＩＮＴの第１端子に正電位の２次電圧Ｖｔが出力されると、２次電流Ｖｉが、第１端子、第２のスイッチング素子ＴＲ２、被溶接物２、電極３、第８のスイッチング素子ＴＲ８、第２端子の経路で流れる。
【００４４】
２次インバータ制御回路ＳＤは、図１０（Ｂ）に示す、第１導通期間Ｔ１の終了時（時刻ｔ＝ｔ２）から予め定めた切換期間Ｔ６が経過した後に第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７を導通し、第２のスイッチング素子ＴＲ２、第４のスイッチング素子ＴＲ４、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を遮断して電極の極性を切換る。
【００４５】
図１０（Ｂ）に示す第２導通期間Ｔ３（時刻ｔ３〜ｔ４）において、第１のスイッチング素子ＴＲ１、第３のスイッチング素子ＴＲ３、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第７のスイッチング素子ＴＲ７は導通して、ＥＮ極性からＥＰ極性の極性切換が終了する。そして、主変圧器ＩＮＴの第１端子に負電位の２次電圧Ｖｔが出力されと２次電流Ｖｉが、第２端子、第７のスイッチング素子ＴＲ７、電極３、被溶接物２、第１のスイッチング素子ＴＲ１、第１端子の経路で流れる。また、交流モードＥＰ／ＥＮの切換は、上述と逆の動作を行なうので説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の交流アーク加工用電源装置の電気接続図である。
【図２】図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態１のＥＮ時の動作を説            明する構成図である。
【図３】図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態１のＥＰ時の動作を説            明する構成図である。
【図４】図２に示す、ＥＮ時の動作を説明する波形図である。
【図５】図３に示す、ＥＰ時の動作を説明する波形図である。
【図６】図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態２のＥＮ／ＥＰ切換時            の動作を説明する構成図である。
【図７】図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態２のＥＰ／ＥＮ切換時            の動作を説明する構成図である。
【図８】図６に示す、ＥＮ／ＥＰ切換時の動作を説明する波形図である。
【図９】図７に示す、ＥＰ／ＥＮ切換時の動作を説明する波形図である。
【図１０】図１に示す、交流アーク加工用電源装置の実施の形態３のＥＰ／ＥＮ切換              時の動作を説明する波形図である。
【図１１】従来技術の交流アーク加工用電源装置の電気接続図である。
【符号の説明】
【００４７】
１            トーチ
２            被溶接物
３            電極
ＡＣ          商用交流電源
Ｃ１          平滑コンデンサー
Ｄ１          第１の逆導通ダイオード
Ｄ２          第２の逆導通ダイオード
Ｄ３          第３の逆導通ダイオード
Ｄ４          第４の逆導通ダイオード
ＤＲ１        １次整流回路
ＤＲ２        ２次整流回路
ＥＲ          比較演算回路
ＩＤ          出力電流検出回路
ＩＲ          出力電流設定回路
ＩＮＴ        主変圧器
ＫＤ          ２次インバータ駆動回路
ＭＣ          直流・交流モード設定回路
ＳＣ          主制御回路
ＳＤ          ２次インバータ制御回路
ＳＴ          極性切換同期回路
ＴＳ          起動スイッチ
ＴＭ          極性切換回路
ＴＲ１        第１のスイッチング素子（第１素子）
ＴＲ２        第２のスイッチング素子（第２素子）
ＴＲ３        第３のスイッチング素子（第３素子）
ＴＲ４        第４のスイッチング素子（第４素子）
ＴＲ５        第５のスイッチング素子（第５素子）
ＴＲ６        第６のスイッチング素子（第６素子）
ＴＲ７        第７のスイッチング素子（第７素子）
ＴＲ８        第８のスイッチング素子（第８素子）
ＴＲ９        第９のスイッチング素子（第９素子）
ＴＲ１０      第１０のスイッチング素子（第１０素子）
ＴＲ１１      第１１のスイッチング素子（第１１素子）
ＴＲ１２      第１２のスイッチング素子（第１２素子）
ＴＲ１３      第１３のスイッチング素子（第１３素子）
ＴＲ１４      第１４のスイッチング素子（第１４素子）
ＴＲ１５      第１５のスイッチング素子（第１５素子）
ＴＲ１６      第１６のスイッチング素子（第１６素子）
Ｅｒ          比較演算信号
Ｉｄ          出力電流検出信号
Ｉｒ          出力電流設定信号
Ｍｃ          直流・交流モード設定信号
Ｓｍ          駆動信号
Ｓｃ１        第１素子駆動信号
Ｓｃ２        第２素子駆動信号
Ｓｃ３        第３素子駆動信号
Ｓｃ４        第４素子駆動信号
Ｓｄ１        第１の２次素子駆動信号
Ｓｄ２        第２の２次素子駆動信号
Ｓｄ３        第３の２次素子駆動信号
Ｓｄ４        第４の２次素子駆動信号
Ｓｄ５        第５の２次素子駆動信号
Ｓｄ６        第６の２次素子駆動信号
Ｓｄ７        第７の２次素子駆動信号
Ｓｄ８        第８の２次素子駆動信号
Ｔｍ          極性切換信号
Ｔｓ          起動信号
Ｖｔ          主変圧器の２次側電圧
【図１】
2005169398.tif 000003
【図２】
2005169398.tif 000004
【図３】
2005169398.tif 000005
【図４】
2005169398.tif 000006
【図５】
2005169398.tif 000007
【図６】
2005169398.tif 000008
【図７】
2005169398.tif 000009
【図８】
2005169398.tif 000010
【図９】
2005169398.tif 000011
【図１０】
2005169398.tif 000012
【図１１】
2005169398.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月9日(2003.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005169398.tif 000014
【図２】
2005169398.tif 000015
【図３】
2005169398.tif 000016
【図４】
2005169398.tif 000017
【図５】
2005169398.tif 000018
【図６】
2005169398.tif 000019
【図７】
2005169398.tif 000020
【図８】
2005169398.tif 000021
【図９】
2005169398.tif 000022
【図１０】
2005169398.tif 000023
【図１１】
2005169398.tif 000024