JPS5855175A

JPS5855175A - 溶接機用電源装置

Info

Publication number: JPS5855175A
Application number: JP15363981A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Morinaga; 守永　大策; Nobunori Matsudaira; 松平　信紀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1981-09-30
Publication date: 1983-04-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は溶接機用電源装置に係り、特にマルチトランス
使用のスポット溶接機用の電源装置に関する。

第１図はマイクロコンピュータ制御回路を備え定電圧制
御を行なう溶接機用電源装置の一例を示すブロック図で
ある。

溶接トランス６の２次側が図のように２回路で同時に通
電するような使い方をする場合、溶接トランス１次側の
制御を行なう電源装置では定電流制御より定電圧制御の
方が望ましい。その理由は、スポット溶接機でよく経験
する溶接トランス２次側ケーブルの１回路断線時に、定
電流制御方式では健全な回路に理論的には２倍の電流が
流れることになシミ極溶着や溶接部に穴があいたりする
トラブルを誘発するからである。定電圧制御方式の場合
には１回路断線時にも健全な回路の電流値はほとんど変
わらないため上記トラブルは発生しない。

図中の検出トランス４は、入力電圧の零点を検出してサ
イリスタ点弧角全決定するための基準位相を求めるため
のものである。また、出力電圧検出トランス５、波形整
形回路１ｏ、アナログ・ディジタル変換器１２の３つは
、出力電圧値のフィードバック回路を構成している。

従来の定電圧制御のやり方は、検出トランス５、波形整
形回路１０、アナログ・ディジタル変換器１２を介して
サイリスタ点弧後の各半サイクルの期間出力電圧麟時値
をサンプリングし、マイクロコンピュータへ取込んだ後
、あらかじめデータ入力された電圧設定パターンと比較
してその誤差分ヲセロとするように次のサイクルのサイ
リスタ点弧角を計算決定する方式をとっている。

このとき、データ入力される電圧設定パターンは第２図
に示した曲線の横軸の値をそのまま使うのが従来のやり
方であった。すなわち、定格入力電圧がそのまま出力側
に伝えられる場合を１００％、点弧位相をかえることに
よシ出力電圧実効値を定格入力電圧の８０％に制御した
い場合を８０％といった具合に設定するのである。本方
式輯でけ第２図に示したように負荷力率が小さくなるに
つれ、出力電圧のパーセントに対し、出力電流のパーセ
ントが小さくなってしまい、データ入力したパーセント
設定値と実際に流れる出力電流値が比例しない不具合が
あった。

更に、第３図の実線かられかるように入力電圧が±２０
％程度変動するような溶接機用の電源系統を考えた場合
、出力電圧を一定値、例えば定格電圧の８０％になるよ
うに定電圧制御を行なうと、負荷力率が０．４程度の低
い条件では出力電流は±１５％程度の大きな変動をして
しまい一定電流が得られないという不具合も併せ持って
いる。なお、本不具合は負荷側の溶接品質等に本質的に
影響するのが、電圧ではなくて溶接電流であることから
きている。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点を取り除き、負
荷インピーダンスの変化がない場合に定電流特性の得ら
れるような定電圧制御の溶接機用電源装置を提供するに
ある。

本発明の要点はあらかじめデータ入力した電圧設定パタ
ーンに負荷力率および入力電圧の値に対応した補正を加
えることにより、負荷インピーダンスがかわらない場合
の出力電流を一定に制御しようとするものである。

第４図に本発明の一実施例のブロック図を示す。

第１図との相違点は検出トランス４が点弧角決定のため
の基準位相検出に加えて入力電圧値の取込みを行なうと
ともに、第１図で示した出力電圧検出用のトランス５も
兼用していることである。また本実施例中のトランス５
０はサイリスタ両端の電圧をチェックすることによりサ
イリスタ点弧パルス出力後の電流の流れている期間（導
通角）を求めるための検出トランスである。

第５図に第４図で示した実施例各部のサイリスタ点弧開
始直後の波形を示す。

第４図と第５図を使って本発明の実施例の概略動作を説
明する。

負荷溶接機に電流を流す前に、まず第４図で示したデー
タ入力装置２０から負荷溶接機の容量や溶接電流条件に
応じた電圧設定パターンをパーセントの形でデータ入力
する。入力するデータの種類としては上記の他に、通電
サイクル数や電極加圧サイクル数等も含まれる。入力さ
れたデータはマイクロプロセッサ１７を介してデータ記
憶用メモリ素子１９に記憶される。

データ入力が完了した後、起動指令が入力されると電源
装置は電極加圧の時間おくれの後通電を開始する。第５
図は通電開始時点からの各部波形を示しているが、まず
マイク９プロセツサ１７は■の期間の始まる時点でサイ
リスタ点弧位相１２０゜を決めるためのカウンタ１５を
セットするとともに入力電圧がピーク値を示す９０°の
位相でアナログ・ディジタル変換器１２を介して入力電
圧瞬時（１ｎマイクロプロセツサ１７の中へ取込み記憶
する。その後点弧角１２０°の時点でカウンタの出力信
号をマイクロプロセッサ１７が受けることにより点弧信
号をサイリスクゲートへ出力する。

１サイクル目の点弧角１２０°は負荷条件を確認するた
めに小さな電流で試験的に通電し、負荷インピーダンス
や負荷力率を求めようとのことで決めたものであり、特
に１２０°である必要はない。

９０°、１００’等の値を採用することも可能である。

１２０°で点弧した後の■の期間はサイリスタ両端電圧
■の値が０レベルの期間中継続し、この間の出力電圧（
第５図■の斜線部分）を一定周期でアナログ・ディジタ
ル変換器を介してマイクロプロセッサ１７に取込むこと
により出力電圧の実効値を求めるのがひとつ、更には■
の値がルベルに変わって■の期間が終了する時点でθ、
に相当する時間をカウンタ値からマイクロプロセッサ１
７に取込むことにより負荷力率を求めるのがもうひとつ
の処理内容である。

■の期間はサイリスタ等の制御は不要であるが、この期
間中に■および■で取込んだ入力電圧値と負荷力重金も
とに最初にデータ人力され記憶されている出力電圧設定
パターンに補正を加える処理を行なう。補正の加え方の
詳細は後述する。上記処理が終ると次は■の期間に実測
した出力電圧値と上記補正完了後のパターン値とを比較
し１両者の誤差をゼロとするような点弧位相α２を計算
により求める。■は■の始まる時点から１８０°後に開
始し、サイリスタの点弧処理を行なうとともに２サイク
ル目の点弧位相α２のセットが主な処理内容となる。

２サイクル目以降は■、■、■で示した各半サイクル期
間中の出力電圧実測値を■の期間に求めた補正完了後の
パターン値と逐次比較しては誤差をゼロとするよう次サ
イクルの点弧位相を求める処理を継続して行なうことに
なる。

上記のような動作により、各溶接打点毎の入力電圧変動
や負荷力率の変動に対し、負荷に流れる電流を一定に保
つことが可能となる。

なお、出力電圧設定パターンの補正法については、第２
．３，６，７．８図によって説明する。

第２図は出力電圧実効値のパーセント値（１００％は入
力電圧がそのまま出力電圧となる場合を示す。）に対す
る出力電流実効値のパーセント値（１００％は出力電圧
が１００％のときに流れる電流を示す。）を表わしたも
のであシ、負荷力率をパラメータにとって両者の関係を
示したものである。図のようにたとえば出力電圧設定パ
ターンを８０％とすると、力率によって出力電流は８０
％から６６％程度まで変化することから、補正のかけ方
としては電流を８０％一定にするための各力率での電圧
設定パターン値を求めて補正をかけるという方法を採用
する。図の場合力率ｐｆ二〇、８では補正後の設定値Ｖ
、（Ｏ，Ｓ）は８７．５％ｐｆ＝０．４では８９．５％
としなければならないことになる。ｐｆ＝１．０の電圧
パターンＶ、（１，０）に対する補正後の電圧設定パタ
ーンｖｐ（’ｐ’）　　の比をに１　とするととなる。Ｖ、（１，０）　　の設定パターン金横軸にと
り、かつｐｆｆ、パラメータとしてこのに１のカーブを
描くと第６図のようになる。第６図のカーブをメモリ素
子の中にテーブルとして記憶しておけば、あらかじめ設
定した入力データのパーセント値と通電ｌサイクル目に
検出回路から取込まれた負荷力率をもとに設定パターン
の補正が可能となる。

上記に１による補正はデータ入力したパーセント値を出
力電流に正比例させる効果を持つ。

なお、通電１サイクル目の導通角θ１から負荷力率を求
めるためのカーブを第７図に示す。第７図は点弧位相１
２０°でサイリスク全点弧したときの導通角θ１に対す
る負荷力率の値をカーブに描いたものである。このカー
ブをデータ変換テーブルとしてメモリ素子に記憶してお
けば、θ、から負荷力率を求めることができる。

次に入力電圧変動時の補正法を第３図および第８図で説
明する。

第３図は入力電圧が±２０％の範囲で変動したときの出
力電圧と出力電流の関係１ｐｆ＝０．４の場合について
カーブに描いたものであり、第２図の場合と同じように
出力電流パーセントを一定（例えば８０％）にするため
には電圧設定値に補正を加えることで可能であることが
わかる。入力電圧１００％の時の電圧パターンＶｐ＋　
（ｉ、ｏ）に対する入力電圧が変動した場合の電圧パタ
ーンＶｐ＋（Ｖム）の比をに２とすると両者の関係は第
８図のようになる。第８図はｐｆ二０６４、設定入カバ
ターン値が８０％のときのカーブである。

上記カーブをデータ変換テーブルや直線近似した計算式
としてメモリ素子に記憶しておけば入力電圧実測値、負
荷力率実測値をもとに設定パターンの補正ができる。

本実施例によれば、定電圧制御でありながら負荷力率の
値にかかわらずデータ入力設定パターンを出力電流と比
例させる効果がある。また、入力電圧変動に対しても出
力電流を一定に制御することができる。また、入力電圧
を通電サイクルの１サイクル目のみでなく毎サイクル行
なうことによって制御精度を更に向上させることもでき
る。

以上のように本発明によれば、定電圧制御の溶接機用電
源装置で入力電圧変動に対し定電流制御の効果があり、
設定パターンを電流に比例させる効果を併せて持ってい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は定電圧制御を行なう溶接機用電源装置の一例を
示すブロック図、第２図は出力電圧と出力電流の関係を
負荷力率をパラメータにして示した図、第３図は入力電
圧をパラメータに出力電圧と出力電流の関係を示した図
、第４図は本発明の一実施例のブロック図、第５図は第
４図の各部波形を示した図、第６図は出力電圧パターン
補正係数に、と出力電圧パーセントの関係を負荷力率を
パラメータにして示した図、第７図はα＝１２０゜点弧
時の導通角θ、と負荷力率の関係を示した図。第８図は出力電圧パターン補正係数に２と入力電圧パー
セントの関係を示した図である。１・・・開閉器、２，３・・・サイリスタ、４，５・・
・検出トランス、６・・・溶接トランス、７・・・溶接
機、８・・・マイクロコンピュータ制御回路、９．ＩＯ
・・・波形整形回路、１１・・・パルス増幅回路、１２
・・・アナログ・ディジタル変換器、１３．２１・・・
スリーステートバッファ、１４・・・ラッチ回路、１５
・・・カウンタ、１６・・・オア回路、１７・・・マイ
クロプロセッサ、１８・・・プログラム記憶用メモリ素
子、１９・・・データ記憶用メモリ素子、２０・・・デ
ータ入力装置。Ｓり電ＩＥ／？−セント謔〃電ｆ−ｌ西セントわ１人〃電６．．’−１：汗

Claims

【特許請求の範囲】１、逆並列接続されたサイリスタ、該サイリスタの出力
電圧検出用の変圧器、負荷力率の検出器、及びマイクロ
プロセッサを含む制御回路を備え定電圧制御を行なう溶
接機用電源装置において、上記サイリスタの出力電圧設
定パターンを、上記負荷力率の検出値に応じて補正する
ことを特徴とする溶接機用電源装置。２、特許請求の範囲第１項記載の溶接機用電源装置にお
いて、前記負荷力率は通電１サイクル目に所定点弧角で
サイリスタを点弧した時のサイリスタの導通角度から求
めることを特徴とする溶接機用電源装置。３、特許請求の範囲第１項記載−の溶接機用電源装置に
おいて、前記負荷力率に応じて補正した後の電圧設定パ
ターンを、さらに各溶接打点毎の入力電圧を検出しそれ
に応じて補正することを特徴とする溶接機用電源装置。