JPWO2018220933A1 - アーク加工用電源装置およびアーク加工用電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

インバータ回路（ＩNＶ１，ＩＮＶ２）を構成するスイッチング素子の温度の測定値と出力電流に係る設定値によって、複数あるインバータ回路（ＩNＶ１，ＩＮＶ２）の駆動と停止を、インバータ回路（ＩNＶ１，ＩＮＶ２）での消費電力が小さくなるように選択する。

Description

本開示は、アーク加工用電源装置に内蔵されているインバータ回路を複数並列に設けて、並列運転する技術に関するものである。

アーク加工用電源装置において、溶接電流としての出力電流の増大をはかるためにインバータ回路を複数並列に設け並列運転を行って対応してきた。

一方、上記のようなインバータ回路が複数並列に設けられたアーク加工用電源装置において、特に出力電流が小さい場合は、いくつかのインバータ回路を停止させるほうが、全てのインバータ回路を駆動させるよりも、溶接性が改善される場合がある。

インバータ回路が複数並列に設けられた従来のアーク加工用電源装置では、インバータ回路の出力制御信号のパルス波形の歯抜けを検出して、あるインバータ回路を停止させる、という方法が開示されている（特許文献１）。

特許第４９６５２３８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、あるインバータ回路を停止させることにより、アーク加工用電源装置の全体での消費電力が増大する場合がある。

本開示は、インバータ回路が複数並列に設けられたアーク加工用電源装置において、アーク加工用電源装置の消費電力が小さくなるように制御する手法を提供する。

本開示の一態様のアーク加工用電源装置は、被溶接物に対して短絡溶接またはパルス溶接を行うアーク加工用電源装置であって、商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第１の１次整流回路と、第１の１次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第１の平滑コンデンサと、第１の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第１のインバータ回路と、第１のインバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する第１の主変圧器と、第１の主変圧器の出力を整流する第１の２次整流回路と、商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第２の１次整流回路と、第２の１次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第２の平滑コンデンサと、第２の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第２のインバータ回路と、第２のインバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する第２の主変圧器と、第２の主変圧器の出力を整流する第２の２次整流回路と、第１の２次整流回路の出力と前記第２の２次整流回路の出力を合わせた電流を平滑して出力端子に出力電流を出力する直流リアクトルと、出力電流の検出を行う出力電流検出回路と、予め定めた出力電流に係る設定値を設定する出力電流設定回路と、出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を予め記憶する第１の記憶回路と、出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と第１の記憶回路に記憶されている出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数とを比較して、設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を求める比較回路と、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係である温度に対する消費電力の関係を予め記憶する第２の記憶回路と、出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と、第１のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、第２のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、第２の記憶回路の記憶されている温度に対する消費電力パラメータから、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する消費電力を求める演算回路と、比較回路より求めた設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数以上で、演算回路で求めた消費電力の中で最も消費電力が小さくなるインバータ回路の組合せを選択する選択回路と、選択回路により選択されたインバータ回路の組合せに基づいて、第１のインバータ回路を制御する第１の出力制御信号と第２のインバータ回路を制御する第２の出力制御信号を出力する出力制御回路と、を備えるものである。

本開示の別の態様のアーク加工用電源装置の制御方法は、インバータ回路が複数並列に設けられ、被溶接物に対して、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有する短絡溶接を行うアーク加工用電源装置の制御方法であって、短絡溶接の本溶接期間については、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と、被溶接物に対して出力される出力電流の時間平均である平均出力電流とからそれぞれのインバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、複数のインバータ回路それぞれでの消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路の駆動と停止を選択するものである。

本開示のさらに別の態様のアーク加工用電源装置の制御方法は、インバータ回路が複数並列に設けられ、被溶接物に対して、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有するパルス溶接を行うアーク加工用電源装置の制御方法であって、パルス溶接の本溶接期間については、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値とパルス溶接のベース電流およびピーク電流とからそれぞれのインバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択するものである。

本開示の一態様に係るアーク加工用電源装置は、複数並列に接続された電源ユニットを備える大電流対応のアーク加工用電源装置である。各電源ユニットは、１次整流回路、平滑コンデンサ、インバータ回路、主変圧器及び２次整流回路を含む。アーク加工用電源装置は、各インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度を測定し、それらに基づいて各インバータ回路での消費電力が最も小さくなるように各インバータ回路の駆動または停止を決定する。したがって、アーク加工用電源装置の消費電力を低減することができる。

図１は、電源ユニットが２個並列に設けられたアーク加工用電源装置の電気接続図である。 図２は、電源ユニットが２個並列に設けられたアーク加工用電源装置における、第１の記憶回路に記憶される情報の一例、すなわち、出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係の一例を示す図である。 図３Ａは、電源ユニットが２個並列に設けられたアーク加工用電源装置における、第２の記憶回路に記憶される情報の一例、すなわち、温度に対する消費電力の関係の一例、より詳しくは、インバータ回路の温度毎の、駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係の一例を示す図である。 図３Ｂは、温度に対する消費電力の関係の別の一例を示す図である。 図４は、電源ユニットが２個並列に設けられたアーク加工用電源装置における演算回路の演算結果の一例を示す図である。 図５は、短絡溶接時の出力電流波形と出力電圧波形の一例を示す図である。 図６Ａは、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する常温領域でのインバータ回路の消費電力を示す図である。 図６Ｂは、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する高温領域でのインバータ回路の消費電力を示す図である。 図７は、演算回路の演算結果を示す図である。 図８は、短絡溶接時の出力電流と出力電圧と駆動するインバータ回路の個数の関係の一例を示す図である。 図９は、短絡溶接時の出力電流と出力電圧と駆動するインバータ回路の個数の関係の一例を示す図である。 図１０は、パルス溶接時の出力電流波形と出力電圧波形の一例を示す図である。 図１１は、パルス溶接時の出力電流と出力電圧と駆動するインバータ回路の個数の関係の一例を示す図である。

（実施の形態１）
以下、本開示の実施の形態１について、図１から図９を用いて説明をする。まず、アーク加工用電源装置の構成について図１から図４を用いて説明する。図１は、１次整流回路、平滑コンデンサ、インバータ回路、主変圧器及び２次整流回路から形成される電源ユニットを２個並列に設けたアーク加工用電源装置を示す。

商用交流電源ＡＣからの交流電力を整流して直流電圧を出力する第１の１次整流回路ＤＲ１１と、直流電圧を平滑する第１の平滑コンデンサＣ１とで直流電源回路が形成される。また、第２の１次整流回路ＤＲ１２と第２の平滑コンデンサＣ２は、第１の１次整流回路ＤＲ１１と並列に設けられており、それぞれ第１の１次整流回路ＤＲ１１と直流電圧を平滑する第１の平滑コンデンサＣ１と同じ動作をする。

第１のインバータ回路ＩＮＶ１はＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子によって形成される。第１のインバータ回路ＩＮＶ１は、第１の１次整流回路ＤＲ１１によって出力された直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する。また、第２のインバータ回路ＩＮＶ２は第２の１次整流回路ＤＲ１２によって出力された直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する。

第１の主変圧器ＭＴＲ１は第１のインバータ回路ＩＮＶ１から出力された高周波交流電圧をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する。第１の２次整流回路ＤＲ２１は第１の主変圧器ＭＴＲ１の出力を整流し直流電流を出力する。

第２の主変圧器ＭＴＲ２は第２のインバータ回路ＩＮＶ２から出力された高周波交流電圧をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する。第２の２次整流回路ＤＲ２２は第２の主変圧器ＭＴＲ２の出力を整流し直流電流を出力する。

直流リアクトルＤＣＬは第１の２次整流回路ＤＲ２１から出力された直流電流と第２の２次整流回路ＤＲ２２から出力された直流電流とを合わせた直流電流を平滑する。

出力端子ＯＴとトーチＴＨとの間と、出力端子ＯＴと被加工物Ｍとのそれぞれの間には、作業者によって電気的接続ができる電線などが取り付けられる。出力端子ＯＴは、トーチＴＨと被加工物Ｍとの間に直流リアクトルＤＣＬによって平滑された直流電流を溶接電流として供給する。

出力電流検出回路ＣＴは、溶接電流としての出力電流を検出し、検出された出力電流を示す出力電流検出信号Ｉｏを出力する。出力電流は、第１の２次整流回路ＤＲ２１の出力の直流電流と第２の２次整流回路ＤＲ２２の出力の直流電流とを合わせた直流電流である。

出力電流設定回路ＩＳは、作業者によって予め調整される出力電流に係る設定値を出力電流設定信号Ｉｓとして出力する。

第１の記憶回路ＭＣ１は、出力電流に対する最低限、駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を予め記憶している。ここでは、インバータ回路とは、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２のことである。第１の記憶回路ＭＣ１は、この記憶された関係を第１の記憶信号Ｍｃ１として出力する。例えば、図２に示すように、第１の記憶回路ＭＣ１は出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。出力電流が出力電流閾値Ｉｔｈ未満の電流値の場合、少なくとも１個のインバータ回路の駆動が必要である。出力電流が出力電流閾値Ｉｔｈ以上の電流値の場合、少なくとも２個のインバータ回路の駆動が必要である。

図１に示す、比較回路ＣＣは出力電流設定信号Ｉｓと第１の記憶信号Ｍｃ１を比較して、駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を比較信号Ｃｃとして出力する。

第２の記憶回路ＭＣ２は、温度に対するインバータ回路の消費電力の関係を記憶しており、この関係を第２の記憶信号Ｍｃ２として出力する。この関係は、より詳しくは、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度に対する、駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係である。例えば、第２の記憶回路ＭＣ２は図３Ａに示すような温度に対する駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係を記憶している。同図から明らかなように、駆動するインバータ回路１個あたりの出力電流が増大すればインバータ回路の消費電力も増大する傾向がある。また、温度領域が例えば８０〜９０℃の高温であれば、５〜３５℃の常温に比べて、駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流に対する消費電力の傾きが増加する。

反対に、図３Ｂのように温度領域が高温であれば、常温に比べて、駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流に対する消費電力の傾きが減少する場合もある。第２の記憶回路ＭＣ２に記憶される温度に対するインバータ回路の消費電力の関係は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２を構成するスイッチング素子（ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ）の仕様書などから決定できる。

図１に示す、第１の温度測定値Ｔ１は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１を構成するスイッチング素子の温度測定値である。また、第２の温度測定値Ｔ２は、第２のインバータ回路ＩＮＶ２を構成するスイッチング素子の温度測定値である。これらのスイッチング素子の温度は、図示しないサーミスタなどによって測定される。

演算回路ＯＣは、各インバータ回路の駆動と停止の組み合わせに対する全インバータ回路の合計の消費電力を演算する。この合計の消費電力は、第１の温度測定値Ｔ１と、第２の温度測定値Ｔ２と、第２の記憶信号Ｍｃ２に基づいて得られる。演算回路ＯＣは、この演算結果を演算信号Ｏｃとして出力する。例えば、演算回路ＯＣによる、各インバータ回路の組合せでの消費電力の演算結果は図４に示すようになる。第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の駆動と停止の組合せは３通りある（両方停止の場合を除く）。演算回路ＯＣは、それぞれの場合の合計消費電力Ｗｗ３である消費電力値Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ４３（Ｗ３１＋Ｗ３２）を演算する。

ここで消費電力値Ｗ２１は第１のインバータ回路ＩＮＶ１が駆動し、第２のインバータ回路ＩＮＶ２が停止した時の合計消費電力の値、すなわち、第１のインバータ回路ＩＮＶ１が１個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。また、消費電力値Ｗ２２は第１のインバータ回路ＩＮＶ１が停止し、第２のインバータ回路ＩＮＶ２が駆動した時の合計消費電力の値、すなわち、第２のインバータ回路ＩＮＶ２が１個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。また、消費電力値Ｗ４３は、インバータ回路が２個駆動して、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２とが共に駆動した時の合計消費電力の値、すなわち、第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗ３１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗ３２の和の消費電力の値である。

図１に示す、選択回路ＳＣは駆動が必要なインバータ回路の最少の個数以上の組み合わせの中で第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の合計の消費電力が最も小さくなる組み合わせを選択する。この選択結果は、比較信号Ｃｃと演算信号Ｏｃに基づいて得られる。選択回路ＳＣは、各インバータ回路の駆動または停止に関する選択結果を選択信号Ｓｃとして出力する。

出力制御回路ＯＣＣは、出力電流検出信号Ｉｏが出力電流設定信号Ｉｓと等しくなるように、選択信号Ｓｃで駆動が選択されたインバータ回路の出力を制御する。出力制御回路ＯＣＣは、さらに、選択信号Ｓｃで停止が選択されたインバータ回路の出力を０になるように制御する。出力制御回路ＯＣＣは、第１のインバータ回路ＩＮＶ１の出力を制御するための第１の出力制御信号Ｏｃｃ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の出力を制御するための第２の出力制御信号Ｏｃｃ２を出力する。

第１のインバータ駆動回路ＳＤ１は、第１の出力制御信号Ｏｃｃ１に応じて第１のインバータ回路ＩＮＶ１を駆動するための第１のインバータ駆動信号Ｓｄ１を出力する。また、第２のインバータ駆動回路ＳＤ２は、第２の出力制御信号Ｏｃｃ２に応じて第２のインバータ回路ＩＮＶ２を駆動するための第２のインバータ駆動信号Ｓｄ２を出力する。

このように、図１に示す構成のアーク加工用電源装置において、第１の記憶回路ＭＣ１は図２に示す出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第２の記憶回路ＭＣ２は図３Ａに示すインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。

次に、図５から図９を用いて、短絡アーク溶接である短絡溶接の動作を説明する。短絡溶接は、溶接開始期間Ｔｈ、本溶接期間Ｔｗ、溶接終了期間Ｔｅを含む。本溶接期間は、短絡状態の短絡期間Ｔｓとアーク状態のアーク期間Ｔａとを繰り返す期間である。以下の説明では、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２が同じスイッチング素子で構成されていることとする。なお、同じスイッチング素子とは、型式が同じであり、言い換えると同性能のスイッチング素子のことを示す。

図５は、短絡溶接時の出力電流波形と出力電圧波形を示している。本溶接期間Ｔｗは、被加工物Ｍの溶接をしたい箇所（溶接線）に従ってトーチＴＨを移動させて溶接を行っている期間である。平均出力電流Ｉｗは、本溶接期間Ｔｗにおける、溶接ワイヤと被加工物Ｍの間に供給される、言い換えると被加工物Ｍに対して出力される出力電流を時間平均したものである。平均出力電流Ｉｗは、本溶接期間Ｔｗにおける出力電流の設定値としての設定電流に相当する。溶接開始期間Ｔｈは本溶接期間Ｔｗの平均出力電流Ｉｗよりも高い開始電流Ｉｈを一定時間出力して、溶接を開始しやすくする処理を行う期間である。溶接終了期間Ｔｅは本溶接期間Ｔｗの平均出力電流Ｉｗよりも低い終端電流Ｉｅを一定時間出力して、溶接ワイヤと被加工物Ｍがくっついてしまうのを防ぐ処理を行う期間である。基本的に作業者は、本溶接期間Ｔｗにおける平均出力電流Ｉｗを調整して被加工物Ｍに合った溶接を行う。

上述の通り、短絡溶接の本溶接期間Ｔｗは、短絡期間Ｔｓとアーク期間Ｔａを含む。短絡期間Ｔｓは、溶接ワイヤと被加工物Ｍが電気的に接触（短絡）している短絡状態の期間である。アーク期間Ｔａは、短絡が開放されアークが発生しているアーク状態の期間である。図５に示すように、短絡期間Ｔｓでは、出力電圧が低くなっている。一方、アーク期間Ｔａでは、出力電圧が上昇し、出力電流が高い電流値より下降している。このように短絡溶接における本溶接期間の出力電力は、平均出力電流Ｉｗの設定値が一定であれば、多少の変動はあるもののある程度一定となる。

そこで、短絡溶接における本溶接期間については、作業者により設定された平均出力電流Ｉｗの値が出力電流設定信号Ｉｓの設定値として扱うことができる。第１の記憶回路ＭＣ１に記憶されている出力電流閾値Ｉｔｈ（図２参照）に対して、平均出力電流Ｉｗの設定値が大きい場合は、比較信号Ｃｃは２個のインバータ回路の駆動を示す。一方、出力電流閾値Ｉｔｈに対して、平均出力電流Ｉｗの設定値が小さい場合は、比較信号Ｃｃは少なくとも１個のインバータ回路の駆動を示す。この場合は、第１の温度測定値Ｔ１と第２の温度測定値Ｔ２によって駆動するインバータ回路の最少の個数が変化する。

ここでは、出力電流閾値Ｉｔｈに対して、平均出力電流Ｉｗの設定値が小さい場合について説明する。

例えば、消費電力の増加の傾きが高温領域に比べて常温領域では小さいインバータ回路のスイッチング素子の特性を図３Ａに示す。インバータ回路１個あたりの出力電流が増大すればインバータ回路の消費電力も増大する傾向がある。加えて、消費電力の増加の傾きは高温領域に比べて常温領域では小さい。常温領域では、駆動するインバータ回路１個あたりの出力電流が増大しても消費電力の増加率は小さい。

なお、高温領域とは、常温領域よりも高温であり、かつ、インバータ回路のスイッチング素子が壊れない程度の温度であり、例えば８０〜９０℃の温度である。また常温領域とは、例えば５〜３５℃の温度である。

アーク加工用電源装置のインバータ回路が十分に冷えている常温領域の状態である溶接開始前に、第１の温度測定値Ｔ１と第２の温度測定値Ｔ２がほぼ同じ値であったとする。この場合、インバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係は、例えば図６Ａに示すような関係になる。インバータ回路の温度が常温領域のため、駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流の増加に対するインバータ回路の消費電力の増加の傾きは小さい。

また、このときの演算回路ＯＣによる、各インバータ回路の組合せパターンでの消費電力の演算結果は図７に示すようになる。演算回路ＯＣは、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の駆動と停止の組合せにおけるそれぞれの合計消費電力Ｗｗ３を演算する。具体的には、演算回路ＯＣは、合計消費電力Ｗｗ３として、消費電力値Ｗｗ１１、Ｗｗ１２、Ｗｗ３３（Ｗｗ２１＋Ｗｗ２２）を演算する。

第１のインバータ回路ＩＮＶ１または第２のインバータ回路ＩＮＶ２のいずれか１個を駆動して出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗを供給する場合のインバータ出力電流をインバータ出力電流Ｉ１とする。また、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２との２個のインバータ回路を共に駆動して出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗを供給する場合のインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流をインバータ出力電流Ｉ２とする。ここで、インバータ出力電流Ｉ１はインバータ出力電流Ｉ２よりも大きいという関係がある。また、２個のインバータ回路を共に駆動する場合、各インバータ回路の出力を同じとする。言い換えるとインバータ出力電流Ｉ１はインバータ出力電流Ｉ２の約２倍という関係となる。

消費電力値Ｗｗ１１は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１が駆動し、第２のインバータ回路ＩＮＶ２が停止した時の合計消費電力の値、すなわち、第１のインバータ回路ＩＮＶ１が１個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。また、消費電力値Ｗｗ１２は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１が停止し、第２のインバータ回路ＩＮＶ２が駆動した時の合計消費電力の値、すなわち、第２のインバータ回路ＩＮＶ２が１個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。消費電力値Ｗｗ１１、消費電力値Ｗｗ１２で駆動する時のインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流は、インバータ出力電流Ｉ１である。

また、消費電力値Ｗｗ３３は、インバータ回路が２個共に駆動した時の各インバータ回路の消費電力値の和の消費電力の値である。すなわち、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２とが共に駆動した時の、第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗｗ２１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗｗ２２の和の消費電力の値である。消費電力値Ｗｗ２１、消費電力値Ｗｗ２２で駆動する時のインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流は、インバータ出力電流Ｉ２である。

具体的には、インバータ出力電流Ｉ１は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１または第２のインバータ回路ＩＮＶ２のいずれか１個のインバータ回路を駆動して出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗの電流を供給するときの、駆動しているインバータ回路のインバータ出力電流である。

第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗｗ１１は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１のみで出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗの電流を供給したときの第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力の値である。

第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗｗ１２は、第２のインバータ回路ＩＮＶ２のみで出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗの電流を供給したときの第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力の値である。なお、上述の条件においては、第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗｗ１１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗｗ１２はほぼ等しくなる。

また、インバータ出力電流Ｉ２は、２個のインバータ回路を共に駆動して出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗの電流を供給するときの、インバータ回路１個あたりのインバータ出力電流である。第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗｗ２１は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２からなる２個のインバータ回路で出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗの電流を供給したときの第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力の値である。

また、第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗｗ２２は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２からなる２個のインバータ回路で出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗの電流を供給したときの第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力の値である。なお、上述の条件においては、第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗｗ２１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗｗ２２は、ほぼ等しくなる。

消費電力値Ｗｗ３３は、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２からなる２個のインバータ回路で出力端子ＯＴに平均出力電流Ｉｗの電流を共に供給したときの２個のインバータ回路の合計の消費電力である。その値は第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗｗ２１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗｗ２２の和である。

ここで、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する演算回路ＯＣの演算結果の合計消費電力Ｗｗ３は、図７に示すようになる。かつ、スイッチング素子の温度が低い常温領域においてのインバータ回路の消費電力は、図６Ａに示すようになる。この場合において、例えば短絡溶接時のインバータ回路の消費電力が少なくなるインバータ回路の動作の組合せについては以下の様になる。

具体的には、消費電力値Ｗｗ３３は、消費電力値Ｗｗ１１よりも大きくなり、消費電力値Ｗｗ１２よりも大きくなる。

このため、選択回路ＳＣは、アーク加工用電源装置の消費電力が少なくなるように、常温領域では１個のインバータ回路を選択し、平均出力電流Ｉｗを出力端子ＯＴに供給するための選択信号Ｓｃを出力する。

この例では、第１の温度測定値Ｔ１と第２の温度測定値Ｔ２がほぼ等しいと仮定している。そのため、いずれか１個のインバータ回路が単独でのみ駆動する場合では、第１のインバータ回路ＩＮＶ１の消費電力値Ｗｗ１１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の消費電力値Ｗｗ１２はほぼ等しくなる。ただし、実際はどちらか小さい方のインバータ回路を駆動させるように選択信号Ｓｃが出力される。

その結果、インバータ回路のスイッチング素子の温度が低い常温領域において、短絡溶接時におけるインバータ出力電流と出力電圧と駆動するインバータ回路の個数の関係は、図８のようになる。本溶接期間Ｔｗと溶接終了期間Ｔｅでは、それぞれ１個のインバータ回路が駆動される。なお、溶接開始期間Ｔｈでは、出力電流閾値Ｉｔｈよりインバータ出力電流が大きくなるため２個のインバータ回路が駆動される。

また例えば、本溶接期間Ｔｗ等で１個のインバータ回路を駆動させた後、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２を構成するスイッチング素子の温度が同様に上昇し、高温領域となるとする。図３Ａに示すスイッチング素子の特性の場合、スイッチング素子の温度が上昇し高温領域となれば、駆動するインバータ回路１個あたりの出力電流に対する消費電力の増加傾きが大きくなり、言い換えると増加率が大きくなる。

このように、インバータ回路のスイッチング素子の温度が高い高温領域となり、駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係が図３Ａに示すように、常温領域に比べて高温領域の方が消費電力の増加傾きが大きくなる。この場合、高温領域における１個当たりのインバータ回路のインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係は、図６Ｂに示すようになる。

具体的には、第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２において、いずれかが駆動した時の消費電力値を消費電力値（Ｗｗ１１、Ｗｗ１２）とする。また、インバータ回路が２個共に駆動した時の、それぞれの消費電力値（Ｗｗ２１、Ｗｗ２２）の和である消費電力値を消費電力値Ｗｗ３３とする。図６Ｂに示すように、駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流に対するインバータ回路の消費電力の増加傾きは、図６Ａに示す常温領域の関係に比べて大きい。

高温領域において、各インバータ回路の駆動と停止の組合せのパターンに対する演算回路ＯＣの演算結果の合計消費電力Ｗｗ３は、図７に示すようになる。インバータ回路の組み合わせ自体は、温度が上昇する前の常温領域から変化がない。スイッチング素子の温度が高くなる高温領域においてのインバータ回路の消費電力が図６Ｂに示す関係にある場合において、例えば短絡溶接時のインバータ回路の消費電力が少なくなるインバータ回路の動作の組合せについては以下の様になる。

具体的には消費電力値Ｗｗ３３が、消費電力値Ｗｗ１１または消費電力値Ｗｗ１２よりも小さくなる。

このため、選択回路ＳＣは、アーク加工用電源装置の消費電力が少なくなるように、２個のインバータ回路を共に駆動させて平均出力電流Ｉｗを出力端子ＯＴに供給するための選択信号Ｓｃを出力する。

その結果、温度が上昇した高温領域において溶接を再開するような場合、短絡溶接時における出力電流と出力電圧と駆動するインバータ回路の個数の関係は例えば、図９に示すようになる。スイッチング素子の温度が上昇している本溶接期間Ｔｗと溶接終了期間Ｔｅでは２個のインバータ回路が駆動される。なお、溶接開始期間Ｔｈでは、出力電流閾値Ｉｔｈよりインバータ出力電流が大きくなるため２個のインバータ回路が駆動される。

このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は、複数並列に設けられたインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）を含み、被加工物Ｍに対して短絡溶接を行う。短絡溶接は溶接開始期間Ｔｈ、本溶接期間Ｔｗ、および溶接終了期間Ｔｅを有する。短絡溶接の本溶接期間Ｔｗについては、アーク加工用電源装置は、インバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）を構成するスイッチング素子の温度測定値（Ｔ１、Ｔ２）と被加工物Ｍに対して出力される溶接電流としての出力電流の時間平均である平均出力電流Ｉｗとからそれぞれのインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）の駆動と停止の動作の組合せにおける消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）における消費電力の合計である合計消費電力Ｗｗ３が最も小さくなるように、複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する。

これにより、短絡溶接の本溶接期間Ｔｗにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）の消費電力を低減できる。

（実施の形態２）
次に、本開示の実施の形態２について、図１から図３Ａ、および、図１０から図１１を用いて説明をする。

実施の形態２のアーク加工用電源装置の構成は実施の形態１と同様である。図１に示す構成のアーク加工用電源装置において、第１の記憶回路ＭＣ１は、図２に示すインバータ出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第２の記憶回路ＭＣ２は、図３Ａに示すインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２が同じスイッチング素子で構成されている。図１０から図１１を用いて、パルス溶接の動作を説明する。パルス溶接は、ベース期間Ｔｂとピーク期間Ｔｐとを繰り返す本溶接期間を含む。アーク加工用電源装置は、ベース期間Ｔｂでは出力電流値が低いベース電流Ｉｂを出力し、ピーク期間Ｔｐでは出力電流値が高いピーク電流Ｉｐを出力する。

図１０は、パルス溶接時の出力電流波形と出力電圧波形を示している。同図において、図５に示す短絡溶接時の出力電流波形と出力電圧波形を同一符号のものは、同一の意味を表すので説明は省略し、符号の相違するものについてのみ説明する。

パルス溶接では本溶接期間Ｔｗにおいて、出力電流値が低いベース期間Ｔｂと出力電流値が高いピーク期間Ｔｐが規則的かつ交互に存在している。ベース電流Ｉｂはベース期間Ｔｂでの出力電流値を表し、ピーク電流Ｉｐはピーク期間Ｔｐでの出力電流値を表している。

一般的に、アーク加工用電源装置は、作業者により設定された平均出力電流Ｉｗに基づいて、ある演算を行い、ベース電流Ｉｂとピーク電流Ｉｐとを決定する。ただし、より溶接性を向上させるため、作業者が直接、ベース電流Ｉｂとピーク電流Ｉｐを調整することもできる。

パルス溶接は、短絡溶接と比べて、溶接ワイヤと被加工物Ｍとの接触（短絡）が少ない。ベース期間Ｔｂでは、出力電流と出力電圧がともに低く、ピーク期間Ｔｐでは、出力電流と出力電圧がともに高くなっている。そのため、ベース期間Ｔｂでは小さい電力で済ませられるが、ピーク期間Ｔｐでは大きな電力が必要となる。パルス溶接では、本溶接期間において出力電力は大きく変動する。

そこで、パルス溶接における本溶接期間Ｔｗについては、ベース期間Ｔｂではベース電流Ｉｂの値が出力電流設定信号Ｉｓの設定値として扱われ、ピーク期間Ｔｐではピーク電流Ｉｐの値が出力電流設定信号Ｉｓの設定値として扱われる。

本実施形態では、第１の記憶回路ＭＣ１に記憶されているパルス溶接の出力電流閾値Ｉｔｈとベース電流Ｉｂとピーク電流Ｉｐの関係が図１０、図１１に示すようになっている。大きな電力を必要とするピーク電流Ｉｐのピーク期間Ｔｐでは、比較信号Ｃｃは２個のインバータ回路の駆動を示す。そのため、アーク加工用電源装置は、２個のインバータ回路を駆動してピーク電流Ｉｐを出力する。

また、ピーク期間Ｔｐに比べて小さい電力を必要とするベース期間Ｔｂでは、比較信号Ｃｃは少なくとも１個のインバータ回路の駆動を示す。また、実施の形態１で説明したように、第１の温度測定値Ｔ１と第２の温度測定値Ｔ２による温度と、この温度に対する消費電力との関係によって第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の駆動または停止が選択される。アーク加工用電源装置は、１個または２個のインバータ回路を駆動してベース電流Ｉｂを出力する。

図１１を用いて、パルス溶接における出力電流と出力電圧と、駆動するインバータ回路の個数の関係の一例を具体的に説明する。同図は、１回目から３回目までのベース期間Ｔｂでは１個のインバータが駆動され、４回目のベース期間Ｔｂでは２個のインバータが駆動された例を示す。時間の経過に伴って、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度が上昇する。上述の通り、スイッチング素子の温度が高温領域の場合、２個のインバータ回路を駆動したほうが１個のインバータ回路を駆動するよりも合計の消費電力が小さいことがある。図１１の例では、１回目から３回目までのベース期間Ｔｂでは、演算回路ＯＣは、１個のインバータ回路を駆動したほうが２個のインバータ回路を駆動するよりも消費電力を小さくできると判断する。そのため、選択回路ＳＣは、１個のインバータ回路の駆動を選択している。これに対して、４回目のベース期間Ｔｂにおいて、演算回路ＯＣは、１個のインバータ回路で駆動するよりも２個のインバータ回路で駆動したほうが、消費電力が小さいと判断する。そのため選択回路ＳＣは、２個のインバータ回路の駆動を選択している。

このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は、複数並列に設けられたインバータ回路を含み、被加工物Ｍに対してパルス溶接を行う。パルス溶接は溶接開始期間Ｔｈ、本溶接期間Ｔｗ、および溶接終了期間Ｔｅを有する。パルス溶接の本溶接期間Ｔｗについては、アーク加工用電源装置は、インバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）を構成するスイッチング素子の温度測定値（Ｔ１、Ｔ２）とパルス溶接のベース電流とピーク電流からそれぞれのインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）の駆動と停止の動作の組合せにおける消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）における消費電力の合計が最も小さくなるように複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する。

これにより、パルス溶接の本溶接期間Ｔｗにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）の消費電力を低減できる。

（実施の形態３）
次に、本開示の実施の形態３について、図１から図３Ａ、図５、および、図８から図１１を用いて説明をする。

実施の形態３のアーク加工用電源装置の構成は実施の形態１と同様である。図１に示す構成のアーク加工用電源装置において、第１の記憶回路ＭＣ１は図２に示すような出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第２の記憶回路ＭＣ２は図３Ａに示すようなインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２が同じスイッチング素子で構成されている。図５、図１０および図１１を用いて溶接開始期間の動作を説明する。

図５、図１０からわかるように、短絡溶接、および、パルス溶接のどちらにおいても、溶接開始期間Ｔｈでは、本溶接期間の平均出力電流Ｉｗよりも高い開始電流Ｉｈを一定時間出力するという、溶接を開始しやすくする処理を行っている。

一般的に、アーク加工用電源装置は、作業者により設定された平均出力電流Ｉｗに基づいて、所定の演算を行い、開始電流Ｉｈを決定する。ただし、より溶接性を向上させるため、作業者が直接、開始電流Ｉｈを調整することもできる。

そこで、溶接開始期間Ｔｈについては、開始電流Ｉｈの値が出力電流設定信号Ｉｓの設定値として扱われる。

開始電流Ｉｈが出力電流閾値Ｉｔｈよりも高い場合は、比較信号Ｃｃは２個のインバータ回路の駆動を示す。そのため、図８、図９、および図１１に示すように、アーク加工用電源装置は、２個のインバータ回路を駆動して開始電流Ｉｈを出力する。

このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は溶接開始期間Ｔｈについては、インバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）を構成するスイッチング素子の温度測定値（Ｔ１、Ｔ２）と、本溶接期間Ｔｗにおける、一定の開始電流Ｉｈとからそれぞれのインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）での消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路での消費電力の合計である合計消費電力Ｗｗ３が最も小さくなるようにインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）の駆動と停止を選択する。一定の開始電流Ｉｈは、平均出力電流Ｉｗよりも高くてもよい。

なお、インバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）での消費電力を演算するために用いる開始電流Ｉｈは、一定の開始電流Ｉｈとしたが、平均開始電流Ｉｈｗとしても良い。この平均開始電流Ｉｈｗは、溶接開始期間Ｔｈにおける出力電流を時間平均した電流である。平均開始電流Ｉｈｗは、平均出力電流Ｉｗよりも高くてもよい。

これにより、溶接開始期間Ｔｈにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）における消費電力を低減できる。

（実施の形態４）
次に、本開示の実施の形態４について、図１から図３Ａ、図５、および、図８から図１１を用いて説明をする。

実施の形態４のアーク加工用電源装置の構成は実施の形態１と同様である。図１に示す構成のアーク加工用電源装置において、第１の記憶回路ＭＣ１は図２に示すような出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第２の記憶回路ＭＣ２は図３Ａに示すようなインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度とインバータ回路１個あたりの出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２が同じスイッチング素子で構成されている。図５、図１０および図１１を用いて溶接終了期間の動作を説明する。

短絡溶接、および、パルス溶接のどちらにおいても、図５、図１０からわかるように溶接終了期間Ｔｅでは、本溶接期間の平均出力電流Ｉｗよりも低い終端電流Ｉｅを一定時間出力するという、溶接ワイヤと被加工物Ｍがくっついてしまうのを防ぐ処理を行っている。

一般的に、アーク加工用電源装置は、作業者により設定された平均出力電流Ｉｗに基づいて、所定の演算を行い、終端電流Ｉｅを決定する。ただし、より溶接性を向上させるため、作業者が直接、終端電流Ｉｅを調整することもできる。

そこで、溶接終了期間Ｔｅについては、終端電流Ｉｅの値が出力電流設定信号Ｉｓの設定値として扱われる。

終端電流Ｉｅが出力電流閾値Ｉｔｈよりも低い場合は、比較信号Ｃｃは少なくとも１個のインバータ回路の駆動を示す。実施の形態１で説明したように、アーク加工用電源装置は、インバータ回路の温度と消費電力の関係に基づき、第１の温度測定値Ｔ１と第２の温度測定値Ｔ２によって第１のインバータ回路ＩＮＶ１と第２のインバータ回路ＩＮＶ２の駆動または停止を選択する。アーク加工用電源装置は、選択されたインバータ回路を駆動して終端電流Ｉｅを出力する。図８、図１１は１個のインバータ回路で終端電流Ｉｅを出力している例を示す。また、図９は２個のインバータ回路で終端電流Ｉｅを出力している例を示す。

このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は溶接終了期間Ｔｅについては、インバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）を構成するスイッチング素子の温度測定値（Ｔ１、Ｔ２）と、一定の終端電流Ｉｅとからそれぞれのインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）の動作の組合せにおける消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）での消費電力の合計である合計消費電力Ｗｗ３が最も小さくなるように複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する。一定の終端電流Ｉｅは、平均出力電流Ｉｗよりも低くてもよい。なお、インバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）での消費電力を演算するために用いる終端電流Ｉｅは、平均出力電流Ｉｗよりも低い一定の終端電流Ｉｅとしたが、平均出力電流Ｉｗよりも低い平均終端電流Ｉｅｗとしても良い。この平均終端電流Ｉｅｗは、溶接終了期間Ｔｅにおける出力電流を時間平均した電流である。平均終端電流Ｉｅｗは、平均出力電流Ｉｗよりも低くてもよい。

これにより、溶接終了期間Ｔｅにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）における消費電力を低減できる。

以上、実施の形態１から実施の形態４で詳述したように本開示の技術は、溶接方法や溶接期間によって、適切な出力電流設定信号Ｉｓを予め設定しておくことで、消費電力の低減が図れる。また、実施の形態１から実施の形態４までの何れかの組み合わせによっては、溶接開始期間、本開始期間および溶接終了期間を含む全溶接期間において消費電力を低減できる。

本開示に係るアーク加工用電源装置は、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と出力電流に係る設定値によって、複数あるインバータ回路の駆動または停止を、インバータ回路での消費電力が小さくなるように選択できるため、産業上有用である。

ＡＣ 商用交流電源
Ｃ１ 第１の平滑コンデンサ
Ｃ２ 第２の平滑コンデンサ
ＣＣ 比較回路
Ｃｃ 比較信号
ＣＴ 出力電流検出回路
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＤＲ１１ 第１の１次整流回路
ＤＲ１２ 第２の１次整流回路
ＤＲ２１ 第１の２次整流回路
ＤＲ２２ 第２の２次整流回路
Ｉ１、Ｉ２ インバータ出力電流
Ｉｂ ベース電流
Ｉｅ 終端電流
Ｉｅｗ 平均終端電流
Ｉｈ 開始電流
Ｉｈｗ 平均開始電流
ＩＮＶ１ 第１のインバータ回路
ＩＮＶ２ 第２のインバータ回路
Ｉｏ 出力電流検出信号
Ｉｐ ピーク電流
ＩＳ 出力電流設定回路
Ｉｓ 出力電流設定信号
Ｉｔｈ 出力電流閾値
Ｉｗ 平均出力電流
Ｍ 被加工物
ＭＣ１ 第１の記憶回路
Ｍｃ１ 第１の記憶信号
ＭＣ２ 第２の記憶回路
Ｍｃ２ 第２の記憶信号
ＭＴＲ１ 第１の主変圧器
ＭＴＲ２ 第２の主変圧器
ＯＣ 演算回路
Ｏｃ 演算信号
ＯＣＣ 出力制御回路
Ｏｃｃ１ 第１の出力制御信号
Ｏｃｃ２ 第２の出力制御信号
ＯＴ 出力端子
ＳＣ 選択回路
Ｓｃ 選択信号
ＳＤ１ 第１のインバータ駆動回路
Ｓｄ１ 第１のインバータ駆動信号
ＳＤ２ 第２のインバータ駆動回路
Ｓｄ２ 第２のインバータ駆動信号
Ｔ１ 第１の温度測定値
Ｔ２ 第２の温度測定値
Ｔａ アーク期間
Ｔｂ ベース期間
Ｔｅ 溶接終了期間
ＴＨ トーチ
Ｔｈ 溶接開始期間
Ｔｐ ピーク期間
Ｔｓ 短絡期間
Ｔｗ 本溶接期間
Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ３１、Ｗ３２、Ｗ４３ 消費電力値
Ｗｗ１１、Ｗｗ１２、Ｗｗ２１、Ｗｗ２２、Ｗｗ３３ 消費電力値
Ｗｗ３ 合計消費電力

Claims (9)

1. 被溶接物に対して短絡溶接またはパルス溶接を行うアーク加工用電源装置であって、
   商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第１の１次整流回路と、
   前記第１の１次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第１の平滑コンデンサと、
   前記第１の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第１のインバータ回路と、
   前記第１のインバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する第１の主変圧器と、
   前記第１の主変圧器の出力を整流する第１の２次整流回路と、
   前記商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第２の１次整流回路と、
   前記第２の１次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第２の平滑コンデンサと、
   前記第２の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第２のインバータ回路と、
   前記第２のインバータ回路の出力をアーク加工に適した高周波交流電圧に変換する第２の主変圧器と、
   前記第２の主変圧器の出力を整流する第２の２次整流回路と、
   前記第１の２次整流回路の出力と前記第２の２次整流回路の出力を合わせた電流を平滑して出力端子に出力電流を出力する直流リアクトルと、
   前記出力電流の検出を行う出力電流検出回路と、
   予め定めた出力電流に係る設定値を設定する出力電流設定回路と、
   出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を予め記憶する第１の記憶回路と、
   前記出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と前記第１の記憶回路に記憶されている出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数とを比較して、前記設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を求める比較回路と、
   インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路１個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係である温度に対する消費電力の関係を予め記憶する第２の記憶回路と、前記出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と、
   前記第１のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、前記第２のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、前記第２の記憶回路の記憶されている前記温度に対する消費電力の関係から、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する消費電力を求める演算回路と、
   前記比較回路より求めた前記設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数以上で、前記演算回路で求めた消費電力の中で最も消費電力が小さくなるインバータ回路の組合せを選択する選択回路と、
   前記選択回路により選択されたインバータ回路の組合せに基づいて、前記第１のインバータ回路を制御する第１の出力制御信号と前記第２のインバータ回路を制御する第２の出力制御信号を出力する出力制御回路と、を備えるアーク加工用電源装置。
2. 前記短絡溶接は、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有し、前記本溶接期間については、前記被溶接物に対して出力される出力電流の時間平均である平均出力電流を出力電流に係る設定値とする請求項１記載のアーク加工用電源装置。
3. 前記パルス溶接は、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有し、前記本溶接期間については、ベース電流値とピーク電流値を出力電流に係る設定値とする請求項１記載のアーク加工用電源装置。
4. 前記溶接開始期間については、溶接を開始する溶接開始電流値を出力電流に係る設定値とする請求項２または３記載のアーク加工用電源装置。
5. 前記溶接終了期間については、溶接の終了に用いられる溶接終端電流値を出力電流に係る設定値とする請求項２または３記載のアーク加工用電源装置。
6. インバータ回路が複数並列に設けられ、被溶接物に対して、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有する短絡溶接を行うアーク加工用電源装置の制御方法であって、
   前記短絡溶接の前記本溶接期間については、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と、前記被溶接物に対して出力される出力電流の時間平均である平均出力電流とからそれぞれの前記インバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、
   複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択するアーク加工用電源装置の制御方法。
7. インバータ回路が複数並列に設けられ、被溶接物に対して、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有するパルス溶接を行うアーク加工用電源装置の制御方法であって、
   前記パルス溶接の前記本溶接期間については、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と前記パルス溶接のベース電流およびピーク電流とからそれぞれの前記インバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、
   複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択するアーク加工用電源装置の制御方法。
8. 前記溶接開始期間については、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と、一定の開始電流または溶接開始期間における出力電流を時間平均した平均開始電流とからそれぞれの前記インバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、
   複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する請求項６または７に記載のアーク加工用電源装置の制御方法。
9. 前記溶接終了期間については、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と、一定の終端電流または溶接終了期間における出力電流を時間平均した平均終端電流とからそれぞれの前記インバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、
   複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する請求項６または７に記載のアーク加工用電源装置の制御方法。

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