JP2005012962A

JP2005012962A - Output current synthesizer, power supply, and inductive load arrangement

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Publication number: JP2005012962A
Application number: JP2003176233A
Authority: JP
Inventors: Yaku Yo; 躍楊; Shinichi Takase; 真一高瀬
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP4445216B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply unit capable of improving general versatility by suppressing variance in the output currents of power inverter circuits in a plurality of systems with a simple configuration. SOLUTION: The direct current converted by power rectifier circuit is converted into AC power of high frequency by the power inverter circuit 220 of four-system bridge type. Pairs of arms U1 to U4, V1 to V4 which are led out of respective switching circuits 223A to 223D of the power inverter circuit 220 and pass output currents are respectively inserted into an annular core formed out of a magnetic material, and are parallel connected to a long conductor member 320 having a composite current output terminal 330 on its one end. Gaps between the arms U1 and V1, U2 and V2 and U3 and V3 are widely connected respectively with the same inductance as differences in inductance at the connected positions of the arms U4, V4 distant from the composite current output terminal 330. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の逆変換回路の出力電流を合成する出力電流合成回路、この出力電流合成回路を備えた電力供給装置、および、誘導負荷装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、インダクタンス成分を有する誘導電動機や誘導加熱装置などの誘導負荷の出力を容量制御するにあたり、負荷に供給する交流電力の周波数を調節可能とした電力供給装置が利用されている。この電力供給装置は、商用電源から供給される交流電力を、一旦、順変換回路で直流電力に変換し、この直流電力をさらにインバータである逆変換回路で交流電力に変換することにより、所望の周波数の交流電力が得られるようにした構成が一般的に知られている。
【０００３】
このような電力供給装置における逆変換回路の最大出力は、主に逆変換回路に採用される電力制御用のスイッチング素子の容量によって決定される。このことから、電力供給装置では、スイッチング素子の電力許容範囲内で出力が小さい場合、例えば図６に示すような１つのブリッジ型、すなわち４つのスイッチング素子Ｑで１対のアームＵ，Ｖとなる簡単な回路構成で構成される。
【０００４】
しかしながら、より大きな出力容量が要求される場合、例えば図７に示すような一対のアームＵ，Ｖに多数のスイッチング素子Ｑを並列に接続して構成する必要がある（例えば、特許文献１参照）。この図７に示すような特許文献１に記載の逆変換回路は、特に周波数の低い領域で広く利用される回路構成で、周波数が例えば数十ｋＨｚ以上に高くなると、並列の各スイッチング素子Ｑ間における僅かなインダクタンスの差により、各スイッチング素子Ｑに流れる電流にばらつきが生じる。
【０００５】
具体的には、図７において、出力端子ｔとの距離関係により、アームＵ４（Ｖ１）からアームＵ１（Ｖ４）の順でインダクタンスが大きくなるので、各スイッチング素子Ｑに流れる電流もその順に小さくなる。このことから、インダクタンスの差が最も大きくなるアームＶ１とアームＶ４とで電流値に約２０％〜３０％のばらつきが生じている。このように、ばらつきが大きくなると、各スイッチング素子の定格に対して、ばらつきに基づく低減率、図７に示す構成の例では図８の電流波形図に示すように約３０％で低減して使用することとなる。このため、一定の出力容量に対して、より多くのスイッチング素子が必要となり、回路構成が複雑となって、製造性の低減や装置コストの増大を生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、例えばコアなどの磁性材にて構成されたバランサを用いて、各スイッチング素子に流れる電流のばらつきを防止する構成が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
この特許文献２に記載のものは、例えば図９に示すように、リング状に形成された複数の磁性体のコアＴに、例えば４系統の逆変換回路に接続された導線Ｌのうちの２本を、電流方向が逆方向となる状態にそれぞれ異なる導線Ｌの組み合わせで挿通させる。すなわち、いずれか一方の導線ＬをコアＴの軸方向の一端側から挿通させるとともに、いずれか他方の導線ＬをコアＴの軸方向の他端側から挿通させる。
【０００８】
この構成により、２本の導線Ｌに流れる電流値が同じ場合、各電流の流れて発生する磁束が互いに打ち消し合う状態となり、コアＴはインダクタンスとして作用しない。一方、電流値が異なる（ばらつき）場合には、コアＴに電流値の差の大きさに対応して磁束が発生し、この発生する磁束に対するインダクタンスがコアＴの両端に生じる。このインダクタンスが、２本の導線Ｌにそれぞれ流れる電流のばらつきを小さくする方向に作用する。そして、複数のコアＴにて電流のばらつきを効率よく低減させ、アンバランス率を５％以下に抑制している。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２８１６６９２号公報（第３頁右欄−第５頁右欄、図１）
【特許文献２】
特開平１１−２９９２５２号公報（第４頁左欄−第５頁右欄）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に記載の電力供給装置では、逆変換回路が偶数系統で設けた回路構成に限られ、汎用性の向上が図りにくい。また、複数のコアＴを用いることで、構成の簡略化が図りにくく、製造性の向上および装置コストの低減が図りにくい問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みて、簡単な構成で複数系統の逆変換回路の出力電流のばらつきを抑制し汎用性が向上する出力電流合成回路および電力供給装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換回路から出力される出力電流を合成して所定の周波数の合成電流として出力する出力電流合成装置であって、前記複数の逆変換回路の出力電流を導通する対をなす導体をそれぞれ接続する導電部材と、この導電部材に設けられ前記合成電流を出力する合成電流出力端子と、を備え、前記導電部材は、前記合成電流出力端子から最も遠い位置に接続する前記逆変換回路からの一対の導体の接続位置における前記合成電流出力端子までのインダクタンスを基準として、他の前記逆変換回路からの一対の導体の接続位置における前記合成電流出力端子までのインダクタンスの差に対応する前記一対の導体間の距離でそれぞれ接続することを特徴とした出力電流合成装置である。
【００１３】
この発明では、合成電流出力端子から最も遠い位置で導電部材に接続する逆変換回路からの一対の導体の接続位置での合成電流出力端子までのインダクタンスと、他の逆変換回路からの一対の導体の接続位置での合成電流出力端子までのインダクタンスとの差と同じインダクタンスとなる一対の導体間の距離で導電部材にそれぞれ接続させる。このことにより、複数の逆変換回路間でのインダクタンスの差による各逆変換回路からの出力電流にばらつきが生じることを防止して、安定した良好な合成電流を出力させる。そして、逆変換回路ごとに導体にて導電部材に接続される状態となり、接続する逆変換回路の数の増減が容易で、汎用性に富み、各逆変換回路を接続する簡単な構成で、製造性の向上も図れる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の出力電流合成装置であって、前記対をなす導体にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生されて流れる電流の差を小さくする方向に作用させるリアクタンスを発生させるリアクトルを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この発明では、各逆変換回路からの出力電流を導通する対をなす導体はそれぞれ異なる方向に電流が流れる状態となっているので、リアクトルにより、対をなす導体にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生されて流れる電流の差を小さくする方向に作用させるリアクタンスを発生させる。このことにより、各逆変換回路から出力される出力電流のばらつきを防止し、合成する出力電流がばらつき無く導電部材に出力され、導電部材におけるインダクタンスの差のみを考慮して設計すればよく、製造性の向上が容易に図れる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換回路から出力される出力電流を合成して所定の周波数の合成電流として出力する出力電流合成装置であって、前記複数の逆変換回路の出力電流を導通する対をなす導体をそれぞれ接続する導電部材と、この導電部材に設けられ前記合成電流を出力する合成電流出力端子と、前記対をなす導体にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生させて流れる電流の差を小さくする方向に作用させるリアクタンスを発生させる複数のリアクトルと、を具備したことを特徴とした出力電流合成装置である。
【００１７】
この発明では、複数の逆変換回路の出力電流を導通し導電部材にそれぞれ接続される複数対の導体にそれぞれ対応するリアクトルにより、対をなす導体にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生させ、流れる電流の値の差を小さくする方向にリアクタンスを作用させる。このことにより、各逆変換回路から出力される出力電流のばらつきが防止され、良好な合成電流が得られる。そして、逆変換回路ごとに導体にて導電部材に接続させることにより、接続する逆変換回路の数の増減が容易で、汎用性に富み、各逆変換回路を接続する簡単な構成で、製造性の向上も図れる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の出力電流合成装置であって、前記リアクトルは、磁性材にて略円筒状に形成され、内周側に前記対をなす導体をそれぞれ挿通するコアであることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、リアクトルとして、磁性材にて略円筒状に形成されたコアを用い、このコアの内周側に対をなす導体をそれぞれ挿通させる。このことにより、各逆変換回路から出力される出力電流のばらつきが防止されるとともに逆変換回路の数の増減が容易となる構成が簡単な構成で容易に得られる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の出力電流合成装置であって、前記導電部材は、長手状に設けられ、前記合成電流出力端子は、前記導電部材の長手方向の一端部に設けられたことを特徴とする。
【００２１】
この発明では、長手状の導電部材の長手方向の一端に合成電流出力端子を設ける。このことにより、各対をなす導体の導電部材との接続点から合成電流出力端子までの距離に基づくインダクタンスの差が容易に認識可能となり、各逆変換回路から出力される出力電流のばらつきを防止するために差分のインダクタンスを設定することが容易となり、製造性が向上する。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の出力電流合成装置であって、前記導電部材は、前記逆変換回路が長手方向に沿って並列状態に前記対をなす導体を接続することを特徴とする。
【００２３】
この発明では、逆変換回路が導電部材の長手方向に沿って略並列状態となるように各対をなす導体を導電部材に接続する。このことにより、逆変換回路の数の増減が容易にできる構成が簡単な構成で容易に得られる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の出力電流合成装置であって、前記逆変換回路は、複数のスイッチング素子がブリッジ状に接続されたブリッジ形であることを特徴とする。
【００２５】
この発明では、複数のスイッチング素子をブリッジ状に接続したブリッジ形に逆変換回路を構成する。このことにより、各逆変換回路から出力する出力電流を導通する対をなす導体毎に導電部材へ接続して逆変換回路の数の増減が容易にできる構成が簡単な構成で容易に得られる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の出力電流合成装置であって、前記逆変換回路は、直流電力を高周波の交流電力に変換することを特徴とする。
【００２７】
この発明では、逆変換回路の構成として直流電力を高周波の交流電力に変換させるものとする。このことにより、例えば複数の逆変換回路の並列のスイッチング素子間における僅かなインダクタンスの差により、各スイッチング素子に流れる電流値に大きく影響を与えてしまう高周波でも、特に顕著に安定した合成電流が簡単な構成で容易に得られる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換回路と、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の出力電流合成装置と、を具備したことを特徴とした電力供給装置である。
【００２９】
この発明では、直流電力を複数の逆変換回路にて交流電力に変換して出力される出力電流を、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の出力電流合成装置にて合成する。このため、安定した良好な合成電流を供給するとともに、逆変換回路の数の増減が容易で汎用性に富み、簡単な構成で製造性の向上も図れる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の出力電流合成装置、または、請求項９に記載の電力供給装置と、前記出力電流合成装置または前記電力供給装置の出力電流合成装置から出力される交流電力が供給されて機能する誘導負荷と、を具備したことを特徴とした誘導負荷装置とする。
【００３１】
この発明では、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の出力電流合成装置、または、請求項９に記載の電力供給装置の出力電流合成装置から出力される交流電力を誘導負荷に供給して機能させる。このことにより、安定した良好な合成電流が誘導負荷に供給され、誘導負荷が安定して良好に機能する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。本実施の形態では、誘導加熱装置などに利用する高周波電力に変換するための電圧型の電力供給装置を例示して説明するが、これに限らず、いずれの負荷に電力を供給する構成に適用できる。また、４系統の逆変換回路からの出力電流の均衡を採る構成について例示するが、逆変換回路は４系統に限らず、複数系統に対応できる。図１は、本実施の形態に係る電力供給装置の概略回路構成を示す単結線図である。図２は、逆変換回路を示す回路図である。図３は、逆変換回路と出力電流合成部との関係を示すブロック図である。
【００３３】
〔電力供給装置の構成〕
図１において、１００は電力供給装置で、この電力供給装置１００は、例えば三相交流電源から供給される交流電力を誘導加熱装置などの駆動に必要な高周波の交流電力に変換するものである。そして、電力供給装置は、電力変換回路２００と、出力電流合成装置としての出力電流合成部３００と、を備えている。
【００３４】
電力変換回路２００は、商用交流電源である例えば三相交流電力を所定の高周波の交流電力に変換するものである。そして、各電力変換回路２００は、１つの順変換回路２１０と、例えば４系統のインバータである逆変換回路２２０とをそれぞれ有している。
【００３５】
順変換回路２１０は、商用交流電源である三相交流電力を直流電力に変換する。順変換回路２１０は、制御電極であるゲートを備えた能動的な整流素子である例えばサイリスタと、このサイリスタで整流した脈動する直流電力を平滑する平滑素子である例えばコンデンサとを有している。サイリスタは、動作時にその出力電圧が所定電圧となり、かつ、双方の制御角が同一となるように制御される。なお、平滑素子としては、コンデンサに限らずリアクトルなどを用いたものでもよい。すなわち、電流型あるいは電圧型のいずれのものを用いてもよい。
【００３６】
逆変換回路２２０は、例えば図２および図３に示すように、順変換回路２１０で変換された直流電力が印加される一対の入力端子２２１を有している。これら入力端子２２１間には、例えばＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの一対のスイッチング素子２２２が直列に接続された直列回路が、複数並列に接続されている。すなわち、一方のスイッチング素子２２２のソースが他方のスイッチング素子２２２のドレインに接続され直列回路が構成されている。なお、各スイッチング素子２２２のゲートには、図示しない位相同期ループ回路が送出する制御電圧信号が同時に入力される。位相同期ループ回路は、電力供給装置から出力される交流電力の周波数が負荷の共振周波数となるように制御する。
【００３７】
また、各直列回路におけるスイッチング素子２２２の接続点には、例えば導体としての導線であるアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４が設けられている。これらアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４は、例えば導電性に優れた銅にて形成された対をなす直径が約１２ｍｍの銅パイプが用いられる。そして、アームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４の正極側と負極側との間には、それぞれ図示しないコンデンサがそれぞれ設けられている。そして、図３に示すように、スイッチング素子２２２Ａ１，２２２Ｂ１，２２２Ｃ１，２２２Ｄ１にて第１のスイッチング回路２２３Ａ、スイッチング素子２２２Ａ２，２２２Ｂ２，２２２Ｃ２，２２２Ｄ２にて第２のスイッチング回路２２３Ｂ、スイッチング素子２２２Ａ３，２２２Ｂ３，２２２Ｃ３，２２２Ｄ３にて第３のスイッチング回路２２３Ｃ、スイッチング素子２２２Ａ４，２２２Ｂ４，２２２Ｃ４，２２２Ｄ４にて第４のスイッチング回路２２３Ｄが構成される。すなわち、第１のスイッチング回路２２３ＡはアームＵ１，Ｖ１を有し、第２のスイッチング回路２２３ＢはアームＵ２，Ｖ２を有し、第３のスイッチング回路２２３ＣはアームＵ３，Ｖ３を有し、第４のスイッチング回路２２３ＤはアームＵ４，Ｖ４を有し、並列の４系列が構成されている。
【００３８】
なお、図２および図３では、各アームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４に設けられる各コンデンサを入力端子２２１間に接続される等価コンデンサＣとして示す。また、本実施の形態では、スイッチング素子２２２の直列回路として８つを並列に接続して４つのブロックとなるスイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄを構成して説明するが、この限りではない。
【００３９】
出力電流合成部３００は、電力変換回路２００の逆変換回路２２０で変換されて出力される電流の大きさを均等にして出力電流のバランスを取るものである。この出力電流合成部３００は、複数のリアクトル３１０と、ブスバとして機能する導電部材３２０と、合成電流出力端子３３０と、などを有している。
【００４０】
リアクトル３１０としては、例えば磁性材にて略円筒状に形成されたリング状のコアが用いられる。そして、リアクトル３１０は、例えば逆変換回路２２０の４系統に対応して４つ設けられている。これらリアクトル３１０は、各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄの導線であるアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４をそれぞれ内周側に挿通する状態で配設される。具体的には、リアクトル３１０Ｔ１は第１のスイッチング回路２２３Ａから導出するアームＵ１，Ｖ１を挿通し、リアクトル３１０Ｔ２は第２のスイッチング回路２２３Ｂから導出するアームＵ２，Ｖ２を挿通し、リアクトル３１０Ｔ３は第３のスイッチング回路２２３Ｃから導出するアームＵ３，Ｖ３を挿通し、リアクトル３１０Ｔ４は第４のスイッチング回路２２３Ｄから導出するアームＵ４，Ｖ４を挿通する。
【００４１】
導電部材３２０は、２本一対のブスバとして機能し、電力変換回路２００の逆変換回路２２０から導出するアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４がそれぞれ接続され、逆変換回路２２０の４系統から出力される出力電流を合成する。この導電部材３２０としては、例えば導電性に優れた銅にて形成された対をなす厚さ寸法が約３ｍｍ〜４ｍｍの銅板が用いられる。そして、この導電部材３２０の長手方向の一端に、合成電力出力端子３３０が接続されている。この合成電流出力端子３３０は、導電部材３２０にて合成した合成電流を出力する。例えば、対の合成電流出力端子３３０は、図示しない誘導電動機や誘導加熱コイルなどの誘導負荷に接続され、誘導電動機や誘導加熱コイルに導電部材３２０にて合成した合成電流を誘導負荷に供給し、誘導電動機を駆動させたり誘導加熱コイルにて被加熱物を誘導加熱させたりするなどで誘導負荷を機能させる。
【００４２】
また、導電部材３２０は、電力変換回路２００の逆変換回路２２０の４系統からそれぞれ導出するアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４を、それぞれ所定の条件で接続する。すなわち、逆変換回路２２０の４系統が並列状態となるように接続するとともに、対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４の導電部材３２０における接続位置でのインダクタンスがそれぞれ同値となるように接続する。
【００４３】
具体的には、例えば導電部材３２０の対をなす銅板の幅寸法が１００ｍｍ、ギャップが２ｍｍである場合、各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３ＤのアームＵ１〜Ｕ４−Ｖ１〜Ｖ４間における接続間隔が１６０ｍｍとすると、並列状態に接続した対をなすアームＵ１〜Ｕ４−Ｖ１〜Ｖ４間における導電部材３２０のインダクタンス差は約４ｎＨとなる。このことから、合成電流出力端子３３０が接続された一端から最も遠い距離に接続されインダクタンスによる出力電流への影響が最も大きくなる第４のスイッチング回路２２３Ｄを基準にして、接続位置が合成電流出力端子３３０に近づくにしたがって４ｎＨ分のインダクタンスが増加する状態に対をなすアームＵ１−Ｖ１，Ｕ２−Ｖ２，Ｕ３−Ｖ３，Ｕ４−Ｖ４間の距離が広くなるように接続する。例えば、第４のスイッチング回路２２３ＤのアームＵ４−Ｖ４間のギャップが１ｍｍである場合、４ｎＨ分のインダクタンスが小さくなる位置の第３のスイッチング回路２２３ＣのアームＵ３−Ｖ３間のギャップを４ｎＨ分増加するように２ｍｍとし、さらに４ｎＨ分のインダクタンスが小さくなる位置の第２のスイッチング回路２２３ＢのアームＵ２−Ｖ２間のギャップをさらに４ｎＨ分増加（８ｎＨ分）するように３ｍｍとし、最も合成電流出力端子３３０に近くさらに４ｎＨ分のインダクタンスが小さくなる位置の第１のスイッチング回路２２３ＡのアームＵ１−Ｖ１間のギャップをさらに４ｎＨ分増加（１２ｎＨ）するように４ｍｍと設定してそれぞれ接続する。
【００４４】
〔電力供給装置の動作〕
次に、上記実施の形態の電力供給装置の動作について図面を参照して説明する。図４は、アームＶ１，Ｖ４の電流値関係を示す波形図である。
【００４５】
まず、商用交流電源を電力変換回路２００の順変換回路２１０にて所定の直流電力に変換する。この変換された直流電力は、電力変換回路２００の逆変換回路２２０の４系統のスイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄにて所定の周波数（高周波）の交流電力に変換してアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４を介して出力電流合成部３００へ出力させる。
【００４６】
この出力電流合成部３００への交流電力の出力の際、各アームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４に出力電流が流れると、これらアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４に流れる電流に対応する磁束が各リアクトル３１０に発生する。そして、対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４にはそれぞれ互いに逆方向に電流が流れるので、これら対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４とリアクトルとにてそれぞれ差動リアクトルが構成される。この差動リアクトルは、アームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４にそれぞれ互いに逆方向に流れる電流が均一であれば、互いの磁束が打ち消し合って合成磁束はゼロとなりリアクタンスがゼロとなる。
【００４７】
また、対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４に流れる出力電流が均一でなくなると、差動リアクトルの作用により大きい出力電流のアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４に対して出力電流を抑制するリアクタンスを発生させる。このことにより、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄから出力される出力電流の均衡が得られる。
【００４８】
さらに、均衡が保たれて出力電流合成部３００の導電部材３２０に流れる各出力電流は、対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４の導電部材３２０における接続位置でそれぞれ同値のインダクタンスとなっているので、導電部材３２０にて良好に合成され、一端の合成電流出力端子３３０から合成電流として出力される。具体的には、図４に示すように、合成電流出力端子３３０に最も近い接続位置となるアームＶ１に流れる電流値と、最も遠い接続位置となるアームＶ４に流れる電流値とは、ほぼ同値となる。この出力された合成された所定の高周波の交流電力は誘導負荷に供給され、適宜誘導負荷が機能、例えば誘導加熱コイルが被加熱物を誘導加熱する。
【００４９】
〔実施の形態の作用効果〕
上述したように、上記実施の形態では、電力変換回路２００の逆変換回路２２０における並列に接続した４系統のスイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄからそれぞれ出力される出力電流を導通する各対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４の導電部材３２０への接続位置における合成電流出力端子３３０までの距離に基づくインダクタンスが同値となる状態に各対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４を接続する。具体的には、合成電流出力端子３３０から最も遠い位置で導電部材３３０に接続される第４のスイッチング回路２２３Ｄの一対のアームＵ４，Ｖ４の接続位置のインダクタンスを基準として、他の系統のスイッチング回路２２３Ａ〜２２３ＣのアームＵ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３の接続位置でのインダクタンスとの差と同じインダクタンスとなる状態に、アームＵ１−Ｖ１，Ｕ２−Ｖ２，Ｕ３−Ｖ３間のギャップを広くして接続させる。このため、複数の逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄ間でのインダクタンスの差による各出力電流にばらつきが生じることを防止でき、出力電流を良好に合成でき、安定した良好な合成電流を出力できる。そして、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄ毎に対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４を導電部材３２０に接続するので、接続する逆変換回路２２０の数の増減が容易にでき、汎用性に富み、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄ毎に接続する簡単な構成で、製造性も向上できる。また、安定した良好な合成電流を出力できることから、誘導負荷を安定して良好に機能させることができる。
【００５０】
そして、リアクトル３１０により、対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生させ、対をなすアームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４間での電流の差を小さくする方向にインダクタンスを発生させる。このため、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄから出力される出力電流のばらつきを防止でき、合成する各出力電流の均衡が得られ、導電部材３２０における接続位置におけるインダクタンスの差のみを考慮して製造すればよいので、製造性を容易に向上できる。
【００５１】
また、リアクトル３１０として、磁性材にて略円筒状に形成されたリング状のコアを用い、このコアの内周側に対をなすアームＵ１−Ｖ１，Ｕ２−Ｖ２，Ｕ３−Ｖ３，Ｕ４−Ｖ４をそれぞれ挿通させる。このため、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄから出力される出力電流のばらつきを防止できるとともに逆変換回路２２０における系列の数の増減が容易で汎用性に富み製造性を向上できる構成が簡単な構成で容易に得られる。
【００５２】
そして、導電部材３２０を長手状に形成して、導電部材３２０の長手方向の一端部に合成電流出力端子３３０を設ける。このため、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄからの対をなすアームＵ１−Ｖ１，Ｕ２−Ｖ２，Ｕ３−Ｖ３，Ｕ４−Ｖ４の導電部材３２０との接続点から合成電流出力端子３３０までの距離に基づくインダクタンスの差を容易に求めることができ、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄから出力される出力電流のばらつきを防止するために各接続位置での差分のインダクタンスの設定が容易にでき、製造性を向上でき、安定した良好な合成電流が容易に得られる。
【００５３】
さらに、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄが長手状の導電部材３２０の長手方向に沿って略並列状態となるように各対をなすアームＵ１−Ｖ１，Ｕ２−Ｖ２，Ｕ３−Ｖ３，Ｕ４−Ｖ４を導電部材３２０に接続する。このため、出力電流のばらつきを防止して安定した良好な合成電流が得られるとともに逆変換回路２２０における系列の数の増減が容易にでき汎用性に富み製造性を向上できる構成が簡単な構成で容易に得られる。
【００５４】
また、複数のスイッチング素子２２２をブリッジ状に接続したブリッジ形に逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄを構成する。このため、逆変換回路２２０の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄから出力する出力電流を導通する対をなすアームＵ１−Ｖ１，Ｕ２−Ｖ２，Ｕ３−Ｖ３，Ｕ４−Ｖ４毎に導電部材３２０に接続して逆変換回路２２０の系列数の増減が容易にできる構成が簡単な構成で容易に得られる。
【００５５】
そして、順変換回路２１０からの直流電力を高周波の交流電力に変換する逆変換回路２２０の構成としている。このため、特に図に示すような逆変換回路２２０の並列に接続されるスイッチング素子２２２間における僅かなインダクタンスの差により各スイッチング素子２２２に流れる電流値に大きく影響を与えてしまう高周波としても、電流のばらつきを防止でき、安定した合成電流が簡単な構成で容易に得られる。
【００５６】
以上、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
【００５７】
すなわち、上述したように、誘導負荷に変換した交流電力を供給する構成に限らず、いずれのものにも適用できる。また、供給する交流電力として高周波に限られない。
【００５８】
そして、電力変換回路２００は４系統に限らず、複数系統でもできる。また、図５に示すように、電力変換回路２００として、例えば図５に示すような順変換回路および逆変換回路の各スイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄをそれぞれ接続して構成し複数の電力変換回路とした構成としてもよい。なお、この図５に示す構成では、順変換回路２１０とスイッチング回路２２３Ａ〜２２３Ｄ間に平滑コンデンサなどを設けるとよい。
【００５９】
また、アームＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４としては、導線などの線材に限らず帯状材や板材などを用いるなどしてもよい。
【００６０】
さらに、導電部材３２０としては銅パイプに限らずブスバとして機能するいずれのものをもちいてもよい。そして、合成電流出力端子３３０を導電部材３２０の一端に設ける場合に限らない。
【００６１】
また、リアクトル３１０を設けなくてもよい。一方、リアクトル３１０を設けて対をなすアームアームＵ１−Ｖ１，Ｕ２−Ｖ２，Ｕ３−Ｖ３，Ｕ４−Ｖ４の接続位置でのインダクタンスの設定をしない構成としてもよい。なお、双方の構成を設けることで、確実に良好な合成電流が得られる。
【００６２】
さらに、リアクトル３１０としては、コアを用いる構成に限られない。
【００６３】
また、逆変換回路２２０のスイッチング素子２２２としては、トランジスタに限らずサイリスタなどいずれのスイッチング素子を用いることができる。
【００６４】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成に変更するなどしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、合成電流出力端子から最も遠い位置で導電部材に接続する逆変換回路からの一対の導線の接続位置での合成電流出力端子までのインダクタンスと、他の逆変換回路からの一対の導線の接続位置での合成電流出力端子までのインダクタンスとの差と同じインダクタンスとなる一対の導線間の距離で導電部材にそれぞれ接続させるため、複数の逆変換回路間でのインダクタンスの差による各逆変換回路からの出力電流にばらつきが生じることを防止でき、安定した良好な合成電流を出力できるとともに、逆変換回路ごとに導線にて導電部材に接続する状態となり、接続する逆変換回路の数の増減が容易にでき、汎用性に富み、各逆変換回路を接続する簡単な構成で製造性を向上できる。
【００６６】
また、本発明によれば、複数の逆変換回路の出力電流を導通し導電部材にそれぞれ接続される複数対の導線にそれぞれ対応するリアクトルにより、対をなす導線にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生させ、流れる電流の値の差を小さくする方向にインダクタンスを作用させるため、各逆変換回路から出力される出力電流のばらつきを防止でき、良好な合成電流を得ることができるとともに、逆変換回路ごとに導線にて導電部材に接続させることにより、接続する逆変換回路の数の増減が容易にでき、汎用性に富み、各逆変換回路を接続する簡単な構成で製造性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る電力供給装置の概略回路構成を示す単結線図である。
【図２】前記一実施の形態における逆変換回路を示す回路図である。
【図３】前記一実施の形態における逆変換回路と出力電流合成部との関係を示すブロック図である。
【図４】前記一実施の形態におけるアームＶ１，Ｖ４の電流値の関係を示す波形図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る電力供給装置の概略回路構成を示す単結線図である。
【図６】従来例の電力供給装置における逆変換回路を示す回路図である。
【図７】従来の他の電力供給装置における逆変換回路を示す回路図である。
【図８】前記図７に示す従来の電力装置におけるアームＶ１，Ｖ４の電流値の関係を示す波形図である。
【図９】従来のさらに他の電力供給装置における逆変換回路からの出力電流の均衡を図るための構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１００電力供給装置
２２０逆変換回路
２２２スイッチング素子
３００出力電流合成装置としての出力電流合成部
３１０リアクトル
３２０導電部材
３３０合成電流出力端子
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４導体としてのアーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output current synthesis circuit that synthesizes output currents of a plurality of inverse conversion circuits, a power supply device including the output current synthesis circuit, and an inductive load device.
[0002]
[Background]
Conventionally, when capacity-controlling the output of an induction load such as an induction motor or an induction heating device having an inductance component, a power supply device that can adjust the frequency of AC power supplied to the load is used. This power supply device converts AC power supplied from a commercial power source into DC power once by a forward conversion circuit, and further converts this DC power to AC power by an inverse conversion circuit that is an inverter. A configuration in which AC power having a frequency can be obtained is generally known.
[0003]
The maximum output of the inverse conversion circuit in such a power supply apparatus is mainly determined by the capacity of the switching element for power control employed in the inverse conversion circuit. Therefore, in the power supply device, when the output is small within the allowable power range of the switching element, for example, one bridge type as shown in FIG. 6, that is, four switching elements Q form a pair of arms U and V. Consists of a simple circuit configuration.
[0004]
However, when a larger output capacity is required, for example, a large number of switching elements Q need to be connected in parallel to a pair of arms U and V as shown in FIG. 7 (see, for example, Patent Document 1). . The inverse conversion circuit described in Patent Document 1 as shown in FIG. 7 is a circuit configuration widely used particularly in a low frequency region. When the frequency becomes higher than, for example, several tens of kHz, the switching elements Q connected in parallel Due to the slight difference in inductance, the current flowing through each switching element Q varies.
[0005]
Specifically, in FIG. 7, the inductance increases in the order from the arm U4 (V1) to the arm U1 (V4) due to the distance relationship with the output terminal t, so that the current flowing through each switching element Q also decreases in that order. . For this reason, the current value varies between about 20% and 30% between the arm V1 and the arm V4 where the difference in inductance is the largest. Thus, when the variation becomes large, the reduction rate based on the variation is rated with respect to the rating of each switching element, and in the example of the configuration shown in FIG. 7, it is reduced by about 30% as shown in the current waveform diagram of FIG. Will be. For this reason, more switching elements are required for a certain output capacity, the circuit configuration becomes complicated, and there is a possibility that the manufacturability is reduced and the device cost is increased.
[0006]
Thus, a configuration is known in which, for example, a balancer made of a magnetic material such as a core is used to prevent variation in the current flowing through each switching element (for example, Patent Document 2).
[0007]
For example, as shown in FIG. 9, the one described in Patent Document 2 includes two of the conductive wires L connected to a plurality of magnetic cores T formed in a ring shape and connected to, for example, four systems of inverse conversion circuits. The book is inserted with a combination of different conductors L in a state where the current direction is opposite. That is, one of the conductive wires L is inserted from one end side in the axial direction of the core T, and the other conductive wire L is inserted from the other end side in the axial direction of the core T.
[0008]
With this configuration, when the current values flowing through the two conducting wires L are the same, the magnetic fluxes generated by the flow of each current cancel each other, and the core T does not act as an inductance. On the other hand, when the current values are different (variable), a magnetic flux is generated in the core T corresponding to the magnitude of the difference in the current value, and an inductance for the generated magnetic flux is generated at both ends of the core T. This inductance acts in the direction of reducing the variation in the currents flowing through the two conductors L, respectively. And the dispersion | variation in an electric current is efficiently reduced in the some core T, and the imbalance rate is suppressed to 5% or less.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2816692 (page 3, right column-page 5, right column, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 11-299252 A (page 4 left column-page 5 right column)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the power supply device described in Patent Document 2 is limited to a circuit configuration in which an inverse conversion circuit is provided in an even number system, and it is difficult to improve versatility. In addition, by using a plurality of cores T, it is difficult to simplify the configuration, and it is difficult to improve manufacturability and reduce apparatus cost.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an output current synthesis circuit and a power supply apparatus that can suppress variations in output currents of a plurality of inverse conversion circuits with a simple configuration and improve versatility. And
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an output current synthesizer that synthesizes output currents output from a plurality of inverse conversion circuits that convert direct current power into alternating current power and outputs the resultant current as a composite current of a predetermined frequency. A conductive member for connecting a pair of conductors for conducting output currents of a plurality of inverse conversion circuits, and a combined current output terminal that is provided in the conductive member and outputs the combined current; The connection position of a pair of conductors from the other inverse conversion circuit with reference to the inductance to the combined current output terminal at the connection position of the pair of conductors from the inverse conversion circuit connected to the position farthest from the combined current output terminal In the output current synthesizer, the connection is made at a distance between the pair of conductors corresponding to a difference in inductance to the combined current output terminal.
[0013]
In this invention, the inductance to the combined current output terminal at the connection position of the pair of conductors from the inverse conversion circuit connected to the conductive member at the position farthest from the combined current output terminal, and the pair of conductors from the other inverse conversion circuit Are connected to the conductive member at a distance between the pair of conductors having the same inductance as the difference from the inductance to the combined current output terminal at the connection position. This prevents a variation in the output current from each inverse conversion circuit due to the difference in inductance between the plurality of inverse conversion circuits, and outputs a stable and good combined current. And it becomes the state connected to the conductive member by the conductor for each inverse conversion circuit, the increase and decrease of the number of inverse conversion circuits to be connected is easy, versatile and manufactured with a simple configuration to connect each inverse conversion circuit, It can also improve the performance.
[0014]
The invention according to claim 2 is the output current synthesizer according to claim 1, wherein a magnetic flux is generated corresponding to a difference between current values flowing through the pair of conductors to reduce a difference between currents flowing. It is provided with a reactor that generates reactance that acts in a direction.
[0015]
In the present invention, the pair of conductors that conduct the output current from each inverse conversion circuit are in a state in which currents flow in different directions, so that the reactor corresponds to the difference in the current value that flows through the paired conductors. Reactance is generated that acts in a direction to reduce the difference between the currents generated by the generated magnetic flux. This prevents variations in the output current output from each inverse conversion circuit, and the output current to be synthesized is output to the conductive member without variation, and it is only necessary to design in consideration of the difference in inductance in the conductive member. Can be easily improved.
[0016]
The invention according to claim 3 is an output current synthesizer that synthesizes output currents output from a plurality of inverse conversion circuits that convert direct current power into alternating current power and outputs the resultant current as a composite current of a predetermined frequency, Conductive members that respectively connect pairs of conductors that conduct the output currents of a plurality of inverse conversion circuits, combined current output terminals that are provided on the conductive members and that output the combined current, and currents that flow through the pair of conductors, respectively. An output current synthesizer comprising: a plurality of reactors that generate reactances that generate a magnetic flux corresponding to a difference in value to reduce a difference in flowing current.
[0017]
In this invention, the magnetic flux corresponding to the difference between the current values flowing in the pair of conductors is generated by the reactors corresponding to the plurality of pairs of conductors that conduct the output currents of the plurality of inverse conversion circuits and are respectively connected to the conductive members. And reactance is applied in a direction to reduce the difference between the values of the flowing currents. This prevents variations in the output current output from each inverse conversion circuit and provides a good combined current. And, by connecting each inverse converter circuit to a conductive member with a conductor, the number of inverse converter circuits to be connected can be easily increased and decreased, and it is versatile, with a simple configuration to connect each inverse converter circuit, and manufacturability Can be improved.
[0018]
The invention according to claim 4 is the output current synthesizer according to claim 2 or claim 3, wherein the reactor is formed of a magnetic material in a substantially cylindrical shape, and forms the pair on the inner peripheral side. It is a core through which each conductor is inserted.
[0019]
In the present invention, as a reactor, a core formed in a substantially cylindrical shape with a magnetic material is used, and a pair of conductors are respectively inserted through the inner peripheral side of the core. As a result, it is possible to easily obtain a configuration in which variations in output currents output from the respective inverse conversion circuits are prevented and the number of the inverse conversion circuits can be easily increased and decreased with a simple configuration.
[0020]
The invention according to claim 5 is the output current synthesizer according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive member is provided in a longitudinal shape, and the combined current output terminal is the conductive material. It is provided at one end in the longitudinal direction of the member.
[0021]
In the present invention, a combined current output terminal is provided at one end of the longitudinal conductive member in the longitudinal direction. This makes it easy to recognize the difference in inductance based on the distance from the connection point of each pair of conductors to the conductive member to the combined current output terminal, and prevents variations in the output current output from each inverse conversion circuit. Therefore, it becomes easy to set the differential inductance, and the productivity is improved.
[0022]
The invention according to claim 6 is the output current synthesizer according to claim 5, wherein the conductive member connects the pair of conductors in parallel with each other so that the inverse conversion circuit is parallel along the longitudinal direction. It is characterized by.
[0023]
In the present invention, the pair of conductors are connected to the conductive member so that the inverse conversion circuit is in a substantially parallel state along the longitudinal direction of the conductive member. Thus, a configuration that can easily increase or decrease the number of inverse conversion circuits can be easily obtained with a simple configuration.
[0024]
The invention according to claim 7 is the output current synthesizer according to any one of claims 1 to 6, wherein the inverse conversion circuit is a bridge type in which a plurality of switching elements are connected in a bridge shape. It is characterized by being.
[0025]
In the present invention, the inverse conversion circuit is configured in a bridge shape in which a plurality of switching elements are connected in a bridge shape. As a result, it is possible to easily obtain a configuration in which the number of the inverse conversion circuits can be easily increased and decreased by connecting the conductive members for each pair of conductors through which the output current output from each inverse conversion circuit is conducted.
[0026]
The invention according to claim 8 is the output current synthesizer according to any one of claims 1 to 7, wherein the inverse conversion circuit converts DC power into high-frequency AC power. To do.
[0027]
In the present invention, the DC power is converted into high-frequency AC power as the configuration of the inverse conversion circuit. As a result, for example, a remarkably stable composite current can be easily obtained even at a high frequency that greatly affects the current value flowing through each switching element due to a slight inductance difference between parallel switching elements of a plurality of inverse conversion circuits. It can be easily obtained with a simple configuration.
[0028]
The invention described in claim 9 comprises a plurality of inverse conversion circuits for converting DC power into AC power, and the output current synthesizer according to any one of claims 1 to 8. This is a power supply device.
[0029]
According to the present invention, the output current synthesized by converting DC power into AC power by a plurality of inverse conversion circuits is synthesized by the output current synthesizer according to any one of claims 1 to 8. For this reason, while supplying the stable good synthetic | combination current, increase / decrease in the number of inversion circuits is easy, it is rich in versatility, and improvement of productivity can also be aimed at by a simple structure.
[0030]
The invention described in claim 10 is the output current synthesizer according to any one of claims 1 to 8, or the power supply device according to claim 9, and the output current synthesizer or the power supply device. And an inductive load that functions by being supplied with AC power output from the output current synthesizer.
[0031]
In the present invention, AC power output from the output current synthesizer according to any one of claims 1 to 8 or the output current synthesizer of the power supply device according to claim 9 is supplied to an inductive load. To function. As a result, a stable and good combined current is supplied to the inductive load, and the inductive load functions stably and satisfactorily.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a voltage-type power supply device for converting to high-frequency power used for an induction heating device or the like will be described as an example. it can. Moreover, although the structure which takes the balance of the output current from four systems of reverse conversion circuits is illustrated, the reverse conversion circuit is not limited to four systems and can support a plurality of systems. FIG. 1 is a single connection diagram illustrating a schematic circuit configuration of the power supply apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram showing an inverse conversion circuit. FIG. 3 is a block diagram illustrating a relationship between the inverse conversion circuit and the output current combining unit.
[0033]
[Configuration of power supply device]
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a power supply device. The power supply device 100 converts AC power supplied from, for example, a three-phase AC power source into high-frequency AC power necessary for driving an induction heating device or the like. The power supply device includes a power conversion circuit 200 and an output current synthesis unit 300 as an output current synthesis device.
[0034]
The power conversion circuit 200 converts, for example, three-phase AC power, which is a commercial AC power source, into predetermined high-frequency AC power. Each power conversion circuit 200 includes one forward conversion circuit 210 and an inverse conversion circuit 220 that is, for example, four inverters.
[0035]
The forward conversion circuit 210 converts three-phase AC power that is a commercial AC power source into DC power. The forward conversion circuit 210 includes, for example, a thyristor that is an active rectifying element including a gate that is a control electrode, and a capacitor that is a smoothing element that smoothes pulsating DC power rectified by the thyristor. The thyristor is controlled so that its output voltage becomes a predetermined voltage during operation and both control angles are the same. Note that the smoothing element is not limited to a capacitor, and a reactor or the like may be used. That is, either a current type or a voltage type may be used.
[0036]
For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the inverse conversion circuit 220 has a pair of input terminals 221 to which the DC power converted by the forward conversion circuit 210 is applied. Between the input terminals 221, a plurality of series circuits each having a pair of switching elements 222 such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors) connected in series are connected in parallel. That is, the source of one switching element 222 is connected to the drain of the other switching element 222 to form a series circuit. A control voltage signal transmitted from a phase-locked loop circuit (not shown) is simultaneously input to the gate of each switching element 222. The phase-locked loop circuit controls so that the frequency of the AC power output from the power supply device becomes the resonance frequency of the load.
[0037]
In addition, arms U 1 to U 4 and V 1 to V 4 that are conductors as conductors, for example, are provided at connection points of the switching elements 222 in each series circuit. For these arms U1 to U4 and V1 to V4, for example, copper pipes having a diameter of about 12 mm and made of copper having excellent conductivity are used. And the capacitor | condenser which is not shown in figure is each provided between the positive electrode side and the negative electrode side of arms U1-U4, V1-V4. As shown in FIG. 3, the switching elements 222A1, 222B1, 222C1, and 222D1 use the first switching circuit 223A, the switching elements 222A2, 222B2, 222C2, and 222D2 use the second switching circuit 223B and the switching elements 222A3 and 222B3. , 222C3 and 222D3 constitute a third switching circuit 223C, and switching elements 222A4, 222B4, 222C4 and 222D4 constitute a fourth switching circuit 223D. That is, the first switching circuit 223A has arms U1 and V1, the second switching circuit 223B has arms U2 and V2, the third switching circuit 223C has arms U3 and V3, The switching circuit 223D has arms U4 and V4, and four parallel lines are configured.
[0038]
2 and 3, each capacitor provided in each of the arms U1 to U4 and V1 to V4 is shown as an equivalent capacitor C connected between the input terminals 221. Further, in this embodiment, the switching circuits 223A to 223D are configured and described as four blocks by connecting eight in parallel as the series circuit of the switching elements 222, but this is not restrictive.
[0039]
The output current synthesizer 300 balances the output currents by equalizing the magnitudes of the currents converted and output by the inverse conversion circuit 220 of the power conversion circuit 200. The output current combining unit 300 includes a plurality of reactors 310, a conductive member 320 that functions as a bus bar, a combined current output terminal 330, and the like.
[0040]
As the reactor 310, for example, a ring-shaped core formed in a substantially cylindrical shape with a magnetic material is used. For example, four reactors 310 are provided corresponding to four systems of the inverse conversion circuit 220. These reactors 310 are arranged in a state where the arms U1 to U4 and V1 to V4, which are the conductive wires of the switching circuits 223A to 223D, are respectively inserted into the inner peripheral side. Specifically, reactor 310T1 is inserted through arms U1, V1 derived from first switching circuit 223A, reactor 310T2 is inserted through arms U2, V2 derived from second switching circuit 223B, and reactor 310T3 is third. The reactors 310T4 are inserted through the arms U4 and V4 derived from the fourth switching circuit 223D.
[0041]
The conductive member 320 functions as a pair of bus bars, and arms U1 to U4 and V1 to V4 derived from the inverse conversion circuit 220 of the power conversion circuit 200 are connected to each other, and are output from four systems of the inverse conversion circuit 220. Synthesize the output current. As the conductive member 320, for example, a copper plate having a thickness dimension of about 3 mm to 4 mm formed of copper having excellent conductivity is used. The combined power output terminal 330 is connected to one end of the conductive member 320 in the longitudinal direction. The combined current output terminal 330 outputs a combined current combined by the conductive member 320. For example, the pair of combined current output terminals 330 is connected to an induction load such as an induction motor or induction heating coil (not shown), and supplies the combined current synthesized by the conductive member 320 to the induction motor or induction heating coil to the induction load. The induction load is caused to function by driving the induction motor or induction heating the object to be heated by the induction heating coil.
[0042]
In addition, the conductive member 320 connects the arms U1 to U4 and V1 to V4 respectively derived from the four systems of the inverse conversion circuit 220 of the power conversion circuit 200 under predetermined conditions. That is, the four systems of the inverse conversion circuit 220 are connected so as to be in a parallel state, and are connected so that the inductances at the connection positions of the conductive members 320 of the arms U1 to U4 and V1 to V4 forming a pair have the same value. .
[0043]
Specifically, for example, when the width dimension of a copper plate forming a pair of conductive members 320 is 100 mm and the gap is 2 mm, the connection interval between the arms U1 to U4 to V1 to V4 of each switching circuit 223A to 223D is 160 mm. The inductance difference of the conductive member 320 between the arms U1 to U4-V1 to V4 forming a pair connected in parallel is about 4 nH. Therefore, the connection position is the combined current output terminal with reference to the fourth switching circuit 223D that is connected at the farthest distance from one end where the combined current output terminal 330 is connected and has the greatest influence on the output current due to the inductance. Connection is made so that the distance between the arms U1-V1, U2-V2, U3-V3, U4-V4 that make a pair increases in the state where the inductance increases by 4 nH as it approaches 330. For example, when the gap between the arms U4 and V4 of the fourth switching circuit 223D is 1 mm, the gap between the arms U3 and V3 of the third switching circuit 223C at a position where the inductance corresponding to 4nH becomes small is increased by 4nH. The gap between the arms U2-V2 of the second switching circuit 223B at a position where the inductance for 4nH is further reduced is 3mm so that the gap is further increased by 4nH (8nH), and the combined current output terminal 330 is the most. The gap between the arms U1-V1 of the first switching circuit 223A at a position where the inductance for 4nH is further reduced is set to 4 mm so as to further increase by 4nH (12nH).
[0044]
[Operation of power supply device]
Next, the operation of the power supply apparatus according to the above embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a waveform diagram showing the current value relationship between the arms V1 and V4.
[0045]
First, the commercial AC power is converted into predetermined DC power by the forward conversion circuit 210 of the power conversion circuit 200. This converted DC power is converted into AC power of a predetermined frequency (high frequency) by the four switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 of the power conversion circuit 200, and the arms U1 to U4 and V1 to V4 are converted. Through the output current combining unit 300.
[0046]
When the output current flows through each of the arms U1 to U4 and V1 to V4 when the AC power is output to the output current combining unit 300, the magnetic flux corresponding to the current flowing through the arms U1 to U4 and V1 to V4 is changed to each reactor. Occurs at 310. Since currents flow in opposite directions to the arms U1 to U4 and V1 to V4 that make a pair, respectively, a differential reactor is configured by the arms U1 to U4 and V1 to V4 that make a pair and the reactor. . In the differential reactor, if the currents flowing in the opposite directions to the arms U1 to U4 and V1 to V4 are uniform, the magnetic fluxes cancel each other, the combined magnetic flux becomes zero, and the reactance becomes zero.
[0047]
In addition, when the output currents flowing through the pair of arms U1 to U4 and V1 to V4 are not uniform, the reactance for suppressing the output current with respect to the arms U1 to U4 and V1 to V4 having a larger output current due to the action of the differential reactor. Is generated. Thus, a balance of output currents output from the switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 is obtained.
[0048]
Furthermore, each output current flowing through the conductive member 320 of the output current combining unit 300 while maintaining a balance has an inductance having the same value at the connection position of the pair of arms U1 to U4 and V1 to V4 in the conductive member 320. Therefore, it is satisfactorily synthesized by the conductive member 320 and is outputted as a synthesized current from the synthesized current output terminal 330 at one end. Specifically, as shown in FIG. 4, the current value flowing through the arm V1 that is the closest connection position to the combined current output terminal 330 and the current value flowing through the arm V4 that is the farthest connection position are substantially the same value. Become. The output synthesized high-frequency alternating current power is supplied to an induction load, and the induction load functions appropriately, for example, an induction heating coil induction-heats the object to be heated.
[0049]
[Effects of Embodiment]
As described above, in the above-described embodiment, the arms U1 to U1 that make each pair conducting the output currents respectively output from the four switching circuits 223A to 223D connected in parallel in the inverse conversion circuit 220 of the power conversion circuit 200. The pairs of arms U1 to U4 and V1 to V4 are connected so that the inductances based on the distance to the combined current output terminal 330 at the connection positions of U4 and V1 to V4 to the conductive member 320 have the same value. Specifically, a switching circuit of another system is based on the inductance at the connection position of the pair of arms U4 and V4 of the fourth switching circuit 223D connected to the conductive member 330 at the position farthest from the combined current output terminal 330. The gaps between the arms U1-V1, U2-V2, U3-V3 are widened and connected so as to have the same inductance as the difference from the inductance at the connection position of the arms U1-U3, V1-V3 of 223A to 223C. . For this reason, it is possible to prevent variations in the output currents due to the difference in inductance between the switching circuits 223A to 223D of the plurality of inverse conversion circuits 220, and it is possible to combine the output currents satisfactorily and to generate a stable and excellent combined current. Can output. Since the arms U1 to U4 and V1 to V4 that make a pair for each switching circuit 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 are connected to the conductive member 320, the number of the inverse conversion circuits 220 to be connected can be easily increased or decreased. It is rich in versatility and can be manufactured with a simple configuration in which each switching circuit 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 is connected. Moreover, since the stable good synthetic | combination current can be output, an inductive load can be functioned stably and favorably.
[0050]
Then, the reactor 310 generates magnetic fluxes corresponding to the differences in the current values flowing in the paired arms U1 to U4 and V1 to V4, respectively, and the difference in current between the paired arms U1 to U4 and V1 to V4 is determined. Inductance is generated in the direction of decreasing. For this reason, it is possible to prevent variations in the output currents output from the switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220, obtain a balance between the combined output currents, and consider only the inductance difference at the connection position in the conductive member 320. Therefore, manufacturability can be easily improved.
[0051]
Moreover, as the reactor 310, the ring-shaped core formed in the substantially cylindrical shape with the magnetic material is used, and arm U1-V1, U2-V2, U3-V3, U4-V4 which makes a pair on the inner peripheral side of this core Each is inserted. For this reason, it is possible to prevent variations in output currents output from the switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220, and to easily increase or decrease the number of series in the inverse conversion circuit 220, thereby increasing versatility and improving productivity. It is easily obtained with a simple configuration.
[0052]
Then, the conductive member 320 is formed in a longitudinal shape, and the combined current output terminal 330 is provided at one end portion in the longitudinal direction of the conductive member 320. For this reason, from the connection point of the conductive members 320 of the arms U1-V1, U2-V2, U3-V3, U4-V4 forming a pair from the switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 to the combined current output terminal 330 The difference in inductance based on the distance between the switching circuits 223 A to 223 D of the inverse conversion circuit 220 can be easily determined. It can be easily performed, the productivity can be improved, and a stable and good combined current can be easily obtained.
[0053]
Furthermore, the respective pairs of arms U1-V1, U2-V2, U3-V3, which make the switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 become substantially parallel along the longitudinal direction of the long conductive member 320. U 4 -V 4 is connected to the conductive member 320. For this reason, it is possible to prevent a variation in output current and obtain a stable and good combined current, and to easily increase or decrease the number of series in the inverse conversion circuit 220, and to have a versatile configuration with improved manufacturability. Easy to obtain.
[0054]
The switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 are configured in a bridge shape in which a plurality of switching elements 222 are connected in a bridge shape. For this reason, each of the arms U1-V1, U2-V2, U3-V3, U4-V4 forming a pair for conducting the output current output from each of the switching circuits 223A to 223D of the inverse conversion circuit 220 is connected to the conductive member 320. A configuration that can easily increase or decrease the number of series of the inverse conversion circuit 220 can be easily obtained with a simple configuration.
[0055]
And it is set as the structure of the reverse conversion circuit 220 which converts the direct-current power from the forward conversion circuit 210 into a high frequency alternating current power. For this reason, even if a high frequency that greatly affects the current value flowing through each switching element 222 due to a slight inductance difference between the switching elements 222 connected in parallel in the inverse conversion circuit 220 as shown in FIG. Thus, a stable combined current can be easily obtained with a simple configuration.
[0056]
The present invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention. is there.
[0057]
That is, as described above, the present invention is not limited to the configuration in which the AC power converted into the inductive load is supplied, and can be applied to any one. Further, the AC power to be supplied is not limited to a high frequency.
[0058]
The power conversion circuit 200 is not limited to four systems but can be a plurality of systems. Further, as shown in FIG. 5, as the power conversion circuit 200, for example, the switching circuits 223A to 223D of the forward conversion circuit and the reverse conversion circuit as shown in FIG. It is good also as a structure. In the configuration shown in FIG. 5, a smoothing capacitor or the like may be provided between the forward conversion circuit 210 and the switching circuits 223A to 223D.
[0059]
Further, the arms U1 to U4 and V1 to V4 are not limited to a wire material such as a conducting wire, and a belt-like material or a plate material may be used.
[0060]
Furthermore, the conductive member 320 is not limited to a copper pipe, and any member that functions as a bus bar may be used. The combined current output terminal 330 is not limited to being provided at one end of the conductive member 320.
[0061]
Further, the reactor 310 may not be provided. On the other hand, it is good also as a structure which does not set the inductance in the connection position of arm arm U1-V1, U2-V2, U3-V3, U4-V4 which provides reactor 310 and makes a pair. By providing both configurations, a good combined current can be obtained with certainty.
[0062]
Furthermore, the reactor 310 is not limited to a configuration using a core.
[0063]
Further, the switching element 222 of the inverse conversion circuit 220 is not limited to a transistor, and any switching element such as a thyristor can be used.
[0064]
In addition, the specific structure and procedure for carrying out the present invention may be changed to other configurations as long as the object of the present invention can be achieved.
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, the inductance from the reverse conversion circuit connected to the conductive member at the position farthest from the combined current output terminal to the combined current output terminal at the connection position of the pair of conductors and the pair from the other reverse conversion circuit In order to connect to the conductive member at a distance between a pair of conductors having the same inductance as the difference from the inductance to the combined current output terminal at the connection position of each of the conductors, each due to the difference in inductance between a plurality of inverse conversion circuits It is possible to prevent variation in the output current from the inverse conversion circuit, and to output a stable and good combined current, and to connect each conductive element to the conductive member with a lead wire for each inverse conversion circuit, and the number of inverse conversion circuits to be connected. Increase / decrease can be easily performed, and it is rich in versatility, and it is possible to improve manufacturability with a simple configuration in which each inverse conversion circuit is connected.
[0066]
Further, according to the present invention, it is possible to cope with a difference in current value flowing in each pair of conducting wires by a reactor corresponding to each of a plurality of pairs of conducting wires that conduct the output currents of a plurality of inverse conversion circuits and are respectively connected to conductive members. The magnetic flux is generated and the inductance acts in the direction of reducing the difference in the value of the flowing current, so that variation in the output current output from each inverse conversion circuit can be prevented, and a good combined current can be obtained. By connecting each inverse converter circuit to a conductive member with a conducting wire, the number of inverse converter circuits to be connected can be easily increased or decreased, and it is versatile and improves manufacturability with a simple configuration that connects each inverse converter circuit. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a single connection diagram illustrating a schematic circuit configuration of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an inverse conversion circuit in the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a relationship between an inverse conversion circuit and an output current synthesis unit in the embodiment.
FIG. 4 is a waveform diagram showing a relationship between current values of arms V1 and V4 in the embodiment.
FIG. 5 is a single connection diagram illustrating a schematic circuit configuration of a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an inverse conversion circuit in a conventional power supply apparatus.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an inverse conversion circuit in another conventional power supply apparatus.
8 is a waveform diagram showing a relationship between current values of arms V1 and V4 in the conventional power device shown in FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration for balancing output currents from an inverse conversion circuit in still another conventional power supply apparatus.
[Explanation of symbols]
100 Power supply device
220 Inverse transformation circuit
222 Switching element
300 Output Current Synthesizer as Output Current Synthesizer
310 Reactor
320 Conductive member
330 Combined current output terminal
U1, U2, U3, U4, V1, V2, V3, V4 Arms as conductors

Claims

直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換回路から出力される出力電流を合成して所定の周波数の合成電流として出力する出力電流合成装置であって、
前記複数の逆変換回路の出力電流を導通する対をなす導体をそれぞれ接続する導電部材と、
この導電部材に設けられ前記合成電流を出力する合成電流出力端子と、を備え、
前記導電部材は、前記合成電流出力端子から最も遠い位置に接続する前記逆変換回路からの一対の導体の接続位置における前記合成電流出力端子までのインダクタンスを基準として、他の前記逆変換回路からの一対の導体の接続位置における前記合成電流出力端子までのインダクタンスの差に対応する前記一対の導体間の距離でそれぞれ接続する
ことを特徴とした出力電流合成装置。An output current synthesizer that synthesizes output currents output from a plurality of inverse conversion circuits that convert direct current power into alternating current power and outputs the resultant current as a composite current of a predetermined frequency
Conductive members respectively connecting a pair of conductors for conducting output currents of the plurality of inverse conversion circuits;
A combined current output terminal that is provided on the conductive member and outputs the combined current;
The conductive member is connected to the combined current output terminal at a connection position of a pair of conductors from the reverse conversion circuit connected to a position farthest from the combined current output terminal, and is based on an inductance from the other reverse conversion circuit. An output current synthesizer, wherein the connection is made at a distance between the pair of conductors corresponding to a difference in inductance to the combined current output terminal at a connection position of the pair of conductors.

請求項１に記載の出力電流合成装置であって、
前記対をなす導体にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生されて流れる電流の差を小さくする方向に作用させるリアクタンスを発生させるリアクトルを備えた
ことを特徴とした出力電流合成装置。The output current synthesizer according to claim 1,
An output current synthesizer comprising: a reactor that generates reactance that generates a magnetic flux corresponding to a difference in current value flowing through each of the pair of conductors and acts to reduce a difference in current flowing.

直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換回路から出力される出力電流を合成して所定の周波数の合成電流として出力する出力電流合成装置であって、
前記複数の逆変換回路の出力電流を導通する対をなす導体をそれぞれ接続する導電部材と、
この導電部材に設けられ前記合成電流を出力する合成電流出力端子と、
前記対をなす導体にそれぞれ流れる電流値の差に対応する磁束を発生させて流れる電流の差を小さくする方向に作用させるリアクタンスを発生させる複数のリアクトルと、
を具備したことを特徴とした出力電流合成装置。An output current synthesizer that synthesizes output currents output from a plurality of inverse conversion circuits that convert direct current power into alternating current power and outputs the resultant current as a composite current of a predetermined frequency
Conductive members respectively connecting a pair of conductors for conducting output currents of the plurality of inverse conversion circuits;
A combined current output terminal provided on the conductive member and outputting the combined current;
A plurality of reactors for generating reactances that act in a direction to reduce the difference in current flowing by generating magnetic flux corresponding to the difference in current value flowing in the pair of conductors;
An output current synthesizer characterized by comprising:

請求項２または請求項３に記載の出力電流合成装置であって、
前記リアクトルは、磁性材にて略円筒状に形成され、内周側に前記対をなす導体をそれぞれ挿通するコアである
ことを特徴とした出力電流合成装置。An output current synthesizer according to claim 2 or claim 3,
The output current synthesizer characterized in that the reactor is a core formed of a magnetic material in a substantially cylindrical shape, and is inserted through the pair of conductors on the inner peripheral side.

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の出力電流合成装置であって、
前記導電部材は、長手状に設けられ、
前記合成電流出力端子は、前記導電部材の長手方向の一端部に設けられた
ことを特徴とした出力電流合成装置。An output current synthesizer according to any one of claims 1 to 4,
The conductive member is provided in a longitudinal shape,
The combined current output terminal is provided at one end in the longitudinal direction of the conductive member.

請求項５に記載の出力電流合成装置であって、
前記導電部材は、前記逆変換回路が長手方向に沿って並列状態に前記対をなす導体を接続する
ことを特徴とした出力電流合成装置。The output current synthesizer according to claim 5,
The output member of the output current synthesizer, wherein the conductive member connects the pair of conductors in a parallel state along the longitudinal direction.

請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の出力電流合成装置であって、
前記逆変換回路は、複数のスイッチング素子がブリッジ状に接続されたブリッジ形である
ことを特徴とした出力電流合成装置。An output current synthesizer according to any one of claims 1 to 6,
The output circuit for synthesizing an output current, wherein the inverse conversion circuit has a bridge shape in which a plurality of switching elements are connected in a bridge shape.

請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の出力電流合成装置であって、
前記逆変換回路は、直流電力を高周波の交流電力に変換する
ことを特徴とした出力電流合成装置。An output current synthesizer according to any one of claims 1 to 7,
The output circuit for synthesizing output current, wherein the inverse conversion circuit converts DC power into high-frequency AC power.

直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換回路と、
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の出力電流合成装置と、
を具備したことを特徴とした電力供給装置。A plurality of inverse conversion circuits for converting DC power into AC power;
An output current synthesizer according to any one of claims 1 to 8,
A power supply device comprising:

請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の出力電流合成装置、または、請求項９に記載の電力供給装置と、
前記出力電流合成装置または前記電力供給装置の出力電流合成装置から出力される交流電力が供給されて機能する誘導負荷と、
を具備したことを特徴とした誘導負荷装置。The output current synthesizer according to any one of claims 1 to 8, or the power supply device according to claim 9,
An inductive load that functions by being supplied with AC power output from the output current synthesis device or the output current synthesis device of the power supply device;
An inductive load device comprising: