特許 7511664 溶接機用の直流電圧変換器及び溶接機の直流電圧変換器を稼働させるための方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-27

(45)【発行日】2024-07-05

(54)【発明の名称】溶接機用の直流電圧変換器及び溶接機の直流電圧変換器を稼働させるための方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/09 20060101AFI20240628BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20240628BHJP

   B23K 9/095 20060101ALI20240628BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

B23K9/09

B23K9/10 Z

B23K9/095 505B

H02M3/155 H

H02M3/155 W

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022559612

(86)(22)【出願日】2021-03-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-19

(86)【国際出願番号】 EP2021058312

(87)【国際公開番号】W WO2021198265

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】20167100.5

(32)【優先日】2020-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】504380611

【氏名又は名称】フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＦＲＯＮＩＵＳ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】クノル・トーマス

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０７７５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１５７９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００－９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接機（１）を稼働させるための方法であって、
前記溶接機（１）の直流電圧変換器（２）が、入力端子（Ｕｅ＋）に入力する入力直流電圧（Ｕｅ）を、出力端子（Ｕａ＋）に出力し、前記溶接機（１）の溶接電源部（５）の電源入力部に入力する出力直流電圧（Ｕａ）に変換し、
前記直流電圧変換器（２）の１つの回路部（Ａ）の少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）が、１つのスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングされ、
溶接フェーズ（Ｘ）が、前記溶接機（１）に対して設けられていて、この溶接フェーズ（Ｘ）中に、前記スイッチング周波数（ｆ１）は、１つの定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）に一致し、
前記溶接電源部（５）は、前記溶接フェーズ（Ｘ）中に前記電源入力部に入力する前記出力直流電圧（Ｕａ）を電源出力部に出力する溶接電圧（Ｕａ′）になるように制御することを特徴とする当該方法において、
アークが発生しない溶接中断フェーズ（Ｌ）が、前記溶接機（１）に対して設けられていて、この溶接中断フェーズ（Ｌ）中に、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）が、前記定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）よりも小さい溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致する１つのスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングされ、
伝達される制御信号（Ｓ）及び／又は前記溶接機（１）内で決定されたパラメータ（Ｐ）が、前記溶接フェーズ（Ｘ）を前記溶接中断フェーズ（Ｌ）に切り換え、及び／又は前記溶接中断フェーズ（Ｌ）を前記溶接フェーズ（Ｘ）に切り換え、
前記溶接フェーズ（Ｘ）を最適に開始させるために必要な出力直流電圧（Ｕａ）を前記溶接電源部（５）に供給するため、前記出力直流電圧（Ｕａ）が、前記溶接中断フェーズ（Ｌ）中に維持されることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記制御信号（Ｓ）は、インターフェースを介して伝達されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記直流電圧変換器の少なくとも１つの別の回路部（Ｂ，Ｃ）の少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）が、少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）でスイッチングされ、
エネルギーを前記入力端子（Ｕｅ＋）から前記出力端子（Ｕａ＋）に伝達するため、前記溶接フェーズ（Ｘ）では、前記少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）は、１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）に一致することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）は、前記定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）に一致することを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記溶接中断フェーズ（Ｌ）では、前記少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）は、前記１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）よりも小さい１つの別の溶接中断スイッチング周波数（ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌ）でスイッチングされることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つの別の溶接中断スイッチング周波数（ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌ）は、前記溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致することを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記溶接中断フェーズ（Ｌ）では、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）及び／又は複数の前記スイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のうちの少なくとも１つのスイッチング素子が停止されることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記制御信号（Ｓ）は、所定の溶接開始又は溶接終了のためのスイッチ又はボタンを操作することによって生成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項9】

前記パラメータ（Ｐ）は、出力側の、減少若しくは増大した溶接電圧及び／又は減少／増大した電流によって決定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項10】

直流電圧変換器（２）と溶接電源部（５）とを有する溶接機（１）であって、
前記直流電圧変換器（２）は、入力端子（Ｕｅ＋）に入力する入力直流電圧（Ｕｅ）を、出力端子（Ｕａ＋）に出力し、前記溶接機（１）の溶接電源部（５）の電源入力部に入力する出力直流電圧（Ｕａ）に変換するように構成されていて、
前記直流電圧変換器（２）は、１つの回路部（Ａ）内の少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）と１つの制御装置（３）とを含み、
前記制御装置（３）は、前記スイッチング素子（Ｓ１）を前記溶接機（１）の溶接フェーズ（Ｘ）中に１つの定格スイッチング周波数（ｆ１）に一致するスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングするように構成されていて、
前記溶接電源部（５）は、前記溶接フェーズ（Ｘ）中に前記電源入力部に入力する前記出力直流電圧（Ｕａ）を電源出力部に出力する溶接電圧（Ｕａ′）になるように制御するように構成されている当該溶接機（１）において、
前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）を、前記溶接機（１）の、アークが発生しない溶接中断フェーズ（Ｌ）中に前記１つの定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）よりも小さい溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致する１つのスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングするように構成されていて、
伝達される制御信号（Ｓ）及び／又は前記溶接機（１）内で決定されたパラメータ（Ｐ）が、前記溶接フェーズ（Ｘ）を前記溶接中断フェーズ（Ｌ）に切り換え、及び／又は前記溶接中断フェーズ（Ｌ）を前記溶接フェーズ（Ｘ）に切り換えるように設けられていて、
前記制御装置（３）は、前記溶接フェーズ（Ｘ）を最適に開始させるために必要な出力直流電圧（Ｕａ）を前記溶接電源部（５）に供給するため、前記出力直流電圧（Ｕａ）を前記溶接中断フェーズ（Ｌ）中に維持するように構成されていることを特徴とする溶接機（１）。

【請求項11】

前記制御信号（Ｓ）は、インターフェースを介して伝達される制御信号（Ｓ）であることを特徴とする請求項１０に記載の溶接機（１）。

【請求項12】

前記１つの回路部（Ａ）が、１つのインダクタンス（Ｌ１）と１つのフリーホイーリングダイオード（Ｄ１）とを含み、
前記インダクタンス（Ｌ１）の第１コイル端子が、前記入力端子（Ｕｅ＋）に接続されていて、前記インダクタンス（Ｌ１）の第２コイル端子が、前記１つのスイッチング素子（Ｓ１）の第１スイッチング端子と前記フリーホイーリングダイオード（Ｄ１）の陽極とに接続されていて、
前記１つのスイッチング素子（Ｓ１）の第２スイッチング端子が、グランド（Ｕ－）に接続されていて、前記フリーホイーリングダイオード（Ｄ１）の陰極が、前記出力端子（Ｕａ＋）に接続されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の溶接機（１）。

【請求項13】

前記直流電圧変換器（２）は、少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）と少なくとも１つの別のインダクタンス（Ｌ）と少なくとも１つの別のフリーホイーリングダイオード（Ｄ）とを有する少なくとも１つの別の回路部（Ｂ，Ｃ）を含み、
前記少なくとも１つの別の回路部（Ｂ，Ｃ）内では、前記少なくとも１つの別のインダクタンス（Ｌ）のそれぞれ１つの第１コイル端子が、前記入力端子（Ｕｅ＋）に接続されていて、前記少なくとも１つの別のインダクタンス（Ｌ）のそれぞれ１つの第２コイル端子が、前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のそれぞれ１つの第１スイッチング端子と前記少なくとも１つの別のフリーホイーリングダイオード（Ｄ２）のそれぞれ１つの陽極とに接続されていて、
前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のそれぞれ１つの第２スイッチング端子が、グランド（Ｕ－）に接続されていて、前記少なくとも１つのフリーホイーリングダイオード（Ｄ１）のそれぞれ１つの陰極が、前記出力端子（Ｕａ＋）に接続されていること、及び
前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）を前記溶接機（１）の溶接フェーズ（Ｘ）中に１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）に一致する少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）でスイッチングするように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の溶接機（１）。

【請求項14】

前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）を前記溶接機（１）の溶接中断フェーズ（Ｌ）中に前記別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ、ｆ３ｘ）よりも小さい１つの別の溶接中断スイッチング周波数（ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌ）でスイッチングするように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の溶接機（１）。

【請求項15】

前記別の溶接中断スイッチング周波数（ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌ）は、前記溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致することを特徴とする請求項１４に記載の溶接機（１）。

【請求項16】

前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）及び／又は複数の前記別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のうちの少なくとも１つのスイッチング素子を前記溶接機（１）の前記溶接中断フェーズ（Ｌ）中に停止するように構成されていることを特徴とする請求項１０～１３のいずれか１項に記載の溶接機（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接機を稼働させるための方法に関する。この場合、当該溶接機の直流電圧変換器が、入力端子に入力する入力直流電圧を出力端子に出力する出力直流電圧に変換し、当該直流電圧変換器の少なくとも１つのスイッチング素子が、１つのスイッチング周波数でスイッチングされ、溶接フェーズが、当該溶接機に対して設けられていて、この溶接フェーズ中に、当該スイッチング周波数は、１つの定格スイッチング周波数に一致する。この場合、溶接中断フェーズが、当該溶接機に対して設けられていて、この溶接中断フェーズ中に、当該少なくとも１つのスイッチング素子が、当該定格スイッチング周波数よりも小さい溶接中断スイッチング周波数に一致する１つのスイッチング周波数でスイッチングされる。さらに、本発明は、溶接機用の直流電圧変換器に関する。この場合、当該直流電圧変換器は、入力端子に入力する入力直流電圧を出力端子に出力する出力直流電圧に変換するように構成されていて、当該直流電圧変換器は、１つの回路部内の少なくとも１つのスイッチング素子と１つの制御装置とを含み、当該制御装置は、当該スイッチング素子を当該溶接機の溶接フェーズ中に１つの定格スイッチング周波数に一致するスイッチング周波数でスイッチングするように構成されている。当該制御装置は、当該少なくとも１つのスイッチング素子を当該溶接機の溶接中断フェーズ中に当該１つの定格スイッチング周波数よりも小さい溶接中断周波数に一致する１つのスイッチング周波数でスイッチングするように構成されている。さらに、本発明は、直流電圧変換器と溶接電源部とを含む溶接機に関する。この場合、当該溶接電源部は、出力直流電圧を溶接フェーズ中に溶接電圧及び／又は溶接電流に制御するように構成されている。

【背景技術】

【0002】

直流電圧変換器は、入力側の入力直流電圧を出力側の出力直流電圧に変換する。ブーストコンバータとも呼ばれる昇圧コンバータの場合、出力直流電圧は、入力直流電圧よりも大きい。これに対して、ステップダウンコンバータとも呼ばれる降圧コンバータの場合、出力直流電圧は、入力直流電圧よりも小さい。溶接技術の分野では、特に昇圧コンバータが使用される。

【0003】

したがって、例えば、入力側の入力直流電圧を出力側のより高い出力直流電圧に変換する昇圧コンバータが、直流電圧変換器として溶接機で使用される。この場合、溶接工程時の溶接フェーズ中に、エネルギーが、当該入力側から当該出力側に伝達される。この場合、溶接フェーズが、アークの発生によって開始する。当該直流電圧変換器の出力側が、中間回路コンデンサに並列に接続され得る。これにより、当該出力直流電圧が、当該中間回路コンデンサに入力する。当該溶接工程の溶接フェーズ中に、特に十分な溶接電圧を供給するため、溶接電源部が、当該直流電圧変換器の出力側に、すなわち中間回路コンデンサに後続接続されている。当該溶接電源部は、当該出力直流電圧を、特に電位分離された適切な溶接電圧及び／又は溶接電流になるように制御する。この場合、当該溶接電圧／溶接電流は、希望した溶接工程に応じてパルス状に及び／又は連続して出力され得る。このような溶接機は、例えば欧州特許第２８５０７２５号明細書に開示されている。

【0004】

しかしながら、溶接機の稼働時に、溶接フェーズが、溶接されない溶接中断フェーズによって中断される。例えば、当該溶接機内に存在する制御電子装置、制御装置、ディスプレイ等を稼働させるため、この溶接中断フェーズ中に、僅かな量のエネルギーが、直流電圧変換器から出力部に接続されている溶接電源部に引き続き伝達される。当該溶接中断フェーズでは、アークが発生しないので、当該エネルギー量はより少ない。しかしながら、当該直流電圧変換器は、当該溶接フェーズと当該溶接中断フェーズとの双方で稼働している。この場合、当然に、当該溶接中断フェーズ中にも、深刻なエネルギー損失が、当該直流電圧変換器内で発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】欧州特許第２８５０７２５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

それ故に、本発明の課題は、溶接フェーズの正確で制御された開始を可能にする溶接機用の直流電圧変換器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、この課題は、溶接中断フェーズが当該溶接機に対して設けられていて、この溶接中断フェーズ中に、当該少なくとも１つのスイッチング素子が当該定格スイッチング周波数よりも小さい溶接中断スイッチング周波数に一致する１つのスイッチング周波数でスイッチングされる方法によって解決される。さらに、この課題は、直流電圧変換器によって解決される。この場合、当該直流電圧変換器は、入力端子に入力する入力直流電圧を出力端子に出力する出力直流電圧に変換するように構成されていて、当該直流電圧変換器は、１つの回路部内の少なくとも１つのスイッチング素子と１つの制御装置とを含み、当該制御装置は、当該スイッチング素子を当該溶接機の溶接フェーズ中に１つの定格スイッチング周波数に一致するスイッチング周波数でスイッチングするように構成されている。さらに、この課題は、本発明の直流電圧変換器及び溶接電源部を含む溶接機によって解決される。この場合、当該溶接電源部は、出力直流電圧を溶接フェーズ中に溶接電圧及び／又は溶接電流に制御するように構成されている。当該溶接中断フェーズ中に、エネルギーが、当該直流電圧変換器の入力部から当該直流電圧変換器の出力部に伝達される。当然に、当該溶接電圧に対する制御は、例示にすぎず、明らかに、溶接電流が調整されるように、又は、溶接電圧と溶接電流との双方が調整されるように、当該出力直流電圧は制御され得る。この関係は、定電圧制御／定電流制御と呼ばれる。

【0008】

溶接機の溶接中断フェーズでは、直流電圧変換器のスイッチング素子が停止されないで、当該スイッチング素子のスイッチング周波数だけが、溶接中断スイッチング周波数に低減され、当該溶接機の溶接中断フェーズ中に、溶接フェーズ用の希望した出力直流電圧が、出力端子で維持され続ける。この出力直流電圧は、当該溶接中断フェーズ中に当該溶接機を稼働させる（例えば、制御電子装置、制御装置、ディスプレイ等に給電する）のに十分である。（当該溶接中断フェーズ中も）当該スイッチング素子を定格スイッチング周波数で持続して稼働させることとは対照的に、当該溶接中断スイッチング周波数を当該溶接中断フェーズで使用すると、当該溶接中断フェーズ中のエネルギー損失が著しく低減する。

【0009】

さらに、溶接中断フェーズ中に出力端子に出力する必要なレベルにある出力直流電圧によって、溶接工程の制御された正確な開始が、当該溶接フェーズの開始時に既に確保されることが保証される。

【0010】

特に、溶接フェーズ中に、出力直流電圧が、溶接電源部によって溶接電圧になるように制御される。この場合、当該溶接電圧が、負荷に供給される。

【0011】

特に、当該１つの回路部が、１つのインダクタンスと１つのフリーホイーリングダイオードとを含む。この場合、当該インダクタンスの第１コイル端子が、当該入力端子に接続されていて、当該インダクタンスの第２コイル端子が、当該１つのスイッチング素子の第１スイッチング端子と当該フリーホイーリングダイオードの陽極とに接続されている。この場合、当該１つのスイッチング素子の第２スイッチング端子が、グランドに接続されていて、当該フリーホイーリングダイオードの陰極が、当該出力端子に接続されている。

【0012】

この配置は、昇圧コンバータを示す。この場合、本発明は、昇圧コンバータの他の構成にも適用され得る。当然に、本発明の方法は、別の種類の直流電圧変換器（降圧コンバータ、昇降圧コンバータ、…）で使用されることも考えられる。

【0013】

特に、当該直流電圧変換器の少なくとも１つの別の回路部の少なくとも１つの別のスイッチング素子が、少なくとも１つの別のスイッチング周波数でスイッチングされる。この場合、当該溶接フェーズでは、当該少なくとも１つの別のスイッチング周波数は、１つの別の定格スイッチング周波数に一致する。したがって、本発明の方法は、複数のスイッチング素子を有する直流電圧変換器にも使用され得る。

【0014】

当該直流電圧変換器は、少なくとも１つの別のスイッチング素子と少なくとも１つの別のインダクタンスと少なくとも１つの別のフリーホイーリングダイオードとを有する少なくとも１つの別の回路部を含み得る。この場合、当該少なくとも１つの別の回路部内では、当該少なくとも１つの別のインダクタンスのそれぞれ１つの第１コイル端子が、当該入力電圧に接続されていて、当該少なくとも１つの別のインダクタンスのそれぞれ１つの第２コイル端子が、当該少なくとも１つの別のスイッチング素子のそれぞれ１つの第１スイッチング端子と当該少なくとも１つの別のフリーホイーリングダイオードのそれぞれ１つの陽極とに接続されている、この場合、当該少なくとも１つの別のスイッチング素子のそれぞれ１つの第２スイッチング端子が、グランドに接続されていて、当該少なくとも１つのフリーホイーリングダイオードのそれぞれ１つの陰極が、当該出力端子に接続されている。この場合、当該制御装置は、当該少なくとも１つの別のスイッチング素子を当該溶接機の溶接フェーズ中に１つの別の定格スイッチング周波数に一致する少なくとも１つの別のスイッチング周波数でスイッチングするように構成されている。

【0015】

当該構成は、多相昇圧コンバータを示す。この場合、別の方式で構成された多相の昇圧コンバータ若しくは降圧コンバータ又は本発明の制御装置を含む一般的な直流電圧変換器が考えられる。

【0016】

当該１つの別の定格スイッチング周波数は、当該１つの定格スイッチング周波数に一致する。したがって、溶接フェーズでは、複数のスイッチング素子の非常に簡単な制御が、当該制御装置によって可能である。複数の回路部の複数のスイッチング素子が位相シフト制御されると、特に有益である。すなわち、ｎ個の回路部を有する１つの変換器の場合、ｉ番目の回路部（ここで、１≦ｉ≦ｎ）が、最初の回路部に対する（Ｔ^＊（ｉ－１））／ｎの期間の時間シフトによってスイッチングされる。この場合、Ｔは、周期に位置する。この方法は、インターリーブモード（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｍｏｄｕｓ）として公知である。

【0017】

特に、当該溶接中断フェーズでは、当該少なくとも１つの別のスイッチング周波数は、当該１つの別の定格スイッチング周波数よりも小さい１つの別の溶接中断スイッチング周波数でスイッチングされる。

【0018】

これに応じて、当該制御装置は、当該少なくとも１つの別のスイッチング素子を当該溶接機の溶接中断フェーズ中に当該別の定格スイッチング周波数よりも小さい１つの別の溶接中断スイッチング周波数でスイッチングするように構成され得る。

【0019】

さらに、直流電圧変換器が、少なくとも１つの別のスイッチング素子を有する場合、溶接中断損失電力をさらに低減するため、これらのスイッチング素子のうちの複数のスイッチング素子、特に全てのスイッチング素子がそれぞれ、当該１つの別の定格スイッチング周波数よりも小さい溶接中断スイッチング周波数でスイッチングされ得る。

【0020】

当該少なくとも１つの別の溶接中断スイッチング周波数は、当該１つの溶接中断スイッチング周波数に一致する。これにより、当該溶接中断フェーズでは、当該制御装置による複数のスイッチング素子の非常に簡単な制御が可能である。

【0021】

特に、当該溶接中断フェーズでは、当該少なくとも１つの別のスイッチング素子が停止される。これに応じて、当該制御装置は、当該溶接中断フェーズ中に当該少なくとも１つの別のスイッチング素子を停止するように構成され得る。

【0022】

したがって、複数のスイッチング素子が存在する場合、当該当該溶接中断フェーズ中に当該溶接中断損失電力を最大限に低減するため、複数のスイッチング素子、特に全てのスイッチング素子が、１つのスイッチング素子になるまで停止され得る。当該溶接中断フェーズ中に出力直流電圧の低下を回避し、当該溶接工程の迅速な開始を当該溶接フェーズの開始時に既に可能にするため、少なくとも１つのスイッチング素子が、当該溶接中断フェーズ中に当該１つの溶接中断スイッチング周波数で稼働される。それぞれ１つのスイッチング素子を有する３つの回路部が、直流電圧変換器内に設けられている場合、溶接中断損失電力が、４３Ｗから２Ｗに低減され得る。この場合、溶接機の溶接中断フェーズでは、第１回路部の第１スイッチング素子が、２ｋＨｚの溶接中断スイッチング周波数で稼働され、第２回路部及び第３回路部の残りのそれぞれのスイッチング素子が停止される。

【0023】

特にインターフェース、例えばＲＳ－４８５バスを介して伝達された制御信号が、直流電圧変換器を溶接フェーズから溶接中断フェーズに切り換え、及び／又は溶接中断フェーズから溶接フェーズに切り換える。

【0024】

当該制御信号は、例えば溶接機のバーナーに配置された、所定の溶接開始又は溶接終了のためのスイッチ／ボタンを操作することによって生成され得る。溶接フェーズの開始又は停止を知らせるため、当該制御信号は、別の方法で出力されてもよい。

【0025】

さらに、溶接機内で決定されたパラメータが、溶接フェーズを溶接中断フェーズに切り換えでき、及び／又は溶接中断フェーズを溶接フェーズに切り換えできる。この場合、当然に、制御信号は、当該パラメータによって出力されてもよい。

【0026】

例えば、出力側の特定の、例えば変更された、すなわち減少若しくは増大した溶接電圧及び／又は特定の、例えば減少／増大した電流が、パラメータとして使用され得る。これにより、溶接中断フェーズへの切り換え又は溶接中断フェーズからの切り換えの要求が認識され得る。溶接中断フェーズへの又は溶接中断フェーズからのイベント駆動型の切り換えが実行されてもよい。この場合、例えば、溶接工程中の短絡が、イベントとみなせ得る。

【0027】

当該パラメータは、例えば溶接機の調整部又は制御部によって認識及び／又は処理され得る。

【0028】

以下に、例示的で、概略的で、限定的でない好適な本発明の構成を示す図１～７を参照して、本発明を詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】直流電圧変換器を示す。

【図2】直流電圧変換器と溶接電源部とを有する溶接機を示す。

【図3】単相昇圧コンバータを直流電圧変換器として示す。

【図4】多相昇圧コンバータを直流電圧変換器として示す。

【図5】整流器と多相昇圧コンバータと溶接電源部とを有する溶接機を示す。

【図6】スイッチング素子のスイッチング状態の推移を示す。

【図7】出力直流電圧の推移を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１は、直流電圧変換器２を概略的に示す。直流電圧変換器２は、入力直流電圧Ｕｅを出力直流電圧Ｕａに変換する。この場合、入力直流電圧Ｕｅは、入力端子Ｕｅ＋に入力し、出力直流電圧Ｕａは、出力端子Ｕａ＋に出力する。正確には、入力直流電圧Ｕｅは、入力端子Ｕｅ＋とグランドＵ－との間に入力し、出力直流電圧Ｕａは、出力端子Ｕａ＋とグランドＵ－との間に出力する。一般に、１つの共通のグランドＵ－が、直流電圧変換器２で使用されるが、例えば、入力側と出力側とに対して相関する回路構成を使用することによって、複数の異なるグランドＵ－を使用することも可能である。当該回路構成は、電位を分離することによって、例えば変圧器によって実現され得る。

【0031】

図２に概略的に示されているように、直流電圧変換器２は、溶接機１内で使用され得る。出力直流電圧Ｕａが、直流電圧変換器２によって出力端子Ｕａ＋に出力される。溶接機１は、電源入力部と電源出力部とを有する溶接電源部５をさらに含む。この溶接電源部は、溶接フェーズ（Ｓｃｈｗｅｉｓｓｐｈａｓｅ）Ｘ中に当該電源入力部に入力する出力直流電圧Ｕａを当該電源出力部に出力する溶接電圧Ｕａ′になるように制御する。この溶接電圧Ｕａ′は、連続的でもよく又はパルス変調されてもよい。溶接中断フェーズ（Ｌｅｅｒｌａｕｆｐｈａｓｅ）Ｌ中には、出力直流電圧Ｕａが、溶接電源部５の当該電源入力部に入力する。ここでは、溶接電圧Ｕａ′への当該制御は、例示にすぎない。同様に、溶接電流が制御されてもよく、又は、溶接電流と溶接電圧とが交互に制御されてもよい。当該制御は、溶接工程に適合するように調整されている。

【0032】

直流電圧変換器２は、溶接フェーズＸ中にアナログ式又はデジタル式に構成され得る制御装置３によって定格スイッチング周波数ｆ１ｘに一致するスイッチング周波数ｆ１で稼働される。これは、直流電圧変換器２のスイッチング素子Ｓ１がスイッチング周波数ｆ１でスイッチングされることを意味する。本発明によれば、スイッチ周波数ｆ１は、フェーズに応じて－スイッチ周波数ｆ１に一致する－定格スイッチング周波数ｆ１ｘと溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌとに分類され、結果として切り換えられる。

【0033】

溶接機１は、溶接フェーズＸ後に溶接中断フェーズＬに切り換えられる。従来の技術によれば、直流電圧変換器２は、この溶接中断フェーズＬ中に引き続き定格スイッチング周波数ｆ１ｘで稼働される、すなわち結果として損失（スイッチング損失、電力損失、エネルギー損失）を伴って稼働される。しかしながら、本発明によれば、対照的に、直流電圧変換器２は、溶接機１の溶接中断フェーズＬ中に定格スイッチング周波数ｆ１ｘよりも低い溶接中断周波数ｆ１Ｌで稼働される。したがって、当該損失は、最小に保持され、出力直流電圧Ｕａは、当該溶接中断フェーズＬ中に低下しない。したがって、溶接中断フェーズＬの終了後と、溶接フェーズＸの開始時とに、溶接工程が常に即座に開始され得ることが達成される。

【0034】

溶接フェーズＸでは、（図２に破線で示された）負荷Ｚ－溶接工程の場合は、アーク－ が、出力端子Ｕａ＋又は溶接電源部５の電源出力部に接続されている。この場合、エネルギーが、当該接続によって入力側から出力側に伝達される。溶接フェーズＸの少なくとも開始時に発生されるアークが、この溶接フェーズＸ中に持続する。溶接中断フェーズＬでは、当該負荷は、出力端子Ｕａ＋又は溶接電源部５に接続されていない。この場合、エネルギーが、出力側で出力されず、アークが発生しない。

【0035】

スイッチング素子Ｓ１が、より低い溶接スイッチング周波数ｆ１Ｌに起因してより少ない回数でスイッチングするので、溶接フェーズＸのときよりも小さいスイッチング損失が、本発明の溶接中断フェーズＬ中に発生する。それにもかかわらず、溶接機１内に存在する制御電子装置、制御装置、ディスプレイ等に給電するため、十分に高い出力直流電圧Ｕａが、直流電圧変換器２によって溶接機１に供給される。

【0036】

図３には、簡単な単相昇圧コンバータが、直流電圧変換器２として示されている。当該昇圧コンバータは、インダクタンスＬ１とフリーホイーリングダイオードＤ１とスイッチング素子Ｓ１とを有する単相回路部を含む。インダクタンスＬ１とフリーホイーリングダイオードＤ１とは直列に接続されている。インダクタンスＬ１の第１コイル端子が、入力端子Ｕｅ＋に接続されていて、インダクタンスＬ１の第２コイル端子が、フリーホイーリングダイオードＤ１の陽極に接続されている。フリーホイーリングダイオードＤ１の陰極が、出力端子Ｕａ＋に接続されている。さらに、直流電圧変換器２の出力端子Ｕａ＋が、中間回路コンデンサＣａの第１コンデンサ端子に接続されている。中間回路コンデンサＣａの第２コンデンサ端子が、グランドＵ－に接続されている。したがって、出力直流電圧Ｕａが、中間回路コンデンサＣａで出力する。

【0037】

したがって、インダクタンスＬ１の第２コイル端子（及びフリーホイーリングダイオードＤ１の陽極）が、スイッチング素子Ｓ１（例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯサイリスタ、バイポーラトランジスタ等）を介してグランドＵ－に接続されている。スイッチング素子Ｓ１は、スイッチング周波数ｆ１で開閉される。この場合、制御装置３が、スイッチング周波数ｆ１を制御するために設けられている。一般的なスイッチング周波数ｆ１は、２０ｋＨｚ～１５０ｋＨｚである。この場合、特に先進的な半導体技術を使用して、より高いスイッチング周波数ｆ１も考えられる。スイッチング素子Ｓ１のデューティー比は、例えば０～９５％である。

【0038】

したがって、スイッチング素子Ｓ１が閉じられている場合、フリーホイーリングダイオードＤ１の陽極は、グランドＵ－に接続されていて、スイッチング素子Ｓ１が開かれている場合、フリーホイーリングダイオードＤ１の陽極は、グランドＵ－から分離されている。

【0039】

スイッチング素子Ｓ１が閉じられている（導通フェーズである）ときに、インダクタンスＬ１の第２コイル端子が、グランドＵ－に接続されている。これにより、入力電圧Ｕｅが、インダクタンスＬ１に入力する。その結果、コイル電流ｉＬが、インダクタンスＬ１に通電する。コイル電流ｉＬは、スイッチング素子Ｓ１が閉じる初期時点以降に上昇する。エネルギーが、コイル電流ｉＬによってインダクタンスＬに（一時的に）蓄積される。フリーホイーリングダイオードＤ１の陽極が、閉じられているスイッチング素子Ｓ１によって同様にグランドＵ－に接続されているので、フリーホイーリングダイオードＤ１が遮断する。

【0040】

その後に、スイッチング素子Ｓ１が開かれると（遮断フェーズ）、コイル電流ｉＬが、インダクタンスＬによって維持される。したがって、電位が、インダクタンスＬ１の第２コイル端子で上昇し、同様にフリーホイーリングダイオードＤ１の陽極で上昇する。フリーホイーリングダイオードＤ１の当該電位が、フリーホイーリングダイオードＤ１の閾値電圧を上回ってフリーホイーリングダイオードＤ１の陰極の電圧を超えると、フリーホイーリングダイオードＤ１が導通する。コイル電流ｉＬが、グランドＵ－に向かってフリーホイーリングダイオードＤ１と中間回路コンデンサＣａとに通電する。これにより、中間回路コンデンサＣａが充電される。当該充電中に、インダクタンスＬ１の磁場中に蓄積されたエネルギーの少なくとも一部と、入力直流電圧Ｕｅによって供給されたエネルギーとが、中間回路コンデンサＣａに伝達される。したがって、中間回路コンデンサＣａが充電される一方で、インダクタンスＬ１の電流が減少する。この場合、出力直流電圧Ｕａが、中間回路コンデンサＣａに印加する。

【0041】

スイッチング素子Ｓ１が、遮断フェーズ後に再び閉じられると（導通フェーズ）、中間回路コンデンサＣａに印加する出力直流電圧Ｕａが、中間回路コンデンサＣａによって当該出力直流電圧Ｕａの値に維持される。当該導通フェーズ中に、エネルギーが、入力側から出力側に直接に流れないが、インダクタンスＬ１に再び蓄積される。
溶接フェーズＸ中に、スイッチング素子Ｓ１が、制御装置３によって定格スイッチング周波数ｆ１ｘに一致するスイッチング周波数ｆ１でスイッチングされる。スイッチング素子Ｓ１の導通フェーズ中の出力直流電圧Ｕａの低下を回避するように、この定格スイッチング周波数ｆ１ｘと対応するデューティー比とを制御することができる。

【0042】

本発明によれば、溶接中断フェーズＬ中に、当該スイッチング素子は、定格スイッチング周波数ｆ１ｘよりも小さい溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌに一致するスイッチング周波数ｆ１でスイッチングされる。特に、制御装置３が、この切り換えを請け負う。したがって、スイッチング損失が著しく低減される。そして、溶接中断フェーズＬの終了後と、溶接フェーズＸの開始時とに、溶接工程が即座に開始され得ることを保証するため、出力直流電圧Ｕａが、溶接中断フェーズＬ中により小さい値に低下することが回避される。また、溶接中断フェーズＬ中も、スイッチング素子Ｓ１の導通フェーズ中の出力直流電圧Ｕａの低下を阻止するため、当然に、溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌ及び対応するデューティー比も適切に制御することができる。

【0043】

図４は、多相昇圧コンバータを直流電圧変換器として示す。１つの回路部Ａだけではなくて、少なくとも１つの別の回路部Ｂ，Ｃが設けられている以外は、当該構成は、図３に示された直流電圧変換器２と同じである。すなわち、全体では複数の並列の回路部Ａ，Ｂ，Ｃが設けられている。この場合、３つの回路部Ａ，Ｂ，Ｃ－すなわち、２つの別の回路部Ｂ，Ｃが設けられている。それぞれの回路部Ａ，Ｂ，Ｃは１つのインダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、１つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と、それぞれの回路部Ａ，Ｂ，Ｃごとに上記の単相の直流電圧変換器２と同様に接続されている１つのフリーホイーリングダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３とを含む。インダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ３の第１コイル端子が、入力端子Ｕｅ＋に一緒に接続されていて、複数のフリーホイーリングダイオードＤ１の複数の陰極が、中間回路コンデンサＣａの第１コンデンサ端子に一緒に接続されていて、且つ出力端子Ｕａ＋に接続されている。それぞれの回路部Ａ，Ｂ，Ｃごとに、単一の中間回路コンデンサＣａが設けられてもよい（図示せず）。この場合、これらの中間回路コンデンサＣａは、互いに並列に接続されている。

【0044】

スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の第２端子がそれぞれ、グランドＵ－に接続されていて、制御装置３によってスイッチング周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３でそれぞれ制御される、すなわち開閉される。

【0045】

制御装置３は、スイッチング周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を制御するために設けられている。回路構成を複数の回路部Ａ，Ｂ，Ｃにすることによって、（同じ設計による）１つの回路部Ａ，Ｂ，Ｃだけが稼働するときよりも高い出力が、出力側で発生し得る。しかしながら、溶接中断フェーズＬでは、この場合におけるより多数のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びインダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ３のスイッチング損失に起因して、より高い溶接中断損失電力も発生する。

【0046】

溶接フェーズＸでは、別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ、定格スイッチング周波数ｆ２ｘ，ｆ３ｘに一致する別のスイッチング周波数ｆ２，ｆ３でスイッチングされる。この場合、定格スイッチング周波数ｆ２ｘ，ｆ３ｘは、定格スイッチング周波数ｆ１ｘに一致してもよい。

【0047】

本発明によれば、溶接フェーズＸで、別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がそれぞれ、別の定格スイッチング周波数ｆ２ｘ，ｆ３ｘよりも小さい別の溶接中断スイッチング周波数ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌに一致する別のスイッチング周波数ｆ２，ｆ３でスイッチングされる。別の溶接中断スイッチング周波数ｆ２Ｌ，ｆ３ｌは、溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌに一致してもよい。溶接中断フェーズＬでは、これらの別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のうちの１つ又は複数のスイッチング素子が停止されてもよい。しかしながら、少なくとも１つのスイッチング素子Ｓ１が、当該溶接中断フェーズ中に溶接中断周波数ｆ１Ｌでスイッチングする。

【0048】

別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がそれぞれ、別のスイッチング周波数ｆ２，ｆ３とは違う別の溶接中断スイッチング周波数ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌでスイッチングされてもよい。この場合、別の溶接中断スイッチング周波数ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌはそれぞれ、定格スイッチング周波数ｆ２ｘ，ｆ３ｘよりも小さい。このため、別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３に対しても、より少ないスイッチング損失が発生する。何故なら、別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３も、溶接フェーズＸの場合よりも低い周波数でスイッチングするからである。

【0049】

特に、溶接中断フェーズＬでは、全てのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が、それぞれの定格スイッチング周波数ｆ１ｘ，ｆ２ｘ，ｆ３ｘよりも小さい溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌ，ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌでスイッチングされる。この場合、溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌ，ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌは、特に等しい。

【0050】

しかしながら、回路部Ａのスイッチング素子Ｓ１が、溶接中断フェーズＬ中に定格スイッチング周波数ｆ１ｘよりも小さい溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌでスイッチングされ、別の回路部Ｂ，Ｃの別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３が停止される（遮断フェーズ）と、際立って有益である。当該遮断フェーズは、別のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３が持続して開いていることを意味する。したがって、非常に少ない溶接中断損失電力が達成され得る。

【0051】

図５は、溶接機１を概略的に示す。溶接機１は、例えば１つの多相昇圧コンバータを直流電圧変換器２として含む。当然に、複数の単相昇圧コンバータ又は１つの単相昇圧コンバータ又は複数の多相昇圧コンバータを有する溶接機１も考えられる。回路部Ａ，Ｂ，Ｃの数も、例示的な３にすぎず、あらゆる数の回路部Ａ，Ｂ，Ｃが考えられる。他の構成が、直流電圧変換器２用に使用されてもよい。

【0052】

溶接機１は、もう１つの整流器段４を入力側に含む。整流器段４は、交流電源の３つの相電源Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に接続されていて、相電源Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ごとにそれぞれ１つの下の整流器ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３及び上の整流器ダイオードＤｏ１，Ｄｏ２，Ｄｏ３を含む。明らかに、整流器ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３，Ｄｏ１，Ｄｏ２，Ｄｏ３は、スイッチング素子によって構成されてもよい。下の整流器ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３の陽極はそれぞれ、グランドＵ－に接続されていて、下の整流器ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３の陰極は、それぞれの相電源Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に接続されている。上の整流器ダイオードＤｏ１，Ｄｏ２，Ｄｏ３の陽極は、同様にそれぞれの相電源Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に接続されていて、上の整流器ダイオードＤｏ１，Ｄｏ２，Ｄｏ３の陰極は、直流電圧変換器２の入力端子Ｕｅ＋に接続されている。さらに、上の整流器ダイオードＤｏ１，Ｄｏ２，Ｄｏ３の陰極を下の整流器ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３の陽極に接続する平滑コンデンサ４が、整流器段４内に設けられている。整流器段４の機能は基本的に公知であるので、ここでは詳しく説明しない。

【0053】

整流器段４は、オプションとみなせる。整流器段４を含まず、例えばインターリーブモードで稼働される溶接機１も設けられ得る。

【0054】

溶接機１の直流電圧変換器２は、図３及び４に基づいて説明したように稼働される。制御装置３が、スイッチング周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を制御するために設けられている。溶接フェーズＸでは、スイッチング周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３は、定格スイッチング周波数ｆ１ｘ，ｆ２ｘ，ｆ３ｘ、例えば３５ｋＨｚに一致する。溶接機１の溶接フェーズＸでは、（図５に破線で示された）負荷Ｚが、溶接電源部５を介して直流電圧変換器２の出力側に接続されている。溶接中断フェーズＬでは、エネルギーが、当該出力側から負荷Ｚに出力されない。

【0055】

溶接機１の溶接中断フェーズＬでは、少なくとも１つのスイッチング素子Ｓ１が、スイッチング周波数ｆ１としての溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌでスイッチングされる。この場合、溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌは、定格スイッチング周波数ｆ１よりも小さい。これにより、中間回路コンデンサＣａの出力直流電圧Ｕａが、溶接中断フェーズＬ中に一定に維持される。

【0056】

特にインターフェースを介して伝達された制御信号Ｓ及び／又は溶接機１内で決定されたパラメータＰが、直流電圧変換器２を、溶接フェーズＸから溶接中断フェーズＬに切り換えることができ、及び／又は溶接中断フェーズＬを溶接フェーズＸに切り換えることができる。図５に示されているように、当該切り換えは、制御信号Ｓ及び／又はパラメータＰが、制御装置３に供給されることによって実行され得る。

【0057】

図６は、３相の直流電圧変換器２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のスイッチングパターンを例示する。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、溶接フェーズＸ中に適切に位相シフト制御される。見て取れるように、溶接中断フェーズＬでは、スイッチング素子Ｓ１は、定格スイッチング周波数ｆ１ｘよりも小さい溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌでスイッチングされる。特に、（図示されているように）その他のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３は、溶接中断フェーズＬ中に停止される。

【0058】

従来の技術によれば、溶接中断フェーズＬでは、全てのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が、それぞれの定格スイッチング周波数ｆ１ｘ，ｆ２ｘ，ｆ３ｘで引き続き稼働された。このため、エネルギー損失が発生する。

【0059】

溶接中断フェーズＬ中にエネルギー損失を回避するため、直流電圧変換器２が、溶接機の溶接中断フェーズ中に停止、すなわち遮断されてもよい。当該停止、すなわち遮断は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がもはや制御されず、すなわち開かれたままであることによって実行される。しかしながら、これにより、出力側の中間回路コンデンサＣａが、溶接中断フェーズＬ中に放電し、入力側からエネルギーを供給されないので、出力直流電圧Ｕａが低下する。したがって、制御電子装置、制御装置、ディスプレイ等が、他の方法でエネルギーを供給されなければならないので、この場合は、これらの制御電子装置、制御装置、ディスプレイ等を稼働するため、非常に低い電圧が、溶接機１に供給され得る。

【0060】

さらに、出力側で必要なエネルギー又は出力直流電圧Ｕａを供給できるようにするため、溶接中断フェーズＬに後続する当該溶接機の別の溶接フェーズに対して、直流電圧変換器２が、適切な稼働状態に再び移行されなければならないという問題が、溶接機１の溶接中断フェーズＬ中の直流電圧変換器２の停止時に発生し得る。この適切な稼働状態に移行されるまで、ある程度の時間が経過する。このため、溶接機１が、別の溶接工程に対して準備されるまで、例えば５０ｍｓの範囲内の遅延時間ｔｖが発生し得る。したがって、溶接機１の溶接中断フェーズＬ中のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３又は直流電圧変換器２の停止時に、実際の溶接工程の新たな直接の開始、すなわちアークの発生が、制御されないか又は所定の時点に実行されない。その結果、安定な溶接フェーズが遅れて開始するか、又は、アークが発生しないか若しくは弱く発生する（溶接フェーズは、アークの発生によって開始する）。図７には、溶接中断フェーズＬ中の全ての回路部の停止時の出力直流電圧Ｕａが、破線で示されている。見て取れるように、昇圧コンバータにおける溶接中断フェーズＬ中の出力直流電圧Ｕａが、入力直流電圧Ｕｅに低下する。溶接フェーズＸに再び切り換えられた後に、出力直流電圧Ｕａが、その完全な値に再び到達するまで、特定の遅延時間ｔｖ、ここでは５０ｍｓが持続する。このため、当該溶接工程は、時間遅延して初めて開始し得る。

【0061】

一方で、図７には、溶接中断フェーズＬ中に１つ又は複数のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を本発明にしたがってスイッチングさせるための出力直流電圧Ｕａが、実線で示されている。少なくとも１つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が、溶接中断スイッチング周波数ｆ１Ｌ，ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌで引き続きスイッチングしているので、出力直流電圧Ｕａは、溶接中断フェーズＬ中でも維持され続ける。したがって、直流電圧変換器２が、必要な出力直流電圧Ｕａを連続して供給するので、溶接中断フェーズＬの終了後と、溶接フェーズＸの開始時とに、溶接工程が即座に開始され得る。したがって、直流電圧変換器２は、溶接フェーズＸを最適に開始させるために必要な出力直流電圧Ｕａを溶接電源部５に持続して供給する。当該溶接工程の計画された開始と溶接フェーズＸへの直流電圧変換器２の実際の切り換えとの間の遅延が、直流電圧出力部Ｕａ＋の既に十分に高い出力直流電圧Ｕａによって回避される。したがって、当該溶接工程は、溶接中断フェーズＬの直後の溶接フェーズＸの開始時に開始する。この場合、直流電圧変換器２の損失は最小である。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下の構成も包含し得る。
１．
溶接機（１）を稼働させるための方法であって、
前記溶接機（１）の直流電圧変換器（２）が、入力端子（Ｕｅ＋）に入力する入力直流電圧（Ｕｅ）を、出力端子（Ｕａ＋）に出力し、前記溶接機（１）の溶接電源部（５）の電源入力部に入力する出力直流電圧（Ｕａ）に変換し、
前記直流電圧変換器（２）の１つの回路部（Ａ）の少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）が、１つのスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングされ、
溶接フェーズ（Ｘ）が、前記溶接機（１）に対して設けられていて、この溶接フェーズ（Ｘ）中に、前記スイッチング周波数（ｆ１）は、１つの定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）に一致し、
前記溶接電源部（５）は、前記溶接フェーズ（Ｘ）中に前記電源入力部に入力する前記出力直流電圧（Ｕａ）を電源出力部に出力する溶接電圧（Ｕａ′）になるように制御する当該方法において、
アークが発生しない溶接中断フェーズ（Ｌ）が、前記溶接機（１）に対して設けられていて、この溶接中断フェーズ（Ｌ）中に、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）が、前記定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）よりも小さい溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致する１つのスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングされ、
特にインターフェースを介して伝達される制御信号（Ｓ）及び／又は前記溶接機（１）内で決定されたパラメータ（Ｐ）が、前記溶接フェーズ（Ｘ）を前記溶接中断フェーズ（Ｌ）に切り換え、及び／又は前記溶接中断フェーズ（Ｌ）を前記溶接フェーズ（Ｘ）に切り換え、
前記溶接フェーズ（Ｘ）を最適に開始させるために必要な出力直流電圧（Ｕａ）を前記溶接電源部（５）に供給するため、前記出力直流電圧（Ｕａ）が、前記溶接中断フェーズ（Ｌ）中に維持される当該方法。
２．
前記直流電圧変換器の少なくとも１つの別の回路部（Ｂ，Ｃ）の少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）が、少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）でスイッチングされ、
エネルギーを前記入力端子（Ｕｅ＋）から前記出力端子（Ｕａ＋）に伝達するため、前記溶接フェーズ（Ｘ）では、前記少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）は、１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）に一致する上記１に記載の方法。
３．
前記少なくとも１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）は、前記定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）に一致する上記２に記載の方法。
４．
前記溶接中断フェーズ（Ｌ）では、前記少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）は、前記１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）よりも小さい１つの別の溶接中断スイッチング周波数（ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌ）でスイッチングされる上記１～３のいずれか１つに記載の方法。
５．
前記少なくとも１つの別の溶接中断スイッチング周波数（ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌ）は、前記溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致する上記４に記載の方法。
６．
前記溶接中断フェーズ（Ｌ）では、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）及び／又は複数の前記スイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のうちの少なくとも１つのスイッチング素子が停止される上記１～３のいずれか１つに記載の方法。
７．
前記制御信号（Ｓ）は、所定の溶接開始又は溶接終了のためのスイッチ又はボタンを操作することによって生成される上記１に記載の方法。
８．
前記パラメータ（Ｐ）は、出力側の、減少若しくは増大した溶接電圧及び／又は減少／増大した電流によって決定されている上記１に記載の方法。
９．
直流電圧変換器（２）と溶接電源部（５）とを有する溶接機（１）であって、
前記直流電圧変換器（２）は、入力端子（Ｕｅ＋）に入力する入力直流電圧（Ｕｅ）を、出力端子（Ｕａ＋）に出力し、前記溶接機（１）の溶接電源部（５）の電源入力部に入力する出力直流電圧（Ｕａ）に変換するように構成されていて、
前記直流電圧変換器（２）は、１つの回路部（Ａ）内の少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）と１つの制御装置（３）とを含み、
前記制御装置（３）は、前記スイッチング素子（Ｓ１）を前記溶接機（１）の溶接フェーズ（Ｘ）中に１つの定格スイッチング周波数（ｆ１）に一致するスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングするように構成されていて、
前記溶接電源部（５）は、前記溶接フェーズ（Ｘ）中に前記電源入力部に入力する前記出力直流電圧（Ｕａ）を電源出力部に出力する溶接電圧（Ｕａ′）になるように制御するように構成されている当該溶接機（１）において、
前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）を、前記溶接機（１）の、アークが発生しない溶接中断フェーズ（Ｌ）中に前記１つの定格スイッチング周波数（ｆ１ｘ）よりも小さい溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致する１つのスイッチング周波数（ｆ１）でスイッチングするように構成されていて、
特にインターフェースを介して伝達される制御信号（Ｓ）及び／又は前記溶接機（１）内で決定されたパラメータ（Ｐ）が、前記溶接フェーズ（Ｘ）を前記溶接中断フェーズ（Ｌ）に切り換え、及び／又は前記溶接中断フェーズ（Ｌ）を前記溶接フェーズ（Ｘ）に切り換えるように設けられていて、
前記制御装置（３）は、前記溶接フェーズ（Ｘ）を最適に開始させるために必要な出力直流電圧（Ｕａ）を前記溶接電源部（５）に供給するため、前記出力直流電圧（Ｕａ）を前記溶接中断フェーズ（Ｌ）中に維持するように構成されている当該溶接機（１）。
１０．
前記１つの回路部（Ａ）が、１つのインダクタンス（Ｌ１）と１つのフリーホイーリングダイオード（Ｄ１）とを含み、
前記インダクタンス（Ｌ１）の第１コイル端子が、前記入力端子（Ｕｅ＋）に接続されていて、前記インダクタンス（Ｌ１）の第２コイル端子が、前記１つのスイッチング素子（Ｓ１）の第１スイッチング端子と前記フリーホイーリングダイオード（Ｄ１）の陽極とに接続されていて、
前記１つのスイッチング素子（Ｓ１）の第２スイッチング端子が、グランド（Ｕ－）に接続されていて、前記フリーホイーリングダイオード（Ｄ１）の陰極が、前記出力端子（Ｕａ＋）に接続されている上記９に記載の溶接機（１）。
１１．
前記直流電圧変換器（２）は、少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）と少なくとも１つの別のインダクタンス（Ｌ）と少なくとも１つの別のフリーホイーリングダイオード（Ｄ）とを有する少なくとも１つの別の回路部（Ｂ，Ｃ）を含み、
前記少なくとも１つの別の回路部（Ｂ，Ｃ）内では、前記少なくとも１つの別のインダクタンス（Ｌ）のそれぞれ１つの第１コイル端子が、前記入力電圧（Ｕｅ）に接続されていて、前記少なくとも１つの別のインダクタンス（Ｌ）のそれぞれ１つの第２コイル端子が、前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のそれぞれ１つの第１スイッチング端子と前記少なくとも１つの別のフリーホイーリングダイオード（Ｄ２）のそれぞれ１つの陽極とに接続されていて、
前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のそれぞれ１つの第２スイッチング端子が、グランド（Ｕ－）に接続されていて、前記少なくとも１つのフリーホイーリングダイオード（Ｄ１）のそれぞれ１つの陰極が、前記出力端子（Ｕａ＋）に接続されていること、及び
前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）を前記溶接機（１）の溶接フェーズ（Ｘ）中に１つの別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ，ｆ３ｘ）に一致する少なくとも１つの別のスイッチング周波数（ｆ２，ｆ３）でスイッチングするように構成されている上記１０に記載の溶接機（１）。
１２．
前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つの別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）を前記溶接機（１）の溶接中断フェーズ（Ｌ）中に前記別の定格スイッチング周波数（ｆ２ｘ、ｆ３ｘ）よりも小さい、特に前記溶接中断スイッチング周波数（ｆ１Ｌ）に一致する１つの別の溶接中断スイッチング周波数（ｆ２Ｌ，ｆ３Ｌ）でスイッチングするように構成されている上記１１に記載の溶接機（１）。
１３．
前記制御装置（３）は、前記少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ１）及び／又は複数の前記別のスイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）のうちの少なくとも１つのスイッチング素子を前記溶接機（１）の前記溶接中断フェーズ（Ｌ）中に停止するように構成されている上記９～１１のいずれか１つに記載の溶接機（１）。

【符号の説明】

【0062】

１ 溶接機
２ 直流変換器
３ 制御装置
４ 整流器段
５ 溶接電源部
Ａ 回路部
Ｂ 回路部
Ｃ 回路部
Ｕｅ 入力直流電圧
Ｕａ 出力直流電圧
Ｕａ′ 溶接電圧
Ｕｅ＋ 入力端子
Ｕａ＋ 出力端子、直流電圧出力部
Ｕ－ グランド
Ｘ 溶接フェーズ
Ｌ 溶接中断フェーズ
ｆ１ スイッチング周波数
ｆ１ｘ 定格スイッチング周波数
ｆ１Ｌ 溶接中断スイッチング周波数
Ｚ 負荷
Ｓ１ スイッチング素子
Ｓ２ スイッチング素子
Ｓ３ スイッチング素子
Ｌ１ インダクタンス
Ｌ２ インダクタンス
Ｌ３ インダクタンス
Ｄ１ フリーホイーリングダイオード
Ｄ２ フリーホイーリングダイオード
Ｄ３ フリーホイーリングダイオード
Ｃａ 中間回路コンデンサ
Ｄｕ 下の整流器ダイオード
Ｄｏ 上の整流器ダイオード
Ｃｅ 平滑コンデンサ
Ｐ１ 相電源
Ｐ２ 相電源
Ｐ３ 相電源
ｉＬ コイル電流
Ｓ 制御信号
Ｐ パラメータ
ｔｖ 遅延時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】