(57)【要約】【課題】アーク電流が小さい場合においても、アーク放電の安定化及びアーク放電の消弧を防止することが可能であるアーク放電用電源装置を提供する。【解決手段】制御回路１０は、電圧正帰還制御回路２０、及び加算器１５をさらに有し、電圧正帰還制御回路２０は、アーク放電負荷に印加されるアーク電圧を検出し、アーク電圧検出値２３を出力するアーク電圧検出部１６と、アーク電圧検出値２３のノイズ成分及び直流成分を除去するフィルタ１７と、ノイズ成分及び直流成分を除去されたアーク電圧検出値２３を増幅し、アーク電圧制御量２４として加算器１５に出力する調節器１８とを有し、加算器１５は、アーク電流制御量２２にアーク電圧制御量２４を加算して制御量１９とし、直流交流変換器手段は、制御量１９が増加すると、前記直流交流変換器手段が有する半導体スイッチが前記アーク電流を増加させるように動作する。【選択図】図２
2009225569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から出力される交流電圧を整流して直流電圧を得る整流手段と、
半導体スイッチを有し、該半導体スイッチがスイッチングを行うことにより、前記整流手段から出力された前記直流電圧を第２の交流電圧に変換する直流交流変換手段と、
前記直流交流変換手段により変換された前記第２の交流電圧を降圧する変圧手段と、
前記変圧手段により降圧された第３の交流電圧に、整流及び平滑化を行い第２の直流電圧とする整流平滑手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記整流平滑手段により整流及び平滑化が行われた第２の直流電圧がアーク放電を行うアーク放電負荷に印加され、該アーク放電負荷に流れるアーク電流を検出し、アーク電流検出値を出力するアーク電流検出手段と、
前記アーク電流検出値とアーク電流設定値との差分を取り、アーク電流偏差として出力する減算手段と、
前記アーク電流偏差を増幅し、アーク電流制御量として前記直流交流変換手段に出力する調節手段とを有し、
前記直流交流変換手段は、前記アーク電流制御量が増加すると、前記半導体スイッチが前記アーク電流を増加させるように動作するアーク放電用電源装置において、
前記制御手段は、電圧正帰還制御手段、及び加算手段をさらに有し、
前記電圧正帰還制御手段は、前記アーク放電負荷のアーク電圧を検出し、アーク電圧検出値を出力するアーク電圧検出手段と、
前記アーク電圧検出値のノイズ成分及び直流成分を除去するフィルタと、
ノイズ成分及び直流成分を除去された前記アーク電圧検出値を増幅し、アーク電圧制御量として前記加算手段に出力する第２の調節手段とを有し、
前記加算手段は、前記アーク電流制御量に前記アーク電圧制御量を加算して制御量とし、
前記直流交流変換手段は、前記制御量が増加すると、前記半導体スイッチが前記アーク電流を増加させるように動作することを特徴とするアーク放電用電源装置。
【請求項２】
前記制御手段は、電流負帰還制御手段、及び第２の減算手段をさらに有し、
前記電流負帰還制御手段は、前記アーク電流検出値の直流成分を除去する第２のフィルタと、
直流成分を除去された前記アーク電流検出値を増幅し、第２のアーク電流制御量として前記第２の減算手段に出力する第３の調節手段とを有し、
前記第２の減算手段は、前記アーク電流制御量と前記第２のアーク電流制御量との差分を取り、該差分を前記アーク電流制御量の代わりに前記加算手段に出力することを特徴とする請求項１に記載のアーク放電用電源装置。
【請求項３】
前記電圧正帰還制御手段は、該電圧正帰還制御手段の出力が常にゼロ以上となるように制限を加えるリミッタをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のアーク放電用電源装置。
【請求項４】
前記電圧正帰還制御手段は、該電圧正帰還制御手段の出力が常にゼロ以上となるように制限を加えるリミッタをさらに有することを特徴とする請求項２に記載のアーク放電用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアーク放電用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のアーク放電用電源装置１０１のブロック図である。アーク放電用電源装置１０１では、交流電源１０２から出力される交流電圧を、整流器１０３により整流して直流電圧を得る。整流器１０３から出力された直流電流は、直流交流変換器１０４に入力される。直流交流変換器１０４は半導体スイッチを有し、該半導体スイッチがスイッチングを行うことにより、直流電圧を交流電圧に変換する。
【０００３】
直流交流変換器１０４により変換された交流電圧は、変圧器１０５の一次側に入力され、二次側より降圧された交流電圧が出力される。変圧器１０５の二次側から出力された交流電圧は、整流回路及び平滑回路１０６に入力され、整流及び平滑化が行われて直流電圧となる。整流回路及び平滑回路１０６から出力された直流電圧が、アーク放電負荷１０７に印加されることにより、アーク放電負荷１０７に電力が供給され、アーク放電が行われる。
【０００４】
このようなアーク放電用電源装置１０１では、アーク電流、即ちアーク放電負荷１０７に流れる電流を検出して目標とするアーク電流値との差分を取り、アーク電流偏差を得る。このアーク電流偏差を調節器に入力することにより増幅し、アーク電流を制御する際の制御量とするフィードバック制御が用いられる。従来技術では上記フィードバック制御によりアーク放電を安定化させ、消弧を防止するためには、アーク電流の検出値から補正量を得る制御を行う系を制御系に組み込むこと等が行われてきた。
【０００５】
特許文献１では、負荷電流を検出して目標値と加算するフィードバック制御により制御量を得て、その制御量により負荷電流を微分して増幅した補正量を加算する。加算して得られた値を調節器によりさらに増幅することで制御出力を得ている。
【０００６】
特許文献２では、検出した負荷電圧と目標値とを加算するフィードバック制御により制御量を得て、その制御量に負荷電流を微分して増幅した補正量を加算し、得られた値を調節器によりさらに増幅することで、制御出力を得ている。
【特許文献１】特開平８−２４３７４３号公報（平成８年９月２４日公開）
【特許文献２】日本国特許第３２３１６４９号（平成１３年９月１４日登録）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、アーク放電の安定化にはアーク電流の検出値から得られた補正量を用いている。アーク電流が十分に大きい、即ちアーク電流が４０Ａ（１００％）程度である場合にはアーク放電を安定化させることは可能であるが、低電流、即ちアーク電流が３０Ａ（７５％）以下まで低下した状態でアーク放電を行う場合には、アーク放電を安定化させることは出来ず、アーク放電の消弧が発生してしまう。そのため、アーク電流が小さい状態で行うアーク放電を安定化させるためには、より高速に応答することが出来る制御が必要となる。
【０００８】
また、上記従来技術における制御系の構成では、アーク電流による補正量を、フィードバック制御により得られた制御量に加算した後に、さらに増幅を行って制御出力を得ている。このため、最終段の調節器の影響が、負荷電流から得られた補正量にも及ぶといった問題が生じる。
【０００９】
さらに、最終段の調節器に定常偏差を無くすための積分器が含まれていた場合、微分器でアーク電流の変化分だけを検出し、この変化分から補正量を得る際に行った微分の作用が相殺されてしまうといった問題が想定される。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アーク電流が小さい場合においても、アーク放電の安定化及びアーク放電の消弧を防止することが可能であるアーク放電用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のアーク放電用電源装置は、上記課題を解決するために、交流電源から出力される交流電圧を整流して直流電圧を得る整流手段と、半導体スイッチを有し、該半導体スイッチがスイッチングを行うことにより、前記整流手段から出力された前記直流電圧を第２の交流電圧に変換する直流交流変換手段と、前記直流交流変換手段により変換された前記第２の交流電圧を降圧する変圧手段と、前記変圧手段により降圧された第３の交流電圧に、整流及び平滑化を行い第２の直流電圧とする整流平滑手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記整流平滑手段により整流及び平滑化が行われた第２の直流電圧がアーク放電を行うアーク放電負荷に印加され、該アーク放電負荷に流れるアーク電流を検出し、アーク電流検出値を出力するアーク電流検出手段と、前記アーク電流検出値とアーク電流設定値との差分を取り、アーク電流偏差として出力する減算手段と、前記アーク電流偏差を増幅し、アーク電流制御量として前記直流交流変換手段に出力する調節手段とを有し、前記直流交流変換手段は、前記アーク電流制御量が増加すると、前記半導体スイッチが前記アーク電流を増加させるように動作するアーク放電用電源装置において、前記制御手段は、電圧正帰還制御手段、及び加算手段をさらに有し、前記電圧正帰還制御手段は、前記アーク放電負荷のアーク電圧を検出し、アーク電圧検出値を出力するアーク電圧検出手段と、前記アーク電圧検出値のノイズ成分及び直流成分を除去するフィルタと、ノイズ成分及び直流成分を除去された前記アーク電圧検出値を増幅し、アーク電圧制御量として前記加算手段に出力する第２の調節手段とを有し、前記加算手段は、前記アーク電流制御量に前記アーク電圧制御量を加算して制御量とし、前記直流交流変換手段は、前記制御量が増加すると、前記半導体スイッチが前記アーク電流を増加させるように動作することを特徴とする。
【００１２】
低電流、即ちアーク電流が小さい場合におけるアーク放電時に、該アーク放電が不安定になると前記アーク電圧が増加する。その後、前記アーク電流が減少し、前記アーク放電の消弧に至る。
【００１３】
上記発明によれば、前記制御手段では、前記アーク電圧の増加と共に、前記電圧正帰還制御手段の出力、即ち前記アーク電圧制御量も増加し、前記アーク電流制御量が増加した場合と同様に前記制御量が増加する。従って、前記アーク電流が減少し、アーク放電の消弧が発生する前に前記制御手段が動作するため、従来よりも高速に応答することが可能であり、前記アーク電流が小さい場合においても、アーク放電の安定化及びアーク放電の消弧の防止が可能である。
【００１４】
また、前記制御手段では、前記アーク電流制御量を出力するために前記調節手段を、前記アーク電圧制御量を出力するために前記第２の調節手段を、それぞれ個別に設けている。従来は、アーク電流制御量とアーク電圧制御量との両方が、１つの調節器の増幅により生成されていた。従って、アーク電流を増幅しようとすると、アーク電圧も同時に増幅されてしまう。さらに、アーク電流及びアーク電圧のいずれも発振しない増幅率（ゲイン）にしか設定できなかった。
【００１５】
これに対して、前記制御手段では、前記調節手段の増幅率と前記第２の調節手段の増幅率とを独立して決定出来るので、増幅率の自由度及び制御の自由度が増す。
【００１６】
また、アーク電流の定常偏差を無くすために、調節器に積分要素を含めることがあるが、積分要素は遅延要素であるので、応答が遅くなってしまう。従来は調節器が１つのため、アーク電流の定常偏差を無くすために積分要素を含めると、応答が遅くなる。
【００１７】
これに対して、前記制御手段は、アーク電流の定常偏差を無くすために前記調節手段に積分要素を含めるだけでよく、前記第２の調節手段に積分要素を含める必要が無いので、応答が遅くなることを防ぐことが可能である。
【００１８】
前記アーク放電用電源装置では、前記制御手段は、前記制御手段は、電流負帰還制御手段、及び第２の減算手段をさらに有し、前記電流負帰還制御手段は、前記アーク電流検出値の直流成分を除去する第２のフィルタと、直流成分を除去された前記アーク電流検出値を増幅し、第２のアーク電流制御量として前記第２の減算手段に出力する第３の調節手段とを有し、前記第２の減算手段は、前記アーク電流制御量と前記第２のアーク電流制御量との差分を取り、該差分を前記アーク電流制御量の代わりに前記加算手段に出力してもよい。
【００１９】
外乱等によりアーク放電が不安定になると、まずアーク電圧が増加し、その後、アーク電流が減少するので、前記電流負帰還制御手段の応答速度は、前記電圧正帰還制御手段よりも遅い制御となる。また、前記電圧正帰還制御手段は、過渡的な変動に対して前記電流負帰還制御手段よりも早く応答出来る。しかし、応答速度の異なる２つの制御手段を併存させることにより、より自由度の高い制御が可能となる。
【００２０】
前記いずれかのアーク放電用電源装置では、前記電圧正帰還制御手段は、該電圧正帰還制御手段の出力が常にゼロ以上となるように制限を加えるリミッタをさらに有してもよい。
【００２１】
前記いずれかのアーク放電用電源装置において、アーク放電が安定している時は前記アーク電圧が一定である。アーク放電が不安定になると、前記アーク電圧が急激に上昇した後に増減を繰り返し、アーク放電の消弧に至る。
【００２２】
アーク放電が不安定になる時以外では、例えば前記いずれかのアーク放電用電源装置の立ち上げ時等、アーク放電をしていない時はアーク電圧が低下することもある。このように前記アーク電圧が低下する場合は、前記電圧正帰還制御手段が制御を行わないことが好ましい。
【００２３】
前記リミッタは、前記電圧正帰還制御手段の出力が常にゼロ以上となるように制限を加える物であり、前記制御手段は、前記リミッタにより、前記アーク電圧が増加する場合に限り、前期電圧正帰還制御手段から前記加算手段へ前記アーク電圧制御量を出力する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るアーク放電用電源装置は、以上のように、制御手段は、電圧正帰還制御手段、及び加算手段をさらに有し、前記電圧正帰還制御手段は、前記アーク放電負荷に印加されるアーク電圧を検出し、アーク電圧検出値を出力するアーク電圧検出手段と、前記アーク電圧検出値のノイズ成分及び直流成分を除去するフィルタと、ノイズ成分及び直流成分を除去された前記アーク電圧検出値を増幅し、アーク電圧制御量として前記加算手段に出力する第２の調節手段とを有し、前記加算手段は、前記アーク電流制御量に前記アーク電圧制御量を加算して制御量とし、前記直流交流変換手段は、前記制御量が増加すると、前記直流交流変換手段が有する半導体スイッチが前記アーク電流を増加させるように動作するものである。
【００２５】
それゆえ、アーク電流が小さい場合においても、アーク放電の安定化及びアーク放電の消弧を防止することが可能であるアーク放電用電源装置を提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の一実施形態について図１ないし図５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係るアーク放電用電源装置１のブロック図である。アーク放電用電源装置１は、整流器３、直流交流変換器４、変圧器５、整流回路及び平滑回路６を備えている。
【００２８】
アーク放電用電源装置１では、交流電源２から出力される交流電圧を、整流器３により整流して直流電圧を得る。整流器３から出力された直流電流は、直流交流変換器４に入力される。直流交流変換器４は後述する半導体スイッチ５５を有し、該半導体スイッチ５５がスイッチングを行うことにより、直流電圧を交流電圧に変換する。
【００２９】
直流交流変換器４により変換された交流電圧は、変圧器５の一次側に入力され、二次側より降圧された交流電圧が出力される。変圧器５の二次側から出力された交流電圧は、整流回路及び平滑回路６に入力され、整流及び平滑化が行われて直流電圧となる。整流回路及び平滑回路６から出力された直流電圧が、アーク放電負荷７に印加されることにより、アーク放電負荷７に電力が供給され、アーク放電が行われる。
【００３０】
直流交流変換器４は、制御部８及び回路部９を有している。制御部８は、アーク電圧及びアーク電流を検出し、これらの検出値に基づいて制御量を回路部９に出力する。なお、アーク電圧は、アーク放電負荷７に印加される電圧であり、アーク電流は、アーク放電負荷７に流れる電流である。
【００３１】
回路部９は、制御部８から出力される制御量に基づいて、回路部９の内部に有する半導体スイッチ５５のオンオフを制御することにより、直流電圧を交流電圧に変換する。このように直流交流変換器４を制御することにより、アーク放電の制御が可能となる。
【００３２】
以下に、図１の制御部８における回路構成について、実施例１〜実施例３及び図２〜図４に基づいて説明する。実施例１〜実施例３に記載の、制御回路１０、２５、３１は、いずれも制御部８に用いることが出来る。
【００３３】
〔実施例１〕
図２に、本実施例１に係る制御回路１０の回路図を示す。制御回路１０は、減算器１２、アーク電流検出部１３、調節器１４、加算器１５、アーク電圧検出部１６、フィルタ１７、調節器１８を有している。また、アーク電圧検出部１６、フィルタ１７及び調節器１８は、電圧正帰還制御回路２０を構成している。
【００３４】
制御回路１０では、まず図１のアーク放電用電源装置１におけるアーク電流、即ちアーク放電負荷７に流れる電流をアーク電流検出部１３において検出し、アーク電流検出部１３はアーク電流検出値２１を出力する。次に減算器１２において、アーク電流設定値１１とアーク電流検出値２１との差分を取り、アーク電流偏差として調節器１４へ出力する。調節器１４は、上記アーク電流偏差を増幅し、アーク電流制御量２２として加算器１５へ出力する。
【００３５】
図１のアーク放電用電源装置１におけるアーク電圧、即ちアーク放電負荷７に印加される電圧をアーク電圧検出部１６において検出し、アーク電圧検出部１６はアーク電圧検出値２３を出力する。アーク電圧検出値２３は、フィルタ１７を介して調節器１８に入力される。フィルタ１７は、アーク電圧検出値２３に含まれる、ノイズ成分及び直流成分を除去し、アーク電圧検出値２３の変化分のみを出力する。フィルタ１７は、例えばカットオフ周波数が数十ヘルツのハイパスフィルタを用いるが、バンドパスフィルタを用いても良い。調節器１８は、ノイズ成分及び直流成分が除去されたアーク電圧検出値２３を増幅し、アーク電圧制御量２４として加算器１５へ出力する。
【００３６】
加算器１５は、アーク電流制御量２２に、アーク電圧制御量２４を加算して制御量１９とする。制御量１９は、図１の回路部９へ出力され、回路部９が内部に有する半導体スイッチ５５のオンオフの制御に用いられる。
【００３７】
低電流、即ちアーク電流が小さい場合におけるアーク放電時に、該アーク放電が不安定になるとアーク電圧が増加する。その後、アーク電流が減少し、アーク放電の消弧に至る。
【００３８】
これに対して、制御回路１０では、アーク電圧の増加と共に、電圧正帰還制御回路２０の出力、即ちアーク電圧制御量２４も増加し、アーク電流制御量２２が増加した場合と同様に制御量１９が増加する。従って、アーク電流が減少し、アーク放電の消弧が発生する前に制御回路１０が動作するため、従来よりも高速に応答することが可能であり、アーク電流が小さい場合においても、アーク放電の安定化及びアーク放電の消弧の防止が可能である。
【００３９】
また、制御回路１０では、アーク電流制御量２２を出力するために調節器１４を、アーク電圧制御量２４を出力するために調節器１８を、それぞれ個別に設けている。従来は、アーク電流制御量とアーク電圧制御量との両方が、１つの調節器の増幅により生成されていた。従って、アーク電流を増幅しようとすると、アーク電圧も同時に増幅されてしまう。さらに、アーク電流及びアーク電圧のいずれも発振しない増幅率（ゲイン）にしか設定できなかった。
【００４０】
これに対して、制御回路１０では、調節器１４の増幅率と調節器１８の増幅率とを独立して決定出来るので、増幅率の自由度及び制御の自由度が増す。
【００４１】
また、アーク電流の定常偏差を無くすために、調節器に積分要素を含めることがあるが、積分要素は遅延要素であるので、応答が遅くなってしまう。従来は制御演算の最終段に調節器が設置されているため、積分要素を含めると全ての制御に遅れが生じ、応答が遅くなる。
【００４２】
これに対して、制御回路１０は、アーク電流の定常偏差を無くすために調節器１４に積分要素を含めるだけでよく、調節器１８に積分要素を含める必要が無いので、応答が遅くなることを防ぐことが可能である。
【００４３】
〔実施例２〕
図３に、本実施例２に係る制御回路２５の回路図を示す。制御回路２５は、実施例１の制御回路１０に、電流負帰還制御回路２６及び減算器３０を追加したものである。
【００４４】
電流負帰還制御回路２６は、フィルタ２７及び調節器２８を有している。フィルタ２７には、アーク電流検出値２１が入力され、アーク電流検出値２１の直流成分が除去される。直流成分が除去されたアーク電流検出値２１は、調節器２８により増幅され、アーク電流制御量２９となる。減算器３０は、アーク電流制御量２２とアーク電流制御量２９との差分を取り、加算器１５へ出力する。この場合、調節器１４と調節器２８とはそれぞれ別の調節器であるので、独立して増幅率を決定出来る。
【００４５】
電流負帰還制御回路２６は、フィルタがアーク電流の急激な変化分（高周波成分）だけ通過させるため、アーク電流が変化した時だけ動作するものであり、アーク電流が安定している時は動作しない。
【００４６】
外乱等によりアーク放電が不安定になると、まずアーク電圧が増加し、その後、アーク電流が減少するので、電流負帰還制御回路２６の応答速度は、電圧正帰還制御回路２０よりも遅い制御となる。また、電圧正帰還制御回路２０は、過渡的な変動に対して電流負帰還制御回路２６よりも早く応答出来る。しかし、応答速度の異なる２つの制御回路を併存させることにより、より自由度の高い制御が可能となる。
【００４７】
〔実施例３〕
図４に、本実施例３に係る制御回路３１の回路図を示す。制御回路３１は、実施例２の制御回路２５に、リミッタ３２を追加したものである。
【００４８】
電圧正帰還制御回路３３は、図３の電圧正帰還制御回路２０において、調節器１８の出力にリミッタ３２を設けたものである。
【００４９】
図１のアーク放電用電源装置１において、アーク放電が安定している時はアーク電圧が一定である。アーク放電が不安定になると、アーク電圧が急激に上昇した後に増減を繰り返し、アーク放電の消弧に至る。
【００５０】
アーク放電が不安定になる時以外では、例えばアーク放電用電源装置の立ち上げ時等、アーク放電をしていない時はアーク電圧が低下することもある。このようにアーク電圧が低下する場合は、電圧正帰還制御回路が制御を行わないことが好ましい。
【００５１】
リミッタ３２は、電圧正帰還制御回路３３から加算器１５へ出力されるアーク電圧制御量３４が常にゼロ以上となるように制限を加える物である。上述したように、フィルタ１７は、アーク電圧検出値２３に含まれる、ノイズ成分及び直流成分を除去するので、リミッタ３２には、アーク電圧の変化分のみが入力される。従って、アーク電圧制御量３４は、アーク電圧が上昇する場合に限り正となる。アーク電圧が一定の場合はアーク電圧制御量３４がゼロとなる。アーク電圧が低下する場合、本来はアーク電圧制御量３４が負となるが、リミッタ３２により、アーク電圧が低下する場合のアーク電圧制御量３４もゼロとなる。
【００５２】
なお、上述したように、本実施例３の制御回路３１は、実施例２の制御回路２５に、リミッタ３２を追加したものであるが、これに限定される物ではなく、実施例１の制御回路１０にリミッタを追加してもよい。
【００５３】
図５は、本発明の実施の形態に係るリミッタ３２の一例を示す回路図である。図５の回路において、調節器１８は、差動増幅器ＡＭＰ１、差動増幅器ＡＭＰ２及び抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ４により構成され、リミッタ３２はダイオードＤにより構成される。
【００５４】
抵抗Ｒ２の一端はフィルタ１７に接続され、抵抗Ｒ２の他端は、ダイオードＤのカソード、抵抗Ｒ１の一端及び差動増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子（−）に接続されている。差動増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子（＋）は電気的に接地されている。差動増幅器ＡＭＰ１の出力は、ダイオードＤのアノード、抵抗Ｒ１の他端及び抵抗Ｒ３の一端に接続されている。
【００５５】
抵抗Ｒ３の他端は、抵抗Ｒ４の一端及び差動増幅器ＡＭＰ２の反転入力端子（−）に接続されている。差動増幅器ＡＭＰ２の非反転入力端子（＋）は電気的に接地されている。差動増幅器ＡＭＰ２の出力は、加算器１５及び抵抗Ｒ４の他端に接続されている。
【００５６】
アーク放電が不安定になり、アーク電圧が急激に上昇した後に増減を繰り返す。この場合、差動増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子（−）に入力される、ノイズ成分及び直流成分が除去されたアーク電圧検出値２３の変化分は、アーク電圧が上昇した時は正となり、アーク電圧が低下した時は負となる。
【００５７】
上記変化分が正の場合、差動増幅器ＡＭＰ１の出力電圧は負となり、差動増幅器ＡＭＰ２から出力されるアーク電圧制御量３４は正となる。この場合、ダイオードＤはオフしている。
【００５８】
上記変化分が負の場合、差動増幅器ＡＭＰ１の出力電圧は正となり、これによりダイオードＤがオンする。ダイオードＤがオンすることにより差動増幅器ＡＭＰ１の出力電圧がゼロとなるので、アーク電圧制御量３４もゼロとなる。
【００５９】
以上のように、リミッタ３２を構成するダイオードＤにより、差動増幅器ＡＭＰ２から出力されるアーク電圧制御量３４が常にゼロ以上となる。従って、アーク放電が不安定になり、アーク電圧が急激に上昇した後に増減を繰り返す場合、アーク放電用電源装置１はアーク電流を増加させるように動作し、前記アーク放電の消弧を防止する。
【００６０】
以下では、図１のアーク放電用電源装置１の具体的な回路構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態に係るアーク放電用電源装置の一例を示す回路図である。図６のアーク放電用電源装置３５は、大略的には、整流器３、直流交流変換器４、変圧器５、整流回路及び平滑回路６を備え、整流回路及び平滑回路６にアーク放電負荷７が接続されている。アーク放電負荷７は、フープ３６から連続して供給されるワイヤ３７、及び母材３８から構成される。
【００６１】
整流器３は、入力整流器３９及び平滑コンデンサ４０を有している。変圧器５は、変圧器４１から構成されている。整流回路及び平滑回路６は、出力整流器４２及び平滑リアクトル４３を有している。
【００６２】
直流交流変換器４は、制御部８及び回路部９を有している。制御部８は、アーク電流検出部１３、調節器１４、フィルタ１７、差動増幅器４７、抵抗４９〜５３及び電圧原５４を有している。回路部９は、インバータ４４から構成される。
【００６３】
アーク放電負荷７に流れるアーク電流Ｉは、アーク電流検出部１３によって検出され、アーク電流検出値５６が差動増幅器４７により増幅される。次に、電圧原５４によるアーク電流設定値１１と、増幅後のアーク電流検出値２１との差分を取り、該差分を調節器１４により増幅し、アーク電流制御量２２とする。
【００６４】
一方、アーク放電負荷７に印加されるアーク電圧検出値２３は、フィルタ１７によりノイズ成分及び直流成分を除去され、さらに調節器１８により増幅され、アーク電圧制御量２４となる。
【００６５】
アーク電流制御量２２とアーク電圧制御量２４とがインバータ４４へ入力されることにより、インバータ４４は内部に半導体スイッチ５５を有し、直流電圧を交流電圧に変換する。このように直流交流変換器４を制御することにより、アーク放電の制御が可能となる。
【００６６】
なお、本実施の形態において述べたアーク放電用電源装置１は、アーク放電の種類による制限を受けることなく、様々なアーク放電を安定化することが可能である。アーク放電用電源装置１は、例えばアーク溶接機に用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明のアーク放電用電源装置は、アーク電流が小さい場合においても、アーク放電の安定化及びアーク放電の消弧を防止することが可能であるので、アーク溶接機等のアーク放電機器に好適に用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態に係るアーク放電用電源装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る制御回路のブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る制御回路のブロック図である。
【図４】本発明のさらに別の実施例に係る制御回路のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るリミッタの一例を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るアーク放電用電源装置の一例を示す回路図である。
【図７】従来のアーク放電用電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、３５  アーク放電用電源装置
２  交流電源
３  整流器（整流手段）
４  直流交流変換器（直流交流変換手段）
５  変圧器（変圧手段）
６  整流回路及び平滑回路（整流平滑手段）
７  アーク放電負荷
８  制御部
９  回路部
１０  制御回路（制御手段）
１１  アーク電流設定値
１２  減算器（減算手段）
１３  アーク電流検出部（アーク電流検出手段）
１４  調節器（調節手段）
１５  加算器（加算手段）
１６  アーク電圧検出部（アーク電圧検出手段）
１７、２７  フィルタ
１８  調節器（第２の調節手段）
１９  制御量
２０  電圧正帰還制御回路（電圧正帰還制御手段）
２１  アーク電流検出値
２２  アーク電流制御量（アーク電流制御量）
２３  アーク電圧検出値
２４、３４  アーク電圧制御量
２５、３１  制御回路
２６  電流負帰還制御回路
２８  調節器（第３の調節手段）
２９  アーク電流制御量（第２のアーク電流制御量）
３０  減算器（第２の減算手段）
３２  リミッタ
３３  電圧正帰還制御回路
３６  フープ
３７  ワイヤ
３８  母材
３９  入力整流器
４０  平滑コンデンサ
４１  変圧器
４２  出力整流器
４３  平滑リアクトル
４４  インバータ
４７、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２  差動増幅器
４９〜５３、Ｒ１〜Ｒ４  抵抗
５４  電圧原
５５  半導体スイッチ
Ｄ  ダイオード
【図１】
2009225569.tif 000003
【図２】
2009225569.tif 000004
【図３】
2009225569.tif 000005
【図４】
2009225569.tif 000006
【図５】
2009225569.tif 000007
【図６】
2009225569.tif 000008
【図７】
2009225569.tif 000009