JPH033670A - 誘導加熱用インバータ装置の制御方法 - Google Patents

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、電解コンデンサ等より成る直流中間回路を有
する直列共振形誘導加熱用電圧形インバータ装置におけ
る前記電解コンデンサの温度上昇抑制を図る前記インバ
ータ装置の制御方法に関する。

〔従来の、技術〕

従来のこの種の直列共振形誘導加熱用電圧形インバータ
装置としては第２図の回路図に例示するものが知られて
いる。

第２図において、１はダイオードブリッジより成る三相
全波整流器、２は電解コンデンサ、３はスイッチングト
ランジスタ３ｂと該トランジスタ３ｂに逆並列接続され
たダイオード３ｃと前記トランジスタ３ｂのベース駆動
回路であるＢＤＵ３ａとから成るインバータ、４は共振
コンデンサ、５は誘導加熱用ワークコイルである。ここ
で前記の整流器１と電解コンデンサ２とは前記インバー
タ３と交流電源との間の直流中間回路を形成する。

次に６は前記インバータ３の各ＢＤＵ３ａに対する制御
信号を出力する制御回路であり、前記直流中間回路の入
力端変流器ＣＴ、とＣ７０との合成出力と同中間回路の
出力直流電圧とを入力とする電力演算器６ａと、該演算
器６ａによる電力検出値と設定器７による電力設定値と
の偏差を入力とする電力調節器６ｂと、該調節器６ｂの
出力と前記インバータ３の出力側変流器ＣＴ、の出力と
の偏差を入力とする電流調節器６ｃと、前記変流器ＣＴ
、の出力を受けるＦ／Ｖ変換器６ｆと、該変換器６ｆの
出力と前記電流調節器６ｃの出力とを受は前記変流器Ｃ
Ｔ　４により検出された前記インバータ３の出力電流の
零クロス点でリセットされて該出力電流に同期した鋸歯
状波を発生すると共に該鋸歯状波と前記電流調節器６ｃ
の出力とを比較して前記出力電流の半波毎に所要の制御
用位相角を決定する位相調節用の位相器６ｄと、該位相
器６ｄの出力を受は前記インバータ３の各相ＢＤＵ３ａ
に対する制御信号を分配出力するパルス分配器６ｅとを
制御要素として構成されるものであり、メジャーループ
としての電力制御系内にマイナーループとして電流制御
系を有する構成をなす。

なお前記制御回路６には、前記電解コンデンサ２におけ
る通電電流検出用変流器ＣＴ、の出力と同コンデンサの
端子電圧と前記変流器ＣＴ、の出力とを入力とする保護
回路６にと、制御用直流電源供給用のＤＣ電源６ｈとが
含まれる。

また前記ワークコイル５の加熱対象物を含めた等価回路
はリアクタンスしのりアクドル分と抵抗値Ｒの抵抗分と
の直列回路となり、従って前記インバータ３の負荷回路
は該ワークコイルとそのキャパシタンスがＣである前記
共振コンデンサ４との直列共振回路となる。

第３図は前記インバータ３の負荷回路の特性を示すもの
であり、図（イ）はその等価回路図、図（ロ）と図（ハ
）とは図（イ）に対応するインピーダンスベクトル図で
ある。なお該両図に示すインピーダンス角φ１又はφ２
は同時に該インピーダンスを負荷とする回路の電圧・電
流間位相角を示すものであり、従って前記インバータ３
においてその出力電流の零クロス点に対応してその電源
電圧印加の時期を調整することにより制御可能となるも
のであり、前記制御回路６における位相器６ｄによる位
相調整対象となるものである。第３図において図（ロ）
と図（ハ）とは前記インバータ負荷回路の総合等価イン
ピーダンスＺの抵抗値Ｒの一定条件下で前記位相角φを
φ１くφ２の如く調整し、前記インバータ３の出力周波
数ｆの角速度ω（ω＝２πｆ）をω１くω２となして前
記インピーダンスＺをＩＺｌｌ＜ＩＺｌｌとなした場合
を例示するものである。

第４図は前記インピーダンスＺをパラメータとして前記
インバータ３の出力電圧■。と出力電流■。との関係を
示す出力特性図であり、■。、は所要運転電圧、■。、
は前記インバータ３運転上適当に決定された制限電流を
示す。第４図においてはする■。−ｖ０特性において前
記電圧■。、に対応する出力電流■。は前記電流■。工
を超過することになる。

上記の如き負荷インピーダンス低下時、前記インバータ
３はその正常運転継続のためにその制御回路６における
位相器６ｄにより前記負荷インピーダンスの位相角従っ
て前記インバータ３の出力電圧・電流間位相角の自動増
大制御を行い、前記の負荷インピーダンスの増大による
出力電流の低減を図っている。上記位相角制御時の動作
波形図を第５図に示す。

第５図の図（イ）と図（ロ）とに示す如く、直流中間回
路の出力電圧■。は前記インバータ３における２組の対
をなす上下アームスイツチング素子の一方の組の導通に
より矩形波状に切り出され負荷の直列共振回路に印加さ
れ、該電圧印加により電流■。が前記負荷に通電される
。

更に前記電流Ｉ０が零になる前の適当な位相角φ１又は
φ２において、前記導通済の対をなすスイッチング素子
がしゃ断されると共に他の一組の対をなす上下アームス
イツチング素子が導通されて前記負荷への電圧印加方向
が逆転される。斯様なスイッチング動作を前記電流■。

の各半波毎に繰返すことにより前記インバータ３におい
て図示の如き位相関係を有する出力電圧■。と出力電流
Ｉ０とを得ることができる。なお図示の如く前記位相角
φをφ、くφ２となすことにより、前記各スイッチング
素子の転流時におけるしゃ断電流■、は１．＋＜　１．
２の如く増大する。

因に以上の如き位相角φの制御の結果得られる前記イン
バータ３の各部諸量は下記の式（１）の如くなる。

但しＰｏは前記インバータ３の高周波出力電力、ω。は
前記負荷共振回路の共振角周波数であり、また前記電力
Ｐ０の関係式における係数０．９は前記電圧■。が矩形
波状に印加されることによる波形補正用の波形率である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前記の如き従来方式による直列共振形誘導
加熱用電圧形インバータ装置の運転において、その出力
電流制限を行うための前記の如き位相角φの増大制御は
同時にインバータスイッチング素子転流時のしゃ断電流
を増大させることになり、この結果前記インバータ装置
の直流中間回路における電解コンデンサから流出するリ
ップル電流が増大し該コンデンサの発熱を増大させ前記
インバータ装置の安定な運転を阻害する危険が有り、従
って前記発熱に耐え得る電解コンデンサを用いるか或い
はインバータ負荷インピーダンスの低減を予め制限する
等の対策が必要であった。

上記に鑑み本発明は前記電解コンデンサ自体に対する特
別の耐熱対策を行うことなく前記インバータ装置の安定
運転を可能とする制御方法の提供を目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱用インバ
ータ装置の制御方法においては、その出力電圧と出力電
流間の位相制御によりその出力電力制御を行う直列共振
形誘導加熱用インバータ装置において、該インバータ装
置の直流中間回路における電解コンデンサの温度検出用
センサと、該センサの検出温度がその所定値を超えた場
合に前記インバータ装置の出力電力制御系におけるマイ
ナーループを構成する出力電流制御系に対する一定の制
限電流設定価を出力する変換器とを設け、前記電解コン
デンサにおける所定値以上の温度上昇発生時に前記イン
バータ装置の出力電流制限制御とそれに伴う出力電力の
低減とを行い前記電解コンデンサの温度上昇抑制を行う
か、或いはまた前記出力電流制御系に対する一定の制限
電流設定値を出力する変換器に代えて、前記電解コンデ
ンサの検出温度がその所定値を超えた場合に該検出温度
とその所定値との差に応じ適当な関係において自動的に
その値が修正された制限電流設定値を出力する変換器を
設け前記電解コンデンサ温度上昇抑制を行うものとする
。

［作用］ 前記インバータ装置は、前記の如く、その制御回路の電
力制御系内にマイナーループとしての出力電流制御系を
有している。

本発明は、前記インバータ装置の直流中間回路における
電解コンデンサの温度の所定値からの温度上昇値に応じ
て前記出力電流制御系によるインバータ出力電流の低減
制御を行うものであり、このため前記出力電流制御系に
おける電流調節器に対し新たな制限電流設定値を与え且
つ該設定値を前記温度上昇値と適当な関係において自動
的に変化するものとするか或いはまた前記温度上昇の発
生と共にその上昇値と無関係に一定とするか何れかの値
となすものであり、以上に対応して前記電解コンデンサ
の温度検出用センサと該センサの出力を受は前記の如き
可変成いは一定の制限電流設定値を演算しその出力を前
記電流調節器に与える変換器とを設けるものである。

〔実施例］ 以下この発明の実施例を図面により説明する。

第１図はこの発明の実施例を示す回路図であり、第２図
に示す従来技術の実施例の場合と同一機能の構成要素に
対しては同一の表示符号を附している。

第１図は第２図に示す回路図において、電解コンデンサ
２の温度検出用の温度センサ１０と、該センサの出力を
受はインバータ３の出力電流低減値を指定する制限電流
設定値を演算し電流調節器６ｃに与える変換器６ｍとを
設けたものである。

本発明は、前記変換器６ＩＩ＋における前記制限電流設
定値の決定を、前記温度センサ１０による温度検出値と
その所定値との偏差すなわち温度上昇相当値の２乗演算
等の適当な関係式演算により行う場合と、前記温度上昇
発生時に温度上昇値自体とは無関係に一定値となす場合
との両者を対象とするものである。

以上何れの場合においても、前記の如き電解コンデンサ
における温度上昇の発生と共に前記インバータ３の出力
電流は所定の関係に従って低減され、前記電解コンデン
サの温度はその所定値以内に保たれることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電解コンデンサ等より成る直流中間回
路を有する直列共振形誘導加熱用電圧形インバータ装置
において、前記電解コンデンサの温度の所定値からの上
昇値に応じた値を前記インバータ装置の電流制御系にお
ける新たな制限電流設定値となして前記インバータの出
力電流低減制御を行うことにより、高調波電流に基因す
る前記電解コンデンサの温度上昇を抑制し前記インバー
タ装置の安定した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は従来
技術の実施例を示す回路図、第３図はインバータ負荷回
路の等価回路図とインピーダンスベクトル図、第４図は
インバータ出力電圧・電流の出力特性図、第５図はイン
バータ位相角制御時の動作波形図である。 １・・・整流器、２・・・電解コンデンサ、３・・・イ
ンバータ、３ａ・・・ＢＤＵ　（ベース駆動回路）、３
ｂ・・・トランジスタ、３ｃ・・・ダイオード、４・・
・共振コンデンサ、５・・・ワークコイル、６・・・制
御回路、６ａ・・・電力演算器、６ｂ・・・電力調節器
、６Ｃ・・・電流調節器、６ｄ・・・位相器、６ｅ・・
・パルス分配器、６ｆ・・・Ｖ／Ｆ変換器、６ｇ・・・
起動演算回路、６ｈ・・・ＤＣ電源、６ｋ・・・保護回
路、６ｍ・・・変換器、７・・・（電力）設定器、１０
・・・温度センサ、ＣＴ、〜ＣＴ４メ匣−町 夕べｗ呵 （イ） （ロ） （ハ） 第３図 Ｖ○ 第４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）その出力電圧と出力電流間の位相制御によりその出
   力電力制御を行う直列共振形誘導加熱用インバータ装置
   において、該インバータ装置の直流中間回路における電
   解コンデンサの温度検出用センサと、該センサの検出温
   度がその所定値を超えた場合に前記インバータ装置の出
   力電力制御系におけるマイナーループを構成する出力電
   流制御系に対する一定の制限電流設定値を出力する変換
   器とを設け、前記電解コンデンサにおける所定値以上の
   温度上昇発生時に前記インバータ装置の出力電流制限制
   御とそれに伴う出力電力の低減とを行い前記電解コンデ
   ンサの温度上昇抑制を行うことを特徴とする誘導加熱用
   インバータ装置の制御方法。 ２）請求項１記載の誘導加熱用インバータ装置の制御方
   法において、前記出力電流制御系に対する一定の制限電
   流設定値を出力する変換器に代えて、前記電解コンデン
   サの検出温度がその所定値を超えた場合に該検出温度と
   その所定値との差に応じ適当な関係において自動的にそ
   の値が修正された制限電流設定値を出力する変換器を設
   け前記電解コンデンサ温度上昇抑制を行うことを特徴と
   する誘導加熱用インバータ装置の制御方法。