JP4698817B2 - アーク利用機器用直流電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアーク溶接機、アーク切断機または放電灯点灯装置のようなアーク利用機器の直流電源装置に関し、特に複数種類の交流電圧のいずれが供給されても作動可能であるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク利用機器の直流電源装置は、商用交流電源によって動作することが多い。この商用交流電圧としては、種々の値のものが世界各国で使用されている。例えば３８０Ｖ、４００Ｖ、４１０Ｖ、４６０Ｖ、５７５Ｖのような電圧のいずれかである高圧系、２００Ｖ、２０８Ｖ、２３０Ｖ、２４０Ｖのような電圧のいずれかである低圧系の電圧が使用されている。アーク利用機器用直流電源装置は、これを使用する地域に供給されている商用交流電圧を直流電圧に変換するように設計されている。ところが、海外では、高圧系の商用交流電圧と、低圧系の商用交流電圧とが同一地域内に混在していることがある。この混在地域では、高圧系及び低圧系のいずれの電圧で動作する直流電源装置を使用すればよいか使用者は判断しにくい。そのため、１台の直流電源装置でありながら、高圧系及び低圧系のいずれの商用交流電圧でも動作可能な直流電源装置が求められていた。
【０００３】
このような直流電源装置の一例が例えば特開平１１−２０６１２３号公報に開示されている。この直流電源装置は、図２に示すように、電源端子１ａ乃至１ｃに低圧系のいずれかの商用交流電源が接続されているとき、その商用交流電圧が開閉器２ａ乃至２ｃを介して入力側整流器３によって整流される。このとき、切換制御部３０によって低圧系の電圧が電源端子１ａ乃至１ｃに印加されていることが判定される。切換制御部３０での判定結果が降圧コンバータ制御部９に供給され、降圧コンバータ９からの指令によって、サイリスタ制御部１１がサイリスタ１０をオンとする。同時に切換制御部３０は、常閉スイッチ１２ａを開放し、常開スイッチ１２ｂ、１２ｃを閉成することによって、平滑用コンデンサ８ａ、８ｂを並列に接続する。従って、低圧系の商用交流電圧を整流した整流電圧は、並列接続されたコンデンサ８ａ、８ｂによって平滑され、コンデンサ８ａ、８ｂに並列に接続されているインバータ１４ａ、１４ｂに供給され、高周波電圧に変換される。これら高周波電圧は変圧器１８ａ、１８ｂによって変圧され、出力側整流器２０ａ、２０ｂによって整流され、平滑用リアクトル２６ａ、２６ｂによって平滑され、出力端子２８Ｐ、２８Ｎから図示しない負荷に供給される。
【０００４】
電源端子１ａ乃至１ｃに５７５Ｖ以外の高圧系の商用交流電源が接続されたとき、この商用交流電源の商用交流電圧が入力側整流器３によって整流される。このとき、切換制御部３０によって５７５Ｖ以外の商用交流電源が電源端子１ａ乃至１ｃに接続されていると判断され、サイリスタ１０がオンされる。常閉スイッチ１２ａが閉成され、常開スイッチ１２ｂ、１２ｃが開放されることによって、コンデンサ８ａ、８ｂが直列に接続され、これに５７５Ｖ以外の高圧系の商用交流電圧を整流した電圧が印加される。以下、低圧系の商用交流電源が使用されている場合と同様にして直流電圧に変換される。
【０００５】
電源端子１ａ乃至１ｃに５７５Ｖの商用交流電源が接続されているとき、この商用交流電圧が入力側整流器３によって整流される。同時に切換制御部３０によって５７５Ｖの商用交流電源が使用されていると判断され、サイリスタ１０がオフとされる。常閉スイッチ１２ａが閉成され、常開スイッチ１２ｂ、１２ｃが開放されることによって、コンデンサ８ａ、８ｂが直列に接続される。同時にＩＧＢＴ５、フライホイールダイオード６及び平滑用リアクトル７によって構成される降圧コンバータ４のＩＧＢＴ５が、降圧コンバータ制御部９によって制御され、直列に接続されているコンデンサ８ａ、８ｂの両端間に降圧した整流電圧を供給する。この整流電圧は、５７５Ｖ以外の高圧系の商用交流電圧のうち最高電圧（４６０Ｖ）が電源端子１ａ乃至１ｃに供給されているときに、直列接続された平滑用コンデンサ８ａ、８ｂの両端に印加される整流電圧と同じ電圧である。以下、低圧系の商用交流電源が使用されている場合と同様にして直流電圧に変換される。
【０００６】
電源端子１ａ乃至１ｃに低圧系の２００Ｖ、２０８Ｖ、２３０Ｖまたは２４０Ｖの電圧が供給されているとき、並列に接続された平滑用コンデンサ８ａ、８ｂには、２００＊√２倍（約２８０Ｖ）乃至２４０＊√２倍（約３４０Ｖ）の電圧が印加される。電源端子１ａ乃至１ｃに５７５Ｖ以外の高圧系の電圧３８０Ｖ、４００Ｖ、４１０Ｖまたは４６０Ｖの電圧が供給されているとき、直列に接続された平滑用コンデンサ８ａ、８ｂそれぞれには、３８０Ｖ＊√２倍／２（約２７０Ｖ）乃至４６０＊√２倍／２（約３２５Ｖ）の電圧が印加される。５７５Ｖの電圧が供給されているとき、降圧コンバータ４の出力電圧が４６０Ｖ＊√２倍（約６５０Ｖ）とされ、直列接続された平滑用コンデンサ８ａ、８ｂそれぞれには、約３２５Ｖの電圧が印加される。
【０００７】
従って、インバータ１４ａ、１４ｂに使用されている半導体スイッチング素子には、最大３４０Ｖの電圧に対応することができる汎用型のものを使用でき、低圧系及び高圧系の様々な商用交流電圧で動作させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、世界の国々には、日本やアメリカのように交流電圧が１００Ｖ、１１５Ｖの１００Ｖ系の低圧系の商用交流電源を使用している国や地域がある。この国や地域で、上記の直流電源装置を使用した場合、平滑用コンデンサ８ａ、８ｂが並列接続され、平滑用コンデンサ８ａ、８ｂそれぞれの両端間電圧は１００Ｖ＊√２（約１４０Ｖ）と低く、出力端子２８Ｐ、２８Ｎには、負荷が要求する電圧を出力できない。即ち、上記のアーク利用機器用直流電源装置は、１００Ｖ系の低圧系電圧、これの約２倍の電圧である２００Ｖ系の低圧系電圧、２００Ｖ系の約２倍の電圧及びこの電圧よりも高い高圧系電圧のすべての電圧で動作させることができなかった。
【０００９】
本発明は、世界各国で使用されている１００Ｖ系の低圧系を含む様々な商用交流電源に対応することができるアーク利用機器用直流電源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるアーク利用機器用直流電源装置は、電源入力端子を有している。この電源入力端子には、第１の交流電圧と、第１の交流電圧の約２倍の電圧の第２の交流電圧と、第２の交流電圧の約２倍またはこの約２倍の電圧よりも高い電圧である第３の交流電圧のうちいずれかが少なくとも入力される。第１の交流電圧は、複数の商用交流電源からなる第１の商用交流電源グループが発生可能な複数の商用交流電圧のうちいずれかとすることができる。この場合、第２の交流電圧も、複数の商用交流電源からなる第２の商用交流電源グループが発生可能な複数の商用交流電圧のうちいずれかとすることができる。第３の交流電圧も、複数の商用交流電源からなる第３の商用交流電源グループが発生可能な複数の商用交流電圧のうちいずれかとすることもできる。この電源入力端子に整流部の２つの入力側が接続され、この整流部は、入力側に供給された交流電圧を全波整流して整流出力側に出力する。この整流部の出力電圧が降圧コンバータの入力側に供給され、降圧コンバータの出力側に降圧した所定電圧が出力される。この降圧コンバータの入力側と出力側との間にバイパス経路を開閉スイッチが形成している。降圧コンバータの出力側間に第１及び第２のコンデンサが直列接続されている。第１及び第２のコンデンサの接続点と、前記整流部の一方の入力側との間に開閉回路が接続されている。第１及び第２のコンデンサ間の直流電圧を直流−高周波変換器が高周波電圧に変換する。この直流−高周波変換器の高周波電圧を変圧器が変圧する。この変圧器の高周波出力電圧を高周波−直流変換器が直流電圧に変換する。電源入力端子に供給されている電圧が第１交流電圧のとき、制御器が前記開閉スイッチをオンさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、かつ前記開閉回路をオンする。前記電源入力端子に供給されている電圧が第２交流電圧のとき、制御器が前記開閉スイッチをオンさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、かつ前記開閉回路をオフさせる。前記電源入力端子に供給されている電圧が第３交流電圧のとき、制御器が前記開閉スイッチをオフさせ、前記降圧コンバータをオンさせ、かつ前記開閉回路をオフさせる。
【００１１】
このアーク利用機器用直流電源装置では、第１の交流電圧が電源入力端子に供給されているとき、開閉回路及び開閉スイッチがオンされているので、整流部は全波整流型の倍電圧整流回路として動作する。従って、第１及び第２のコンデンサの両端間には第１の交流電圧の２＊√２倍の電圧が供給される。電源入力端子に第２の交流電圧が印加されているとき、開閉回路がオフされ、開閉スイッチがオンされているので、整流部は全波整流し、第１及び第２のコンデンサの間には、第２の交流電圧の√２倍の電圧が供給される。第２の交流電圧は第１の交流電圧の約２倍の電圧であるので、第１及び第２の交流電圧のいずれが電源入力端子に接続されていても、第１及び第２のコンデンサの両端間に供給される電圧は、大きく変化しない。第３の交流電圧が電源入力端子に印加されているとき、開閉スイッチ及び開閉回路が共にオフで、降圧コンバータがオンである。従って、整流部で第３交流電圧を全波整流した電圧は、降圧コンバータに印加される。降圧コンバータは、その出力電圧として電源入力端子に供給された電圧よりも低い電圧を出力し、第１及び第２のコンデンサの両端間に供給する。従って、第１及び第２の交流電圧のいずれの電圧が供給されても、直流―高周波変換器に供給される直流電圧は、ほぼ等しくなり、いずれの電圧においても負荷が要求する直流電圧を負荷に供給することができる。
【００１２】
前記制御器は、電圧検出器を有することができる。電圧検出器は、前記電源入力端子に供給されている交流電圧が第１交流電圧のとき第１交流電圧検出信号を、第２交流電圧のとき第２交流電圧検出信号を、第３交流電圧のとき第３交流電圧検出信号を、検出信号として発生する。この場合、選択信号発生器と一致判定器とが設けられる。選択信号発生器は、操作子を有し、この操作子の操作によって第１乃至第３の交流電圧検出信号のうち選択されたものに対応する選択信号を生成する。
【００２０】
この一致判定器は、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号とが入力され、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が共に第１交流電圧に対応するものであるとき、前記開閉スイッチ及び前記開閉回路をオンさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が共に第２交流電圧に対応するものであるとき、前記開閉スイッチをオンさせ、前記開閉回路をオフさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が共に第３交流電圧に対応するものであるとき、前記開閉スイッチ及び前記開閉回路をオフさせ、前記降圧コンバータをオンさせ、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が不一致の場合、前記選択信号を前記電圧検出器からの出力信号に一致させるように前記選択信号発生器を制御する。
【００２１】
このように構成すると、動作させようとしている電圧と、実際に電源入力端子に印加されている電圧とが異なっている場合、電源入力端子に印加されている電圧に一致するように、選択信号が変更され、この直流電源装置は正常に動作する。従って、電源入力端子にどの電圧が印加されているか不明であっても、正常に直流電源装置を動作させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施形態のアーク利用機器用電源装置を図１に示す。このアーク利用機器用電源装置は例えばアーク溶接機用の電源装置で、電源入力端子１ａ、１ｂを有している。電源入力端子１ａ、１ｂには単相の商用交流電源が接続される。商用交流電源としては、実効値が１００Ｖ、１１５Ｖの１００Ｖ系低圧系、実効値が２００Ｖ、２０８Ｖ、２３０Ｖ、２４０Ｖの２００Ｖ系低圧系、実効値が３８０Ｖ、４００Ｖ、４１０Ｖ、４４０Ｖ、４６０Ｖの４００Ｖ系の第１高圧系、実効値が５７５Ｖの第２高圧系のいずれかの商用交流電源が使用される。２００Ｖ低圧系の各電圧は、１００Ｖ低圧系の各電圧の約２倍（最大で２．４倍）であり、第１高圧系、第２高圧系の各電圧は、２００Ｖ低圧系の各電圧の約２倍またはそれよりも大きい。
【００２３】
電源入力端子１ａ、１ｂは開閉器２、２を介して整流部３の２つの入力側３ＩＮ１、３ＩＮ２に接続されている。整流部３は、例えば整流ダイオード３ａ、３ｂ、３ｄ、３ｅをブリッジ接続した全波整流回路であり、整流電圧を２つの出力側３Ｐ、３Ｎに出力する。
【００２４】
整流部３の２つの出力側３Ｐ、３Ｎには、平滑用のコンデンサ３４が接続され、整流電圧を平滑している。このコンデンサ３４に並列にサージ吸収回路が設けられている。このサージ吸収回路は、直列に接続されたダイオード３５とコンデンサ３６とを含み、さらにダイオード３５に並列に抵抗器３７が接続されている。このサージ吸収回路は、整流部３の出力側にサージ電圧が発生したとき、これをコンデンサ３６にダイオード３５を介して供給して、コンデンサ３６で吸収する。
【００２５】
整流部３の２つの出力側３Ｐ、３Ｎには降圧コンバータ４の入力側も接続されている。即ち、出力側３Ｐに、半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ５のコレクタが接続され、そのエミッタには、フライホイールダイオード６のカソードが接続され、アノードが出力側３Ｎに接続されている。ＩＧＢＴ５のエミッタは、平滑用リアクトル７の一端に接続され、リアクトル７の他端と整流部３の出力側３Ｎとが、降圧コンバータ４の出力側４Ｐ、４Ｎとされている。出力側４Ｐ、４Ｎ間に直列にコンデンサ８ａ、８ｂが接続されている。
【００２６】
コンデンサ８ａ、８ｂの直列回路の両端間電圧が電圧検出器３２によって検出されている。この検出された電圧が予め定めた値となるように、電圧検出器３２、降圧コンバータ制御部９ａによってＩＧＢＴ５の導通期間がフィードバック制御されている。
【００２７】
整流部３の出力側３ＰとＩＧＢＴ５のエミッタとの間には、開閉スイッチ、例えばサイリスタ１０が接続されている。即ち、サイリスタ１０のアノードが出力側３Ｐに接続され、カソードがＩＧＢＴ５のエミッタに接続されている。このサイリスタ１０は、そのゲートにスイッチ制御部１１からゲート信号が供給されたとき導通し、出力側３Ｐからサイリスタ１０、平滑リアクトル７を介して整流部３Ｐからの電流を降圧コンバータ４の出力側４Ｐにバイパスする。
【００２８】
コンデンサ８ａ、８ｂの接続点ＣＯＮと整流部３の入力側３ＩＮ２との間には、開閉回路５４が接続されている。この開閉回路５４が開放されているとき、整流部３は、全波整流回路として作動する。しかし、開閉回路５４が閉成され、サイリスタ１０が導通しているとき、整流部３のダイオード３ａ、３ｄ、サイリスタ１０、平滑リアクトル７、コンデンサ８ａ、８ｂ、開閉回路５４によって両波整流型倍電圧回路が構成される。
【００２９】
出力側４Ｐ、４Ｎの間には、直流−高周波変換器、例えばインバータ１４の入力側が接続されている。このインバータ１４は、複数の半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴを用いた、フルブリッジ型またはハーフブリッジ型のものである。
【００３０】
このインバータ１４の出力側は、変圧器１８の一次巻線１８Ｐに接続され、二次巻線１８Ｓには変圧された高周波電圧が誘起される。この誘起高周波電圧が、高周波−直流変換器２０によって直流電圧に変換される。この高周波−直流変換器２０は、二次巻線１８Ｓの両端にアノードが接続された整流ダイオード２２、２４を有している。これらダイオード２２、２４のカソードは互いに接続され、出力端子２８Ｐに接続されている。二次巻線１８Ｓの中間タップが平滑リアクトル２６を介して出力端子２８Ｎに接続されている。これら出力端子２８Ｐ、２８Ｎに負荷、例えば直流アーク溶接機が接続される。
【００３１】
出力端子２８Ｐとダイオード２４のカソードとの間には電流検出器３３が設けられ、負荷に流れる負荷電流を検出する。この負荷電流が予め定められた値となるように、電流検出器３３及びインバータ制御部１６がインバータ１４のＩＧＢＴの導通期間をフィードバック制御している。これによって、定電流制御が行われている。
【００３２】
電源入力端子１ａ、１ｂに供給された電圧に応じて、この直流電源装置を制御するように制御器４０が設けられている。この制御器４０は、電圧検出器を有し、この電圧検出器は、整流部３の２つの出力側３Ｐ、３Ｎ間に形成された分圧器を備えている。この分圧器は、直列に接続した抵抗器４１、４２からなる。抵抗器４２の両端間電圧が、電圧検出器の比較手段、例えば比較器４３、４４、４５に供給されている。比較器４３には第１基準電圧源４６から第１基準電圧が、比較器４４には第２基準電圧源４７から第２基準電圧が、比較器４５には第３基準電圧源４８から第３基準電圧が、それぞれ供給されている。
【００３３】
第１基準電圧は、例えば電源入力端子１ａ、１ｂに印加される１００Ｖ系低電圧のうち最低電圧１００Ｖを、整流部３及びコンデンサ３４によって整流平滑し、抵抗器４１、４２で分圧した電圧に相当する。比較器４３は、抵抗器４２の両端間電圧が、第１基準電圧以上のとき出力信号を発生する。
【００３４】
第２基準電圧は、例えば電源入力端子１ａ、１ｂに印加される２００Ｖ系低電圧の最低電圧２００Ｖを整流部３及びコンデンサ３４によって整流平滑し、抵抗器４１、４２で分圧した電圧に相当する。比較器４４は、抵抗器４２の両端間電圧が、第２基準電圧以上のとき出力信号を発生する。
【００３５】
第３基準電圧は、例えば電源入力端子１ａ、１ｂに印加される４００Ｖ系の第１高電圧及び５７５Ｖの第２高電圧のうち最低電圧３８０Ｖを、整流部３及びコンデンサ３４によって整流平滑し、抵抗器４１、４２で分圧した電圧に相当する。比較器４５は、抵抗器４２の両端間電圧が、第３基準電圧以上のとき出力信号を発生する。
【００３６】
従って、電源入力端子に１００Ｖ系の低圧系商用交流電源が接続されているとき、比較器４３のみが第１交流電圧検出信号として、出力信号を一致回路４９に供給する。電源入力端子に２００Ｖ系の低圧系商用交流電源が接続されているとき、比較器４３、４４が第２交流電圧検出信号として、それぞれ出力信号を一致回路４９に供給する。電源入力端子に４００Ｖ系または５７５Ｖ系の高圧系商用交流電源が接続されているとき、比較器４３、４４、４５の出力信号が第３交流電圧検出信号として一致回路４９に供給される。
【００３７】
一致回路４９には、選択器５０及び電気信号変換器５１からなる選択信号発生器からの選択信号も供給されている。選択器５０は、接触子Ａと接点Ｂ、Ｃ、Ｄを有する操作子であって、人の操作によって接触子Ａが接点Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかに接触する。接触子Ａが接点Ｂに接触している状態において、電気信号変換器５１は、一致回路４９に１００Ｖ系の低圧系商用交流電源で、この電源装置を動作させることを表す第１選択信号を供給する。接触子Ａが接点Ｃに接触している状態において、電気信号変換器５１は、一致回路４９に２００Ｖ系の低圧系商用交流電源で、この電源装置を動作させることを表す第２選択信号を供給する。接触子Ａが接点Ｄに接触している状態において、電気信号変換器５１は、一致回路４９に４００Ｖ系または５７５Ｖ系の高圧系商用交流電源で、この電源装置を動作させることを表す第３選択信号を供給する。
【００３８】
一致回路４９に選択信号発生器が第１選択信号を供給しているとき、比較器４３のみが出力信号を一致回路４９に供給していると、一致回路４９は、１００Ｖ系付勢信号を発生する。また、一致回路４９に第２選択信号が供給されているとき、比較器４３、４４が出力信号を一致回路４９に供給していると、一致回路４９は、２００Ｖ系付勢信号を発生する。一致回路４９に第３選択信号が供給されているとき、比較器４３、４４、４５が出力信号を一致回路４９に供給していると、一致回路４９は、高圧系付勢信号を発生する。
【００３９】
一致回路４９に選択信号発生器が第１選択信号を供給しているとき、比較器４３のみが出力信号を一致回路４９に供給していないと、また、一致回路４９に第２選択信号が供給されているとき、比較器４３、４４のみが出力信号を一致回路４９に供給していないと、一致回路４９に第３選択信号が供給されているとき、比較器４３、４４、４５が出力信号を一致回路４９に供給していないと、一致回路４９は、上記各付勢信号のいずれも発生しない。
【００４０】
これら付勢信号は、降圧コンバータ指令部５２及び開閉指令部５３に供給される。降圧コンバータ指令部５２は、１００Ｖ系または２００Ｖ系付勢信号が供給されると、降圧コンバータ制御部９ａを作動させ、降圧コンバータ制御部９ａによってスイッチ制御部１１を作動させて、サイリスタ１０を導通させる。また、降圧コンバータ指令部５２は、高圧系付勢信号が供給されると、降圧コンバータ制御部９ａに降圧コンバータ４のＩＧＢＴ５を制御させる。高圧コンバータ指令部５２に全く付勢信号が供給されていないとき、高圧コンバータ指令部５２は、降圧コンバータ制御部９ａを停止させ、その結果、サイリスタ１０は非導通、高圧コンバータ４は停止状態となる。
【００４１】
開閉指令部５３は、１００Ｖ系付勢信号が供給されたとき、開閉回路５４を閉成する。他の付勢信号が供給されている場合、及び全く付勢信号が供給されていない場合、開閉回路５４は開放されている。
【００４２】
比較器４３、４４、４５、一致回路４９、変換器５１、降圧コンバータ指令部５２、開閉指令部５３に対する電源は、電源部５５から供給される。電源部５５は、整流部３の出力側３Ｐ、３Ｎの電圧を適切な値に調整して、比較器４３等に供給している。
【００４３】
このように構成された直流電源装置では、選択器５０の接触子Ａが接点Ｂに接触し、１００Ｖ低圧系を指定しているとき、比較器４３のみが出力信号を発生していないと（電源入力端子１ａ、１ｂに１００Ｖ系低電圧系の商用交流電源が接続されていないと）、一致回路４９は付勢信号を発生せず、この直流電源装置は作動しない。
【００４４】
１００Ｖ系低電圧系を選択器５０が指定しているとき、電源入力端子１ａ、１ｂに１００Ｖ系低電圧系の商用交流電源が接続されていると、一致回路４９は１００Ｖ系低電圧付勢信号を発生する。これによって、サイリスタ１０が導通し、開閉回路５４が閉成される。従って、両波整流型倍電圧回路が動作し、降圧コンバータ４の出力側４Ｐ、４Ｎ間には、１００または１１５Ｖ＊２√２の電圧（約２８０Ｖまたは約２９０Ｖ）が発生する。これが高周波電圧にインバータ１４で変換され、変圧器１８で変圧され、高周波−直流変換器２０で直流電圧に変換されて、負荷に供給される。
【００４５】
２００Ｖ系低電圧系を選択器５０が指定しているとき、電源入力端子１ａ、１ｂに２００Ｖ系低電圧系の商用交流電源が接続されていないと、一致回路４９は付勢信号を全く発生せず、この直流電源装置は作動しない。
【００４６】
２００Ｖ系低電圧系を選択器５０が指定しているとき、電源入力端子１ａ、１ｂに２００Ｖ系低電圧系の商用交流電源が接続されていると、一致回路４９が２００Ｖ系付勢信号を発生し、降圧コンバータ指令部５２によって降圧コンバータ制御部９ａがスイッチ制御部１１を作動させ、サイリスタ１０がオンされる。一方、開閉指令部５３は開閉回路５４を開放する。従って、整流部３が全波整流回路として動作し、降圧コンバータ４の出力側４Ｐ、４Ｎ間には、２００Ｖ、２０８Ｖ、２３０Ｖ、または２４０Ｖ＊√２倍の電圧（約２８０Ｖ、約２９０Ｖ、約３２０Ｖまたは約３４０Ｖ）の電圧が発生する。これが高周波電圧にインバータ１４で変換され、変圧器１８で変圧され、高周波−直流変換器２０で直流電圧に変換されて、負荷に供給される。
【００４７】
４００Ｖ系または５７５Ｖ系の高電圧系を選択器５０が指定しているとき、電源入力端子１ａ、１ｂに４００Ｖ系または５７５Ｖ系以外の商用交流電源が接続されていると、一致回路４９は全く付勢信号を発生せず、この直流電源装置は動作しない。
【００４８】
４００Ｖ系または５７５Ｖ系の高電圧系を選択器５０が指定しているとき、電源入力端子１ａ、１ｂに４００Ｖ系または５７５Ｖ系の商用交流電源が接続されていると、一致回路４９は高圧系付勢信号を発生し、降圧コンバータ指令部５２によって降圧コンバータ制御部９ａがＩＧＢＴ５の制御を開始する。一方、開閉指令部５３は開閉回路５３を開放する。従って、整流部３の出力側３Ｐ、３Ｎ間には３８０Ｖ、４００Ｖ、４１０Ｖ、４４０Ｖ、４６０Ｖまたは５７５Ｖの√２倍の電圧（約５３０Ｖ、約５６０Ｖ、約５７０Ｖ、約６１０Ｖ、約６４０Ｖ、約８００Ｖ）の電圧が発生し、降圧コンバータ４が、これらの電圧を例えば約２８０Ｖに降圧する。これが高周波電圧にインバータ１４で変換され、変圧器１８で変圧され、高周波−直流変換器２０で直流電圧に変換されて、負荷に供給される。
【００４９】
この直流電源装置では、１００Ｖ系の低電圧が電源入力端子１ａ、１ｂに供給されているとき、開閉回路５４を閉成して、両波整流型倍電圧回路として整流部３及び平滑コンデンサ８ａ、８ｂを動作させているので、２００Ｖ系の低電圧が電源入力端子に供給されている場合と同等の電圧を発生することができ、負荷に必要な電圧を供給することができる。
【００５０】
また、例えば電源入力端子１ａ、１ｂに２００Ｖ系の低電圧または４００Ｖ系または５７５Ｖ系の高電圧が供給されているにも拘わらず、開閉部５４が閉成されて、倍電圧回路として整流部３が動作すると、コンデンサ８ａ、８ｂの両端間には非常に高電圧が印加され、インバータ１４が破損する。同様に、電源入力端子１ａ、１ｂに４００Ｖ系または５７５Ｖ系の高電圧が供給されているにも拘わらず、降圧コンバータ４が動作せずに、サイリスタ１０がオンしていると、やはり高電圧がインバータ１４に印加され、インバータ１４が破損する。しかし、この直流電源装置では、選択器５０によって指定した電圧と、電源入力端子１ａ、１ｂに供給されている電圧とが一致していないと、この直流電源装置は動作しない。従って、この直流電源装置が破損することがない。
【００５１】
この直流電源装置では、降圧コンバータ４を用いているので、高圧系の商用交流電源を用いた場合でも、インバータ１４には、約２８０Ｖの電圧しか印加されず、２００Ｖ系の低圧系商用交流電源として２００Ｖを使用した場合、１００Ｖ系の低圧系商用交流電源として１００Ｖを使用した場合にも、インバータ１４に印加される電圧は、約２８０Ｖである。従って、インバータ１４を構成するＩＧＢＴにはエミッタ−コレクタ間の耐電圧が６００Ｖである汎用型のものを使用することができる。無論、２００Ｖ系の低圧系商用交流電源として２００Ｖよりも高い電圧を使用したとしても、最大で３８０Ｖの電圧がインバータ１４に印加されるだけであるので、インバータ１４のＩＧＢＴには汎用型のものを使用できる。
【００５２】
上記の実施の形態では、スイッチ制御部１１は、降圧コンバータ制御部９ａからの信号に基づいて動作させたが、降圧コンバータ指令部５２からの信号に基づいて直接に動作させることもできる。また、一致回路４９が、選択信号発生器からの選択信号と、比較器４３、４４及び４５からの出力信号とが不一致であることを表しているとき、この不一致であることを表示灯やブザー等の表示装置によって表示することもできる。
【００５３】
また、上記の実施の形態では、また、一致回路４９が、選択信号発生器からの選択信号と、比較器４３、４４及び４５からの出力信号とが不一致であることを表しているとき、この直流電源装置が作動しないように構成したが、不一致であるとき、一致回路４９の出力信号に基づいて一致するように選択器５０を切り換える駆動部を設けてもよい。また、サイリスタ１０は、整流部３の出力側３ＰとＩＧＢＴ５のエミッタとの間に設けたが、整流部３の出力側３Ｐと降圧コンバータ４の出力側４Ｐとの間に設けてもよい。また、直流−高周波変換器としてインバータを使用したが、これに代えて例えばフォワード方式のスイッチング電源を使用してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第１、第２及び第３の交流電圧のいずれの電圧が供給されていても、負荷が要求する電圧を負荷に供給することができる。また、本発明によれば、選択信号が指定する電圧と実際に電源入力端子に供給されている電圧とが不一致の場合には、電源入力端子に供給されている電圧に対応したモードで直流電源装置を動作させることによって、直流伝送値を正常に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態の直流電源装置のブロック図である。
【図２】従来の直流電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ａ １ｂ 電源入力端子
３ 整流部
３Ｐ、３Ｎ 整流部の出力側
４ 降圧コンバータ
８ａ ８ｂ 平滑コンデンサ
１０ サイリスタ（開閉スイッチ）
１４ インバータ（直流−高周波変換器）
１８ 変圧器
２０ 高周波−直流変換器
４０ 制御器
４１ ４２ 分圧器
４３ ４４ ４５ 比較器
４９ 一致回路
５０ 選択器
５１ 電気信号変換器
５２ 降圧コンバータ指令部
５３ 開閉指令部

Claims (1)

1. 第１の交流電圧と、第１の交流電圧の約２倍の電圧の第２の交流電圧と、第２の交流電圧の約２倍またはこの約２倍の電圧よりも高い電圧である第３の交流電圧のうちいずれかが少なくとも入力される電源入力端子と、
   この電源入力端子に２つの入力側が接続され、前記入力側に供給された交流電圧を全波整流して整流出力側に出力する整流部と、
   この整流部の出力電圧が入力側に供給され、出力側に降圧した所定電圧を出力する降圧コンバータと、
   この降圧コンバータの入力側と出力側との間にバイパス経路を形成する開閉スイッチと、
   前記降圧コンバータの出力側間に直列接続された第１及び第２のコンデンサと、
   第１及び第２のコンデンサの接続点と、前記整流部の一方の入力側との間に接続された開閉回路と、
   第１及び第２のコンデンサ間の直流電圧を高周波電圧に変換する直流−高周波変換器と、
   この直流−高周波変換器の高周波電圧を変圧する変圧器と、
   この変圧器の高周波出力電圧を直流電圧に変換する高周波−直流変換器と、
   前記電源入力端子に供給されている電圧が第１交流電圧のとき、前記開閉スイッチをオンさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、かつ前記開閉回路をオンし、前記電源入力端子に供給されている電圧が第２交流電圧のとき、前記開閉スイッチをオンさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、かつ前記開閉回路をオフさせ、前記電源入力端子に供給されている電圧が第３交流電圧のとき、前記開閉スイッチをオフさせ、前記降圧コンバータをオンさせ、かつ前記開閉回路をオフさせる制御器とを、
   具備し、前記制御器は、
   前記電源入力端子に供給されている交流電圧が第１交流電圧のとき第１交流電圧検出信号を、第２交流電圧のとき第２交流電圧検出信号を、第３交流電圧のとき第３交流電圧検出信号を、検出信号として発生する電圧検出器と、
   操作子を有し、この操作子の操作によって第１乃至第３の交流電圧検出信号のうち選択されたものに対応する選択信号を生成する選択信号発生器と、
   前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号とが入力され、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が共に第１交流電圧に対応するものであるとき、前記開閉スイッチ及び前記開閉回路をオンさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が共に第２交流電圧に対応するものであるとき、前記開閉スイッチをオンさせ、前記開閉回路をオフさせ、前記降圧コンバータをオフさせ、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が共に第３交流電圧に対応するものであるとき、前記開閉スイッチ及び前記開閉回路をオフさせ、前記降圧コンバータをオンさせ、前記電圧検出器からの出力信号と前記選択信号発生器からの選択信号が不一致の場合、前記選択信号を前記電圧検出器からの出力信号に一致させるように前記選択信号発生器を制御する一致判定器とを、
   具備するアーク利用機器用直流電源装置。

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