JPS63136965A

JPS63136965A - 共振形インバ−タ

Info

Publication number: JPS63136965A
Application number: JP61282463A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Onodera; 小野寺　利浩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1988-06-09

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は複数個の半導体スイッチを用いた共振形イン
バータに関する。

（従来の技術）従来より、複数個の半導体スイッチ、例えばサイリスタ
やトランジスタ等を用いた並列共振形インバータは広い
負荷変動にも共振条件を維持できるために誘導加熱炉や
電’、１１１　＠等に広く用いられている。この種の並
列共振形インバータが安定に動作する条件の一つは、主
スィッチに流れる電流波形と共振用コンデンサの端子電
圧波形Ｊどの位相差をある範囲に制御することである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記のような従来の並列共振形インバー
タでは、位相制御されているため動作周波数を変えて出
力電圧をｉ！１ＩＪ１！ｌｌすることができない。この
ために、並列共振形インバータの出力を変えるときには
前段に入力電圧を制御することのできる電力制御器を設
けている。このように新たに電力制御器を設けることは
装置全体として見ると大型になるばかりでなく、電力変
換効率も低下する。

この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、主スィッチに流れる電流波形と共振用コンデン
サの端子電圧波形戸どの位相差をある範囲に制御すると
いう共振条件を損うことなく、出力電力を大幅に変化さ
せることのできる共振形インバータを提供することを目
的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明に係る共振形インバータは、直流電源の出力電
流をチョークコイルを介して共振回路に供給し、この共
振回路の発生電圧を第１のスイッチ素子一対を用いて所
定周期内の一部分でオンオフすることにより前記共振回
路の出力電力を制御する共振形インバータにおいて、前
記チョークコイルに並列に接続されオン状態で該チョー
クコイル間を短絡する第２のスイッチ素子と、この第２
のスイッチ素子を前記チョークコイルに流れる電流が減
少する期間にオンとなるようスイッチング制御する制御
手段とを具備して構成される。

直流７４源の出力電流をチョークコイルを介して共振回
路に供給し、この共振回路の発生電圧を第１のスイッチ
素子一対を用いて所定周期内の一部分でオンオフするこ
とにより前記共振回路の出力電力を制御する共振形イン
バータにおいて、前記チョークコイルに並列に接続され
オン状態で該チョークコイル間を短絡する第２のスイッ
チ素子と、この第２のスイッチ素子を前記チョークコイ
ルに流れる電流が減少する期間にオンとなるようスイッ
チング制御する利）チｙチ段と乏ワｆ１し２λ鼻へ′之
しし蚕。

（作用）上記構成による共振形インバータは、第１のスイッチ素
子の動作周期内で第２のスイッチ素子をオンさせること
によってチョークコイルから出力される電流を第２のス
イッチ素子を介して電源側に帰還させ、これによって共
振回路への供給電流を一定に維持し、共振回路の発生電
圧を制御する。そして、第２のスイッチ素子のオンタイ
ミングを調整することによって共振回路の出力電力を制
御する。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、電源１は正極性端子が
チョークコイル２を介して変圧器３の一次巻線ｎ１の中
点に接続される。この−次巻線の各両端はそれぞれサイ
リスタ４ａ　、４ｂを介して上記’ｌｉｔ！１の負極性
端子に接続される。これによって閉回路が構成される。

変圧器３の一次巻線ｎ１の両端間にはコンデンサ５が接
続され、ここに共振回路が構成される。またチョークコ
イル２の両端にはサイリスタ６が電源側がカソードとな
る向きに接続される。サイリスタ４ａ、４ｂはそれぞれ
発振器７から出力されるゲート信号＃１゜＃２によって
制御され、サイリスタ６は発振器７の発振出力＃１　、
　＃２を合成遅延する遅延回路８から出力されるゲート
信号＃３゛によって制御される。遅延回路８の遅延時間
は制御電圧ｖＤによって制御される。上記変圧器３は一
次巻１１ｎ１と二次巻Ｉｎ２の巻線比が１：ｎに設定さ
れており、ここでは励磁インダクタンスをＬｐ、漏れイ
ンダクタンスを１ｅであるものとする。この変圧器３か
ら出力される交流電圧は負荷９に印加されるようになさ
れている。

上記構成において、以下その動作について説明する。

まず、上記サイリスタ６をオフ状態のままとすれば、こ
のインバータは通常の並列共振形インバータを構成する
。この並列共振形インバータの動作を第２図（ａ）〜（
Ｃ）を用いて説明する。第２図（ａ）はゲート信号＃１
　、　＄２の出力タイミング、同図（ｂ）は−次巻線ｎ
１の中点電圧ＶＡの波形、同図（Ｃ）はチョークコイル
２の出力電ｌｉｄの波形を示している。

すなわち、このインバータは第２図（ａ）に示すように
発振器７からサイリスタ４ａ、４ｂにそれぞれ一定周期
Ｔで交互にゲート信号＃１　、　＃２を与え、各サイリ
スタ４ａ、４ｂをターンオンする。このとき、起動を正
確にするためにチョークコイル２とコンデンサ５に予め
以下の初期条件を与えておく。まず両方のサイリスタ４
ａ、４ｂを同時に導通させ、チョークコイル２の出力電
流Ｉｄが定常動作に必要な電流に達したときに、コンデ
ンサ５に起動に必要な電圧ＥＳを動作周波数に比べて充
分短い時間で充電する。その充電する極性を第１図に示
す向きにすればサイリスタ４ｂはターンオフし、逆電圧
−ＥＳが印加される。

このように初期設定されると、サイリスタ４ａのアノー
ド・カソード間の電圧は、第２図（ｂ）の１−０〜ｔ１
までに示すように、コンデンサ５、変圧器３の励磁イン
ダクタンスＬｌ）及び漏れインダクタンスＬｅ、負荷９
によって決まる共振の弧を描きながら上昇してτ時間後
に正極性になり、やがて最大値ＶＡｌｌｌａＸを経て十
ＥＳレベルに至る。

この＋ＥＳレベルに達した時間ｔ１にサイリスタ４ｂに
ゲート信号＃１を与えると、サイリスタ４ｂがターンオ
ンしで十ＥＳがサイリスタ４ａの逆電圧になるので、サ
イリスタ４ａはターンオフする。このことを繰返すこと
により変圧器３の一巻重＠ｎ１の中点に第２図（１）ン
に示すような交流電圧が発生する。この交流電圧波形の
平均値が電源１の出力電圧Ｅｉｎである。これによって
負荷９に連続して交流電圧が供給される。

ここで電源電圧Ｅｉｎより低い時間額１ｉｉＪＱ−ｔＯ
と高い領域ｔＯ〜ｔｌ　　（’−Ｔ／２）についてチョ
ークコイル２の出力電流）ｄの増減を考えると、領域０
〜ｔｏではチョークコイル２の電源１側端が高電位とな
るのでＩｄは増加し、領域１０〜ｔ１では変圧器３側端
が高電位となるのでＩｄは減少する。このため、チョー
クコイル２の出力電流１ｄは第２図（Ｃ）に示すように
変化する。

以上がサイリスタ６がオフ状態であるときの動作である
が、以下このサイリスタ６をスイッチング制御した場合
の動作を第２図（ｄ）〜（ｆ）を用いて説明する。

今、第２図（ｄ）にサイリスタ６のゲート信号＃３を示
す。すなわち、このゲート信号＃３は第２図（ａ）に示
す信号に対してＩｄだけ遅れたパルスである。この遅延
時間τｄが前述の時間領域（ｔＯ〜ｔ１）内、すなわち
第２図（ｃ）または（ｆ）に示すチョークコイル２に流
れる電流１ｄが減少する期間で出されていれば、サイリ
スタ６はターンオンすることができる。

まず、ゲート信号＃３でサイリスタ６がターンオンする
と、第２図（ｌに示すように変圧器３の中点の電圧ＶＡ
は電源電圧Ｅｉｎに急落し、Ｅｉｎにロックされる。こ
の状態はゲート信号＃１によってサイリスタ４ｂがター
ンオンするまで継続する。＃１でサイリスタ４ｂがター
ンオンすると、サイリスタ４ａがターンオフし、逆印加
電圧Ｅｉｎがかけられるので、サイリスタ４ａは逆能力
を回復する。

サイリスタ６がオン状態を継続している間は第２図（ｄ
）、（ｅ）に示すｔｄ−ｔｌの期間となるが、この間チ
ョークコイル２に流れる電流１ｄはコイル２とサイリス
タ６を循環し、Ｉｄ　　（Ｉｄ）の値を持続している。

さらに、このｔｄ−ｔｌの期間はコンデンサ５と変圧器
３からなる共振回路へは電力が伝えられないので、負荷
へ伝わる能力は平均的にいって（ｔｌ−Ｉｄ）／（Ｔ／
２）だけ電力が減ることになる。したがって、この遅延
時間でｄを調節すれば、出力電力を制御できることにな
る。この状態のチョークコイル２の電流Ｉｄの変化を示
したのが、第２図（ｆ）である。

したがって、上記のように構成した共振形インバータは
、チョークコイル２に逆並列に接続したサイリスタ６に
主スィッチとなるサイリスタ４ａ。

４ｂのゲート信号＃２　、　＃１を所定時間遅延させた
ゲート信号＃３によってスイッチングすることにより、
主スィッチの動作周波数をかえることなく出力電力を容
易に調整することができる。このため、新たに電力制御
用チョッパ回路を追加する必要がなくなり、装置全体の
小型、軽量化をはかることができる。また、電力変換効
率もチョッパに比べてサイリスタのスイッチングで済ま
せられることから向上が期待できる。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
種々の変形が可能である。例えば第１図の共振形イン□
バータはプッシュプル回路構成となっているが、フルブ
リッジ回路、ハーフブリッジ回路の場合にも適用可能で
あり、その作用、効果は全く同様である。また、負荷は
純抵抗である必要はなく、インダクタンスやリアクタン
スを含むインピーダンス負荷またはダイオードや平滑コ
ンデンサを含む整流負荷等でもよいことはいうまでもな
い。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、主スィッチに流れる電
流波形と共振用コンデンサの端子電圧波形のとの位相差
をある範囲に制御するという共振条件を損うことなく、
出力電力を大幅に変化させることのできる共振形インバ
ータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る共振形インバータの構成を示す
ブロック回路構成図、第２図は同実施例の動作を説明す
るための波形図である。１・・・電源、２・・・チョークコイル、３・・・変圧
器、４ａ、４ｂ・・・サイリスタ、５・・・コンデンサ
、６・・・サイリスタ、７・・・発振器、８・・・遅延
回路、９・・・負荷、＃１〜＃３・・・ゲート信号、Ｌ
ｌ）・・・励磁インダクタンス、ｌｅ・・・漏れインダ
クタンス。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

直流電源の出力電流をチョークコイルを介して共振回路
に供給し、この共振回路の発生電圧を第１のスイッチ素
子一対を用いて所定周期内の一部分でオンオフすること
により前記共振回路の出力電力を制御する共振形インバ
ータにおいて、前記チョークコイルに並列に接続されオ
ン状態で該チョークコイル間を短絡する第２のスイッチ
素子と、この第２のスイッチ素子を前記チョークコイル
に流れる電流が減少する期間にオンとなるようスイッチ
ング制御する制御手段とを具備する共振形インバータ。