专利名称：电源装置以及电弧加工用电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及切换在变压器中设置的抽头(tap)来进行输出电压调整的 例如电弧加工用的电源装置。
背景技术：
电弧加工机等中采用的电源装置，例如专利文献l所示，从商用电源 等向焊接变压器的初级侧中输入单相交流电压，根据该输入交流电压在焊 接变压器的次级侧中生成适于电弧加工的电弧加工用输出电压。电弧加工 用输出电压的调整中，在焊接变压器的初级侧绕组的多个位置设置抽头 (tap)，通过由开关切换该抽头的连接位置，在焊接变压器的次级侧所生 成的电弧加工用输出电压的电压值按照该抽头连接位置阶段地被调整。
此外，专利文献2以及专利文献3中所示的电源装置构成为输入为三 相交流电源用，采用三相的焊接变压器。由此，在输入交流电压为三相的 电源装置中，如上述专利文献1所述在应进行输出电压调整的焊接变压器 的初级侧绕组中设置多个抽头时，在U相W相'W相的各绕组中分别设置 多个抽头，通过由开关连动地切换各相的抽头，从而输出电压的电压值的 调整成为可能。
专利文献1日本特公昭62-30871号公报
专利文献2日本特开2006-223031号公报
专利文献3日本特开2005-66603号公报
但是，为了使输出电压的细微调整成为可能，而需要更大的抽头数， 如专利文献2、 3的电源装置那样在处理三相的输入交流电压的装置中， 在初级侧的各相的绕组中分别设置抽头的关系上，总数成为其的3倍。例 如、在第11阶段调整输出电压的电压值的情况下，在各相中需要设置ll 个抽头，总数成为其3倍的33个。
因此，抽头自身的配置或对抽头的布线的处理变得烦杂，焊接变压器
3的结构复杂化，在焊接变压器、甚至电源装置的装配中需要花费很多的时 间。此外，即使增多抽头数而能够构成更加细微的调整，除了该装配的问 题以外也成为阶段的输出电压调整这点不能否定，不能进行使逐次变化那 样的微调整。进而，为了切换抽头的连接的开关的接点保护，需要使所有 的电源装置停止来进行用于抽头切换的开关操作，调整也烦杂。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种减少变 压器的绕组抽头数并且能够进行输出电压调整的微调整，且能够容易地进 行该调整的电源装置以及电弧加工用电源装置。
为了解决上述课题，技术方案l中所述的发明的电源装置，包括由将 输入的三相交流电压变换为规定电压值的交流电压的三相变压器和将由 该三相变压器变换的变换后的三相交流电压变换为直流输出电压的整流 电路，该电源装置的主旨在于，包括第l电压调整单元，其在上述三相 变压器的各相的初级侧绕组或者次级侧绕组分别具有从匝数不同的位置 引出的多个抽头，通过切换该抽头的连接位置来阶段地调整上述输出电压 的电压值；和第2电压调整单元，其中上述整流电路由在各相中采用至少 一个晶闸管的全波或者半波整流电路构成，基于该晶闸管的点弧角控制来 连续地调整上述输出电压的电压值。
在该发明中，第l电压调整单元中，通过切换三相变压器的各相的初 级侧绕组或者次级侧绕组中设置的抽头的连接位置来变更变压器的电压 变换率，由此输出电压的电压值被阶段地调整。第2电压调整单元中，通 过在各相中采用至少一个晶闸管的全波或者半波整流电路的该晶闸管的 点弧角控制，从而根据变压器变换后的交流电压生成直流输出电压时的该 输出电压的电压值被连续地调整。由此，在第1电压调整单元中即使作为 减少抽头数的结构，通过第2电压调整单元中的晶闸管的点弧角控制，输 出电压的连续调整(微调整)也成为可能。而且，该晶闸管的点弧角控制 所进行的电压调整在电源装置进行工作中也能进行，因此该电压调整变得 容易。此外，只由晶闸管的点弧角控制所产生的电压调整在宽范围的电压 调整中不适当，但通过与第1电压调整单元相组合，也能与宽范围的电压调整相对应。
技术方案2中记载的发明的主旨在于，在技术方案1中记载的电源装置中，上述第2电压调整单元中，进行设定以使上述晶闸管的点弧角控制所引起的电压调整幅度与上述第1电压调整单元中的上述抽头的切换连接所引起的阶段的调整电压相重叠。
在该发明中，在第2电压调整单元中，设定晶闸管的点弧角控制所产
生的电压调整幅度，以使与第1电压调整单元中的抽头的切换连接所引起
的阶段的调整电压相重叠(lap)。由此，能够进行宽范围的连续的输出电压的电压调整。
技术方案3中记载的发明的主旨在于，在技术方案1或者2中记载的电源装置中，上述第2电压调整单元中，上述晶闸管的点弧角控制所实施的半波整流部分的峰值前部分被设定为其控制对象部分。
在该发明中，在第2电压调整单元中，实施晶闸管的点弧角控制的半波整流部分的峰值前部分成为控制对象，该峰值前部分的晶闸管的整流动作(电压生成动作)被控制，输出电压的电压值被调整。由此，输出电压的脉动增加被降低，实现该输出电压的稳定化。
技术方案4中记载的发明的主旨在于，在技术方案1 3的任一项中所记载的电源装置中，在上述第2电压调整单元中，基于可变电阻器的电阻值的变化来变更用于上述晶闸管的点弧的触发信号的相位。
在该发明中，在第2电压调整单元中，基于可变电阻器的电阻值的变化来变更晶闸管的用于点弧的触发信号的相位。即仅使可变电阻器的电阻值变化，来容易地进行晶闸管的点弧角的调整。
技术方案5中记载的发明为，构成为采用技术方案1 4中任一项所述的电源装置，生成进行加工对象物的电弧加工的电弧加工用输出电压。
在该发明中，由于采用技术方案1 4中任一项所记载的电源装置来构成电弧加工用电源装置，因此能够提供得到上述各技术方案的作用效果的电弧加工用电源装置。
通过本发明，能够提供一种能减少变压器的绕组抽头数并且能够进行输出电压调整的微调整，且能够容易地进行该调整的电源装置以及电弧加工用电源装置。
图1为表示本实施方式的电弧加工用电源装置的电路图。
图2为电源装置各处的波形图。符号的说明11…电源装置
12…点弧角控制电路(第2电压调整单元)DR2…次级侧整流电路(整流电路)Pu， Pv， Pw…初级侧绕组Slu， Slv， Slw…次级侧绕组
SCR1 SCR3…晶闸管(thyristor)(第2电压调整单元)
SW2…切换开关(第1电压调整单元)
T…抽头(第l电压调整单元)
VR…可变电阻器
WT…焊接变压器(三相变压器)
具体实施例方式
以下，按照附图，对具体化本发明的一实施方式进行说明。图1表示具备本实施方式的电弧加工用电源装置11的电弧加工机10。电弧加工机10为将从该电源装置11输出的电弧加工用输出电压供给到焊矩(torch) TH，通过使从该焊矩TH向加工对象物M产生电弧来对加工对象物M进行焊接或切断等的电弧加工的装置。
电弧加工用电源装置11具备三相用的焊接变压器WT，其将从三相200V或者三相400V的商用电源等输入的三相交流电压变换为适于电弧加工的电弧加工用输出电压。焊接变压器WT的初级侧中，具有接收开闭开关SW1分别具有的U相、V相以及W相的输入交流电压的供给的U相、V相以及W相输入线L11 L13，在U-V相输入线Lll、 L12间设置U相初级侧绕组Pu，在V-W相输入线L12、 L13间设置V相初级侧绕组Pv，在W-U相输入线L13， Lll间设置W相初级侧绕组Pw，这些初级侧绕组Pu， Pv， Pw通过A结线被连接。各相的输入线L11 L13上的各幵闭开关SW1连动地被接通断开，进行对各相的初级侧绕组Pu， Pv， Pw的输入交流电压的供给*遮断。
各相的初级侧绕组Pu， Pv， Pw的另一端侧，分别具备从每一定匝数阶段地增加的位置引出的5个抽头T，分别具备将与各相的初级侧绕组Pu，Pv， Pw的另一端侧相连接的输入线L12， L13， Lll的连接切换到各抽头T的接点中的任一个的切换开关SW2。各相的切换开关SW2连动地工作，各相分别被切换连接到相同位置的抽头T。即切换开关SW2所引起的抽头T的选择中初级侧绕组Pu， Pv， Pw的匝数以5阶段被变更，焊接变压器WT的电压变换率以5阶段被变更。由此，在焊接变压器WT的次级侧生成的电弧加工用输出电压的电压值在该初级侧中以5阶段被调整。
焊接变压器WT的次级侧中，对于由A结线构成的上述初级侧绕组Pu、 Pv、 Pw，在A结线中连接U相、V相以及W相次级侧绕组Slu、 Slv、Slw，这些次级侧绕组Slu、 Slv、 Slw的顶点(各绕组Slu， Slv， Slw间的连接点)分别经由U相、V相以及W相输出线L21 L23与次级侧整流电路DR2相连接。
次级侧整流电路DR2由采用3个二极管D1 D3以及3个晶闸SCR1 SCR3的全波整流桥式电路构成。具体地来说，对于二极管Dl D3的阳极和晶闸管SCR1 SCR3的阴极连接的三个串联电路，对应的输出线L21 L23分别连接在二极管D1 D3与晶闸管SCR1 SCR3之间，并且二极管D1 D3的阴极连接在具有直流电抗器DCL的正极侧输出线L31，晶闸管SCR1 SCR3的阳极连接在负极侧输出线L32。该正侧输出线L31与焊矩TH连接，并且负侧输出线L32与加工对象物M连接，基于对焊矩TH的电弧加工用输出电压的供给而从该焊矩TH向加工对象物M生成用于加工的电弧。
此外，各相的晶闸管SCR1 SCR3的门极(gate)分别经由电阻R11 R13、 二极管D11 D13以及脉冲变压器PT1 PT3的二次绕组部PTlb PT3b与自身的阴极相连接。晶闸管SCR1 SCR3通过脉冲变压器PT1 PT3进行后述的点弧角控制电路12所引起的点弧角控制，在焊接变压器WT的次级侧中电弧加工用输出电压的电压值也被调整，此时成为能够连
7续调整(线性调整)。
进行晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控制的点弧角控制电路12，设置在焊接变压器WT的次级侧，对于由A结线构成的上述初级侧绕组Pu、Pv、 Pw，具有由Y结线(星形结线)连接的U相、V相以及W相辅助绕组S2u、 S2v、 S2w。这些辅助绕组S2u、 S2v、 S2w为了得到用于检测各相的交流电压的相位的相位检测用电压信号Vlu、 Vlv、 Vlw而设置。各相的辅助绕组S2u、 S2v、 S2w的一端作为中点与地GND (零伏特电位)连接，并且各相的辅助绕组S2u、 S2v、 S2w的另一端分别经由移相器(shifter) 13u、 13v、 13w与比较器(comparator) 14u、 14v、 14w的正侧输入端子连接。各相的移相器13u、 13v、 13w分别由电阻以及电容器等构成，生成使相对由各相的辅助绕组S2u、 S2v、 S2w得到的相位检测用电压信号Vlu、 Vlv、 Vlw延迟60。的控制用电压信号V2u、 V2v、 V2w (参照图2，其中只以U相为代表图示)，对各相的比较器14u， 14v、 14w的正侧输入端子分别输入该控制用电压信号V2u、 V2v、 V2w。各相的比较器14u、 14v、 14w的负侧输入端子均与可变电阻器VR连接，对该负侧输入端子输入通过可变电阻器VR使电阻变化而能调整电压的比较电压Va。
在此，各相的辅助绕组S2u、S2v、S2w的另一端分别经由二极管D21 D23在阴极侧互相被连接，其阴极经由平滑电容器C1与地GND连接。也即构成根据由辅助绕组S2u、 S2v、 S2w产生的相电压(相位检测用电压信号Vlu， Vlv， Vlw)，由这些二极管D21 D23和平滑电容器C1生成直流电压VDC的直流电压生成部15，所生成的直流电压VDC经由电阻R21被供给到上述可变电阻器VR。可变电阻器VR根据所供给的直流电压VDC生成比较电压Va，通过使电阻值逐次变化而其比较电压Va的电压值逐次变化。
各相的比较器14u、 14v、 14w的输出端子分别经由电容器Cll C13与触发生成用晶体管Trl Tr3的基极连接。各比较器14u、 14v、 14w，基于各相的控制用电压信号V2u、 V2v、 V2w和比较电压Va的输入，在控制用电压信号V2u、 V2v、 V2w的电压值超过比较电压Va的期间将成为H电平的输出信号经由电容器Cll C13分别向各晶体管Trl Tr3的基极输出。各晶体管Trl Tr3的集电极分别经由构成各相的上述脉冲变压器PT1 PT3的一次绕组部PTla PT3a以及共通的起动/停止用继电器接点 CR与直流电压生成部15连接，发射极分别经由二极管D31 D33与基极 连接，并且分别与地GND连接。
如上那样构成的点弧角控制电路12中，参照图2并以U相为中心进 行说明时，基于可变电阻器VR的电阻值的变化，输入到比较器14u、 14v、 14w的比较电压Va的电压值在零伏特与规定电压之间上下变化，由此在 例如U相，比较器14u的输出信号的向H电平的上升在U相的控制用电 压信号V2u的0。 30。的范围产生变化。
比较器14u的输出信号上升到H电平时，后级的电容器Cll在该上 升的短时间中将用于导通的基极电流向晶体管Trl输出，该晶体管Trl基 于该基极电流被导通。根据U相的晶体管Td的集电极电位的变化可知， 基于该晶体管Trl的导通而集电极电位只在从比较器14u的输出信号的上 升开始的较短的时间变为零(地GND电平)，由此脉冲变压器PT1的一次 绕组部PTla生成胡须(INf)状的触发信号。
生成的U相的触发信号经由脉冲变压器PT1而被输入到U相的晶闸 管SCR1的门极，该晶闸管SCRl在比较器14u的输出信号的上升、即基 于控制用电压信号V2u的0。 30。的范围的任一个中上升的触发信号被切 换为接通状态。关于V相以及W相的触发信号也同样地被生成。所生成 的V相以及W相的触发信号分别被输入到V相以及W相的晶闸管SCR2、 SCR3的门极，该晶闸管SCR2、 SCR3基于比较器14v， 14w的输出信号 的上升、即控制用电压信号V2v、 V2w的0。 30。的范围的任一个中上升
的触发信号分别被切换到导通状态。
这些U相、V相以及W相的控制用电压信号V2u、 V2v、 V2w的包 括0° 30°的到60。为止的范围为各相的晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控 制所实施的半波整流部分，为由该控制在整流电路DR2的输出电压中产 生变化的部分。尤其控制用电压信号V2u、 V2v、 V2w的0。为从当前的整 流部分上升的交界点。因此，通过使可变电阻器VR的电阻值逐次变化而 各相的晶闸管SCR1 SCR3的点弧角在0。 30。的范围中变更，该半波整 流部分的峰值前部分的晶闸管SCR1 SCR3的整流动作(电压生成动作) 被控制，输出电压的电压值被调整。因此，通过使晶闸管SCR1 SCR3的点弧角从30°向0°变更，从而输出电压的电压值产生上升。
另夕卜，晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控制能够扩大到0° 60°的范围， 如果这样作则也能够进行更宽的电压调整。对此在本实施方式中，通过将 该点弧角控制限定在0° 30°，从而能够降低点弧角控制处于30。以下时的 整流电路DR2的输出电压、即电弧加工用输出电压的脉动增加，实现电 弧加工用输出电压的稳定化。
由此，整流电路DR2的输出电压、即对焊矩TH供给的电弧加工用输 出电压的电压值在焊接变压器WT的次级侧也能调整，在本实施方式中， 按照使与初级侧的抽头T所进行的阶段的调整电压相重叠(lap)的方式能 在该次级侧进行输出电压的连续调整。也即该电弧加工用电源装置11中， 成为通过初级侧的抽头T的切换与次级侧的点弧角控制之间的组合，而能 够在宽范围中进行电弧加工用输出电压的连续调整的结构。
而且，次级侧的点弧角控制中的电弧加工用输出电压的调整在电弧加 工中也能调整，因此该调整变得容易，此外即使不反复进行电源装置11 的起动*停止也能完成，因此能够有助于电源装置11的开闭开关SW1的 接点保护。此外，由于采用晶闸管SCR1 SCR3，因此电源装置11的停 止控制也变得容易，作为使焊矩TH产生电弧的电极即由自动发送装置发
送焊丝的电极中，晶闸管scRi scR3的停止控制中反斯托克斯cry于
7亍^ :y夕)时限(用于使自动发送装置所产生的焊丝的惯性量、对焊矩 TH的电压供给的停止延迟，防止在加工后焊丝与加工对象物M相接合的 时限)的设定也变得容易。
接下来，对本实施方式的特征的作用效果进行记载。 (1)本实施方式中，通过由切换开关SW2切换在焊接变压器WT的 各相的初级侧绕组Pu， Pv， Pw中设置的抽头T的连接位置，来变更该焊 接变压器WT的电压变换率，由此电弧加工用输出电压的电压值阶段性地 被调整(第l电压调整单元)。此外，通过点弧角控制电路12所产生的次 级侧整流电路DR2的晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控制，从变压器变换 后的交流电压向该整流电路DR2生成直流输出电压时的该输出电压、即 电弧加工用输出电压的电压值连续地被调整(第2电压调整单元)。由此， 即使构成为如本实施方式那样在初级侧绕组Pu， Pv， Pw中设置的抽头T的数目少到5个，通过整流电路DR2的晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控 制，能够进行电弧加工用输出电压的连续调整(微调整)。而且，该晶闸 管SCR1 SCR3的点弧角控制所引起的电压调整在电源装置11进行动作 中也能进行，因此该电压调整容易。此外，只由晶闸管SCR1 SCR3的点 弧角控制进行的电压调整在宽的范围的电压调整中不合适，但通过与抽头 T的切换连接所引起的电压调整的组合，也能在宽的范围的电压调整中进 行对应。
(2) 在本实施方式中，设定晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控制所产 生的电压调整幅度，以使与抽头T的切换连接所产生的阶段的调整电压相 重叠。由此，能够进行宽范围的连续的电弧加工用输出电压的电压调整。
(3) 在本实施方式中，实施晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控制的半 波整流部分的峰值前部分成为控制对象，该峰值前部分的晶闸管SCR1 SCR3的整流动作(电压生成动作)被控制，输出电压的电压值被调整。 由此，能够减少整流电路DR2的输出电压、即电弧加工用输出电压的脉 动的增加，能够实现电弧加工用输出电压的稳定化。
(4) 本实施方式中，基于可变电阻器VR的电阻值的变化，变更用 于晶闸管SCR1 SCR3的点弧的触发信号的相位。即仅使可变电阻器VR 的电阻值变化，能够容易地进行晶闸管SCR1 SCR3的点弧角的调整。
另外，本发明的实施方式也可如下那样变更。
'上述实施方式中，在初级侧绕组Pu， Pv， Pw中设置多个抽头T，构 成为在焊接变压器WT的初级侧进行由抽头T的切换连接所引起的输出电 压的调整，但也可在次级侧绕组Slu， Slv， Slw设置抽头，由变压器WT 的次级侧进行输出电压的调整。
-上述实施方式中，采用了将初级侧绕组Pu， Pv， Pw以及次级侧绕组 Slu， Slv， Slw均A结线了的A-A变换型的焊接变压器WT，但也可釆用 A-Y变换或Y-A变换、还有Y-Y变换型的三相变压器来构成电源装置。此 外，在由Y结线的绕组构成变压器的次级侧的情况下，如上述实施方式那 样也能不采用全波整流电路，而采用半波整流电路。
'上述实施方式中，由3个晶闸管SCR1 SCR3和3个二极管D1 D3 构成整流电路DR2，但也可由6个晶闸管构成，此时能够扩大晶闸管的点弧角控制所产生的电压调整幅度。
-上述实施方式中，将晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控制所实施的半波
整流部分的峰值前部分作为其的控制对象，但也可将该峰值后部分作为其
的控制对象。由此，能够扩大晶闸管SCR1 SCR3的点弧角控制所产生的 电压调整幅度。
*也可适当变更上述实施方式的点弧角控制电路12的结构。采用例如 将辅助绕组S2u、 S2v、 S2w作为Y结线的装置，但也可采用由A结线构 成的装置来构成控制电路。此外，采用双极型的晶体管Trl Tr3，但也可 采用其他的开关元件而构成。此外，也可为由可变电阻器VR进行晶闸管 SCR1 SCR3的点弧角的调整(触发信号的相位调整)的结构，但也可为 在可变电阻器以外进行调整的方式。
-上述实施方式中，在电弧加工用电源装置ll中进行实施，但在电弧 加工用以外的用途的电源装置中也可进行实施。
权利要求
1. 一种电源装置，包括三相变压器，其将输入的三相交流电压变换为规定电压值的交流电压；和整流电路，其将由该三相变压器变换的变换后的三相交流电压变换为直流输出电压，其特征在于，包括第1电压调整单元，其在上述三相变压器的各相的初级侧绕组或者次级侧绕组分别具有从匝数不同的位置引出的多个抽头，通过切换该抽头的连接位置来阶段地调整上述输出电压的电压值；和第2电压调整单元，其中上述整流电路由在各相中采用至少一个晶闸管的全波或者半波整流电路构成，基于该晶闸管的点弧角控制来连续地调整上述输出电压的电压值。
2. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，上述第2电压调整单元中，进行设定以使上述晶闸管的点弧角控制所 引起的电压调整幅度与上述第1电压调整单元中的上述抽头的切换连接 所引起的阶段的调整电压相重叠。
3. 根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，上述第2电压调整单元中，上述晶闸管的点弧角控制所实施的半波整 流部分的峰值前部分被设定为其控制对象部分。
4. 根据权利要求1 3中任一项所述的电源装置，其特征在于， 上述第2电压调整单元中，基于可变电阻器的电阻值的变化来变更用于上述晶闸管的点弧的触发信号的相位。
5. —种电弧加工用电源装置，其特征在于，构成为采用权利要求1 4中任一项所述的电源装置，生成进行加 工对象物的电弧加工的电弧加工用输出电压。
全文摘要
本发明提供一种电源装置，能够减少变压器的绕组抽头数目并且能够进行输出电压调整的微调整，且能够容易地进行该调整。通过由切换开关(SW2)切换焊接变压器WT的初级侧绕组(Pu、Pv、Pw)中设置的抽头T的连接位置，从而变更变压器WT的电压变换率，电弧加工用输出电压的电压值被阶段地调整。此外，通过点弧角控制电路(12)所产生的次级侧整流电路(DR2)的晶闸管(SCR1～SCR3)的点弧角控制，根据变压器变换后的交流电压由整流电路(DR2)生成直流输出电压时的该输出电压、即电弧加工用输出电压的电压值被连续地调整。由此，作为减少初级侧绕组(Pu、Pv、Pw)的抽头数的结构，通过整流电路(DR2)中的晶闸管(SCR1～SCR3)的点弧角控制，电弧加工用输出电压的连续调整(微调整)成为可能。
文档编号H02M9/00GK101483398SQ20081018471
公开日2009年7月15日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年1月11日
发明者田中和裕 申请人:株式会社大亨