JPS63313668A - Power source for ac/dc arc welding - Google Patents
Power source for ac/dc arc weldingInfo
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- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分計〕
本発明は、特にＴＩＧ溶接用電源として好適なインバー
タ制御形の交直両用アーク溶接電源に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to an inverter-controlled AC/DC arc welding power source that is particularly suitable as a TIG welding power source.
近年、インバータ制御の採用により小形＠量化を図った
交直両用アーク溶接電源が実用化されている。In recent years, AC/DC arc welding power sources have been put into practical use that are smaller and more compact by adopting inverter control.
その主回路構成を第３図に示す。すなわち、入力端子１
に印加された商用周波数の三相交流電圧を入力側整流回
路２により直流とし、これをインバータ３により商用周
波数より高い周波数、例えば２０ ｋ Ｈｚの交流に変
換して主変圧器４に印加し、主変圧器４により溶接に適
した電圧に降圧された交流電圧を出力側整流回路５、リ
アクタ６、コンデンサＩによって平滑な直流とし、極性
反転回路２１を介して出力端子１４から交流出力と直流
出力を選択的に取り出す構成となっている。極性反転回
路２１はトランジスタ等の反転用スイッチング素子２２
４６．２５と逆並列ダイオード２６．２７，２８．２９
をブリッジ接続して構成され、２２．Ｚ３と冴、２５の
２組のスイッチング素子を交互にオン中オフさせれば、
出力は交流とな夛、いずれか１組のスイッチング素子の
みをオンし続ければ、出力は直流となる。いずれの場合
も、インバータ３の出力パルス幅を変えることによって
出力制御を行なう。The main circuit configuration is shown in FIG. That is, input terminal 1
The input side rectifier circuit 2 converts the three-phase alternating current voltage at the commercial frequency applied to the input side rectifier circuit 2 into direct current, converts it into an alternating current at a frequency higher than the commercial frequency, for example, 20 kHz, and applies it to the main transformer 4, The AC voltage stepped down to a voltage suitable for welding by the main transformer 4 is converted into smooth DC by the output side rectifier circuit 5, reactor 6, and capacitor I, and is outputted from the output terminal 14 through the polarity reversing circuit 21 as an AC output and a DC output. It is configured to selectively take out. The polarity inversion circuit 21 includes an inversion switching element 22 such as a transistor.
46.25 and anti-parallel diodes 26.27, 28.29
22. If two sets of switching elements Z3, Sae, and 25 are turned on and off alternately,
The output is alternating current, and if only one set of switching elements is kept on, the output becomes direct current. In either case, output control is performed by changing the output pulse width of the inverter 3.
上記従来技術では、反転用スイッチング素子ｎ〜δのオ
ン・オフの時間比と周期の選択により溶接に適した交流
出力波形が得られる。しかし、アーク溶接回路は低圧大
電流回路であるため、反転用スイッチング素子４〜２５
が大容量素子となる上、常に２個直列に動作するため、
電力損失が大きい。In the above-mentioned prior art, an AC output waveform suitable for welding can be obtained by selecting the on/off time ratio and cycle of the reversing switching elements n to δ. However, since the arc welding circuit is a low voltage and large current circuit, the switching elements 4 to 25 for reversing
is a large-capacitance element and always operates two in series, so
Power loss is large.
さらに、主変圧器出力側回路は負荷ケーブルも含めて誘
導性回路であシ、出力電流の極性反転時に過渡電圧を発
生するので、各スイッチング素子ごとに過渡電圧を吸収
するためのコンデンサ・抵抗等の図示していない保護部
品も多数必要とする。Furthermore, the main transformer output circuit, including the load cable, is an inductive circuit and generates a transient voltage when the polarity of the output current is reversed, so capacitors and resistors are required for each switching element to absorb the transient voltage. Many protective parts (not shown) are also required.
この結果、溶接電源全体として寸法・重量が大きく、か
つ高価となるのを免れなかった。As a result, the welding power source as a whole inevitably becomes large in size, weight, and expensive.
本発明の目的は、より小形軽量で低損失であシ、かつ経
済的なインバータ制御形の交直両用アーク洛接電源を提
供することにある。An object of the present invention is to provide an inverter-controlled AC/DC arc DC power supply that is smaller, lighter, has lower loss, and is more economical.
上記目的は、インバータにより出力制御される主変圧器
の出力側に中性点を有する整流回路を設け、この出力側
整流回路の正負出力端子間に直列接続された２個のコン
デンサと直列接続された２個の逆並列ダイオード付スイ
ッチング素子とを並列に接続してブリッジ回路を構成し
１かつブリッジ回路の上記両コンデンサの接続点を出力
側整流回路の中性点に接続し、ブリッジ回路の上記両コ
ンデンサの接続点と上記中性点との間またはブリッジ回
路と出力側整流回路の正負出力端子との間にリアクタを
設け、ブリッジ回路の上記両コンデンサの接続点と上記
両スイッチング素子の接続点から溶接用出力端子を導出
し、上記両スイッチング素子のオンオフ制御により交流
出力と直流出力を選択的に取り出し得るようにすること
で達成される。The above purpose is to provide a rectifier circuit having a neutral point on the output side of the main transformer whose output is controlled by an inverter, and to connect in series with two capacitors connected in series between the positive and negative output terminals of this output side rectifier circuit. 2 switching elements with anti-parallel diodes are connected in parallel to form a bridge circuit. A reactor is provided between the connection point of both capacitors and the above neutral point or between the bridge circuit and the positive and negative output terminals of the output side rectifier circuit, and a reactor is provided between the connection point of both the above capacitors of the bridge circuit and the connection point of both the above switching elements. This is achieved by leading out a welding output terminal from the welding device and selectively taking out the AC output and the DC output by on/off control of both of the switching elements.
出力側整流回路の正側出力端子に接続されたスイッチン
グ素子をオンにすると、正側出力端子から当該スイッチ
ング素子と負荷を経て中性点へと正方向の直流電流が流
れ、出力側整流回路の負側出力端子に接続されたスイッ
チング素子をオンにすると、中性点から当該スイッチン
グ素子と負荷を経て負側出力抱子へと逆方向の直流電流
が流れる。両スイッチング素子を交互にオン・オフさせ
れば、上記経路で負荷に交流電流が流れ、出力側のスイ
ッチング素子２個で直流を交流に変換することができる
。出力回路のリアクタとコンデンサはインバータ出力周
波数の電流リップルを平滑化する。いずれか一方のスイ
ッチング素子がオンからオフになる極性反転時に出力回
路のリアクタに発生する過渡電圧は出力側整流回路を介
してコンデンサに吸収され、また９荷ケーブルに発生す
る過渡電圧は使方のスイッチング素子が有する逆並列ダ
イオードを介してコンデンサに吸収される。When the switching element connected to the positive output terminal of the output rectifier circuit is turned on, a positive direct current flows from the positive output terminal through the switching element and the load to the neutral point, and the output rectifier circuit When the switching element connected to the negative output terminal is turned on, a direct current flows in the opposite direction from the neutral point through the switching element and the load to the negative output holder. By alternately turning on and off both switching elements, alternating current flows through the load through the above path, and the two switching elements on the output side can convert direct current to alternating current. The reactor and capacitor in the output circuit smooth out the current ripple in the inverter output frequency. The transient voltage generated in the reactor of the output circuit when the polarity is reversed when one of the switching elements goes from on to off is absorbed by the capacitor via the output side rectifier circuit, and the transient voltage generated in the 9-load cable is It is absorbed by the capacitor via the anti-parallel diode included in the switching element.
そして、この過渡電圧により充電されたコンデンサは、
絣いて他方のスイッチング素子がオフからオンになった
ときに負荷を通して放電し、アークの再点弧を助ける。The capacitor charged by this transient voltage is
When the other switching element turns on from off, it discharges through the load and helps re-ignite the arc.
以下、本発明の一実施例を第１図により訓明するＯ
本実施例では、入力端子１に印加された商用周波数の三
相交流電圧を入力側整流回路２により直流とし、これを
インバータ３により商用周波数よシ高い周波数、例えば
２０ ｋ ｌ１ｌｚの交流に変換して主変圧器４に印加
する。主変圧器４により溶接に適した電圧に降圧された
交流電圧を中性点Ｎを有する出力側整流回路５で全波整
流して直流に変換する〇
一方、逆並列ダイオード１２ 、１３を有する２個のス
イッチング素子１０ 、１１を直列に接続し、これと並
列に２個の直列コンデンサ８，９を接続してブリッジ回
路を楢成する。なお、逆並列ダイオード１２ 、１３は
、一般的にはトランジスタ等のスイッチング素子１０
、１１に内蔵されている。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. It is converted into an alternating current with a frequency higher than the commercial frequency, for example, 20 kl1lz, and is applied to the main transformer 4. The AC voltage stepped down to a voltage suitable for welding by the main transformer 4 is full-wave rectified in the output side rectifier circuit 5 having a neutral point N and converted to DC. On the other hand, it has anti-parallel diodes 12 and 13. Two switching elements 10 and 11 are connected in series, and two series capacitors 8 and 9 are connected in parallel to form a bridge circuit. Note that the anti-parallel diodes 12 and 13 are generally connected to the switching element 10 such as a transistor.
, 11.
上記ブリッジ回路のスイッチング素子１０とコンデンサ
８の接続点を出力側整流回路５の正側出力端子に、スイ
ッチング素子１１とコンデンサ９の接続点を出力側整流
回路５の負側出力端子に、コンデンサ８，９の接続点を
リアクタ６を介して中性点Ｎにそれぞれ接続する。また
、溶接用出力をスイッチング素子１０ 、１１の接続点
とコンデンサ８゜９の接続点から取シ出すよう溶接用出
力端子１４を設ける。The connection point between the switching element 10 and the capacitor 8 of the bridge circuit is connected to the positive output terminal of the output rectifier circuit 5, the connection point between the switching element 11 and the capacitor 9 is connected to the negative output terminal of the output rectifier circuit 5, and the capacitor 8 , 9 are connected to the neutral point N via the reactor 6, respectively. Further, a welding output terminal 14 is provided so that the welding output is taken out from the connection point between the switching elements 10 and 11 and the connection point between the capacitor 8.9.
上記栴成において、スイッチング素子１０゛をオンスイ
ツチング素子１１をオフにすると、出力側整流回路５の
正側出力端子からスイッチング素子１０、負荷（図示せ
ず）、リアクタ６を経て中性点Ｎへと正方向の直流電流
が流れ、スイッチング素子１０をオフ・スイッチング素
子１１をオンにすると、中性点Ｎからリアクタ６、負荷
（図示せず）、スイッチング素子１１を経て出力側整流
回路５の負側出力端子へと逆方向の直流電流が流れる。In the above formation, when the switching element 10' is turned on and the switching element 11 is turned off, the output terminal of the output rectifier circuit 5 passes through the switching element 10, the load (not shown), and the reactor 6 to the neutral point N. When a positive direct current flows to the output rectifier circuit 5 from the neutral point N through the reactor 6, the load (not shown), and the switching element 11, the switching element 10 is turned off and the switching element 11 is turned on. Direct current flows in the opposite direction to the negative output terminal.
また、スイッチング素子１０ 、１１を交互にオン・オ
フさせると、上記の経路で負荷に交流電流を供給するこ
とができる。このとき、オン・オフの時間比と周期を道
択することによって任意の交流出力波形が得られる。Furthermore, by alternately turning on and off the switching elements 10 and 11, alternating current can be supplied to the load through the above path. At this time, an arbitrary AC output waveform can be obtained by selecting the on/off time ratio and cycle.
このようにスイッチング素子１０ 、１１のオン囃オフ
を制御するのが駆動回路１８であシ、出力電流値の制御
は、変流器１５の電流検出値を電流設定器１７の設定値
と比較し、両者が一致するようにパルス幅制御回路１６
でインバータ３の出力パルス幅を制御することによって
行なわれる。In this way, the drive circuit 18 controls the on-off state of the switching elements 10 and 11, and the output current value is controlled by comparing the detected current value of the current transformer 15 with the set value of the current setter 17. , the pulse width control circuit 16 so that the two match.
This is done by controlling the output pulse width of the inverter 3.
本機が最も一般的に使われる交流ＴＩＧ溶接では、正極
性半波から逆極性半波に移るときに再点弧しにくい。こ
の再点弧を助けるために必要とあれば、逆極性半波への
極性反転時にコンデンサ９を所要の電圧に充電する再点
弧神助回路１９を設ける。In AC TIG welding, where this machine is most commonly used, it is difficult to re-ignite when transitioning from a positive half-wave to a reverse half-wave. If necessary to assist this restriking, a restriking aid circuit 19 is provided to charge the capacitor 9 to a required voltage when the polarity is reversed to the opposite half-wave.
インバータ出力周波数の電流リップルはリアクタ６とコ
ンデンサ８，９で平滑化し、出力電流の極性反転時にリ
アクタ６および図示しない負荷ケーブルに発生する過渡
電圧もコンデンサ８，９で吸収する。その作用をスイッ
チング素子１０がオンからオフになる反転時について説
明すると、このときリアクタ６に発生する過渡電圧は、
リアクタ６→主変圧器４→出力側整流回路５→コンデン
サ８→リアクタ６の経路でコンデンサ８を充電する。The current ripple of the inverter output frequency is smoothed by the reactor 6 and the capacitors 8 and 9, and the capacitors 8 and 9 also absorb the transient voltage generated in the reactor 6 and the load cable (not shown) when the polarity of the output current is reversed. To explain the effect when the switching element 10 is inverted from on to off, the transient voltage generated in the reactor 6 at this time is:
The capacitor 8 is charged through the path of reactor 6 → main transformer 4 → output side rectifier circuit 5 → capacitor 8 → reactor 6.
また負荷ケーブルに発生する過渡電圧は、負荷ケーブル
−コンデンサ９→逆並列ダイオード１３→負荷ケーブル
の経路でコンデンサ９を充電する。そして、コンデンサ
９の電荷は、続いてスイッチング素子１１がオフからオ
ンになったときに負荷を通して放電し、アークの再点弧
を助ける。スイッチング素子１１がオンからオフになる
反転時についても上記と同様である。このように、コン
デンサ８゜９は電流リップルの平滑化、過渡電圧のｇ＆
収・再点弧の促進を行なう。Further, the transient voltage generated in the load cable charges the capacitor 9 through the path of load cable - capacitor 9 -> anti-parallel diode 13 -> load cable. The charge on the capacitor 9 is then discharged through the load when the switching element 11 is turned on from off, helping to re-ignite the arc. The same applies to the inversion when the switching element 11 changes from on to off. In this way, the capacitor 8゜9 is used for smoothing current ripple, g &
Promote recovery and restriking.
第１図のリアクタ６に代えて、第２図に示すように出力
側整流回路５の正側出力端子とブリッジ回路との間およ
び出力側整流回路５の負側出力端子とブリッジ回路との
間にリアクタ６・７を別置してもよい。この場合、リア
クタ６＠７の鉄心を共通として両者を磁気的に結合し、
それぞれの誘起電圧の向きを通電方向と一致させること
によりスイッチング素子１０がオンからオフになる反転
時にリアクタ６に発生する過渡電圧でリアクタ７に電圧
を誘起させ、その電圧によって逆極性側のコンデンサ９
を充電することができ、反転時リアクタに発生する電圧
をより有効に再点弧に利用できるようになる。In place of the reactor 6 shown in FIG. 1, as shown in FIG. The reactors 6 and 7 may be placed separately. In this case, the iron core of reactor 6@7 is used as a common core, and both are magnetically coupled.
By making the directions of the respective induced voltages match the current direction, the transient voltage generated in the reactor 6 when the switching element 10 is inverted from on to off is used to induce a voltage in the reactor 7, and the voltage causes the capacitor 9 on the opposite polarity side to be induced in the reactor 7.
The voltage generated in the reactor during reversal can be used more effectively for restriking.
本発明によれば、下記のような効果がある。 According to the present invention, there are the following effects.
（１）最も高価な回路部品である出力側の反転用スイッ
チング素子が２１１！でよく、各スイッチング素子に付
属するコンデンサ、抵抗等の保護部品もそれだけ少なく
てすむので、それらのコストが従来機の％となり、経済
的である。(1) The most expensive circuit component, the inversion switching element on the output side, is 211! Since the number of protective parts such as capacitors and resistors attached to each switching element can be reduced accordingly, the cost thereof is reduced to % of that of the conventional device, making it economical.
（２） 反転用スイッチング素子は１１−ずつ動作す
るので、その電力損失が従来機に比べ半減する。(2) Since the reversing switching elements operate in 11-step increments, the power loss is halved compared to the conventional device.
（３）特別な部品を用いずに、電流リップルの平滑化、
極性反転時の過渡電圧の吸収、吸収したエネルギーによ
るアークの再点弧の促進ができる。(3) Smoothing of current ripple without using special parts,
It can absorb transient voltage during polarity reversal and promote arc re-ignition using the absorbed energy.
（４）正方向電流と逆方向′電流を流す電源として主変
圧器および出力側整流回路を共用できるため、回路構成
が簡単で電力損失も少なく、溶接電源をより小形＠量化
することができる。(4) Since the main transformer and the output side rectifier circuit can be used in common as a power source for passing forward current and reverse current, the circuit configuration is simple, power loss is small, and the welding power source can be made smaller and more compact.
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本発
明の他の実施例を示す回路図、第３図はインバータ制御
形交直両用アーク浴接ＭＬ源の従来例の回路図である。
３・・・インバータ、４・・・主変圧器、５・・・出力
側整流回路、６，７・・・リアクタ、８，９・・・コン
デンサ、１０ 、１１・・・スイッチング素子１．１２
、１３・・・把並列ダイオード、１４・・・出力端子
、１８・・・駆動回路、Ｎ・・・中性点。
特許出■人 日立積工株式会社
代理人 弁理士 秋 本 正 実外１名
ブーーー人７７塙壬 ４−一一主斐圧姓 ５−０−出１
４勢ｌＩＬ回絡６．７．、− り了７り ８，９ −
−−コンデ゛ンす ブＯ，ブブ、−人イ・ｙ＋ング素
↓ｒ２．ヅ３．−逆ｔヶ汐゛イ才−Ｆ゛１４−・−出力
境＋ Ｎ −・−中柱、＠、Ｌ ２ ヱ
第 ３ 図Fig. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention, and Fig. 3 is a circuit diagram of a conventional example of an inverter-controlled AC/DC arc bath contact ML source. It is a diagram. 3... Inverter, 4... Main transformer, 5... Output side rectifier circuit, 6, 7... Reactor, 8, 9... Capacitor, 10, 11... Switching element 1.12
, 13... Parallel diode, 14... Output terminal, 18... Drive circuit, N... Neutral point. Patent author Hitachi Sekko Co., Ltd. agent Patent attorney Tadashi Akimoto 1 other person Boo-jin 77 Hanami 4-11 Main pressure surname 5-0-1
4 forces IL circuit 6.7. , - ri completed 7ri 8,9 -
--condensation buO, bubu, -person y+ng element ↓r2. ㅅ3. - Reverse t-force - F゛14-・- Output boundary + N −・- Middle pillar, @, L 2 ヱ Fig. 3
Claims (1)
に中性点を有する整流回路を設け、この出力側整流回路
の正負出力端子間に直列接続された２個のコンデンサと
直列接続された２個の逆並列ダイオード付スイッチング
素子とを並列に接続してブリッジ回路を構成し、かつブ
リッジ回路の上記両コンデンサの接続点を出力側整流回
路の中性点に接続し、ブリッジ回路の上記両コンデンサ
の接続点と上記中性点との間またはブリッジ回路と出力
側整流回路の正負出力端子との間にリアクタを設け、ブ
リッジ回路の上記両コンデンサの接続点と上記両スイッ
チング素子の接続点から溶接用出力端子を導出し、上記
両スイッチング素子のオンオフ制御により交流出力と直
流出力を選択的に取り出し得るようにしたことを特徴と
する交直両用アーク溶接電源。 ２、ブリッジ回路と出力側整流回路の正側出力端子との
間およびブリッジ回路と出力側整流回路の負側出力端子
との間にリアクタを設け、両方のリアクタを磁気的に結
合したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交
直両用アーク溶接電源。[Claims] 1. A rectifier circuit having a neutral point is provided on the output side of the main transformer whose output is controlled by an inverter, and two capacitors are connected in series between the positive and negative output terminals of this output side rectifier circuit. and two switching elements with anti-parallel diodes connected in series are connected in parallel to form a bridge circuit, and the connection point of both of the capacitors of the bridge circuit is connected to the neutral point of the output side rectifier circuit, A reactor is provided between the connection point of both the above capacitors of the bridge circuit and the above neutral point, or between the bridge circuit and the positive and negative output terminals of the output side rectifier circuit, and the reactor is provided between the connection point of the above both capacitors of the bridge circuit and the above both switching points. An AC/DC arc welding power source characterized in that a welding output terminal is led out from the connection point of the element, and AC output and DC output can be selectively taken out by on/off control of both the switching elements. 2. A reactor is provided between the bridge circuit and the positive output terminal of the output rectifier circuit and between the bridge circuit and the negative output terminal of the output rectifier circuit, and both reactors are magnetically coupled. An AC/DC arc welding power source according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146953A JPS63313668A (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Power source for ac/dc arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146953A JPS63313668A (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Power source for ac/dc arc welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63313668A true JPS63313668A (en) | 1988-12-21 |
| JPH0586317B2 JPH0586317B2 (en) | 1993-12-10 |
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ID=15419310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62146953A Granted JPS63313668A (en) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | Power source for ac/dc arc welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63313668A (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0586317B2 (en) | 1993-12-10 |
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