JP4323136B2

JP4323136B2 - Power supply unit for arc welding machine

Info

Publication number: JP4323136B2
Application number: JP2002152118A
Authority: JP
Inventors: 国男狩野; 敏一藤吉; 謙三檀上
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: JP2003340572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流アーク溶接機用の電源装置に関し、特に直流電圧から変換された交流電圧を使用するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記の交流アーク溶接機用の電源装置としては、例えば図６に示すようなものがあった。この電源装置は、電源入力端子２ａ乃至２ｃを有し、これらに交流電源、例えば三相商用交流電源（図示せず）が接続される。これら電源入力端子２ａ乃至２ｃは、入力側整流回路４に接続されている。この入力側整流回路４は、三相商用交流電圧を整流する。この整流電圧が平滑用コンデンサ６によって平滑され、直流化される。この直流電圧は、直流−高周波変換手段、例えば高周波インバータ８に供給され、高周波電圧に変換される。この高周波インバータ８は、図示していないが、複数の半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタまたはＦＥＴを有し、これらの導通期間がインバータ制御回路９によって制御されている。この高周波電圧は、変圧器１０の一次巻線１０Ｐに供給される。変圧器１０の二次巻線１０Ｓには、変圧された高周波電圧が誘起される。この変圧高周波電圧が、出力側整流回路１２のダイオード１２ａ乃至１２ｄによって整流され、その整流電圧が、正出力端子１２Ｐ、負出力端子１２Ｎに生じる。この整流電圧が、平滑用リアクトル１４ａ、１４ｂによって平滑される。これら入力側整流器４、平滑用コンデンサ６、変圧器８、出力側整流器１０、平滑用リアクトル１４ａ、１４ｂによって直流電源が構成されている。
【０００３】
この直流電源からの直流電圧が、直流−交流変換器１６に供給されて、交流電圧に変換されて、溶接負荷、例えば母材１８とトーチ２０とに供給される。直流−交流変換器１６は、平滑リアクトル１４ａを介して出力側整流器１２の正出力端子１２Ｐに接続された半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ２２ａを有している。即ち、このＩＧＢＴ２２ａのコレクタが平滑リアクトル１４ａを介して正出力端子１２Ｐに接続され、ＩＧＢＴ２２ａのエミッタが母材１８に接続されている。同様に、直流−交流変換器１６は、平滑リアクトル１４ｂを介して出力側整流器１２の負出力端子１２Ｎに接続された半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ２２ｂを有している。即ち、このＩＧＢＴ２２ａのエミッタが平滑リアクトル１４ｂを介して負出力端子１２Ｎに接続され、ＩＧＢＴ２２ｂのコレクタが母材１８に接続されている。そして、変圧器１０の二次巻線１０Ｓの中間タップ１０Ｔがトーチ２０に接続されている。ＩＧＢＴ２２ａ、ＩＧＢＴ２２ｂのエミッタ・コレクタには逆並列にダイオード２４ａ、２４ｂが接続されている。ＩＧＢＴ２２ａ、２２ｂのゲートには、直流−交流変換用制御回路２６から所定周波数（数十乃至数百Ｈｚ）の制御信号が供給され、ＩＧＢＴ２２ａ、２２ｂは交互に導通する。例えば、ＩＧＢＴ２２ａが導通しているとき、正出力端子１２Ｐから平滑用リアクトル１４ａ、ＩＧＢＴ２２ａ、母材１８、トーチ２０、中間タップ１０Ｔに、図７（ａ）に符号Ｔｐｅで示すように、正極性の電流が流れる。逆に、ＩＧＢＴ２２ｂが導通しているとき、中間タップ１０Ｔ、トーチ２０、母材１８、ＩＧＢＴ２２ｂ、平滑リアクトル１４ｂ、負出力端子１２Ｎに、図７（ａ）に符号Ｔｎｅで示すように、負極性の電流が流れる。これによって、母材１８とトーチ２０との間に交流アークが発生し、溶接が行われる。
【０００４】
溶接電流を図７（ａ）に示すように、矩形波としても、溶接電流が例えば５０Ａ以下の小電流になると、直流リアクトル１４ａ、１４ｂに蓄積されたエネルギーが充分でなく、正極性から負極性に移行するときに、トーチ２０と母材１８との間でのアークの再点弧が困難になりやすい。
【０００５】
アークの再点弧を容易にするため、再点弧電圧を重畳するための重畳電源２８が設けられている。この重畳電源２８は、昇圧用変圧器３０を有している。これの一次巻線３０Ｐは、電源端子２ａ、２ｂに接続され、これらからの交流電圧が昇圧されて、昇圧用変圧器３０の二次側巻線３０Ｓに誘起される。この昇圧交流電圧は整流器３２によって整流され、平滑用の抵抗器３４とコンデンサ３６とによって平滑される。変圧器３０、整流器３２、抵抗器３４及びコンデンサ３６によって補助電源が構成されている。この平滑された直流電圧のピーク値は、負極性の期間に母材１８とトーチ２０とに印加される電圧のピーク値よりも大きい値である。この直流電圧は、半導体スイッチング素子、例えばバイポーラトランジスタ３８、限流抵抗器４０の直列回路を介してトーチ２０と母材１８との間に、ＩＧＢＴ２２ｂを介して供給される。この印加は、母材１８が負極性で、トーチ２０が正極性になるように行われ、しかも、ＩＧＢＴ２２ｂが導通して、母材１８が負極性で、トーチ２０が正極性になっている状態において行われている。この印加は、バイポーラトランジスタ３８を導通させることによって行われ、その導通期間は、重畳電圧制御回路４２からバイポーラトランジスタ３８のベースに供給される制御信号によって制御される。重畳電圧制御回路４２は、直流−交流変換用制御回路２６がＩＧＢＴ２２ｂを導通させるために制御信号を発生するタイミングに同期して、バイポーラトランジスタ３８に制御信号の供給を開始する。この制御信号の供給期間は、負極性期間よりも短い期間である。なお、限流抵抗器４０とバイポーラトランジスタ３８とに並列にダイオード４４が接続され、直流−交流変換器１６への入力電圧（中間タップ１０Ｔと負出力端子１２Ｎとの間の電圧）が過渡的に上昇した場合、ダイオード４４が導通して、この過渡電圧をコンデンサ３６によって吸収する。
【０００６】
このように構成された電源装置では、正極性から負極性に移行する際に、トランジスタ３８が導通し、図７（ｂ）に示すように、補助電源２８から直流電圧を供給するので、アークの再点弧が容易になる。なお、このとき、コンデンサ３６と抵抗器４０によって積分回路が構成されているので、コンデンサ３６からの直流電圧の放電の立ち上がりは緩やかである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような電源装置では、アークの再点弧には、母材１８とトーチ２０との間に無負荷電圧として例えば２００Ｖ以上の電圧が必要であり、安定して再点弧させるためには、２５０Ｖ以上の無負荷電圧が必要である。しかし、電源端子２ａ乃至２ｃに供給されている電圧が電圧変動等によって低下した場合、安定して再点弧を行わせるために必要な電圧を供給することができないことがあった。
【０００８】
本発明は、小電流領域の溶接の正極性から負極性への移行時に、アークの再点弧を確実に行うことができる電源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による電源装置は、直流電源を有している。この直流電源は、商用交流電源を例えば整流及び平滑したものを使用する。トーチと母材とからなる溶接負荷の前記母材側から前記トーチ側に電流を流す正極性電圧と、前記トーチ側から前記母材側に電流を流す第１の負極性電圧とに、交互に変化する交流電圧に、前記直流電源の直流電圧を、直流−交流変換器が、変換して、前記溶接負荷に供給する。この直流−交流変換器の交流電圧が正極性電圧から前記第１の負極性電圧へ移行する時から前記第１の負極性電圧の期間よりも短い期間にわたって、第１の負極性電圧のピーク値よりも値が大きいピーク値から急峻に変化する第２の負極性電圧を、重畳電源が、交流電源または直流電源に基づいて生成し、溶接負荷に供給する。重畳電源は、第１の負極性電圧よりもピーク値の大きいピーク値を持つ直流電圧を発生する補助電源と、第１の負極性電圧の期間よりも短い期間に亘って導通するスイッチング手段と、補助電源と溶接負荷との間に、スイッチング手段と直列に接続された限流抵抗器と、この限流抵抗器と並列に接続され、かつ抵抗器を有する微分回路とを、具備している。微分回路の抵抗器は、前記限流抵抗器よりも抵抗値が小さく選択されている。
【００１０】
このように構成された電源装置では、第１の負極性電圧のピーク値よりも値が大きいピーク値から急峻に変化する第２の負極性電圧を、溶接負荷に重畳電源が供給して、アークの再点弧を確保する。そのため、スイッチング手段が導通すると、限流抵抗器よりも小さな抵抗値を持つ抵抗器を備えた微分回路を介して電流が流れ、大きな電圧が溶接負荷に供給される。もし、微分回路を設けていなければ、電流は限流抵抗器を介して流れるので、大きな電圧を溶接負荷に供給することができない。従って、直流電源や交流電源の電圧が変動して、重畳電源の補助電源の電圧が低下しても、限流抵抗器のみが設けられている場合よりも大きな電圧を溶接負荷に供給することができ、アークの再点弧をより確実に行うことができる。
【００１１】
補助電源は、その出力側に平滑用コンデンサを有している。平滑用コンデンサを設けた補助電源を用いて、微分回路を設けていない場合、平滑用コンデンサと限流抵抗器とによって積分回路が構成され、溶接負荷への電圧は緩やかにしか上昇しないが、この発明では、微分回路を設けているので、平滑用コンデンサからの電荷は微分回路を介して溶接負荷に供給されるので、溶接負荷の電圧は急速に立ち上がる。
【００１２】
また、直流電源は、交流電圧が入力され、この交流電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換器とすることができる。この場合、補助電源は、前記交流電圧を前記第１の負極性電圧よりもピーク値の大きいピーク値を持つ直流電圧に変換する。また、補助電源は、直流電源からの直流電圧を昇圧する昇圧器とすることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態の電源装置は、図１に示すように、限流抵抗器４０に並列に微分回路４６を設けたものである。他の構成は、図６に示した従来の電源装置と同様に構成されている。同等部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１４】
この微分回路４６は、抵抗器４８とコンデンサ５０との直列回路からなる。抵抗器４８の抵抗値は、限流抵抗器４０の抵抗値よりも小さく設定されている。また、コンデンサ５０は、トランジスタ３８が導通している期間よりも短い期間に充電が完了する値に容量値が設定されている。
【００１５】
このように構成された電源装置では、図２（ａ）に示す時刻ｔ１ごとに、母材１８とトーチ２０とに供給される電流が正極性から負極性に移行する。このとき、トランジスタ３８が導通する。これによって、コンデンサ３６の電荷が、トランジスタ３８、抵抗器４８、コンデンサ５０を介して、ＩＧＢＴ２２ｂを介して母材１８とトーチ２０とに供給される。このとき、抵抗器４８の値は、限流抵抗器４０の抵抗値よりも小さく設定されているので、実質的に電流は、抵抗器４８、コンデンサ５０を介して流れ、そのとき、母材１８とトーチ２０とに供給される電圧は、微分回路４６を設けず、限流抵抗器４０によって電圧を供給した場合よりも大きな値になる。従って、電圧変動によって、電源端子２ａ乃至２ｃの電圧が小さくなっても、相対的に大きな電圧が母材１８とトーチ２０とに供給され、アークの再点弧が確実に行われる。コンデンサ５０の充電は、トランジスタ３８の導通期間よりも短い期間で終了するので、その後は、電流は実質的に微分回路４６を流れず、限流抵抗器４０を介して流れる。図２（ｂ）に、母材１８とトーチ２０とに供給される電圧の波形を示す。この波形と、図７（ｂ）の比較から明らかなように、この電源装置の方が、高い電圧を母材１８とトーチ２０との間に供給することができる。従って、正極性から負極性の移行時に、確実にアークの再点弧を行うことができる。
【００１６】
図３に第２の実施の形態の電源装置を示す。この実施の形態では、直流−交流変換器１６ａに、フルブリッジ構成のインバータを使用したものである。
【００１７】
直流−交流変換器１６ａは、半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ１２２ａ乃至１２２ｄを有し、ＩＧＢＴ１２２ａ、１２２ｃのコレクタ・エミッタ導電路が直列に接続され、ＩＧＢＴ１２２ｂ、１２２ｄのコレクタ・エミッタ導電路も直列に接続され、これら２つの直列回路が並列に接続されている。この並列回路の両端に、出力側整流回路１２の出力電圧が、平滑リアクトル１４ａを介して供給されている。また、ＩＧＢＴ１２２ｂと１２２ｄとの接続点にトーチ２０が接続され、ＩＧＢＴ１２２ａと１２２ｃとの接続点に母材１８が接続されている。ＩＧＢＴ１２２ａ乃至１２２ｄのコレクタとエミッタとの間にフライホイールダイオード１２４ａ乃至１２４ｄが逆並列に接続されている。
【００１８】
直流−交流変換器１６ａでは、ＩＧＢＴ１２２ａ、１２２ｄが導通しているとき、母材１８が正極性、トーチ２０が負極性の電圧が印加される。また、ＩＧＢＴ１２２ｂ、２１２２ｃが導通しているとき、母材１８が負極性、トーチ２０が正極性の電圧が印加される。このようにＩＧＢＴ１２２ａ、１２２ｄの対と、ＩＧＢＴ１２２ｂ、１２２ｃの対とが交互に導通することによって、母材１８とトーチ２０とに交流電圧が印加されている。
【００１９】
コンデンサ３６からの直流電圧は、トランジスタ３８、限流抵抗器４０及び微分回路４６を介して、上記並列回路の両端に供給されている。ＩＧＢＴ１２２ｂ、１２２ｃが導通したときに、トランジスタ３８が導通する。
【００２０】
図４に第３の実施の形態の電源装置を示す。この実施の形態の電源装置は、第２の実施の形態において、重畳電源２８ａにおいて、昇圧用変圧器３０に代えて、リアクトル５２とスイッチング素子、例えばバイポーラトランジスタ５４とを用いた補助電源、例えば昇圧器５６を使用している。即ち、リアクトル５２の一端がダイオード５１ａ、５１ｂを介して、二次巻線１０ｓに接続されている。このリアクトル５２の他端にトランジスタ５４のコレクタが接続されている。このコレクタは、逆流防止用ダイオード５８を介して平滑用コンデンサ３６の一端とトランジスタ３８のコレクタとの接続点に接続されている。トランジスタ５４のエミッタと平滑用コンデンサ３６の他端とが接続され、その接続点は出力側整流器１２の出力端子１２Ｎに接続されている。トランジスタ５４のベースには、図示しない駆動回路から所定の周期で駆動信号が供給され、駆動信号が供給されている期間、トランジスタ５２が導通する。他の構成は、第２の実施の形態の電源装置と同一である。
【００２１】
この昇圧器５６では、トランジスタ５４が導通している期間、リアクトル５２、トランジスタ５４に電流が流れ、リアクトル５２には、エネルギーが蓄積される。トランジスタ５４が非導通の期間、出力端子１２Ｐ、１２Ｎ間の電圧にリアクトル５２に誘起された電圧が重畳され、昇圧が行われる。
【００２２】
図５に第４の実施の形態の電源装置を示す。この電源装置は、第１の実施の形態において、重畳電源２８ａに、第３の実施の形態と同様に、昇圧器５６を用いたものである。他の構成は、第１の実施の形態の電源装置と同様に構成されている。
【００２３】
上記の各実施の形態では、コンデンサ３６からの電圧は、直流−交流変換器１６または１６ａを介して母材１８とトーチ２０との間に印加したが、直接に母材１８とトーチ２０との間に印加することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、正極性から負極性に移行するときに、電圧変動があっても、大きな電圧を重畳することができるので、再点弧を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のアーク溶接機の電源装置の回路図である。
【図２】図１の電源装置の各部の波形図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のアーク溶接機の電源装置の回路図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のアーク溶接機の電源装置の回路図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態のアーク溶接機の電源装置の回路図である。
【図６】従来のアーク溶接機の電源装置の回路図である。
【図７】図６の電源装置の各部の波形図である。
【符号の説明】
４入力側整流回路
６平滑用コンデンサ
８インバータ
１０変圧器
１２出力側整流器
１４ａ１４ｂ平滑用リアクトル
１６１６ａ直流−交流変換器
２８２８ａ補助電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for an AC arc welder, and more particularly to one using an AC voltage converted from a DC voltage.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been a power supply device for the AC arc welder as shown in FIG. This power supply apparatus has power input terminals 2a to 2c, to which an AC power supply, for example, a three-phase commercial AC power supply (not shown) is connected. These power input terminals 2 a to 2 c are connected to the input side rectifier circuit 4. This input side rectifier circuit 4 rectifies the three-phase commercial AC voltage. This rectified voltage is smoothed by the smoothing capacitor 6 and converted into a direct current. This direct-current voltage is supplied to direct-current to high-frequency conversion means, for example, a high-frequency inverter 8, and is converted into a high-frequency voltage. Although not shown, the high-frequency inverter 8 has a plurality of semiconductor switching elements such as IGBTs, bipolar transistors or FETs, and the conduction period of these is controlled by the inverter control circuit 9. This high frequency voltage is supplied to the primary winding 10 </ b> P of the transformer 10. A transformed high frequency voltage is induced in the secondary winding 10 </ b> S of the transformer 10. The transformed high-frequency voltage is rectified by the diodes 12a to 12d of the output side rectifier circuit 12, and the rectified voltage is generated at the positive output terminal 12P and the negative output terminal 12N. This rectified voltage is smoothed by the smoothing reactors 14a and 14b. The input side rectifier 4, the smoothing capacitor 6, the transformer 8, the output side rectifier 10, and the smoothing reactors 14a and 14b constitute a DC power source.
[0003]
A DC voltage from the DC power source is supplied to the DC-AC converter 16, converted into an AC voltage, and supplied to a welding load, for example, the base material 18 and the torch 20. The DC-AC converter 16 includes a semiconductor switching element, for example, an IGBT 22a connected to the positive output terminal 12P of the output side rectifier 12 via the smoothing reactor 14a. That is, the collector of the IGBT 22a is connected to the positive output terminal 12P via the smoothing reactor 14a, and the emitter of the IGBT 22a is connected to the base material 18. Similarly, the DC-AC converter 16 includes a semiconductor switching element, for example, an IGBT 22b connected to the negative output terminal 12N of the output-side rectifier 12 through the smoothing reactor 14b. That is, the emitter of the IGBT 22a is connected to the negative output terminal 12N via the smoothing reactor 14b, and the collector of the IGBT 22b is connected to the base material 18. The intermediate tap 10T of the secondary winding 10S of the transformer 10 is connected to the torch 20. Diodes 24a and 24b are connected in antiparallel to the emitter and collector of the IGBT 22a and IGBT 22b. A control signal having a predetermined frequency (several tens to several hundreds of Hz) is supplied from the DC-AC conversion control circuit 26 to the gates of the IGBTs 22a and 22b, and the IGBTs 22a and 22b are alternately turned on. For example, when the IGBT 22a is conductive, the positive output terminal 12P is connected to the smoothing reactor 14a, the IGBT 22a, the base material 18, the torch 20, and the intermediate tap 10T, as shown by the symbol Tpe in FIG. Current flows. On the contrary, when the IGBT 22b is conducting, the intermediate tap 10T, the torch 20, the base material 18, the IGBT 22b, the smoothing reactor 14b, and the negative output terminal 12N have a negative polarity as shown by a symbol Tne in FIG. Current flows. As a result, an AC arc is generated between the base material 18 and the torch 20, and welding is performed.
[0004]
As shown in FIG. 7A, even when the welding current is a rectangular wave, when the welding current becomes a small current of, for example, 50 A or less, the energy accumulated in the DC reactors 14a and 14b is not sufficient, and the positive polarity is changed to the negative polarity. When the process shifts to step 2, re-ignition of the arc between the torch 20 and the base material 18 tends to be difficult.
[0005]
In order to facilitate the re-ignition of the arc, a superimposed power supply 28 for superimposing the re-ignition voltage is provided. The superimposed power supply 28 has a step-up transformer 30. The primary winding 30 </ b> P is connected to the power supply terminals 2 a and 2 b, and the AC voltage from them is boosted and induced in the secondary winding 30 </ b> S of the boosting transformer 30. The boosted AC voltage is rectified by the rectifier 32 and smoothed by the smoothing resistor 34 and the capacitor 36. The transformer 30, the rectifier 32, the resistor 34 and the capacitor 36 constitute an auxiliary power source. The peak value of the smoothed DC voltage is larger than the peak value of the voltage applied to the base material 18 and the torch 20 during the negative polarity period. This DC voltage is supplied via the IGBT 22b between the torch 20 and the base material 18 via a series circuit of a semiconductor switching element such as a bipolar transistor 38 and a current limiting resistor 40. This application is performed so that the base material 18 is negative and the torch 20 is positive, and the IGBT 22b is conductive, the base 18 is negative and the torch 20 is positive. It is done in This application is performed by making the bipolar transistor 38 conductive, and the conduction period is controlled by a control signal supplied from the superimposed voltage control circuit 42 to the base of the bipolar transistor 38. The superimposed voltage control circuit 42 starts to supply a control signal to the bipolar transistor 38 in synchronization with the timing at which the DC-AC conversion control circuit 26 generates a control signal to make the IGBT 22b conductive. This supply period of the control signal is shorter than the negative polarity period. A diode 44 is connected in parallel to the current limiting resistor 40 and the bipolar transistor 38, and the input voltage (voltage between the intermediate tap 10T and the negative output terminal 12N) to the DC-AC converter 16 is transiently changed. When it rises, the diode 44 conducts and this transient voltage is absorbed by the capacitor 36.
[0006]
In the power supply device configured as described above, the transistor 38 becomes conductive when shifting from the positive polarity to the negative polarity, and the DC voltage is supplied from the auxiliary power supply 28 as shown in FIG. Re-ignition becomes easy. At this time, since the integrating circuit is constituted by the capacitor 36 and the resistor 40, the rising of the discharge of the DC voltage from the capacitor 36 is gentle.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a power supply device, re-ignition of the arc requires a voltage of, for example, 200 V or more as a no-load voltage between the base material 18 and the torch 20 in order to stably re-ignite the arc. Requires a no-load voltage of 250V or more. However, when the voltage supplied to the power supply terminals 2a to 2c decreases due to voltage fluctuation or the like, it may not be possible to supply a voltage necessary for performing stable re-ignition.
[0008]
An object of this invention is to provide the power supply device which can perform arc re-firing reliably at the time of transfer from the positive polarity of the welding of a small electric current area | region to negative polarity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The power supply device according to the present invention has a DC power supply. As this DC power source, for example, a commercial AC power source obtained by rectification and smoothing is used. A positive polarity voltage for flowing current from the base metal side to the torch side of a welding load consisting of a torch and a base material, and a first negative polarity voltage for flowing current from the torch side to the base material side alternately. A DC-AC converter converts a DC voltage of the DC power source into a changing AC voltage, and supplies the converted voltage to the welding load. The peak value of the first negative voltage over a period shorter than the period of the first negative voltage from the time when the AC voltage of the DC-AC converter shifts from the positive voltage to the first negative voltage. The superimposed negative power source generates a second negative voltage that changes sharply from a peak value larger than the peak value based on the AC power source or the DC power source, and supplies it to the welding load. Superimposed power supply and an auxiliary power source than the first negative voltage to generate a DC voltage having a large peak value of the peak value, and a switching means for conducting over a shorter period of time than the first negative voltage, Between the auxiliary power supply and the welding load, a current limiting resistor connected in series with the switching means and a differential circuit connected in parallel with the current limiting resistor and having a resistor are provided. The resistor of the differentiation circuit is selected to have a resistance value smaller than that of the current limiting resistor.
[0010]
In this power source device constructed in this way, the second negative voltage that changes sharply from a first negative voltage peak value is also greater than the peak value of the superimposed power is supplied to the welding load, the arc Ensure re-ignition of. Therefore, when the switching means is turned on, a current flows through a differentiation circuit including a resistor having a resistance value smaller than that of the current limiting resistor, and a large voltage is supplied to the welding load. If a differentiating circuit is not provided, the current flows through the current limiting resistor, so that a large voltage cannot be supplied to the welding load. Therefore, even if the voltage of the DC power supply or the AC power supply fluctuates and the voltage of the auxiliary power supply of the superimposed power supply decreases, it is possible to supply a larger voltage to the welding load than when only the current limiting resistor is provided. The arc can be re-ignited more reliably.
[0011]
The auxiliary power supply has a smoothing capacitor on its output side . When an auxiliary power supply with a smoothing capacitor is used and no differentiation circuit is provided, an integrating circuit is formed by the smoothing capacitor and the current limiting resistor, and the voltage to the welding load increases only slowly. In the invention, since the differentiation circuit is provided, the electric charge from the smoothing capacitor is supplied to the welding load via the differentiation circuit, so that the voltage of the welding load rises rapidly.
[0012]
The DC power supply can be an AC-DC converter that receives an AC voltage and converts the AC voltage into a DC voltage. In this case, the auxiliary power supply converts the AC voltage into a DC voltage having a peak value larger than the first negative voltage . The auxiliary power supply can also be a booster that boosts the DC voltage from the DC power supply.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the power supply device according to the first embodiment of the present invention is provided with a differentiation circuit 46 in parallel with the current limiting resistor 40. The other structure is the same as that of the conventional power supply device shown in FIG. Equivalent parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0014]
The differentiation circuit 46 is composed of a series circuit of a resistor 48 and a capacitor 50. The resistance value of the resistor 48 is set smaller than the resistance value of the current limiting resistor 40. Capacitor 50 has a capacitance value set to a value at which charging is completed in a period shorter than a period in which transistor 38 is conductive.
[0015]
In the power supply device configured as described above, the current supplied to the base material 18 and the torch 20 shifts from the positive polarity to the negative polarity every time t1 shown in FIG. At this time, the transistor 38 becomes conductive. Thereby, the electric charge of the capacitor 36 is supplied to the base material 18 and the torch 20 via the IGBT 22b via the transistor 38, the resistor 48, and the capacitor 50. At this time, since the value of the resistor 48 is set smaller than the resistance value of the current limiting resistor 40, the current substantially flows through the resistor 48 and the capacitor 50, and at that time, the base material 18. The voltage supplied to the torch 20 is larger than that when the voltage is supplied by the current limiting resistor 40 without providing the differentiation circuit 46. Therefore, even if the voltage at the power supply terminals 2a to 2c decreases due to voltage fluctuation, a relatively large voltage is supplied to the base material 18 and the torch 20, and the arc is re-fired reliably. Since the charging of the capacitor 50 is completed in a period shorter than the conduction period of the transistor 38, the current does not substantially flow through the differentiating circuit 46 and flows through the current limiting resistor 40 thereafter. FIG. 2B shows waveforms of voltages supplied to the base material 18 and the torch 20. As apparent from the comparison between this waveform and FIG. 7B, this power supply device can supply a higher voltage between the base material 18 and the torch 20. Accordingly, the arc can be reliably re-ignited during the transition from the positive polarity to the negative polarity.
[0016]
FIG. 3 shows a power supply device according to the second embodiment. In this embodiment, an inverter having a full bridge configuration is used for the DC-AC converter 16a.
[0017]
The DC-AC converter 16a includes semiconductor switching elements, for example, IGBTs 122a to 122d. The collector / emitter conductive paths of the IGBTs 122a and 122c are connected in series, and the collector / emitter conductive paths of the IGBTs 122b and 122d are also connected in series. These two series circuits are connected in parallel. The output voltage of the output side rectifier circuit 12 is supplied to both ends of the parallel circuit via the smoothing reactor 14a. Further, the torch 20 is connected to the connection point between the IGBTs 122b and 122d, and the base material 18 is connected to the connection point between the IGBTs 122a and 122c. Flywheel diodes 124a to 124d are connected in antiparallel between the collectors and emitters of the IGBTs 122a to 122d.
[0018]
In the DC-AC converter 16a, when the IGBTs 122a and 122d are conducting, a voltage having a positive polarity on the base material 18 and a negative polarity on the torch 20 is applied. Further, when the IGBTs 122b and 2122c are conducting, a voltage having a negative polarity for the base material 18 and a positive polarity for the torch 20 is applied. In this way, the pair of IGBTs 122a and 122d and the pair of IGBTs 122b and 122c are alternately conducted, so that an alternating voltage is applied to the base material 18 and the torch 20.
[0019]
The DC voltage from the capacitor 36 is supplied to both ends of the parallel circuit via the transistor 38, the current limiting resistor 40, and the differentiation circuit 46. When the IGBTs 122b and 122c are turned on, the transistor 38 is turned on.
[0020]
FIG. 4 shows a power supply device according to the third embodiment. In the power supply device of this embodiment, in the second embodiment, in the superimposed power supply 28a, instead of the step-up transformer 30, an auxiliary power supply using a reactor 52 and a switching element, for example, a bipolar transistor 54, for example, a step-up power supply. A device 56 is used. That is, one end of the reactor 52 is connected to the secondary winding 10s via the diodes 51a and 51b. The collector of the transistor 54 is connected to the other end of the reactor 52. This collector is connected to a connection point between one end of the smoothing capacitor 36 and the collector of the transistor 38 via a backflow prevention diode 58. The emitter of the transistor 54 and the other end of the smoothing capacitor 36 are connected, and the connection point is connected to the output terminal 12N of the output side rectifier 12. A drive signal is supplied to the base of the transistor 54 at a predetermined cycle from a drive circuit (not shown), and the transistor 52 is turned on while the drive signal is supplied. Other configurations are the same as those of the power supply device according to the second embodiment.
[0021]
In the booster 56, current flows through the reactor 52 and the transistor 54 while the transistor 54 is conducting, and energy is stored in the reactor 52. During the period when the transistor 54 is non-conductive, the voltage induced in the reactor 52 is superimposed on the voltage between the output terminals 12P and 12N, and boosting is performed.
[0022]
FIG. 5 shows a power supply device according to the fourth embodiment. In the first embodiment, the power supply apparatus uses a booster 56 as the superimposed power supply 28a as in the third embodiment. Other configurations are the same as those of the power supply device according to the first embodiment.
[0023]
In each of the above embodiments, the voltage from the capacitor 36 is applied between the base material 18 and the torch 20 via the DC-AC converter 16 or 16a. It can also be applied in between.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a transition is made from positive polarity to negative polarity, a large voltage can be superimposed even if there is a voltage fluctuation, so re-ignition can be performed reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device for an arc welder according to a first embodiment of the present invention.
2 is a waveform diagram of each part of the power supply device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram of a power supply device for an arc welder according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply device for an arc welder according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply device for an arc welder according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device of a conventional arc welder.
7 is a waveform diagram of each part of the power supply device of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
4 Input-side rectifier circuit 6 Smoothing capacitor 8 Inverter 10 Transformer 12 Output-side rectifier 14a 14b Smoothing reactor 16 16a DC-AC converter 28 28a Auxiliary power supply

Claims

交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する直流電源と、
トーチと母材とからなる溶接負荷の前記母材側から前記トーチ側に電流を流す正極性電圧と、前記トーチ側から前記母材側に電流を流す第１の負極性電圧とに、交互に変化する交流電圧に、前記直流電源の直流電圧を、変換して、前記溶接負荷に供給する直流−交流変換器と、
前記正極性電圧から前記第１の負極性電圧への移行時から前記第１の負極性電圧の期間よりも短い期間にわたって、前記第１の負極性電圧のピーク値よりも値が大きいピーク値から急峻に変化する第２の負極性電圧を、前記交流電源または直流電源に基づいて生成し、前記溶接負荷に供給する重畳電源とを、具備し、
前記重畳電源は、
前記第１の負極性電圧よりもピーク値の大きいピーク値を持つ直流電圧を発生する補助電源と、
前記正極性電圧から前記第１の負極性電圧への移行時から、前記第１の負極性電圧の期間よりも短い期間に亘って導通するスイッチング手段と、
前記補助電源と前記溶接負荷との間に、前記スイッチング手段と直列に接続された限流抵抗器と、
この限流抵抗器と並列に接続され、かつ抵抗器を有する微分回路とを、
具備し、前記微分回路の抵抗器は、前記限流抵抗器よりも抵抗値が小さく、
前記補助電源は、その出力側に平滑用コンデンサを有する
アーク溶接機用電源装置。A DC power source that converts AC voltage from the AC power source into DC voltage;
A positive polarity voltage for flowing current from the base metal side to the torch side of a welding load consisting of a torch and a base material, and a first negative polarity voltage for flowing current from the torch side to the base material side alternately. A DC-AC converter that converts the DC voltage of the DC power source into a changing AC voltage and supplies the converted voltage to the welding load ;
From a peak value greater than the peak value of the first negative voltage over a period shorter than the period of the first negative voltage from the transition from the positive voltage to the first negative voltage. A superimposed negative power source that generates a steeply changing second negative voltage based on the AC power source or the DC power source and supplies the welding load,
The superimposed power supply is
An auxiliary power source for generating a DC voltage having a peak value larger than the first negative voltage ,
Switching means that conducts for a period shorter than the period of the first negative voltage from the transition from the positive voltage to the first negative voltage ;
A current limiting resistor connected in series with the switching means between the auxiliary power source and the welding load;
A differentiation circuit connected in parallel with the current limiting resistor and having a resistor,
And the resistor of the differentiating circuit has a smaller resistance value than the current limiting resistor ,
The auxiliary power source has a smoothing capacitor on the output side thereof .

請求項１記載のアーク溶接機用電源装置において、前記直流電源は、交流電圧が入力され、この交流電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換器であり、前記補助電源は、前記交流電圧を前記第１の負極性電圧よりもピーク値の大きいピーク値を持つ直流電圧に変換するアーク溶接機用電源装置。The power supply device for an arc welding machine according to claim 1, wherein the DC power source is an AC-DC converter that receives an AC voltage and converts the AC voltage into a DC voltage, and the auxiliary power source converts the AC voltage. A power supply device for an arc welding machine that converts a DC voltage having a peak value larger than the first negative polarity voltage .

請求項１記載のアーク溶接機用電源装置において、前記補助電源は、前記直流電源からの直流電圧を昇圧する昇圧器であるアーク溶接機用電源装置。 2. The power supply apparatus for an arc welder according to claim 1, wherein the auxiliary power supply is a booster that boosts a DC voltage from the DC power supply.