JP2001238456A - 高周波電源装置 - Google Patents

高周波電源装置

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JP2001238456A
JP2001238456A JP2000050548A JP2000050548A JP2001238456A JP 2001238456 A JP2001238456 A JP 2001238456A JP 2000050548 A JP2000050548 A JP 2000050548A JP 2000050548 A JP2000050548 A JP 2000050548A JP 2001238456 A JP2001238456 A JP 2001238456A
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Japan
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inverter
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control
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Minoru Kaneda
実 金田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータの並列接続で大容量化し、1つの
インバータの電流検出で各インバータを一括した同期制
御を行うのでは、インバータの故障発生時の復旧等に時
間がかかる。 【解決手段】 各インバータ21〜2Nには電流検出器7
A〜7Nを設け、スイッチ回路8は、電流検出器が電流検
出するインバータが故障発生したときに他の健全インバ
ータの電流検出器からの検出信号に切換えることで同期
制御による運転継続ができるようにする。制御回路6
は、電流検出器からの電流位相と各インバータの共通の
ゲート信号との位相比較により同期引き込みを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の高周波イン
バータを同期運転して大容量化した高周波電源装置に係
り、特に一部のインバータが故障したときの運転継続制
御に関する。
【0002】
【従来の技術】電縫管溶接システムに設備する高周波電
源装置は、基本的に図2に示す構成にされる。順変換器
やチョッパで構成されるコンバータ1は、商用電源等の
交流電力を電圧制御した直流電力に変換する。インバー
タ2は、コンバータ1を直流電源とし、半導体スイッチ
をブリッジ接続した主回路とそのゲート回路を有し、制
御回路からの高周波の一定周波数のゲート信号により半
導体スイッチをオン・オフ制御し、ゲート信号の位相制
御さらにはパルス幅制御により出力電流を制御した高周
波出力を得る。整合トランス3と整合コンデンサ4は、
インバータ2の出力から直列共振で正弦波の高周波電流
を得、この電流をワークコイル5に供給することにより
溶接材料Aの溶接部分に高周波誘導電流を発生させ、溶
接部分を誘導加熱で溶接する。
【0003】上記のように、インバータを高周波電源と
する装置において、200KW〜1000KWなど大容
量の高周波電源を必要とする場合、インバータ2単体を
大容量化する方法、又は図3に示すように、複数のユニ
ット化したインバータ21〜2Nに同じ周波数・電圧及び
位相の出力を得る同期制御をし、各出力を並列接続した
複数の整合トランス31〜3Nで電流加算する方法があ
る。
【0004】このインバータの並列接続による大容量化
装置は、標準化したインバータを必要容量分だけ増設
し、それぞれの出力を整合トランスを介して並列接続
し、その同期制御で済む。また、一部のインバータの故
障発生にも残りの健全インバータによる運転継続、又は
故障インバータを予備インバータへ切り替えることで運
転継続し、システムダウンを回避できる。
【0005】しかしながら、この高周波電源装置は、各
インバータを同期運転するための同期制御が必要とな
る。この同期制御には1台のインバータをマスタとして
その運転周波数と電圧及び位相に他のインバータを同期
させるが、周波数と電圧及び位相の全てを一致させる同
期化のための複雑な同期制御が必要となるし、同期制御
信号を通信回路を使って他のインバータに伝送する必要
があるため、同期化回路が複雑になる。
【0006】この問題を解消した装置として、各インバ
ータのうち、マスタとするインバータの出力電流検出に
より各インバータの一括したゲート制御で同期制御がで
きるようにしたものを本願出願人は既に提案している
(特願平10−283637号公報)。
【0007】この装置は、図4に示すように、インバー
タ21〜2Nのうち、インバータ2Nをマスタインバータ
とする。制御回路6は、インバータ2Nの出力端に設け
た電流検出器7により電流位相を検出し、この信号を基
に各インバータ21〜2Nに共通のゲート制御信号を与え
ることで同期制御を行う。
【0008】制御回路6は、電流検出器7による検出電
流を電圧信号に変換した電流位相と、各インバータの共
通のゲート制御信号との位相差を位相検出器61により
検出し、この位相差と位相設定値との偏差を位相アンプ
2で増幅して周波数制御信号(電圧)を得、この制御
信号を始動周波数設定値(電圧)に加算して周波数指令
とし、この周波数指令を電圧/周波数変換器63で対応
する周波数信号に変換し、この周波数信号を分周回路6
4で分周して各インバータに共通のゲート信号を得る。
【0009】始動周波数設定値は、負荷となるワークコ
イル5のリアクトルL,コンデンサ4の容量Cの共振周
波数近傍に一致させた値にする。また、位相検出器61
と位相アンプ62の位相制御系は、電流検出器7から得
る電流位相が電圧位相(ゲート位相)一致するよう同期
引き込み制御をする。
【0010】このような主回路構成及び制御回路6によ
り、各インバータ22〜2Nの出力周波数及び位相をマス
タインバータ2Nのそれらに一致させた同期制御を得
る。そして、1つの電流検出器7による電流検出のみで
同期制御回路を簡単にする。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】一般に、電縫管溶接ラ
インは、24時間連続運転もしくはそれに準ずる厳しい
連続運転が要求され、万一のトラブル発生時には少しで
も停止時間を短縮することが要求される。したがって、
電縫管溶接ラインの電源になる高周波電源装置も確実な
連続運転ができる信頼性の高いものが要求される。
【0012】従来装置では、電流検出回路を有するメイ
ンインバータに異常が発生したとき、その故障対策とし
て、他の健全インバータに電流検出器を移すか、故障イ
ンバータを早急に修復するかで対応することになり、メ
インインバータの故障発生がラインの停止時間を長く
し、最悪の場合にはラインの生産効率を大幅にダウンさ
せる恐れがあった。
【0013】本発明の目的は、インバータの故障発生時
の復旧を迅速にし、ライン停止等のシステムダウンへの
事故波及を回避できる高周波電源装置を提供することに
ある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数台のイン
バータにそれぞれ電流検出器を設け、一部のインバータ
の故障発生時に健全インバータの電流検出器からの検出
信号に切換えて健全インバータによる装置の運転継続を
行うようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【0015】複数台のインバータの各出力を整合トラン
スで足し合わせて負荷に高周波電流を供給し、前記各イ
ンバータの制御装置は1台のインバータの出力電流検出
信号に従って各インバータの電流出力を一括制御するゲ
ート信号の発生で同期制御を行う高周波電源装置におい
て、前記各インバータのうち、少なくとも2台のインバ
ータの出力電流をそれぞれ検出する複数の電流検出器
と、前記各電流検出器の検出信号を入力し、前記電流検
出器が電流検出するインバータが故障発生したときに他
の健全インバータの電流検出器からの検出信号に切換え
るスイッチ回路とを備えたことを特徴とする。
【0016】また、前記インバータの故障発生時は、残
りの健全インバータによる減定格による制御または健全
インバータの出力電流増による制御を行うことを特徴と
する。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
回路図であり、図4と同等の部分は同一符号で示す。
【0018】図1において、インバータ21〜2Nのうち
複数台のインバータに、それぞれ電流検出器を設ける。
図示では、各インバータ21〜2Nの全部にそれぞれ電流
検出器7A〜7Nを設ける場合を示す。
【0019】各電流検出器71〜7Nからの検出電流は、
それぞれ電圧信号に変換されて高周波スイッチ回路8の
入力とし、各電流検出入力のうちの1つを高周波スイッ
チ回路8により切換出力し、この出力を位相検出器61
への電流検出信号とする。
【0020】高周波スイッチ回路8は、例えば半導体素
子MOS−FETの並列接続で構成され、そのうちの1
つを切換指令でオンさせることにより、1つの電流信号
を出力する。
【0021】この切換指令は、インバータの故障発生や
電流検出系の故障発生時に手動操作または自動生成でな
され、これら手動または自動の切換は各インバータ21
〜2Nのうちの故障発生したインバータの故障表示出力
や電流検出信号の喪失に対して、現在の切換指令とが一
致する場合に他のインバータへの切換操作または切換信
号生成を行うことで実現される。
【0022】以上のことより、本実施形態では、各イン
バータ21〜2Nのうちの1台の健全インバータの電流検
出信号を基に各インバータの同期制御を行うことがで
き、一部のインバータの故障にも瞬時停止のみで運転を
継続できる。
【0023】なお、故障インバータの発生では、その電
流容量分だけワークコイルへの出力電流が低下するが、
この減定格による運転継続ができる。
【0024】また、N台のインバータのうちの1台のイ
ンバータの故障など、健全インバータが大多数を占める
場合にはそれら健全インバータがもつ電流余裕分を利用
して少しの出力電流を増加することで正規の定格による
運転継続ができる。この場合、各インバータは電流リミ
ッタ機能をもち、この機能によりインバータ自身の過負
荷保護をしながらインバータがもつ電流容量の範囲内で
安定した運転継続ができる。
【0025】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、複数台
のインバータにそれぞれ電流検出器を設け、一部のイン
バータの故障発生時に健全インバータの電流検出器から
の検出信号に切換えて健全インバータによる装置の運転
継続を行うようにしたため、インバータの故障発生時の
復旧を迅速にし、ライン停止等のシステムダウンへの事
故波及を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すインバータの一括制御
方式を示す図。
【図2】従来の高周波電源装置の単体インバータ構成。
【図3】従来の高周波電源装置の並列インバータ構成。
【図4】従来のインバータの一括制御方式を示す図。
【符号の説明】
1…コンバータ 2、21〜2N…インバータ 3、31〜3N…整合トランス 4…整合コンデンサ 5…ワークコイル 6…制御回路 7、7A〜7N…電流検出器 61…位相検出器 62…位相アンプ 63…電圧/周波数変換器 64…分周回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年4月14日(2000.4.1
4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】電縫管溶接システムに設備する高周波電
源装置は、基本的に図2に示す構成にされる。順変換器
やチョッパで構成されるコンバータ1は、商用電源等の
交流電力を電圧制御した直流電力に変換する。インバー
タ2は、コンバータ1を直流電源とし、半導体スイッチ
をブリッジ接続した主回路とそのゲート回路を有し、制
御回路からの高周波の一定周波数のゲート信号により半
導体スイッチをオン・オフ制御し、高周波出力を得る。
整合トランス3と整合コンデンサ4は、インバータ2の
出力から直列共振で正弦波の高周波電流を得、この電流
をワークコイル5に供給することにより溶接材料Aの溶
接部分に高周波誘導電流を発生させ、溶接部分を誘導加
熱で溶接する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】上記のように、インバータを高周波電源と
する装置において、200KW〜1000KWなど大容
量の高周波電源を必要とする場合、インバータ2単体を
大容量化する方法、又は図3に示すように、複数のユニ
ット化したインバータ21〜2Nに同じ周波数・電圧及び
位相の出力を得る同期制御をし、各出力を並列接続して
電流加算する方法がある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】このインバータの並列接続による大容量化
装置は、標準化したインバータを必要容量分だけ増設
し、それぞれの出力を並列接続し、その同期制御で済
む。また、一部のインバータの故障発生にも残りの健全
インバータによる運転継続、又は故障インバータを予備
インバータへ切り替えることで運転継続し、システムダ
ウンを回避できる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】複数台のインバータの各出力を並列接続し
負荷に高周波電流を供給し、前記各インバータの制御
装置は1台のインバータの出力電流検出信号に従って各
インバータの電流出力を一括制御するゲート信号の発生
で同期制御を行う高周波電源装置において、前記各イン
バータのうち、少なくとも2台のインバータの出力電流
をそれぞれ検出する複数の電流検出器と、前記各電流検
出器の検出信号を入力し、前記電流検出器が電流検出す
るインバータが故障発生したときに他の健全インバータ
の電流検出器からの検出信号に切換えるスイッチ回路と
を備えたことを特徴とする。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】以上のことより、本実施形態では、各イン
バータ21〜2Nのうちの1台の健全インバータの電流検
出信号を基に各インバータの同期制御を行うことがで
き、一部のインバータの故障にも僅かな停止期間のみで
運転を継続できる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正9】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数台のインバータの各出力を整合トラ
    ンスで足し合わせて負荷に高周波電流を供給し、前記各
    インバータの制御装置は1台のインバータの出力電流検
    出信号に従って各インバータの電流出力を一括制御する
    ゲート信号の発生で同期制御を行う高周波電源装置にお
    いて、 前記各インバータのうち、少なくとも2台のインバータ
    の出力電流をそれぞれ検出する複数の電流検出器と、 前記各電流検出器の検出信号を入力し、前記電流検出器
    が電流検出するインバータが故障発生したときに他の健
    全インバータの電流検出器からの検出信号に切換えるス
    イッチ回路とを備えたことを特徴とする高周波電源装
    置。
  2. 【請求項2】 前記インバータの故障発生時は、残りの
    健全インバータによる減定格による制御または健全イン
    バータの出力電流増による制御を行うことを特徴とする
    請求項1に記載の高周波電源装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006094685A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 周波数変換装置の制御装置
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JP2017070179A (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社明電舎 インバータ装置の制御方法

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