JPS598149B2 - 周波数変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周波数変換装置、特に低周波交流を直接高周波
交流電流に変換する周波数変換装置およびその制御回路
に関するものである。

従来、低周波交流を直接高周波交流に変換する直接周波
数変換装置の実施例は非常に少なく、その制御回路は非
常に複雑となる欠点があつた。

また誘導加熱調理器などに応用する場合には鍋材質によ
り、加熱出力が変化する欠点があり、また負荷変動が大
きいため安定な発振を得るために加熱コイル電流を検知
して、定出力電流制御などを実施していたが、制御回路
が複雑になり、また価格が高くなるなどの欠点があつた
。本発明は以上の欠点を考え、簡単な制御回路と周波数
変換回路により、直接低周波交流を高周波交流に変化す
るものであり、特に誘導加熱調理器に応用すれば負荷変
動に対して安定であり、鍋材質に対する加熱出力変動の
少ない誘導加熱調理器を実現できる。

以下図面に従がい本発明の一実施例について詳細な説明
を行なう。

第１図において、低周波交流電源１より電源スイツチ２
を介して周波数変換回路３に交流電圧を加える。

周波数変換回路３は低周波交流を直接高周波交流に変換
するもので、制御回路４により発振制御される。周波数
変換回路３は交流電源１と並列関係に接続される入力コ
ンデンサ３１の一方の入力端子よリチヨークコイル３２
と双方向導通可能なパワー半導体プロツクの直列回路を
直列接続し、入力コンデンサ３１と並列関係に接続する
。

またパワー半導体プロツク３３と並列関係にスナバーコ
ンデンサ３４とスナバ一抵抗の直列ＲＣ回路、および、
共振用コンデンサ３６と共振用インダクタを兼ねる誘導
加熱コイル３７を含む直列共振回路を並列関係に接続す
る。パワー半導体プロツク３３はサイリスタ３３ａ，３
３ｂを逆並列接続したもので、交流電源１が正の時、ア
ノード電圧が正となるサイリスタが先に導通し、次に逆
並列接続したサイリスタが導通にするような幅の広いゲ
ート電流が制御回路４より与えられる。制御回路４は交
流電源入力端子４１ａ，４１ｂと、パワー半導体プロツ
ク３３の電圧検知端子４２、およびサイリスタ３３ａ，
３３ｂのゲート−カソード端子に接続されるゲート出力
端子４３ａ，４３ａ′、ゲート出力端子４３ｂ，４３ｂ
′よりなる。第２図はパワー半導体プロツク３３の電流
、電圧波形およびゲート電流波形を示し、Ｉｔｈはパワ
ー半導体プロツク電流で、正弦波状パルス波形で、１１
は先に導通するサイリスタノード電流でそのパルス幅を
Ｔｓ，ｉ２は回生電流で次に導通するサイリスタ電流波
形でそのパルス幅はＴＤである。

またＴｈはパワー半導体電圧波形で、そのパルス幅をＴ
２とする。またサイリスタ３３ａ，３３ｂのゲートトリ
ガ電流は同じもので、そのパルス幅Ｔ，はＴｓよりも長
く、Ｔ１−ＴＳ＋ＴＤよりも短かい。本発明による制御
回路４はパワー半導体プロツク３３のオフ期間、すなわ
ちＴ２を一定にするものであり、その一実施例を第３図
に示す。

第３図において、パワー半導体プロツク３３の電圧を検
知するターンオフ電圧検知回路４４、その出力電流に応
じて動作するタイマー回路４５、タイマー回路出力電圧
と、設定電圧レベルと比較する比較回路４６、比較回路
の出力に応じて動作するトリガ信号発生回路４８および
ゲートトリガ回路４９よりなる。

ターンオフ電圧検知回路４４はパワー半導体プロツク３
３がターンオフした時、印加電圧を検知するもので、逆
直列接続された定電圧ダイオード４４０ａ，４４０ｂと
抵抗４４１の直列回路をダイオードブリツジを構成する
ダイオード４４２ａ，４４２ｂ，４４２ｃ，４４２ｄの
一方の入力端子に接続し、正出力となるダイオードブリ
ツジの出力はトランジスタ４４３のベースへ、負出力と
なるダイオードブリツジの出力はトランジスタ４４３の
エミツタに接続され、そのベースーエミツタ間にはベー
スーエミツタ抵抗４４４を接続する。ターンオフ電圧検
知回路４４の入力端子４２が、正あるいは負の時にトラ
ンジスタ４４３は導通し、パワー半導体プロツク３３の
電圧が非常に低い場合、あるいはターンオン時にはトラ
ンジスタ４４３はオフ状態でコレクタ抵抗４５０をベー
スに接続されたトランジスタ４５１も同様にオンオフし
、そのコレクタ電圧Ｖｚは、第４図Ｖｚに示す如く、パ
ワー半導体プロツク３３がオンの時Ｌレベル、オフの時
Ｈレベルとなり、タイマー抵抗４５３，４５４とタイマ
ーコンデンサ４５５に電圧を印加する。インバータ４５
６は信号ＶｚがＬレベルになると出力抵抗４５７を介し
てトランジスタ４５８をオンオフさせ、タイマーコンデ
ンサ４５５を急速に放電させる。比較回路４６はＰＵＴ
４６Ｏのアノード電圧ＶＡと、ゲート電圧ＶＧ、すなわ
ち可変抵抗４６１と抵抗４６２の分電圧を比較するもの
で、ゲート電圧ＶＧを変えるためにコントロール電圧Ｖ
ｃを制御する。コントロール電圧Ｖｃはトランジスタ４
６４のベース電位を決める分圧抵抗４６５，４６６、可
変抵抗４６７により最低電圧が０Ｒ動作のダイオド４６
３ａにより、設定されダイオード４６３ｂのアノード電
圧が高くなると、第３図ＶＡＯ）Ｔ２期間が変化する。
交流電源電圧検知回路４７のフイルターリングされた出
力電圧が高くなるとＶｃが高くなり、Ｔ２は長くなる。
すなわち、電源電圧が高くなつてパワー半導体プロツク
電流が増加するのを防いでいる。ＰＵＴ４６Ｏのカソー
ド電流はトランジスタ４８０をターンオンさせ、そのコ
レクタ電圧Ｖｒは第４図ｒの如きパルス波形となる。タ
イマーコンデンサ４８２ａ，４８２ｂ，およびインバー
タ４８３ａ，４８３ｂおよびタイマー抵抗４８４ａ，４
８４ｂよりなるモノステーブルマルチバイブレータの出
力信号ＶＯをゲートトリガ回路４９に印加する。ゲート
トリガ回路はダーリントントランジスタ４９３，４９４
のコレクタに接続されたパルストランス４９７の２つの
２次巻線によりサイリスタ３３ａ，３３ｂを同時にトリ
ガし、同時に逆バイアス電圧を印加するもので、第４図
におけるＩｇはゲート電流、ｇはゲート−カソード電圧
波形であり、Ｉｔｈはパワー半導体プロツク３３の電流
波形を示す。特にこのゲートトリガ回路４９はパルスト
ランス４９７のはねかえり電圧を逆バイアス電圧に利用
している。なおトランジスタ４５８のコレクタより引き
出した端子ｅを零にすることにより発振を禁止できるの
で、禁示端子ｅとした。以上述べた如く本発明は少なく
とも２つの逆並列接続したサイリスタを含む周波数変換
回路において、そのターンオフ期間Ｔ２を一定に制御す
るもので、パワー半導体プロツクがターンオフしてから
、一定時間の後パワー半導体プロツクを導通させるもの
で、転流エネルギーが共振用コンデンサに一定にチヤー
ジされてからターンオン信号を送るもので発振が非常に
安定になる。

また誘導加熱調理器においては、鍋材質による出力バラ
ツキが低減する特長がある。さらに入力交流電源の変動
に対しても安定であり、無負荷状態においてもパワー半
導体印加電圧がほとんど一定になる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す周波数変換装置の回路
図、第２図は同要部の各部波形図、第３図は本発明によ
る制御回路の具体回路図、第４図はその各部波形図であ
る。 １・・・・・・入力交流電源、２・・・・・・電源スイ
ツチ、３・・・・・・周波数変換回路、４・・・・・・
制御回路、３１・・・・・・入力コンデンサ、３２・・
・・・・チヨークコイル、３３・・・・・・半導体プロ
ツク、３３ａ，３３ｂ・・・・・・半導体プロツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低周波交流を直接高周波交流に交換する周波数変換
   回路とその制御回路からなり、前記周波数変換回路は少
   なくとも一つの双方向導通可能なパワー半導体ブロック
   と、共振用コンデンサと共振用インダクタを含む共振回
   路を含み、前記制御回路は前記パワー半導体ブロックの
   オフ時の端子電圧を検知するターンオフ電圧検知回路と
   、このターンオフ電圧検知回路の出力信号に応じて動作
   するタイマー回路と、このタイマー回路の出力と設定電
   圧レベルとを比較する比較回路と、この比較回路の出力
   信号に応じて前記半導体ブロックにトリガ信号を供給す
   るトリガ信号発生回路とを備えた周波数変換装置。 ２ ターンオフ電圧検知回路は、パワー半導体ブロック
   電圧の零電圧近辺において、タイマー回路の動作を停止
   させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の周
   波数変換装置。 ３ タイマー回路はターンオフ電圧検知回路の出力信号
   に応じて充放電することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の周波数変換装置。 ４ トリガ信号発生回路はモノステーブルマルチバイブ
   レータを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の周波数変換装置。 ５ 制御回路はパワー半導体ブロックを構成する逆並列
   接続されたサイリスタに同時にトリガ信号を与えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の周波数変換装
   置。