特開 2016-93035 降圧チョッパ回路、溶接用電源装置、及び降圧チョッパ回路の過電圧保護方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-93035(P2016-93035A)

(43)【公開日】2016年5月23日

(54)【発明の名称】降圧チョッパ回路、溶接用電源装置、及び降圧チョッパ回路の過電圧保護方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20160418BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20160418BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20160418BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/155 C

   B23K9/073 560

   B23K9/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-227138(P2014-227138)

(22)【出願日】2014年11月7日

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】蒲生 勇

【テーマコード（参考）】

4E082

5H730

【Ｆターム（参考）】

4E082DA01

4E082EE03

4E082EE07

4E082EE08

4E082FA20

4E082GA03

5H730AA20

5H730AS01

5H730AS05

5H730BB13

5H730BB98

5H730CC01

5H730DD02

5H730DD05

5H730EE01

5H730EE57

5H730EE58

5H730EE59

5H730EE60

5H730FD01

5H730FD11

5H730FG01

5H730FG21

5H730XX03

5H730XX12

5H730XX23

5H730XX32

5H730XX46

(57)【要約】

【課題】制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧を異常と判定せず、本来の過電圧異常の判定をより適切に行うことができる過電圧保護機能付きの降圧チョッパ回路を提供する。
【解決手段】高圧入力時に行われる降圧チョッパ回路の出力電圧の過電圧判定において、その判定要件に降圧チョッパ回路の出力電圧の変化態様を更に加味する。降圧チョッパ回路の出力電圧が判定値ＴＨ以上で且つその出力電圧が上昇中と判定した場合（Ａ矢印）には、降圧チョッパ回路の出力電圧が本来の過電圧異常と判定する。一方、降圧チョッパ回路の出力電圧が判定値ＴＨ以上で且つその出力電圧が下降中と判定した場合（Ｂ矢印）には、降圧チョッパ回路の出力電圧が制御切替時の過渡的な過電圧状態とし、本来の過電圧異常でないと判定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源線上に接続されるチョッパ用スイッチと、電源線間に接続される保護用スイッチとを備え、各スイッチを制御する制御部は、
入力電圧が低圧か高圧かの何れかを判定し、低圧入力時には前記チョッパ用スイッチのオン固定制御を行って前記入力電圧を出力電圧として生成し、高圧入力時には前記チョッパ用スイッチのチョッパ制御を行って前記入力電圧から降圧した出力電圧を生成するように前記チョッパ用スイッチの制御態様が切替可能に構成されると共に、
前記高圧入力時において前記低圧入力時の最高電圧よりも低い電圧値に設定された判定値と前記出力電圧との比較に基づいて過電圧異常かを判定し、過電圧異常と判定した際には前記保護用スイッチをオンして後段回路への電力供給を停止する過電圧保護機能を備える降圧チョッパ回路であって、
前記制御部は、前記出力電圧の過電圧判定の要件に前記出力電圧の変化態様を更に加味し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が上昇中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が下降中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定しないようにしたことを特徴とする降圧チョッパ回路。

【請求項2】

溶接トランスに対して高周波交流電力を供給するインバータ回路の前段に、請求項１に記載の降圧チョッパ回路を配置して構成されていることを特徴とする溶接用電源装置。

【請求項3】

電源線上に接続されるチョッパ用スイッチと、電源線間に接続される保護用スイッチとを備える降圧チョッパ回路に対し、
入力電圧が低圧か高圧かの何れかを判定し、低圧入力時には前記チョッパ用スイッチのオン固定制御を行って前記入力電圧を出力電圧として生成し、高圧入力時には前記チョッパ用スイッチのチョッパ制御を行って前記入力電圧から降圧した出力電圧を生成するように前記チョッパ用スイッチの制御態様が切替可能であると共に、
前記高圧入力時において前記低圧入力時の最高電圧よりも低い電圧値に設定された判定値と前記出力電圧との比較に基づいて過電圧異常かを判定し、過電圧異常と判定した際には前記保護用スイッチをオンして後段回路への電力供給を停止するように構成される降圧チョッパ回路の過電圧保護方法であって、
前記出力電圧の過電圧判定の要件に前記出力電圧の変化態様を更に加味し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が上昇中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が下降中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定しないようにしたことを特徴とする降圧チョッパ回路の過電圧保護方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力電圧が低圧か高圧かで制御態様を切り替える降圧チョッパ回路、溶接用電源装置、及び降圧チョッパ回路の過電圧保護方法に関する。

【背景技術】

【0002】

異なる入力電圧でも使用可能な溶接用電源装置等においては、その入力電圧に応じて内部電圧を調整するための降圧チョッパ回路が用いられる。降圧チョッパ回路は、例えば入力側から順に整流回路、インバータ回路、溶接トランスを含んで構成される溶接用電源装置のその整流回路とインバータ回路との間に組み込まれ、インバータ回路への印加電圧を適切範囲内に調整すべく降圧動作を行う。

【0003】

降圧チョッパ回路の回路構成としては、例えば特許文献１，２に示されるように、一方側の電源線上に接続されてチョッパ動作を行うチョッパ用スイッチと、該チョッパ用スイッチの後段の電源線間に接続されるダイオードと、該ダイオードの後段の一方側の電源線上に接続されるリアクトルとが備えられている。

【0004】

このような降圧チョッパ回路の制御態様としては、電源装置への入力電圧（三相交流）が例えばＡＣ２７０［Ｖ］未満の低圧入力か、ＡＣ２７０［Ｖ］以上の高圧入力かでその制御態様を切り替えるものがある。

【0005】

具体的には、先ず電源装置への入力電圧が低圧入力・高圧入力の何れであるかの認識（判定）がなされる。低圧入力と認識した場合では、降圧チョッパ回路のチョッパ用スイッチがオン状態で固定とされ、降圧チョッパ回路の入力電圧が略そのまま出力電圧としてインバータ回路に印加される。つまり、電源装置の入力電圧がＡＣ０〜２７０［Ｖ］の場合、整流回路の全波整流による直流化で√２倍となるため、整流回路の出力電圧はＤＣ０〜３８２［Ｖ］、降圧チョッパ回路の入出力電圧もＤＣ０〜３８２［Ｖ］となり、インバータ回路への印加電圧も同様の電圧範囲となる。

【0006】

一方、高圧入力と認識した場合では、降圧チョッパ回路のチョッパ用スイッチがオンオフ動作（チョッパ動作）されると共に電源装置の入力電圧に応じてそのオン期間が変更され、降圧チョッパ回路の出力電圧が一定電圧としてインバータ回路に印加される。つまり、電源装置の入力電圧がＡＣ２７０［Ｖ］以上、即ち整流回路の出力電圧（降圧チョッパ回路の入力電圧）がＤＣ３８２［Ｖ］以上においては、降圧チョッパ回路のチョッパ制御により出力電圧がＤＣ２８０［Ｖ］で一定とされ、インバータ回路への印加電圧もその一定電圧となる。

【0007】

しかしながら、この高圧入力時にチョッパ動作（オンオフ動作）すべきチョッパ用スイッチが短絡故障で導通状態（オン固定状態）になると、降圧チョッパ回路の入力電圧、即ちＤＣ３８２［Ｖ］以上の整流回路の出力電圧が略そのままインバータ回路に印加されてしまう。そのため、このような降圧チョッパ回路においては、後段のインバータ回路、即ちインバータ回路を構成する半導体スイッチを過電圧から保護する等の目的で過電圧保護機能が付加されている。

【0008】

過電圧保護機能（回路）としては、例えばチョッパ用スイッチの後段の電源線間に保護用スイッチが接続されると共に、保護用スイッチより前段側の電源線上にヒューズが接続され、高圧入力時における降圧チョッパ回路の正常な出力電圧値がＤＣ２８０［Ｖ］であるのに対し、過電圧状態かを判定する判定値が例えばＤＣ３５０［Ｖ］に設定される。そして、高圧入力時において降圧チョッパ回路の出力電圧値が判定値のＤＣ３５０［Ｖ］以上になると過電圧異常であるとして保護用スイッチがオンされ、以降の回路への電力伝達の遮断と共に、チョッパ用スイッチの短絡により生じる大電流にてヒューズが溶断するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平９−２４７９２７号公報（第１図、第３図参照）

【特許文献2】特開２００５−１３０５９３号公報（第４図参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、降圧チョッパ回路の仕様として、制御態様を切り替える境界付近の低圧入力で動作させることを想定した場合（積極的には使用しない領域ではあるものの、仕様としてその入力電圧で動作させた場合）、具体的には例えば、ＡＣ２６９［Ｖ］で降圧チョッパ回路を動作させた場合を考えてみる。整流回路の出力電圧は、ＤＣ３８０［Ｖ］である。

【0011】

この場合、電源装置の入力電圧が何らかの要因で数［Ｖ］上昇し、ＡＣ２７０［Ｖ］以上になった場合、降圧チョッパ回路としては高圧入力になったと認識し、チョッパ用スイッチの制御を低圧入力時のオン固定制御から高圧入力時のチョッパ制御に切り替える。また同時に、降圧チョッパ回路の出力電圧に対し、過電圧状態かを判定する判定値（ＤＣ３５０［Ｖ］）が設定される。

【0012】

しかしながら、降圧チョッパ回路のリアクトルの後段の電源線間には、一般に電圧安定化のための平滑コンデンサが備えられている。つまり、先の低圧入力時のチョッパ用スイッチのオン固定制御により、整流回路の出力電圧が降圧チョッパ回路自身の入出力電圧となるため、平滑コンデンサの充電電圧も同電圧（約ＤＣ３８０［Ｖ］）となっている。

【0013】

このような状況にあって、電源装置の入力電圧が上記のようにＡＣ２６９［Ｖ］から数［Ｖ］上昇して低圧入力から高圧側に切り替わり、これに応答してチョッパ用スイッチがオン固定からチョッパ動作に切り替わって降圧チョッパ回路の出力電圧がＤＣ２８０［Ｖ］一定に向けて正常に動作しようとしても、出力電圧は急峻に下降せず、特に電圧安定化のための平滑コンデンサを備えるものでは電圧を急峻に下降させることは困難である。

【0014】

そのため、降圧チョッパ回路の出力電圧は、電源装置の入力電圧が高圧入力に切り替わってからチョッパ動作が効いてくるまでの間、過電圧状態かを判定する判定値（ＤＣ３５０［Ｖ］）を超える電圧値となって過電圧異常と判定されてしまう。つまり、チョッパ用スイッチが短絡故障しておらず単に制御態様を移行するだけであっても、過電圧異常と判定されてしまう状況が生じ得る。このように過電圧異常と一旦判定されてヒューズが溶断されてしまうと、その後に電源装置を使用するには、ヒューズ、チョッパ用スイッチ、保護用スイッチの交換作業が必要となる。

【0015】

ただ一方で、チョッパ用スイッチの短絡故障による過電圧異常は適切に判定して過電圧からの保護を図る必要があるため、上記した制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧状態と明確に区別する判定手法が望まれている。

【0016】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧を異常と判定せず、本来の過電圧異常の判定をより適切に行うことができる過電圧保護機能付きの降圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路を備える溶接用電源装置、及び降圧チョッパ回路の過電圧保護方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記課題を解決する降圧チョッパ回路は、電源線上に接続されるチョッパ用スイッチと、電源線間に接続される保護用スイッチとを備え、各スイッチを制御する制御部は、入力電圧が低圧か高圧かの何れかを判定し、低圧入力時には前記チョッパ用スイッチのオン固定制御を行って前記入力電圧を出力電圧として生成し、高圧入力時には前記チョッパ用スイッチのチョッパ制御を行って前記入力電圧から降圧した出力電圧を生成するように前記チョッパ用スイッチの制御態様が切替可能に構成されると共に、前記高圧入力時において前記低圧入力時の最高電圧よりも低い電圧値に設定された判定値と前記出力電圧との比較に基づいて過電圧異常かを判定し、過電圧異常と判定した際には前記保護用スイッチをオンして後段回路への電力供給を停止する過電圧保護機能を備える降圧チョッパ回路であって、前記制御部は、前記出力電圧の過電圧判定の要件に前記出力電圧の変化態様を更に加味し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が上昇中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が下降中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定しないようにした。

【0018】

この構成によれば、高圧入力時に行われる降圧チョッパ回路の出力電圧の過電圧判定において、その判定要件に降圧チョッパ回路の出力電圧の変化態様が更に加味される。即ち、チョッパ用スイッチの短絡故障（オン固定状態）が生じて降圧動作が行われなくなると、高圧入力であるが故に降圧チョッパ回路の出力電圧は上昇して過電圧状態になり得る。そのため、降圧チョッパ回路の出力電圧が判定値以上で且つその出力電圧が上昇中と判定した場合には、降圧チョッパ回路の出力電圧が過電圧異常であると判定する。一方、降圧チョッパ回路の制御態様が切り替わる境界付近の低圧入力にて動作しており、使用途中で入力電圧が何らかの要因で上昇して高圧入力側に移行すると、降圧チョッパ回路がオン固定からチョッパ動作に切り替わることにより出力電圧が下降しようとするが、即座に判定値を下回ることが困難である。そのため、降圧チョッパ回路の出力電圧が判定値以上で且つその出力電圧が下降中と判定した場合には、降圧チョッパ回路の出力電圧が制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧であり本来の過電圧異常でないと判定する。このような判定とすることで、チョッパ用スイッチの短絡故障による過電圧状態と、制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧状態とを明確に区別でき、本来の過電圧異常の判定をより適切に行うことが可能となる。

【0019】

また、上記課題を解決する溶接用電源装置は、溶接トランスに対して高周波交流電力を供給するインバータ回路の前段に、上記の降圧チョッパ回路を配置して構成されている。
この構成によれば、インバータ回路の前段に降圧チョッパ回路が備えられる溶接用電源装置は、降圧チョッパ回路によりインバータ回路への印加電圧が調整可能なため、異なる入力電圧でも使用可能である。しかも、過電圧保護機能がより適切に動作する上記の降圧チョッパ回路が備えられることで、信頼性の高い電源装置として構成できる。

【0020】

また、上記課題を解決する降圧チョッパ回路の過電圧保護方法は、電源線上に接続されるチョッパ用スイッチと、電源線間に接続される保護用スイッチとを備える降圧チョッパ回路に対し、入力電圧が低圧か高圧かの何れかを判定し、低圧入力時には前記チョッパ用スイッチのオン固定制御を行って前記入力電圧を出力電圧として生成し、高圧入力時には前記チョッパ用スイッチのチョッパ制御を行って前記入力電圧から降圧した出力電圧を生成するように前記チョッパ用スイッチの制御態様が切替可能であると共に、前記高圧入力時において前記低圧入力時の最高電圧よりも低い電圧値に設定された判定値と前記出力電圧との比較に基づいて過電圧異常かを判定し、過電圧異常と判定した際には前記保護用スイッチをオンして後段回路への電力供給を停止するように構成される降圧チョッパ回路の過電圧保護方法であって、前記出力電圧の過電圧判定の要件に前記出力電圧の変化態様を更に加味し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が上昇中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定し、前記出力電圧が前記判定値以上で且つ前記出力電圧が下降中と判定した場合には前記出力電圧が過電圧異常と判定しないようにした。

【0021】

この構成によれば、上記と同様に、チョッパ用スイッチの短絡故障による過電圧状態と、制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧状態とを明確に区別でき、本来の過電圧異常の判定をより適切に行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

本発明の降圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路を備える溶接用電源装置、及び降圧チョッパ回路の過電圧保護方法によれば、制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧を異常と判定せず、本来の過電圧異常の判定をより適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】一実施形態における過電圧保護機能付きの降圧チョッパ回路を備えた溶接用電源装置の構成図である。

【図2】降圧チョッパ回路の制御態様を説明するため入出力特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、降圧チョッパ回路を備える電源装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、電源装置としての溶接用電源装置１０は、入力側から順に整流回路１１、降圧チョッパ回路１２、インバータ回路１３、溶接トランス１４を含んで構成され、入力された三相交流電力から溶接負荷１５に適切な出力電力を生成する。溶接用電源装置１０は、異なる入力電圧でも使用可能とするために降圧チョッパ回路１２を備え、該降圧チョッパ回路１２は、後段のインバータ回路１３への印加電圧を適切範囲内に調整すべく降圧動作を行う。降圧チョッパ回路１２の詳細については後述する。

【0025】

因みに、整流回路１１は、例えばダイオードブリッジよりなる全波整流回路であり、三相交流の入力電力の直流化を行う。インバータ回路１３は、例えばＩＧＢＴ（半導体スイッチ）を用いたフルブリッジ回路であり、整流回路１１から降圧チョッパ回路１２を介して入力される直流電力を高周波交流電力に変換する。溶接トランス１４は、インバータ回路１３からの高周波交流電力を一次側で受け、二次側にて溶接負荷１５に適した直流出力電力を生成するための電圧変換を行っている。

【0026】

降圧チョッパ回路１２は、インバータ回路１３への印加電圧を適切範囲内に調整すべく、整流回路１１とインバータ回路１３との間に組み込まれている。降圧チョッパ回路１２は、過電圧保護機能（回路）を備えるべく、降圧チョッパ動作を行うチョッパ回路部２１に対し保護回路部２２が付加されて構成されている。

【0027】

チョッパ回路部２１は、チョッパ用スイッチＴＲ１、ダイオードＤＲ１、リアクトルＬ１、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２を備える。チョッパ回路部２１の接続態様としては、整流回路１１の出力端子とインバータ回路１３の入力端子間の一対の電源線Ｌａ，Ｌｂに対し、先ずその電源線Ｌａ，Ｌｂ間に平滑コンデンサＣ１が接続されている。平滑コンデンサＣ１の後段の電源線Ｌａ上には、例えばＩＧＢＴよりなるチョッパ用スイッチＴＲ１が接続されている。チョッパ用スイッチＴＲ１の後段の電源線Ｌａ，Ｌｂ間にはダイオードＤＲ１が接続、この場合アノード側が電源線Ｌｂに、カソード側が電源線Ｌａにそれぞれ接続されている。ダイオードＤＲ１の後段の電源線Ｌｂ上には、リアクトルＬ１が接続されている。リアクトルＬ１の後段（後述の保護用スイッチＳＣＲ１の後段）の電源線Ｌａ，Ｌｂ間には、平滑コンデンサＣ２が接続されている。

【0028】

また、保護回路部２２は、保護用スイッチＳＣＲ１、ヒューズＦを備える。保護回路部２２の接続態様としては、チョッパ回路部２１の平滑コンデンサＣ１とダイオードＤＲ１との間の電源線Ｌｂ上にヒューズＦが接続されている。また、リアクトルＬ１と平滑コンデンサＣ２との間の電源線Ｌａ，Ｌｂ間には、例えばサイリスタよりなる保護用スイッチＳＣＲ１が接続、この場合アノード側が電源線Ｌａに、カソード側が電源線Ｌｂにそれぞれ接続されている。

【0029】

また、降圧チョッパ回路１２には、入力側及び出力側のそれぞれに電圧センサ２３，２４が備えられている。電圧センサ２３は降圧チョッパ回路１２の入力電圧を検出、電圧センサ２４は降圧チョッパ回路１２の出力電圧をそれぞれ検出し、各電圧センサ２３，２４からの検出信号はチョッパ制御部２５に入力される。そして、チョッパ制御部２５は、各電圧センサ２３，２４からの検出信号に基づき、チョッパ用スイッチＴＲ１の制御端子（ゲート端子）及び保護用スイッチＳＣＲ１の制御端子（ゲート端子）に出力する制御信号を生成し、各制御信号によるチョッパ用スイッチＴＲ１及び保護用スイッチＳＣＲ１の制御を行う。因みに、チョッパ制御部２５は、降圧チョッパ回路１２の制御のために個別に設けられるもの、若しくは溶接用電源装置１０の全体を制御する制御回路（図示略）と一体的に設けられるものの何れであってもよい。

【0030】

次に、降圧チョッパ回路１２の動作（チョッパ制御部２５の制御態様）について、図２に示す降圧チョッパ回路１２の入出力特性を併用して説明する。
本実施形態では、溶接用電源装置１０への入力電圧が例えばＡＣ２７０［Ｖ］未満で低圧入力、ＡＣ２７０［Ｖ］以上で高圧入力とし、チョッパ制御部２５はその何れの入力であるかを判定する。その際、チョッパ制御部２５は、電圧センサ２３の検出による降圧チョッパ回路１２の入力電圧に基づいてその判定を行っている。電源装置１０への入力電圧が整流回路１１を経て直流化した降圧チョッパ回路１２の入力電圧は√２倍となるため、チョッパ制御部２５は、降圧チョッパ回路１２の入力電圧がＤＣ３８２［Ｖ］未満では低圧入力、ＤＣ３８２［Ｖ］以上では高圧入力と判定し認識する。

【0031】

［低圧入力の場合］
溶接用電源装置１０への入力電圧がＡＣ２７０［Ｖ］未満、即ち降圧チョッパ回路１２の入力電圧がＤＣ３８２［Ｖ］未満である場合、チョッパ制御部２５は、電圧センサ２３を通じて低圧入力と認識している。

【0032】

チョッパ制御部２５は、この低圧入力時においてはチョッパ用スイッチＴＲ１の制御をオン固定制御とし（保護用スイッチＳＣＲ１はオフ）、降圧チョッパ回路１２の入力電圧をそのまま出力電圧とする。そのため、インバータ回路１３への印加電圧は、降圧チョッパ回路１２の入出力電圧と同じＤＣ０〜３８２［Ｖ］内の何れかの電圧値となる。つまり、この低圧入力時において降圧チョッパ回路１２が正常動作している状況では、インバータ回路１３に対してＤＣ３８２［Ｖ］以上の過電圧は印加されない。

【0033】

また、この低圧入力時に万一、チョッパ用スイッチＴＲ１が短絡故障によりオン固定状態となっても、元々チョッパ用スイッチＴＲ１をオン固定制御としているこの低圧入力時においては、インバータ回路１３に対してＤＣ３８２［Ｖ］以上の過電圧が印加される状況は生じない。

【0034】

［高圧入力の場合］
溶接用電源装置１０への入力電圧がＡＣ２７０［Ｖ］以上、即ち降圧チョッパ回路１２の入力電圧がＤＣ３８２［Ｖ］以上である場合、チョッパ制御部２５は、電圧センサ２３を通じて高圧入力と認識している。

【0035】

チョッパ制御部２５は、この高圧入力時においてはチョッパ用スイッチＴＲ１の制御をチョッパ制御とし（保護用スイッチＳＣＲ１はオフ）、降圧チョッパ回路１２の入力電圧が何れの電圧値であっても出力電圧を例えばＤＣ２８０［Ｖ］で一定とする。チョッパ制御は、電源装置１０の入力電圧（降圧チョッパ回路１２の入力電圧）が高いほどチョッパ用スイッチＴＲ１のオン期間を短く、入力電圧が低いほどチョッパ用スイッチＴＲ１のオン期間を長く調整して、降圧チョッパ回路１２の出力電圧をＤＣ２８０［Ｖ］で一定とする。そのため、降圧チョッパ回路１２の入力電圧はＤＣ３８２［Ｖ］以上でありながらも、出力電圧はＤＣ２８０［Ｖ］で一定であり、インバータ回路１３への印加電圧もＤＣ２８０［Ｖ］となる。つまり、この高圧入力時において降圧チョッパ回路１２が正常動作している状況では、インバータ回路１３に対してＤＣ３８２［Ｖ］以上の過電圧は印加されない。

【0036】

一方、この高圧入力時に万一、チョッパ用スイッチＴＲ１が短絡故障によりオン固定状態となるような場合、降圧チョッパ回路１２の入出力電圧は略同じとなり、インバータ回路１３への印加電圧がＤＣ３８２［Ｖ］以上の過電圧となり得る。これは、降圧チョッパ回路１２の出力段に備えられる平滑コンデンサＣ２の破損やインバータ回路１３を構成する半導体スイッチの破損を招きかねない。そのため、この高圧入力時においては、インバータ回路１３の前段である降圧チョッパ回路１２の出力電圧が例えばＤＣ３５０［Ｖ］以上とならないように電圧センサ２４を通じてチョッパ制御部２５が監視している。過電圧異常と判定した場合には、チョッパ制御部２５は、保護用スイッチＳＣＲ１をオンに切り替えて、以降の回路（平滑コンデンサＣ２やインバータ回路１３等）への電力伝達の遮断と共に、チョッパ用スイッチＴＲ１の短絡により生じる大電流にてヒューズＦを溶断へと導く。

【0037】

ここで、降圧チョッパ回路１２の出力電圧の過電圧判定において、仮に、チョッパ制御部２５が高圧入力と認識した時点でその出力電圧とＤＣ３５０［Ｖ］の判定値ＴＨとを単純に比較する手法（従来手法）を採用した場合、当然ながらチョッパ用スイッチＴＲ１の短絡故障による過電圧異常は判定可能である。しかしながら、背景技術でも記載したように、降圧チョッパ回路１２の仕様としてチョッパ用スイッチＴＲ１のオン固定からチョッパへの制御態様が切り替わる境界付近の低圧入力（例えばＡＣ２６９［Ｖ］）で動作させることを想定した場合、電源装置１０の入力電圧が何らかの要因で数［Ｖ］上昇して高圧入力側に移行すると問題が生じる。

【0038】

即ち、高圧入力側への移行に伴い、降圧チョッパ回路１２の出力電圧はＤＣ３８０［Ｖ］付近から下降しようとするものの即座に判定値ＴＨのＤＣ３５０［Ｖ］を下回ることができず、降圧チョッパ回路１２の正常な制御態様の切り替わりであっても過電圧異常と判定されてしまう。これは、電源装置１０への入力電圧は電源装置１０の設置時に決定され、その後の使用時において電源装置１０の入力電圧が上昇して降圧チョッパ回路１２の制御態様がオン固定からチョッパに切り替わるような状況変化は起こり難いためである。

【0039】

そこで、本実施形態のチョッパ制御部２５における過電圧判定は、電圧センサ２４を通じて得られる降圧チョッパ回路１２の出力電圧の変化態様を更に検出し、その出力電圧が判定値ＴＨ以上となった時点の出力電圧の変化が上昇中（正側の変化）であったかについてもその判定要件に組み込まれる。

【0040】

詳しくは、降圧チョッパ回路１２の出力電圧が判定値ＴＨ以上と判定される場合の中で、チョッパ用スイッチＴＲ１の短絡故障に起因するものは、図２のＡ矢印のように出力電圧が上昇して判定値ＴＨを超える。一方、降圧チョッパ回路１２の制御態様が切り替わる境界付近（例えばＡＣ２６９［Ｖ］）の低圧入力にて動作しており、使用途中で電源装置１０の入力電圧（降圧チョッパ回路１２の入力電圧）が何らかの要因で数［Ｖ］上昇して高圧入力側に移行したことに起因するものは、図２のように移行直後の判定で出力電圧が判定値ＴＨを超えると共に、その際の出力電圧の変化態様はＢ矢印のように下降するものとなる。

【0041】

このように本実施形態の降圧チョッパ回路１２（チョッパ制御部２５）は、チョッパ用スイッチＴＲ１の短絡故障による過電圧状態と、制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧状態とを明確に区別可能である。従って、本実施形態の降圧チョッパ回路１２（チョッパ制御部２５）は、制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧を異常と判定することなく、チョッパ用スイッチの短絡故障による本来の過電圧異常の判定をより適切に行うことが可能となっている。このことは降圧チョッパ回路１２の信頼性向上、ひいては溶接用電源装置１０の信頼性向上に繋がるものである。

【0042】

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）高圧入力時に行われる降圧チョッパ回路１２の出力電圧の過電圧判定において、本実施形態ではその判定要件に降圧チョッパ回路１２の出力電圧の変化態様が更に加味される。即ち、チョッパ用スイッチＴＲ１の短絡故障（オン固定状態）が生じて降圧動作が行われなくなると、高圧入力であるが故に降圧チョッパ回路１２の出力電圧は上昇して過電圧状態になり得る。そのため、降圧チョッパ回路１２の出力電圧が判定値ＴＨ以上で且つその出力電圧が上昇中と判定した場合（図２のＡ矢印）には、降圧チョッパ回路１２の出力電圧が過電圧異常であると判定する。一方、降圧チョッパ回路１２の制御態様が切り替わる境界付近の低圧入力にて動作しており、使用途中で入力電圧が何らかの要因で上昇して高圧入力側に移行すると、降圧チョッパ回路１２がオン固定からチョッパ動作に切り替わることにより出力電圧が下降しようとするが、即座に判定値ＴＨを下回ることが困難である。そのため、降圧チョッパ回路１２の出力電圧が判定値ＴＨ以上で且つその出力電圧が下降中と判定した場合（図２のＢ矢印）には、降圧チョッパ回路１２の出力電圧が制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧であり本来の過電圧異常でないと判定する。このような判定とすることで、チョッパ用スイッチＴＲ１の短絡故障による過電圧状態と、制御切替時に生じ得る過渡的な過電圧状態とを明確に区別でき、本来の過電圧異常の判定をより適切に行うことができる。

【0043】

（２）降圧チョッパ回路１２が備えられる溶接用電源装置１０は、降圧チョッパ回路１２によりインバータ回路１３への印加電圧が調整可能なため、異なる入力電圧でも使用可能である。しかも、過電圧保護機能がより適切に動作する降圧チョッパ回路１２が備えられることで、信頼性の高い電源装置１０として構成することができる。

【0044】

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・数値を記載した具体的な電圧値は一例であり、この限りでない。
・降圧チョッパ回路１２の入力端に入力電圧を検出する電圧センサ２３を、出力端に出力電圧を検出する電圧センサ２３をそれぞれ設置したが、降圧チョッパ回路１２以外に設置される電圧センサにて電圧検出を代用してもよい。例えば、電源装置１０の入力電圧（交流）を検出する態様であってもよい。

【0045】

・チョッパ用スイッチＴＲ１を電源線Ｌａに設けたが、電源線Ｌｂに設けてもよい。また、リアクトルＬ１を電源線Ｌｂに設けたが、電源線Ｌａに設けてもよい。また、保護用スイッチＳＣＲ１をチョッパ用スイッチＴＲ１よりも後段に設けたが、前段に設けてもよい。尚、ヒューズＦは、保護用スイッチＳＣＲ１の前段に設ける。

【0046】

・チョッパ用スイッチＴＲ１にＩＧＢＴ、保護用スイッチＳＣＲ１にサイリスタを用いたが、他の半導体スイッチを用いてもよい。また、ダイオードＤＲ１を半導体スイッチとしてもよい。

【0047】

・溶接用電源装置１０以外の電源装置に適用してもよい。

【符号の説明】

【0048】

１２ 降圧チョッパ回路
１３ インバータ回路
１４ 溶接トランス
２５ チョッパ制御部（制御部）
Ｌａ，Ｌｂ 電源線
ＳＣＲ１ 保護用スイッチ
ＴＲ１ チョッパ用スイッチ
ＴＨ 判定値

【図1】

【図2】