JPH07136776A - インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置 - Google Patents
インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置Info
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- JPH07136776A JPH07136776A JP31133593A JP31133593A JPH07136776A JP H07136776 A JPH07136776 A JP H07136776A JP 31133593 A JP31133593 A JP 31133593A JP 31133593 A JP31133593 A JP 31133593A JP H07136776 A JPH07136776 A JP H07136776A
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- current
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Abstract
(57)【要約】
［目的］偏磁現象のない正常な一次電流パルスの最大可
能パルス幅を制限することなく偏磁を効果的に抑制して
回路素子等の破壊を確実に防止する。 ［構成］基準ベクトル演算部５２は、一次電流Ｉ1 の各
パルスの立上がり時点ｔ0 から所定時間Ｔb 経過後の時
点ｔb における［Ｉ1 ］の変化率のベクトル（傾き）
を、または時点ｔ0 から所定時間Ｔa 経過後の時点ｔa
と上記時点ｔb との間の区間Ｔｃにおける［Ｉ1 ］の平
均変化率のベクトル（傾き）を、基準ベクトル＜Ｉs ＞
として求める。監視ベクトル演算部５４は、上記時点ｔ
b 以後に所定の時間間隔△ＴP 毎に［Ｉ1 ］を高速でサ
ンプリングして、各サンプリング点における一次電流Ｉ
1 の変化率のベクトル（傾き）を監視ベクトル＜ＩMi＞
として逐次求める。比較部５６は、監視ベクトル＜ＩMi
＞ を基準ベクトル＜Ｉs ＞と逐次比較し、比較誤差角
＜θi ＞を逐次発生する。判定部５８は、比較部５６よ
り逐次与えられる比較誤差角＜θi ＞が設定回路３８か
らの誤差角限界値＜θM＞を越えているときに偏磁検出
信号ＭＤを出力する。
能パルス幅を制限することなく偏磁を効果的に抑制して
回路素子等の破壊を確実に防止する。 ［構成］基準ベクトル演算部５２は、一次電流Ｉ1 の各
パルスの立上がり時点ｔ0 から所定時間Ｔb 経過後の時
点ｔb における［Ｉ1 ］の変化率のベクトル（傾き）
を、または時点ｔ0 から所定時間Ｔa 経過後の時点ｔa
と上記時点ｔb との間の区間Ｔｃにおける［Ｉ1 ］の平
均変化率のベクトル（傾き）を、基準ベクトル＜Ｉs ＞
として求める。監視ベクトル演算部５４は、上記時点ｔ
b 以後に所定の時間間隔△ＴP 毎に［Ｉ1 ］を高速でサ
ンプリングして、各サンプリング点における一次電流Ｉ
1 の変化率のベクトル（傾き）を監視ベクトル＜ＩMi＞
として逐次求める。比較部５６は、監視ベクトル＜ＩMi
＞ を基準ベクトル＜Ｉs ＞と逐次比較し、比較誤差角
＜θi ＞を逐次発生する。判定部５８は、比較部５６よ
り逐次与えられる比較誤差角＜θi ＞が設定回路３８か
らの誤差角限界値＜θM＞を越えているときに偏磁検出
信号ＭＤを出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ式抵抗溶接
機の溶接トランスにおける偏磁現象を自動的に抑制する
ようにしたインバータ式抵抗溶接制御方法および装置に
関する。
機の溶接トランスにおける偏磁現象を自動的に抑制する
ようにしたインバータ式抵抗溶接制御方法および装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】インバータ式の抵抗溶接機は、溶接トラ
ンスに流す交流の周波数が高いため、溶接トランスのコ
アの断面積を小さくして、トランスの小型・軽量化をは
かることができるという利点がある。しかし、溶接トラ
ンスを小型・軽量化すると、正・負極のどちらか一方の
極性で磁気飽和になる現象、いわゆる偏磁現象が生じ易
い。偏磁現象が発生した状態で電流をそのまま流し続け
ると、溶接トランスに直流成分を重畳させて流したよう
な状態になり、蓄積された残留飽和による過大な一次電
流が流れてインバータ内のスイッチング素子等を焼損さ
せたりして極めて危険である。
ンスに流す交流の周波数が高いため、溶接トランスのコ
アの断面積を小さくして、トランスの小型・軽量化をは
かることができるという利点がある。しかし、溶接トラ
ンスを小型・軽量化すると、正・負極のどちらか一方の
極性で磁気飽和になる現象、いわゆる偏磁現象が生じ易
い。偏磁現象が発生した状態で電流をそのまま流し続け
ると、溶接トランスに直流成分を重畳させて流したよう
な状態になり、蓄積された残留飽和による過大な一次電
流が流れてインバータ内のスイッチング素子等を焼損さ
せたりして極めて危険である。
【０００３】そこで、従来は、インバータ制御部のリミ
ッタ機能を利用して、溶接トランスの一次電流がスイッ
チング素子等の最大許容電流値（限界値）よりも所定値
だけ低い設定値（リミッタ値）に達した時点でインバー
タ制御パルスを立ち下げる（切る）ような制御を行って
いた。
ッタ機能を利用して、溶接トランスの一次電流がスイッ
チング素子等の最大許容電流値（限界値）よりも所定値
だけ低い設定値（リミッタ値）に達した時点でインバー
タ制御パルスを立ち下げる（切る）ような制御を行って
いた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、イン
バータ制御部でインバータ制御パルスを立ち下げてから
インバータ式抵抗溶接機で一次電流パルスが立ち下がる
までには幾らかの時間遅れ（一次電流遅れ）がある。こ
のため、偏磁現象が発生した場合は、図６に示すよう
に、リミッタ値ＩL に達した時点ｔe でインバータ制御
パルスが立ち下がっても、インバータ式抵抗溶接機では
該時間遅れ（一次電流遅れ）の間に一次電流Ｉ1 が指数
関数的に急激に増大して一瞬にリミッタ値ＩL のみなら
ず限界値Ｉuをも越えてしまい、スイッチング素子等を
破壊するおそれがあった。
バータ制御部でインバータ制御パルスを立ち下げてから
インバータ式抵抗溶接機で一次電流パルスが立ち下がる
までには幾らかの時間遅れ（一次電流遅れ）がある。こ
のため、偏磁現象が発生した場合は、図６に示すよう
に、リミッタ値ＩL に達した時点ｔe でインバータ制御
パルスが立ち下がっても、インバータ式抵抗溶接機では
該時間遅れ（一次電流遅れ）の間に一次電流Ｉ1 が指数
関数的に急激に増大して一瞬にリミッタ値ＩL のみなら
ず限界値Ｉuをも越えてしまい、スイッチング素子等を
破壊するおそれがあった。
【０００５】このような不具合を回避するために、従来
は、図７に示すように、一次電流遅れの分を見込んでリ
ミッタ値を本来の設定値ＩL よりもかなり低い値ＩL'ま
で下げて、偏磁が発生してから一次電流Ｉ1 がリミッタ
値ＩL'に到達するまでの時間を早めるような調整を行っ
ていた。しかし、そのような調整を行うと、図５におい
て破線Ｉ1'で示すように、偏磁現象のない正常な一次電
流パルスまでもが低めのリミッタ値ＩL'によってパルス
幅を制限され、被溶接材に供給可能な溶接電流または溶
接電力の最大実効値が制限されてしまうという新たな不
具合を生じた。
は、図７に示すように、一次電流遅れの分を見込んでリ
ミッタ値を本来の設定値ＩL よりもかなり低い値ＩL'ま
で下げて、偏磁が発生してから一次電流Ｉ1 がリミッタ
値ＩL'に到達するまでの時間を早めるような調整を行っ
ていた。しかし、そのような調整を行うと、図５におい
て破線Ｉ1'で示すように、偏磁現象のない正常な一次電
流パルスまでもが低めのリミッタ値ＩL'によってパルス
幅を制限され、被溶接材に供給可能な溶接電流または溶
接電力の最大実効値が制限されてしまうという新たな不
具合を生じた。
【０００６】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、偏磁現象のない正常な一次電流パルスの
最大可能パルス幅を制限することなく偏磁を効果的に抑
制して回路素子等の破壊を確実に防止するようにしたイ
ンバータ式抵抗溶接制御方法および装置を提供すること
を目的とする。
されたもので、偏磁現象のない正常な一次電流パルスの
最大可能パルス幅を制限することなく偏磁を効果的に抑
制して回路素子等の破壊を確実に防止するようにしたイ
ンバータ式抵抗溶接制御方法および装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のインバータ式抵抗溶接制御方法は、商用
交流を整流して直流にし、前記直流をインバータにより
所定周波数のパルス状高周波交流に変換し、前記高周波
交流を溶接トランスに通したのち整流器に通して再び直
流にし、この直流を溶接電極を介して被溶接材に供給す
るようにしたインバータ式抵抗溶接制御方法において、
前記溶接トランスの一次電流を検出する第１のステップ
と、前記一次電流の各パルスの前半部ないし中間部の所
定の基準点または基準区間における前記一次電流の変化
率または平均変化率のベクトルを基準ベクトルとして求
める第２のステップと、前記基準点または基準区間以後
に所定の時間間隔毎に前記一次電流の変化率のベクトル
を監視ベクトルとして求める第３のステップと、前記監
視ベクトルを逐次前記基準ベクトルと比較し、その比較
誤差が所定値を越えるか否かを判定する第４のステップ
と、前記第４のステップの判定結果に応じて前記一次電
流の各パルスの立下げを制御する第５のステップとを有
する構成とした。
めに、本発明のインバータ式抵抗溶接制御方法は、商用
交流を整流して直流にし、前記直流をインバータにより
所定周波数のパルス状高周波交流に変換し、前記高周波
交流を溶接トランスに通したのち整流器に通して再び直
流にし、この直流を溶接電極を介して被溶接材に供給す
るようにしたインバータ式抵抗溶接制御方法において、
前記溶接トランスの一次電流を検出する第１のステップ
と、前記一次電流の各パルスの前半部ないし中間部の所
定の基準点または基準区間における前記一次電流の変化
率または平均変化率のベクトルを基準ベクトルとして求
める第２のステップと、前記基準点または基準区間以後
に所定の時間間隔毎に前記一次電流の変化率のベクトル
を監視ベクトルとして求める第３のステップと、前記監
視ベクトルを逐次前記基準ベクトルと比較し、その比較
誤差が所定値を越えるか否かを判定する第４のステップ
と、前記第４のステップの判定結果に応じて前記一次電
流の各パルスの立下げを制御する第５のステップとを有
する構成とした。
【０００８】また、上記の目的を達成するために、本発
明のインバータ式抵抗溶接制御装置は、商用交流を整流
して直流にし、前記直流をインバータにより所定周波数
のパルス状高周波交流に変換し、前記高周波交流を溶接
トランスに通したのち整流器に通して再び直流にし、こ
の直流を溶接電極を介して被溶接材に供給するようにし
たインバータ式抵抗溶接制御装置において、前記溶接ト
ランスの一次電流を検出する電流検出手段と、前記電流
検出手段の出力信号を受け取り、前記一次電流の各パル
スの前半部ないし中間部の所定の基準点または基準区間
における前記一次電流の変化率のベクトルを基準ベクト
ルとして求め、前記基準点または基準区間以後に所定の
間隔毎に前記一次電流の変化率のベクトルを監視ベクト
ルとして逐次求め、前記監視ベクトルを前記基準ベクト
ルと逐次比較し、その比較誤差が所定値を越えるか否か
を判定する偏磁検出手段と、前記偏磁検出手段からの判
定結果に応じて前記一次電流の各パルスの立下げを制御
するインバータ制御手段とを具備する構成とした。
明のインバータ式抵抗溶接制御装置は、商用交流を整流
して直流にし、前記直流をインバータにより所定周波数
のパルス状高周波交流に変換し、前記高周波交流を溶接
トランスに通したのち整流器に通して再び直流にし、こ
の直流を溶接電極を介して被溶接材に供給するようにし
たインバータ式抵抗溶接制御装置において、前記溶接ト
ランスの一次電流を検出する電流検出手段と、前記電流
検出手段の出力信号を受け取り、前記一次電流の各パル
スの前半部ないし中間部の所定の基準点または基準区間
における前記一次電流の変化率のベクトルを基準ベクト
ルとして求め、前記基準点または基準区間以後に所定の
間隔毎に前記一次電流の変化率のベクトルを監視ベクト
ルとして逐次求め、前記監視ベクトルを前記基準ベクト
ルと逐次比較し、その比較誤差が所定値を越えるか否か
を判定する偏磁検出手段と、前記偏磁検出手段からの判
定結果に応じて前記一次電流の各パルスの立下げを制御
するインバータ制御手段とを具備する構成とした。
【０００９】本発明では、所定サイクル毎に一次電流の
各パルスにおいて前半部ないし中間部で基準ベクトルを
確定し、その後は、所定の時間間隔毎にパルス内各部を
サンプリングして変化率のベクトル（監視ベクトル）を
逐次求め、監視ベクトルが求まる度毎にそれを基準ベク
トルと比較し、その比較誤差が所定値を越えるか否かを
判定することによって、偏磁をその発生初期の段階で検
出する。偏磁が検出されると、直ちにインバータ制御パ
ルスが立ち下げられ、一次電流は指数関数的に十分増大
する前に抑制される。このように、一次電流パルス内の
各部の変化率のベクトル（大きさおよび向き）を動的に
モニタして、偏磁の検出および抑制を行うので、リミッ
タ機能に頼る必要はない。したがって、リミッタ値を本
来の最適値に設定することが可能であり、偏磁現象のな
い正常な一次電流パルスの最大可能パルス幅を可能な限
り大きくすることができる。
各パルスにおいて前半部ないし中間部で基準ベクトルを
確定し、その後は、所定の時間間隔毎にパルス内各部を
サンプリングして変化率のベクトル（監視ベクトル）を
逐次求め、監視ベクトルが求まる度毎にそれを基準ベク
トルと比較し、その比較誤差が所定値を越えるか否かを
判定することによって、偏磁をその発生初期の段階で検
出する。偏磁が検出されると、直ちにインバータ制御パ
ルスが立ち下げられ、一次電流は指数関数的に十分増大
する前に抑制される。このように、一次電流パルス内の
各部の変化率のベクトル（大きさおよび向き）を動的に
モニタして、偏磁の検出および抑制を行うので、リミッ
タ機能に頼る必要はない。したがって、リミッタ値を本
来の最適値に設定することが可能であり、偏磁現象のな
い正常な一次電流パルスの最大可能パルス幅を可能な限
り大きくすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の実施例
を説明する。図１は、本発明の一実施例によるインバー
タ式抵抗溶接機システムの主要な構成を示す。
を説明する。図１は、本発明の一実施例によるインバー
タ式抵抗溶接機システムの主要な構成を示す。
【００１１】三相の商用交流電源端子１０に整流回路１
２の入力端子が接続され、整流回路１２の出力端子には
直流が得られる。この直流は、コイル１４とコンデンサ
１６とからなる平滑回路で平滑されてからインバータ回
路１８に入力される。このインバータ回路１８は、ＧＴ
ＲまたはＩＧＢＴをスイッチング素子とする周知のもの
であって、入力した直流を高周波のスイッチング動作に
よってパルス状（矩形波）の高周波交流に変換する。イ
ンバータ回路１８のスイッチングひいてはその高周波交
流出力のパルス幅は、後述するようにインバータ・ドラ
イブ回路４０を介してインバータ制御回路４２により制
御される。
２の入力端子が接続され、整流回路１２の出力端子には
直流が得られる。この直流は、コイル１４とコンデンサ
１６とからなる平滑回路で平滑されてからインバータ回
路１８に入力される。このインバータ回路１８は、ＧＴ
ＲまたはＩＧＢＴをスイッチング素子とする周知のもの
であって、入力した直流を高周波のスイッチング動作に
よってパルス状（矩形波）の高周波交流に変換する。イ
ンバータ回路１８のスイッチングひいてはその高周波交
流出力のパルス幅は、後述するようにインバータ・ドラ
イブ回路４０を介してインバータ制御回路４２により制
御される。
【００１２】インバータ回路１８より出力された高周波
交流は溶接トランス２０の一次側コイルに供給され、そ
の二次側コイルには降圧された高周波交流が得られる。
この高周波交流は一対のダイオード２２ａ，２２ｂから
なる整流回路２４により直流に変換され、この直流の電
流Ｉw が溶接電極２６ａ，２６ｂを介して被溶接材２８
ａ，２８ｂに供給される。
交流は溶接トランス２０の一次側コイルに供給され、そ
の二次側コイルには降圧された高周波交流が得られる。
この高周波交流は一対のダイオード２２ａ，２２ｂから
なる整流回路２４により直流に変換され、この直流の電
流Ｉw が溶接電極２６ａ，２６ｂを介して被溶接材２８
ａ，２８ｂに供給される。
【００１３】インバータ制御回路４２は、パルス幅変調
（ＰＷＭ）方式によりインバータ回路１８の高周波交流
出力のパルス幅を制御するもので、タイミング回路４６
からのスタート信号ＳＴを受けると周波数発生器４４か
ら変調波たとえば一定周波数の三角波信号ＳＦを入力し
てＰＷＭ信号ＳPWM を生成し、この信号ＳPWM をインバ
ータ制御パルスとしてインバータ回路１８の各スイッチ
ング素子をオン・オフ制御する。
（ＰＷＭ）方式によりインバータ回路１８の高周波交流
出力のパルス幅を制御するもので、タイミング回路４６
からのスタート信号ＳＴを受けると周波数発生器４４か
ら変調波たとえば一定周波数の三角波信号ＳＦを入力し
てＰＷＭ信号ＳPWM を生成し、この信号ＳPWM をインバ
ータ制御パルスとしてインバータ回路１８の各スイッチ
ング素子をオン・オフ制御する。
【００１４】本実施例における電流検出手段は、溶接ト
ランス２０の一次側コイルとインバータ回路１８の出力
端子とを接続する導体（一次導体）に掛けられた電流セ
ンサたとえばトロイダルコイルまたはカレントトランス
３０と、この電流センサ３０の出力信号を基に一次電流
Ｉ1 の瞬時値を求める一次電流検出回路３２とから構成
される。一次電流検出回路３２で得られた一次電流検出
値［Ｉ1 ］は、リミッタ検出回路３４と偏磁検出回路３
６とに与えられる。
ランス２０の一次側コイルとインバータ回路１８の出力
端子とを接続する導体（一次導体）に掛けられた電流セ
ンサたとえばトロイダルコイルまたはカレントトランス
３０と、この電流センサ３０の出力信号を基に一次電流
Ｉ1 の瞬時値を求める一次電流検出回路３２とから構成
される。一次電流検出回路３２で得られた一次電流検出
値［Ｉ1 ］は、リミッタ検出回路３４と偏磁検出回路３
６とに与えられる。
【００１５】リミッタ検出回路３４は、周知の回路構成
を有するもので、一次電流検出回路３２からの一次電流
検出値［Ｉ1 ］を設定回路３８からのリミッタ値［ＩL
］と比較し、前者［Ｉ1 ］が後者［ＩL ］のレベルま
で達した時にリミッタ検出信号ＬＧをインバータ制御回
路４２に与える。
を有するもので、一次電流検出回路３２からの一次電流
検出値［Ｉ1 ］を設定回路３８からのリミッタ値［ＩL
］と比較し、前者［Ｉ1 ］が後者［ＩL ］のレベルま
で達した時にリミッタ検出信号ＬＧをインバータ制御回
路４２に与える。
【００１６】リミッタ値［ＩL ］は、偏磁現象の抑制と
は無関係に、インバータ回路１８内のスイッチング素子
の破壊を招かない限度で正常なインバータ出力パルスの
パルス幅を最大値まで選べるようなレベルに設定され
る。本実施例では、後述するように、溶接トランス２０
で偏磁が発生しても偏磁検出回路３６およびインバータ
制御回路４２により偏磁の初期段階で早期にパルス立下
げ制御が行われる。このため、リミッタ機能を偏磁の抑
制から独立させることができ、リミッタ値を本来の最適
値に設定することが可能となっている。
は無関係に、インバータ回路１８内のスイッチング素子
の破壊を招かない限度で正常なインバータ出力パルスの
パルス幅を最大値まで選べるようなレベルに設定され
る。本実施例では、後述するように、溶接トランス２０
で偏磁が発生しても偏磁検出回路３６およびインバータ
制御回路４２により偏磁の初期段階で早期にパルス立下
げ制御が行われる。このため、リミッタ機能を偏磁の抑
制から独立させることができ、リミッタ値を本来の最適
値に設定することが可能となっている。
【００１７】偏磁検出回路３６は、溶接トランス２０で
偏磁現象が発生しているか否かを検出する回路であり、
本実施例の特徴をなすものである。図２に、偏磁検出回
路３６の具体的構成例を示す。この偏磁検出回路３６
は、絶対値回路５０、基準ベクトル演算部５２、監視ベ
クトル演算部５４、比較部５６および判定部５８から構
成される。
偏磁現象が発生しているか否かを検出する回路であり、
本実施例の特徴をなすものである。図２に、偏磁検出回
路３６の具体的構成例を示す。この偏磁検出回路３６
は、絶対値回路５０、基準ベクトル演算部５２、監視ベ
クトル演算部５４、比較部５６および判定部５８から構
成される。
【００１８】絶対値回路５０は一次電流検出回路３２か
らの一次電流検出値［Ｉ1 ］を絶対値化する回路であ
り、これにより一次電流Ｉ1 の負極性パルスも正極性パ
ルスに変換（反転）されたうえで、半サイクル毎で各パ
ルスが同じ演算処理を受けるようになっている。絶対値
回路５０で絶対値化された一次電流検出値［Ｉ1 ］は基
準ベクトル演算部５２と監視ベクトル演算部５４とに入
力される。
らの一次電流検出値［Ｉ1 ］を絶対値化する回路であ
り、これにより一次電流Ｉ1 の負極性パルスも正極性パ
ルスに変換（反転）されたうえで、半サイクル毎で各パ
ルスが同じ演算処理を受けるようになっている。絶対値
回路５０で絶対値化された一次電流検出値［Ｉ1 ］は基
準ベクトル演算部５２と監視ベクトル演算部５４とに入
力される。
【００１９】図３に、基準ベクトル演算部５２および監
視ベクトル演算部５４におけるベクトル演算処理の仕方
を示す。基準ベクトル演算部５２は、一次電流Ｉ1 の各
パルスの立上がり時点ｔ0 から所定時間Ｔb 経過後の時
点ｔb における［Ｉ1 ］の変化率のベクトル（大きさお
よび向き）を、または時点ｔ0 から所定時間Ｔa 経過後
の時点ｔa と上記時点ｔb との間の区間Ｔｃにおける
［Ｉ1 ］の平均変化率のベクトル（傾き）を、基準ベク
トル＜Ｉs ＞として求める。監視ベクトル演算部５４
は、上記時点ｔb 以後に所定の時間間隔△ＴP 毎に［Ｉ
1 ］を高速でサンプリングして、各サンプリング点にお
ける一次電流Ｉ1 の変化率のベクトル（傾き）を監視ベ
クトル＜ＩM1＞，＜ＩM2＞，＜ＩM3＞，…として逐次求
める。
視ベクトル演算部５４におけるベクトル演算処理の仕方
を示す。基準ベクトル演算部５２は、一次電流Ｉ1 の各
パルスの立上がり時点ｔ0 から所定時間Ｔb 経過後の時
点ｔb における［Ｉ1 ］の変化率のベクトル（大きさお
よび向き）を、または時点ｔ0 から所定時間Ｔa 経過後
の時点ｔa と上記時点ｔb との間の区間Ｔｃにおける
［Ｉ1 ］の平均変化率のベクトル（傾き）を、基準ベク
トル＜Ｉs ＞として求める。監視ベクトル演算部５４
は、上記時点ｔb 以後に所定の時間間隔△ＴP 毎に［Ｉ
1 ］を高速でサンプリングして、各サンプリング点にお
ける一次電流Ｉ1 の変化率のベクトル（傾き）を監視ベ
クトル＜ＩM1＞，＜ＩM2＞，＜ＩM3＞，…として逐次求
める。
【００２０】再び図２において、基準ベクトル演算部５
２からの基準ベクトル＜Ｉs ＞および監視ベクトル演算
部５４からの監視ベクトル＜ＩM1＞，＜ＩM2＞，＜ＩM3
＞，…は比較部５６に与えられる。
２からの基準ベクトル＜Ｉs ＞および監視ベクトル演算
部５４からの監視ベクトル＜ＩM1＞，＜ＩM2＞，＜ＩM3
＞，…は比較部５６に与えられる。
【００２１】比較部５６は、監視ベクトル＜ＩM1＞，＜
ＩM2＞，＜ＩM3＞，…を基準ベクトル＜Ｉs ＞と逐次比
較し、比較誤差角＜θ1 ＞，＜θ2 ＞，＜θ3 ＞，…を
逐次発生する。判定部５８は、比較部５６より逐次与え
られる比較誤差角＜θ1 ＞，＜θ2 ＞，＜θ3 ＞，…が
設定回路３８からの誤差角限界値＜θM ＞を越えている
か否かを逐次判定し、越えているときは偏磁検出信号Ｍ
Ｄを出力する。判定部５８より偏磁検出信号ＭＤが出力
されると、その時点でインバータ制御回路４２がインバ
ータ制御パルスＳPWM を立ち下げるようになっている。
ＩM2＞，＜ＩM3＞，…を基準ベクトル＜Ｉs ＞と逐次比
較し、比較誤差角＜θ1 ＞，＜θ2 ＞，＜θ3 ＞，…を
逐次発生する。判定部５８は、比較部５６より逐次与え
られる比較誤差角＜θ1 ＞，＜θ2 ＞，＜θ3 ＞，…が
設定回路３８からの誤差角限界値＜θM ＞を越えている
か否かを逐次判定し、越えているときは偏磁検出信号Ｍ
Ｄを出力する。判定部５８より偏磁検出信号ＭＤが出力
されると、その時点でインバータ制御回路４２がインバ
ータ制御パルスＳPWM を立ち下げるようになっている。
【００２２】上記のような偏磁検出回路３６の各演算部
５２〜５８にはタイミング回路４６からのクロック信号
ＣＫが与えられる。なお、偏磁検出回路３６の各部は、
ＤＳＰのような高速演算ハードウェア回路によって構成
されてよく、あるいはマイクロコンピュータによりソフ
トウエアで実現されてもよい。
５２〜５８にはタイミング回路４６からのクロック信号
ＣＫが与えられる。なお、偏磁検出回路３６の各部は、
ＤＳＰのような高速演算ハードウェア回路によって構成
されてよく、あるいはマイクロコンピュータによりソフ
トウエアで実現されてもよい。
【００２３】図４および図５に、偏磁検出回路３６によ
る偏磁検出の作用を示す。上記のように、一次電流Ｉ1
の半サイクル毎の各パルスにつき、その中間部の所定の
基準点つまり立上がり時点ｔ0 から所定時間Ｔb 経過後
の時点ｔb のところで基準ベクトル＜Ｉs ＞が確定され
る。そして、時点ｔb 以降は、所定の時間間隔△ＴP毎
に一次電流Ｉ1 の変化率が監視ベクトル＜ＩM1＞，＜Ｉ
M2＞，＜ＩM3＞，…として逐次求められ、それらの監視
ベクトル＜ＩM1＞，＜ＩM2＞，＜ＩM3＞，…と基準ベク
トル＜Ｉs ＞との比較誤差角＜θ1 ＞，＜θ2 ＞，＜θ
3 ＞，…が逐次求められる。
る偏磁検出の作用を示す。上記のように、一次電流Ｉ1
の半サイクル毎の各パルスにつき、その中間部の所定の
基準点つまり立上がり時点ｔ0 から所定時間Ｔb 経過後
の時点ｔb のところで基準ベクトル＜Ｉs ＞が確定され
る。そして、時点ｔb 以降は、所定の時間間隔△ＴP毎
に一次電流Ｉ1 の変化率が監視ベクトル＜ＩM1＞，＜Ｉ
M2＞，＜ＩM3＞，…として逐次求められ、それらの監視
ベクトル＜ＩM1＞，＜ＩM2＞，＜ＩM3＞，…と基準ベク
トル＜Ｉs ＞との比較誤差角＜θ1 ＞，＜θ2 ＞，＜θ
3 ＞，…が逐次求められる。
【００２４】図４に示すように、偏磁が発生すると、監
視ベクトル＜ＩM1＞の傾きおよび絶対値が大きくなり、
それにつれて比較誤差角＜θi ＞も大きくなる。そうし
て、図５に示すように比較誤差角＜θj ＞が誤差角限界
値＜θM ＞を越えると、その時点ｔe で偏磁検出信号Ｍ
Ｄが発生され、これに応動してインバータ制御パルスＳ
PWM が立ち下げられる。これによって、インバータ回路
１８内のスイッチング素子は全てオフ状態に切り換えら
れるが、一次電流遅れがあるために、一次電流Ｉ1 は制
御パルス立下げ時点ｔe で直ぐには立ち下がらず、いっ
たん尖頭値ＩPまで増大してから立ち下がる。しかし、
尖等値ＩP がリミッタ値ＩL や限界値ＩU を越えるまで
には至らない。
視ベクトル＜ＩM1＞の傾きおよび絶対値が大きくなり、
それにつれて比較誤差角＜θi ＞も大きくなる。そうし
て、図５に示すように比較誤差角＜θj ＞が誤差角限界
値＜θM ＞を越えると、その時点ｔe で偏磁検出信号Ｍ
Ｄが発生され、これに応動してインバータ制御パルスＳ
PWM が立ち下げられる。これによって、インバータ回路
１８内のスイッチング素子は全てオフ状態に切り換えら
れるが、一次電流遅れがあるために、一次電流Ｉ1 は制
御パルス立下げ時点ｔe で直ぐには立ち下がらず、いっ
たん尖頭値ＩPまで増大してから立ち下がる。しかし、
尖等値ＩP がリミッタ値ＩL や限界値ＩU を越えるまで
には至らない。
【００２５】本実施例では、一次電流Ｉ1 の各パルスに
おいて中間部の基準点（ｔb)以後は高速サンプリングに
より微小な時間間隔で動的にパルス各部の変化率のベク
トル（大きさと向き）がモニタされ、偏磁が発生した時
は、その初期段階で偏磁検出信号ＭＤが発生され、早期
にパルス立下げ制御が行われる。これにより、一次電流
Ｉ1 は指数関数的に十分増大する前に抑制されるために
リミッタ値ＩL や限界値ＩL を越えることがなく、イン
バータ回路１８内のスイッチング素子等が破壊するおそ
れはない。
おいて中間部の基準点（ｔb)以後は高速サンプリングに
より微小な時間間隔で動的にパルス各部の変化率のベク
トル（大きさと向き）がモニタされ、偏磁が発生した時
は、その初期段階で偏磁検出信号ＭＤが発生され、早期
にパルス立下げ制御が行われる。これにより、一次電流
Ｉ1 は指数関数的に十分増大する前に抑制されるために
リミッタ値ＩL や限界値ＩL を越えることがなく、イン
バータ回路１８内のスイッチング素子等が破壊するおそ
れはない。
【００２６】なお、本実施例においては、半サイクル周
期で一次電流Ｉ1 の各パルスを監視するので、偏磁だけ
でなく、溶接トランス２０の両極性で磁気飽和が発生し
た場合でも、上記と同様の作用によって一次電流Ｉ1 が
効果的に抑制され、回路素子等の破壊が防止される。狭
義の偏磁だけを抑制する場合は、１サイクル周期で一次
電流Ｉ1 の各パルスを監視してもよい。すなわち、残留
磁気との関係で偏磁は奇数番目のパルスで発生するが常
であるから、奇数番目のパルスについてだけ上記の偏磁
検出および抑制機能を働かせるようにしてもよい。
期で一次電流Ｉ1 の各パルスを監視するので、偏磁だけ
でなく、溶接トランス２０の両極性で磁気飽和が発生し
た場合でも、上記と同様の作用によって一次電流Ｉ1 が
効果的に抑制され、回路素子等の破壊が防止される。狭
義の偏磁だけを抑制する場合は、１サイクル周期で一次
電流Ｉ1 の各パルスを監視してもよい。すなわち、残留
磁気との関係で偏磁は奇数番目のパルスで発生するが常
であるから、奇数番目のパルスについてだけ上記の偏磁
検出および抑制機能を働かせるようにしてもよい。
【００２７】また、上記した実施例では、偏磁検出回路
３６において判定部５８は比較部５６からの比較誤差角
θi を設定された誤差角限界値θM を越えるか否かを判
定するようにしたが、そのような設定値θM を用いる代
わりに、監視ベクトルＩMiの傾きが基準ベクトルＩs の
傾きに対して所定の比率たとえば３倍の値に達した時点
で偏磁検出信号ＭＤを発生するような構成とすることも
可能である。
３６において判定部５８は比較部５６からの比較誤差角
θi を設定された誤差角限界値θM を越えるか否かを判
定するようにしたが、そのような設定値θM を用いる代
わりに、監視ベクトルＩMiの傾きが基準ベクトルＩs の
傾きに対して所定の比率たとえば３倍の値に達した時点
で偏磁検出信号ＭＤを発生するような構成とすることも
可能である。
【００２８】また、一次電流パルスの波形はある関数に
沿って上昇するのが常であるから、この上昇関数または
上昇の挙動を予測しておき、実際の各一次電流パルスの
波形が該上昇関数に乗っているか外れているかを監視し
て、外れているときはその逸脱の程度が限界値を越える
直前で一次電流パルスを立ち下げするような制御を行っ
てもよい。
沿って上昇するのが常であるから、この上昇関数または
上昇の挙動を予測しておき、実際の各一次電流パルスの
波形が該上昇関数に乗っているか外れているかを監視し
て、外れているときはその逸脱の程度が限界値を越える
直前で一次電流パルスを立ち下げするような制御を行っ
てもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のインバー
タ式抵抗溶接制御方法または装置によれば、一次電流パ
ルスの中間部ないし後半部における変化率のベクトルを
動的にモニタするので、偏磁を初期の段階で検出し、早
期にパルス立下げ制御を行うことができる。また、リミ
ッタ機能に頼らずに偏磁を抑制できるため、リミッタ値
を本来の最適値に設定し、偏磁現象のない正常な一次電
流パルスの最大可能パルス幅を可能な限り大きくするこ
とができる。
タ式抵抗溶接制御方法または装置によれば、一次電流パ
ルスの中間部ないし後半部における変化率のベクトルを
動的にモニタするので、偏磁を初期の段階で検出し、早
期にパルス立下げ制御を行うことができる。また、リミ
ッタ機能に頼らずに偏磁を抑制できるため、リミッタ値
を本来の最適値に設定し、偏磁現象のない正常な一次電
流パルスの最大可能パルス幅を可能な限り大きくするこ
とができる。
【図１】本発明の一実施例によるインバータ式抵抗溶接
機システムの構成を示すブロック図である。
機システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施例における偏磁検出回路の具体的構成例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】実施例における偏磁検出回路内のベクトル演算
処理の仕方を説明するための波形図である。
処理の仕方を説明するための波形図である。
【図４】実施例における偏磁検出の作用を説明するため
の波形図である。
の波形図である。
【図５】実施例における偏磁検出の作用を説明するため
のベクトル図である。
のベクトル図である。
【図６】偏磁現象を示す波形図である。
【図７】従来方式のリミッタ機能によって偏磁を抑制す
る場合の作用を説明するための波形図である。
る場合の作用を説明するための波形図である。
１８ インバータ回路 ２０ 溶接トランス ３０ 電流センサ ３２ 一次電流検出回路 ３６ 偏磁検出回路 ３８ 設定回路 ４２ インバータ制御回路
Claims (2)
- 【請求項１】 商用交流を整流して直流にし、前記直流
をインバータにより所定周波数のパルス状高周波交流に
変換し、前記高周波交流を溶接トランスに通したのち整
流器に通して再び直流にし、この直流を溶接電極を介し
て被溶接材に供給するようにしたインバータ式抵抗溶接
制御方法において、 前記溶接トランスの一次電流を検出する第１のステップ
と、 前記一次電流の各パルスの前半部ないし中間部の所定の
基準点または基準区間における前記一次電流の変化率ま
たは平均変化率のベクトルを基準ベクトルとして逐次求
める第２のステップと、 前記基準点または基準区間以後に所定の時間間隔毎に前
記一次電流の変化率のベクトルを監視ベクトルとして逐
次求める第３のステップと、 前記監視ベクトルを前記基準ベクトルと逐次比較し、そ
の比較誤差が所定値を越えるか否かを判定する第４のス
テップと、 前記第４のステップの判定結果に応じて前記一次電流の
各パルスの立下げを制御する第５のステップと、を有す
ることを特徴とするインバータ式抵抗溶接制御方法。 - 【請求項２】 商用交流を整流して直流にし、前記直流
をインバータにより所定周波数のパルス状高周波交流に
変換し、前記高周波交流を溶接トランスに通したのち整
流器に通して再び直流にし、この直流を溶接電極を介し
て被溶接材に供給するようにしたインバータ式抵抗溶接
制御装置において、 前記溶接トランスの一次電流を検出する電流検出手段
と、 前記電流検出手段の出力信号を受け取り、前記一次電流
の各パルスの前半部ないし中間部の所定の基準点または
基準区間における前記一次電流の変化率のベクトルを基
準ベクトルとして求め、前記基準点または基準区間以後
に所定の間隔毎に前記一次電流の変化率のベクトルを監
視ベクトルとして逐次求め、前記監視ベクトルを前記基
準ベクトルと逐次比較し、その比較誤差が所定値を越え
るか否かを判定する偏磁検出手段と、 前記偏磁検出手段からの判定結果に応じて前記一次電流
の各パルスの立下げを制御するインバータ制御手段と、
を具備することを特徴とするインバータ式抵抗溶接制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31133593A JPH07136776A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31133593A JPH07136776A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07136776A true JPH07136776A (ja) | 1995-05-30 |
Family
ID=18015909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31133593A Pending JPH07136776A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07136776A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5257704B2 (ja) * | 2007-10-19 | 2013-08-07 | 株式会社村田製作所 | スイッチング電源装置 |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP31133593A patent/JPH07136776A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5257704B2 (ja) * | 2007-10-19 | 2013-08-07 | 株式会社村田製作所 | スイッチング電源装置 |
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