JP5124349B2 - 電源装置及びアーク加工用電源装置 - Google Patents
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Description
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電源装置を用い、加工対象物のアーク加工を行うアーク加工用電圧を生成するように構成されているアーク加工用電源装置である。
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態のアーク加工用電源装置11を備えたアーク加工機10を示す。アーク加工機10は、その電源装置11から出力される加工用直流電圧をトーチTHに供給し、そのトーチTHから加工対象物Mに向けてアークを発生させることで、加工対象物Mに対してアーク溶接やアーク切断等のアーク加工を行う装置である。
(1)本実施形態では、インバータ回路13の各ブリッジアームの中間点N1,N2間(出力端子間)に共振回路15が設けられている。共振回路15は、補助コンデンサC1の放電開始となる補助スイッチング回路14のスイッチング素子S6のオフに時間T2だけ先立って共振動作を開始し、補助コンデンサC1の放電電流に基づくインバータ回路13のスイッチング素子S1〜S4の出力電流(電流Is1〜Is4)が増大するような共振電流を生じさせる。これにより、補助コンデンサC1の放電速度が速くなり、該補助コンデンサC1の放電時間が短縮化される。従って、補助コンデンサC1の放電が短時間で速やかに行われ、軽負荷時や無負荷時であっても補助コンデンサC1の放電を確実に行うことができる。その結果、スイッチング損失の低減や電圧サージの抑制を図ることができるアーク加工用電源装置11を提供することができる。
以下、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。
図3は、本実施形態のアーク加工用電源装置11aを備えたアーク加工機10を示す。本実施形態のアーク加工用電源装置11aは、400Vの入力交流電源対応である。
補助スイッチング回路14aでは、IGBTよりなるスイッチング素子S5が平滑コンデンサCa,Cbの後段の電源線L1上に配置され、IGBTよりなるスイッチング素子S6が平滑コンデンサCa,Cbの後段の電源線L2上に配置されている。各スイッチング素子S5,S6には、それぞれ還流ダイオードD5,D6が逆接続されている。各スイッチング素子S5,S6は、ゲートに入力される出力制御回路SCからの制御信号に基づいて交互にオンオフ駆動される。スイッチング素子S5,S6と補助コンデンサC1との間の電源線L1,L2間にはダイオードD9,D10が直列に接続されており、該ダイオードD9,D10は電源線L2から電源線L1に向けて順方向となるように接続されている。そして、このダイオードD9,D10間と前記平滑コンデンサCa,Cb間とは互いに接続されている。
(1)本実施形態では、直流変換回路12a及び補助スイッチング回路14aの構成が前記第1実施形態と若干異なるが、前記第1実施形態の作用効果(1)〜(4)と同様の作用効果を得ることができる。
・上記各実施形態では、共振回路15を2個のスイッチング素子S7,S8とインダクタLr,Lsとで構成したが、スイッチング素子やインダクタの数や配置等、適宜変更してもよい。またこれらの素子の他に、コンデンサや抵抗等を付加又は置換して構成してもよい。
・上記各実施形態では、アーク加工用電源装置11に実施したが、アーク加工用以外の目的で用いられる交流−交流変換電源装置に実施してもよい。また、直流変換回路12,12aを省略した直流−交流変換電源装置に実施してもよい。
14,14a…補助スイッチング回路、15…共振回路、C1…補助コンデンサ、
C0,Ca,Cb…平滑コンデンサ、
D7,D8…還流ダイオード、DR1…一次側整流回路(整流回路)、
L1,L2…電源線、Lr…共振インダクタ、M…加工対象物、
N1,N2…中間点(出力端子)、
S1〜S4…スイッチング素子、
S5,S6…スイッチング素子(補助スイッチング素子)、
S7,S8…スイッチング素子(共振用スイッチング素子)。
Claims (8)
- 整流回路及びその出力側の一対の電源線間に接続された平滑コンデンサを有し、入力交流電源を整流・平滑化した直流電圧に変換する直流変換回路と、
複数個のスイッチング素子を用いたフルブリッジ回路で構成され、第1組及び第2組のスイッチング素子が交互にオンオフして前記各電源線を介して供給された前記直流電圧を所定の交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記平滑コンデンサと前記インバータ回路との間の前記各電源線間に接続された補助コンデンサを有するとともに、前記平滑コンデンサと前記補助コンデンサとの間の前記電源線上に前記インバータ回路の第1組及び第2組のスイッチング素子と連動して動作される補助スイッチング素子が配置されてなる補助スイッチング回路とを備え、
前記補助コンデンサの充電状態で前記インバータ回路のスイッチング素子のオフに先立って前記補助スイッチング素子をオフさせ、前記補助スイッチング素子のオフによる前記補助コンデンサの放電に伴いその放電後に前記インバータ回路のスイッチング素子をオフさせるソフトスイッチング制御が行われる構成の電源装置であって、
前記インバータ回路の出力端子間に設けられ、前記補助コンデンサの放電開始となる前記補助スイッチング素子のオフ以前に共振動作を開始させ、前記補助コンデンサの放電電流に基づく前記インバータ回路のスイッチング素子の出力電流を増大させる共振電流を生じさせる共振回路を備えたことを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載の電源装置において、
前記共振回路は、前記補助スイッチング素子のオフに先立って前記共振動作が開始されることを特徴とする電源装置。 - 請求項1又は2に記載の電源装置において、
前記共振回路は、前記インバータ回路のスイッチング素子のオフに基づいて、前記共振電流を前記補助コンデンサの充電電流として供給するように構成されていることを特徴とする電源装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電源装置において、
前記共振回路は、還流ダイオードを有し前記補助スイッチング素子と連動して交互に動作される一対の共振用スイッチング素子を共振インダクタの両側にそれぞれ逆向きに接続し、前記各共振用スイッチング素子を前記インバータ回路の各出力端子にそれぞれ接続して構成されていることを特徴とする電源装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源装置において、
前記直流変換回路は、1個の前記平滑コンデンサが前記各電源線間に接続されてなり、
前記補助スイッチング回路は、前記インバータ回路の第1組及び第2組のスイッチング素子の両者と連動して動作される1個の前記補助スイッチング素子が一方の前記電源線上に配置されてなることを特徴とする電源装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源装置において、
前記直流変換回路は、2個の前記平滑コンデンサが前記各電源線間に直列に接続されてなり、前記各平滑コンデンサは、自身の前記直流電圧を後段の前記インバータ回路にそれぞれ供給可能に接続され、
前記補助スイッチング回路は、前記インバータ回路の第1組及び第2組のスイッチング素子の対応する素子とそれぞれ連動して動作される前記補助スイッチング素子が前記各電源線上にそれぞれ配置されてなることを特徴とする電源装置。 - 複数個のスイッチング素子を用いたフルブリッジ回路で構成され、第1組及び第2組のスイッチング素子が交互にオンオフして一対の電源線を介して供給された直流電圧を所定の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前段の前記各電源線間に接続された補助コンデンサを有するとともに、その補助コンデンサ前段の前記電源線上に前記インバータ回路の第1組及び第2組のスイッチング素子と連動して動作される補助スイッチング素子が配置されてなる補助スイッチング回路とを備え、
前記補助コンデンサの充電状態で前記インバータ回路のスイッチング素子のオフに先立って前記補助スイッチング素子をオフさせ、前記補助スイッチング素子のオフによる前記補助コンデンサの放電に伴いその放電後に前記インバータ回路のスイッチング素子をオフさせるソフトスイッチング制御が行われる構成の電源装置であって、
前記インバータ回路の出力端子間に設けられ、前記補助コンデンサの放電開始となる前記補助スイッチング素子のオフ以前に共振動作を開始させ、前記補助コンデンサの放電電流に基づく前記インバータ回路のスイッチング素子の出力電流を増大させる共振電流を生じさせる共振回路を備えたことを特徴とする電源装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電源装置を用い、加工対象物のアーク加工を行うアーク加工用電圧を生成するように構成されていることを特徴とするアーク加工用電源装置。
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