JPH046789A - 誘導加熱用インバータ電源 - Google Patents

誘導加熱用インバータ電源

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JPH046789A
JPH046789A JP2106451A JP10645190A JPH046789A JP H046789 A JPH046789 A JP H046789A JP 2106451 A JP2106451 A JP 2106451A JP 10645190 A JP10645190 A JP 10645190A JP H046789 A JPH046789 A JP H046789A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波誘導加熱に用いて好適なインハタ電源に
関する。
〔従来の技術〕
第5図は低周波誘導加熱用の従来のインバータ電源を示
したものである。図において、1は3相交流電源、2は
3相全波整流器、4は電圧平滑用コンデンサ、5は単相
インバータ、6は整合トランス、7は整合コンデンサ(
容量C)、8は抵抗骨(抵抗値R)9とインダクタンス
分(インダクタンス値L)10を有する誘導加熱負荷、
11はインバータ出力電圧Voを検出する電圧検出器、
12は整合コンデンサの電圧Vcを検出する電圧検出器
、13は同調制御回路である。I4はドライバ、インバ
ータ5はフライホイルダイオードDを逆並列接続してな
るトランジスタ丁rのフルブリッジ回路からなり、各ト
ランジスタTrはドライバ14から駆動信号をベースに
受けて0N10FFスイッチング動作を繰り返す。なお
15は突入電流制限抵抗、16は受電後の所定時間経過
後にONするスイッチである。
このインバータ電源では、インバータ出力周波数fをL
C直列共振回路の共振周波数(同調周波数)foから低
域側にずらせてインバータ5の出力制御を行う。
以下、これを説明する。例えば、鉄の加熱時等において
は、負荷のQ= (Lω/R)がQ=5程度になること
があり、この場合、インバータ出力tilLを低減して
115にするものとする。
負荷インピーダンスZは、 であるので、インバータ出力電流ILを115に(11
ω〉ωo=2πfOの場合、 Lω−=2 6R・ ・ ・ ・ ・ ・ ・(4)C
ω ここで、Q= (Lω/R)=5とすると、0.02 となる。即ち、インバータ出力電流(負荷電流)ILを
共振時の115に低減するためには、インバータ出力周
波数fを同調周波数foのほぼ7倍にしなければならな
い。また、Q−10の場合には、 ω=1.4ω0・・・・・・・・・・・・・・・(7)
となり、インバータ周波数fを同調周波数foから40
%ずらせるだけで済む。
(2)ω〈ω0の場合、 Lω=26R・・・・・・・・(8) Cω となり、QI5の場合は、 ω=0.71 ω0 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
 ・ ・ ・ ・ ・ ・α0)となる。またQ=10
の場合には、 ω= 0.82ω0・・・・・・・・・・・・・・@と
なる。
このように、インバータ5をωくω0の周波数域で制御
するほうが、ω〉ω0の範囲で制御する場合に比して少
ない周波数偏移で負荷電流ILを充分に制御することが
できるので、第5図の構成を持つインバータ電源は、従
来は、前記したように、同調周波数foより低域の周波
数域でインバータ周波数fを制御して、その出力の制御
を行うのが一般的であった。
ところが、高い周波数を用いる高周波誘導加熱において
、ω〈ω0の周波数範囲でインバータ出力の制御を行う
と、ダイオードDのリカバリー電流による損失が極めて
大きくなるので、従来、第6図に示す構成のインバータ
電源を使用している。
第6図において、17は位相制御されるサイリスク式整
流器、3は電圧平滑用のりアクドル、18は電圧設定器
(設定電圧Vs)、19は偏差増幅器、20は移相器、
21はパルストランスである。22は負荷8の電圧を検
出する電圧検出器である。
この構成においては、同調制御回路13が、常に、コン
デンサ電圧Vcがインバータ出力電圧VOに対して90
’遅れとなるような周波数指令を発生するよう機能し、
インバータ5を構成するトランジスタTrが常に電流零
時にオフとなるようにしているので、スイッチング損失
が低く、スイッチング損失が大きくなる1 0KHz以
上の周波数帯では非常に有利であり、この点から上記し
たように高周波誘導加熱用のインバータ!#として使用
されてきた。
しかし、この構成のインバータ電源は3相位相制御方式
であるため、入力周波数(50Hz、60Hz)により
その制御応答が制約される上、同調制御と位相制御を要
するために全体の回路構成が複雑になり、高価になると
いう問題があった。
本発明は上記問題を解消するためになされたもので、従
来に比し、安価な費用で、低損失で、高速応答可能にす
ることができる誘導加熱用インバータ電源を提供するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するため、交流を直流に変換す
る整流器、この整流器が送出する直流電圧を平滑回路を
通して入力するインバータを備え、このインバータの出
力を変圧器を介してコンデンサと誘導性負荷からなる直
列共振回路に給電し、インバータ出力周波数を、同調周
波数から周波数偏移してインバータ出力制御を行う誘導
加熱用インバータ電源において、 上記同調周波数は20KHz以上であり、かつ上記周波
数偏移はこの同調周波数より高い周波数域で行われる構
成としたものであり、 請求項2では、同調制御回路として、インパタ出力電圧
の検出信号をパルス波形に整形する回路とコンデンサ電
圧の検出信号をパルス波形に整形する回路の出力を入力
される排他的論理和回路、該排他的論理和回路の出力平
均値を演算する積分回路、該積分回路の出力に比例した
周波数信号を送出する電圧制御発振回路を備え、負荷電
圧のフィードバック値がインバータ設定電圧より大きい
場合に、両電圧の偏差を、上記積分回路の入力に、該積
分回路の出力が増大する向きに加える手段を付加されて
なる同調回路を用い、上記周波数信号をインバータの周
波数指令とするようにした。
〔作用〕
本発明では、インバ〜りを20KH2以上の周波数で動
作させるので、負荷のQが高く、小さな周波数偏移で出
力制御が可能である。
また、位相制御整流器を用いないので、高速応答が可能
である。
〔実施例〕
以下、本発明の1実施例を図面を参照して説明する。
第1図において、22は負荷8の両端電圧を検出する電
圧検出器、23は同調回路である。偏差増幅器19は電
圧設定器18が送出する設定電圧Vsと電圧検出器22
が送出するフィードハック電圧■、との偏差■2を検出
して同調回路23に入力する。この同調回路23は第2
図に示す回路構成を有している。
第2図おいて、31.32は波形整形回路であって、そ
れぞれインバータ出力電圧Vo、コンデンサ電圧Vcを
パルス波形に整形して排他的論理和回路33に入力する
。34.35はスイッチ、36〜42は抵抗、43は積
分回路、44は電圧制御発振回路であり、電圧制御発振
回路44は排他的論理和回路33の出力CのH期間とH
期間の平均値に比例した周波数の信号(パルス)fを発
生する。45は加算回路であって、偏差増幅器19の出
力■2と抵抗41.42による分圧すの電圧(バイアス
電圧)Vlとを加算する。加算回路45はカットオフダ
イオード46、抵抗38を介して分圧点aに接続されて
いる。V3は加算回路45の出力を示す。
本発明は、インバータの出力周波数fが、20KHz以
上になると、前記したQは最低でもQ−15程度になり
、20%程度の小さな周波数偏移で前記した電流制御を
実現し得ることに着目してなされたもので、本実施例に
おけるインバータ5としては、その駆動周波数が20K
Hz以上のインパ゛−夕を用いる。
本実施例においては、同調回路23は、V2=0、V3
=V1である場合、基本的に、電圧検出器12の出力位
相が電圧検出器11の出力位相に対して90°の位相遅
れとなるような周波数信号(インバータ5の周波数指令
となる)fを出力するが、ダイオードDのリカバリー電
流を流さないようにするため、この周波数信号fの値が
同調周波数foより若干高い値となるように積分回路入
力を調整し、電圧進み位相で力率0.9以上となるよう
に制御する。
この状態で、VS<VLになり、V2〈0、でV3<V
lになると、積分回路43の出力が増加し、周波数信号
fの値が増大して、インバータ出力電流ILは減少する
。逆に、■s >VLになると、加算回路45の出力は
ダイオードプロ・ツクされるため、同調制御回路23は
電圧検出器11と12の出力だけに基づく動作を行う。
本実施例では、インバータ出力周波数fを高くして負荷
電流ILを減少させてゆくため、トランジスタTrがス
イッチングする電流■0は、第3図、第4図に示す如く
、ピーク電流値が減るのと相殺する方向にあり、トラン
ジスタTrのオフ損失は前記第6図の同時同調方式の場
合と殆ど変わらないレベルにおさまる。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明した通り、インバータを、20KHz
以上の高周波で動作させるようにし、かつ周波数偏移は
同調周波数より高い周波数域で行われる構成としたこと
により、インバータ出力周波数を大きく変化させなくて
もその出力制御を行うことができ、低損失で、かつ高速
応答可能なインバータ電源を、従来に比し、安価な費用
で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示すブロック図、第2図は
上記実施例における同調回路の具体的回路図、第3図お
よび第4図は上記実施例のスイッチングオフ損失を説明
するための波形図、第5図および第6図は従来の誘導加
熱用インバータ電源を示すブロック図である。 2・・整流器、4・・コンデンサ、5・インバータ、1
1、12、22・・・電圧検出器、18・電圧設定器、
23・・同調制御回路、31、32・波形整形回路、3
3・・・排他的論理和回路、43・積分回路、44、電
圧制御発振回路、45・加算回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流を直流に変換する整流器、この整流器が送出
    する直流電圧を平滑回路を通して入力するインバータを
    備え、このインバータの出力を変圧器を介してコンデン
    サと誘導性負荷からなる直列共振回路に給電し、インバ
    ータ出力周波数を、同調周波数から周波数偏移してイン
    バータ出力制御を行う誘導加熱用インバータ電源におい
    て、上記同調周波数は20KHz以上であり、かつ上記
    周波数偏移はこの同調周波数より高い周波数域で行われ
    ることを特徴とする誘導加熱用インバータ電源。
  2. (2)インバータ出力電圧の検出信号をパルス波形に整
    形する回路とコンデンサ電圧の検出信号をパルス波形に
    整形する回路の出力を入力される排他的論理和回路、該
    排他的論理和回路の出力平均値を演算する積分回路、該
    積分回路の出力に比例した周波数信号を送出する電圧制
    御発振回路を備え、負荷電圧のフィードバック値がイン
    バータ設定電圧より大きい場合に、両電圧の偏差を、上
    記積分回路の入力に、該積分回路の出力が増大する向き
    に加える手段を付加されてなる同調制御回路を有し、上
    記周波数信号をインバータの周波数指令とする請求項1
    記載の誘導加熱用インバータ電源。
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