特許 6203594 アーク溶接機用電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6203594

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】アーク溶接機用電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20170914BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 C

   B23K9/073 560

   B23K9/073 530

   H02M3/28 H

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-211789(P2013-211789)

(22)【出願日】2013年10月9日

(65)【公開番号】特開2015-76988(P2015-76988A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2016年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000144393

【氏名又は名称】株式会社三社電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100090310

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 正俊

(72)【発明者】

【氏名】森本 猛

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−３０９３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０４１７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１０７６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０９６３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０３３６４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−００７０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１８８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００００９００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

Ｂ２３Ｋ ９／０７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源を交流電源に変換する第１の直流−交流変換器と、
第１の直流−交流変換器からの交流電源を直流電源に変換する第１の交流−直流変換器と、
正極性電圧と第１の負極性電圧とに交互に変化する交流電圧に、第１の交流−直流変換器の出力直流電圧を変換して、１対の出力端子に供給する第２の直流−交流変換器と、
前記１対の出力端子に接続され、前記第第２の直流―交流変換器の交流電圧を溶接負荷に供給する１対のケーブルと、
前記正極性電圧から前記第１の負極性電圧への移行時から前記第１の負極性電圧の期間よりも短い期間に亘って、第２の負極性電圧を前記溶接負荷に前記１対の出力端子及び前記１対のケーブルを介して供給する重畳電源と、
前記１対のケーブルに誘起された電圧に起因して前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたとき、前記１対のケーブル間の電圧を前記第１の交流−直流変換器の入力側に回生する回生回路とを、
有するアーク溶接機用電源装置。

【請求項2】

請求項１記載のアーク溶接機用電源装置において、前記回生回路は、前記１対のケーブル間の電圧がスイッチング素子を介して一次側に供給され、二次側が前記第１の交流−直流変換器の入力側に接続された変圧器を有し、前記スイッチング素子が、前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたときに、少なくともオンされるアーク溶接機用電源装置。

【請求項3】

直流電源を交流電源に変換する第１の直流−交流変換器と、
第１の直流−交流変換器からの交流電源を直流電源に変換する第１の交流−直流変換器と、
正極性電圧と第１の負極性電圧とに交互に変化する交流電圧に、第１の交流−直流変換器の出力直流電圧を変換して、１対のケーブルを介して溶接負荷に供給する第２の直流−交流変換器と、
前記正極性電圧から前記第１の負極性電圧への移行時から前記第１の負極性電圧の期間よりも短い期間に亘って、第２の負極性電圧を前記溶接負荷に前記１対のケーブルを介して供給する重畳電源と、
前記１対のケーブルに誘起された電圧に起因して前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたとき、前記１対のケーブル間の電圧を前記第１の交流−直流変換器の入力側に回生する回生回路とを、
有し、
前記回生回路は、前記重畳電源を兼用するもので、前記第１の直流−交流変換器の入力側に接続された第１のインバータと、第１のインバータの出力が一方の巻線に供給される変圧器と、前記第２の交流−直流変換器と、この第２の交流−直流変換器と並列に接続された前記１対のケーブル間の電圧が供給され、その出力を前記変圧器の他方の巻線に供給する第２のインバータとを、有し、前記重畳電源を兼用する前記回生回路が、前記重畳電源として動作するとき、第１のインバータが動作し、前記回生回路として動作するとき、第２のインバータが動作するアーク溶接機用電源装置。

【請求項4】

請求項３記載のアーク溶接機用電源装置において、前記第１のインバータは、第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードとを、少なくとも２組備えた第１の双方向インバータで構成され、前記第２のインバータは、第２のスイッチング素子と、この第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードとを、少なくとも２組備えた第２の双方向インバータで構成され、
前記第１のインバータの前記第１のスイッチング素子が動作すると共に、前記第２のインバータの前記第２のスイッチング素子がオフに制御されることにより、前記重畳電源を兼用する前記回生回路が、前記重畳電源として動作し、
前記１対のケーブルに誘起された電圧に起因して前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたとき、前記第２のインバータの第２のスイッチング素子が動作すると共に、前記第１のインバータの前記第１のスイッチング素子がオフに制御されることにより、前記重畳電源を兼用する前記回生回路が、前記回生回路として動作するアーク溶接機用電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アーク溶接機用電源装置に関し、特に、交流アーク溶接用の電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、交流アーク溶接用の電源装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１の技術によれば、交流電源からの交流電圧を直流電源が直流電圧に変換する。変換された直流電圧を直流−交流変換器が、正極性電圧と負極性電圧とに交互に変化する交流電圧に変換して、トーチと母材とからなる溶接負荷に供給する。溶接負荷に供給されている正極性電圧から負極性電圧に移行するときから、負極性電圧の期間よりも短い期間に亘って、アーク切れを防止するために、重畳電源が負極性電圧を溶接負荷に供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４３２３１３６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されているような交流アーク溶接機では、ケーブルを介して正極性電圧と負極性電圧とを溶接負荷に供給するが、このケーブルが長いと、そのリアクタンスによって電圧が誘起され重畳電源の出力電圧が上昇することがある。重畳電源の出力電圧が予め定めた電圧を超えて上昇したとき、直流−交流変換器や重畳電源を停止させていた。その結果、溶接が停止し、溶接作業の能率が低下していた。

【0005】

本発明は、重畳電源の出力電圧が上昇したとき、回生動作させて、重畳電源の電圧を低下させて、溶接装置を停止させることを少なくし、溶接作業の能率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様のアーク溶接機用電源装置は、直流電源を交流電源に変換する第１の直流−交流変換器を有している。直流電源としては、例えば商用交流電源を整流及び平滑したものを使用することができる。第１の直流−交流変換器としては、例えばインバータと絶縁変圧器とを有するものを使用することができる。第１の直流−交流変換器からの交流電源を第１の交流−直流変換器が直流電源に変換する。第１の交流−直流変換器としては、例えば整流回路と平滑回路とを有するものを使用することができる。平滑回路としては、例えば平滑用リアクトルを使用することができる。第１の交流−直流変換器の出力直流電圧を、正極性電圧と負極性電圧とに交互に変化する交流電圧に第２の直流−交流変換器が変換して、１対の出力端子に供給する。１対の出力端子に接続された１対のケーブルが、前記第第２の直流―交流変換器の交流電圧を溶接負荷に供給する。第２の直流−交流変換器としては、例えば交互にオン、オフされる１対の半導体スイッチング素子を使用することができる。溶接負荷としては、例えば母材とトーチとを使用することができる。前記正極性電圧から前記負極性電圧への移行時から前記負極性電圧の期間よりも短い期間に亘って、重畳電源が第２の負極性電圧を前記溶接負荷に前記１対の出力端子及び前記１対のケーブルを介して供給する。第２の負極性電圧は、例えば第１の直流−交流変換器に供給される直流電源や第１の直流−交流変換器の出力から得た直流電源を半導体スイッチング素子によってオン、オフすることによって得ることができる。前記１対のケーブルに誘起された電圧に起因して前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたとき、回生回路が、前記１対のケーブル間の電圧を前記第１の交流−直流変換器の入力側に回生する。

【0007】

このように構成されたアーク溶接機用電源装置では、１対の出力端子に接続された１対のケーブルに誘起された電圧に起因して前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたとき、前記ケーブルに誘起された電圧が回生回路によって第１の交流−直流変換器の入力側に回生されるので、１対のケーブル間の電圧は直ちに予め定めた電圧よりも低下する。その結果、アーク溶接機用電源装置を停止させる必要が無く、溶接作業の能率が低下することを防止できる。しかも、１対のケーブルに誘起された電圧を回生させているので、直流電源での電力消費を低下させることもできる。

【0008】

前記回生回路は、変圧器を有するものとすることができる。変圧器は、一次側巻線と２次側巻線とを有し、一次側巻線に、前記１対のケーブル間の電圧がスイッチング素子を介して供給される。二次側巻線が第１の交流−直流変換器の入力側に接続されている。前記スイッチング素子は、前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたときに、少なくともオンされる。スイッチング素子はオン状態を維持することもできるし、オン、オフを繰り返すものとすることもできる。

【0009】

この構成では、スイッチング素子がオン状態となることにより、変圧器の１次巻線に電流が流れ、２次巻線に電圧が誘起され、これが第１の交流−直流変換器の入力側に回生される。この回生回路を重畳電源と別個に設けているので、既存のアーク溶接機用電源装置に大きな改造を行わずに、ケーブルに誘起された高電圧に基づくアーク用溶接機電源の運転停止を防止することができる上に、アーク溶接機用電源装置の省電力化を図ることができる。

【0010】

本発明の他の態様のアーク溶接機用電源装置は、上記の態様における第１及び第２の直流―交流変換器、第１及び第２交流―直流変換器と、重畳電源と、回生回路とを、有している。前記回生回路は、前記重畳電源を兼用するものとすることができる。この場合、第１の直流−交流変換器の入力側に第１のインバータが接続される。第１のインバータの出力が変圧器の一方の巻線に供給され、この変圧器の他方の巻線の出力が第２の交流−直流変換器に供給される。第１のインバータとしては公知の種々のものを使用することができ、例えばフルブリッジ型やハーフブリッジ型のものを使用することができる。第２の交流−直流変換器としても、公知の種々のものを使用することができ、例えばブリッジ型の整流回路を使用することができる。この第２の交流−直流変換器と並列に第２のインバータが接続されている。第２のインバータには、前記１対のケーブル間の電圧が供給される。第２のインバータの出力が前記変圧器の他方の巻線に供給される。前記重畳電源を兼用する前記回生回路が、重畳電源として動作するとき、第１のインバータが動作する。前記回生回路として動作するとき、第２のインバータが動作する。

【0011】

この構成では、重畳電源として使用する場合、第１のインバータによって、第１の直流−交流変換器に供給される直流電源が交流電源に変換されて、変圧器の一方の巻線に供給され、変圧器の他方の巻線の出力が第２の交流−直流変換器によって直流電源に変換される。この直流電源に基づいて第２の負極性電圧が生成される。回生回路として動作する場合、１対のケーブル間に誘起された電圧が第２のインバータによって交流電圧に変換され、変圧器の他方の巻線に供給され、一方の巻線に誘起された交流が、第１の直流−交流変換器の入力側に回生される。このように重畳電源と回生回路とを兼用させるように構成しているので、１つの変圧器を重畳電源と回生回路とで共用することができ、コストの低減を図ることができる。

【0012】

更に、前記第１のインバータは、第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードとを、少なくとも２組備えた第１の双方向インバータで構成することができる。この場合、前記第２のインバータは、第２のスイッチング素子と、この第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードとを、少なくとも２組備えた第２の双方向インバータで構成される。前記第１のインバータの前記第１のスイッチング素子が動作すると共に、前記第２のインバータの前記第２のスイッチング素子がオフに制御されることにより、前記重畳電源を兼用する前記回生回路が、前記重畳電源として動作する。前記１対のケーブルに誘起された電圧に起因して前記重畳電源の電圧が予め定めた電圧を超えたとき、前記第２のインバータの第２のスイッチング素子が動作すると共に、前記第１のインバータの前記第１のスイッチング素子がオフに制御されることにより、前記重畳電源を兼用する前記回生回路が、前記回生回路として動作する。このように構成すると、第１及び第２のインバータを双方向インバータによって構成しているので、別途交流−直流変換器を設ける必要が無く、回路構成を簡略化することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明によれば、ケーブルに誘起された電圧による電圧上昇に基づくアーク溶接機用電源装置の停止を回生動作によって回避することができる上に、回生動作に基づく省電力化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１の実施形態のアーク溶接機用電源装置のブロック図である。

【図2】図１のアーク溶接機用電源装置の動作説明図である。

【図3】本発明の第２の実施形態のアーク溶接機用電源装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の第１の実施形態のアーク溶接機用電源装置１は、図１に示すように、整流部２を有している。整流部２は、例えば三相交流電源端子４ａ、４ｂ、４ｃから連動開閉スイッチ６を介して供給された三相交流電圧を整流するもので、例えば全波整流回路または半波整流回路を使用することができる。整流された三相交流電圧は、平滑手段、例えば平滑用コンデンサ８によって平滑される。この整流部２及び平滑用コンデンサ８によって直流電源部が構成されている。

【0016】

この直流電源部からの直流が、第１の直流−交流変換器、例えばインバータ１０の２つの入力端子１０ａ、１０ｂに供給される。入力端子１０ａが正極で、入力端子１０ｂが負極である。インバータ１０は、複数、例えば４個の半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ１４を例えばフルブリッジ形態に接続したものである。これらＩＧＢＴ１２は、制御回路１６からの制御信号に応じてオン、オフ制御され、直流電源を交流電源に変換して、２つの出力端子１０ｃ、１０ｄに出力する。

【0017】

インバータ１０の２つの出力端子１０ｃ、１０ｄに生成された交流は、絶縁手段、例えば変圧器２０が有する１次巻線２０ｐの両端間に供給される。変圧器２０は、２次巻線２０ｓも有しており、この２次巻線２０ｓは、中間タップ２０ｔを有している。２次巻線２０ｓの両端間に、第１の交流−直流変換器、例えば整流回路２２の２つの入力端子２２ａ、２２ｂが接続されている。整流回路２２は、複数、例えば４つのダイオード２４をブリッジ接続した全波整流回路で、その出力端子２２ｃ、２２ｄは、リアクトル２６ａ、２６ｂを介して第２の直流−交流変換器、例えばスイッチング回路２８の２つの入力端子２８ａ、２８ｂに接続されている。リアクトル２６ａ、２６ｂは同一の鉄心に巻回されたものである。入力端子２８ａが正極であり、入力端子２８ｂが負極である。

【0018】

スイッチング回路２８は、２つの入力端子２８ａ、２８ｂ間に半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ３０ａ、３０ｂのコレクタ−エミッタ導電路を直列に接続し、両ＩＧＢＴ３０の接続点を一方の出力端子２８ｃに接続し、変圧器２０の２次巻線２０ｓの中間タップ２０ｔを他方の出力端子２８ｄに接続したものである。出力端子２８ｃが正極または負極であり、出力端子２８ｃが中間タップ２０ｔの基準電位である。ＩＧＢＴ３０ａ、３０ｂは、制御回路３２からの制御信号によってＩＧＢＴ３０ａがオンの時、ＩＧＢＴ３０ｂがオフとなり、ＩＧＢＴ３０ａがオフの時、ＩＧＢＴ３０ｂがオンであることを繰り返すように、制御されている。

【0019】

これら出力端子２８ｃ、２８ｄは、１対のケーブル３４ａ、３４ｂを介して溶接負荷、例えば母材３６とトーチ３８とに接続されている。例えば、出力端子２８ｃは、ケーブル３４ａを介して母材３６に接続され、出力端子２８ｄは、ケーブル３４ｂを介してトーチ３８に接続されている。

【0020】

従って、連動開閉スイッチ６を閉じることによって、商用交流電源が整流回路２及び平滑用コンデンサ８によって直流電源に変換されると、この直流電源は、さらにインバータ１０によって交流電源に変換され、変圧器２０を介して整流回路２２に供給され、ここで整流された後、リアクトル２６ａ、２６ｂを介してスイッチング回路２８に供給される。ＩＧＢＴ３０ａがオンで、ＩＧＢＴ３０ｂがオフの時、図２（ａ）に符号Ｐで示す正極性電圧が母材３６及びトーチ３８に印加されることが繰り返され、ＩＧＢＴ３０ａがオフで、ＩＧＢＴ３０ｂがオンの時、図２（ａ）に符号Ｎ１で示す第１の負極性電圧が母材３６及びトーチ３８に印加されることが繰り返され、母材３６とトーチ３８間にアークが発生する。

【0021】

図２（ａ）に示すように正極性電圧Ｐから負極性電圧Ｎに遷移するときに、アーク切れが発生しやすい。これを防止するために、第1の負極性電圧Ｎ１の印加と同期して同図（ｂ）に示すように第２の負極性電圧Ｎ１を第１の負極性電圧Ｎに重畳することが行われている。第２の負極性電圧Ｎ１は、第１の負極性電圧Ｎと同期して重畳され、その発生期間は、第１の負極性電圧Ｎ１よりも短い期間である。

【0022】

第２の負極性電圧Ｎ１を母材３６とトーチ３８に供給するために、重畳電源、例えば補助電源４０が、このアーク溶接機用電源装置１には設けられている。補助電源４０は、変圧器４２を有し、その1次巻線４２ｐは、半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ４４のコレクタ−エミッタ導電路に直列に接続されている。この直列回路は、補助電源４０の入力端子４０ａ、４０ｂを介してインバータ１０の入力端子１０ａ、１０ｂに接続されている。従って、ＩＧＢＴ４４がオンの時、整流回路２及び平滑用コンデンサ８からなる直流電源部から直流電源が、1次巻線４２ｐに供給される。変圧器４２の２次巻線４２ｓの一端には、整流手段、例えばダイオード４６のアノードが接続されている。ダイオード４６のカソードと２次巻線４２ｓの他端との間に平滑用コンデンサ４８と抵抗器５０との並列回路が接続されている。ＩＧＢＴ４４は、制御回路５２からの制御信号に基づいてオン、オフを繰り返しており、これによって変圧器４２の２次巻線４２ｓに誘起された電圧がダイオード４６によって整流され、平滑用コンデンサ４８によって平滑される。

【0023】

ダイオード４６のカソードは、スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ５４のコレクタ−エミッタ導電路と抵抗器５６との直列回路を介して補助電源４０の出力端子４０ｃに接続されている。補助電源４０の出力端子４０ｄは、変圧器４２の２次巻線４２ｓの他端に接続されている。出力端子４０ｃが正極性で、出力端子４０ｄが負極性である。出力端子４０ｃは、スイッチング回路２８の出力端子２８ｄに接続され、出力端子４０ｄは、スイッチング回路２８の入力端子２８ｂに接続されている。ＩＧＢＴ５４は、制御回路５８からの制御信号に基づいてオン、オフ制御される。制御回路５８は、ＩＧＢＴ３０ａ、３０ｂを制御する制御回路３２と協働して、ＩＧＢＴ３０ｂがオンになるのと同時にＩＧＢＴ５４をオンするように制御信号を発生する。これによって、図２（ｂ）に示すように第２の負極性電圧Ｎ２を母材３６とトーチ３８との間に繰り返し印加する。なお、符号６０で示すダイオードは、逆流防止用である。なお、ＩＧＢＴ５４のコレクタには、逆流防止用ダイオード６１を介してリアクトル２６ａによって平滑された整流回路２２の出力も供給されている。

【0024】

出力端子２８ｃ、２８ｄと母材３６及びトーチ３８とは、ケーブル３４ａ、３４ｂを介して接続されているが、母材３６及びトーチ３８とアーク溶接機用電源装置１とが離れた場所に設置されることがある。この場合、ケーブル３４ａ、３４ｂの長さが長くなり、そのインダクタンスが大きくなる。その結果、ケーブル３４ａ、３４ｂに誘起された電圧が大きくなり、出力端子２８ｃ、２８ｄ間の電圧が大きくなることがある。従来、このような場合、アーク溶接機用電源装置１を停止させていたが、これでは頻繁にアーク溶接機用電源装置１を停止させる必要があり、作業能率が低下する。

【0025】

そこで、このアーク溶接機用電源装置１では、ケーブル３４ａ、３４ｂに誘起された電圧を低下させて、アーク溶接機用電源装置１が停止することを防止するために、ケーブル３４ａ、３４ｂに誘起された電圧をインバータ１０の入力側に回生させている。

【0026】

即ち、スイッチング回路２８の入力端子２８ａは逆流阻止ダイオード６１を介してＩＧＢＴ５４のコレクタとダイオード４６のカソードの接続点に接続されており、この接続点が、回生回路６３の入力端子６３ａに接続されている。また、補助電源４０の出力端子４０ｄに回生回路６３の入力端子６３ｂが接続されている。これら入力端子６３ａ、６３ｂは、絶縁手段、例えば絶縁変圧器６４の１次巻線６４ｐと半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ６６のコレクタ−エミッタ導電路との直列回路の両端に接続されている。ＩＧＢＴ６６は、制御回路６８の制御信号によってオン、オフ制御される。

【0027】

制御回路６８は、スイッチング回路２８の入力端子２８ａ、２８ｂ間の電圧を検出している電圧検出器７０が、入力端子２８ａ、２８ｂ間の電圧が図２（ｃ）に示すように予め定めた基準電圧を超えている期間、同図（ｄ）に示すようにＩＧＢＴ６６をオンさせる。変圧器６４は２次巻線６４ｓを有している。２次巻線６４ｓには、ＩＧＢＴ６６のオンによって、電圧が誘起される。２次巻線６４Ｓの一端は、ダイオード７２を介して回生回路６３の出力端子６３ｃに接続され、２次巻線６４ｓの他端は、回生回路６３の出力端子６３ｄに接続されている。ダイオード７２は、２次巻線６４側にアノードが位置し、出力端子６３ｃ側にカソードが位置するように２次巻線６４の一端と出力端子６３ｃとの間に接続されている。出力端子６３ｃは正極性で、出力端子６３ｄは負極性である。これら出力端子６３ｃは、インバータ１０の入力端子１０ａに接続され、出力端子６３ｄはインバータ１０の入力端子１０ｂに接続されている。

【0028】

変圧器６４の２次巻線６４ｓに誘起された電圧はダイオード７２によって整流され、インバータ１０の入力端子１０ａ、１０ｂ間に印加される。即ち、回生動作が行われる。これによって、出力端子２８ｃ、２８ｄ間の電圧は低下し、ケーブル３４ａ、３４ｂが長いことに起因して、アーク溶接機用電源装置１が停止することを防止できるし、回生することによって省電力化を図ることができる。

【0029】

本発明の第２の実施形態のアーク溶接機用電源装置１ａを図３に示す。このアーク溶接機用電源装置１ａは、第１の実施形態のアーク溶接機用電源装置１における補助電源４０と回生回路６３とを兼用した兼用回路４００を設けた以外、第１の実施形態のアーク溶接機用電源装置１の構成と同一である。同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

【0030】

兼用回路４００は、第１の実施形態のアーク溶接機用電源装置１の補助電源４０において使用した変圧器４２を、回生回路においても使用するように構成してある。変圧器４２の１次巻線４２ｐの両端は、インバータ８０の２つの出力側に接続されている。即ち、インバータ８０は、複数、例えば４つの半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ８２をブリッジ接続したもので、その２つの出力側に１次巻線４２ｐの両端が接続されている。このインバータ８０の２つの入力側が、兼用回路４００の入出力端子４００ａ、４００ｂを兼用し、入出力端子４００ａがインバータ１０の入力端子１０ａに接続され、入出力端子４００ｂがインバータ１０の入力端子１０ｂに接続されている。各ＩＧＢＴ８２は、制御回路８３によってオン、オフ制御され、インバータ１０の入力端子１０ａ、１０ｂから供給された直流を交流に変換して、変圧器４２の１次巻線４２ｐに供給する。

【0031】

各ＩＧＢＴ８２は、上述した各ＩＧＢＴ１４、３０ａ、３０ｂでは説明を省略したが、ＩＧＢＴ８２のコレクタ−エミッタ導電路には、ダイオード８４が、逆並列に、即ちコレクタ側にカソードが、エミッタ側にアノードが位置する状態に、接続されている。これらダイオード８４は、この実施形態では、ブリッジ回路からなる整流回路を構成しており、インバータ８０の２つの出力側から交流が供給されると、これを整流して、インバータ１０の入力端子１０ａ、１０ｂに供給する。従って、インバータ８０は、双方向インバータとして機能する。

【0032】

このように、インバータ８０において、ＩＧＢＴ８２によって構成されたブリッジ回路と、ＩＧＢＴ８２に逆並列接続されたダイオード８４によって構成された整流回路とは、ＩＧＢＴ８２のブリッジ回路の入力側が、ダイオード８４によるブリッジ回路の整流回路の出力側となり、ＩＧＢＴ８２のブリッジ回路の出力側が、ダイオード８４によるブリッジ回路の整流回路の出力側となるように、並列に接続されている。

【0033】

変圧器４２の２次巻線４２ｓの両端は、インバータ８６の２つの出力側に接続されている。即ち、インバータ８６も、複数、例えば４つの半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ８８をブリッジ接続したもので、その２つの出力側に２次巻線４２ｓの両端が接続されている。このインバータ８６の２つの入力側の一方がＩＧＢＴ５４のコレクタ側に接続され、他方が兼用回路４００の一方の出力端子４００ｄに接続されている。他方の出力端子４００ｃは、抵抗器５６を介してＩＧＢＴ５４のエミッタに接続されている。各ＩＧＢＴ８８も、制御回路８３によってオン、オフ制御され、ダイオード６１を介して供給されたスイッチング回路２８の入力端子２８ａ、２８ｂから供給された直流を交流に変換して、変圧器４２の２次巻線４２ｓに供給する。制御回路８３は、電圧検出器７０が予め定めた基準電圧を超えていることを検出している期間、各ＩＧＢＴ８８をオン、オフ制御する。

【0034】

各ＩＧＢＴ８８にそれぞれ逆並列に接続されたダイオード９０も、ブリッジ回路の整流回路を構成し、変圧器４２の２次巻線４２ｓから供給された交流を直流に変換して、コンデンサ４８及び抵抗器５０の並列回路に供給する。インバータ８６も、双方向インバータであって、ＩＧＢＴ８８によって構成されたブリッジ回路と、ＩＧＢＴ８８に逆並列接続されたダイオード９０によって構成された整流回路とは、ＩＧＢＴ８８のブリッジ回路の入力側が、ダイオード９０によるブリッジ回路の整流回路の出力側となり、ＩＧＢＴ８８のブリッジ回路の出力側が、ダイオード９０によるブリッジ回路の整流回路の出力側となるように、並列に接続されている。

【0035】

このアーク溶接機用電源装置１ａでは、通常、兼用回路４００を補助電源として使用しており、ＩＧＢＴ８２のオン、オフ制御が行われている。これによって、変圧器４２の１次巻線４２ｐに交流が印加される。このとき、インバータ８６の各ＩＧＢＴ８８は全てオフで、変圧器４２ｓに誘起された交流は、各ダイオード９０によって整流され、コンデンサ４８によって平滑され、ＩＧＢＴ５４のコレクタ−エミッタ導電路とダイオード６０との直列回路に供給される。以下、第１の実施形態と同様に制御回路５８がスイッチング回路２８のＩＧＢＴ３０ａ、３０ｂを制御して、第２の負極性電圧を母材３６とトーチ３８とに印加する。

【0036】

一方、電圧検出器７０がスイッチング回路２８の入力端子２８ａ、２８ｂ間の電圧が第１の実施形態のアーク溶接機用電源装置１と同様に基準電圧を超えたことを検出したとき、制御回路８３は、インバータ８０の各ＩＧＢＴ８２をオフとし、インバータ８６の各ＩＧＢＴ８８のオン、オフ制御を開始する。これによって、スイッチング回路２８の入力端子２８ａ、２８ｂ間の電圧が交流電圧に変換され、変圧器４２の２次巻線４２ｓに印加され、変圧器４２の１次巻線４２ｐに誘起された交流電圧が、インバータ８０のダイオード８４によって整流され、インバータ１０の入力端子１０ａ、１０ｂに供給される。即ち、回生動作が行われる。

【0037】

このアーク溶接機用電源装置１ａでは、補助電源と回生回路とを兼用回路４００によって兼用しているので、使用する変圧器が、変圧器４２のみであり、構成を簡略化することができる上に、アーク溶接機用電源装置１ａを小型化することができる。

【0038】

第１の実施形態では、スイッチング回路２８の入力端子２８ａ、２８ｂ間の電圧が基準電圧を超えている期間、ＩＧＢＴ６６をオンさせたが、オン、オフを繰り返すようにすることもできる。また、第１及び第２の実施形態では、インバータ１０は４つのＩＧＢＴ１４を使用したフルブリッジ構成としたが、２つのＩＧＢＴを使用したハーフブリッジ構成とすることもできる。また、第１の実施形態の補助電源４０においてダイオード４６のみで整流したが、４つのダイオードを使用したブリッジ構成の整流回路を使用することもできる。同様に回生回路６３においてダイオード７２に代えて、４つのダイオードを使用したブリッジ構成の整流回路を使用することもできる。また、第２の実施形態では、インバータ８０、８６は４つのＩＧＢＴ８２、８４によるフルブリッジ構成のものとしたが、２つのＩＧＢＴを使用したハーフブリッジ構成のインバータを使用することもできる。但し、ダイオード８４、９０によるブリッジ回路による整流回路は、そのまま使用する。両実施形態では、スイッチング素子としてＩＧＢＴを使用したが、これに代えてＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを使用することもできる。

【符号の説明】

【0039】

１０ インバータ（第１の直流−交流変換器）
２２ 整流回路（第１の交流−直流変換器）
２８ スイッチング回路（第２の直流−交流変換器）
３４ａ ３４ｂ ケーブル
３６ 母材（溶接負荷）
４０ 回生回路
３８ トーチ（溶接負荷）

【図1】

【図2】

【図3】