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JPH0424145B2 - - Google Patents
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JPH0424145B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0424145B2
JPH0424145B2 JP17997383A JP17997383A JPH0424145B2 JP H0424145 B2 JPH0424145 B2 JP H0424145B2 JP 17997383 A JP17997383 A JP 17997383A JP 17997383 A JP17997383 A JP 17997383A JP H0424145 B2 JPH0424145 B2 JP H0424145B2
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Japan
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inverter
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welding
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JP17997383A
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Hitoshi Kono
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、インバータ方式のアーク溶接電源
に係り、詳しくはアーク期間中の騒音を抑制でき
るとともに、短絡期間中のインバータ電流制御を
安定に行うことのできる溶接電源制御方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an inverter type arc welding power source, and more specifically, a welding power source control method that can suppress noise during the arcing period and stably control the inverter current during the short circuit period. Regarding.

第1図、第2図は従来のアーク溶接電源の構成
例を示すブロツク図であり、第1図は位相制御電
流方式電源装置の、第2図は直流チヨツパ型電源
装置の各構成を示すものである。これらの図にお
いて、1は三相交流電源2よりスイツチ3を介し
て供給される交流電圧を変圧(降圧)する主変圧
器、4はリツプル分を除去するための平滑用リア
クトル、5はワイヤ6に直流を供給する接触子、
7はワイヤ6を繰り出すための電動機、8は溶接
母材、9はアーク、10はワイヤ6と溶接母材8
間の電圧(溶接電圧)Vaを検出しフイードバツ
ク電圧Vfを出力する増幅器、11は溶接電流I
の大きさを検出するためのシヤント抵抗、12は
前記シヤント抵抗の両端電圧からフイードバツク
電流Ifを検出する一方、アーク電圧設定器13の
設定電圧Vsを前記フイードバツク電圧Vfと、溶
接電流設定器14の設定電流Isをフイードバツク
電流Ifと比較し制御パルスPcを出力する制御回路
である。また、第1図中、15は制御パルスPc
によつてオン/オフされるスイツチング素子から
なる順変換器であり、第2図中、16は整流器、
17は制御パルスPcによつてオン/オフされる
スイツチング素子、18は電解コンデンサ、19
はダイオードである。
Figures 1 and 2 are block diagrams showing examples of the configuration of a conventional arc welding power source. Figure 1 shows the configuration of a phase controlled current type power supply device, and Figure 2 shows the configuration of a DC chopper type power supply device. It is. In these figures, 1 is a main transformer that transforms (steps down) the AC voltage supplied from a three-phase AC power supply 2 via a switch 3, 4 is a smoothing reactor for removing ripples, and 5 is a wire 6. a contactor that supplies direct current to
7 is a motor for feeding out the wire 6; 8 is a welding base material; 9 is an arc; 10 is the wire 6 and the welding base material 8
11 is an amplifier that detects the voltage between (welding voltage) Va and outputs a feedback voltage Vf;
A shunt resistor 12 detects the feedback current If from the voltage across the shunt resistor, and also connects the set voltage Vs of the arc voltage setter 13 to the feedback voltage Vf and the welding current setter 14. This is a control circuit that compares the set current Is with the feedback current If and outputs a control pulse Pc. In addition, in Fig. 1, 15 is a control pulse Pc
16 is a rectifier;
17 is a switching element turned on/off by control pulse Pc, 18 is an electrolytic capacitor, 19
is a diode.

これらの構成において、第1図の位相制御整流
方式電源装置では順変換器15の点弧角を制御す
ることにより、また、第2図の直流チヨツパ型電
源装置ではスイツチング素子17のオン期間を制
御することによつてアーク電圧Vaと溶接電流I
とを設定された値に維持する。
In these configurations, the phase control rectification type power supply device shown in FIG. 1 controls the firing angle of the forward converter 15, and the DC chopper type power supply device shown in FIG. 2 controls the on period of the switching element 17. By doing so, arc voltage Va and welding current I
and to maintain the set values.

これに対し、近年、高周波インバータを使用
し、高周波交流回路に変圧器を設置して、変圧器
の著しい小型化を図つたインバータ方式の溶接電
源装置が普及しつつある。
On the other hand, in recent years, inverter-type welding power supply apparatuses have become popular, which use a high-frequency inverter and install a transformer in a high-frequency AC circuit to significantly reduce the size of the transformer.

第3図は、この種の溶接電源装置の構成例を示
すブロツク図である。図において、第1図、第2
図の各部に対応する部分には同一の符号を付して
ある。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of this type of welding power supply device. In the figure, Figure 1, Figure 2
Components corresponding to those in the figure are given the same reference numerals.

この溶接電源装置の特徴は、整流器16の出力
(直流)をインバータ21で高周波交流(例えば
6KHz)に変換した後、変圧器22で変圧し、再
び整流器23で整流し、これを溶接機へ供給する
点である。この場合、溶接電圧Vaおよび溶接電
流Iの調節は、インバータ21を構成するスイツ
チング素子のオン期間Toを制御することによつ
て行われる。
The feature of this welding power supply device is that the output (DC) of the rectifier 16 is converted into high frequency alternating current (e.g.
6KHz), then transformed by a transformer 22, rectified again by a rectifier 23, and supplied to the welding machine. In this case, the welding voltage Va and the welding current I are adjusted by controlling the on-period To of the switching element constituting the inverter 21.

このような構成によれば、変圧器22を従来の
主変圧器1よりもずつと小型化することが可能で
ある。すなわち、主変圧器1と変圧器22の巻線
数および1次、2次電圧を一定とし、使用磁束密
度をΦ、周波数をとすれば、 Φ∝1/ ……(1) が成立する。従つて商用電源2の周波数を60Hz、
インバータ21のスイツチング周波数(インバー
タ周波数)を6KHzとすれば、インバータ方式で
は鉄心断面積が1/100の変圧器で済むことになる。
もつとも、実際には、鉄心外形の減少に伴う巻線
数の許容限界の低下および周波数上昇による鉄心
損失の抑制のために、磁束密度Φを低く押える必
要があるため、約1/10〜1/5程度の重量軽減とな
る。また、平滑リアクトル4の鉄心断面積も同様
に1/10まで重量軽減が可能である。
According to such a configuration, the transformer 22 can be made smaller than the conventional main transformer 1. That is, if the number of windings and the primary and secondary voltages of the main transformer 1 and the transformer 22 are constant, the magnetic flux density used is Φ, and the frequency is set, then Φ∝1/...(1) holds true. Therefore, the frequency of commercial power supply 2 is set to 60Hz,
If the switching frequency (inverter frequency) of the inverter 21 is 6KHz, the inverter system requires a transformer with a core cross-sectional area of 1/100.
However, in reality, it is necessary to keep the magnetic flux density Φ low in order to lower the permissible limit of the number of turns due to the decrease in the core outer diameter and to suppress core loss due to the increase in frequency. The weight will be reduced by about 5%. Furthermore, the cross-sectional area of the iron core of the smooth reactor 4 can also be reduced in weight to 1/10.

このように、インバータ方式の溶接電源装置
は、極めて小型、軽量にすることができる反面、
アークから高周波振動音が発生し、作業環境を著
しく悪化させるという欠点があつた。これは、溶
接電流Iのリツプル成分(インバータ周波数の2
倍の高周波成分)がアーク脈動圧力として現われ
るためである。そして、この欠点を除去するため
には、インバータ周波数を8KHz以上とし、前記
リツプル成分の周波数を可聴周波数帯から外す
か、あるいは、リアクトル4の値を非常に大きく
してリツプル成分を軽減するか以外に方法はな
い。
In this way, inverter-type welding power supplies can be made extremely small and lightweight;
The drawback was that the arc generated high-frequency vibration noise, which significantly worsened the working environment. This is the ripple component of the welding current I (2 of the inverter frequency).
This is because the high-frequency components) appear as arc pulsating pressure. In order to eliminate this drawback, the only way is to set the inverter frequency to 8KHz or higher and remove the frequency of the ripple component from the audible frequency band, or to reduce the ripple component by increasing the value of reactor 4 to a very large value. There is no way.

ところで、リアクトル4の値を増加する方法で
は、せつかくの重量軽減効果を損つてしまうばか
りでなく、制御応答時間が低下するなどインバー
タ方式の持つ有力な長所を削減してしまうことに
なる。従つて、インバータ周波数を7.5KHz以上
にして前記高周波振動音を15KHz以上とし、人間
の耳にはほぼ聞こえないようにすることが唯一の
解決策と考えて良い。
By the way, the method of increasing the value of the reactor 4 not only loses the long-awaited weight reduction effect, but also reduces the powerful advantages of the inverter system, such as decreasing control response time. Therefore, the only solution can be considered to be to set the inverter frequency to 7.5 KHz or higher and to make the high-frequency vibration sound 15 KHz or higher so that it is almost inaudible to human ears.

しかしながら、インバータ周波数を上昇させる
と、また、新たな問題が発生する。以下、この問
題について説明する。第4図は、第3図に示すイ
ンバータ方式の溶接電源装置の要部の構成を示す
ブロツク図、第5図は同装置の各部の波形を示す
波形図である。これらの図において、インバータ
21のスイツチング素子S1,S2がオンすると
変圧器22の1次巻線には、端子bから流入して
端子aから流出するパルス状の電流(第5図イ)
が流れ、これによつて2次巻線には端子Cから流
出し、ダイオード23a→リアクトル4→接触子
5→ワイヤ6→アーク9→溶接母材8を通つて端
子dに流入する溶接電流Iが流れる。(第5図
ニ)。また、スイツチング素子S3,S4がオン
すると、1次巻線には上記と逆方向の電流が流れ
(第5図ロ)、これによつて2次巻線には端子eか
ら流出してダイオード23bに流れ、リアクトル
4以降上記と同じ径路を流れて端子dに流入する
溶接電流Iが流れる(第5図ニ)。また、変圧器
22の2次巻線の両端子c−e間の電圧(2次電
圧)Vacは第5図ハのように正側、負側対称の交
流電圧となる。
However, increasing the inverter frequency also creates new problems. This problem will be explained below. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the main parts of the inverter type welding power supply device shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a waveform chart showing waveforms of each part of the device. In these figures, when the switching elements S1 and S2 of the inverter 21 are turned on, a pulsed current flows into the primary winding of the transformer 22 from terminal b and flows from terminal a (Fig. 5A).
As a result, a welding current I flows into the secondary winding from terminal C and flows into terminal d through diode 23a → reactor 4 → contact 5 → wire 6 → arc 9 → welding base metal 8. flows. (Figure 5 d). Furthermore, when the switching elements S3 and S4 are turned on, a current flows in the primary winding in the opposite direction to the above (FIG. 5b), which flows into the secondary winding from terminal e and causes diode 23b to flow into the secondary winding. The welding current I flows from the reactor 4 through the same path as above and flows into the terminal d (FIG. 5D). Further, the voltage (secondary voltage) Vac between both terminals ce and e of the secondary winding of the transformer 22 is an alternating current voltage with positive and negative sides symmetrical, as shown in FIG. 5C.

ここで、1次巻線の巻数をn1、2次巻線の端子
c−d、e−d間の巻線をn2、1次電圧をE、溶
接回路の抵抗をR、そこを流れる溶接電流をI、
アーク電圧をVaとし、インバータ21のスイツ
チング周期を2T、スイツチング素子のオン期間
をToとすれば(第5図参照)、定常時の式は次の
とおりである。
Here, the number of turns of the primary winding is n1 , the winding between terminals c-d and e-d of the secondary winding is n2 , the primary voltage is E, the resistance of the welding circuit is R, and the flow through it is The welding current is I,
Assuming that the arc voltage is Va, the switching period of the inverter 21 is 2T, and the on period of the switching element is To (see FIG. 5), the equation at steady state is as follows.

n2/n1E×T0/T=IR+Va ……(2) また、この種の電源ではアーク電圧Vaが15V
を切ることはまれであり、かつ回路抵抗Rは
10mΩ程度であるから、今、溶接電流I=100A、
1次電圧E=300V、n2/n1=1/5とすると、(2)式
より、 60×T0/T=100×10-2+15=16 ……(3) となり、この時T0/T=0.27となる。そして、イ
ンバータ周波数(=1/2T)を8KHzとすると、
T=62.5μSであるから、オン期間T0は約17μS(=
62.5×0.27)となる。
n 2 /n 1 E×T 0 /T=IR+Va...(2) Also, in this type of power supply, the arc voltage Va is 15V.
, and the circuit resistance R is
Since it is about 10mΩ, the welding current I = 100A,
If the primary voltage E = 300V and n 2 /n 1 = 1/5, then from equation (2), 60 × T 0 /T = 100 × 10 -2 + 15 = 16 ... (3), and at this time T 0 /T=0.27. And if the inverter frequency (=1/2T) is 8KHz,
Since T = 62.5 μS, the on period T 0 is approximately 17 μS (=
62.5×0.27).

さて、上記スイツチング素子S1〜S4に大容
量トランジスタを使用することは、装置の低廉化
につながる重要な要素であるが、この種のトラン
ジスタのストレージタイム(オン信号除去後素子
がオフするまでの時間)は通常5μS以上ある。こ
のため、17μS程度がオン期間T0の最小値であれ
ば、ストレージタイムのばらつきによるスイツチ
ング素子S1〜S4のオン期間のばらつきは問題
にならない。
Now, using large capacity transistors for the switching elements S1 to S4 is an important factor that leads to lower cost of the device, but the storage time of this type of transistor (the time from when the on signal is removed until the element turns off) ) is usually 5 μS or more. Therefore, if about 17 μS is the minimum value of the on-period T 0 , variations in the on-periods of the switching elements S1 to S4 due to variations in storage time will not be a problem.

しかしながら、この種の電源装置においては、
電極(ワイヤ6)の溶融が第6図イ〜ヘに示すス
テツプで進行し、20〜100Hz程度の周期で同図ハ、
ニに示す短絡が発生するのが普通である。
However, in this type of power supply device,
The melting of the electrode (wire 6) progresses in the steps shown in Fig. 6 A to F, and at a frequency of about 20 to 100 Hz, the melting progresses in the steps shown in Fig.
It is normal for the short circuit shown in (d) to occur.

さて、この短絡時に問題が発生する。すなわ
ち、(2)式において、溶接電流I=100Aのままア
ーク電圧Va=0になると、 T0/T=1/60 ……(4) となり、T=62.5μSの時、T0≒1μS程度になる。
実際には、整流器23の電圧降下などにより、
T0=2μS程度でよいが、トランジスタのストレー
ジタイム以内の値であることに変わりなく、たと
えこのオン期間T0を実現できたとしても、極め
てばらつきが大きく、第5図ハに示す変圧器22
の2次電圧Vacの正側、負側が非対称となり、前
記変圧器22の偏磁をきたす。また、オンパルス
が瞬時に出たとしても、オン期間T0が2μSより大
きくなる場合には、インバータ21のオン/オフ
動作がいわゆる歯ぬけ状態となることもある。す
なわち、インバータ21のスイツチング素子S
1,S2がオンし、そのオン期間T0が2μSより大
きくなると、溶接電流Iが増加する。そこで第3
図の制御回路12は溶接電流Iを減少させる方向
に作用し、スイツチング素子S3,S4の次のオ
ンを阻止してしまうことがある。こうなると、例
えば正の半サイクル(スイツチング素子S1,S
2オン)だけが連続して発生し、変圧器22の飽
和耐量を上げておく必要がでてくる。こうして、
オン期間T0の最小値は、トランジスタのストレ
ージタイムよりも十分に大きくとり、ストレージ
タイムのばらつきの影響を無視できる値に設定し
なければならない。
Now, a problem occurs during this short circuit. That is, in equation (2), if the arc voltage Va = 0 with the welding current I = 100A, T 0 /T = 1/60 ... (4), and when T = 62.5μS, T 0 ≒ 1μS become.
In reality, due to voltage drop in the rectifier 23, etc.
T 0 = about 2 μS may be sufficient, but this value is still within the storage time of the transistor. Even if this on-period T 0 can be achieved, there will be extremely large variations, and the transformer 22 shown in Fig.
The positive and negative sides of the secondary voltage Vac become asymmetrical, causing biased magnetization of the transformer 22. Furthermore, even if the on-pulse is instantaneously generated, if the on-period T 0 is greater than 2 μS, the on/off operation of the inverter 21 may be in a state of inactivity. That is, the switching element S of the inverter 21
1. When S2 is turned on and its on period T 0 becomes greater than 2 μS, the welding current I increases. Therefore, the third
The illustrated control circuit 12 acts to reduce the welding current I, which may prevent the switching elements S3 and S4 from turning on again. In this case, for example, the positive half cycle (switching elements S1, S
2 ON) occurs continuously, and it becomes necessary to increase the saturation tolerance of the transformer 22. thus,
The minimum value of the on-period T 0 must be set to a value that is sufficiently larger than the storage time of the transistor, and the influence of variations in storage time can be ignored.

この発明は、上記の事情に鑑み、アーク期間中
の騒音を抑制でき、かつ短絡期間中のインバータ
電流の制御範囲を十分に確保することのできる溶
接電源制御方法を提供するもので、所定の間隔を
有する1対の電極に印加されるアーク電圧を検出
して該アーク電圧と所定の基準電圧とを比較し、
前記アーク電圧が前記基準電圧を越えると、アー
ク期間中であると判断し、前記スイツチング素子
のスイツチング周期を制御して、前記溶接電源の
インバータ周波数を、その2倍にした値が可聴周
波数帯以上となる値にし、また、前記アーク電圧
が前記基準電圧より低下すると、短絡期間中であ
ると判断し、前記スイツチング素子のスイツチン
グ周期を制御して、前記溶接電源のインバータ周
波数を減じることを特徴とする。なお、短絡期間
中はアーク9がないので、空気振動が発生せず、
騒音が生じない。従つて、この間、インバータ周
波数を下げてもよく、これによつてスイツチング
素子に速度の遅いものを使用することができる。
この結果、高速のスイツチング素子を並列に使用
する従来の方法に比較して信頼性とコストの面で
大いに有利となる。
In view of the above circumstances, the present invention provides a welding power source control method capable of suppressing noise during the arc period and ensuring a sufficient control range of the inverter current during the short circuit period. detecting an arc voltage applied to a pair of electrodes having a voltage and comparing the arc voltage with a predetermined reference voltage;
When the arc voltage exceeds the reference voltage, it is determined that the arc period is in progress, and the switching period of the switching element is controlled to increase the inverter frequency of the welding power source to a value that is twice as high as the above-mentioned reference voltage. and when the arc voltage falls below the reference voltage, it is determined that a short circuit period is in progress, and the switching period of the switching element is controlled to reduce the inverter frequency of the welding power source. do. In addition, since there is no arc 9 during the short circuit period, no air vibration occurs,
No noise is generated. Therefore, the inverter frequency may be lowered during this time, thereby allowing the use of slower switching elements.
As a result, this method is significantly advantageous in terms of reliability and cost compared to the conventional method of using high-speed switching elements in parallel.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第7図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図であり、図において第3図、第4図の各部に
対応する部分には同一の符号を付してある。この
図において、31はシヤント抵抗11の両端電圧
を増幅してフイードバツク電流Ifを出力する増幅
器、32は、フイードバツク電流Ifと設定電流−
Isとの和If−Isを積分し信号Saを出力する積分回
路である。また、33はフイードバツク電圧Vf
と基準電圧Esを比較し、Vf<Esのとき“H”レ
ベル、Vf>Esのとき“L”レベルの信号Sbを出
力するコンパレータであり、34はこの信号Sb
が“L”レベルのときに周波数0、“H”レベル
のときに周波数0/nの三角波Dwを出力する三
角波発生器である。さらに、35は積分回路32
の出力Saと三角波DWとを比較し(第8図イ)、
DW>Saのときに“H”レベル、DW<Saのとき
に“L”レベルを出力するコンパレータ(第8図
ロ)、36はコンパレータ35の出力を反転し、
スイツチング素子S1〜S4をオン/オフする制
御信号Scを出力するインバータである。(第8図
ハ)。ここで制御信号ScはDW>Saのとき“L”
レベル、DW<Saのとき“H”レベルとなるか
ら、信号Saのレベルが下るほど制御信号Scの
“L”レベル幅が広くなり、“H”レベル幅が狭く
なる。また、スイツチング素子S1〜S4のオン
期間T0は制御信号Scの“H”レベル幅とほぼ一
致するから、オン期間T0は、フイードバツク電
流Ifが上がり、信号Saのレベルが下ると短かくな
る方向に制御される。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, in which parts corresponding to those in FIGS. 3 and 4 are given the same reference numerals. In this figure, 31 is an amplifier that amplifies the voltage across the shunt resistor 11 and outputs a feedback current If, and 32 is an amplifier that amplifies the voltage across the shunt resistor 11 and outputs a feedback current If, and 32 is an amplifier that amplifies the voltage across the shunt resistor 11 and outputs a feedback current If.
This is an integrating circuit that integrates the sum If-Is with Is and outputs a signal Sa. Also, 33 is the feedback voltage Vf
34 is a comparator that compares the reference voltage Es and outputs a signal Sb of "H" level when Vf<Es and "L" level when Vf>Es.
This is a triangular wave generator that outputs a triangular wave Dw with a frequency of 0 when the signal is at the "L" level and a frequency of 0 /n when the signal is on the "H" level. Furthermore, 35 is an integration circuit 32
Compare the output Sa and the triangular wave DW (Fig. 8 A),
A comparator 36 inverts the output of the comparator 35 (FIG. 8B), which outputs "H" level when DW>Sa and "L" level when DW<Sa.
This is an inverter that outputs a control signal Sc that turns on/off switching elements S1 to S4. (Figure 8c). Here, the control signal Sc is “L” when DW>Sa
Since the level is "H" when DW<Sa, the lower the level of the signal Sa, the wider the "L" level width of the control signal Sc becomes, and the narrower the "H" level width becomes. Furthermore, since the on-period T0 of the switching elements S1 to S4 almost matches the "H" level width of the control signal Sc, the on-period T0 becomes shorter as the feedback current If increases and the level of the signal Sa decreases. controlled in direction.

このような構成において、溶接電流Iが増加
し、フイードバツク電流Ifが設定電流Isより大き
くなると、上述した過程でオン期間T0が短絡さ
れ、溶接電流Iが減少する。一方、溶接電流Iが
減少すると、上と逆の制御によつてオン期間T0
が増加し、溶接電流Iが増加する。こうして、溶
接電流Iが所定の値に維持される。
In such a configuration, when the welding current I increases and the feedback current If becomes larger than the set current Is, the on-period T 0 is short-circuited in the above-mentioned process, and the welding current I decreases. On the other hand, when the welding current I decreases, the on-period T 0
increases, and the welding current I increases. In this way, welding current I is maintained at a predetermined value.

次に、ワイヤ6と溶接母材8とが分離してお
り、アーク9が存在する場合(アーク期間;第6
図イ,ロ,ホ,ヘ)は、アーク電圧Vaがある一
定値より大きいためフイードバツク電圧Vfも基
準電圧Esより大となる。このため、コンパレー
タ33の出力Sbが“L”レベルとなり、三角波
発生器34からは周波数0(>7.5KHz)の三角波
DWが出力され、この三角波DWよつて上述した
電流制御が行われる。従つて、溶接電流Iのリツ
プル成分の周波数20は15KHz以上となり、これ
によつてアーク9から発生する高周波振動音は人
間の耳にほぼ聞こえないものとなる。
Next, when the wire 6 and the weld base metal 8 are separated and an arc 9 exists (arc period; 6th
In Figures A, B, H, and F), since the arc voltage Va is larger than a certain value, the feedback voltage Vf is also larger than the reference voltage Es. Therefore, the output Sb of the comparator 33 becomes "L" level, and the triangular wave generator 34 outputs a triangular wave with a frequency of 0 (>7.5 KHz).
DW is output, and the above-mentioned current control is performed using this triangular wave DW. Therefore, the frequency 20 of the ripple component of the welding current I is 15 KHz or more, and as a result, the high frequency vibration sound generated from the arc 9 becomes almost inaudible to human ears.

一方、ワイヤ6と溶接母材8とが短絡し、アー
ク9が存在しない短絡期間(第6図ハ,ニ)中
は、アーク電圧Vaが0となるので、すでに(2)〜
(4)式で説明したように、溶接電流Iを設定電流Is
に保持するためには、スイツチング素子S1〜S
4のオン期間T0をスイツチング周期2Tに対して
極めて短かくしなければならない。そこで、本実
施例においては、オン期間T0を短縮する代りに
スイツチング周期2Tを延ばしている。こうして
も、短絡期間中は高周波振動音が発生しないの
で、騒音は発生しない。
On the other hand, during the short-circuit period when the wire 6 and the welding base metal 8 are short-circuited and the arc 9 is not present (Fig. 6 C, D), the arc voltage Va becomes 0, so (2)~
As explained in equation (4), the welding current I is set to the set current Is
In order to hold the switching elements S1 to S
The on-period T 0 of 4 must be made extremely short with respect to the switching period 2T. Therefore, in this embodiment, the switching period 2T is lengthened instead of shortening the on-period T0 . Even in this case, no high-frequency vibration sound is generated during the short-circuit period, so no noise is generated.

さて、短絡が生じ、フイードバツク電圧Vf<
基準電圧Esとなると、コンパレータ33の出力
Sbが“H”レベルになり、三角波発生器34か
らは周波数0/nの低周波数三角波DWが出力さ
れ、この三角波DWによつて上述した電流制御が
行われる。この場合、周波数0/nは次のように
して決定される。
Now, a short circuit occurs and the feedback voltage Vf<
When it comes to the reference voltage Es, the output of the comparator 33
Sb goes to the "H" level, and the triangular wave generator 34 outputs a low frequency triangular wave DW with a frequency of 0 /n, and the above-described current control is performed by this triangular wave DW. In this case, the frequency 0 /n is determined as follows.

(1) スイツチング素子(トランジスタ)S1〜S
4のストレージタイムを考慮し、使用スイツチ
ング素子で実現できる最小のオン期間T0minを
決定する。
(1) Switching elements (transistors) S1 to S
Considering the storage time of 4, determine the minimum on-period T 0 min that can be realized with the switching element used.

(2) 次に、最小の溶接電流Iを出力するときのオ
ン期間T0が前記最小値T0min以上となるよう
に、(4)式を用いて時間Tを求め、これから周波
0/n(=1/2T)を求める。
(2) Next, use equation (4) to find the time T so that the on-period T 0 when outputting the minimum welding current I is greater than or equal to the minimum value T 0 min, and from this calculate the frequency 0 / n Find (=1/2T).

こうして求めた周波数0/nによつてスイツチ
ング素子S1〜S4を制御すれば、短絡期間には
安定した電流制御を行うことができる。
By controlling the switching elements S1 to S4 using the frequency 0 /n thus obtained, stable current control can be performed during the short circuit period.

以上説明したように、この発明では、所定の間
隔を有する1対の電極に印加されるアーク電圧を
検出して該アーク電圧と所定の基準電圧とを比較
し、前記アーク電圧が前記基準電圧を越えると、
アーク期間中であると判断し、前記スイツチング
素子のスイツチング周期を制御して、前記溶接電
源のインバータ周波数を、その2倍にした値が可
聴周波数帯以上となる値にし、前記アーク電圧が
前記基準電圧より低下すると、短絡期間中である
と判断し、前記スイツチング素子のスイツチング
周期を制御して、前記溶接電源のインバータ周波
数を減じてインバータ電流を安定に制御できるよ
うにしたので、溶接電流のリツプル成分による高
周波振動音を人間の耳に聞こえなくすることがで
きるとともに、インバータに使用するスイツチン
グ素子に速度の遅いものを使用することができ、
信頼性の向上と低廉化とを図ることができる。
As explained above, in the present invention, an arc voltage applied to a pair of electrodes having a predetermined interval is detected, the arc voltage is compared with a predetermined reference voltage, and the arc voltage is higher than the reference voltage. When you cross it,
It is determined that the arcing period is in progress, and the switching period of the switching element is controlled to set the inverter frequency of the welding power source to a value such that twice the inverter frequency is equal to or higher than the audible frequency band, and the arc voltage is adjusted to the reference level. When the voltage drops below the voltage, it is determined that a short-circuit period is occurring, and the switching period of the switching element is controlled to reduce the inverter frequency of the welding power source so that the inverter current can be stably controlled, thereby reducing ripples in the welding current. It is possible to make high-frequency vibration noise caused by the components inaudible to the human ear, and it is also possible to use slower switching elements for the inverter.
It is possible to improve reliability and reduce costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の位相制御電流方式電源装置の、
第2図は従来の直流チヨツパ型電源装置の各構成
を示すブロツク図、第3図は従来のインバータ方
式の溶接電源装置の構成を示すブロツク図、第4
図は同溶接電源装置の要部の構成を示すブロツク
図、第5図イ〜ニは同溶接電源装置の各部の波形
を示す波形図、第6図は溶接過程におけるアーク
期間と短絡期間を説明するための図で、同図イ,
ロ,ホ,ヘはアーク期間、同図ハ,ニは短絡期間
を示す図、第7図は本発明の一実施例の構成を示
すブロツク図、第8図イ〜ハは同実施例の要部の
波形を示す波形図である。 21……インバータ、S1〜S4……スイツチ
ング素子、00/n……インバータ周波数、T0
……オン期間。
Figure 1 shows a conventional phase-controlled current type power supply device.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a conventional DC chopper type power supply, Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a conventional inverter type welding power supply, and Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional inverter type welding power supply.
The figure is a block diagram showing the configuration of the main parts of the welding power supply, Figures 5A to 5D are waveform diagrams showing the waveforms of each part of the welding power supply, and Figure 6 explains the arc period and short circuit period in the welding process. This is a diagram for
B, E, and F are diagrams showing the arc period, C and D of the same figure are diagrams showing the short-circuit period, FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 21... Inverter, S1 to S4... Switching element, 0 , 0 /n... Inverter frequency, T 0
...On period.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 短絡をともなうアーク溶接を行なう際に、該
アーク溶接電流および電圧を所定のスイツチング
素子のスイツチング周期によつて制御するインバ
ータ方式を用いた溶接電源制御方法において、 所定の間隔を有する1対の電極に印加されるア
ーク電圧を検出して該アーク電圧と所定の基準電
圧とを比較し、 前記アーク電圧が前記基準電圧を越えると、ア
ーク期間中であると判断し、前記スイツチング素
子のスイツチング周期を制御して、前記溶接電源
のインバータ周波数を、その2倍にした値が可聴
周波数帯以上となる値にし、 また、前記アーク電圧が前記基準電圧より低下
すると、短絡期間中であると判断し、前記スイツ
チング素子のスイツチング周期を制御して、前記
溶接電源のインバータ周波数を減じることを特徴
とする溶接電源制御方法。 2 前記短絡期間中は、前記スイツチング素子の
オン期間を、該スイツチング素子の最小オン期間
値以上としたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の溶接電源制御方法。
[Scope of Claims] 1. A welding power source control method using an inverter method in which the arc welding current and voltage are controlled by the switching period of a predetermined switching element when performing arc welding accompanied by a short circuit, comprising: Detecting the arc voltage applied to a pair of electrodes having The switching period of the switching element is controlled to set the inverter frequency of the welding power source to a value that doubles the inverter frequency and exceeds the audible frequency band, and when the arc voltage falls below the reference voltage, during the short circuit period. A welding power source control method, characterized in that the inverter frequency of the welding power source is reduced by determining that the switching period of the switching element is . 2. The welding power source control method according to claim 1, wherein during the short-circuit period, the on-period of the switching element is set to be equal to or longer than the minimum on-period value of the switching element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9013056B2 (en) 2012-02-22 2015-04-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Backup power source device and automobile equipped with same

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