JPH0213328B2 - - Google Patents

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JPH0213328B2
JPH0213328B2 JP56184685A JP18468581A JPH0213328B2 JP H0213328 B2 JPH0213328 B2 JP H0213328B2 JP 56184685 A JP56184685 A JP 56184685A JP 18468581 A JP18468581 A JP 18468581A JP H0213328 B2 JPH0213328 B2 JP H0213328B2
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Japan
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JP56184685A
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JPS5886614A (ja
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Takatomo Izume
Chihiro Okatsuchi
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to US06/397,779 priority patent/US4499363A/en
Priority to GB08221812A priority patent/GB2103396B/en
Priority to DE19823228564 priority patent/DE3228564A1/de
Publication of JPS5886614A publication Critical patent/JPS5886614A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/162—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H02M7/1623—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration with control circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、直流給電装置の制御装置に係り、よ
り詳細には、交流電源から可制御電気弁から成る
電流調整器および整流回路を介して得られた制御
された直流電力を直流負荷に供給する直流給電装
置の制御装置に関するものである。
(2) 従来技術 この種の装置の一例として、従来行われている
直流式溶接機の電流制御装置の回路構成を第1図
に示す。交流電源1からサイリスタ等の可制御電
気弁から成る電流調整器2を介して変圧器3の一
次側に位相制御された交流電力を供給し、変圧器
3の二次側に整流回路4を接続し、その整流出力
を直流負荷すなわち溶接機電極部5に供給する。
溶接機電極部5に流れる直流電流を電流検出器
6により検出し、その検出信号を増幅器7により
増幅する。このようにして検出された負荷電流実
際値は電流基準IRと比較され、その偏差が増幅器
8を介して位相制御器9に供給される。この位相
制御器9は、偏差が零になるように、すなわち電
流実際値が電流基準IRに等しくなるように、電流
調整器2の通電位相を制御する。
(3) 従来技術の問題点 この従来装置には次のような欠点があつた。
溶接直流電流は一般に5〜30KA程度の大電
流となるので、電流検出器6の挿入場所の確保
が困難であつたり、電流検出器が大形となり経
済的に不利になつたりする。
電流制御回路や電気弁を収納した制御装置の
設置場所と変圧器および整流回路を収納した溶
接機本体の設置場所との間の距離は数十mにも
達することが多く(変圧器二次側には数十KA
の電流が流れるので最短距離の配線にする必要
があるため)、直流側電流を検出する方式では
配線距離が長くなり、ノイズ等のトラブルや、
工事が高価になる。
(4) 発明の号的 したがつて本発明の目的は、このような欠点の
ない直流給電装置の制御装置を提供することにあ
る。
(5) 発明の構成 この目的を達成するために本発明は、交流側電
流からシミユレーシヨンにより直流側電流を算出
してそれを電流実際値信号として用いることによ
り、経済的な装置を実現できるようにしたもので
ある。
(6) 発明の実施例 以下、一実施例を示す第2図を参照して本発明
を詳細に説明する。第2図の主回路部分は機能的
には第1図のものと実質的には同一であるが、説
明の都合上、部分的に等価回路で示されている。
すなわち、ここでは変圧器の図示は省略され、そ
の分をも含めて交流側インダクタンス10が交流
電流回路に挿入され、また負荷を含めて直流側回
路は直流側インダクタンス11および直流側負荷
抵抗12で示されている。インダクタンス11の
値をL、負荷抵抗12の値をRとすれば、直流側
時定数Tは、T=L/Rで表わされる。
上記直流側時定数T=L/Rは一定値ではな
く、次のような理由により可変する。
溶接ガンの機械的構造の相違によつて、個々
の溶接ガン毎に前記直流側時定数Tの値が異な
る。
同一溶接ガンを用いた場合であつても、溶接
箇所が異なれば被溶接体の鉄板の厚み、又は鉄
板の重ね枚数によつて前記の直流側負荷抵抗1
2の値Rが可変するために、これに伴つて前記
直流側時定数Tの値が可変する。
同一溶接ガンを用いて同一溶接箇所の溶接作
業を実施しているときであつても、ナゲツトの
生成状況に応じて前記直流側時定数Tの値は可
変する。
上記〜にて記載した理由によつて、前述し
た直流側時定数Tの値は時々刻々算出する必要が
あるために、後述する(1)式、(2)式を用いて前記直
流側時定数Tの値を演算するものである。
この装置の負荷電流は交流側で変流器等の電流
検出器13、整流器14およびその負荷として接
続された抵抗15を介して、交流電流Iacに比例
した直流の電圧信号iacとして検出される。この
電圧信号iacは負荷シミユレーシヨン回路16に
より溶接機直流側電流Idcと等価な電流波形に変
換され、その出力は電流値演算回路17により電
流の実効値(または平均値)に変換され、電流基
準IRと比較され、その偏差が零になるように増幅
器8を介して位相制御器9により電流調整器2を
制御する。
上記内容について更に詳述すれば、第3図にて
示す時間t1〜t2の間では、交流電源1から交流側
インダクタンス10、整流回路4、直流側インダ
クタンス11、直流側負荷抵抗12、整流回路
4、電流調整器2を通つて交流電源1に達するル
ープで電流が流れ、交流電源1から直流側負荷抵
抗12にエネルギーが供給される。これに対し
て、第3図にて示す時間t2〜t4(即ち、t)の間
においては、交流電源1からの直流側負荷抵抗1
2に対するエネルギーの供給は遮断されており、
従つて整流回路4、直流側インダクタンス11、
直流側負荷抵抗12によつて形成される閉ループ
を、直流側インダクタンス11に蓄積されている
電流が流れることとなる。ところで、第3図符号
Idにて示した波形は、第2図の負荷シミユレーシ
ヨン回路16の出力を示しており、この負荷シミ
ユレーシヨン回路16への入力は、第3図符号
iacにて示した波形で示される。即ち、符号iacに
て示した負荷シミユレーシヨン回路16への入力
電圧波形は、時間tにおいては、交流電源1から
のエネルギーの供給が遮断されるために、時刻t2
を経過すると急激に立下る。
一方、負荷シミユレーシヨン回路16からの出
力は、第3図符号Idにて示される波形で表わさ
れ、この波形は、時間tにおいては前記直流側時
定数Tの大きさに基づいて減衰するように負荷シ
ミユレーシヨン回路16において設定されるよう
になつている。即ち、負荷シミユレーシヨン回路
16の出力は、直流側主回路を流れる直線電流の
波形を模擬したものであるから、負荷シミユレー
シヨン回路16の出力波形Idと、直流側主回路を
流れる実際の直流電流の波形とは、比例関係にあ
る。
位相制御器9から電気弁のオン信号に同期して
出力されるパルスPによりタイマー回路18を駆
動し、その出力信号P2,P3により後述の電流値
I1,I2及びtを求め比較演算回路19を用いて直
流側主回路の時定数と比較し、時定数選択回路2
1の時定数が前記計算された直流側主回路の時定
数と一致するよう選択し、切換回路22により負
荷シミユレーシヨン回路16の時定数を切換える
よう構成している。
第2図の制御回路の動作を第3図に従つて説明
する。
既に説明した内容から明らかなように、Vdは
直流側出力電圧、Idは直流側電流Idcをシミユレ
ーシヨンした負荷シミユレーシヨン回路16の出
力電圧、iacは交流側電流Iacを整流して得たIac
に比例する電圧、Vgは電流調整器2の電気弁を
オンさせる点弧パルスを示す。
時刻t1で電流調整器2の電気弁を点弧パルス
Vgでオンさせると、直流機には正電圧Vdが出力
され、交流電流Iacが流れ始める(信号iac参照)。
溶接機装置における交流側インダクタンス10は
直流側インダクタンス11に比較して著しく小さ
いので、電流は整流回路4の循環電流から交流側
へ急速に転流する。
直流電流Idc、交流側電流Iacは比例関係をもつ
て共に増加し、時刻t2において直流電圧Vdが零
になると、交流側電流Iacは急速に減少する。し
かし直流側電流Idcは、直流側インダクタンス1
1のため、交流側に関係なく、整流回路4を通つ
て循環し、時刻t2〜t4の間は時定数T=L/Rに
従つて減衰する。ここで時刻t2における交流側電
流Iacの値をI1とする。
位相制御器9から、点弧パルスVgの立上り時
刻t4よりやや進んだ時刻t3で立上り、時刻t4より
やや遅れた時刻t5で立下るパルスPが出力され
る。タイマー回路18はパルスPの立上りでパル
スP2を、パルスPの立下りでパルスP3を出力す
る。パルスP2,P3に基づいて比較演算回路19
は、時刻t4において点弧パルスVgにより電気弁
をオンさせ、交流側電流Iacが立上つた時刻t5に
おいて交流側電流Iacの値I2を検出し、さらに時
刻t2とt4より時間間隔t=t4−t2を求める。
時刻t2〜t4の間は主回路直流電流はT=L/R
に従つて減衰するから次の関係式が成立する。
I2=I1e−t/T ……(1) 上記(1)式において、tは、既述のように第3図
時刻t2〜t4の間の時間であり、この時間tにおい
ては、交流電源1から直流側負荷抵抗12へのエ
ネルギーの供給が遮断されているから、I2の値
は、このエネルギーの供給の遮断に起因して減衰
した電流の値を示している。また、Tは前述した
直流側時定数の値である。
(1)式から時定数Tは、 T=t/lnI1−lnI2 ……(2) と表わされる。このようにしてI1,I2,tの値か
ら主回路時定数Tを求めることができる。
即ち、前記I1,I2の値はわかつており、又、時
間tの値もわかつているから、前記の直流側時定
数Tの値は計算によつて求めることができる。従
つて、第3図符号Idにて示す負荷シミユレーシヨ
ン回路16の出力と、実際に直流側主回路を流れ
る直流電流とは比例関係にあることがわかる。
比較演算回路19にて(2)式の計算をするため通
常比較演算回路19にはマイクロプロセツサーが
用いられる。I1,I2の値を0〜255ぐらいの数値
に量子化し、lnI1,lnI2はあらかじめ計算してマ
イクロプロセツサの主記憶に格納しておく。また
時間tの計測は、時刻t2でゲートが開き、時刻t4
にてゲートが閉じるようにし、ゲートが開の間、
時間計算に充分なクロツクパルスをカウントする
カウンタを用いれば容易に行なうことができる。
従つて(2)式の解はマイクロプロセツサの本来の機
能である減算、除算で求めることができる。この
様にして求めた時定数Tに等しくなるよう負荷シ
ミユレーシヨン回路16の時定数を合わせると、
負荷シミユレーシヨン回路16の時定数と主回路
直流側時定数T=L/Rを一致させることができ
るので、負荷シミユレーシヨン回路16の出力Id
の電流を電流値演算回路17により演算して直流
側電流Idcを求める。このようにして直流側主回
路電流を直接検出せず、交流側電流から負荷シミ
ユレーシヨン回路を通すことにより検出すること
ができる。 以上説明したように、負荷シミユレ
ーシヨン回路16の時定数が常に直流負荷回路の
時定数に一致するようなマイナーループを設ける
ことにより、交流側電流のみから直流側電流を算
出することが可能となる。
(7) 発明の変形例 第5図は、第2図の回路装置を、計算機を使つ
て実現した一実施例を示すものである。この実施
例においては、負荷シミユレーシヨン回路16の
出力IdをA/D変換器30を通してデイジタル化
し、計算機(以下、CPUと称する)31により
このデータを読み取る。CPU31はこのデータ
から電流値を演算してD/A変換器32を通して
出力する。一方パルスP2,P3出力はCPU31へ
の割込み入力として与えられ、第3図に示した電
流値I1とI2を読み取り、演算して時定数選択回路
21へ出力する。第4図では電流値I1,I2を負荷
シミユレーシヨン回路16の出力Idを読み込む方
式を採用しているため、パルスP3により負荷シ
ミユレーシヨン回路16のフイルタをリセツトす
るようにしている。この様子を第5図に示す。
第5図に第4図の負荷シミユレーシヨン回路1
6と切換回路22の部分の詳細構成を示し、パル
スP3によりスイツチ54を動作させてフイルタ
ーコンデンサ47をリセツトする様子を第6図に
示す。
ダイオード46は理想的ダイオード(順方向電
圧降下が無いもの)が望ましく、演算増幅器を使
用した回路で実現できる。コンデンサ47は、直
流側主回路のインダクタンス11をシミユレーシ
ヨンするための素子、抵抗49,50,51はコ
ンデンサ47の放電回路を構成し、時定数を決定
する。抵抗49,50に並列のスイツチ52,5
3は切換回路22に相当し、スイツチ52,53
のオン・オフにより時定数が変化する。演算増幅
器48はバツフア増幅器である。抵抗55とスイ
ツチ54は時刻t4でのコンデンサ47をリセツト
するための回路である。例えば、負荷シミユレー
シヨン回路は第6図Idの実線で示す時定数に、直
流主回路は破線で示す時定数になつていたとする
と、時刻t5で正確な電流値I2を求めるために、コ
ンデンサ47を時刻t4で放電し、負荷シミユレー
シヨン回路16を正確な交流側電流Iac(iac)に
一致させるように動作させるものである。
以上は単相の主回路について説明したが、本発
明を多相半波整流回路や多相全波整流回路を有す
る直流側主回路にも適用できることはもちろんで
ある。
また第4図の回路は計算機で一部分のみを処理
しているが、第4図の回路全体を計算機で実現す
ることも可能である。
(8) 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、直流側主
回路の大電流を直接検出することなく、交流側の
変圧器一次側の小電流を変流器のような簡単な電
流検出器を使用して検出し、負荷シミユレーシヨ
ン回路により直流側主回路電流を間接的に算出す
ることができるので、非常に経済的であると同時
に、負荷端でなく制御装置側で電流検出ができる
ので、工事が非常に簡単である。さらに、ロボツ
ト溶接等の場合、直流側主回路は可動部分が多く
配線の断線等による信頼性の低下が著しいが、本
発明では固定側から電流を検出し得るので信頼性
が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の制御装置を示す回路図、第2図
は本発明の一実施例を示す回路図、第3図は第2
図の装置の動作を説明するための線図、第4図は
本発明の他の実施例を示す要部の回路図、第5図
は第4図の装置の要部の詳細を示す回路図、第6
図は第5図の回路装置の動作を説明するための線
図である。 1…交流電源、2…電流調整器、3…変圧器、
4…整流回路、5…溶接機電極部、9…位相制御
器、10,11…インダクタンス、12…負荷抵
抗、13…電流検出器、16…負荷シミユレーシ
ヨン回路、17…電流値演算回路、18…タイマ
ー回路、19…比較演算回路、21…時定数選択
回路、30…A/D変換器、31…計算機
(CPU)、32…D/A変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 交流電源から可制御電気弁から成る電流調整
    器および整流回路を介して得られた制御された直
    流電流を、インダクタンスを有する直流負荷に供
    給する直流給電装置の制御装置において、負荷電
    流を交流側で検出する電流検出装置と、この電流
    検出装置の検出出力と直流負荷の模擬された時定
    数とに従つて前記電流調整器のオフ区間をも含め
    て直流負荷に流れる直流電流をシミユレーシヨン
    する負荷シミユレーシヨン回路と、この負荷シミ
    ユレーシヨン回路によつてシミユレーシヨンされ
    た直流電流が目標値に一致するように前記電流調
    整器を制御する制御器と、前記可制御電気弁に印
    加される交流電源の電圧がゼロ時点t2の交流電流
    検出値I1と、前記可制御電気弁のオン直後t4の交
    流電流検出値I2とさらに前記2つの交流電流検出
    値I1,I2の時間間隔t(=t4−t2)とから前記直流
    負荷の時定数Tを算出し、前記負荷シミユレーシ
    ヨン回路の時定数が前記計算された時定数Tに等
    しくなる様に切換える切換回路とを設けたことを
    特徴とする直流給電装置の制御装置。
JP56184685A 1981-07-30 1981-11-18 直流給電装置の制御装置 Granted JPS5886614A (ja)

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JP56184685A JPS5886614A (ja) 1981-11-18 1981-11-18 直流給電装置の制御装置
US06/397,779 US4499363A (en) 1981-07-30 1982-07-13 DC Power source
GB08221812A GB2103396B (en) 1981-07-30 1982-07-28 Dc power source and control apparatus therefor
DE19823228564 DE3228564A1 (de) 1981-07-30 1982-07-30 Gleichstromspeisungssystem mit zugehoerigem regelungs- und steuerungssystem

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JPS5886614A JPS5886614A (ja) 1983-05-24
JPH0213328B2 true JPH0213328B2 (ja) 1990-04-04

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