• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2000년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.581-586
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• 2000

Gas metal arc welding(GMAW) uses a continuously fed electrode as a filler metal. The arc is shielded from atmospheric contamination by an inert gas active or inert/active gas mixture delivered through the welding gun and cable assembly. The recent research topics on $CO_2$ are welding machines are focused mainly on the reduction method of generated spatter by using new type consumable electrode metal or inverter control method. The various current waveform control methods have been researched for welding performance improvement. Until now current waveform control methods reduce to spatter occurred by instantaneous short circuiting,. but these methods is drawback that no reduce spatter occurred by arc reignition. In this paper the previous arc reignition current control method for welding performance improvement of inverter arc welding machine is studied and compared the various current control methods with the previous arc reignition current control method.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1995년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.420-423
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• 1995

The electric arc welding machine with high-frequency inverter is studied in this paper which could make more saving in energy than conventional ones with inherent low efficiency. The inverter circuit has been already adopted to special welding machines such as MIG and TIG for improving operating performances so much. But this adoption has not be applied to conventional ac arc welding machine until now. The proposed technology for higher efficiency is to apply the high frequency inverter, together with noise-cut transformer. Overall output characteristics are investigated in aspect of cost and circuit performance. The proposed system is conducted practical experiments using PWM controller.

• Journal of Power Electronics
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• 제7권3호
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• pp.181-190
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• 2007

This paper presents a novel circuit topology of a DC bus line series switch and parallel snubbing capacitor-assisted soft-switching PWM full-bridge inverter type DC-DC power converter with a high frequency planar transformer link, which is newly developed for high performance arc welding machines in industry. The proposed DC-DC power converter circuit is based upon a voltage source-fed H type full-bridge soft-switching PWM inverter with a high frequency transformer. This DC-DC power converter has a single power semiconductor switching device in series with an input DC low side rail and loss less snubbing capacitor in parallel with the inverter bridge legs. All the active power switches in the full-bridge arms and DC bus line can achieve ZCS turn-on and ZVS turn-off transition commutation. Consequently, the total switching power losses occurred at turn-off switching transition of these power semiconductor devices; IGBTs can be reduced even in higher switching frequency bands ranging from 20 kHz to 100 kHz. The switching frequency of this DC-DC power converter using IGBT power modules can be realized at 60 kHz. It is proved experimentally by power loss analysis that the more the switching frequency increases, the more the proposed DC-DC power converter can achieve a higher control response performance and size miniaturization. The practical and inherent effectiveness of the new DC-DC converter topology proposed here is actually confirmed for low voltage and large current DC-DC power supplies (32V, 300A) for TIG arc welding applications in industry.

• 전력전자학회논문지
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• 제5권4호
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• pp.358-369
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• 2000

얇은 판형 용접에 광범위하게 사용되는 피복아크 용접기는 용접전원으로 변압기를 사용하는 AC 아크용접기외 인버터를 사용하는 인버터 아크 용접기로 구분된다. AC아크용접기는 변압기를 사용하므로 전체시스템의 부피 및 무게가 커지며 변압기 탭조정으로 인한 최적 출력전압이 설정되지 않아 용접성는이 저하되는 단침이 있다. 이러한 단점올 개선히고 용접성능을 향상시키기 위하여 고속반도체 소자를 이용한 인버터 아크용접기가 많이 연구되고 있다. 인버터 피복아크 용집기시스템은 다이오드 정류기, 인버터, 고주파 변압기, 출력측 정류기 및 리엑터로 구성되어져 있는데, 입력전원측에 다아오두 정류기를 사용함으로서 고조파 다량 힘유 및 입력역률 저하등을 가져오며, 일정 듀티를 갖는 정전압제어방식을 이용하고 아크용접시스템 고유의 정전류특성은 변압기의 누설구조애 의해 실현하고 았다. 따라서 본 논문에서든 이상의 단점을 해결하기 위하여 PWM 컨버터를 적용하여 입력측의 고조파를 제거하고 입력역률 99% 유지할 수 있었으며, 또한 새로운 혼형제어기법을 적용하여 순시적인 용접 출력전압과 전류를 제어하여 용접 출럭전압과 전류를 일정하게 유지시킴으로서 AC아크용접기와 비교하여 스패터룹 70%감소시켰으며 무부하시 10%의 효율 상승을 가져왔다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.24-24
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• 2009

현재 조선소를 비롯하여 각종 산업 전반적으로 기존의 SCR 용접기를 대체하여 용접품질이 우수한 인버터 용접기가 널리 사용되고 있는 실정이다. 그러나 기존 인버터 용접기의 전원은 Mono 타입으로 이루어져 있어 대용량 인버터 용접기의 경우 대용량 스위칭 소자가 요구되어 제조원가가 높다. 그리고 문제 발생 시 용접기의 사용이 불가능하게 된다. 개발된 단위모듈을 병렬로 연결하여 대용량 용접기를 구성하게 되면 제조원가를 절감할 수 있으며 병렬로 연결되어 단위 모듈에 문제가 발생하여도 계속적인 사용이 가능하고, 주 회로를 작은 용량으로 분산시켜 전력을 제어하므로 높은 에너지 효율을 가지게 된다. 또한 인버터 용접기의 가장 중요한 성능인 스위칭 주파수에 있어서도 기존의 인버터 용접기는 20kHz의 스위칭 주파수를 가지지만 본 기술은 낮은 전력을 병렬로 연결하여 대용량을 동시에 제어가능 하므로 약 70kHz의 고속제어가 가능하다. 본 연구에서는 개발된 용량 170A단위모듈을 병렬로 연결하여 단위모듈 집적형 인버터 아크용접기 510A, 680A급의 부하테스트 실시 및 기본출력특성에 대하여 실험하였으며, GMAW에서 ${\Phi}1.6$ 솔리드 와이어를 이용하여 두께 20t의 후판 맞대기 용접에 적용실험을 실시하였다. 그 결과 모든 전류영역에서의 부하특성 및 출력특성이 양호하게 나타났으며, 후판 맞대기 용접에서는 SAW에 버금가는 생산성과 용접특성을 얻을 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제45권4호
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• pp.60-67
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• 2008

본 연구에서는 일반적으로 용접기의 전원장치로 사용되어지는 풀-브리지 회로에 2개의 스위치와 2개의 무손실 스너버 부분 공진 커패시터, 2개의 다이오드로 구성된 간단한 액티브 보조 부분 공진 스너버를 추가한 새로운 하프 브리지 소프트 스위칭 PWM DC-DC 컨버터를 제안하였다. 제안한 하프 브리지 소프트 스위칭 DC-DC 컨버터 회로는 기존 회로의 DC 버스라인 스위치에 발생되는 도통 손실을 저감하여 고주파 변압기의 1차측의 전류가 2차측보다 작아지는 저 전압, 대전류 직류출력을 얻어 수 있었다. 그리고, 모든 영역에서 ZCS/ZVS 동작하므로써 저전압, 대전류 직류 출력의 스위칭 전원 장치에 있어 고주파, 고효율, 고출력을 실현할 수 있다. 이러한 모든 사항은 시뮬레이션과 실험 결과로부터 도출하였으며, 제안한 회로의 단점을 보완할 경우에는 차세대형 TIG MIG MAG 아크 용접기용 전원으로 용이할 것으로 판단된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.26-33
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• 2008

본 연구에서는 일반적으로 용접기의 전원장치로 사용되어지는 풀-브리지 회로에 1개의 스위치와 1개의 무손실스너버 부분 공진 커패시터로 구성된 간단한 액티브 보조 부분 공진 스너버를 추가한 새로운 풀-브리지 소프트 스위칭 PWM DC-DC 컨버터를 제안하였다. 제안한 풀-브리지 소프트 스위칭 DC-DC 컨버터 회로는 각 액티브 스위치에 인가된 전압이 DC 버스 라인 전압의 1/2로 되기 때문에 AC 400(V)계 상용전원 라인에 적용할 경우에도 600(V)내압의 스위칭 소자(IGBT)가 적용 가능하며, 기존 회로의 DC버스 라인 스위치에 발생되는 도통 손실을 저감하여 고주파 변압기의 1차측의 전류가 2차측보다 작아지는 저 전압, 대전류 직류 출력을 얻어 수 있었다. 그리고 모든 영역에서 ZCS/ZVS 동작함으로써 저전압, 대전류 직류 출력의 스위칭 전원 장치에 있어 고주파, 고효율, 고출력을 실현할 수 있다. 이러한 모든 사항은 시뮬레이션과 실험 결과로부터 도출하였으며, 제안한 회로의 단점을 보완할 경우에는 차세대형 TIG MIG MAG 아크 용접기용 전원으로 용이할 것으로 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제17권5호
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• pp.61-68
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• 1999

For the last two decades, waveform control techniques have been successively developed and applied for the inverter welding machines resulting in the substantial reduction of spatter generated in CO₂ welding. One of the constituents commonly involved in those techniques is to delay the instant of current increase to some extent after the initiation of short-circuiting. Although this technique has been known to be quite effective in reducing the spatter generation through the suppression of is instantaneous short circuiting, the delay time necessary for minimum spatter has not been clearly understood. In this study, the control system for varying the delay time was constructed so that the spatter generation rates could be measured over a wide range of delay time, 0.29-2.0 msec. As a result of this study, it was demonstrated that spatter generation rate(SGR) sharply decreased at delay time of 0.6 msec and longer accompanied with the change in characteristics of short circuit mode from the instantaneous short-circuiting(ISC) dominant to normal short-circuiting(NSC) dominant. Another feature that have been found in current waveform of over 0.6msec was the creation of current pulse right after the arc reignition stage. Because of this current pulses weld pool oscillated in wave-like fashion and it looks like to play an important role in developing short circuiting between electrode and weld pool.