JPH0623159Y2 - 三相電源の異常検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、溶接用電源等の機器を保護し、特に変圧器の
一次側で出力を制御するインバータ制御電源等の保護に
適する三相電源の異常検出装置に関する。

溶接機等の電源を小形軽量化するために、商用電源を一
度直流に変換し更にインバータにより高周波交流に交換
して変圧器に加え、変圧器を大幅に小形化することが行
なわれている。この種の溶接機は、小形軽量であること
から可搬性に営み、屋外に持ち出したりする現地溶接に
使われる。屋外作業の現地では電源事情が悪く商用電源
電圧が異常な高電圧や、低電圧になることが多い。図面
において、１はＵＶＷ相からなる商用三相電源、２は整
流回路で商用交流を直流に変換する。３はインバータで
直流を高周波交流に交換する。４は高周波用の変圧器で
小形になる。５は第２の整流回路で、６は平滑用のリア
クタ、７は溶接負荷である。８は溶接出力を検出し出力
制御回路９にフイードバツクする検出回路である。出力
制御回路９は検出回路８からのフイードバツク信号と基
準設定回路10からの信号とを比較判別し、負荷７に一定
の出力を供給するようにインバータ３を制御する。

11はインバータ３の起動停止の信号を発生する起動停止
回路で、出力制御回路９に接続される。

インバータ制御の電源機器は、一般にインバータ３とし
てパワートランジスタなどの半導体を多く用い、これを
高速でスイツチングするためスパイク電圧を発生しやす
い。半導体製品は耐電圧に比較的弱いため、商用三相電
源１の電圧が異常に高くなつた場合にスイツチング動作
を行うと、インバータ３を構成素子が破壊するほど電圧
が上るか、破壊をしなくとも素子にストレスがかかり信
頼性が低下するということがあるため異常電圧を検出
し、素子を異常電圧から保護することが必要である。ま
た、三相電源のうち一相が接続されない場合であつて
も、整流回路２の出力は直流となりインバータ３は正常
に動作してしまう。しかし、このとき整流回路２には単
相運転のため素子当りの電流が▲√▼倍となり、素子
が破壊するということがあつた。破壊を避ける為に大容
量の素子を使用する必要がある。従来は、これらの異常
現象を検出し回路を停止する保護を必要とし、更に欠相
検出は専用のリレーを設けてリレーがONのとき正常，リ
レーがOFFのとき欠相として検出することが行なわれて
いた。

本考案は上記従来の欠点を除去し、三相電源の過電圧、
低電圧、欠相等の異常を簡単な回路構成で検出し半導体
スイツチ等の破壊を防止することを目的とする。

上記目的を達成する為に本考案においては、三相電源の
１つの相間に接続された第１の変圧器と、他の相間に接
続された第２の変圧器と、上記第１の変圧器の二次側出
力をレベルの異なる複数の基準電圧に変換する安定化回
路と、上記第２の変圧器の二次側を上記基準電圧に変換
する変換回路と、この変換回路からの比較電圧を上記安
定化回路からの高レベルの基準電圧と比較する第１の比
較回路と、上記変換回路からの比較電圧を上記安定化回
路からの低レベルの基準電圧と比較する第２の比較回路
と、上記第１の比較回路及び第２の比較回路の出力を判
別し上記三相電源の異常を判別する異常検出回路を有す
る三相電源の異常検出装置である。

以下本考案の一実施例を図面に従い詳細に説明する。図
中破線で囲んだ部分が本考案の主要部を示す。12は制御
回路用変圧器で商用三相電源１のＶＷ相につなぎ、安定
化回路13で制御回路に一定電圧Ｂを供給する。14はＵＶ
相に接続した電圧検出用の変圧器で、ダイオード15、コ
ンデンサ16により整流平滑化している。17及び18は検出
電圧を分圧する抵抗で、ダイオード15、コンデンサ16と
共に基準電圧に対応する比較電圧に変換する変換回路を
形成し、比較器21,24の入力信号を出力する。19及び20
は分圧抵抗器で安定化回路13の出力電圧Ｂを所定の比率
で分圧し高レベルの基準電圧とする。比較器21は異常電
圧（過電圧：回路電圧が上昇）検出に使用するもので、
−（マイナス）端子の電圧が高レベルの基準電圧よりも
高い場合にローレベルとなり、異常検出回路25を働らか
してインバータ３の発振を停止するよう起動停止回路11
に信号を発生する。22及び23は分圧抵抗器で安定化回路
13の出力電圧Ｂを所定の比率で分圧し、低レベルの基準
電圧とする。比較器24は異常電圧（低電圧）検出に使用
するもので、＋（プラス）端子の電圧が低レベルの基準
電圧より低い場合にローレベルとなり、異常検出回路25
を駆動してインバータ３の発信を停止するよう起動停止
回路11に信号を発生する。正常のときは＋端子の電圧が
高いので比較回路24はハイレベルを出力する。更に、検
出用変圧器14の入力、即ちＵＶ相が欠相した場合は変圧
器14の二次側出力が無くなるので、比較回路24の＋端子
がＯＶとなり、出力はローレベルとなり異常検出回路25
を働らかし、インバータ３の発振を停止する。ＵＶ相の
電圧が設定より低下したときも同様に作動し、低電圧を
も検出できる。またＶＷ相が欠相した場合には制御回路
の変圧器12に電圧が印加されず、動作しない。比較回路
21と比較回路24の出力端は周知のオープンコレクタで構
成されていて、比較回路21と24のオープンコレクタ出力
端を共通に接続してワイヤードＯＲを構成する。したが
って、正常時には、比較回路21と24の出力は両方共にハ
イレベルであり異常検出回路25の出力もハイレベルであ
るが、比較回路21と24の出力のうちのいずれか一方がロ
ーレベルになると、異常検出回路25の出力が反転してロ
ーレベルになる。異常検出回路25は第１及び第２の比較
回路21,24の条件により停止信号を発生するが、上記実
施例においては比較回路21と24の出力を並列にして入力
端に接続されたＡＮＤゲートで十分である。

本考案に一次側に半導体等の素子を用いたインバータ回
路電源等に有益であるが、これに限らず、一般の溶接機
等においても、入力電圧の欠相による単相運転や過電圧
からの保護に使用することができる。

以上述べた如く本考案は三相電源の相間に検出用の変圧
器と、基準電源用の変圧器を設け、夫々の出力電圧を比
較する第１及び第２の比較回路の出力を判別することに
より、三相電源の過大電圧及び過小電圧に加えて欠相を
も検出できる簡単な構成の三相電源の異常検出装置であ
るから、電源を構成する素子の耐圧を越える過大電圧か
らの保護、入力電圧が電源接続部の接触不良やエンジン
発電機等の出力が低下した場合等に中途半端な電圧で作
動することによる素子破壊の防止及び欠相による単相運
転時の素子に流される過大電流による破壊からの保護が
確実にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すブロツク図である。 １……三相電源、2,5……整流回路、３……インバー
タ、11……起動停止回路、12……第１の変圧器、13……
安定化回路、14……第２の変圧器、15……ダイオード、
16……コンデンサ、17,18,19,20……抵抗器、21……第
１の比較回路、22,23……抵抗器、24……第２の比較回
路、25……異常検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 山中 善文 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立精 工株式会社内 (72)考案者 瀬戸口 利喜雄 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立精 工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−156864（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】三相電源と、この三相電源に接続された整
   流回路と、この整流回路に接続され且つ整流回路からの
   出力を高周波交流に変換するインバータと、このインバ
   ータに接続された高周波用変圧器と、この高周波用変圧
   器からの高周波交流を整流した後負荷に供給するインバ
   ータ溶接機に使用される三相電源の異常検出装置におい
   て、上記三相電源の１つの相間に接続された第１の変圧
   器と、この第１の変圧器の二次側出力をレベルの異なる
   複数の基準電圧に変換する安定化回路と、上記三相電源
   の他の相間に接続された第２の変圧器と、この第２の変
   圧器の二次側を上記基準電圧に対応する比較電圧に変換
   する変換回路と、この変換回路からの比較電圧を上記安
   定化回路からの高レベルの基準電圧と比較し、異常電圧
   （過電圧）を検出する第１の比較回路と、上記変換回路
   からの比較電圧を上記安定化回路からの低レベルの基準
   電圧と比較し、異常電圧（低電圧）を検出する第２の比
   較回路と、上記第１の比較回路及び第２の比較回路の出
   力により上記三相電源の異常を判別する異常検出回路を
   有することを特徴とする三相電源の異常検出装置。