JP4805076B2 - Arc machining power supply - Google Patents
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Description
本発明は、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、並列運転するアーク加工用電源装置に関するものである。 The present invention relates to an arc machining power supply device in which a plurality of inverter circuits built in a power supply device are provided in parallel and operated in parallel.
アーク加工用電源装置において、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。 In the arc machining power supply device, in order to increase the output current, a plurality of inverter circuits are provided in parallel to perform parallel operation.
図３は、インバータ回路、主変圧器、２次整流回路及び直流リアクトルを２つ並列に設けた従来技術のアーク加工用電源装置である。同図において、商用交流電源ＡＣを整流して直流電圧を出力する１次整流回路ＤＲ１と、直流電圧を平滑する平滑コンデンサＣ１とで直流電源回路が形成される。 FIG. 3 shows a conventional arc machining power supply device in which two inverter circuits, a main transformer, a secondary rectifier circuit, and two DC reactors are provided in parallel. In the figure, a DC power supply circuit is formed by a primary rectifier circuit DR1 that rectifies a commercial AC power supply AC and outputs a DC voltage, and a smoothing capacitor C1 that smoothes the DC voltage.
図３に示す、ブリッジ接続された第１のインバータ回路は、第１のスイッチング素子ＴＲ１乃至第４のスイッチング素子ＴＲ４によって形成され、相対向する第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４と、第２のスイッチング素子ＴＲ２及び第３のスイッチング素子ＴＲ３とが一対となり、一対が交互に導通と遮断とを繰り返して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のインバータ回路は、第５のスイッチング素子ＴＲ５乃至第８のスイッチング素子ＴＲ８によって形成され、第１のインバータ回路と並列に設けられている。 The bridge-connected first inverter circuit shown in FIG. 3 is formed by the first switching element TR1 to the fourth switching element TR4, and the first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 facing each other. The second switching element TR2 and the third switching element TR3 form a pair, and the pair alternately turns on and off alternately to convert a DC voltage into a high-frequency AC voltage and output it. The second inverter circuit is formed by the fifth switching element TR5 to the eighth switching element TR8, and is provided in parallel with the first inverter circuit.
第１の主変圧器ＩＮＴ１は、第１のインバータ回路によって変換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し、第１の２次整流回路ＤＲ２は、第１の主変圧器ＩＮＴ１の出力を整流し第２の直流リアクトルＤＣＬ２を介してトーチＴＨと被加工物Ｍとの間に電力を供給する。 The first main transformer INT1 converts the high-frequency AC voltage converted by the first inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining, and the first secondary rectifier circuit DR2 is the first main transformer. The output of INT1 is rectified, and electric power is supplied between the torch TH and the workpiece M via the second DC reactor DCL2.
第２の主変圧器ＩＮＴ２は、第２のインバータ回路によって変換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し、第２の２次整流回路ＤＲ３は、第２の主変圧器ＩＮＴ２の出力を整流して第３の直流リアクトルＤＣＬ３を介してトーチＴＨと被加工物Ｍとの間に電力を供給する。 The second main transformer INT2 converts the high-frequency AC voltage converted by the second inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining, and the second secondary rectifier circuit DR3 is the second main transformer. The output of INT2 is rectified and electric power is supplied between the torch TH and the workpiece M via the third DC reactor DCL3.
第１の出力電流検出回路ＩＤ１は、第１の主変圧器ＩＮＴ１の２次側の出力電流を検出して第１の出力電流検出信号Ｉｄ１として出力し、第２の出力電流検出回路ＩＤ２は、第２の主変圧器ＩＮＴ２の２次側の出力電流を検出して第２の出力電流検出信号Ｉｄ２として出力する。 The first output current detection circuit ID1 detects the output current on the secondary side of the first main transformer INT1 and outputs it as the first output current detection signal Id1, and the second output current detection circuit ID2 The output current on the secondary side of the second main transformer INT2 is detected and output as the second output current detection signal Id2.
出力制御回路（電流対応）ＳＣＩは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調するＰＷＭ制御を行い、第１の出力電流検出信号Ｉｄ１に応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御すると共に、第２の出力電流検出信号Ｉｄ２に応じて第３の出力制御信号Ｓｃ３及び第４の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御する。 The output control circuit (corresponding to current) SCI performs PWM control that modulates the pulse width with a constant pulse frequency, and the first output control signal Sc1 and the second output control signal according to the first output current detection signal Id1. The pulse width of Sc2 is controlled, and the pulse widths of the third output control signal Sc3 and the fourth output control signal Sc2 are controlled in accordance with the second output current detection signal Id2.
第１のインバータ駆動回路ＳＤ１は、第１の出力制御信号Ｓｃ１に応じて、第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力し、第２の出力制御信号Ｓｃ２に応じて、第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３を出力する。また、第２のインバータ駆動回路ＳＤ２は、第３の出力制御信号Ｓｃ３に応じて、第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５及び第８スイッチング素子駆動信号Ｔｒ８を出力し、第４の出力制御信号Ｓｃ４に応じて、第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６及び第７スイッチング素子駆動信号Ｔｒ７を出力する。 The first inverter drive circuit SD1 outputs a first switching element drive signal Tr1 and a fourth switching element drive signal Tr4 according to the first output control signal Sc1, and according to the second output control signal Sc2. The second switching element drive signal Tr2 and the third switching element drive signal Tr3 are output. The second inverter drive circuit SD2 outputs a fifth switching element drive signal Tr5 and an eighth switching element drive signal Tr8 in response to the third output control signal Sc3, and in response to the fourth output control signal Sc4. The sixth switching element drive signal Tr6 and the seventh switching element drive signal Tr7 are output.
つぎに、動作について説明する。
図３に示す起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると、出力制御回路（電流対応）ＳＣＩは、第１の出力電流検出回路ＩＤ１によって検出された第１の出力電流検出信号Ｉｄ１と予め定めた電流基準値Ｉｒとを比較し、第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２を生成して第１のインバータ回路を駆動すると共に、第２の出力電流検出回路ＩＤ２によって検出された第２の出力電流検出信号Ｉｄ２と電流基準値Ｉｒとを比較し、第３の出力制御信号Ｓｃ３及び第４の出力制御信号Ｓｃ４を生成して第２のインバータ回路を駆動する。
Next, the operation will be described.
When a start signal Ts is output from the start switch TS shown in FIG. 3, the output control circuit (corresponding to current) SCI is predetermined as the first output current detection signal Id1 detected by the first output current detection circuit ID1. Is compared with the current reference value Ir to generate the first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc2 to drive the first inverter circuit and to be detected by the second output current detection circuit ID2. The second output current detection signal Id2 and the current reference value Ir are compared to generate a third output control signal Sc3 and a fourth output control signal Sc4, thereby driving the second inverter circuit.
このとき、出力制御回路ＳＣＩは、第１の出力電流検出信号Ｉｄ１の値と電流基準値Ｉｒとが同一になるよう第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御すると共に、第２の出力電流検出信号Ｉｄ２の値と電流基準値Ｉｒとが同一になるよう第３の出力制御信号Ｓｃ３及び第４の出力制御信号Ｓｃ４のパルス幅を制御するので、第１のインバータ回路及び第２のインバータ回路の出力電流を平衡させることが可能となる。（例えば、特許文献１） At this time, the output control circuit SCI controls the pulse widths of the first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc2 so that the value of the first output current detection signal Id1 is equal to the current reference value Ir. At the same time, the pulse widths of the third output control signal Sc3 and the fourth output control signal Sc4 are controlled so that the value of the second output current detection signal Id2 and the current reference value Ir are the same. It becomes possible to balance the output currents of the inverter circuit and the second inverter circuit. (For example, Patent Document 1)
インバータ回路、主変圧器及び２次整流回路等で形成される電源ユニットを並列に設けたアーク加工用電源装置において、各電源ユニットからの各出力電流を検出し、各出力電流を所定の電流基準値と比較して常に各出力電流が同一になるように主制御回路で制御信号を補正し、補正した各制御信号に応じて各インバータ回路を定電流制御すると、並列に設けられた各電源ユニットの出力電流が平衡となり、各電源ユニットが定電流制御によって並列運転が可能となる。 In an arc machining power supply device in which a power supply unit formed of an inverter circuit, a main transformer, a secondary rectifier circuit, etc. is provided in parallel, each output current from each power supply unit is detected and each output current is set to a predetermined current reference When the control signal is corrected by the main control circuit so that each output current is always the same compared to the value, and each inverter circuit is controlled at a constant current according to each corrected control signal, each power supply unit provided in parallel The output currents are balanced, and the power supply units can be operated in parallel by constant current control.
しかし、インバータ回路、主変圧器及び２次整流回路等で形成される電源ユニットを並列に設けたアーク加工用電源装置において、例えば、第１の主変圧器の出力電圧を検出して所定の基準値と比較し、常に各電源ユニットの出力電圧が第１の主変圧器の出力電圧と同一になるように主制御回路で制御信号を補正し、補正した各制御信号に応じて各インバータ回路を定電圧制御しても、主変圧器の巻線、２次整流回路（ダイオードの降下電圧Ｖｆ）及び直流リアクトルのインダクタンス値等の部品ばらつきにより、各電源ユニットの出力電圧に電位差が生じ、出力電圧の高い電源ユニットから負荷に多くの電流が供給され、逆に出力電圧の低い電源ユニットからは負荷に供給される電流が抑制されてしまい、出力電流の平衡が保てなくなる。上記より、各電源ユニットの出力電圧にばらつきが生じると、この出力電圧のばらつきによって出力電流の平衡が大きく崩れるために、定電圧制御では各電源ユニットの出力電流の平衡が難しくなり並列運転が困難となる。 However, in an arc machining power supply device in which a power supply unit formed of an inverter circuit, a main transformer, a secondary rectifier circuit, and the like is provided in parallel, for example, the output voltage of the first main transformer is detected and a predetermined reference The control signal is corrected by the main control circuit so that the output voltage of each power supply unit is always the same as the output voltage of the first main transformer, and each inverter circuit is adjusted according to each corrected control signal. Even with constant voltage control, potential differences occur in the output voltage of each power supply unit due to component variations such as the main transformer winding, secondary rectifier circuit (diode drop voltage Vf), and inductance value of the DC reactor. A large amount of current is supplied to the load from the high power supply unit, and conversely, the current supplied to the load is suppressed from the power supply unit having a low output voltage, and the balance of the output current cannot be maintained. From the above, if the output voltage of each power supply unit varies, the output current balance is greatly lost due to this output voltage variation. Therefore, the constant current control makes it difficult to balance the output current of each power supply unit, making parallel operation difficult. It becomes.
そこで、本発明では、上述した課題を解決することができるアーク加工用電源装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide an arc machining power supply device that can solve the above-described problems.
上述した課題を解決するために、第１の発明は、商用交流電源を整流し直流電圧を出力する１次整流回路と、上記１次整流回路に並列に設けて直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、上記直流電圧を高周波交流電圧に変換するフル・ブリッジの第１のインバータ回路と、上記第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、上記第１の主変圧器の出力を整流する第１の２次整流回路と、上記整流された２次直流電圧を平滑する直流リアクトルと、上記第１の主変圧器の出力を出力電圧検出信号として出力する出力電圧検出回路と、上記出力電圧検出信号に基づいて上記第１のインバータ回路をＰＷＭ制御するための出力制御信号を出力する出力制御回路と、を備えたアーク加工用電源装置において、上記平滑コンデンサと上記直流リアクトルとの間に、第２のインバータ回路、第２の主変圧器及び第２の２次整流回路の各回路を並列に設けて、上記出力制御信号を１／４周期位相シフトし、上記位相シフトした出力制御信号に基づいて上記第２のインバータ回路を駆動する位相制御回路と、を備えたことを特徴とするアーク加工用電源装置である。 In order to solve the above-described problems, a first invention is a primary rectifier circuit that rectifies a commercial AC power supply and outputs a DC voltage, and a smoothing capacitor that is provided in parallel with the primary rectifier circuit and smoothes the DC voltage. A full-bridge first inverter circuit that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage; a first main transformer that converts the output of the first inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining; A first secondary rectifier circuit that rectifies the output of the first main transformer, a DC reactor that smoothes the rectified secondary DC voltage, and an output voltage detection signal that outputs the output of the first main transformer And an output control circuit that outputs an output control signal for PWM control of the first inverter circuit based on the output voltage detection signal. The second inverter circuit, the second main transformer, and the second secondary rectifier circuit are provided in parallel between the smoothing capacitor and the DC reactor, and the output control signal is 1 / And a phase control circuit that drives the second inverter circuit based on the output control signal that is phase-shifted by four periods and that is phase-shifted.
本発明によれば、インバータ回路、主変圧器及び２次整流回路等で形成される２つの電源ユニットを並列に設けたアーク加工用電源装置において、第１の主変圧器の出力電圧を検出し、検出した出力電圧に応じて第１の出力制御信号と１／４周期位相シフトした第２の出力制御信号を生成し、第１のインバータ回路を第１の出力制御信号で駆動し、第２のインバータ回路を１／４周期位相シフトした第２の出力制御信号で駆動するので、第１のインバータ回路と第２のインバータ回路とが１／４周期位相シフトした状態で交互に動作を行うこととなり、この交互の動作によって２つの電源ユニットが同時に動作する時間を１／２以上短くすることが可能となり、主変圧器の巻線、２次整流回路（ダイオードの降下電圧Ｖｆ）及び直流リアクトルのインダクタンス値等の部品ばらつきによる、各電源ユニットの出力電圧の電位差を減少させることができ、この出力電圧の電位差の減少によって出力電流の平衡が保たれ、定電圧制御でも各電源ユニットの並列運転が可能となる。 According to the present invention, in an arc machining power supply device in which two power supply units formed of an inverter circuit, a main transformer, a secondary rectifier circuit, and the like are provided in parallel, the output voltage of the first main transformer is detected. Generating a second output control signal that is phase-shifted by ¼ period with the first output control signal in accordance with the detected output voltage, driving the first inverter circuit with the first output control signal, Because the inverter circuit is driven by the second output control signal that is phase-shifted by ¼ cycle, the first inverter circuit and the second inverter circuit operate alternately with the phase shifted by ¼ cycle. This alternate operation makes it possible to shorten the time during which the two power supply units operate simultaneously by more than ½, the winding of the main transformer, the secondary rectifier circuit (diode drop voltage Vf), and the DC reactor. The output voltage potential difference of each power supply unit can be reduced due to component variations such as inductance value, etc., and the output current balance is maintained by reducing this output voltage potential difference. Is possible.
図１は、本発明の実施形態に係るアーク加工用電源装置である。同図において、図３に示す従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。 FIG. 1 shows a power supply device for arc machining according to an embodiment of the present invention. In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagram of the arc machining power supply device of the prior art shown in FIG. 3 perform the same operations, and thus description thereof will be omitted. Only components having different reference numerals will be described.
出力電圧検出回路ＶＤは、第１の主変圧器ＩＮＴ１の出力を検出し、所定の電圧に変換して出力電圧検出信号Ｖｄとして出力する。つぎに、第１の直流リアクトルＤＣＬ１は、第１の２次整流回路ＤＲ２及び第２の２次整流回路ＤＲ３で整流された２次直流電圧を平滑して負荷に供給する。 The output voltage detection circuit VD detects the output of the first main transformer INT1, converts it to a predetermined voltage, and outputs it as an output voltage detection signal Vd. Next, the first DC reactor DCL1 smoothes and supplies the secondary DC voltage rectified by the first secondary rectifier circuit DR2 and the second secondary rectifier circuit DR3 to the load.
出力制御回路（電圧対応）ＳＣＶは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調するＰＷＭ制御を行い、出力電圧検出信号Ｖｄに応じて第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２のパルス幅を制御して出力する。 The output control circuit (corresponding to voltage) SCV performs PWM control for modulating the pulse width with a constant pulse frequency, and pulses of the first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc2 in accordance with the output voltage detection signal Vd. Control the width and output.
位相制御回路ＦＳは、第１の出力制御信号Ｓｃ１を１周期の１／４周期（９０°）位相シフトして第１の位相制御信号Ｆｓ１として出力すると共に、第２の出力制御信号Ｓｃ２も１周期の１／４周期（９０°）位相シフトして第２の位相制御信号Ｆｓ２として出力する。 The phase control circuit FS shifts the phase of the first output control signal Sc1 by a quarter period (90 °) of one period and outputs it as the first phase control signal Fs1, and the second output control signal Sc2 is also 1 The phase is shifted by a quarter period (90 °) of the period and output as the second phase control signal Fs2.
第２のインバータ駆動回路ＳＤ２は、第１の位相制御信号Ｆｓ１に応じて第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５及び第８スイッチング素子駆動信号Ｔｒ８を出力し、第２の位相制御信号Ｆｓ２に応じて、第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６及び第７スイッチング素子駆動信号Ｔｒ７を出力する。 The second inverter drive circuit SD2 outputs the fifth switching element drive signal Tr5 and the eighth switching element drive signal Tr8 according to the first phase control signal Fs1, and the second inverter drive circuit SD2 according to the second phase control signal Fs2. 6 switching element drive signal Tr6 and 7th switching element drive signal Tr7 are output.
図２は、本発明の実施の形態の動作を説明するための波形タイミング図である。図２において、図２（Ａ）の波形は第１の出力制御信号Ｓｃ１を示し、図２（Ｂ）の波形は第２の出力制御信号Ｓｃ２を示し、図２（Ｃ）の波形は第１の位相制御信号Ｆｓ１を示し、図２（Ｄ）の波形は第２の位相制御信号Ｆｓ２を示す。図２（Ｅ）の波形は第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を示し、図２（Ｆ）の波形は第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３を示し、図２（Ｇ）の波形は第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５及び第８スイッチング素子駆動信号Ｔｒ８を示し、図２（Ｈ）の波形は第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６及び第７スイッチング素子駆動信号Ｔｒ７を示す。 FIG. 2 is a waveform timing chart for explaining the operation of the embodiment of the present invention. 2A, the waveform of FIG. 2A shows the first output control signal Sc1, the waveform of FIG. 2B shows the second output control signal Sc2, and the waveform of FIG. 2D, and the waveform of FIG. 2D shows the second phase control signal Fs2. The waveform in FIG. 2E shows the first switching element drive signal Tr1 and the fourth switching element drive signal Tr4, and the waveform in FIG. 2F shows the second switching element drive signal Tr2 and the third switching element drive signal Tr3. 2 (G) shows the fifth switching element drive signal Tr5 and the eighth switching element drive signal Tr8, and the waveform of FIG. 2 (H) shows the sixth switching element drive signal Tr6 and the seventh switching element drive signal. Tr7 is shown.
つぎに、図２の波形タイミング図を用いて本発明の動作を説明する。
図１に示す、起動スイッチＴＳから起動信号Ｔｓが出力されると出力制御回路（電圧対応）ＳＣＶは、予め定めた電圧基準値Ｖｒと出力電圧検出信号Ｖｄとを比較演算した値（例えば、Ｖｒ−Ｖｄ）に基づいて定まる、パルス幅時間Ｔ２の第１の出力制御信号Ｓｃ１及び第２の出力制御信号Ｓｃ２を出力する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to the waveform timing chart of FIG.
When the start signal Ts is output from the start switch TS shown in FIG. 1, the output control circuit (corresponding to voltage) SCV compares the predetermined voltage reference value Vr and the output voltage detection signal Vd (for example, Vr The first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc2 of the pulse width time T2 determined based on -Vd) are output.
図２に示す時刻ｔ＝ｔ１において、図２（Ａ）に示す第１の出力制御信号Ｓｃ１が第１のインバータ駆動回路ＳＤ１に入力されると、第１のインバータ駆動回路ＳＤ１は第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力して、第１のインバータ回路の第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。 When the first output control signal Sc1 shown in FIG. 2A is input to the first inverter drive circuit SD1 at time t = t1 shown in FIG. 2, the first inverter drive circuit SD1 is the first switching element. The drive signal Tr1 and the fourth switching element drive signal Tr4 are output, and the first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 of the first inverter circuit are changed from the cutoff state to the conductive state.
また、時刻ｔ＝ｔ１において、第１の出力制御信号Ｓｃ１が位相制御回路ＦＳに入力されると、位相制御回路ＦＳは、第１の出力制御信号Ｓｃ１を１周期の１／４周期位相シフトして、図２（Ｃ）に示す、第１の位相制御信号Ｆｓ１を出力する。 At time t = t1, when the first output control signal Sc1 is input to the phase control circuit FS, the phase control circuit FS shifts the first output control signal Sc1 by a quarter cycle of one cycle. Then, the first phase control signal Fs1 shown in FIG.
時刻ｔ＝ｔ２において、第１の位相制御信号Ｆｓ１が第２のインバータ駆動回路ＳＤ２に入力されると、第２のインバータ駆動回路ＳＤ２は、第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５及び第８スイッチング素子駆動信号Ｔｒ８を出力して、第２のインバータ回路の第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を遮断状態から導通状態にする。 When the first phase control signal Fs1 is input to the second inverter drive circuit SD2 at time t = t2, the second inverter drive circuit SD2 receives the fifth switching element drive signal Tr5 and the eighth switching element drive signal. Tr8 is output, and the fifth switching element TR5 and the eighth switching element TR8 of the second inverter circuit are changed from the cutoff state to the conductive state.
時刻ｔ＝ｔ３において、第１の出力制御信号Ｓｃ１がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルになると、第１のインバータ駆動回路ＳＤ１は第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４の出力を停止し、第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を導通状態から遮断状態にする。 When the first output control signal Sc1 changes from the High level to the Low level at time t = t3, the first inverter drive circuit SD1 stops outputting the first switching element drive signal Tr1 and the fourth switching element drive signal Tr4. The first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 are changed from the conductive state to the cutoff state.
時刻ｔ＝ｔ４において、図２（Ｂ）に示す第２の出力制御信号Ｓｃ２が第１のインバータ駆動回路ＳＤ１に入力されると、第１のインバータ駆動回路ＳＤ１は第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３を出力して、第２のスイッチング素子ＴＲ２及び第３のスイッチング素子ＴＲ３を遮断状態から導通状態にする。 When the second output control signal Sc2 shown in FIG. 2B is input to the first inverter drive circuit SD1 at time t = t4, the first inverter drive circuit SD1 receives the second switching element drive signal Tr2 and The third switching element drive signal Tr3 is output, and the second switching element TR2 and the third switching element TR3 are changed from the cutoff state to the conductive state.
また、時刻ｔ＝ｔ４において、第２の出力制御信号Ｓｃ２が位相制御回路ＦＳに入力されると、位相制御回路ＦＳは、第２の出力制御信号Ｓｃ２を１周期の１／４周期位相シフトして、図２（Ｄ）に示す、第２の位相制御信号Ｆｓ２を出力する。 Also, at time t = t4, when the second output control signal Sc2 is input to the phase control circuit FS, the phase control circuit FS shifts the second output control signal Sc2 by a quarter cycle of one cycle. Then, the second phase control signal Fs2 shown in FIG.
時刻ｔ＝ｔ５において、第１の位相制御信号Ｆｓ１がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルになると、第２のインバータ駆動回路ＳＤ２は第５スイッチング素子駆動信号Ｔｒ５及び第８スイッチング素子駆動信号Ｔｒ８の出力を停止して、第５のスイッチング素子ＴＲ５及び第８のスイッチング素子ＴＲ８を導通状態から遮断状態にする。 When the first phase control signal Fs1 changes from the High level to the Low level at time t = t5, the second inverter drive circuit SD2 stops outputting the fifth switching element drive signal Tr5 and the eighth switching element drive signal Tr8. Thus, the fifth switching element TR5 and the eighth switching element TR8 are changed from the conductive state to the cutoff state.
時刻ｔ＝ｔ６において、第２の位相制御信号Ｆｓ２が第２のインバータ駆動回路ＳＤ２に入力されると、第２のインバータ駆動回路ＳＤ２は、第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６及び第７スイッチング素子駆動信号Ｔｒ７を出力して、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第７のスイッチング素子ＴＲ７を遮断状態から導通状態にする。 When the second phase control signal Fs2 is input to the second inverter drive circuit SD2 at time t = t6, the second inverter drive circuit SD2 receives the sixth switching element drive signal Tr6 and the seventh switching element drive signal. Tr7 is output, and the sixth switching element TR6 and the seventh switching element TR7 are changed from the cutoff state to the conductive state.
時刻ｔ＝ｔ７において、第２の出力制御信号Ｓｃ２がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルになると、第１のインバータ駆動回路ＳＤ１は第２スイッチング素子駆動信号Ｔｒ２及び第３スイッチング素子駆動信号Ｔｒ３の出力を停止して、第２のスイッチング素子ＴＲ２及び第３のスイッチング素子ＴＲ３を導通状態から遮断状態にする。 When the second output control signal Sc2 changes from the High level to the Low level at time t = t7, the first inverter drive circuit SD1 stops outputting the second switching element drive signal Tr2 and the third switching element drive signal Tr3. Thus, the second switching element TR2 and the third switching element TR3 are changed from the conductive state to the disconnected state.
時刻ｔ＝ｔ８において、図２（Ａ）に示す第１の出力制御信号Ｓｃ１が再び第１のインバータ駆動回路ＳＤ１に入力されると、第１のインバータ駆動回路ＳＤ１は第１スイッチング素子駆動信号Ｔｒ１及び第４スイッチング素子駆動信号Ｔｒ４を出力して、第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第４のスイッチング素子ＴＲ４を遮断状態から導通状態にする。 At time t = t8, when the first output control signal Sc1 shown in FIG. 2A is input again to the first inverter drive circuit SD1, the first inverter drive circuit SD1 receives the first switching element drive signal Tr1. The fourth switching element drive signal Tr4 is output, and the first switching element TR1 and the fourth switching element TR4 are changed from the cutoff state to the conductive state.
時刻ｔ＝ｔ９において、第２の位相制御信号Ｆｓ２がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルになると、第２のインバータ駆動回路ＳＤ２は第６スイッチング素子駆動信号Ｔｒ６及び第７スイッチング素子駆動信号Ｔｒ７の出力を停止して、第６のスイッチング素子ＴＲ６及び第７のスイッチング素子ＴＲ７を導通状態から遮断状態にする。そして、以後は上記と同一動作を繰り返して、直流電源回路から出力される直流電圧を高周波交流電圧に変換して、第１の主変圧器ＩＮＴ１及び第２の主変圧器ＩＮＴ２に供給する。 When the second phase control signal Fs2 changes from the High level to the Low level at time t = t9, the second inverter drive circuit SD2 stops outputting the sixth switching element drive signal Tr6 and the seventh switching element drive signal Tr7. Thus, the sixth switching element TR6 and the seventh switching element TR7 are changed from the conductive state to the cutoff state. Thereafter, the same operation as described above is repeated to convert the DC voltage output from the DC power supply circuit into a high-frequency AC voltage, which is supplied to the first main transformer INT1 and the second main transformer INT2.
上述より、主制御回路ＳＣＶは、検出した出力電圧検出信号Ｖｄに応じて第１の出力制御信号と１／４周期位相シフトした第２の出力制御信号を生成して出力し、第１のインバータ回路を第１の出力制御信号で駆動し、第２のインバータ回路を１／４周期位相シフトした第２の出力制御信号で駆動するので、第１のインバータ回路と第２のインバータ回路とが１／４周期位相シフトした状態で交互に動作を行うこととなり、この交互の動作に第１のインバータ回路と第２のインバータ回路との同時に動作する時間が減少（６０％程度）するので、主変圧器の巻線、２次整流回路（ダイオードの降下電圧Ｖｆ）及び直流リアクトルのインダクタンス値等の部品ばらつきによる、各電源ユニットの出力電圧の電位差を減少させることができ、この出力電圧の電位差の減少によって出力電流の平衡が保たれ、定電圧制御では各電源ユニットの並列運転が可能となる。 As described above, the main control circuit SCV generates and outputs the first output control signal and the second output control signal that is phase-shifted by ¼ period in accordance with the detected output voltage detection signal Vd, and outputs the first inverter. Since the circuit is driven by the first output control signal and the second inverter circuit is driven by the second output control signal shifted by ¼ cycle, the first inverter circuit and the second inverter circuit are 1 Since the operation is performed alternately with the phase shifted by / 4 period, the time during which the first inverter circuit and the second inverter circuit operate simultaneously is reduced (about 60%) in this alternate operation. Potential difference of output voltage of each power supply unit due to component variations such as coil winding, secondary rectifier circuit (diode drop voltage Vf) and DC reactor inductance value, etc. Balanced output current is maintained by reducing the potential difference between the power voltage, it is possible to parallel operation of the power supply unit at a constant voltage control.
Ｃ１ 平滑コンデンサ
ＤＲ１ １次整流回路
ＤＲ２ 第１の２次整流回路
ＤＲ３ 第２の２次整流回路
ＤＣＬ１ 第１の直流リアクトル
ＤＣＬ２ 第２の直流リアクトル
ＤＣＬ３ 第３の直流リアクトル
ＦＳ 位相制御回路
Ｆｓ１ 第１の位相制御信号
Ｆｓ２ 第２の位相制御信号
ＩＤ１ 第１の出力電流検出回路
ＩＤ２ 第２の出力電流検出回路
Ｉｄ１ 第１の出力電流検出信号
Ｉｄ２ 第２の出力電流検出信号
ＩＲ 電流基準設定回路
Ｉｒ 電流基準値
ＩＮＴ１ 第１の主変圧器
ＩＮＴ２ 第２の主変圧器
Ｍ 被加工物
ＳＣＩ 出力制御回路（電流対応）
ＳＣＶ 出力制御回路（電圧対応）
Ｓｃ１ 第１の出力制御信号
Ｓｃ２ 第２の出力制御信号
Ｓｃ３ 第３の出力制御信号
Ｓｃ４ 第４の出力制御信号
ＳＤ１ 第１のインバータ駆動回路
ＳＤ２ 第２のインバータ駆動回路
ＴＨ トーチ
ＴＳ 起動スイッチ
Ｔｓ 起動信号
ＴＲ１ 第１のスイッチング素子
ＴＲ２ 第２のスイッチング素子
ＴＲ３ 第３のスイッチング素子
ＴＲ４ 第４のスイッチング素子
ＴＲ５ 第５のスイッチング素子
ＴＲ６ 第６のスイッチング素子
ＴＲ７ 第７のスイッチング素子
ＴＲ８ 第８のスイッチング素子
Ｔｒ１ 第１スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ２ 第２スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ３ 第３スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ４ 第４スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ５ 第５スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ６ 第６スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ７ 第７スイッチング素子駆動信号
Ｔｒ８ 第８スイッチング素子駆動信号
ＶＤ 出力電圧検出回路
Ｖｄ 出力電圧検出信号
ＶＲ 電圧基準設定回路
Ｖｒ 電圧基準値
C1 smoothing capacitor DR1 primary rectifier circuit DR2 first secondary rectifier circuit DR3 second secondary rectifier circuit DCL1 first DC reactor DCL2 second DC reactor DCL3 third DC reactor FS phase control circuit Fs1 first Phase control signal Fs2 Second phase control signal ID1 First output current detection circuit ID2 Second output current detection circuit Id1 First output current detection signal Id2 Second output current detection signal IR Current reference setting circuit Ir Current reference Value INT1 First main transformer INT2 Second main transformer M Workpiece SCI Output control circuit (for current)
SCV output control circuit (for voltage)
Sc1 first output control signal Sc2 second output control signal Sc3 third output control signal Sc4 fourth output control signal SD1 first inverter drive circuit SD2 second inverter drive circuit TH torch TS start switch Ts start signal TR1 1st switching element TR2 2nd switching element TR3 3rd switching element TR4 4th switching element TR5 5th switching element TR6 6th switching element TR7 7th switching element TR8 8th switching
Claims (1)
A primary rectifier circuit that rectifies a commercial AC power source and outputs a DC voltage; a smoothing capacitor that is provided in parallel with the primary rectifier circuit to smooth the DC voltage; and a full bridge that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage A first inverter circuit; a first main transformer for converting the output of the first inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining; and a first for rectifying the output of the first main transformer. A secondary rectifier circuit, a DC reactor for smoothing the rectified secondary DC voltage, an output voltage detection circuit for outputting the output of the first main transformer as an output voltage detection signal, and the output voltage detection signal And an output control circuit that outputs an output control signal for PWM control of the first inverter circuit based on the smoothing capacitor and the DC reactor. The second inverter circuit, the second main transformer, and the second secondary rectifier circuit are provided in parallel, and the output control signal is phase-shifted by ¼ period, and the phase shift is performed. An arc machining power supply apparatus comprising: a phase control circuit that drives the second inverter circuit based on an output control signal.
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