JPWO2018220933A1 - Power supply device for arc processing and method of controlling power supply device for arc processing - Google Patents
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Abstract
インバータ回路(INV1,INV2)を構成するスイッチング素子の温度の測定値と出力電流に係る設定値によって、複数あるインバータ回路(INV1,INV2)の駆動と停止を、インバータ回路(INV1,INV2)での消費電力が小さくなるように選択する。Driving and stopping of a plurality of inverter circuits (INV1, INV2) are controlled by the inverter circuits (INV1, INV2) according to the measured values of the temperatures of the switching elements constituting the inverter circuits (INV1, INV2) and the set values related to the output current. Select to reduce power consumption.
Description
本開示は、アーク加工用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、並列運転する技術に関するものである。 The present disclosure relates to a technique in which a plurality of inverter circuits built in an arc processing 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、溶接電流としての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 an arc processing power supply device, a plurality of inverter circuits have been provided in parallel in order to increase an output current as a welding current, and a parallel operation has been performed.
一方、上記のようなインバータ回路が複数並列に設けられたアーク加工用電源装置において、特に出力電流が小さい場合は、いくつかのインバータ回路を停止させるほうが、全てのインバータ回路を駆動させるよりも、溶接性が改善される場合がある。 On the other hand, in the arc processing power supply device provided with a plurality of inverter circuits as described above in parallel, particularly when the output current is small, it is better to stop some inverter circuits than to drive all inverter circuits. The weldability may be improved.
インバータ回路が複数並列に設けられた従来のアーク加工用電源装置では、インバータ回路の出力制御信号のパルス波形の歯抜けを検出して、あるインバータ回路を停止させる、という方法が開示されている(特許文献1)。 In a conventional arc machining power supply device in which a plurality of inverter circuits are provided in parallel, a method is disclosed in which a pulse waveform of an output control signal of the inverter circuit is detected as missing and a certain inverter circuit is stopped. Patent Document 1).
しかしながら、前記従来の構成では、あるインバータ回路を停止させることにより、アーク加工用電源装置の全体での消費電力が増大する場合がある。 However, in the above-described conventional configuration, the power consumption of the arc processing power supply device as a whole may be increased by stopping a certain inverter circuit.
本開示は、インバータ回路が複数並列に設けられたアーク加工用電源装置において、アーク加工用電源装置の消費電力が小さくなるように制御する手法を提供する。 The present disclosure provides a method of controlling an arc processing power supply device in which a plurality of inverter circuits are provided in parallel so as to reduce power consumption of the arc processing power supply device.
本開示の一態様のアーク加工用電源装置は、被溶接物に対して短絡溶接またはパルス溶接を行うアーク加工用電源装置であって、商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第1の1次整流回路と、第1の1次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第1の平滑コンデンサと、第1の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第1のインバータ回路と、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、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、商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第2の1次整流回路と、第2の1次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第2の平滑コンデンサと、第2の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第2のインバータ回路と、第2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2の主変圧器と、第2の主変圧器の出力を整流する第2の2次整流回路と、第1の2次整流回路の出力と前記第2の2次整流回路の出力を合わせた電流を平滑して出力端子に出力電流を出力する直流リアクトルと、出力電流の検出を行う出力電流検出回路と、予め定めた出力電流に係る設定値を設定する出力電流設定回路と、出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を予め記憶する第1の記憶回路と、出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と第1の記憶回路に記憶されている出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数とを比較して、設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を求める比較回路と、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係である温度に対する消費電力の関係を予め記憶する第2の記憶回路と、出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と、第1のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、第2のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、第2の記憶回路の記憶されている温度に対する消費電力パラメータから、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する消費電力を求める演算回路と、比較回路より求めた設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数以上で、演算回路で求めた消費電力の中で最も消費電力が小さくなるインバータ回路の組合せを選択する選択回路と、選択回路により選択されたインバータ回路の組合せに基づいて、第1のインバータ回路を制御する第1の出力制御信号と第2のインバータ回路を制御する第2の出力制御信号を出力する出力制御回路と、を備えるものである。 An arc processing power supply device according to one embodiment of the present disclosure is an arc processing power supply device that performs short-circuit welding or pulse welding on an object to be welded, and rectifies commercial AC power and outputs a DC voltage. Secondary rectifier circuit, a first smoothing capacitor for smoothing the DC voltage output from the first primary rectifier circuit, and a first inverter for converting the DC voltage smoothed by the first smoothing capacitor into a high-frequency AC voltage A first main transformer for converting an output of the first inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining; a first secondary rectifier circuit for rectifying an output of the first main transformer; A second primary rectifier circuit for rectifying commercial AC power and outputting a DC voltage, a second smoothing capacitor for smoothing the DC voltage output from the second primary rectifier circuit, and a second smoothing capacitor High frequency alternating current A second inverter circuit that converts the output of the second inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining; and a second inverter that rectifies the output of the second main transformer. 2, a DC reactor for smoothing a current obtained by combining an output of the first secondary rectifier circuit and an output of the second secondary rectifier circuit and outputting an output current to an output terminal; An output current detection circuit for detecting the output current, an output current setting circuit for setting a set value related to a predetermined output current, and a first number for storing in advance the minimum number of inverter circuits that need to be driven corresponding to the output current. The storage circuit compares the set value of the output current set by the output current setting circuit with the minimum number of inverter circuits that need to be driven corresponding to the output current stored in the first storage circuit, Drive corresponding to the setting A comparison circuit for determining the minimum number of necessary inverter circuits, and a power consumption with respect to a temperature, which is a relationship between a temperature of a switching element included in the inverter circuit, an inverter output current per driven inverter circuit, and power consumption of the inverter circuit. , A set value related to the output current set by the output current setting circuit, a measured temperature of a switching element included in the first inverter circuit, and a second inverter. An arithmetic circuit for obtaining power consumption for a combination of driving and stopping each inverter circuit from a measured temperature of a switching element constituting the circuit and a power consumption parameter for the temperature stored in the second storage circuit; The minimum required number of inverter circuits that need to be driven in accordance with the And a first output for controlling the first inverter circuit based on the combination of the inverter circuits selected by the selection circuit. An output control circuit that outputs a control signal and a second output control signal that controls the second inverter circuit.
本開示の別の態様のアーク加工用電源装置の制御方法は、インバータ回路が複数並列に設けられ、被溶接物に対して、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有する短絡溶接を行うアーク加工用電源装置の制御方法であって、短絡溶接の本溶接期間については、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と、被溶接物に対して出力される出力電流の時間平均である平均出力電流とからそれぞれのインバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、複数のインバータ回路それぞれでの消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路の駆動と停止を選択するものである。 According to another aspect of the present disclosure, there is provided a method for controlling a power supply device for arc processing, wherein a plurality of inverter circuits are provided in parallel, and a short-circuit welding having a welding start period, a main welding period, and a welding end period is performed on a workpiece. A method for controlling a power supply device for arc machining, wherein a main welding period of short-circuit welding includes a measurement value of a temperature of a switching element constituting an inverter circuit and a time average of an output current output to a workpiece. And calculating the power consumption in the combination of the operations of the respective inverter circuits from the average output current, and selecting the driving and stopping of the plurality of inverter circuits so as to minimize the sum of the power consumption in each of the plurality of inverter circuits. Is what you do.
本開示のさらに別の態様のアーク加工用電源装置の制御方法は、インバータ回路が複数並列に設けられ、被溶接物に対して、溶接開始期間、本溶接期間、および溶接終了期間を有するパルス溶接を行うアーク加工用電源装置の制御方法であって、パルス溶接の本溶接期間については、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値とパルス溶接のベース電流およびピーク電流とからそれぞれのインバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択するものである。 According to another aspect of the present disclosure, there is provided a control method of a power supply device for arc processing, wherein a plurality of inverter circuits are provided in parallel, and a pulse welding having a welding start period, a main welding period, and a welding end period with respect to a workpiece In the method for controlling the power supply device for arc processing, the main welding period of the pulse welding, for each of the inverter circuit from the measured value of the temperature of the switching element constituting the inverter circuit and the base current and peak current of the pulse welding And the operation of each of the plurality of inverter circuits is selected so as to minimize the total power consumption of the plurality of inverter circuits.
本開示の一態様に係るアーク加工用電源装置は、複数並列に接続された電源ユニットを備える大電流対応のアーク加工用電源装置である。各電源ユニットは、1次整流回路、平滑コンデンサ、インバータ回路、主変圧器及び2次整流回路を含む。アーク加工用電源装置は、各インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度を測定し、それらに基づいて各インバータ回路での消費電力が最も小さくなるように各インバータ回路の駆動または停止を決定する。したがって、アーク加工用電源装置の消費電力を低減することができる。 A power supply device for arc machining according to an aspect of the present disclosure is a power supply device for arc machining that supports a large current and includes a plurality of power supply units connected in parallel. Each power supply unit includes a primary rectifier circuit, a smoothing capacitor, an inverter circuit, a main transformer, and a secondary rectifier circuit. The arc processing power supply device measures the temperatures of the switching elements constituting each of the inverter circuits, and determines whether to drive or stop each of the inverter circuits based on the measured temperatures of the switching elements. Therefore, the power consumption of the arc processing power supply device can be reduced.
(実施の形態1)
以下、本開示の実施の形態1について、図1から図9を用いて説明をする。まず、アーク加工用電源装置の構成について図1から図4を用いて説明する。図1は、1次整流回路、平滑コンデンサ、インバータ回路、主変圧器及び2次整流回路から形成される電源ユニットを2個並列に設けたアーク加工用電源装置を示す。(Embodiment 1)
Hereinafter,
商用交流電源ACからの交流電力を整流して直流電圧を出力する第1の1次整流回路DR11と、直流電圧を平滑する第1の平滑コンデンサC1とで直流電源回路が形成される。また、第2の1次整流回路DR12と第2の平滑コンデンサC2は、第1の1次整流回路DR11と並列に設けられており、それぞれ第1の1次整流回路DR11と直流電圧を平滑する第1の平滑コンデンサC1と同じ動作をする。 A DC power supply circuit is formed by a first primary rectifier circuit DR11 that rectifies AC power from the commercial AC power supply AC and outputs a DC voltage, and a first smoothing capacitor C1 that smoothes the DC voltage. Further, the second primary rectifier circuit DR12 and the second smoothing capacitor C2 are provided in parallel with the first primary rectifier circuit DR11, and respectively smooth the DC voltage with the first primary rectifier circuit DR11. The operation is the same as that of the first smoothing capacitor C1.
第1のインバータ回路INV1はIGBTやMOSFETなどのスイッチング素子によって形成される。第1のインバータ回路INV1は、第1の1次整流回路DR11によって出力された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INV2は第2の1次整流回路DR12によって出力された直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する。 The first inverter circuit INV1 is formed by a switching element such as an IGBT or a MOSFET. The first inverter circuit INV1 converts the DC voltage output by the first primary rectifier circuit DR11 into a high-frequency AC voltage and outputs it. Further, the second inverter circuit INV2 converts the DC voltage output by the second primary rectifier circuit DR12 into a high-frequency AC voltage and outputs it.
第1の主変圧器MTR1は第1のインバータ回路INV1から出力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する。第1の2次整流回路DR21は第1の主変圧器MTR1の出力を整流し直流電流を出力する。 The first main transformer MTR1 converts the high-frequency AC voltage output from the first inverter circuit INV1 into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining. The first secondary rectifier circuit DR21 rectifies the output of the first main transformer MTR1 and outputs a DC current.
第2の主変圧器MTR2は第2のインバータ回路INV2から出力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する。第2の2次整流回路DR22は第2の主変圧器MTR2の出力を整流し直流電流を出力する。 The second main transformer MTR2 converts the high-frequency AC voltage output from the second inverter circuit INV2 into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining. The second secondary rectifier circuit DR22 rectifies the output of the second main transformer MTR2 and outputs a DC current.
直流リアクトルDCLは第1の2次整流回路DR21から出力された直流電流と第2の2次整流回路DR22から出力された直流電流とを合わせた直流電流を平滑する。 The DC reactor DCL smoothes a DC current obtained by combining the DC current output from the first secondary rectifier circuit DR21 and the DC current output from the second secondary rectifier circuit DR22.
出力端子OTとトーチTHとの間と、出力端子OTと被加工物Mとのそれぞれの間には、作業者によって電気的接続ができる電線などが取り付けられる。出力端子OTは、トーチTHと被加工物Mとの間に直流リアクトルDCLによって平滑された直流電流を溶接電流として供給する。 Between the output terminal OT and the torch TH and between the output terminal OT and the workpiece M, wires and the like that can be electrically connected by an operator are attached. The output terminal OT supplies a DC current smoothed by the DC reactor DCL between the torch TH and the workpiece M as a welding current.
出力電流検出回路CTは、溶接電流としての出力電流を検出し、検出された出力電流を示す出力電流検出信号Ioを出力する。出力電流は、第1の2次整流回路DR21の出力の直流電流と第2の2次整流回路DR22の出力の直流電流とを合わせた直流電流である。 The output current detection circuit CT detects an output current as a welding current, and outputs an output current detection signal Io indicating the detected output current. The output current is a DC current obtained by adding the DC current of the output of the first secondary rectifier circuit DR21 and the DC current of the output of the second secondary rectifier circuit DR22.
出力電流設定回路ISは、作業者によって予め調整される出力電流に係る設定値を出力電流設定信号Isとして出力する。 The output current setting circuit IS outputs, as an output current setting signal Is, a set value related to an output current adjusted in advance by an operator.
第1の記憶回路MC1は、出力電流に対する最低限、駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を予め記憶している。ここでは、インバータ回路とは、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2のことである。第1の記憶回路MC1は、この記憶された関係を第1の記憶信号Mc1として出力する。例えば、図2に示すように、第1の記憶回路MC1は出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。出力電流が出力電流閾値Ith未満の電流値の場合、少なくとも1個のインバータ回路の駆動が必要である。出力電流が出力電流閾値Ith以上の電流値の場合、少なくとも2個のインバータ回路の駆動が必要である。 The first storage circuit MC1 stores in advance the relationship between the output current and the minimum number of inverter circuits that need to be driven. Here, the inverter circuits refer to the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2. The first storage circuit MC1 outputs the stored relationship as a first storage signal Mc1. For example, as shown in FIG. 2, the first storage circuit MC1 stores the relationship of the minimum number of inverter circuits that need to be driven corresponding to the output current. When the output current has a current value smaller than the output current threshold Ith, it is necessary to drive at least one inverter circuit. When the output current is equal to or greater than the output current threshold Ith, it is necessary to drive at least two inverter circuits.
図1に示す、比較回路CCは出力電流設定信号Isと第1の記憶信号Mc1を比較して、駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を比較信号Ccとして出力する。 The comparison circuit CC shown in FIG. 1 compares the output current setting signal Is with the first storage signal Mc1, and outputs the minimum number of inverter circuits that need to be driven as the comparison signal Cc.
第2の記憶回路MC2は、温度に対するインバータ回路の消費電力の関係を記憶しており、この関係を第2の記憶信号Mc2として出力する。この関係は、より詳しくは、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度に対する、駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係である。例えば、第2の記憶回路MC2は図3Aに示すような温度に対する駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係を記憶している。同図から明らかなように、駆動するインバータ回路1個あたりの出力電流が増大すればインバータ回路の消費電力も増大する傾向がある。また、温度領域が例えば80〜90℃の高温であれば、5〜35℃の常温に比べて、駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流に対する消費電力の傾きが増加する。 The second storage circuit MC2 stores the relationship between the power consumption of the inverter circuit and the temperature, and outputs this relationship as a second storage signal Mc2. More specifically, this relationship is a relationship between the inverter output current per one driven inverter circuit and the power consumption of the inverter circuit with respect to the temperature of the switching element forming the inverter circuit. For example, the second storage circuit MC2 stores the relationship between the inverter output current per driven inverter circuit and the power consumption of the inverter circuit with respect to temperature as shown in FIG. 3A. As is clear from the figure, as the output current per driven inverter circuit increases, the power consumption of the inverter circuit tends to increase. Further, when the temperature region is a high temperature of, for example, 80 to 90 ° C., the slope of the power consumption with respect to the inverter output current per one driven inverter circuit increases compared to the normal temperature of 5 to 35 ° C.
反対に、図3Bのように温度領域が高温であれば、常温に比べて、駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流に対する消費電力の傾きが減少する場合もある。第2の記憶回路MC2に記憶される温度に対するインバータ回路の消費電力の関係は、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2を構成するスイッチング素子(IGBTやMOSFET)の仕様書などから決定できる。 Conversely, if the temperature region is high as shown in FIG. 3B, the slope of the power consumption with respect to the inverter output current per one driven inverter circuit may decrease compared to normal temperature. The relationship between the power consumption of the inverter circuit and the temperature stored in the second storage circuit MC2 is determined from the specifications of the switching elements (IGBT and MOSFET) constituting the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2. it can.
図1に示す、第1の温度測定値T1は、第1のインバータ回路INV1を構成するスイッチング素子の温度測定値である。また、第2の温度測定値T2は、第2のインバータ回路INV2を構成するスイッチング素子の温度測定値である。これらのスイッチング素子の温度は、図示しないサーミスタなどによって測定される。 The first temperature measurement value T1 shown in FIG. 1 is a temperature measurement value of a switching element included in the first inverter circuit INV1. The second temperature measurement value T2 is a temperature measurement value of a switching element included in the second inverter circuit INV2. The temperatures of these switching elements are measured by a thermistor (not shown) or the like.
演算回路OCは、各インバータ回路の駆動と停止の組み合わせに対する全インバータ回路の合計の消費電力を演算する。この合計の消費電力は、第1の温度測定値T1と、第2の温度測定値T2と、第2の記憶信号Mc2に基づいて得られる。演算回路OCは、この演算結果を演算信号Ocとして出力する。例えば、演算回路OCによる、各インバータ回路の組合せでの消費電力の演算結果は図4に示すようになる。第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2の駆動と停止の組合せは3通りある(両方停止の場合を除く)。演算回路OCは、それぞれの場合の合計消費電力Ww3である消費電力値W21、W22、W43(W31+W32)を演算する。 The arithmetic circuit OC calculates the total power consumption of all inverter circuits for the combination of driving and stopping each inverter circuit. This total power consumption is obtained based on the first temperature measurement value T1, the second temperature measurement value T2, and the second storage signal Mc2. The operation circuit OC outputs this operation result as an operation signal Oc. For example, the calculation result of the power consumption by the combination of the inverter circuits by the calculation circuit OC is as shown in FIG. There are three combinations of driving and stopping the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 (excluding the case where both are stopped). The arithmetic circuit OC calculates the power consumption values W21, W22, W43 (W31 + W32) which are the total power consumption Ww3 in each case.
ここで消費電力値W21は第1のインバータ回路INV1が駆動し、第2のインバータ回路INV2が停止した時の合計消費電力の値、すなわち、第1のインバータ回路INV1が1個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。また、消費電力値W22は第1のインバータ回路INV1が停止し、第2のインバータ回路INV2が駆動した時の合計消費電力の値、すなわち、第2のインバータ回路INV2が1個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。また、消費電力値W43は、インバータ回路が2個駆動して、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2とが共に駆動した時の合計消費電力の値、すなわち、第1のインバータ回路INV1の消費電力値W31と第2のインバータ回路INV2の消費電力値W32の和の消費電力の値である。 Here, the power consumption value W21 is the value of the total power consumption when the first inverter circuit INV1 is driven and the second inverter circuit INV2 is stopped, that is, the value when the first inverter circuit INV1 is driven only one. This is the value of the total power consumption. Further, the power consumption value W22 is a value of the total power consumption when the first inverter circuit INV1 is stopped and the second inverter circuit INV2 is driven, that is, the value when the second inverter circuit INV2 is driven by only one. This is the value of the total power consumption. The power consumption value W43 is a value of the total power consumption when two inverter circuits are driven and both the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 are driven, that is, the first inverter circuit. This is the sum of the power consumption value W31 of INV1 and the power consumption value W32 of the second inverter circuit INV2.
図1に示す、選択回路SCは駆動が必要なインバータ回路の最少の個数以上の組み合わせの中で第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2の合計の消費電力が最も小さくなる組み合わせを選択する。この選択結果は、比較信号Ccと演算信号Ocに基づいて得られる。選択回路SCは、各インバータ回路の駆動または停止に関する選択結果を選択信号Scとして出力する。 The selection circuit SC shown in FIG. 1 selects a combination that minimizes the total power consumption of the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 among combinations of the minimum number of inverter circuits that need to be driven or more. I do. This selection result is obtained based on the comparison signal Cc and the operation signal Oc. The selection circuit SC outputs a selection result regarding driving or stopping of each inverter circuit as a selection signal Sc.
出力制御回路OCCは、出力電流検出信号Ioが出力電流設定信号Isと等しくなるように、選択信号Scで駆動が選択されたインバータ回路の出力を制御する。出力制御回路OCCは、さらに、選択信号Scで停止が選択されたインバータ回路の出力を0になるように制御する。出力制御回路OCCは、第1のインバータ回路INV1の出力を制御するための第1の出力制御信号Occ1と第2のインバータ回路INV2の出力を制御するための第2の出力制御信号Occ2を出力する。 The output control circuit OCC controls the output of the inverter circuit whose driving is selected by the selection signal Sc so that the output current detection signal Io becomes equal to the output current setting signal Is. The output control circuit OCC further controls the output of the inverter circuit, the stop of which is selected by the selection signal Sc, to be 0. The output control circuit OCC outputs a first output control signal Occ1 for controlling the output of the first inverter circuit INV1 and a second output control signal Occ2 for controlling the output of the second inverter circuit INV2. .
第1のインバータ駆動回路SD1は、第1の出力制御信号Occ1に応じて第1のインバータ回路INV1を駆動するための第1のインバータ駆動信号Sd1を出力する。また、第2のインバータ駆動回路SD2は、第2の出力制御信号Occ2に応じて第2のインバータ回路INV2を駆動するための第2のインバータ駆動信号Sd2を出力する。 The first inverter drive circuit SD1 outputs a first inverter drive signal Sd1 for driving the first inverter circuit INV1 according to the first output control signal Occ1. Further, the second inverter drive circuit SD2 outputs a second inverter drive signal Sd2 for driving the second inverter circuit INV2 according to the second output control signal Occ2.
このように、図1に示す構成のアーク加工用電源装置において、第1の記憶回路MC1は図2に示す出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第2の記憶回路MC2は図3Aに示すインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。 As described above, in the arc machining power supply device having the configuration shown in FIG. 1, the first storage circuit MC1 stores the relationship of the minimum number of inverter circuits that need to be driven with respect to the output current shown in FIG. The second storage circuit MC2 stores the relationship between the temperature of the switching elements constituting the inverter circuit shown in FIG. 3A, the inverter output current per driven inverter circuit, and the power consumption of the inverter circuit.
次に、図5から図9を用いて、短絡アーク溶接である短絡溶接の動作を説明する。短絡溶接は、溶接開始期間Th、本溶接期間Tw、溶接終了期間Teを含む。本溶接期間は、短絡状態の短絡期間Tsとアーク状態のアーク期間Taとを繰り返す期間である。以下の説明では、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2が同じスイッチング素子で構成されていることとする。なお、同じスイッチング素子とは、型式が同じであり、言い換えると同性能のスイッチング素子のことを示す。 Next, the operation of short-circuit welding, which is short-circuit arc welding, will be described with reference to FIGS. The short-circuit welding includes a welding start period Th, a main welding period Tw, and a welding end period Te. The main welding period is a period in which the short-circuit period Ts in the short-circuit state and the arc period Ta in the arc state are repeated. In the following description, it is assumed that the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 are configured by the same switching element. The same switching element has the same type, in other words, a switching element having the same performance.
図5は、短絡溶接時の出力電流波形と出力電圧波形を示している。本溶接期間Twは、被加工物Mの溶接をしたい箇所(溶接線)に従ってトーチTHを移動させて溶接を行っている期間である。平均出力電流Iwは、本溶接期間Twにおける、溶接ワイヤと被加工物Mの間に供給される、言い換えると被加工物Mに対して出力される出力電流を時間平均したものである。平均出力電流Iwは、本溶接期間Twにおける出力電流の設定値としての設定電流に相当する。溶接開始期間Thは本溶接期間Twの平均出力電流Iwよりも高い開始電流Ihを一定時間出力して、溶接を開始しやすくする処理を行う期間である。溶接終了期間Teは本溶接期間Twの平均出力電流Iwよりも低い終端電流Ieを一定時間出力して、溶接ワイヤと被加工物Mがくっついてしまうのを防ぐ処理を行う期間である。基本的に作業者は、本溶接期間Twにおける平均出力電流Iwを調整して被加工物Mに合った溶接を行う。 FIG. 5 shows an output current waveform and an output voltage waveform during short-circuit welding. The main welding period Tw is a period in which welding is performed by moving the torch TH in accordance with a portion (weld line) where the workpiece M is to be welded. The average output current Iw is a time-averaged output current supplied between the welding wire and the workpiece M during the main welding period Tw, in other words, the output current output to the workpiece M. The average output current Iw corresponds to a set current as a set value of the output current during the main welding period Tw. The welding start period Th is a period in which a start current Ih higher than the average output current Iw of the main welding period Tw is output for a certain period of time to perform a process for facilitating the start of welding. The welding end period Te is a period in which a terminal current Ie lower than the average output current Iw of the main welding period Tw is output for a certain period of time to perform processing for preventing the welding wire and the workpiece M from sticking to each other. Basically, the worker adjusts the average output current Iw during the main welding period Tw and performs welding suitable for the workpiece M.
上述の通り、短絡溶接の本溶接期間Twは、短絡期間Tsとアーク期間Taを含む。短絡期間Tsは、溶接ワイヤと被加工物Mが電気的に接触(短絡)している短絡状態の期間である。アーク期間Taは、短絡が開放されアークが発生しているアーク状態の期間である。図5に示すように、短絡期間Tsでは、出力電圧が低くなっている。一方、アーク期間Taでは、出力電圧が上昇し、出力電流が高い電流値より下降している。このように短絡溶接における本溶接期間の出力電力は、平均出力電流Iwの設定値が一定であれば、多少の変動はあるもののある程度一定となる。 As described above, the main welding period Tw of the short-circuit welding includes the short-circuit period Ts and the arc period Ta. The short-circuit period Ts is a period of a short-circuit state in which the welding wire and the workpiece M are in electrical contact (short-circuit). The arc period Ta is a period of an arc state in which a short circuit is released and an arc is generated. As shown in FIG. 5, the output voltage is low during the short circuit period Ts. On the other hand, in the arc period Ta, the output voltage increases and the output current decreases from a high current value. As described above, the output power during the main welding period in the short-circuit welding is constant to some extent, though there is some variation, if the set value of the average output current Iw is constant.
そこで、短絡溶接における本溶接期間については、作業者により設定された平均出力電流Iwの値が出力電流設定信号Isの設定値として扱うことができる。第1の記憶回路MC1に記憶されている出力電流閾値Ith(図2参照)に対して、平均出力電流Iwの設定値が大きい場合は、比較信号Ccは2個のインバータ回路の駆動を示す。一方、出力電流閾値Ithに対して、平均出力電流Iwの設定値が小さい場合は、比較信号Ccは少なくとも1個のインバータ回路の駆動を示す。この場合は、第1の温度測定値T1と第2の温度測定値T2によって駆動するインバータ回路の最少の個数が変化する。 Therefore, during the main welding period in short-circuit welding, the value of the average output current Iw set by the operator can be treated as the set value of the output current setting signal Is. When the set value of the average output current Iw is larger than the output current threshold value Ith (see FIG. 2) stored in the first storage circuit MC1, the comparison signal Cc indicates the drive of two inverter circuits. On the other hand, when the set value of the average output current Iw is smaller than the output current threshold Ith, the comparison signal Cc indicates the driving of at least one inverter circuit. In this case, the minimum number of inverter circuits to be driven changes according to the first temperature measurement value T1 and the second temperature measurement value T2.
ここでは、出力電流閾値Ithに対して、平均出力電流Iwの設定値が小さい場合について説明する。 Here, a case where the set value of the average output current Iw is smaller than the output current threshold Ith will be described.
例えば、消費電力の増加の傾きが高温領域に比べて常温領域では小さいインバータ回路のスイッチング素子の特性を図3Aに示す。インバータ回路1個あたりの出力電流が増大すればインバータ回路の消費電力も増大する傾向がある。加えて、消費電力の増加の傾きは高温領域に比べて常温領域では小さい。常温領域では、駆動するインバータ回路1個あたりの出力電流が増大しても消費電力の増加率は小さい。 For example, FIG. 3A shows the characteristics of the switching element of the inverter circuit in which the slope of the increase in power consumption is smaller in the normal temperature region than in the high temperature region. As the output current per inverter circuit increases, the power consumption of the inverter circuit also tends to increase. In addition, the slope of the increase in power consumption is smaller in the normal temperature region than in the high temperature region. In the normal temperature region, the rate of increase in power consumption is small even if the output current per driven inverter circuit increases.
なお、高温領域とは、常温領域よりも高温であり、かつ、インバータ回路のスイッチング素子が壊れない程度の温度であり、例えば80〜90℃の温度である。また常温領域とは、例えば5〜35℃の温度である。 The high-temperature region is a temperature higher than the normal-temperature region and a temperature at which the switching element of the inverter circuit is not broken, for example, a temperature of 80 to 90 ° C. The normal temperature region is, for example, a temperature of 5 to 35 ° C.
アーク加工用電源装置のインバータ回路が十分に冷えている常温領域の状態である溶接開始前に、第1の温度測定値T1と第2の温度測定値T2がほぼ同じ値であったとする。この場合、インバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係は、例えば図6Aに示すような関係になる。インバータ回路の温度が常温領域のため、駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流の増加に対するインバータ回路の消費電力の増加の傾きは小さい。 It is assumed that the first temperature measurement value T1 and the second temperature measurement value T2 are substantially the same before the start of welding, in which the inverter circuit of the arc processing power supply device is in a room temperature region where the temperature is sufficiently cooled. In this case, the relationship between the inverter output current and the power consumption of the inverter circuit is, for example, as shown in FIG. 6A. Since the temperature of the inverter circuit is in the normal temperature range, the slope of the increase in the power consumption of the inverter circuit with respect to the increase in the inverter output current per driven inverter circuit is small.
また、このときの演算回路OCによる、各インバータ回路の組合せパターンでの消費電力の演算結果は図7に示すようになる。演算回路OCは、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2の駆動と停止の組合せにおけるそれぞれの合計消費電力Ww3を演算する。具体的には、演算回路OCは、合計消費電力Ww3として、消費電力値Ww11、Ww12、Ww33(Ww21+Ww22)を演算する。 FIG. 7 shows the calculation result of the power consumption in the combination pattern of the inverter circuits by the calculation circuit OC at this time. The arithmetic circuit OC calculates the total power consumption Ww3 of each of the combinations of driving and stopping the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2. Specifically, the arithmetic circuit OC calculates the power consumption values Ww11, Ww12, Ww33 (Ww21 + Ww22) as the total power consumption Ww3.
第1のインバータ回路INV1または第2のインバータ回路INV2のいずれか1個を駆動して出力端子OTに平均出力電流Iwを供給する場合のインバータ出力電流をインバータ出力電流I1とする。また、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2との2個のインバータ回路を共に駆動して出力端子OTに平均出力電流Iwを供給する場合のインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流をインバータ出力電流I2とする。ここで、インバータ出力電流I1はインバータ出力電流I2よりも大きいという関係がある。また、2個のインバータ回路を共に駆動する場合、各インバータ回路の出力を同じとする。言い換えるとインバータ出力電流I1はインバータ出力電流I2の約2倍という関係となる。 An inverter output current in the case where one of the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 is driven to supply the average output current Iw to the output terminal OT is referred to as an inverter output current I1. In addition, when the two inverter circuits of the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 are driven together to supply the average output current Iw to the output terminal OT, the inverter output current per inverter circuit is calculated. It is assumed that the inverter output current is I2. Here, there is a relationship that the inverter output current I1 is larger than the inverter output current I2. When two inverter circuits are driven together, the output of each inverter circuit is the same. In other words, the relationship is such that the inverter output current I1 is about twice the inverter output current I2.
消費電力値Ww11は、第1のインバータ回路INV1が駆動し、第2のインバータ回路INV2が停止した時の合計消費電力の値、すなわち、第1のインバータ回路INV1が1個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。また、消費電力値Ww12は、第1のインバータ回路INV1が停止し、第2のインバータ回路INV2が駆動した時の合計消費電力の値、すなわち、第2のインバータ回路INV2が1個だけ駆動したときの合計消費電力の値である。消費電力値Ww11、消費電力値Ww12で駆動する時のインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流は、インバータ出力電流I1である。 The power consumption value Ww11 is a value of the total power consumption when the first inverter circuit INV1 is driven and the second inverter circuit INV2 is stopped, that is, the total power consumption when only one first inverter circuit INV1 is driven. It is the value of power consumption. The power consumption value Ww12 is a value of the total power consumption when the first inverter circuit INV1 is stopped and the second inverter circuit INV2 is driven, that is, when only one second inverter circuit INV2 is driven. Is the value of the total power consumption. The inverter output current per inverter circuit when driven at the power consumption value Ww11 and the power consumption value Ww12 is the inverter output current I1.
また、消費電力値Ww33は、インバータ回路が2個共に駆動した時の各インバータ回路の消費電力値の和の消費電力の値である。すなわち、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2とが共に駆動した時の、第1のインバータ回路INV1の消費電力値Ww21と第2のインバータ回路INV2の消費電力値Ww22の和の消費電力の値である。消費電力値Ww21、消費電力値Ww22で駆動する時のインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流は、インバータ出力電流I2である。 The power consumption value Ww33 is a power consumption value of the sum of the power consumption values of the respective inverter circuits when the two inverter circuits are both driven. That is, when both the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 are driven, the sum of the power consumption value Ww21 of the first inverter circuit INV1 and the power consumption value Ww22 of the second inverter circuit INV2 is consumed. It is the value of the power. The inverter output current per inverter circuit when driven at the power consumption value Ww21 and the power consumption value Ww22 is the inverter output current I2.
具体的には、インバータ出力電流I1は、第1のインバータ回路INV1または第2のインバータ回路INV2のいずれか1個のインバータ回路を駆動して出力端子OTに平均出力電流Iwの電流を供給するときの、駆動しているインバータ回路のインバータ出力電流である。 Specifically, the inverter output current I1 is used to drive one of the first inverter circuit INV1 or the second inverter circuit INV2 to supply the average output current Iw to the output terminal OT. 5 is an inverter output current of the driven inverter circuit.
第1のインバータ回路INV1の消費電力値Ww11は、第1のインバータ回路INV1のみで出力端子OTに平均出力電流Iwの電流を供給したときの第1のインバータ回路INV1の消費電力の値である。 The power consumption value Ww11 of the first inverter circuit INV1 is the value of the power consumption of the first inverter circuit INV1 when only the first inverter circuit INV1 supplies the average output current Iw to the output terminal OT.
第2のインバータ回路INV2の消費電力値Ww12は、第2のインバータ回路INV2のみで出力端子OTに平均出力電流Iwの電流を供給したときの第2のインバータ回路INV2の消費電力の値である。なお、上述の条件においては、第1のインバータ回路INV1の消費電力値Ww11と第2のインバータ回路INV2の消費電力値Ww12はほぼ等しくなる。 The power consumption value Ww12 of the second inverter circuit INV2 is a value of the power consumption of the second inverter circuit INV2 when only the second inverter circuit INV2 supplies the average output current Iw to the output terminal OT. Under the above conditions, the power consumption value Ww11 of the first inverter circuit INV1 and the power consumption value Ww12 of the second inverter circuit INV2 are substantially equal.
また、インバータ出力電流I2は、2個のインバータ回路を共に駆動して出力端子OTに平均出力電流Iwの電流を供給するときの、インバータ回路1個あたりのインバータ出力電流である。第1のインバータ回路INV1の消費電力値Ww21は、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2からなる2個のインバータ回路で出力端子OTに平均出力電流Iwの電流を供給したときの第1のインバータ回路INV1の消費電力の値である。 The inverter output current I2 is an inverter output current per inverter circuit when two inverter circuits are driven together and an average output current Iw is supplied to the output terminal OT. The power consumption value Ww21 of the first inverter circuit INV1 is equal to the power consumption value Ww21 when the average output current Iw is supplied to the output terminal OT by the two inverter circuits including the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2. 1 is a value of power consumption of the inverter circuit INV1.
また、第2のインバータ回路INV2の消費電力値Ww22は、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2からなる2個のインバータ回路で出力端子OTに平均出力電流Iwの電流を供給したときの第2のインバータ回路INV2の消費電力の値である。なお、上述の条件においては、第1のインバータ回路INV1の消費電力値Ww21と第2のインバータ回路INV2の消費電力値Ww22は、ほぼ等しくなる。 Further, the power consumption value Ww22 of the second inverter circuit INV2 is obtained when two inverter circuits including the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 supply the average output current Iw to the output terminal OT. Is the value of the power consumption of the second inverter circuit INV2. Under the above conditions, the power consumption value Ww21 of the first inverter circuit INV1 and the power consumption value Ww22 of the second inverter circuit INV2 are substantially equal.
消費電力値Ww33は、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2からなる2個のインバータ回路で出力端子OTに平均出力電流Iwの電流を共に供給したときの2個のインバータ回路の合計の消費電力である。その値は第1のインバータ回路INV1の消費電力値Ww21と第2のインバータ回路INV2の消費電力値Ww22の和である。 The power consumption value Ww33 is the sum of the two inverter circuits when the average output current Iw is supplied to the output terminal OT by the two inverter circuits including the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2. Power consumption. The value is the sum of the power consumption value Ww21 of the first inverter circuit INV1 and the power consumption value Ww22 of the second inverter circuit INV2.
ここで、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する演算回路OCの演算結果の合計消費電力Ww3は、図7に示すようになる。かつ、スイッチング素子の温度が低い常温領域においてのインバータ回路の消費電力は、図6Aに示すようになる。この場合において、例えば短絡溶接時のインバータ回路の消費電力が少なくなるインバータ回路の動作の組合せについては以下の様になる。 Here, the total power consumption Ww3 of the calculation result of the calculation circuit OC for the combination of driving and stopping of each inverter circuit is as shown in FIG. In addition, the power consumption of the inverter circuit in the normal temperature region where the temperature of the switching element is low is as shown in FIG. 6A. In this case, for example, the combination of operations of the inverter circuit that reduces the power consumption of the inverter circuit during short-circuit welding is as follows.
具体的には、消費電力値Ww33は、消費電力値Ww11よりも大きくなり、消費電力値Ww12よりも大きくなる。 Specifically, power consumption value Ww33 is larger than power consumption value Ww11 and larger than power consumption value Ww12.
このため、選択回路SCは、アーク加工用電源装置の消費電力が少なくなるように、常温領域では1個のインバータ回路を選択し、平均出力電流Iwを出力端子OTに供給するための選択信号Scを出力する。 Therefore, the selection circuit SC selects one inverter circuit in the normal temperature region and supplies the selection signal Sc for supplying the average output current Iw to the output terminal OT so that the power consumption of the arc processing power supply device is reduced. Is output.
この例では、第1の温度測定値T1と第2の温度測定値T2がほぼ等しいと仮定している。そのため、いずれか1個のインバータ回路が単独でのみ駆動する場合では、第1のインバータ回路INV1の消費電力値Ww11と第2のインバータ回路INV2の消費電力値Ww12はほぼ等しくなる。ただし、実際はどちらか小さい方のインバータ回路を駆動させるように選択信号Scが出力される。 In this example, it is assumed that the first temperature measurement T1 and the second temperature measurement T2 are substantially equal. Therefore, when only one of the inverter circuits is driven alone, the power consumption value Ww11 of the first inverter circuit INV1 is substantially equal to the power consumption value Ww12 of the second inverter circuit INV2. However, the selection signal Sc is output so as to actually drive the smaller one of the inverter circuits.
その結果、インバータ回路のスイッチング素子の温度が低い常温領域において、短絡溶接時におけるインバータ出力電流と出力電圧と駆動するインバータ回路の個数の関係は、図8のようになる。本溶接期間Twと溶接終了期間Teでは、それぞれ1個のインバータ回路が駆動される。なお、溶接開始期間Thでは、出力電流閾値Ithよりインバータ出力電流が大きくなるため2個のインバータ回路が駆動される。 As a result, in the normal temperature region where the temperature of the switching element of the inverter circuit is low, the relationship between the inverter output current and the output voltage during short-circuit welding and the number of driven inverter circuits is as shown in FIG. In the main welding period Tw and the welding end period Te, one inverter circuit is driven, respectively. In the welding start period Th, the two inverter circuits are driven because the inverter output current becomes larger than the output current threshold value Ith.
また例えば、本溶接期間Tw等で1個のインバータ回路を駆動させた後、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2を構成するスイッチング素子の温度が同様に上昇し、高温領域となるとする。図3Aに示すスイッチング素子の特性の場合、スイッチング素子の温度が上昇し高温領域となれば、駆動するインバータ回路1個あたりの出力電流に対する消費電力の増加傾きが大きくなり、言い換えると増加率が大きくなる。 Further, for example, after one inverter circuit is driven during the main welding period Tw or the like, the temperatures of the switching elements forming the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 similarly rise and become high temperature regions. I do. In the case of the characteristics of the switching element shown in FIG. 3A, when the temperature of the switching element rises and becomes a high-temperature region, the slope of increase in power consumption with respect to the output current per one driven inverter circuit increases, in other words, the increase rate increases. Become.
このように、インバータ回路のスイッチング素子の温度が高い高温領域となり、駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係が図3Aに示すように、常温領域に比べて高温領域の方が消費電力の増加傾きが大きくなる。この場合、高温領域における1個当たりのインバータ回路のインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係は、図6Bに示すようになる。 As described above, the temperature of the switching element of the inverter circuit becomes a high temperature region, and the relationship between the inverter output current per driven inverter circuit and the power consumption of the inverter circuit is higher than that in the normal temperature region as shown in FIG. 3A. The gradient of the power consumption increases in the region. In this case, the relationship between the inverter output current per inverter circuit and the power consumption of the inverter circuit in the high temperature region is as shown in FIG. 6B.
具体的には、第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2において、いずれかが駆動した時の消費電力値を消費電力値(Ww11、Ww12)とする。また、インバータ回路が2個共に駆動した時の、それぞれの消費電力値(Ww21、Ww22)の和である消費電力値を消費電力値Ww33とする。図6Bに示すように、駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流に対するインバータ回路の消費電力の増加傾きは、図6Aに示す常温領域の関係に比べて大きい。 Specifically, the power consumption value when one of the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 is driven is defined as a power consumption value (Ww11, Ww12). A power consumption value which is the sum of the respective power consumption values (Ww21, Ww22) when both of the inverter circuits are driven is referred to as a power consumption value Ww33. As shown in FIG. 6B, the increasing slope of the power consumption of the inverter circuit with respect to the inverter output current per driven inverter circuit is larger than the relationship in the normal temperature region shown in FIG. 6A.
高温領域において、各インバータ回路の駆動と停止の組合せのパターンに対する演算回路OCの演算結果の合計消費電力Ww3は、図7に示すようになる。インバータ回路の組み合わせ自体は、温度が上昇する前の常温領域から変化がない。スイッチング素子の温度が高くなる高温領域においてのインバータ回路の消費電力が図6Bに示す関係にある場合において、例えば短絡溶接時のインバータ回路の消費電力が少なくなるインバータ回路の動作の組合せについては以下の様になる。 In the high temperature region, the total power consumption Ww3 of the calculation result of the calculation circuit OC for the combination pattern of driving and stopping each inverter circuit is as shown in FIG. The combination of the inverter circuits does not change from the normal temperature range before the temperature rises. In the case where the power consumption of the inverter circuit in the high temperature region where the temperature of the switching element is high has the relationship shown in FIG. 6B, for example, the following combinations of the operation of the inverter circuit in which the power consumption of the inverter circuit during short-circuit welding are reduced are as follows. Looks like
具体的には消費電力値Ww33が、消費電力値Ww11または消費電力値Ww12よりも小さくなる。 Specifically, power consumption value Ww33 is smaller than power consumption value Ww11 or power consumption value Ww12.
このため、選択回路SCは、アーク加工用電源装置の消費電力が少なくなるように、2個のインバータ回路を共に駆動させて平均出力電流Iwを出力端子OTに供給するための選択信号Scを出力する。 Therefore, the selection circuit SC outputs the selection signal Sc for driving the two inverter circuits together and supplying the average output current Iw to the output terminal OT so that the power consumption of the arc machining power supply device is reduced. I do.
その結果、温度が上昇した高温領域において溶接を再開するような場合、短絡溶接時における出力電流と出力電圧と駆動するインバータ回路の個数の関係は例えば、図9に示すようになる。スイッチング素子の温度が上昇している本溶接期間Twと溶接終了期間Teでは2個のインバータ回路が駆動される。なお、溶接開始期間Thでは、出力電流閾値Ithよりインバータ出力電流が大きくなるため2個のインバータ回路が駆動される。 As a result, when welding is restarted in the high temperature region where the temperature has increased, the relationship between the output current and the output voltage and the number of driven inverter circuits at the time of short-circuit welding is as shown in FIG. 9, for example. In the main welding period Tw and the welding end period Te in which the temperature of the switching element is rising, two inverter circuits are driven. In the welding start period Th, the two inverter circuits are driven because the inverter output current becomes larger than the output current threshold value Ith.
このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は、複数並列に設けられたインバータ回路(INV1、INV2)を含み、被加工物Mに対して短絡溶接を行う。短絡溶接は溶接開始期間Th、本溶接期間Tw、および溶接終了期間Teを有する。短絡溶接の本溶接期間Twについては、アーク加工用電源装置は、インバータ回路(INV1、INV2)を構成するスイッチング素子の温度測定値(T1、T2)と被加工物Mに対して出力される溶接電流としての出力電流の時間平均である平均出力電流Iwとからそれぞれのインバータ回路(INV1、INV2)の駆動と停止の動作の組合せにおける消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路(INV1、INV2)における消費電力の合計である合計消費電力Ww3が最も小さくなるように、複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する。 As described above, the arc machining power supply device of the present embodiment includes the inverter circuits (INV1, INV2) provided in parallel and performs short-circuit welding on the workpiece M. The short-circuit welding has a welding start period Th, a main welding period Tw, and a welding end period Te. During the main welding period Tw of the short-circuit welding, the arc processing power supply device outputs the measured temperature values (T1, T2) of the switching elements constituting the inverter circuits (INV1, INV2) and the welding output to the workpiece M. From the average output current Iw which is the time average of the output current as the current, the power consumption in the combination of the driving and the stopping operation of each inverter circuit (INV1, INV2) is calculated. Further, the power supply device for arc processing selects driving and stopping of each of the plurality of inverter circuits so that the total power consumption Ww3, which is the sum of the power consumption of the plurality of inverter circuits (INV1, INV2), is minimized.
これにより、短絡溶接の本溶接期間Twにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路(INV1、INV2)の消費電力を低減できる。 This makes it possible to reduce the power consumption of the inverter circuits (INV1, INV2) constituting the arc processing power supply device during the main welding period Tw of the short-circuit welding.
(実施の形態2)
次に、本開示の実施の形態2について、図1から図3A、および、図10から図11を用いて説明をする。(Embodiment 2)
Next,
実施の形態2のアーク加工用電源装置の構成は実施の形態1と同様である。図1に示す構成のアーク加工用電源装置において、第1の記憶回路MC1は、図2に示すインバータ出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第2の記憶回路MC2は、図3Aに示すインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2が同じスイッチング素子で構成されている。図10から図11を用いて、パルス溶接の動作を説明する。パルス溶接は、ベース期間Tbとピーク期間Tpとを繰り返す本溶接期間を含む。アーク加工用電源装置は、ベース期間Tbでは出力電流値が低いベース電流Ibを出力し、ピーク期間Tpでは出力電流値が高いピーク電流Ipを出力する。 The configuration of the power supply device for arc machining of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. In the arc machining power supply device having the configuration shown in FIG. 1, the first storage circuit MC1 stores the relationship between the minimum number of inverter circuits that need to be driven and the inverter output current shown in FIG. The second storage circuit MC2 stores the relationship between the temperature of the switching elements constituting the inverter circuit shown in FIG. 3A, the inverter output current per driven inverter circuit, and the power consumption of the inverter circuit. The first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 are configured by the same switching element. The operation of pulse welding will be described with reference to FIGS. The pulse welding includes a main welding period in which a base period Tb and a peak period Tp are repeated. The power supply device for arc processing outputs a base current Ib having a low output current value during the base period Tb, and outputs a peak current Ip having a high output current value during the peak period Tp.
図10は、パルス溶接時の出力電流波形と出力電圧波形を示している。同図において、図5に示す短絡溶接時の出力電流波形と出力電圧波形を同一符号のものは、同一の意味を表すので説明は省略し、符号の相違するものについてのみ説明する。 FIG. 10 shows an output current waveform and an output voltage waveform during pulse welding. In FIG. 5, those having the same reference numerals for the output current waveform and the output voltage waveform at the time of short-circuit welding shown in FIG. 5 have the same meaning, and therefore the description thereof will be omitted, and only those having different reference numerals will be described.
パルス溶接では本溶接期間Twにおいて、出力電流値が低いベース期間Tbと出力電流値が高いピーク期間Tpが規則的かつ交互に存在している。ベース電流Ibはベース期間Tbでの出力電流値を表し、ピーク電流Ipはピーク期間Tpでの出力電流値を表している。 In the pulse welding, a base period Tb having a low output current value and a peak period Tp having a high output current value are regularly and alternately present in the main welding period Tw. The base current Ib represents an output current value during the base period Tb, and the peak current Ip represents an output current value during the peak period Tp.
一般的に、アーク加工用電源装置は、作業者により設定された平均出力電流Iwに基づいて、ある演算を行い、ベース電流Ibとピーク電流Ipとを決定する。ただし、より溶接性を向上させるため、作業者が直接、ベース電流Ibとピーク電流Ipを調整することもできる。 In general, the arc processing power supply device performs a certain calculation based on the average output current Iw set by the operator to determine a base current Ib and a peak current Ip. However, in order to further improve the weldability, the operator can directly adjust the base current Ib and the peak current Ip.
パルス溶接は、短絡溶接と比べて、溶接ワイヤと被加工物Mとの接触(短絡)が少ない。ベース期間Tbでは、出力電流と出力電圧がともに低く、ピーク期間Tpでは、出力電流と出力電圧がともに高くなっている。そのため、ベース期間Tbでは小さい電力で済ませられるが、ピーク期間Tpでは大きな電力が必要となる。パルス溶接では、本溶接期間において出力電力は大きく変動する。 Pulse welding has less contact (short circuit) between the welding wire and the workpiece M as compared with short circuit welding. In the base period Tb, both the output current and the output voltage are low, and in the peak period Tp, both the output current and the output voltage are high. Therefore, a small amount of power is required in the base period Tb, but a large amount of power is required in the peak period Tp. In pulse welding, the output power fluctuates greatly during the main welding period.
そこで、パルス溶接における本溶接期間Twについては、ベース期間Tbではベース電流Ibの値が出力電流設定信号Isの設定値として扱われ、ピーク期間Tpではピーク電流Ipの値が出力電流設定信号Isの設定値として扱われる。 Therefore, in the main welding period Tw in pulse welding, the value of the base current Ib is treated as the set value of the output current setting signal Is in the base period Tb, and the value of the peak current Ip is set in the output current setting signal Is in the peak period Tp. It is treated as a setting value.
本実施形態では、第1の記憶回路MC1に記憶されているパルス溶接の出力電流閾値Ithとベース電流Ibとピーク電流Ipの関係が図10、図11に示すようになっている。大きな電力を必要とするピーク電流Ipのピーク期間Tpでは、比較信号Ccは2個のインバータ回路の駆動を示す。そのため、アーク加工用電源装置は、2個のインバータ回路を駆動してピーク電流Ipを出力する。 In this embodiment, the relationship between the output current threshold value Ith of pulse welding, the base current Ib, and the peak current Ip stored in the first storage circuit MC1 is as shown in FIGS. In the peak period Tp of the peak current Ip requiring large power, the comparison signal Cc indicates the driving of the two inverter circuits. Therefore, the arc processing power supply device drives the two inverter circuits and outputs the peak current Ip.
また、ピーク期間Tpに比べて小さい電力を必要とするベース期間Tbでは、比較信号Ccは少なくとも1個のインバータ回路の駆動を示す。また、実施の形態1で説明したように、第1の温度測定値T1と第2の温度測定値T2による温度と、この温度に対する消費電力との関係によって第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2の駆動または停止が選択される。アーク加工用電源装置は、1個または2個のインバータ回路を駆動してベース電流Ibを出力する。 In the base period Tb requiring less power than the peak period Tp, the comparison signal Cc indicates the driving of at least one inverter circuit. Further, as described in the first embodiment, the first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV1 are determined based on the relationship between the temperature based on the first temperature measurement value T1 and the second temperature measurement value T2 and the power consumption with respect to this temperature. The drive or stop of the inverter circuit INV2 is selected. The arc processing power supply device drives one or two inverter circuits to output a base current Ib.
図11を用いて、パルス溶接における出力電流と出力電圧と、駆動するインバータ回路の個数の関係の一例を具体的に説明する。同図は、1回目から3回目までのベース期間Tbでは1個のインバータが駆動され、4回目のベース期間Tbでは2個のインバータが駆動された例を示す。時間の経過に伴って、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度が上昇する。上述の通り、スイッチング素子の温度が高温領域の場合、2個のインバータ回路を駆動したほうが1個のインバータ回路を駆動するよりも合計の消費電力が小さいことがある。図11の例では、1回目から3回目までのベース期間Tbでは、演算回路OCは、1個のインバータ回路を駆動したほうが2個のインバータ回路を駆動するよりも消費電力を小さくできると判断する。そのため、選択回路SCは、1個のインバータ回路の駆動を選択している。これに対して、4回目のベース期間Tbにおいて、演算回路OCは、1個のインバータ回路で駆動するよりも2個のインバータ回路で駆動したほうが、消費電力が小さいと判断する。そのため選択回路SCは、2個のインバータ回路の駆動を選択している。 An example of the relationship between the output current and the output voltage in pulse welding and the number of driven inverter circuits will be specifically described with reference to FIG. The figure shows an example in which one inverter is driven in the first to third base periods Tb, and two inverters are driven in the fourth base period Tb. As time passes, the temperature of the switching elements forming the inverter circuit rises. As described above, when the temperature of the switching element is in the high-temperature region, the total power consumption may be smaller when two inverter circuits are driven than when one inverter circuit is driven. In the example of FIG. 11, in the first to third base periods Tb, the arithmetic circuit OC determines that driving one inverter circuit can reduce power consumption compared to driving two inverter circuits. . Therefore, the selection circuit SC selects the driving of one inverter circuit. On the other hand, in the fourth base period Tb, the arithmetic circuit OC determines that the power consumption is smaller when driven by two inverter circuits than when driven by one inverter circuit. Therefore, the selection circuit SC selects the driving of the two inverter circuits.
このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は、複数並列に設けられたインバータ回路を含み、被加工物Mに対してパルス溶接を行う。パルス溶接は溶接開始期間Th、本溶接期間Tw、および溶接終了期間Teを有する。パルス溶接の本溶接期間Twについては、アーク加工用電源装置は、インバータ回路(INV1、INV2)を構成するスイッチング素子の温度測定値(T1、T2)とパルス溶接のベース電流とピーク電流からそれぞれのインバータ回路(INV1、INV2)の駆動と停止の動作の組合せにおける消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路(INV1、INV2)における消費電力の合計が最も小さくなるように複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する。 As described above, the arc machining power supply device of the present embodiment includes a plurality of inverter circuits provided in parallel, and performs pulse welding on the workpiece M. The pulse welding has a welding start period Th, a main welding period Tw, and a welding end period Te. For the main welding period Tw of the pulse welding, the power supply device for arc processing uses the temperature measurement values (T1, T2) of the switching elements constituting the inverter circuits (INV1, INV2) and the base current and the peak current of the pulse welding for each. The power consumption in the combination of the driving and stopping operations of the inverter circuits (INV1, INV2) is calculated. Further, the arc processing power supply device selects driving and stopping of each of the plurality of inverter circuits so that the total power consumption of the plurality of inverter circuits (INV1 and INV2) is minimized.
これにより、パルス溶接の本溶接期間Twにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路(INV1、INV2)の消費電力を低減できる。 This makes it possible to reduce the power consumption of the inverter circuits (INV1, INV2) constituting the power supply device for arc machining during the main welding period Tw of the pulse welding.
(実施の形態3)
次に、本開示の実施の形態3について、図1から図3A、図5、および、図8から図11を用いて説明をする。(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 3A, FIG. 5, and FIGS.
実施の形態3のアーク加工用電源装置の構成は実施の形態1と同様である。図1に示す構成のアーク加工用電源装置において、第1の記憶回路MC1は図2に示すような出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第2の記憶回路MC2は図3Aに示すようなインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2が同じスイッチング素子で構成されている。図5、図10および図11を用いて溶接開始期間の動作を説明する。 The configuration of the arc machining power supply device of the third embodiment is the same as that of the first embodiment. In the arc machining power supply device having the configuration shown in FIG. 1, the first storage circuit MC1 stores the relationship of the minimum number of inverter circuits that need to be driven with respect to the output current as shown in FIG. The second storage circuit MC2 stores the relationship between the temperature of the switching elements constituting the inverter circuit as shown in FIG. 3A, the inverter output current per driven inverter circuit, and the power consumption of the inverter circuit. The first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 are configured by the same switching element. The operation during the welding start period will be described with reference to FIGS. 5, 10, and 11.
図5、図10からわかるように、短絡溶接、および、パルス溶接のどちらにおいても、溶接開始期間Thでは、本溶接期間の平均出力電流Iwよりも高い開始電流Ihを一定時間出力するという、溶接を開始しやすくする処理を行っている。 As can be seen from FIGS. 5 and 10, in both the short-circuit welding and the pulse welding, the welding start period Th outputs a start current Ih higher than the average output current Iw during the main welding period for a certain period of time. Process to make it easier to start.
一般的に、アーク加工用電源装置は、作業者により設定された平均出力電流Iwに基づいて、所定の演算を行い、開始電流Ihを決定する。ただし、より溶接性を向上させるため、作業者が直接、開始電流Ihを調整することもできる。 Generally, the arc processing power supply device performs a predetermined calculation based on the average output current Iw set by the operator to determine the start current Ih. However, in order to further improve the weldability, the operator can directly adjust the start current Ih.
そこで、溶接開始期間Thについては、開始電流Ihの値が出力電流設定信号Isの設定値として扱われる。 Therefore, for the welding start period Th, the value of the start current Ih is treated as the set value of the output current setting signal Is.
開始電流Ihが出力電流閾値Ithよりも高い場合は、比較信号Ccは2個のインバータ回路の駆動を示す。そのため、図8、図9、および図11に示すように、アーク加工用電源装置は、2個のインバータ回路を駆動して開始電流Ihを出力する。 When the start current Ih is higher than the output current threshold Ith, the comparison signal Cc indicates the driving of two inverter circuits. Therefore, as shown in FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 11, the arc machining power supply device drives the two inverter circuits to output the start current Ih.
このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は溶接開始期間Thについては、インバータ回路(INV1、INV2)を構成するスイッチング素子の温度測定値(T1、T2)と、本溶接期間Twにおける、一定の開始電流Ihとからそれぞれのインバータ回路(INV1、INV2)での消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路での消費電力の合計である合計消費電力Ww3が最も小さくなるようにインバータ回路(INV1、INV2)の駆動と停止を選択する。一定の開始電流Ihは、平均出力電流Iwよりも高くてもよい。 As described above, in the arc machining power supply device of the present embodiment, for the welding start period Th, the temperature measurement values (T1, T2) of the switching elements included in the inverter circuits (INV1, INV2) and the main welding period Tw And the constant start current Ih and the power consumption in each of the inverter circuits (INV1, INV2). Further, the arc processing power supply device selects driving and stopping of the inverter circuits (INV1, INV2) such that the total power consumption Ww3, which is the total power consumption of the plurality of inverter circuits, is minimized. The constant start current Ih may be higher than the average output current Iw.
なお、インバータ回路(INV1、INV2)での消費電力を演算するために用いる開始電流Ihは、一定の開始電流Ihとしたが、平均開始電流Ihwとしても良い。この平均開始電流Ihwは、溶接開始期間Thにおける出力電流を時間平均した電流である。平均開始電流Ihwは、平均出力電流Iwよりも高くてもよい。 Although the start current Ih used for calculating the power consumption in the inverter circuits (INV1, INV2) is a constant start current Ih, it may be an average start current Ihw. The average start current Ihw is a current obtained by time-averaging the output current during the welding start period Th. The average start current Ihw may be higher than the average output current Iw.
これにより、溶接開始期間Thにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路(INV1、INV2)における消費電力を低減できる。 Thereby, power consumption in the inverter circuits (INV1, INV2) constituting the arc processing power supply device during the welding start period Th can be reduced.
(実施の形態4)
次に、本開示の実施の形態4について、図1から図3A、図5、および、図8から図11を用いて説明をする。(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 3A, FIG. 5, and FIGS. 8 to 11.
実施の形態4のアーク加工用電源装置の構成は実施の形態1と同様である。図1に示す構成のアーク加工用電源装置において、第1の記憶回路MC1は図2に示すような出力電流に対する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数の関係を記憶している。第2の記憶回路MC2は図3Aに示すようなインバータ回路を構成するスイッチング素子の温度とインバータ回路1個あたりの出力電流とインバータ回路の消費電力の関係を記憶している。第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2が同じスイッチング素子で構成されている。図5、図10および図11を用いて溶接終了期間の動作を説明する。 The configuration of the arc machining power supply device of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment. In the arc machining power supply device having the configuration shown in FIG. 1, the first storage circuit MC1 stores the relationship of the minimum number of inverter circuits that need to be driven with respect to the output current as shown in FIG. The second storage circuit MC2 stores the relationship between the temperature of the switching elements constituting the inverter circuit, the output current per inverter circuit, and the power consumption of the inverter circuit as shown in FIG. 3A. The first inverter circuit INV1 and the second inverter circuit INV2 are configured by the same switching element. The operation in the welding end period will be described with reference to FIGS.
短絡溶接、および、パルス溶接のどちらにおいても、図5、図10からわかるように溶接終了期間Teでは、本溶接期間の平均出力電流Iwよりも低い終端電流Ieを一定時間出力するという、溶接ワイヤと被加工物Mがくっついてしまうのを防ぐ処理を行っている。 In both the short-circuit welding and the pulse welding, as can be seen from FIGS. 5 and 10, in the welding end period Te, a welding wire that outputs a terminal current Ie lower than the average output current Iw during the main welding period for a certain period of time. And the workpiece M are prevented from sticking to each other.
一般的に、アーク加工用電源装置は、作業者により設定された平均出力電流Iwに基づいて、所定の演算を行い、終端電流Ieを決定する。ただし、より溶接性を向上させるため、作業者が直接、終端電流Ieを調整することもできる。 In general, the arc processing power supply device performs a predetermined calculation based on the average output current Iw set by the operator to determine the terminal current Ie. However, in order to further improve the weldability, the operator can directly adjust the termination current Ie.
そこで、溶接終了期間Teについては、終端電流Ieの値が出力電流設定信号Isの設定値として扱われる。 Therefore, for the welding end period Te, the value of the termination current Ie is treated as the set value of the output current setting signal Is.
終端電流Ieが出力電流閾値Ithよりも低い場合は、比較信号Ccは少なくとも1個のインバータ回路の駆動を示す。実施の形態1で説明したように、アーク加工用電源装置は、インバータ回路の温度と消費電力の関係に基づき、第1の温度測定値T1と第2の温度測定値T2によって第1のインバータ回路INV1と第2のインバータ回路INV2の駆動または停止を選択する。アーク加工用電源装置は、選択されたインバータ回路を駆動して終端電流Ieを出力する。図8、図11は1個のインバータ回路で終端電流Ieを出力している例を示す。また、図9は2個のインバータ回路で終端電流Ieを出力している例を示す。 When the termination current Ie is lower than the output current threshold Ith, the comparison signal Cc indicates the driving of at least one inverter circuit. As described in the first embodiment, the arc processing power supply device uses the first temperature measurement value T1 and the second temperature measurement value T2 based on the relationship between the temperature of the inverter circuit and the power consumption. Driving or stopping of INV1 and the second inverter circuit INV2 is selected. The arc machining power supply device drives the selected inverter circuit to output the termination current Ie. 8 and 11 show examples in which the termination current Ie is output by one inverter circuit. FIG. 9 shows an example in which the termination current Ie is output by two inverter circuits.
このように、本実施の形態のアーク加工用電源装置は溶接終了期間Teについては、インバータ回路(INV1、INV2)を構成するスイッチング素子の温度測定値(T1、T2)と、一定の終端電流Ieとからそれぞれのインバータ回路(INV1、INV2)の動作の組合せにおける消費電力を演算する。また、アーク加工用電源装置は、複数のインバータ回路(INV1、INV2)での消費電力の合計である合計消費電力Ww3が最も小さくなるように複数のインバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する。一定の終端電流Ieは、平均出力電流Iwよりも低くてもよい。なお、インバータ回路(INV1、INV2)での消費電力を演算するために用いる終端電流Ieは、平均出力電流Iwよりも低い一定の終端電流Ieとしたが、平均出力電流Iwよりも低い平均終端電流Iewとしても良い。この平均終端電流Iewは、溶接終了期間Teにおける出力電流を時間平均した電流である。平均終端電流Iewは、平均出力電流Iwよりも低くてもよい。 As described above, in the arc machining power supply device of the present embodiment, the temperature measurement values (T1, T2) of the switching elements included in the inverter circuits (INV1, INV2) and the constant termination current Ie for the welding end period Te. Then, the power consumption in the combination of the operations of the respective inverter circuits (INV1, INV2) is calculated. Further, the arc processing power supply device selects driving and stopping of each of the plurality of inverter circuits so that the total power consumption Ww3 which is the sum of the power consumption of the plurality of inverter circuits (INV1 and INV2) is minimized. The constant termination current Ie may be lower than the average output current Iw. Although the termination current Ie used to calculate the power consumption in the inverter circuits (INV1, INV2) is a constant termination current Ie lower than the average output current Iw, the average termination current Ie is lower than the average output current Iw. Iew may be used. The average termination current Iew is a current obtained by time-averaging the output current in the welding end period Te. The average termination current Iew may be lower than the average output current Iw.
これにより、溶接終了期間Teにおける、アーク加工用電源装置を構成するインバータ回路(INV1、INV2)における消費電力を低減できる。 This makes it possible to reduce power consumption in the inverter circuits (INV1, INV2) constituting the arc processing power supply during the welding end period Te.
以上、実施の形態1から実施の形態4で詳述したように本開示の技術は、溶接方法や溶接期間によって、適切な出力電流設定信号Isを予め設定しておくことで、消費電力の低減が図れる。また、実施の形態1から実施の形態4までの何れかの組み合わせによっては、溶接開始期間、本開始期間および溶接終了期間を含む全溶接期間において消費電力を低減できる。
As described above in detail in
本開示に係るアーク加工用電源装置は、インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と出力電流に係る設定値によって、複数あるインバータ回路の駆動または停止を、インバータ回路での消費電力が小さくなるように選択できるため、産業上有用である。 The arc processing power supply device according to the present disclosure can drive or stop a plurality of inverter circuits by a measured value of a temperature of a switching element included in the inverter circuit and a set value related to an output current. It is industrially useful because it can be selected as follows.
AC 商用交流電源
C1 第1の平滑コンデンサ
C2 第2の平滑コンデンサ
CC 比較回路
Cc 比較信号
CT 出力電流検出回路
DCL 直流リアクトル
DR11 第1の1次整流回路
DR12 第2の1次整流回路
DR21 第1の2次整流回路
DR22 第2の2次整流回路
I1、I2 インバータ出力電流
Ib ベース電流
Ie 終端電流
Iew 平均終端電流
Ih 開始電流
Ihw 平均開始電流
INV1 第1のインバータ回路
INV2 第2のインバータ回路
Io 出力電流検出信号
Ip ピーク電流
IS 出力電流設定回路
Is 出力電流設定信号
Ith 出力電流閾値
Iw 平均出力電流
M 被加工物
MC1 第1の記憶回路
Mc1 第1の記憶信号
MC2 第2の記憶回路
Mc2 第2の記憶信号
MTR1 第1の主変圧器
MTR2 第2の主変圧器
OC 演算回路
Oc 演算信号
OCC 出力制御回路
Occ1 第1の出力制御信号
Occ2 第2の出力制御信号
OT 出力端子
SC 選択回路
Sc 選択信号
SD1 第1のインバータ駆動回路
Sd1 第1のインバータ駆動信号
SD2 第2のインバータ駆動回路
Sd2 第2のインバータ駆動信号
T1 第1の温度測定値
T2 第2の温度測定値
Ta アーク期間
Tb ベース期間
Te 溶接終了期間
TH トーチ
Th 溶接開始期間
Tp ピーク期間
Ts 短絡期間
Tw 本溶接期間
W21、W22、W31、W32、W43 消費電力値
Ww11、Ww12、Ww21、Ww22、Ww33 消費電力値
Ww3 合計消費電力AC commercial AC power supply C1 first smoothing capacitor C2 second smoothing capacitor CC comparison circuit Cc comparison signal CT output current detection circuit DCL DC reactor DR11 first primary rectifier circuit DR12 second primary rectifier circuit DR21 first Secondary rectifier circuit DR22 Second secondary rectifier circuit I1, I2 Inverter output current Ib Base current Ie Termination current Iew Average termination current Ih Start current Ihw Average start current INV1 First inverter circuit INV2 Second inverter circuit Io Output current Detection signal Ip Peak current IS Output current setting circuit Is Output current setting signal Ith Output current threshold Iw Average output current M Workpiece MC1 First storage circuit Mc1 First storage signal MC2 Second storage circuit Mc2 Second storage Signal MTR1 first main transformer MTR2 second Transformer OC operation circuit Oc operation signal OCC output control circuit Occ1 first output control signal Occ2 second output control signal OT output terminal SC selection circuit Sc selection signal SD1 first inverter drive circuit Sd1 first inverter drive signal SD2 Second inverter drive circuit Sd2 Second inverter drive signal T1 First temperature measured value T2 Second temperature measured value Ta Arc period Tb Base period Te Welding end period TH Torch Th Welding start period Tp Peak period Ts Short circuit period Tw Main welding period W21, W22, W31, W32, W43 Power consumption value Ww11, Ww12, Ww21, Ww22, Ww33 Power consumption value Ww3 Total power consumption
Claims (9)
商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第1の1次整流回路と、
前記第1の1次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第1の平滑コンデンサと、
前記第1の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第1のインバータ回路と、
前記第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、
前記第1の主変圧器の出力を整流する第1の2次整流回路と、
前記商用交流電力を整流し直流電圧を出力する第2の1次整流回路と、
前記第2の1次整流回路から出力された直流電圧を平滑する第2の平滑コンデンサと、
前記第2の平滑コンデンサで平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する第2のインバータ回路と、
前記第2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2の主変圧器と、
前記第2の主変圧器の出力を整流する第2の2次整流回路と、
前記第1の2次整流回路の出力と前記第2の2次整流回路の出力を合わせた電流を平滑して出力端子に出力電流を出力する直流リアクトルと、
前記出力電流の検出を行う出力電流検出回路と、
予め定めた出力電流に係る設定値を設定する出力電流設定回路と、
出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を予め記憶する第1の記憶回路と、
前記出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と前記第1の記憶回路に記憶されている出力電流に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数とを比較して、前記設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数を求める比較回路と、
インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度と駆動するインバータ回路1個あたりのインバータ出力電流とインバータ回路の消費電力との関係である温度に対する消費電力の関係を予め記憶する第2の記憶回路と、前記出力電流設定回路によって設定された出力電流に係る設定値と、
前記第1のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、前記第2のインバータ回路を構成するスイッチング素子の測定された温度と、前記第2の記憶回路の記憶されている前記温度に対する消費電力の関係から、各インバータ回路の駆動と停止の組合せに対する消費電力を求める演算回路と、
前記比較回路より求めた前記設定に対応する駆動が必要なインバータ回路の最少の個数以上で、前記演算回路で求めた消費電力の中で最も消費電力が小さくなるインバータ回路の組合せを選択する選択回路と、
前記選択回路により選択されたインバータ回路の組合せに基づいて、前記第1のインバータ回路を制御する第1の出力制御信号と前記第2のインバータ回路を制御する第2の出力制御信号を出力する出力制御回路と、を備えるアーク加工用電源装置。An arc processing power supply device for performing short-circuit welding or pulse welding on an object to be welded,
A first primary rectifier circuit that rectifies commercial AC power and outputs a DC voltage;
A first smoothing capacitor for smoothing a DC voltage output from the first primary rectifier circuit;
A first inverter circuit for converting a DC voltage smoothed by the first smoothing capacitor into a high-frequency AC voltage;
A first main transformer for converting an output of the first inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining;
A first secondary rectifier circuit for rectifying an output of the first main transformer;
A second primary rectifier circuit that rectifies the commercial AC power and outputs a DC voltage;
A second smoothing capacitor for smoothing the DC voltage output from the second primary rectifier circuit;
A second inverter circuit that converts the DC voltage smoothed by the second smoothing capacitor into a high-frequency AC voltage;
A second main transformer for converting an output of the second inverter circuit into a high-frequency AC voltage suitable for arc machining;
A second secondary rectifier circuit for rectifying the output of the second main transformer;
A DC reactor that smoothes a current obtained by combining an output of the first secondary rectifier circuit and an output of the second secondary rectifier circuit and outputs an output current to an output terminal;
An output current detection circuit that detects the output current;
An output current setting circuit for setting a set value related to a predetermined output current,
A first storage circuit that stores in advance a minimum number of inverter circuits that need to be driven corresponding to the output current;
Comparing the set value of the output current set by the output current setting circuit with the minimum number of inverter circuits that need to be driven corresponding to the output current stored in the first storage circuit, A comparison circuit that determines the minimum number of inverter circuits that need to be driven,
A second storage circuit for storing in advance a relationship between power consumption with respect to temperature, which is a relationship between a temperature of a switching element included in the inverter circuit, an inverter output current per driven inverter circuit, and power consumption of the inverter circuit; A set value related to the output current set by the output current setting circuit,
The measured temperature of the switching element that forms the first inverter circuit, the measured temperature of the switching element that forms the second inverter circuit, and the temperature stored in the second storage circuit. An arithmetic circuit for calculating power consumption for a combination of driving and stopping each inverter circuit from a relationship of power consumption;
A selection circuit for selecting a combination of inverter circuits that requires the least power consumption among the power consumptions determined by the arithmetic circuit, with a minimum number of inverter circuits that need to be driven corresponding to the setting determined by the comparison circuit. When,
An output for outputting a first output control signal for controlling the first inverter circuit and a second output control signal for controlling the second inverter circuit based on a combination of the inverter circuits selected by the selection circuit; And a control circuit.
前記短絡溶接の前記本溶接期間については、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と、前記被溶接物に対して出力される出力電流の時間平均である平均出力電流とからそれぞれの前記インバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、
複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択するアーク加工用電源装置の制御方法。A plurality of inverter circuits are provided in parallel, a welding start period, a main welding period, and a control method of a power supply device for arc processing that performs short-circuit welding having a welding end period for a workpiece.
For the main welding period of the short-circuit welding, each of the measured value of the temperature of the switching element constituting the inverter circuit and the average output current that is a time average of the output current output to the workpiece to be welded. Calculate power consumption in a combination of operations of the inverter circuit,
A method of controlling a power supply device for arc machining, wherein the driving and stopping of each of the plurality of inverter circuits are selected so that the total power consumption of the plurality of inverter circuits is minimized.
前記パルス溶接の前記本溶接期間については、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子の温度の測定値と前記パルス溶接のベース電流およびピーク電流とからそれぞれの前記インバータ回路の動作の組合せにおける消費電力を演算し、
複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択するアーク加工用電源装置の制御方法。A plurality of inverter circuits are provided in parallel, a welding start period, a main welding period, and a control method of an arc processing power supply device that performs pulse welding having a welding end period for an object to be welded,
For the main welding period of the pulse welding, the power consumption in each combination of the operations of the inverter circuits is calculated from the measured value of the temperature of the switching element constituting the inverter circuit and the base current and the peak current of the pulse welding. And
A method of controlling a power supply device for arc machining, wherein the driving and stopping of each of the plurality of inverter circuits are selected so that the total power consumption of the plurality of inverter circuits is minimized.
複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する請求項6または7に記載のアーク加工用電源装置の制御方法。For the welding start period, the measured value of the temperature of the switching element constituting the inverter circuit, and a constant start current or an average start current obtained by time-averaging the output current during the welding start period, the operation of each inverter circuit. Calculate the power consumption in the combination,
8. The control method for an arc machining power supply device according to claim 6, wherein driving and stopping of each of the plurality of inverter circuits are selected so that the total power consumption of the plurality of inverter circuits is minimized.
複数の前記インバータ回路での消費電力の合計が最も小さくなるように複数の前記インバータ回路それぞれの駆動と停止を選択する請求項6または7に記載のアーク加工用電源装置の制御方法。For the welding end period, the operation value of each of the inverter circuits is determined from a measured value of the temperature of the switching element constituting the inverter circuit and a constant terminal current or an average terminal current obtained by time-averaging the output current during the welding end period. Calculate the power consumption in the combination,
8. The control method for an arc machining power supply device according to claim 6, wherein driving and stopping of each of the plurality of inverter circuits are selected so that the total power consumption of the plurality of inverter circuits is minimized.
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