JP3096236B2 - Power supply - Google Patents

Power supply

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JP3096236B2
JP3096236B2 JP07347699A JP34769995A JP3096236B2 JP 3096236 B2 JP3096236 B2 JP 3096236B2 JP 07347699 A JP07347699 A JP 07347699A JP 34769995 A JP34769995 A JP 34769995A JP 3096236 B2 JP3096236 B2 JP 3096236B2
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邦夫 四方
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、値が異なる2つの
交流電圧のいずれが供給された場合でも、使用可能な2
入力電圧対応型電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply that can be used regardless of whether two AC voltages having different values are supplied.
The present invention relates to an input voltage-compatible power supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】2入力電圧対応型の電源装置は、例えば
溶接用電源装置、切断機用電源装置、無停電電源装置及
びスイッチング電源装置等として使用される。従来、2
入力電圧対応型の電源装置、例えば溶接用電源装置に
は、実公平3−855号公報に開示されているようなも
のがある。この溶接用電源装置に高電圧(例えば200
V)の交流電源が供給されている場合、この溶接用電源
装置では、高電圧の交流電圧が整流器によって全波整流
され、2つの直列接続された平滑コンデンサによって平
滑されて、インバータに供給される。低電圧(例えば1
00V)の交流電圧が溶接用電源装置に供給されている
場合、この溶接用電源装置では、上記整流器が倍電圧整
流するように切り換えられる。そして、切り換えられた
整流器及び上記2つの平滑コンデンサとによって低電圧
の交流電圧が倍電圧整流され、インバータには高電圧を
供給された場合と同じ値の電圧が供給される。このよう
に交流電圧が高電圧であっても、低電圧であっても、イ
ンバータに供給される電圧は同じ値に維持される。この
インバータが発生した高周波出力電圧が、出力トランス
に供給され、この出力トランスの2次側に誘起された高
周波電圧が、整流平滑されて、溶接負荷に供給される。
2. Description of the Related Art A two-input voltage type power supply is used as a power supply for welding, a power supply for a cutting machine, an uninterruptible power supply, a switching power supply, and the like. Conventionally, 2
2. Description of the Related Art As an input voltage compatible power supply, for example, a welding power supply, there is one disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 3-855. A high voltage (for example, 200
When the AC power supply V) is supplied, in this welding power supply device, a high-voltage AC voltage is full-wave rectified by a rectifier, smoothed by two series-connected smoothing capacitors, and supplied to the inverter. . Low voltage (eg 1
In the case where an AC voltage of (00 V) is supplied to the welding power supply, the rectifier is switched so as to perform double voltage rectification in the welding power supply. Then, the low-voltage AC voltage is double-voltage rectified by the switched rectifier and the two smoothing capacitors, and the inverter is supplied with the same voltage as when a high voltage is supplied. Thus, the voltage supplied to the inverter is maintained at the same value regardless of whether the AC voltage is a high voltage or a low voltage. The high-frequency output voltage generated by the inverter is supplied to an output transformer, and the high-frequency voltage induced on the secondary side of the output transformer is rectified and smoothed and supplied to a welding load.

【0003】[0003]

【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、平滑コンデンサを用いているので、力率が
悪いという問題点があった。また、この電源装置では、
電源の供給を開始したとき、平滑コンデンサは、放電状
態であるので、大きな突入電流が流れる。これを防止す
るために、限流抵抗器を設ける必要があるという問題点
もあった。
However, such a power supply device has a problem that the power factor is poor because a smoothing capacitor is used. Also, in this power supply,
When the supply of power is started, a large inrush current flows because the smoothing capacitor is in a discharged state. In order to prevent this, there is also a problem that it is necessary to provide a current limiting resistor.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明による電源装置
は、同一極性に接続された2つの整流素子をそれぞれ含
み2つの出力端子間に並列に接続された第1及び第2の
直列手段と、第1の直列手段の整流素子にそれぞれ逆並
列に接続された第1及び第2の自己消弧型半導体スイッ
チング素子とを有し、第2の直列手段の上記整流素子の
相互接続点と上記第1及び第2の半導体スイッチング素
子の相互接続点とが、リアクトルを介して交流電源に接
続される入力端子とされた整流手段を有している。上記
2つの出力端子間に、直列に少なくとも2つの平滑コン
デンサが接続されている。上記2つの平滑コンデンサの
相互接続点と上記第2の直列手段側の上記入力端子との
間に開閉手段が接続されている。上記交流電源の電圧が
予め定めた閾値以上のとき、上記開閉手段を開放し、上
記交流電源の電圧が上記閾値よりも小さいとき、上記開
閉手段を閉成する開閉制御手段が設けられている。上記
交流電源の電圧と電流が入力され、上記交流電源の電流
の位相が上記交流電源の電圧の位相に一致するように、
上記交流電源の電圧が一方の極性のとき、第1の自己消
弧型半導体スイッチング素子を開閉し、上記交流電源の
電圧が他方の極性のとき、第2の自己消弧型半導体スイ
ッチング素子を開閉する制御手段が設けられている。第
1の直列手段の整流素子がそれぞれサイリスタであり、
これらサイリスタは、上記交流電源が一方の極性のと
き、第2の自己消弧型半導体スイッチング素子と接続さ
れているものが導通し、上記交流電源が他方の極性のと
き、第1の自己消弧型半導体スイッチング素子と接続さ
れているものが導通する。
A power supply device according to the present invention includes first and second series means each including two rectifying elements connected in the same polarity and connected in parallel between two output terminals. A first and a second self-extinguishing type semiconductor switching element respectively connected in anti-parallel to the rectifying element of the first series means, and an interconnection point of the rectifying element of the second series means and the An interconnection point between the first and second semiconductor switching elements has a rectifying means serving as an input terminal connected to an AC power supply via a reactor. At least two smoothing capacitors are connected in series between the two output terminals. Opening / closing means is connected between the interconnection point of the two smoothing capacitors and the input terminal on the second series means side. When the voltage of the AC power supply is equal to or higher than a predetermined threshold, the switching means is opened, and when the voltage of the AC power supply is smaller than the threshold, the opening / closing control means is closed. The voltage and current of the AC power supply are input, so that the phase of the current of the AC power supply matches the phase of the voltage of the AC power supply,
When the voltage of the AC power supply has one polarity, the first self-extinguishing type semiconductor switching element is opened and closed. When the voltage of the AC power supply is the other polarity, the second self-extinguishing type semiconductor switching element is opened and closed. There is provided a control means for performing the operation. The rectifying elements of the first series means are thyristors, respectively.
When the AC power supply has one polarity, the thyristor connected to the second self-extinguishing type semiconductor switching element conducts. When the AC power supply has the other polarity, the thyristor performs the first self-extinguishing. The one connected to the type semiconductor switching element conducts.

【0005】[0005]

【0006】[0006]

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1に示すように、交流電源1の
一方の端子1aは、リアクトル2(配線リアクトルの場
合もある。)を介して整流器3の一方の入力端子4に接
続されている。交流電源1の他方の端子1bは、整流器
3の他方の入力端子5に接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, one terminal 1a of an AC power supply 1 is connected to one input terminal 4 of a rectifier 3 via a reactor 2 (which may be a wiring reactor). I have. The other terminal 1 b of the AC power supply 1 is connected to the other input terminal 5 of the rectifier 3.

【0011】整流器3は、サイリスタ6、7、ダイオー
ド8、9を有するブリッジ型のものである。サイリスタ
6のアノードが入力端子4に接続され、カソードが一方
の出力端子10に接続されている。サイリスタ7は、カ
ソードが入力端子4に接続され、アノードが他方の出力
端子11に接続されている。これらサイリスタ6、7
は、同一極性に接続された第1の直列回路を構成してい
る。ダイオード8は、そのアノードが入力端子5に接続
され、カソードが出力端子10に接続されている。ダイ
オード9は、カソードが入力端子5に接続され、アノー
ドが出力端子11に接続されている。ダイオード8、9
は、サイリスタ8、9と同一極性に接続された第2の直
列回路を構成している。
The rectifier 3 is of a bridge type having thyristors 6 and 7 and diodes 8 and 9. The thyristor 6 has an anode connected to the input terminal 4 and a cathode connected to one output terminal 10. The thyristor 7 has a cathode connected to the input terminal 4 and an anode connected to the other output terminal 11. These thyristors 6, 7
Constitute a first series circuit connected to the same polarity. The diode 8 has an anode connected to the input terminal 5 and a cathode connected to the output terminal 10. The diode 9 has a cathode connected to the input terminal 5 and an anode connected to the output terminal 11. Diodes 8, 9
Constitutes a second series circuit connected to the same polarity as the thyristors 8 and 9.

【0012】サイリスタ6と逆並列に自己消弧型半導体
スイッチング素子、例えばIGBT12の導電路が接続
されている。即ち、サイリスタ6では、入力端子4から
出力端子10に電流が流れるのに対し、この導電路は、
出力端子10側から入力端子4側に電流が流れる。同様
にサイリスタ7と逆並列にIGBT13の導電路が接続
されている。サイリスタ7では出力端子11側から入力
端子4側に電流が流れるのに対し、この導電路は、入力
端子4側から出力端子11側に電流が流れる。
A self-extinguishing type semiconductor switching element, for example, a conductive path of an IGBT 12 is connected in antiparallel with the thyristor 6. That is, in the thyristor 6, a current flows from the input terminal 4 to the output terminal 10, whereas this conductive path is
A current flows from the output terminal 10 to the input terminal 4. Similarly, the conductive path of the IGBT 13 is connected in antiparallel with the thyristor 7. In the thyristor 7, a current flows from the output terminal 11 side to the input terminal 4 side, whereas in this conductive path, a current flows from the input terminal 4 side to the output terminal 11 side.

【0013】整流器3の出力端子10、11間に平滑コ
ンデンサ14、15が直列に接続されている。平滑コン
デンサ14、15の相互接続点16と整流器3の入力端
子5との間に、開閉手段、例えばトライアック17が接
続されている。
[0013] Smoothing capacitors 14 and 15 are connected in series between output terminals 10 and 11 of the rectifier 3. Opening / closing means, for example, a triac 17 is connected between the interconnection point 16 of the smoothing capacitors 14 and 15 and the input terminal 5 of the rectifier 3.

【0014】サイリスタ6、7、IGBT12、13、
トライアック17は、制御装置32によってオンオフ制
御される。サイリスタ6、7、IGBT12、13の制
御のため、制御装置32には、交流電源1の端子1a、
1b間の交流電圧が入力されると共に、端子1bと整流
器5の入力端子5との間に設けた変流器31によって検
出した整流器3への入力電流の検出値が入力されてい
る。この制御装置32は、後述するように、交流電圧に
整流器3への入力電流が追従するように、サイリスタ
6、7、IGBT12、13をオンオフ制御する。
Thyristors 6, 7, IGBTs 12, 13,
The triac 17 is on / off controlled by the control device 32. In order to control the thyristors 6 and 7 and the IGBTs 12 and 13, the control device 32 includes a terminal 1a of the AC power supply 1,
The input voltage to the rectifier 3 detected by the current transformer 31 provided between the terminal 1b and the input terminal 5 of the rectifier 5 is input while the AC voltage between the terminals 1b and 1b is input. The control device 32 controls the thyristors 6, 7 and the IGBTs 12, 13 so that the input current to the rectifier 3 follows the AC voltage, as described later.

【0015】トライアック17の制御のため、制御装置
32には、開閉制御手段、例えば電圧切換装置33が設
けられている。この電圧切換装置33は、交流電源1の
交流電圧が1次巻線に入力される補助変圧器51を有し
ている。この補助変圧器51は、入力された交流電圧を
降圧させた交流電圧を2次巻線に誘起させる。この誘起
された2次交流電圧は、補助整流器52によって整流さ
れ、平滑コンデンサ53によって平滑される。平滑コン
デンサ52の両端間に、直列にツェナーダイオード54
及び抵抗器55が接続されている。平滑コンデンサ52
の両端間に、スイッチングトランジスタ56のコレクタ
・エミッタ導電路とリレー57とが直列に接続されてい
る。リレー57に通電されたときに、閉成されるリレー
接点58が制御装置32に接続されている。制御装置3
2は、リレー接点58が閉成されたとき、トライアック
17をオフとし、リレー接点58が開放されたとき、ト
ライアック17をオンとする。また、ツェナーダイオー
ド54と抵抗器55との接続点がスイッチングトランジ
スタ56のベースに接続されている。ツェナーダイオー
ド54は、交流電源1の交流電圧が、例えば200Vの
ときに導通し、例えば100Vのとき非導通となるもの
が使用されている。
For controlling the triac 17, the control device 32 is provided with opening / closing control means, for example, a voltage switching device 33. This voltage switching device 33 has an auxiliary transformer 51 into which the AC voltage of the AC power supply 1 is input to the primary winding. The auxiliary transformer 51 induces an AC voltage, which is obtained by stepping down the input AC voltage, in the secondary winding. The induced secondary AC voltage is rectified by the auxiliary rectifier 52 and smoothed by the smoothing capacitor 53. A Zener diode 54 is connected in series between both ends of the smoothing capacitor 52.
And the resistor 55 are connected. Smoothing capacitor 52
, A collector-emitter conductive path of the switching transistor 56 and a relay 57 are connected in series. A relay contact 58 that is closed when the relay 57 is energized is connected to the control device 32. Control device 3
2 turns off the triac 17 when the relay contact 58 is closed, and turns on the triac 17 when the relay contact 58 is opened. A connection point between the Zener diode 54 and the resistor 55 is connected to the base of the switching transistor 56. As the Zener diode 54, one that conducts when the AC voltage of the AC power supply 1 is, for example, 200 V, and becomes non-conductive when, for example, 100 V is used.

【0016】平滑コンデンサ14、15の間に、インバ
ータ20の入力側が接続されている。このインバータ2
0は、自己消弧型半導体スイッチング素子、例えばIG
BT21、22を使用したハーフブリッジ型のものであ
る。インバータ20では、平滑コンデンサ14、15の
間に、IGBT21、22の導電路が直列に接続されて
いる。これらIBGT21、22のベースには、インバ
ータ制御装置23からインバータ制御信号が供給されて
いる。また、IGBT21、22の導電路には、それぞ
れフライホイールダイオード23a、23bが接続され
ている。
The input side of the inverter 20 is connected between the smoothing capacitors 14 and 15. This inverter 2
0 is a self-extinguishing type semiconductor switching element, for example, IG
It is a half-bridge type using BT21 and BT22. In the inverter 20, conductive paths of the IGBTs 21 and 22 are connected in series between the smoothing capacitors 14 and 15. An inverter control signal is supplied from an inverter control device 23 to the bases of the IBGTs 21 and 22. The flywheel diodes 23a and 23b are connected to the conductive paths of the IGBTs 21 and 22, respectively.

【0017】IGBT21、22の導電路の相互接続点
と、平滑コンデンサ14、15の相互接続点16とは、
即ち、インバータ20の出力側は、直流カットコンデン
サ25を介して出力トランス26の1次巻線に接続され
ている。出力トランス26は、インバータ21の高周波
交流を絶縁し、所定の電圧に降圧するために設けられた
もので、2次巻線の両端は、出力用整流器27、28、
平滑用リアクトル29を介して出力端子30aに接続さ
れている。他方の出力端子30bが2次巻線の中間タッ
プに接続されている。出力端子30a、30bの間に
は、例えば溶接負荷が接続される。
The interconnection point between the conductive paths of the IGBTs 21 and 22 and the interconnection point 16 between the smoothing capacitors 14 and 15 are:
That is, the output side of the inverter 20 is connected to the primary winding of the output transformer 26 via the DC cut capacitor 25. The output transformer 26 is provided to insulate the high-frequency alternating current of the inverter 21 and reduce the voltage to a predetermined voltage. Both ends of the secondary winding are connected to output rectifiers 27 and 28.
It is connected to the output terminal 30a via the smoothing reactor 29. The other output terminal 30b is connected to an intermediate tap of the secondary winding. For example, a welding load is connected between the output terminals 30a and 30b.

【0018】次に、交流電源1の交流電圧が、図2
(a)に実線で示すように高電圧、例えば200Vの場
合の動作について説明する。この場合、上述したよう
に、リレー接点58が閉成され、トライアック17はオ
フである。
Next, the AC voltage of the AC power supply 1 is
The operation in the case of a high voltage, for example, 200 V as shown by a solid line in FIG. In this case, as described above, the relay contact 58 is closed, and the triac 17 is off.

【0019】図2(a)のt0に示すように、交流電源
1の端子1aの電圧が端子1bの電圧よりも高くなる
と、図2(b)に示すようにサイリスタ6を制御装置3
2がオンさせている。この状態は、交流電源1の端子1
aの電圧が端子1bの電圧よりも高い時刻t1まで継続
する。即ちサイリスタ6は、交流電源1の正の半周期の
期間にわたってフル導通している。また、この正の半周
期中、図2(c)に示すようにIGBT13を制御装置
32がオンオフさせる。
As shown at t0 in FIG. 2A, when the voltage of the terminal 1a of the AC power supply 1 becomes higher than the voltage of the terminal 1b, the thyristor 6 is controlled by the control device 3 as shown in FIG.
2 is turned on. This state corresponds to terminal 1 of AC power supply 1.
It continues until time t1 when the voltage at a is higher than the voltage at terminal 1b. That is, the thyristor 6 is fully conducting over the period of the positive half cycle of the AC power supply 1. Also, during this positive half cycle, the control device 32 turns on and off the IGBT 13 as shown in FIG.

【0020】IGBT13がオンのとき、交流電源1の
端子1aからリアクトル2、IGBT13、ダイオード
9を経て交流電源1の端子1bに電流が流れる。このと
き、リアクトル2には、矢印で示す方向の電圧によるエ
ネルギーが蓄積される。
When the IGBT 13 is on, a current flows from the terminal 1a of the AC power supply 1 to the terminal 1b of the AC power supply 1 via the reactor 2, the IGBT 13, and the diode 9. At this time, energy due to the voltage in the direction indicated by the arrow is stored in the reactor 2.

【0021】IGBT13をオフにすると、リアクトル
2を流れる電流が今までと同一方向に流れるようにエネ
ルギーがリアクトル2から放出される。その結果、電流
は、リアクトル2からサイリスタ6、平滑コンデンサ1
4、15、ダイオード9、交流電源1の端子1bを経て
リアクトル2へと流れ、平滑コンデンサ14、15が充
電される。その電圧は最大約280V(200Vのルー
ト2倍)となる。
When the IGBT 13 is turned off, energy is released from the reactor 2 so that the current flowing through the reactor 2 flows in the same direction as before. As a result, the current flows from the reactor 2 to the thyristor 6 and the smoothing capacitor 1
The current flows to the reactor 2 via the terminals 4 and 15, the diode 9, and the terminal 1b of the AC power supply 1, and the smoothing capacitors 14 and 15 are charged. The voltage is about 280 V at maximum (double the 200 V route).

【0022】図2(a)のt1乃至t2の期間に示すよ
うに、交流電源1の端子1bの電圧が端子1bの電圧よ
りも高い負の半周期中、図2(d)に示すようにサイリ
スタ7を制御装置32が導通させている。即ちフル導通
させている。また、この半周期中、IGBT12を制御
装置32がオンオフさせる。
As shown in the period from t1 to t2 in FIG. 2A, during the negative half cycle in which the voltage at the terminal 1b of the AC power supply 1 is higher than the voltage at the terminal 1b, as shown in FIG. The control device 32 conducts the thyristor 7. That is, full conduction is performed. Also, during this half cycle, the control device 32 turns the IGBT 12 on and off.

【0023】IGBT12がオンのとき、交流電源1の
端子1bからダイオード8、IGBT12、リアクトル
2を経て交流電源1の端子1aに電流が流れる。このと
き、リアクトル2には、矢印とは逆方向の電圧によって
エネルギーが蓄積される。
When the IGBT 12 is on, a current flows from the terminal 1b of the AC power supply 1 to the terminal 1a of the AC power supply 1 via the diode 8, the IGBT 12, and the reactor 2. At this time, energy is stored in the reactor 2 by a voltage in the direction opposite to the arrow.

【0024】IGBT12がオフのとき、リアクトル2
を流れる電流の向きを今までと同じに維持するように、
交流電源1、ダイオード8、平滑コンデンサ14、1
5、サイリスタ7、リアクトル2へと電流が流れ、平滑
コンデンサ14、15が充電されて、その電圧は最大約
280Vとなる。
When IGBT 12 is off, reactor 2
So that the direction of the current flowing through
AC power supply 1, diode 8, smoothing capacitor 14, 1
5, a current flows to the thyristor 7 and the reactor 2, and the smoothing capacitors 14 and 15 are charged, and the voltage thereof becomes a maximum of about 280V.

【0025】このようにIGBT12、13、サイリス
タ6、7を制御することによって、交流電源1の交流電
圧は全波整流され、平滑される。制御装置32は、交流
電源1の電圧を基準として、交流電源1から流れる電流
の位相が交流電源1の電圧の位相と一致するように、I
GBT12、13のオン、オフ期間を制御する。即ち、
IGBT12、13をPWM制御し、交流電源1の力率
の改善を行っている。
By controlling the IGBTs 12 and 13 and the thyristors 6 and 7, the AC voltage of the AC power supply 1 is full-wave rectified and smoothed. The control device 32 controls the current of the AC power supply 1 based on the voltage of the AC power supply 1 so that the phase of the current flowing from the AC power supply 1 matches the phase of the voltage of the AC power supply 1.
The on and off periods of the GBTs 12 and 13 are controlled. That is,
The IGBTs 12 and 13 are PWM-controlled to improve the power factor of the AC power supply 1.

【0026】例えば、この電源装置を今まで使用してい
た場所と異なる場所で使用することになった結果、交流
電源1の電圧が図2(a)に点線で示すように100V
となることがある。この場合、上述したようにリレー接
点58が開放され、制御装置32は、トライアック17
をオンさせる。
For example, as a result of using this power supply in a place different from the place where it has been used, the voltage of the AC power supply 1 becomes 100 V as shown by a dotted line in FIG.
It may be. In this case, the relay contact 58 is opened as described above, and the control device 32
Turn on.

【0027】そして、図2(a)の時刻t0に示すよう
に交流電源1の端子1aの電圧が端子1bの電圧よりも
高くなると、図2(b)に示すように制御装置32がサ
イリスタ6をオンとする。この状態は、正の半周期にわ
たって継続する。また、この期間中、制御装置32がI
GBT13をオンオフさせる。
When the voltage at the terminal 1a of the AC power supply 1 becomes higher than the voltage at the terminal 1b as shown at time t0 in FIG. 2A, the control device 32 switches the thyristor 6 as shown in FIG. Is turned on. This state continues for a positive half cycle. Also, during this period, the control device 32
The GBT 13 is turned on and off.

【0028】IGBT13がオンのとき、交流電源1の
端子1aからリアクトル2、IGBT13、ダイオード
9を経て交流電源1の端子1bに電流が流れ、リアクト
ル2には、矢印の向きの電圧によってエネルギーが蓄積
される。IGBT13を制御装置32がオフにすると、
リアクトル2は、これに流れていた電流をそのまま流す
ように、蓄積されたエネルギーを放出し、リアクトル2
からサイリスタ6、平滑コンデンサ14、トライアック
17、交流電源1の端子1bを経てリアクトル2に電流
が流れ、平滑コンデンサ14が充電される。このとき、
平滑コンデンサ14は、最大約140V(100Vのル
ート2倍)の電圧となる。
When the IGBT 13 is on, a current flows from the terminal 1a of the AC power supply 1 to the terminal 1b of the AC power supply 1 via the reactor 2, the IGBT 13, and the diode 9, and energy is stored in the reactor 2 by a voltage in the direction of the arrow. Is done. When the control device 32 turns off the IGBT 13,
The reactor 2 releases the stored energy so that the current flowing therethrough flows as it is, and the reactor 2
Then, a current flows through the reactor 2 through the thyristor 6, the smoothing capacitor 14, the triac 17, and the terminal 1b of the AC power supply 1, and the smoothing capacitor 14 is charged. At this time,
The voltage of the smoothing capacitor 14 is a maximum of about 140 V (double the route of 100 V).

【0029】入力端子1bの電圧が入力端子1aの電圧
よりも高くなる時刻t1において、制御装置32は、サ
イリスタ7をオンさせる。この状態は、負の半周期にわ
たって継続する。この期間、IGBT12が制御装置3
2によってオン、オフ制御される。
At time t1 when the voltage at the input terminal 1b becomes higher than the voltage at the input terminal 1a, the control device 32 turns on the thyristor 7. This state continues for a negative half cycle. During this period, the IGBT 12
2 is turned on and off.

【0030】IGBT12がオンのとき、交流電源1の
端子1bからダイオード8、IGBT12、リアクトル
2を経て端子1aに電流が流れ、リアクトル2には矢印
と逆向きの電圧によってエネルギーが蓄積される。IG
BT12が制御装置32によってオフとされたとき、リ
アクトル2に流れる電流の向きを今までと同一とするた
めに、リアクトル2から交流電源1、トライアック1
7、平滑コンデンサ15、サイリスタ7を経てリアクト
ル2に電流が流れる。これによって平滑コンデンサ15
が充電され、その電圧は約140Vとなる。
When the IGBT 12 is on, a current flows from the terminal 1b of the AC power supply 1 to the terminal 1a via the diode 8, the IGBT 12, and the reactor 2, and energy is stored in the reactor 2 by a voltage in the direction opposite to the arrow. IG
When the BT 12 is turned off by the control device 32, in order to make the direction of the current flowing through the reactor 2 the same as before, the AC power source 1, the triac 1
A current flows through the reactor 2 via the smoothing capacitor 15 and the thyristor 7. Thereby, the smoothing capacitor 15
Is charged, and its voltage becomes about 140V.

【0031】このようにトライアック17をオンさせる
ことによって、整流器3は倍電圧整流回路として動作す
る。制御装置32は、交流電源1の電圧を基準として、
交流電源1から流れる電流の位相が交流電源1の電圧の
位相と一致するように、IGBT12、13のオン、オ
フ期間を制御する。即ち、IGBT12、13をPWM
制御し、交流電源1の力率の改善を行っている。
By turning on the triac 17, the rectifier 3 operates as a voltage doubler rectifier circuit. The control device 32 uses the voltage of the AC power supply 1 as a reference,
The ON / OFF periods of the IGBTs 12 and 13 are controlled so that the phase of the current flowing from the AC power supply 1 matches the phase of the voltage of the AC power supply 1. That is, the IGBTs 12 and 13 are PWM
It controls and improves the power factor of the AC power supply 1.

【0032】平滑コンデンサ14、15に充電された電
圧は、インバータ制御装置がオンオフ制御するIGBT
21、22によって高周波スイッチングされ、高周波交
流電圧となる。この高周波交流電圧は、出力トランス2
6によって降圧され、整流平滑される。この整流平滑出
力は、出力端子30a、30bに接続されている溶接負
荷に供給される。
The voltage charged in the smoothing capacitors 14 and 15 is supplied to an IGBT controlled by an inverter control device to turn on and off.
High-frequency switching is performed by 21 and 22 to obtain a high-frequency AC voltage. This high-frequency AC voltage is supplied to the output transformer 2
The voltage is lowered by rectification 6 and rectified and smoothed. This rectified smoothed output is supplied to a welding load connected to the output terminals 30a and 30b.

【0033】ところで、この電源装置を起動したとき、
平滑コンデンサ14、15は放電されている。従って、
起動時から上述したようにサイリスタ6、7をそれぞれ
フル導通させると、コンデンサ14、15にはそれぞれ
過大電流が流れる。この過大電流の発生を防止するため
に、例えばサイリスタ6の場合、起動時から正の半周期
になるごとに、点弧角を180度から徐々に小さくし、
平滑コンデンサ14、15に流れる電流を徐々に大きく
している。同様にサイリスタ7も起動時に負の半周期ご
とに制御されている。即ちサイリスタ6、7は起動時に
ソフトスタート制御が行われている。
By the way, when this power supply is started,
The smoothing capacitors 14 and 15 are discharged. Therefore,
As described above, when the thyristors 6 and 7 are brought into full conduction from the start-up, excessive currents flow through the capacitors 14 and 15, respectively. In order to prevent the occurrence of the excessive current, for example, in the case of the thyristor 6, the firing angle is gradually reduced from 180 degrees every positive half cycle from the start,
The current flowing through the smoothing capacitors 14 and 15 is gradually increased. Similarly, the thyristor 7 is controlled at every negative half cycle at the time of startup. That is, the thyristors 6 and 7 are under soft start control at the time of startup.

【0034】上記の実施の形態では、開閉手段としてト
ライアック17を使用したが、これに代えて、例えば逆
並列接続された2つのサイリスタを使用することができ
る。また、トライアック17に代えてリレー57によっ
て駆動されるリレー接点を使用することもできる。
In the above embodiment, the triac 17 is used as the opening / closing means. Alternatively, for example, two thyristors connected in anti-parallel can be used. Further, instead of the triac 17, a relay contact driven by the relay 57 can be used.

【0035】上記の実施の形態では、整流器3にサイリ
スタ6、7を使用した。これは起動時にソフトスタート
を行い、起動時に過大電流の発生を防止するためであ
る。しかし、適切な限流手段を設けるならば、サイリス
タ6、7に代えて通常の整流ダイオードを使用してもよ
い。
In the above embodiment, thyristors 6 and 7 are used for rectifier 3. This is for performing a soft start at the time of startup and preventing the occurrence of an excessive current at the time of startup. However, if appropriate current limiting means is provided, thyristors 6 and 7 may be replaced by ordinary rectifier diodes.

【0036】また、上記の実施の形態では、ダイオード
8、9を用いたが、これらに代えてサイリスタを使用す
ることもできる。この場合、ダイオード8に代わるサイ
リスタは、サイリスタ7がオンのとき、制御装置32に
よってオンとされる。同様に、ダイオード9に代わるサ
イリスタは、サイリスタ6がオンのときに、制御装置3
2によってオンとされる。
Although the diodes 8 and 9 are used in the above embodiment, a thyristor may be used instead. In this case, the thyristor replacing the diode 8 is turned on by the control device 32 when the thyristor 7 is on. Similarly, when the thyristor 6 is turned on, the control device 3
2 is turned on.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、この電
源装置に入力される交流電源の電圧が高低2種類のいず
れであっても、所定の負荷に電源を供給することができ
るだけでなく、交流電源の電圧に交流電源から流れる電
流が追従するように、第1及び第2の自己消弧型半導体
スイッチング素子の制御を行っているので、力率を改善
することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to supply power to a predetermined load regardless of whether the voltage of the AC power supply input to the power supply is high or low. In addition, since the first and second self-extinguishing semiconductor switching elements are controlled such that the current flowing from the AC power supply follows the voltage of the AC power supply, the power factor can be improved.

【0038】また、本発明によれば、第1または第2の
直列手段の少なくとも一方の整流素子として、サイリス
タを使用している。従って、起動時にソフトスタートさ
せることが可能であるので、起動時に平滑コンデンサに
流れる突入電流を減少させることができる。
Further, according to the present invention, a thyristor is used as at least one of the rectifying elements of the first or second series means. Therefore, since the soft start can be performed at the time of starting, the inrush current flowing to the smoothing capacitor at the time of starting can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による電源装置の1実施形態を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a power supply device according to the present invention.

【図2】同実施形態の動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 2 リアクトル 3 整流回路 6 7 サイリスタ(第1の直列手段) 8 9 ダイオード(第2の直列手段) 12 13 IGBT(第1及び第2の自己消弧型半導体ス
イッチング素子) 14 15 平滑コンデンサ 17 トライアック(開閉手段) 32 制御装置(制御手段) 33 電圧切換装置(開閉制御手段)
Reference Signs List 1 AC power supply 2 Reactor 3 Rectifier circuit 6 7 Thyristor (first series means) 8 9 Diode (second series means) 12 13 IGBT (first and second self-extinguishing semiconductor switching elements) 14 15 Smoothing capacitor 17 Triac (switching means) 32 Controller (control means) 33 Voltage switching device (switching control means)

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−138063(JP,A) 実公 平3−855(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/00 - 7/40 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-13863 (JP, A) JP-A-3-855 (JP, Y2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7 / 00-7/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 同一極性に接続された2つの整流素子を
それぞれ含み2つの出力端子間に並列に接続された第1
及び第2の直列手段と、第1の直列手段の整流素子にそ
れぞれ逆並列に接続された第1及び第2の自己消弧型半
導体スイッチング素子とを有し、第2の直列手段の上記
整流素子の相互接続点と上記第1及び第2の半導体スイ
ッチング素子の相互接続点とが、リアクトルを介して交
流電源に接続される入力端子とされた整流手段と、 上記2つの出力端子間に、直列に接続された少なくとも
2つの平滑コンデンサと、 上記2つの平滑コンデンサの相互接続点と、上記第2の
直列手段側の上記入力端子との間に接続された開閉手段
と、 上記交流電源の電圧が予め定めた閾値以上のとき、上記
開閉手段を開放し、上記交流電源の電圧が上記閾値より
も小さいとき、上記開閉手段を閉成する開閉制御手段
と、 上記交流電源の電圧と電流が入力され、上記交流電源の
電流の位相が上記交流電源の電圧の位相に一致するよう
に、上記交流電源の電圧が一方の極性のとき、第1の自
己消弧型半導体スイッチング素子を開閉し、上記交流電
源の電圧が他方の極性のとき、第2の自己消弧型半導体
スイッチング素子を開閉する制御手段とを、 具備し、 第1の直列手段の整流素子がそれぞれサイリスタであ
り、これらサイリスタは、上記交流電源が一方の極性の
とき、第2の自己消弧型半導体スイッチング素子と接続
されているものが導通し、上記交流電源が他方の極性の
とき、第1の自己消弧型半導体スイッチング素子と接続
されているものが導通する 電源装置。
A first rectifying element connected in parallel between two output terminals, the first rectifying element including two rectifying elements connected to the same polarity;
And a second series means, and first and second self-extinguishing semiconductor switching elements connected in inverse parallel, respectively to the rectifier elements of the first series unit, the rectifier of the second series means A rectifying means in which an interconnection point of the elements and an interconnection point of the first and second semiconductor switching elements are input terminals connected to an AC power supply via a reactor; and between the two output terminals, At least two smoothing capacitors connected in series; switching means connected between an interconnection point of the two smoothing capacitors, and the input terminal on the second series means side; and a voltage of the AC power supply Is greater than or equal to a predetermined threshold, the switching means is opened, and when the voltage of the AC power supply is smaller than the threshold value, the opening and closing control means for closing the switching means, and the voltage and current of the AC power supply are input. Is on AC power supply
Make sure that the phase of the current matches the phase of the voltage of the AC power supply.
When the voltage of the AC power supply has one polarity, the first self-extinguishing type semiconductor switching element is opened and closed. When the voltage of the AC power supply has the other polarity, the second self-extinguishing type semiconductor switching element. and control means for opening and closing the, provided, rectifying element thyristor der each of the first series means
These thyristors are designed so that the AC power supply has one polarity.
When connected to the second self-extinguishing type semiconductor switching element
Is turned on, and the AC power supply has the other polarity.
When connected to the first self-extinguishing type semiconductor switching element
Power supply device that conducts electricity .
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