JPH0785207B2 - 加熱電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、シリコン等の負性抵抗特性の負荷を加熱成
長させる加熱電源装置、特に、通電開始時（加熱初期）
には高電圧を必要とし、通電最終時（加熱後期）には大
電流を必要とする加熱電源装置に関するものである。

［従来技術］ 第１図は従来の加熱電源装置を示す回路図であり、図に
おいて、１は１次巻線1aと２次巻線1bを有するタップ付
変圧器、2,3は夫々一対のサイリスタを逆並列接続した
サイリスタユニットで、前記２次巻線1bのタップに接続
されている。４はシリコンなどの負性抵抗特性を有する
多結晶半導体負荷で、前記サイリスタユニット2,3を通
じて前記２次巻線1bに接続されている。

次に動作について説明する。加熱前の負荷４は抵抗が高
く、高電圧の電源が必要となる。そこで、タップ付変圧
器１の高圧タップに接続されたサイリスタユニット２を
ONし、負荷４には高電圧を供給する。

サイリスタユニット２は負荷４が加熱により成長し、そ
の抵抗が下がるに従い、負荷の成長に見合った電流を通
電するように、図示しない制御回路からの出力信号で通
電電流の位相制御が行われるが、電圧の低下によって力
率が悪化する。このため、負荷に対する供給電圧が予め
決めた規定値まで下がったときは、タップ付変圧器１の
低圧タップに接続されたサイリスタユニット３に前記制
御回路からの出力信号を供給するように回路を切替え、
力率を良くして通電を続け、最終的には、負荷４を大電
流が流れるまでに成長させる。

従来の加熱電源装置は以上のように構成されているの
で、高圧タップでは低電流でよいが、低圧タップになる
と大電流が必要となるため、特殊な変圧器が必要とな
り、電流制御用のサイリスタユニットも大容量のものが
必要になるなどの欠点があった。

［発明の概要］ この発明は、上記のような従来の欠点を除去するために
なされたもので、通電開始時は複数の負荷をそれぞれ電
源に対し並列に接続して個別に高電圧を印加し、負荷電
流が増加するに従い該負荷を順次に直列接続して、全通
電区間において加熱電源出力をほぼ同一とすることによ
り、多数の低圧タップを必要としない構造の簡単かつ安
価な主変圧器用い、大容量のサイリスタユニットを必要
としない加熱電源装置を提供するものである。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を前記第１図と同一部分に同
一符号を付した第２図について説明する。

第２図において、21は主変圧器、Ｉはサイリスタユニッ
ト群、41、42は負性抵抗特性である負荷、51、52は昇圧
変圧器である。

サイリスタユニット群Ｉは、一対のサイリスタSCR1、SC
R2を逆並列接続して構成した２つのサイリスタユニット
２、３からなり、主変圧器21の２次巻線21bの一端に並
列接続されている。

昇圧変圧器51、52は、１次巻線51a、52aが互いに直列に
接続され、サイリスタユニット２を介して主変圧器21の
２次巻線21bの一端に接続され、２次巻線51b、52bが極
性を反対にして互いに直列に接続され、サイリスタユニ
ット３を介して主変圧器21の２次巻線21bの一端に接続
されている。

負荷41、42はそれぞれ２次巻線51b、52bに並列に接続さ
れ、且つ互いに直列に接続してサイリスタユニット３を
介して２次巻線21bの一端に接続されている。

次に動作について説明する。説明を簡単にするために、
昇圧変圧器51、52の昇圧比は２倍とする。通電開始時、
負性抵抗特性の負荷41、42は高圧低電流が必要となる。
又、通電最終時は低圧大電流が必要となる。このため、
通電開始時は、負荷41、42を並列に接続して個別に高電
圧を印加し、最終時は負荷41、42を直列に接続すれば、
主変圧器21より見た負荷はほぼ一定となる。

そこで、通電開始時、サイリスタユニット２をONし、昇
圧変圧器51、52の１次巻線51a、52aに通電する。２次巻
線51b、52bは負荷41、42が接続されており、電源側から
見た場合、負荷41、42は主変圧器21の２次巻線21bに対
して並列接続された形となり該負荷41、42には高電圧が
印加される。

負荷41、42が加熱により成長し、その抵抗が下がるに従
い、サイリスタユニット２は図示しない制御回路からの
出力信号を受けて通電電流の位相制御を行い、負荷41、
42の成長に見合った電流を通電する。そして、負荷41、
42に対する供給電圧が予め決めた規定値まで下がったと
きは、サイリスタユニット２をOFF、サイリスタユニッ
ト３をONとするように、図示しない制御回路からの出力
信号で回路を切換えて負荷41、42を主変圧器21の２次巻
線21bに対して直列に接続する。これにより電源側から
負荷を見た電圧は２倍、電流は1/2となり、力率が改善
され、最終的には負荷41、42には大電流が流れるまで成
長する。

上記実施例では負荷41、42を２台設ける例を示したが、
第３図は主変圧器21、サイリスタユニット群Ｉ、複数の
昇圧変圧器ユニット群５、複数の負荷41〜4m、制御回路
とを有する回路図である。サイリスタユニット群Ｉは、
一対のサイリスタSCR1、SCR2を逆並列接続して構成した
複数のサイリスタユニット31〜3nからなり、それぞれ主
変圧器21の２次巻線21bの一端に並列接続されている。

昇圧変圧器群５は、１次巻線51a〜5maが互いに直列に接
続され、サイリスタユニット31を介して主変圧器21の２
次巻線21bの一端に接続され、２次巻線51b〜5mbが極性
を反対にして互いに直列に接続されたｎ個の昇圧変圧器
51〜5mからなる第１の昇圧変圧器ユニット5aと、１次巻
線61a〜6maが互いに直列に接続され、サイリスタユニッ
ト32を介して主変圧器21の２次巻線21bの一端に接続さ
れ、２次巻線61b〜6mbが極性を反対にして互いに直列に
接続されたn/2個の昇圧変圧器61〜6mからなる第２の昇
圧変圧器ユニット5bと、１次巻線71a〜7maが互いに直列
に接続され、サイリスタユニット33を介して主変圧器21
の２次巻線21bの一端に接続され、２次巻線71b〜7mbが
極性を反対にして互いに直列に接続されたn/4個の昇圧
変圧器71、7mからなる第３の昇圧変圧器ユニット5cとの
ように、昇圧変圧器の個数が順次n/2ずつ少なくなる複
数の昇圧変圧器ユニットから構成されている。

複数の負荷41〜4mはそれぞれ昇圧変圧器51〜5mの２次巻
線51b〜5mbに並列に接続され、かつ２個直列の負荷（4
1、42）、（43、44）が昇圧変圧器61〜6mの２次巻線61b
〜6mbに並列に接続され、４個直列の負荷（41〜44）、
（45〜4m）が昇圧変圧器71〜7mの２次巻線71b〜7mbに並
列に接続されるように、直列の個数を順次２倍ずつ多く
している。

上記のように構成すると、負荷は何台でも設けることが
できる。又、負荷台数が多いほど負荷直並列の組合せが
多くでき、より細かな力率調整ができる利点がある。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、一対のサイリスタを
逆並列接続して構成した２つのサイリスタユニットを主
変圧器の２次巻線の一端に並列接続し、互いに直列に接
続された昇圧変圧器の１次巻線を上記サイリスタユニッ
トの一方に接続し、極性を反対にして互いに直列に接続
された昇圧変圧器の２次巻線を上記サイリスタの他方に
接続し、この２次巻線と並列に接続した負荷を互いに直
列に接続して昇圧変圧器ユニットを構成したので、サイ
リスタユニットと昇圧変圧器とにより、負荷の直並列を
切替ると同時に、負荷電流のコントロールも行なえる。
特に、並列接続となった場合、昇圧変圧器がそれぞれの
負荷に流れる電流を同じにする電流分配器の機能を利用
したもので、シリコン等の負性抵抗特性を加熱成長させ
る加熱電源装置として極めて有効であります。そして、
低圧タップを必要としない構造の簡単かつ安価な主変圧
器を用い、大容量のサイリスタユニットを必要とせず、
通電開始時は複数の負荷のそれぞれに、電源としての昇
圧変圧器の２次巻線から個別に高電圧を供給し、負荷電
流の増加に従って該負荷を順次直列に接続して、全通電
区間において負荷に対する加熱電源出力をほぼ同一とす
ることのできる加熱電源装置が得られる効果がある。

また、極性を反対に互いに直列に接続した多数の昇圧変
圧器の該２次巻線のそれぞれに並列に負荷を接続した第
１の昇圧変圧器ユニットと、この第１の昇圧変圧器ユニ
ットに対し昇圧変圧器の台数を1/2、1/4…と少なくした
第２…第ｎ昇圧変圧器ユニットとを有し、上記負荷の直
列接続数を２倍、４倍…と順次増やして上記第２…第ｎ
昇圧変圧器ユニットの２次巻線に接続して構成したの
で、上記の効果を有するとともに負荷の直並列の組合せ
を多くでき、より細かな力率調整ができるもので、加熱
成長させる負極抵抗特性の負荷の加熱電源装置としてき
わめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の加熱電源装置を示す回路図、第２図はこ
の発明の一実施例による加熱電源装置を示す回路図、第
３図はこの発明の他の実施例を示す回路図である。 １はタップ付変圧器１、２、３、31〜3nはサイリスタユ
ニット、４、41〜4mは多結晶半導体負荷、５〜5mは昇圧
変圧器、61〜6mは昇圧変圧器、71〜7mは昇圧変圧器、8
1、82は昇圧変圧器、21は主変圧器。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主変圧器（21）と、サイリスタユニット群
   （Ｉ）と、２つの昇圧変圧器（51）、（52）と、負性抵
   抗特性である負荷（41）、（42）と、制御回路とを有す
   る加熱電源装置であって、 サイリスタユニット群（Ｉ）は、一対のサイリスタ（SC
   R1、SCR2）を逆並列接続して構成した２つのサイリスタ
   ユニット（２）、（３）からなり、主変圧器（21）の２
   次巻線（21b）の一端に並列接続され、 昇圧変圧器（51）、（52）は、１次巻線（51a、52a）が
   互いに直列に接続され、サイリスタユニット（２）を介
   して主変圧器（21）の２次巻線（21b）の一端に接続さ
   れ、２次巻線（51b）、（52b）が極性を反対にして互い
   に直列に接続され、サイリスタユニット（３）を介して
   主変圧器（21）の２次巻線（21b）の一端に接続され、 負荷（41）、（42）はそれぞれ２次巻線（51b）、（52
   b）に並列に接続され、かつ互いに直列に接続してサイ
   リスタユニット（３）を介して２次巻線（21b）の一端
   に接続され、 制御回路は、通電開始時は各負荷（41）、（42）を並列
   接続とし、負荷電流の増加過程で直列接続とするよう
   に、各サイリスタユニット（２）、（３）を制御する、 加熱電源装置。
2. 【請求項２】主変圧器（21）と、サイリスタユニット群
   （Ｉ）と、複数の昇圧変圧器ユニット群（５）と、負荷
   （41〜4m）と、制御回路とを有する加熱電源装置であっ
   て、 サイリスタユニット群（Ｉ）は、一対のサイリスタ（SC
   R1、SCR2）を逆並列接続して構成した複数のサイリスタ
   ユニット（31〜3n）からなり、それぞれ主変圧器（21）
   の２次巻線（21b）の一端に並列接続され、 昇圧変圧器ユニット群（５）は、１次巻線（51a〜5ma）
   が互いに直列に接続され、サイリスタユニット（32）を
   介して主変圧器（21）の２次巻線（21b）の一端に接続
   され、２次巻線（51b〜5mb）が極性を反対にして互いに
   直列に接続され、サイリスタユニット（31）を介して主
   変圧器（21）の２次巻線（21b）の一端に接続されたｎ
   個の昇圧変圧器（51〜5m）からなる第１の昇圧変圧器ユ
   ニット（5a）と、１次巻線（61a〜6ma）が互いに直列に
   接続され、サイリスタユニット（33）を介して主変圧器
   （21）の２次巻線（21b）の一端に接続され、２次巻線
   （61b〜6mb）が極性を反対にして互いに直列に接続され
   たn/2個の昇圧変圧器（61〜6m）からなる第２の昇圧変
   圧器ユニット（5b）と、１次巻線（71a〜7ma）が互いに
   直列に接続され、サイリスタユニット（33＋１）を介し
   て主変圧器（21）の２次巻線（21b）の一端に接続さ
   れ、２次巻線（71b〜7mb）が極性を反対にして互いに直
   列に接続されたn/4個の昇圧変圧器（71、7m）からなる
   第３の昇圧変圧器ユニット（5c）とのように、昇圧変圧
   器の個数が順次n/2ずつ少なくなる複数の昇圧変圧器ユ
   ニット（5a〜5m）からなり、 ｎ個の負荷（41〜4m）はそれぞれ昇圧変圧器（51〜5m）
   の２次巻線（51b〜5mb）に並列に接続され、かつ２個直
   列の負荷（41、42）、（43、44）が昇圧変圧器（61〜6
   m）の２次巻線（61b〜6mb）に並列に接続され、４個直
   列の負荷（41〜44）、（45〜4m）が昇圧変圧器（71〜7
   m）の２次巻線（71b〜7mb）に並列に接続されるよう
   に、直列の個数を順次２倍ずつ多くし、 制御回路は、通電開始時は各負荷（41〜4m）を並列接続
   とし、負荷電流の増加過程で直列接続とするように、各
   サイリスタユニット（31〜3n）を制御する、 加熱電源装置。