[發明專利]變換器控制裝置

有效

• 申請號: 201310247561.7
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN103368439A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 大崎憲和;田中義朗;田畑芳行
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;B23K9/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 薛凱

本申請是申請號為201080003302.4、申請日為2010年05月24日、發明名稱為“變換器控制裝置和變換器控制方法”的發明專利申請的分案申請。?

技術領域

本發明涉及變換器控制裝置和變換器控制方法，特別涉及在發生電弧從而對加工對象物進行加工的焊接機中使用的焊接輸出控制用的變換器電路的控制裝置和控制方法。?

背景技術

一般，在焊接機等的電極與加工對象物(以下稱為母材)之間發生電弧從而使母材熔化并進行加工的裝置中，具備電力控制電路，該電力控制電路用于控制電極與母材之間流過的輸出電流、電極與母材之間施加的輸出電壓。?

近年來，為了應對設備的高性能化和小型化，該電力控制電路一般由使用高速開關元件和電力變換用變壓器的變換器電路構成，并且作為變換器控制焊接機已得到普及。?

該變換器控制焊接機一般具備全橋結構的變換器電路。并且，變換器控制焊接機通常以幾kHz以上、100kHz以下的變換器頻率驅動構成橋電路的開關元件即IGBT或MOSFET等的功率半導體元件。與此同時，變換器控制焊接機比較輸出電流和輸出電流設定值、或者比較輸出電壓和輸出電壓設定值，控制電力變換用變壓器的通電時間，由此得到作為焊接輸出而希望的電流特性和電壓特性的輸出。?

此外，現有的變換器控制焊接機作為全橋結構的變換器控制方法，采用控制開關元件的導通時間的脈沖寬度調制方式(以下，稱作“PWM方?式”)、或采用控制開關元件的導通定時的相位控制方式(相位偏移方式)(例如參照專利文獻1)。?

此外，也可考慮如下這種方式的控制：融合了PWM方式和相位控制方式的特征，以固定導通寬度控制一側的橋電路，對另一個橋電路進行脈沖寬度調制(以下，稱為“單側橋固定導通寬度PWM控制方式”)。?

以下，對PWM方式、相位控制方式、單側橋固定導通寬度PWM控制方式的三種方式的焊接機進行說明。?

首先，利用圖11對上述PWM方式的焊接機進行說明。?

圖11表示現有的具備基于PWM方式的變換器控制電路的電弧焊接機的主要部分的概略結構。?

在圖11中，第1整流部5對三相或單相交流輸入進行整流，第1開關元件1以及第2開關元件4將第1整流部5的輸出變換為交流。第2整流部7對電力變換用的變壓器6的輸出進行整流，輸出電流檢測器8檢測輸出電流。電流檢測部9將輸出電流檢測器8的信號變換為反饋信號，輸出設定部12用于預先設定作為焊接機的輸出的焊接電流和焊接電壓的規定期間的平均值和有效值。誤差放大部11求出電流檢測部9的輸出信號和輸出設定部12的設定信號的誤差并進行放大，變換器驅動基本脈沖生成部13生成變換器控制的基本的驅動波形。脈沖寬度調制部(以下，稱為“PWM部”)14根據誤差放大部11的誤差放大信號，輸出控制開關元件1以及開關元件4的導通寬度的控制信號。驅動電路21、22、23、24根據來自脈沖寬度調制部14的輸出信號變換出用于驅動開關元件1和4的驅動信號并進行輸出。在此，點劃線包圍的變換器控制部29具備變換器驅動基本脈沖生成部13和脈沖寬度調制部14。?

一般在TIG焊接機等的非消耗電極式電弧焊接機的輸出控制中，進行使輸出電流與電流設定值一致的電流控制。此外，在MAG焊接機等的消耗電極式電弧焊接機的輸出控制中，進行使輸出電壓與電壓設定值一致的電壓控制。但是，由于上述電弧焊接機的輸出控制中采用的變換器的工作原理相同，因此以下作為變換器的動作的例子，對控制在恒定電流值的電流控制的動作進行說明。?

由第1整流部5整流之后的三相或單相交流輸入，通過由開關元件1、?2、3、4構成的全橋變換器電路變換至高頻的電流，輸入至變壓器6的初級側。在此，由開關元件1以及開關元件2構成第1開關電路25，由開關元件3以及開關元件4構成第2開關電路26。變壓器6的次級側輸出由第2整流部7進行整流，通過輸出端子38和輸出端子39提供給作為電弧負載部的未圖示的電極和母材。?

焊接機的輸出電流由輸出電流檢測器8進行檢測，與輸出電流成比例的檢測信號從輸出電流檢測器8經由電流檢測部9輸入至誤差放大部11。在誤差放大部11中，對來自輸出設定部12的輸出設定值和來自電流檢測部9的電流信號進行比較，輸出兩者的誤差放大信號。該誤差放大信號在脈沖寬度調制部14中，將變換器驅動基本脈沖生成部13所生成的變換器驅動用的基本脈沖波形作為基準，變換為與誤差放大信號的大小相應的寬度的驅動脈沖。?