DE112008002274T5

DE112008002274T5 - Induktions-Erwärmungsvorrichtung, Elektroleistungsumwandlungsschaltung und Elektroleistungverarbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112008002274T5
Application number: DE112008002274T
Authority: DE
Inventors: Kikuo Izumi; Sadayuki Matsumoto; Ikuro Suga; Kazushige Nakao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2010-08-05
Also published as: JP4884534B2; KR101123485B1; KR20100039423A; CN101785176A; WO2009025243A1; CN101785176B; JPWO2009025243A1

Abstract

Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9), welche eine eingegebene Leistung verbraucht, wobei die Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9) mit einer Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) zum Zuführen von einer Leistung, welche von einer Leistungsversorgung zugeführt ist, an eine Last, verbunden ist, und wobei die eingegebene Leistung eine Leistung ist, welche als ein Magnetfeld oder ein Elektrofeld in einer Last von der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) oder in einer Last (2), welche mit der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 3) verbunden ist, gespeichert ist, und welche nicht in der Last (2) verbraucht wird, oder eine Leistung ist, welche in der Last (2) erzeugt ist und welche nicht in der Last (2) verbraucht wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung, eine Elektroleistung-Umwandlungsschaltung und eine Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, und genauer gesagt auf eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung, eine Elektroleistung-Umwandlungsschaltung und eine Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche dazu verwendet werden, eine regenerative Elektroleistung während eines regenerativen Betriebs eines Elektromotors oder dergleichen zu verarbeiten.
Stand der Technik
Im Allgemeinen gibt es, wenn ein Elektromotor anzutreiben ist, einen Fall, bei welchem eine Elektroleistung über einen Elektroleistung-Umwandler, wie beispielsweise ein Inverter, von einer Leistungsversorgung aus dem Elektromotor zugeführt wird, und im Gegensatz dazu einen Fall, bei welchem eine Elektroleistung von dem Elektromotor aus der Leistungsversorgungs-Seite zugeführt wird. Der zuletzt genannte Fall wird ein regenerativer Leistungsbetrieb genannt. Die Elektroleistung innerhalb des regenerativen Leistungsbetriebs wird als regenerative Elektroleistung bezeichnet. Im Folgenden wird der regenerative Leistungsbetrieb mit Bezug auf ein Beispiel eines Fahrstuhls beschrieben.
14 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches einen solchen Typ einer herkömmlichen Wechselstrom-Fahrstuhl-Steuereinrichtung darstellt. Die Steuereinrichtung enthält: einen Umwandler 101, welcher eine Gleichrichter-Diodenbrücke zum Umwandeln von 3-Phasen-Wechselstrom-Leistungsversorgungsspannungen R, S und T in eine Gleichstromspannung enthält; einen Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102, welcher mit einem Ausgang des Umwandlers 101 verbunden ist; einen Inverter 103, welcher parallel mit dem Kondensator 102 verbunden ist, um die Gleichstromspannung in Wechselstromspannungen umzuwandeln, welche einem Elektromotor 104 zugeführt werden; den Elektromotor 104, welcher mit Ausgängen des Inverters 103 verbunden ist; Untersetzungsgetriebe 105 zum Überführen der Umdrehung des Elektromotors 104; eine Antriebs-Laufrolle 106, welche durch die Untersetzungsgetriebe 105 angetrieben wird; ein Gegengewicht 107 und eine Fahrstuhlkabine 108, welche mit der Antriebs-Laufrolle 106 verbunden sind; einen Umschalter 109 und einen Widerstand 110, welche parallel mit dem Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102 verbunden sind, um regenerative Elektroleistung zu verarbeiten; eine Spannungserfassungsschaltung 100 zum Erfassen einer Spannung über den Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102; einen Komparator 112 zum Vergleichen einer erfassten Spannung der Spannungserfassungsschaltung 100 mit einer Referenzspannung 111 und zum Ausgeben eines Signals entsprechend einer Differenz dazwischen; und eine Umschaltelement-Antriebsschaltung 116 zum Antreiben des Umschalters 109, basierend auf einer Ausgabe des Komparators 112.
Bei einem Fahrstuhl, welcher durch den Elektromotor 104 angetrieben wird, ist die Fahrstuhlkabine 108, in welcher Insassen fahren, im Allgemeinen auf die Art und Weise einer Zugförderung mit dem Gegengewicht 107 verbunden. Das Gegengewicht 107 ist normalerweise derart ausgewählt, dass es ein Gewicht zum Ausgleichen mit ungefähr der halben Anzahl an Insassenkapazität hat. Der Fahrstuhl wird durch ein Drehmoment entsprechend eines Ungleichgewichtes zwischen der Fahrstuhlkabine 108 und dem Gegengewicht 107 basierend auf der Anzahl von Insassen und einer Bewegungsrichtung (Aufwärts- oder Abwärts-Richtung) davon betrieben. Das heißt, das, wenn die Fahrstuhlkabine 108 leichter als das Gegengewicht 107 ist, die Aufwärts-Richtung gleich einer Richtung ist, bei welcher keine Leistung erfordert wird. Im Gegensatz dazu ist es notwendig, eine Leistung von dem Elektromotor 104 in die Abwärts-Richtung anzulegen. Wenn die Fahrstuhlkabine 108 schwerer als das Gegengewicht 107 ist, ist keine Leistung in die Abwärts-Richtung erforderlich, wobei es jedoch notwendig ist, eine Leistung von dem Elektromotor 104 in die Aufwärts-Richtung anzulegen. Daher wird ein Leistungsbetrieb, welcher, vom Elektromotor 104 aus betrachtet eine Leistung erfordert, oder ein regenerativer Betrieb, bei welchem eine Energie zurückgeführt wird, da keine Leistung benötigt wird, basierend auf einem Lastzustand und einer Betriebsrichtung von der Fahrstuhlkabine 108, durchgeführt.
Die zuvor genannte Energie innerhalb des regenerativen Betriebes wird im Allgemeinen als regenerative Elektroleistung über den Inverter 103 der Leistungsversorgungs-Seite zugeführt. In einem Fall, bei welchem die regenerative Elektroleistung der Leistungsversorgungs-Seite zurückgegeben wird, wenn keine Maßnahmen zur regenerativen Elektroleistung vorgenommen werden, wird die regenerative Elektroleistung in den zuvor genannten Glättungskondensator 102 geladen und steigt somit eine Spannung des Glättungskondensators 102 an. Die Spannung des Glättungskondensators 102 wird den Elementen angelegt, welche den Umwandler 101 und den Inverter 103 enthalten, und somit besteht eine Wahrscheinlichkeit darin, eine Unterbrechung der Elemente oder eine Unterbrechung des Glättungskondensators 102 durch den Anstieg der Spannung im Glättungskondensator 102 hervorzurufen. Daher wird die zu verarbeitende regenerative Elektroleistung im Allgemeinen als ein Verlust durch den Widerstand 110 in Wärme umgewandelt oder als ein elektrischer Verlust oder ein mechanischer Verlust des Elektromotors 104 verbraucht, um somit die Zunahme der Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 102 zu verhindern (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Es gibt einen weiteren Fall, bei welchem eine Leistung über einen verbundenen Umwandler einem System zurückgegeben wird.

Patentdokument 1: JP 4-26387 A (1)

Beschreibung der Erfindung
Das durch die Erfindung zu lösende Problem
Wenn ein System, bei welchem die regenerative Elektroleistung als Wärmeenergie verbraucht wird, indem beispielsweise ein Widerstand verwendet wird, als jenes System zum Verarbeiten der regenerativen Elektroleistung im Elektromotor verwendet wird, sind ein großer Widerstand und ein Wärmeabstrahler zur Wärmeabstrahlung dessen erforderlich. Wenn ein Umwandler verwendet wird, sind eine teure Leistungsversorgungsschaltung und eine komplizierte Steuerung erforderlich. Daher gibt es ein Problem, dass die Steuereinrichtung des Fahrstuhls ein großes Ausmaß hat, teuer ist und dergleichen.
Die vorliegende Erfindung löst das Problem und hat daher eine Aufgabe, eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung, eine Elektroleistung-Umwandlungsschaltung und eine Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine geringere Größe haben und geringere Kosten verursachen.
Mittel zum Lösen des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung bereitgestellt, welche eine Eingangsleistung verbraucht, wobei die Eingangsleistung eine Leistung ist, welche als ein Magnetfeld oder ein Elektrofeld in einer Elektroleistung-Umwandlungsschaltung, welche von der Induktions-Erwärmungsvorrichtung getrennt ist, oder in einer Last, welche mit der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung verbunden ist, gespeichert wird, und welche nicht in der Last verbraucht wird, oder eine Leistung ist, welche in der Last erzeugt wird und welche nicht in der Last verbraucht wird.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Induktions-Erwärmungsvorrichtung, welche die Eingangsleistung verbraucht, die Eingangsleistung gleich jene Leistung, welche als ein Magnetfeld oder ein Elektrofeld in einer Elektroleistung-Umwandlungsschaltung, welche von der Induktions-Erwärmungsvorrichtung getrennt ist, oder in einer Last, welche mit der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung verbunden ist, gespeichert wird, und welche nicht in der Last verbraucht wird, oder eine Leistung ist, welche in der Last erzeugt wird und welche nicht in der Last verbraucht wird. Die Induktions-Erwärmungsvorrichtung verbraucht die Leistung als Wärme und somit kann eine Reduktion in der Größe und in den Kosten realisiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung, eine Elektroleistung-Umwandlungsschaltung und eine Elektroleistung- Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein schematisches Aufbaudiagramm, welches einen normalen Widerstand darstellt.
3 ist ein schematisches Aufbaudiagramm, welches einen Induktions-Erwärmer in der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 zeigt schematische Diagramme, welche Beispiele von einem Erwärmungs-Isolationsmechanismus für eine Spule und einem Erwärmungselement des Induktions-Erwärmers in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellen.
5 zeigt schematische Diagramme, welche einen Erwärmungs-Abstrahlungsmechanismus-Vergleich zwischen dem normalen Widerstand und dem Induktions-Erwärmer darstellen.
6 zeigt schematische Diagramme, welche Beispiele eines Aufbaus zum Erhöhen eines Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen einem Außengehäuse des Widerstandes und Luft und eines Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen dem Erwärmungselement des Induktions-Erwärmers und Luft darstellen.
7 ist ein strukturelles Blockdiagramm, welches die Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung unter Verwendung eines Vollbrücken-Inverters gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist ein schematischer Kurvenverlauf, welcher ein Beispiel einer zeitlichen Änderung in der regenerativen Elektroleistung einer Fahrstuhl-Steuereinrichtung unter Verwendung der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist ein schematischer Kurvenverlauf, welcher Beispiele von Antriebs-Wellenformen von Umschaltelementen und ein Beispiel einer Strom-Wellenform des Induktions-Erwärmers in einem Fall darstellt, bei welchem der Inverter von der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter PWM gesteuert wird.
10 ist ein schematischer Kurvenverlauf, welcher Beispiele von Antriebs-Wellenformen der Umschaltelemente und ein Beispiel einer Strom-Wellenform des Induktions-Erwärmers in einem Fall darstellt, bei welchem der Inverter von der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter PFM gesteuert wird.
11 ist ein schematischer Kurvenverlauf, welcher Beispiele von Antriebs-Wellenformen der Umschaltelemente und ein Beispiel einer Strom-Wellenform des Induktions-Erwärmers in einem Fall darstellt, bei welchem der Inverter der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter PPM gesteuert wird.
12 ist ein schematischer Kurvenverlauf, welcher Beispiele von Antriebs-Wellenformen der Umschaltelemente und ein Beispiel einer Strom-Wellenform des Induktions-Erwärmers in einem Fall darstellt, bei welchem der Inverter der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung einer intermittierenden Oszillationssteuerung unterworfen wird.
13 zeigt schematische Kurvenverläufe, welche ein Beispiel eines Vergleichs während einer Änderung in der Temperatur des Widerstandes in einer herkömmlichen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung unter Verwendung des Widerstandes, einer Änderung in der Temperatur des Induktions-Erwärmers in einem Fall, bei welchem die gleiche Stromversorgungssteuerung wie in einem herkömmlichen Fall durchgeführt wird, und einer Änderung in der Temperatur des Induktions-Erwärmers in einem Fall, bei welchem die Leistungssteuerung in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, darstellen.
14 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine herkömmliche Fahrstuhl-Steuereinrichtung darstellt.
15 zeigt ein strukturelles Blockdiagramm, welches einen Aufbau einer Induktions-Erwärmungsvorrichtung, einer Elektroleistung-Umwandlungsschaltung und einer Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung in einem Fahrstuhl unter Verwendung eines Gleichstrom- Elektromotors gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 zeigt ein weiteres strukturelles Blockdiagramm, welches einen weiteren Aufbau der Induktions-Erwärmungsvorrichtung, der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung und der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung in dem Fahrstuhl unter Verwendung des Gleichstrom-Elektromotors gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
17 zeigt ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer herkömmlichen Fahrstuhl-Steuereinrichtung unter Verwendung eines Gleichstrom-Elektromotors darstellt.
18 zeigt ein Blockdiagramm, welches ein weiteres Beispiel der herkömmlichen Fahrstuhl-Steuereinrichtung unter Verwendung des Gleichstrom-Elektromotors darstellt.
19 zeigt ein Blockdiagramm, welches einen Schaltungsaufbau eines normalen Ausgangsspannung-Steuertyp-DC/DC-Umwandlers darstellt.
20 zeigt ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel darstellt, bei welchem ein Widerstand einer Dämpferschaltung eines DC/DC-Umwandlers gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung realisiert wird.
21 zeigt ein Blockdiagramm, welches einen weiteren Schaltungsaufbau des Ausgangsspannung-Steuertyp-DC/DC- Umwandlers gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beste Arten zur Durchführung der Erfindung
In dieser Beschreibung wird unter „Last” eine Vorrichtung bezeichnet, welche mit einem Ausgang von einer Schaltung verbunden ist und von der Schaltung eine Leistung empfängt. Zusätzlich ist mit „Speicher” ein temporärer Speicher von elektrischer Energie bezeichnet, und ist mit „Verbrauch” bezeichnet, dass elektrische Energie in Wärmeenergie, mechanische Energie oder dergleichen umgewandelt wird und zerstreut wird. Das heißt, dass mit „eine Leistung, welche nicht durch die Last verbraucht wird” eine Energie (Leistung) gemeint ist, welche temporär als elektrische Energie in der Last gespeichert ist. In dieser Beschreibung haben die zuvor erwähnten Ausdrücke, welche im gleichen Modus verwendet werden, die gleichen Bedeutungen.
Ausführungsform 1.
1 ist ein Blockdiagramm, welches einen hauptsächlichen Schaltungsaufbau einer Fahrstuhl-Einrichtung, welche eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung, eine Leistungs-Umwandlungsvorrichtung und eine Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche die Vorrichtungen verwendet, enthält, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Ausführungsform enthält die Steuereinrichtung: einen Umwandler 1, welcher eine Gleichrichter-Diodenbrücke zum Umwandeln von 3-Phasen-Wechselstrom-Leistungsversorgungsspannungen R, S und T in eine Gleichstromspannung enthält; einen Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2, welcher mit einem Ausgang des Umwandlers 1 verbunden ist; einen Elektromotor-Antriebs-Inverter 3 (Elektromotor-Antriebsleistung-Umwandlungsvorrichtung), welcher parallel zu dem Kondensator 2 verbunden ist, zum Umwandeln der Gleichstromspannung in Wechselstromspannungen, welche einem Elektromotor 4 zugeführt werden; den Elektromotor 4 (Induktions-Elektromotor), welcher mit Ausgängen des Inverters 3 verbunden ist; Reduktionsgetriebe 5 zum Übertragen der Umdrehung des Elektromotors 4; eine Antriebs-Laufrolle 6, welche durch die Reduktionsgetriebe 5 angetrieben wird; ein Gegengewicht 7 und eine Fahrstuhlkabine 8, welche mit der Antriebs-Laufrolle 6 verbunden sind; eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9, welche parallel zu dem Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 verbunden ist; eine Spannungserfassungsschaltung 10 zum Erfassen einer Spannung über den Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 (eine Spannung, welche an den Inverter 3 angelegt wird); einen Komparator 12 zum Vergleichen einer Erfassungsspannung von der Spannungserfassungsschaltung 10 mit einer Referenzspannung 11 und zum Ausgeben eines Signals entsprechend einer Differenz dazwischen; eine Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 zum Bestimmen einer Antriebs-Wellenform eines Umschaltelements von einem Inverter (wie später beschrieben), welcher in der Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 bereitgestellt ist, basierend auf einer Ausgabe des Komparators 12; eine Umschaltelement-Antriebsschaltung 14 zum Antreiben des Umschaltelements basierend auf einem Signal von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13.
In Ausführungsform 1 dienen der Umwandler 1, der Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 und der Elektromotor-Antriebs-Inverter 3 als Elektroleistung-Umwandlungsschaltung zum Zuführen von einer Leistung, welche von einer Leistungsversorgung zugeführt wird, an eine Last.
Wie oben beschrieben, ist gemäß der Fahrstuhl-Steuereinrichtung in Ausführungsform 1 die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 als die Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung für regenerative Elektroleistung parallel mit dem Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 verbunden. Die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 enthält: eine Eingangsfilterschaltung 15, welche eine Spule und einen Kondensator enthält, um eine Schwankung in der Spannung oder im Strom des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 zu unterdrücken; einen Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter 16, welcher zumindest ein Umschaltelement enthält, um eine Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung von ungefähr mehreren kHz auf mehrere Hunderte kHz umzuwandeln und die Wechselstromspannung einem Induktions-Erwärmer 18 zuzuführen; und eine Resonanzschaltung 17, welche den Induktions-Erwärmer 18 und zumindest eine Spule und/oder einen Kondensator enthält, welcher bzw. welcher seriell oder parallel zum Induktions-Erwärmer 18 verbunden ist. Ein für den Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter 16 verwendetes Element zum Antreiben des Induktions-Erwärmers 18 kann ein jegliches Element sein, welches eine Umschaltfunktion hat, wie beispielsweise ein MOSFET, ein IGBT, ein Thyristor oder eine Diode. Die Eingangsfilterschaltung 15 kann in jenem Fall ausgelassen werden, bei welchem der Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 und weitere Schaltungen nicht durch die Schwankung in der Spannung oder im Strom des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 beeinflusst werden.
Ein Vorteil in dem Fall, bei welchem der Induktions-Erwärmer 18 in dieser Ausführungsform verwendet wird, wird im Folgenden beschrieben.
2 stellt einen Aufbau eines normalen Widerstands 110 dar. Der Widerstand enthält ein Widerstandselement (Erwärmungselement) 120, wie beispielsweise ein Nickelchromdraht, eine Basis 122 zum Halten des Widerstandselements 120 und der Anschlüsse 121, ein Außengehäuse 123 zum Schützen des Widerstandselements 120 und der Basis 122 gegen Außenluft oder eine mechanische Erschütterung, und die Anschlüsse 121 und Leitungen 124, welche mit der Außenseite verbunden sind.
Wenn dem Widerstand 110 eine Leistung zugeführt wird, wird die Leistung durch das Widerstandselement 120 in Wärmeenergie umgewandelt. Die Wärmeenergie, welche durch das Widerstandselement 120 erzeugt ist, wird von der Basis 122 über das Außengehäuse 123 an die Außenluft abgestrahlt. In diesem Fall, wenn eine Temperatur des Widerstands 110 gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur wird, wird der Widerstand 110 durch Feuer zerstört. Wenn die Temperatur des Widerstands 110 zunimmt, werden die Anschlüsse 121, die Leitungen 124 und dergleichen durch thermische Ermüdung verschlechtert und nimmt die Zuverlässigkeit derer daher ab. Daher wird eine Nennleistung des Widerstands 110 derart bestimmt, dass der Widerstand 110 bei einer Temperatur verwendet werden kann, bei welcher die Zuverlässigkeit der Anschlüsse 121 und der Leitungen 124 ohne eine Zerstörung des Widerstands 110 sichergestellt werden kann. Das heißt, dass der Widerstand 110, welcher die hervorragende Wärmeabstrahlung hat, mit einer hohen Leistung verwendet werden kann, und somit kann gesagt werden, dass die Zuverlässigkeit hoch ist.
3 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Aufbau des Induktions-Erwärmers 18 darstellt. Der Induktions-Erwärmer 18 enthält ein Erwärmungselement 20, welches hauptsächlich aus Metall erstellt ist, eine Spule 21, welche bewirkt, dass ein Magnetfluss durch das Wärmeelement 20 durchläuft, und Anschlüsse 22 und Leitungen 23, welche dazu verwendet werden, um die Spule 21 mit einer externen Schaltung zu verbinden. Die Anzahl von Spulen 21 ist nicht auf eine beschränkt und es können mehrere Spulen bereitgestellt werden. Das Erwärmungselement 20 ist an einer Position bereitgestellt, durch welche der Magnetfluss, welcher in der Spule 21 erzeugt wird, durchläuft, und durch den Magnetfluss durch Induktion erwärmt wird.
Bei dem Induktions-Erwärmer 18 sind das Erwärmungselement 20 und die Spule 21 voneinander beabstandet, und daher wird die Leistung kontaktlos dem Erwärmungselement 20 zugeführt. Das Erwärmungselement 20 ist ein Block aus Metall, wie beispielsweise Eisen, und daher ist die Notwendigkeit zum Schutz gegen die Außenluft oder eine mechanische Erschütterung geringer als bei dem Widerstand, wie in 2 dargestellt. Daher sind die Basis und das Außengehäuse nicht erforderlich und kann das Erwärmungselement 20 somit in direktem Kontakt mit der Außenluft gebracht werden.
Die Nennleistung des Induktions-Erwärmers 18 wird basierend auf einer Hitzebeständigkeitstemperatur eines Drahtes von der Spule 21 bestimmt, welche zur Zufuhr der Leistung verwendet wird. Die Zufuhr der Leistung wird auf die kontaktlose Art und Weise, wie oben beschrieben, durchgeführt, und somit erzeugt die Spule 21 die Wärme durch die Wärmeabstrahlung von dem Wärmeelement 20, durch die Wärmeübertragung durch ein Medium, wie beispielsweise Luft zwischen der Spule 21 und dem Wärmeelement 20, und einen Leistungsverlust von der Spule 21. Daher kann in einem Fall, bei welchem die Wärmeübertragung zwischen der Spule 21 und dem Wärmeelement 20 reduziert werden kann, wenn kein Ereignis, wie beispielsweise ein Zerschmelzen, eine Verformung oder eine elektrische Eigenschaftsänderung (eine magnetische Anfälligkeitsänderung zum Zeitpunkt des Überschreitens des Curie-Punktes) auftritt, die Temperatur des Wärmeelements 20 eine jegliche Temperatur annehmen.
Um die Wärmeübertragung zwischen der Spule 21 und dem Wärmeelement 20 zu reduzieren, kann ein Wärmeübertragungskoeffizient eines Mediums dazwischen reduziert werden. Die Reduktion des Wärmeübertragungskoeffizienten des Mediums zwischen der Spule 21 und dem Wärmeelement 20 kann beispielsweise realisiert werden durch ein Verfahren zum Einsetzen eines plattenförmigen Wärmeisolators 30 zwischen der Spule 21 und dem Wärmeelement 20, wie in 4(a) dargestellt, oder durch ein Verfahren zum räumlich hermetischen Versiegeln der Spule 21 und des Wärmeelements 20 in einem geschlossenen Behälter 31 und Versetzen des geschlossenen Raumes in einen Vakuumzustand, wie in 4(b) dargestellt. Der zwischen der Spule 21 und dem Wärmeelement 20 zwischengesetzte Wärmeisolator 30 kann aus einem jeglichen Material erstellt sein, welches einen geringen Wärmeübertragungskoeffizienten hat und der Temperatur des Wärmeelements 20 widersteht, wie beispielsweise Glaswolle, Mineralwolle, Phenolschaum oder Polystyrenschaum. Das Verfahren zum Reduzieren eines Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen der Spule 21 und dem Wärmeelement 20 ist nicht auf die oben beschriebenen Verfahren beschränkt. Ein jegliches Verfahren, welches dazu in der Lage ist, den Wärmeübertragungskoeffizienten zu reduzieren, kann verwendet werden. Wenn die Wärmeerzeugung von der Spule problematisch wird, kann ein Verfahren zur Zufuhr von Luft zwischen der Spule und dem Wärmeelement zum Abstrahlen von Wärme von der Spule verwendet werden.
5 zeigt schematische Diagramme, welche einen Wärmeabstrahlungsmechanismus, vergleichend zwischen dem Induktions-Erwärmer 18 und dem Widerstand 110, darstellen. Wie in 5(a) dargestellt, wird während der Wärmeabstrahlung von dem Wärmeelement 120 an die Außenluft im Widerstand 110 eine Wärme über einen Wärmewiderstand von der Basis 122, einen Wärmewiderstand des Außengehäuses 123 und einen Wärmewiderstand zwischen dem Außengehäuse 123 und der Außenluft abgestrahlt. Daher ist es, um die Wärmeabstrahlungswirksamkeit zu erhöhen, notwendig, sowohl den Wärmewiderstand von der Basis 122, den Wärmewiderstand des Außengehäuses 123 als auch den Wärmewiderstand zwischen dem Außengehäuse 123 und der Außenluft zu reduzieren. Im Gegensatz dazu steht, wie in 5(b) dargestellt, das Wärmeelement 20 in dem Induktions-Erwärmer in direktem Kontakt mit der Außenluft, und strahlt das Wärmeelement 20 daher die Wärme lediglich über einen Wärmewiderstand zwischen dem Wärmeelement 20 und der Außenluft ab. Daher kann, wenn lediglich der Wärmewiderstand zwischen dem Wärmeelement 20 und der Außenluft in dem Induktions-Erwärmer 18 reduziert wird, die Wärmeabstrahlung verbessert werden.
Beispiele des Verfahrens zum Reduzieren des Wärmewiderstandes zwischen dem Wärmeelement und der Außenluft enthalten ein Verfahren zum Erhöhen eines Kontaktquerschnittsbereiches zwischen dem Außengehäuse oder dem Erwärmungselement und der Außenluft und ein Verfahren zum Durchführen einer erzwungenen Kühlung unter Verwendung eines Kühlers.
Ein Beispiel des Verfahrens zum Erhöhen des Kontaktquerschnittsbereiches zwischen dem Außengehäuse oder dem Erwärmungselement und der Außenluft enthält ein Verfahren zum Ausbilden des Außengehäuses oder des Erwärmungselementes zu einer Kühlerform.
6 stellt Formbeispiele in einem Fall dar, bei welchem das Außengehäuse 123 oder der Hauptkörper des Erwärmungs-Elements 120 in dem Widerstand 110 als ein Kühler ausgebildet ist. 6(a) stellt ein Beispiel dar, bei welchem das Außengehäuse 123 des Widerstandes 110 als ein Kühler ausgebildet ist. 6(b) stellt ein Beispiel dar, bei welchem das Erwärmungs-Element 20 des Induktions-Erwärmers 18 als ein Kühler ausgebildet ist und als ein Erwärmungselement-Kühler dient. Der Kühler hat beispielsweise eine Form, bei welcher Teilabschnitte auf einer Baugruppe stehen. Wenn die Anzahl von Teilabschnitten zunimmt, kann der Kontakt-Querschnittsbereich mit der Außenluft zunehmen. Im Allgemeinen ist ein Wärmewiderstand des Kühlers gleich oder kleiner als 1°C/W in Abhängigkeit von einer Windgeschwindigkeit der Außenluft, und ist ein geringer Wärmewiderstand davon gleich oder kleiner als 0,1°C/W. Im Gegensatz dazu betragen der Wärmewiderstand des Widerstandselements (Erwärmungselement) und der Wärmewiderstand von der Basis in dem Widerstand gleich ungefähr mehreren °C/W in Abhängigkeit von den Materialien. Daher gilt, dass, sogar wenn die Kontaktoberfläche mit der Außenluft in dem Widerstand 110 gleich jener wie bei dem Induktions-Erwärmer 18 ist, ein Wärmewiderstand zwischen dem Widerstand 110 und der Außenluft gleich ungefähr mehreren °C/W ist, jedoch ein Wärmewiderstand des Induktions-Erwärmers 18 auf 1°C/W auf einen Wert reduziert werden kann, welcher gleich oder geringer als 0,1°C/W ist. Das heißt, dass der Wärmewiderstand in Relation zum gleichen Volumen auf einen Bereich eines Bruchteils auf mehrere Zehntel reduziert werden kann. Daher kann, wenn die gleiche Wärme verarbeitet wird, das Volumen des Induktions-Erwärmers auf einen Bereich eines Bruchteils auf mehrere Zehntel des Volumens des Widerstandes reduziert werden.
Daher gibt es, wenn Leistung in Wärme umgewandelt wird und verbraucht wird, wie bei dieser Ausführungsform, einen Vorteil, dass der Induktions-Erwärmer volumenmäßig kleiner erstellt werden kann als der Widerstand.
Als Nächstes wird der Betrieb des Induktions-Erwärmers 18 beschrieben. Wenn der Induktions-Erwärmer 18 zu betreiben ist, ist es notwendig, die Spule 21 mit einem Wechselstrom einer relativ hohen Frequenz zu versorgen. Eine einfachste normale äquivalente Schaltung des Induktions-Erwärmers 18 ist als eine Serienschaltung dargestellt, welche eine Spule und einen Widerstand enthält. Die Leistung wird in dem Widerstand der äquivalenten Schaltung verbraucht. Ein Hauptteil des Wärmewiderstandes des Induktions-Erwärmers 18 ist ein Oberflächenwiderstand des zuvor beschriebenen Erwärmungselements, wobei das Erwärmungselement aus Metall erstellt ist und somit ein Wert des Widerstandes der äquivalenten Schaltung des Induktions-Erwärmers in der Regel gering ist. Um dem Widerstand einen Strom zuzuführen, ist es notwendig, in dem Erwärmungselement eine induzierte elektromotorische Kraft zu erzeugen.
Die induzierte elektromotorische Kraft wird gemäß einer zeitlichen Änderung des Magnetflusses in Verbindung zum Erwärmungselement erzeugt. Der Magnetfluss ist proportional zu einem Stromwert. Daher ist es, um die induzierte elektromotorische Kraft zu erzeugen, notwendig, der Spule einen Strom zuzuführen, welcher sich zeitlich ändert.
Wenn lediglich eine Gleichstrom-Leistungsversorgung mit einer idealen Spule verbunden ist und dieser eine Gleichstromspannung zugeführt wird, ändert sich ein Strom, welcher durch die Spule fließt, gemäß der folgenden Gleichung mit der Zeit. IL = (V/L)twobei I_L einen Spulenstrom darstellt, V eine angelegte Spannung darstellt, L eine Eigeninduktivität der Spule darstellt und t eine Anlegezeit der Spannung darstellt.
Wie anhand der oben beschriebenen Gleichung offensichtlich, nimmt der Strom von der Spule mit dem Verlauf der Zeit zu, wenn die Gleichstromspannung an die Spule angelegt wird. In diesem Fall, wenn der Strom von der Spule zu hoch wird, nimmt ein durch den Widerstand von der Spule verursachter Verlust zu und gibt es daher einen Fall, bei welchem die Spule eine Wärme erzeugt und durch Feuer zerstört wird. Daher, um zu verhindern, dass die Anlegezeit von der Spannung, welche an die Spule angelegt wird, gleich oder größer als eine vorbestimmte Zeit wird, ist es notwendig, die Polarität von der Spannung zu jeder vorbestimmten Zeit umzukehren. Das heißt, dass es notwendig ist, die Spule mit einer Wechselstromspannung zu versorgen. Wenn die Polarität von der Spannung umgekehrt wird, wird der Strom von der Spule mit einer Polarität erhöht, welche der Polarität von der Spannung entspricht, und kann somit verhindert werden, dass der Strom von der Spule um eine Größe zunimmt, welche gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Das heißt, dass, wenn die Wechselstromspannung an die Spule angelegt wird, die induzierte elektromotorische Kraft in dem Erwärmungselement durch einen relativ geringen Strom erzeugt werden kann, um das Erwärmungselement mit der Leistung zu versorgen.
Wenn die Wechselstromspannung an die Spule angelegt wird, ist es notwendig, einen Inverter zwischen der Leistungsversorgung und dem Induktions-Erwärmer zu verbinden und ein Umschaltelement des Inverters ein- und auszuschalten. Wie oben beschrieben, ist der Widerstand des Induktions-Erwärmers gering. Daher ist es, wenn die Leistungsgröße, welche dem Induktions-Erwärmer zugeführt wird, zu erhöhen ist, notwendig, die induzierte elektromotorische Kraft zu erhöhen, welche in dem Erwärmungs-Element erzeugt wird, und sollte daher eine zeitliche Änderung des Magnetflusses erhöht werden. Das heißt, dass eine zeitliche Änderung des Stromes, welcher durch die Spule fließt, erhöht werden sollte. Es ist notwendig, den Strom, welcher durch die Spule fließt, während des Umschaltbetriebes des Inverters abzuschneiden, und somit wird der Umschaltbetrieb bei einem Zustand betrieben, bei welchem der Strom im Umschaltelement fließt. Daher, wenn die Umschaltung mit einem hohen Strom durchgeführt wird, wird ein durch die Umschaltung verursachter Verlust größer, und gibt es daher einen Fall, bei welchem ein Element des Inverters eine Wärme erzeugt und dann zerstört wird. Um eine solche Situation zu vermeiden, ist es notwendig, den durch die Umschaltung des Inverters verursachten Verlust zu reduzieren. Im Allgemeinen ist der Induktions-Erwärmer mit einem Kondensator verbunden, um eine Resonanzschaltung zu erzeugen. Es wird eine Resonanzspannung oder ein Resonanzstrom gemäß dem Resonanzbetrieb an den induzierten Erwärmer angelegt, um den Inverter anzutreiben. In diesem Fall wird die Resonanzspannung oder der Resonanzstrom ebenfalls an das Umschaltelement angelegt. Daher, obwohl in Abhängigkeit von einer Taktung des Inverters, wenn der durch den Inverter fließende Strom gering ist oder wenn eine Spannung des Elements des Inverters gering ist, kann der Umschaltbetrieb durchgeführt werden, und kann daher der Verlust, welcher durch die Umschaltung verursacht wird, wesentlich reduziert werden.
Es ist notwendig, in einem Fall, bei welchem die zuvor genannte Resonanzschaltung verwendet wird, eine Frequenz auf einen relativ hohen Wert einzustellen. Wenn die Resonanzschaltung dazu verwendet wird, um eine Leistung zuzuführen, ist die Frequenz des Inverters im Allgemeinen auf einen Wert einzustellen, welcher nahe einer Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung ist. Die Begründung hierzu ist wie folgt. Wenn sich eine Antriebsfrequenz wesentlich von der Resonanzfrequenz unterscheidet, ist eine offensichtliche Impedanz eines Elements, wie beispielsweise eine Spule oder ein Kondensator, welches sich von einem Widerstand unterscheidet, welcher in der Resonanzschaltung enthalten ist, hoch, und wird es somit schwierig, den Widerstand des Erwärmungselements mit einer Leistung zu versorgen. Die Resonanzfrequenz der zuvor beschriebenen Resonanzschaltung wird basierend auf einem Wert von der Spule, einem Wert von dem Kondensator und einem Wert von dem Widerstand bestimmt. Wenn der Wert von der Spule und der Wert von dem Kondensator in der zuvor erwähnten Resonanzschaltung klein sind, ist die Resonanzfrequenz im Allgemeinen hoch. Der Wert von der Spule und der Wert von dem Kondensator sind proportional zu deren Größen und daher bevorzugt minimiert. Daher ist die Resonanzfrequenz bevorzugt maximiert. Jedoch ist die Betriebsfrequenz des Inverters auf einen Wert von mehreren Hz auf mehrere MHz in Abhängigkeit von Bauelementen davon beschränkt. Daher ist es ebenfalls notwendig, die Resonanzfrequenz von der Resonanzschaltung auf den Bereich von mehreren Hz auf mehrere MHz einzustellen. Daraus folgend kann postuliert werden, dass der Induktions-Erwärmer wenn möglich mit einer Wechselstrom-Wellenform einer höheren Frequenz betrieben werden sollte.
7 stellt eine Fahrstuhl-Steuerschaltung dar, welche einen Vollbrücken-Inverter 41 und eine Serien-Resonanzschaltung 42 verwendet, welche ein Beispiel des Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverters ist. In der 7 stellen Q1, Q2, Q3 und Q4 Umschaltelemente dar, welche als der Vollbrücken-Inverter 41 dienen, welcher einen Ausgang hat, welcher mit dem Induktions-Erwärmer 18 verbunden ist. Der Induktions-Erwärmer 18 ist seriell mit einem Kondensator verbunden, um die Serien-Resonanzschaltung 42 auszubilden. Wie oben beschrieben, enthält eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung 40 die Eingangsfilterschaltung 15, den Vollbrücken-Inverter 41, welcher die Umschaltelemente Q1, Q2, Q3 und Q4 enthält, und die Serien-Resonanzschaltung 42, welche den Induktions-Erwärmer 18 und den Kondensator enthält.
Weitere Aufbauten sind gleich jenem wie in 1, und daher sind die Aufbauten durch die gleichen Bezugszeichen beziffert und wird die Beschreibung derer ausgelassen.
Ein Betrieb der regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung wird in einem Fall, bei welchem die regenerative Elektroleistung unter Verwendung des Induktions-Erwärmers 18 verbraucht wird, im Folgenden mit Bezug auf ein Beispiel des in 7 dargestellten Aufbaus beschrieben.
In einem Fall, bei welchem die Fahrstuhl-Kabine 8 leichter als das Gegengewicht 7 ist, wird, wenn die Kabine nach oben bewegt wird, eine elektromotorische Spannung zwischen Anschlüssen des Elektromotors erzeugt, und wird somit ein regenerativer Betrieb zur Regeneration der Leistung an die Antriebsschaltungs-Seite durchgeführt. Andererseits, in einem Fall, bei welchem die Fahrstuhl-Kabine 8 schwerer als das Gegengewicht 7 ist, wird, wenn die Kabine nach unten bewegt wird, die elektromotorische Spannung zwischen den Anschlüssen des Elektromotors erzeugt, und wird somit der regenerative Betrieb zur Regeneration der Leistung an die Antriebsschaltungs-Seite durchgeführt. Das heißt, dass der Elektromotor 4, welcher als Last dient, eine Leistung erzeugt, und dass die regenerative Elektroleistung, welche durch die Last erzeugt wird, durch den Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird.
Wenn der regenerative Betrieb beginnt, führt der Elektromotor-Antrieb-Inverter 3 der Seite des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 einen regenerativen Strom zu. Wenn keine Maßnahmen zum regenerativen Betrieb vorgenommen werden, wird der Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 durch den regenerativen Strom aufgeladen, um eine Spannung zwischen Anschlüssen davon zu erhöhen. Wie zuvor beschrieben, bewirkt die Zunahme der Spannung des Kondensators 2 die Zerstörung des Umwandlers 1 für die 3-Phasen-Leistungsversorgungs-Gleichrichtung, die Zerstörung des Elektromotor-Antriebs-Inverters 3 oder die Zerstörung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2. Daher ist es notwendig, zu verhindern, dass die Spannung des Kondensators 2 um eine Größe zunimmt, welche gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Um die Zunahme der Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 zu verhindern, wirkt die regenerative Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung zu einem derartigen Umleiten der regenerativen Elektroleistung, so dass die regenerative Elektroleistung nicht in den Kondensator 2 geladen wird. Bei der regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung wird die Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 zu einem Spannungs-Erfassungssignal in einem Bereich von ungefähr 0 V bis 5 V durch eine Spannungserfassungsschaltung 10 umgewandelt, welche beispielsweise Spannungsteilerwiderstände enthält. Ein Ausgangsspannungswert der Spannungserfassungsschaltung 10 ist proportional zur Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2. Wenn beispielsweise die Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 gleich 100 V beträgt, beträgt der Ausgangsspannungswert gleich 1 V. Wenn die Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 gleich 300 V beträgt, beträgt der Ausgangsspannungswert gleich 3 V.
Als Nächstes vergleicht der Komparator 12 das zuvor genannte Spannungserfassungssignal mit der vorbestimmten Referenzspannung 11. Die Referenzspannung 11 ist beispielsweise ein Spannungswert, welcher erlangt wird, indem ein oberer Begrenzungswert von der Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 zu dem Spannungserfassungssignal umgewandelt wird.
Wenn der regenerative Betrieb beginnt, wird das Spannungserfassungssignal des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 größer als die zuvor erwähnte Referenzspannung 11.
8 stellt ein Beispiel eines temporären regenerativen Elektroleistung-Musters in einem Fall des für den Fahrstuhl verwendeten Elektromotors dar. In 8 zeigt die Abszisse eine Zeit an und zeigt die Ordinate eine Leistung an.
Wie in 8 dargestellt, schwankt die regenerative Elektroleistung des Elektromotors 4 in Relation zur Zeit. Daher ist es notwendig, die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, gemäß der regenerativen Elektroleistung, welche mit der Zeit schwankt, einzustellen.
Im Folgenden wird der Betrieb des Vollbrücken-Inverters 41 während der Leistungssteuerung in Ausführungsform 1 beschrieben. Wenn eine Differenz zwischen einem aktuellen Spannungserfassungssignal Vca des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 und einer Referenzspannung Vba erzeugt wird, gibt der Komparator 12 ein Spannungssignal entsprechend der Differenz aus.
Genauer gesagt, wandelt der Komparator 12 die Differenz zwischen Vca und Vba in beispielsweise ein Spannungssignal in einem Bereich von –5 V bis 5 V um und gibt das Spannungssignal aus. Wenn beispielsweise gilt Vca = Vba, ist die Ausgabe des Komparators 12 gleich 0 V. Wenn gilt Vca > Vba, ist die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder größer als 0 V. Wenn gilt Vca < Vba, ist die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder kleiner als 0 V. In dem Fall, bei welchem Vca > Vba gilt, wenn die Differenz zwischen Vca und Vba größer wird, nimmt der Ausgabespannungswert des Komparators 12 positiv zu. In dem Fall, bei welchem Vca > Vba gilt, wenn die Differenz größer wird, nimmt der Ausgabespannungswert des Komparators 12 negativ zu. Eine Ausgabe einer bestimmten Art des Komparators wird mit einer bestimmten Zeitgröße auf ein Spannungssignal entsprechend einer neu erlangten Differenz in einem solchen Fall eingestellt, bei welchem sich die zuvor erwähnte Differenz zwischen Vca und Vba ändert.
Das Ausgangssignal des Komparators 12 wird der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 eingegeben. Die Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 bestimmt eine Antriebs-Wellenform des Vollbrücken-Inverters 41 basierend auf diesem Signal. Genauer gesagt, in einem Fall, bei welchem die Ausgabe des Komparators 12 die oben beschriebene Charakteristik hat, wird die Leistung unter Verwendung beispielsweise des folgenden Pulsbreiten-Modulations-(PWM)-Steuersystems eingestellt. Wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder größer als 0 V ist und der Spannungswert davon größer wird, wird eine Antriebs-Einschaltzeit des Vollbrücken-Inverters 41 derart erhöht, dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 kleiner wird, wird die Antriebs-Einschaltzeit des Vollbrücken-Inverters 41 reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder kleiner als 0 V ist und der Spannungswert davon negativ größer wird, wird die Antriebs-Einschaltzeit des Vollbrücken-Inverters 41 reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 negativ kleiner wird, nimmt die Antriebs-Einschaltzeit des Vollbrücken-Inverters 41 zu, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Alternativ kann ein weiteres Steuersystem verwendet werden. Die Leistung wird unter Verwendung von irgendeinem der folgenden Steuersysteme eingestellt. Beispielsweise, gemäß einem Impuls-Frequenz-Modulations-(PFM)-Steuersystem, wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder größer als 0 V ist und der Spannungswert davon größer wird, wird eine Differenz zwischen der Antriebsfrequenz des Vollbrücken-Inverters 41 und der Resonanzfrequenz reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 kleiner wird, nimmt die Differenz zwischen der Antriebsfrequenz des Vollbrücken-Inverters 41 und der Resonanzfrequenz zu, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder kleiner als 0 V ist und der Spannungswert davon negativ größer wird, nimmt eine Differenz zwischen der Antriebsfrequenz des Vollbrücken-Inverters 41 und der Resonanzfrequenz zu, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 negativ kleiner wird, wird die Differenz zwischen der Antriebsfrequenz des Vollbrücken-Inverters 41 und der Resonanzfrequenz reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Beispielsweise, gemäß eines Impuls-Phase-Modulations-(PPM)-Steuersystems, wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder größer als 0 V ist und der Spannungswert davon größer wird, wird eine Phasendifferenz zwischen einem Antriebs-Impuls des Vollbrücken-Inverters 41 und eines Laststroms reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 kleiner wird, nimmt die Phasendifferenz zwischen dem Antriebs-Impuls des Vollbrücken-Inverters 41 und des Laststroms zu, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder kleiner als 0 V ist und der Spannungswert davon negativ größer wird, nimmt die Phasendifferenz zwischen dem Antriebs-Impuls des Vollbrücken-Inverters 41 und des Laststroms zu, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 negativ kleiner wird, wird die Phasendifferenz zwischen dem Antriebs-Impuls des Vollbrücken-Inverters 41 und des Laststroms reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Beispielsweise, gemäß eines intermittierenden Oszillations-Steuersystems, wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder größer als 0 V ist und der Spannungswert davon größer wird, nimmt eine Ausgangsfrequenz des Antriebs-Impulses des Vollbrücken-Inverters 41 zu, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 kleiner wird, wird die Ausgangsfrequenz des Antriebs-Impulses des Vollbrücken-Inverters 41 reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn die Ausgabe des Komparators 12 gleich oder kleiner als 0 V ist und der Spannungswert davon negativ größer wird, wird die Ausgangsfrequenz des Antriebs-Impulses des Vollbrücken-Inverters 41 reduziert, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kleiner wird. Wenn der Spannungswert des Komparators 12 negativ kleiner wird, wird die Ausgangsfrequenz des Antriebs-Impulses des Vollbrücken-Inverters 41 erhöht, so dass die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, größer wird. Daher steuert die Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 den Antriebs-Impuls des Vollbrücken-Inverters 41 zum Antreiben des Induktions-Erwärmers 18 basierend auf dem Ausgangssignal des Komparators 12 gemäß von einem jeglichen der zuvor beschriebenen Steuersysteme, und wird somit die Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, eingestellt.
Dann überträgt die Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 eine Impuls-Wellenform entsprechend einem jedem der Steuersysteme an die Umschalt-Element-Antriebsschaltung 14. Die Umschalt-Element-Antriebsschaltung 14 wandelt die Impuls-Wellenform-Eingabe von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 in optimale Spannungen zum Antreiben der Umschalt-Elemente Q1, Q2, Q3 und Q4 um, um dadurch die Umschaltelemente Q1, Q2, Q3 und Q4 anzutreiben.
9 bis 12 sind schematische Kurvenverläufe, welche Impulse, welche den Umschaltelementen Q1, Q2, Q3 und Q4 eingegeben werden, und Wellenformen von Strömen, welche durch den Induktions-Erwärmer 18 fließen, in jeweiligen Fällen der Steuersysteme darstellen. 9 stellt den Fall der PWM dar. 10 stellt den Fall der PFM dar. 11 stellt den Fall der PPM dar. 12 stellt den Fall der intermittierenden Oszillationssteuerung dar. In jeder der Zeichnungen wird, wenn eine Wellenform, welche einem Umschaltelement angelegt wird, positiv ist, das Umschaltelement eingeschaltet. Zusätzlich wird, wenn die Wellenform, welche dem Umschaltelement angelegt wird, Null oder negativ ist, das Umschaltelement ausgeschaltet. In den Zeichnungen entsprechen Q1, Q2, Q3 und Q4 den Symbolen der in 7 dargestellten Umschaltelemente. Es gibt einen Fall, bei welchem sich der Strom, welcher durch den Induktions-Erwärmer fließt, von jenem unterscheidet, welcher in jeder der 9 bis 12 dargestellt ist, wie beispielsweise ein aktueller Fall, bei welchem die Wellenform davon gestört ist oder sich in der Phase von einer Umschalt-Wellenform unterscheidet.
Das oben beschriebene Steuersystem für die Umschaltelemente Q1 bis Q4 kann ein jegliches Steuersystem sein, welches dazu in der Lage ist, die Leistung zu steuern, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird. Eine Kombination der Steuersysteme kann verwendet werden. Eine jegliche Umschalt-Wellenform, welche dazu in der Lage ist, die Leistung zu steuern, welche in dem Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird, kann verwendet werden.
Wenn die Leistung des Induktions-Erwärmers 18 wie oben beschrieben in Echtzeit gesteuert wird, kann die Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 innerhalb des regenerativen Betriebes des Elektromotors auf eine Spannung aufrechterhalten werden, welche kleiner als die Spannung ist, welche die zuvor beschriebene Zerstörung des Elements verursacht. Zusätzlich kann die Schwankung in der Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 unterdrückt werden, und kann somit der Verlust, welcher durch die Schwankung in der Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 verursacht wird, reduziert werden.
Das Volumen kann in dem Fall, bei welchem der Induktions-Erwärmer 18 verwendet wird, kleiner als jenes im herkömmlichen Fall erstellt werden, bei welchem der Widerstand verwendet wird, und zwar aufgrund des Vorteils des Induktions-Erwärmers 18. Wenn jedoch das Volumen reduziert wird, wird die Änderungsrate in der Temperatur mit Bezug auf die Leistung größer.
In der herkömmlichen regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche den Widerstand verwendet, wie in 14 dargestellt, wird das Umschaltelement zum Steuern eines Stroms, welcher innerhalb des regenerativen Betriebes dem Widerstand zugeführt wird, bei einer Umschaltfrequenz von mehreren Hz bis mehrere kHz betrieben. Wie oben beschrieben, ist jedoch das Volumen des Induktions-Erwärmers klein und ist daher die Änderungsrate in der Temperatur mit Bezug auf die Leistung groß. Daher bewirkt die gleiche Stromversorgungssteuerung wie im herkömmlichen Falle des Widerstandes eine hohe Schwankung von der Wärme. Daher wird die Zuverlässigkeit in der Lebensdauer eines Elements, welches den Induktions-Erwärmer trägt oder die Zuverlässigkeit in der Lebensdauer des Induktions-Erwärmers durch Ermüdung aufgrund von einem Wärmezyklus reduziert.
13 zeigt schematische Kurvenverläufe, welche einen Vergleich zwischen einer Änderung in der Temperatur des Widerstands in der herkömmlichen regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche den Widerstand enthält, einer Änderung in der Temperatur des Induktions-Erwärmers in einem Fall, bei welchem die Induktions-Erwärmungsvorrichtung durch die gleiche Steuerung wie bei der herkömmlichen regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung angetrieben wird, und einer Änderung in der Temperatur des Induktions-Erwärmers in einem Fall, bei welchem die zuvor erwähnte Echtzeit-Leistungssteuerung verwendet wird, darstellen. In der 13 stellt 13(a) die Änderung der Temperatur des Widerstandes in der herkömmlichen regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche den Widerstand enthält, dar, stellt 13(b) die Änderung in der Temperatur des Induktions-Erwärmers in dem Fall, bei welchem die Induktions-Erwärmungsvorrichtung durch die gleiche Steuerung wie bei der herkömmlichen regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung angetrieben wird, und stellt 13(c) die Änderung in der Temperatur des Induktions-Erwärmers in dem Fall dar, bei welchem die zuvor erwähnte Echtzeit-Leistungssteuerung verwendet wird. Wie anhand von 13 offensichtlich, ist die Änderung in der Temperatur im Falle von 13(b) die Größte, ist die Änderung in der Temperatur in dem Fall von 13(a) die Nächstgrößte und ist die Änderung in der Temperatur in dem Fall von 13(c) die Kleinste. Wie in 13 dargestellt, kann gemäß dieser Ausführungsform, wenn das zuvor erwähnte Echtzeit-Leistungssteuersystem in der regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung unter Verwendung des Induktions-Erwärmers verwendet wird, eine schnelle Änderung der Temperatur des Induktions-Erwärmers verhindert werden. Daher wird eine Wirkung erlangt, dass die Ermüdung des Elements, welches den Induktions-Erwärmer trägt oder des Induktions-Erwärmers aufgrund des Wärmezyklus reduziert wird, um die Zuverlässigkeit in der Lebensdauer davon zu erhöhen.
Wenn der Fall, bei welchem die Induktions-Erwärmungsvorrichtung als regenerative Elektroleistung- Verarbeitungsvorrichtung für den Elektromotor, wie oben beschrieben, verwendet wird, mit dem Fall verglichen wird, bei welchem der Widerstand verwendet wird, können das Volumen und die Größe der regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung reduziert werden, und können somit das Volumen und die Größe von der gesamten Steuereinrichtung des Elektromotors reduziert werden.
Der in dieser Ausführungsform beschriebene Induktions-Erwärmungs-Antriebs-Inverter kann, zusätzlich zu dem Vollbrücken-Inverter, eine jegliche Schaltung sein, wie beispielsweise eine Halbbrücken-Schaltung, ein Einzel-Umschalter-Umwandler, welcher ein einzelnes Umschalt-Element verwendet, eine Push-Pull-Schaltung, welche einen Umformer verwendet, eine Rücklauf-Schaltung oder eine Vorwärts-Schaltung.
Die Resonanzschaltung, welche den Induktions-Erwärmer enthält, kann von irgendeinem Schaltungstyp sein, wie beispielsweise eine Serien-Resonanzschaltung, bei welcher der Induktions-Erwärmer und der Kondensator in Serie verbunden sind, oder eine Parallel-Resonanzschaltung, bei welcher der Induktions-Erwärmer und der Kondensator parallel verbunden sind.
Wie in 1 (oder 7) dargestellt, enthält die Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 (oder 40), welche parallel mit dem Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 verbunden ist, welcher parallel mit dem Elektromotor-Antriebs-Inverter 3 zum Antreiben des Elektromotors 4 verbunden ist. Die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 (oder 40) enthält: den Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter 16, welcher das zumindest eine Umschaltelement hat, um die Gleichstromspannung in die Wechselstromspannung von mehreren kHz bis mehrere Hundert kHz umzuwandeln (oder den Vollbrücken-Inverter 41); und den Induktions-Erwärmer 18, welcher mit dem Ausgang des Inverters 16 (oder 41) verbunden ist, und welcher die zumindest eine Spule 21 und das Erwärmungselement 20 hat, welches an einer Position bereitgestellt ist, durch welche der Magnetfluss, welcher in der Spule 21 erzeugt wird, durchläuft. Während der Leistungsregeneration des Elektromotors 4 wird die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 (oder 40) angetrieben, um die regenerative Elektroleistung als Wärme im Induktions-Erwärmer 18 zu verbrauchen. Gemäß dieser Ausführungsform kann daher, wenn der Induktions-Erwärmer 18 für die Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung für die regenerative Elektroleistung des Elektromotors 4 verwendet wird, eine Vorrichtung, welche eine geringe Größe hat und einen einfachen Aufbau hat, realisiert werden, und können somit die Herstellungskosten reduziert werden.
Wie in 1 dargestellt, wenn die Resonanzschaltung 17, welche den Induktions-Erwärmer 18 und zumindest eine Spule oder zumindest einen Kondensator oder sowohl zumindest eine Spule und zumindest einen Kondensator, welche seriell oder parallel mit dem Induktions-Erwärmer 18 verbunden sind, enthält, bereitgestellt wird, kann die Umschaltung derart durchgeführt werden, um einen Verlust des Inverters, basierend auf den Eigenschaften von der Resonanzschaltung 17, zu reduzieren, weil die Resonanzschaltung 17 den Induktions-Erwärmer 18 enthält.
Wie in 4 dargestellt, kann, wenn der Wärmeisolator 30, welcher einen hohen Wärmewiderstand hat, zwischen der Spule 21 und dem Erwärmungselement 20 bereitgestellt ist, eine Wärme, welche von dem Erwärmungselement an die Spule überführt wird, reduziert werden, um eine erhöhte Temperatur von der Spule zu unterdrücken. Daher kann eine obere Begrenzungstemperatur von der Induktions-Erwärmungsvorrichtung, welche basierend auf der Temperatur von der Spule bestimmt wird, erhöht werden, und kann das Volumen von der Induktions-Erwärmungsvorrichtung in einem Fall, bei welchem die gleiche Leistung verbraucht wird, reduziert werden. Sogar wenn Luft zwischen der Spule und dem Erwärmungselement zugeführt wird, um die Wärme von der Spule abzuführen, wird die gleiche Wirkung erlangt.
Wie in 6(b) dargestellt, kann, wenn die Form des Erwärmungselements 20 des Induktions-Erwärmers 18 gleich der Kühlerform ist, der Kontaktbereich mit der Außenluft erhöht werden, um den Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen dem Erwärmungselement und der Außenluft, bedingt durch die Kühlerform, zu erhöhen. Daher kann das Volumen des Erwärmungselements in jenem Fall, bei welchem die gleiche Leistung verbraucht wird, reduziert werden.
In dieser Ausführungsform werden der Komparator 12, die Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 und die Umschaltelement-Antriebsschaltung 14 dazu verwendet, um den Inverter zum Antreiben des Induktions-Erwärmers 18 umzuschalten. Die Spannung des Leistungsversorgungs-Glättungskondensators 2, welcher parallel mit dem Inverter 3 verbunden ist, um den Elektromotor 4 anzutreiben, wird durch die Spannungserfassungsschaltung 10 erfasst. Das Spannungserfassungssignal und die vorbestimmte Referenzspannung 11 werden durch den Komparator 12 miteinander verglichen, um die Differenz dazwischen auszugeben. Die Umschalt-Wellenform des Inverters 16 zum Antreiben des Induktions-Erwärmers 18 wird durch die Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13, basierend auf der Ausgabe des Komparators 12, bestimmt, um die Leistung des Induktions-Erwärmers 18 einzustellen. Das Signal von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 wird durch die Umschaltelement-Antriebsschaltung 14 in jene Spannung umgewandelt, welche dazu geeignet ist, um das Umschaltelement des Inverters 16 anzutreiben. Wenn die Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 stets mit der Referenzspannung 11 verglichen wird, um die wie oben beschriebene Leistungssteuerung durchzuführen, kann verhindert werden, dass die Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 gleich jene Spannung einnimmt, welche die Zerstörung des Elements bewirkt, und kann die Schwankung der Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 reduziert werden. Daher kann der Verlust des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 reduziert werden, um die Zuverlässigkeit in der Lebensdauer des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 zu erhöhen. Gemäß der Leistungssteuerung wird eine Wirkung erlangt, bei welcher die Schwankung in der Wärme des Induktions-Erwärmers 18 reduziert wird, um eine Wärmeermüdung des Induktions-Erwärmers 18 oder des Elements, welches den Induktions-Erwärmer 18 trägt, bedingt durch den Wärmezyklus zu unterdrücken.
In dieser Ausführungsform wird jener Fall beschrieben, bei welchem die regenerative Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Fahrstuhl angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt und kann bei irgendeiner weiteren Einrichtung angewendet werden, welche einen Elektromotor, beispielsweise eine Rolltreppe, einen Elektrozug oder einen Kühler verwendet, und somit wird die gleiche Wirkung dargelegt.
Ausführungsform 2.
15 ist ein Blockdiagramm, welches einen hauptsächlichen Schaltungsaufbau von einer Fahrstuhl-Steuereinrichtung darstellt, welches eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung verwendet. In Ausführungsform 2 enthält die Steuereinrichtung: einen Umwandler 1, welcher eine Gleichrichterdiodenbrücke zum Umwandeln von 3-Phasen-Wechselstrom-Leistungsversorgungs-Spannungen R, S und T in eine Gleichstromspannung hat; einen Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2, welcher mit einem Ausgang des Umwandlers 1 verbunden ist; einen Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandler 53, welcher parallel mit dem Kondensator 2 verbunden ist, um die Gleichstromspannung in eine Leistung umzuwandeln, welche zum Antreiben eines Elektromotors notwendig ist, welche dem Elektromotor zugeführt wird; den Elektromotor (Gleichstrom-Elektromotor) 54, welcher mit Ausgängen des Elektroleistung-Umwandlers 53 verbunden ist; Untersetzungsgetriebe 5 zum Überführen der Umdrehung des Elektromotors 54; eine Antriebs-Laufrolle 6, welche durch die Untersetzungsgetriebe 5 angetrieben wird; ein Gegengewicht 7 und eine Fahrstuhlkabine 8, welche mit der Antriebs-Laufrolle 6 verbunden sind; eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9, welche parallel mit dem Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 verbunden ist; eine Spannungserfassungsschaltung 10 zum Erfassen einer Spannung über den Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2; einen Komparator 12 zum Vergleichen einer erfassten Spannung der Spannungserfassungsschaltung 10 mit einer Referenzspannung aus Ausgeben eines Signals entsprechend einer Differenz dazwischen; eine Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 zum Bestimmen einer Antriebs-Wellenform von einem Umschaltelement eines später beschriebenen Inverters 16, welcher in der Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 bereitgestellt ist, basierend auf einer Ausgabe des Komparators 12; und eine Umschaltelement-Antriebsschaltung 14 zum Antreiben des Umschaltelements, basierend auf einem Signal von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13.
Wie oben beschrieben, ist gemäß der Fahrstuhl-Steuereinrichtung in Ausführungsform 2 die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 als die Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung zur regenerativen Elektroleistung parallel mit dem Leistungsversorgung- Glättungskondensator 2 verbunden. Die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 enthält: eine Eingangsfilterschaltung 15, welche eine Spule und einen Kondensator hat, zum Unterdrücken einer Schwankung in der Spannung oder im Strom des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2; einen Induktions-Erwärmungs-Antriebs-Inverter 16, welcher zumindest ein Umschaltelement hat, um eine Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung von ungefähr mehreren kHz auf mehrere Hunderte kHz umzuwandeln und die Wechselstromspannung einem Induktions-Erwärmer 18 zuzuführen; und eine Resonanzschaltung 17, welche den Induktions-Erwärmer 18 und zumindest eine Spule oder zumindest einen Kondensator oder sowohl die zumindest eine Spule als auch den zumindest einen Kondensator hat, welche seriell oder parallel mit dem Induktions-Erwärmer verbunden sind. Ein Element, welches für den Induktions-Erwärmung-Antriebs-Inverter 16 zum Antreiben des Induktions-Erwärmers 18 verwendet wird, kann ein jegliches Element sein, welches eine Umschaltfunktion hat, wie beispielsweise ein MOSFET, ein IGBT, ein Thyristor oder eine Diode. Die Eingangsfilterschaltung 15 kann in einem Fall ausgelassen werden, bei welchem der Leistungsversorgung-Glättungskondensator 2 und die weiteren Schaltungen nicht durch die Schwankung in der Spannung oder im Strom des Leistungsversorgung-Glättungskondensators 2 beeinflusst werden.
Ein Vorteil bei dem Fall, bei welchem der Induktions-Erwärmer 18 in Ausführungsform 2 verwendet wird, und ein Betrieb von der Vorrichtung bei einem Fall, bei welchem die regenerative Elektroleistung unter Verwendung des Induktions-Erwärmers 18 verbraucht wird, sind die Gleichen wie in Ausführungsform 1 beschrieben, und werden in der Beschreibung ausgelassen.
17 und 18 sind Blockdiagramme, welche Aufbauten von einer herkömmlichen Fahrstuhl-Steuereinrichtung unter Verwendung eines Gleichstrom-Elektromotors darstellen. In den Zeichnungen kennzeichnet Bezugszeichen 101 einen Umwandler, welcher eine Gleichrichter-Diodenbrücke zum Umwandeln der 3-Phasen-Wechselstrom-Leistungsversorgungsspannungen R, S und T in die Gleichstromspannung enthält, kennzeichnet 102 einen Leistungsversorgung-Glättungskondensator, welcher mit einem Ausgang des Umwandlers 101 verbunden ist; kennzeichnet 113 einen Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandler, welcher parallel mit dem Kondensator 102 verbunden ist, um die Gleichstromspannung in eine Leistung umzuwandeln, welche notwendig ist, um einen Elektromotor anzutreiben, und um dem Elektromotor die Leistung zuzuführen; kennzeichnet 114 einen Elektromotor (Gleichstrom-Elektromotor), welcher mit einem Ausgang des Elektroleistung-Umwandlers 113 verbunden ist; kennzeichnet 105 Untersetzungsgetriebe zum Übertragen der Umdrehung des Elektromotors 114; kennzeichnet 106 eine Antriebs-Laufrolle, welche durch die Untersetzungsgetriebe 105 angetrieben wird; kennzeichnen 107 und 108 jeweils ein Gegengewicht und eine Fahrstuhlkabine, welche mit der Antriebs-Laufrolle 106 verbunden sind; kennzeichnen 109 und 110 jeweils einen Umschalter und einen Widerstand, welche parallel mit dem Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102 verbunden sind, um die regenerative Elektroleistung zu verarbeiten; kennzeichnet 100 eine Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen der Spannung über den Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102; kennzeichnet 112 einen Komparator zum Vergleichen der Erfassungsspannung von der Spannungs-Erfassungsschaltung 100 mit einer Referenzspannung 111 und zum Ausgeben eines Signals entsprechend der Differenz dazwischen; und kennzeichnet 116 eine Umschaltelement-Antriebsschaltung zum Antreiben des Umschalters 109, basierend auf einer Ausgabe des Komparators 112. Der Umschalter 109 und der Widerstand 110 dienen als eine Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung 115 zum Verarbeiten der regenerativen Elektroleistung.
Bei der herkömmlichen Fahrstuhl-Steuereinrichtung, welche den Gleichstrom-Elektromotor verwendet, ist eine Verbindungsposition der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung 115 in Abhängigkeit von einem Typ des Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandlers 113 geändert. Das heißt, wenn der Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandler 113 eine bidirektionale Leistungsübertragung erlauben kann, die regenerative Elektroleistung, welche in dem Elektromotor 114 erzeugt ist, an den Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102 übertragen wird. Daher, wie in 17 dargestellt, ist die Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung 115 parallel mit dem Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102 verbunden. Im Gegensatz dazu, wenn der Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandler 113 lediglich eine unidirektionale Leistungsübertragung erlauben kann, wird die regenerative Elektroleistung nicht an den Leistungsversorgung-Glättungskondensator 102 übertragen.
Daher, wie in 18 dargestellt, ist die regenerative Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung 115 parallel mit Verbindungsleitungen zwischen dem Elektromotor 114 und dem Elektroleistung-Umwandler 113 verbunden, um die regenerative Elektroleistung zu verbrauchen, oder wird die regenerative Elektroleistung im Innenabschnitt des Elektromotors 114 als Wärme verbraucht.
Wie oben beschrieben, ist gemäß der Gleichstrom-Fahrstuhl-Steuereinrichtung die Verbindungsposition von der Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung 115 in Abhängigkeit des Typs des Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandlers 113 geändert. Daher ist die regenerative Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche den Induktions-Erwärmer in Ausführungsform 2 verwendet, nicht auf den oben erwähnten Aufbau, welcher in 15 dargestellt ist, beschränkt. Wie in 16 dargestellt, kann in Abhängigkeit des Typs des Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandlers, die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 parallel mit Verbindungsleitungen zwischen dem Elektroleistung-Umwandler 53 und dem Elektromotor 54 verbunden werden und kann die Spannungserfassungsschaltung 10 zwischen dem Elektroleistung-Umwandler 53 und dem Elektromotor 54 bereitgestellt werden, um eine Spannungsausgabe an den Elektromotor 54 abzutasten, um dadurch den Antrieb des Inverters 16 zum Antreiben des Induktions-Erwärmers 18, basierend auf der Ausgangsspannung zu steuern.
Wie oben beschrieben, kann gemäß Ausführungsform 2, wenn der Induktions-Erwärmer 18 für die regenerative Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung für den Gleichstrom-Elektromotor 54 verwendet wird, eine Vorrichtung, welche eine kleine Größe hat und einen einfachen Aufbau hat, realisiert werden, und können somit Herstellungskosten reduziert werden.
Ausführungsform 3.
Wie oben beschrieben, wird die Induktions-Erwärmungsvorrichtung verwendet, und kann somit die regenerative Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung in ihrer Größe reduziert werden. Die Induktions-Erwärmungsvorrichtung kann nicht nur für jenen Fall der regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung für den Elektromotor verwendet werden, sondern ebenfalls für einen Fall, bei welchem eine überschüssige Energie, welche in dem Element, wie beispielsweise die Spule oder der Kondensator in dem Elektroleistung-Umwandler gespeichert wird, als Wärme verbraucht wird, ohne der Last zugeführt zu werden. In Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird die Induktions-Erwärmungsvorrichtung dazu verwendet, um die eingegebene Leistung zu verbrauchen. Die der Induktions-Erwärmungsschaltung eingegebene Leistung ist eine Leistung, welche als ein Magnetfeld oder ein Elektrofeld in der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung oder in der Last, welche mit der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung verbunden ist, gespeichert wird, und welche nicht in der Last verbraucht wird, oder ist eine Leistung, welche in der Last erzeugt wird, und welche nicht in der Last verbraucht wird.
19 ist ein Blockdiagramm, welches einen Schaltungsaufbau eines herkömmlichen Ausgabespannung-Steuertyp-DC/DC-Umwandlers darstellt, welches ein Beispiel darstellt, bei welchem die überschüssige Energie als Wärme verbraucht wird, ohne einer Last 70 zugeführt zu werden.
Der DC/DC-Umwandler enthält: eine Leistungsversorgung 60; einen Umformer T1 zum Umwandeln einer Leistungsversorgungsspannung in eine vorbestimmte Spannung; ein Umschaltelement Q1; einen Gleichrichter 61 zum Gleichrichten einer Ausgabe des Umformers T1; einen Glättungskondensator Co, welcher mit einem Ausgang des Gleichrichters 61 verbunden ist, um eine Gleichstromspannung zu erlangen; einen Spannungserfasser 62 zum Erfassen von einer Spannung über den Glättungskondensator Co; eine Steuerschaltung 63 zum Erfassen der Spannung des Spannungserfassers 62 und zum Bestimmen einer Umschalt-Wellenform des Umschaltelements Q1, um somit die Spannung über den Glättungskondensator Co auf einen vorbestimmten Wert einzustellen; eine Beschaltungsschaltung 64, welche eine Diode Ds hat, welche mit einem Drain (oder einem Kollektor) des Umschaltelements Q1 verbunden ist, zum Verbrauchen einer überschüssigen Schaltungsenergie, einen Kondensator Cs und einen Widerstand Rs hat. Es ist zu erwähnen, dass Lg, wie durch eine gestrichelte Linie in der Zeichnung dargestellt, eine parasitäre Schaltungsinduktivität anzeigt, wie beispielsweise eine Leck-Induktivität des Umwandlers T1.
Während des Schaltungsbetriebes des DC/DC-Umwandlers, wie in 19 dargestellt, wird, wenn eine Energie, welche in der Induktivität Lg gespeichert ist, entladen wird, ein parasitärer Kondensator (Ausgabe-Kondensator) zwischen dem Drain und der Source des Umschaltelements Q1 aufgeladen, und wird somit eine Hochspannung an das Umschaltelement Q1 angelegt. Daher ist es wahrscheinlich, dass das Umschaltelement Q1 durch die Hochspannung zerstört wird. Um dies zu verhindern, ist die Beschaltungsschaltung 64 bereitgestellt. In der Beschaltungsschaltung 64 werden, wenn die Energie, welche in der Induktivität Lg gespeichert ist, entladen wird, die Diode Ds eingeschaltet und die Energie von der Induktivität Lg im Kondensator Cs gespeichert und im Widerstand Rs verbraucht. Wenn die Energie in der Induktivität Lg zu speichern ist, wird die Diode Ds ausgeschaltet und wird die Energie des Kondensators Cs im Widerstand Rs verbraucht. Daher kann verhindert werden, dass die Spannung des Kondensators Cs gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird. In diesem Fall kann, wenn der Kondensator Cs im Wert ausreichend größer erstellt wird als der parasitäre Kondensator, eine übermäßige Zunahme in der Spannung verhindert werden, und wirkt die Beschaltungsschaltung somit dazu, zu verhindern, dass die Hochspannung an das Umschaltelement Q1 angelegt wird. Das heißt, dass die übermäßige Schaltungsenergie, welche in der Induktivität Lg gespeichert ist, als Wärme im Widerstand Rs verbraucht wird.
20 stellt ein Beispiel dar, bei welchem der Widerstand Rs von der Beschaltungsschaltung 64 des DC/DC- Umwandlers, wie in 19 dargestellt, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung realisiert wird. In 20 hat jener Abschnitt mit Ausnahme der regenerativen Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung den gleichen Aufbau, wie in 19 dargestellt. Die regenerative Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, wie in 20 dargestellt, enthält: eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9, welche parallel mit dem Beschaltungskondensator Cs verbunden ist; eine Spannungserfassungsschaltung 65 zum Erfassen einer Spannung über den Beschaltungskondensator Cs; einen Komparator 12 zum Vergleichen einer Erfassungsspannung der Spannungserfassungsschaltung 65 mit einer Spannung 11 und zum Ausgeben eines Signals entsprechend einer Differenz dazwischen; eine Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13 zum Bestimmen der Antriebs-Wellenform des Umschaltelements eines Inverters 16, welcher in der Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 bereitgestellt ist, basierend auf einer Ausgabe des Komparators 12; und eine Umschaltelement-Antriebsschaltung 14 zum Antreiben des Umschaltelements, basierend auf einem Signal von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung 13. Es ist zu erwähnen, dass Lg, wie durch eine gestrichelte Linie in der Zeichnung dargestellt, eine parasitäre Schaltungsinduktivität anzeigt, wie beispielsweise eine Leck-Induktivität des Umformers T1.
Die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 enthält: eine Eingangsfilterschaltung 15, welche eine Spule und einen Kondensator hat; den Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter 16, welcher zumindest ein Umschaltelement hat, um die Gleichstromspannung in die Wechselstromspannung von ungefähr mehreren kHz auf mehrere Hunderte kHz umzuwandeln und die Wechselstromspannung einem Induktions-Erwärmer 18 zuzuführen; einen Induktions-Erwärmer 18; und eine Resonanzschaltung 17, welche zumindest eine Spule oder zumindest einen Kondensator oder sowohl die zumindest eine Spule und den zumindest einen Kondensator hat, welche seriell oder parallel mit dem Induktions-Erwärmer 18 verbunden sind. Ein Element, welches für den Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter 16 zum Antreiben des Induktions-Erwärmers 18 verwendet wird, kann ein jegliches Element sein, welches eine Umschaltfunktion hat, wie beispielsweise ein MOSFET, ein IGBT, ein Thyristor oder eine Diode. Die Eingangsfilterschaltung 15 kann in einem Fall ausgelassen werden, bei welchem der Beschaltungskondensator Cs und weitere Schaltungen nicht durch die Schwankung in der Spannung oder im Strom des Beschaltungskondensators Cs beeinflusst werden.
Ein Verfahren zum Antreiben der Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 ist im Wesentlichen das Gleiche wie in Ausführungsform 1, mit Ausnahme eines Falles, bei welchem Verbindungsabschnitte der Eingabe des Spannungserfassers 65 an den Komparator 12 und Verbindungsabschnitte von der Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 in 20 mit beiden Enden des Beschaltungskondensators Cs übereinstimmen. Wenn die überschüssige Schaltungsenergie, welche in der Induktivität Lg gespeichert ist, entladen wird, wird die Diode Ds eingeschaltet und wird der Beschaltungskondensator Cs aufgeladen, um die Spannung dessen zu erhöhen. Wenn ein Zustand, bei welchem die Spannung über den Beschaltungskondensator Cs gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, durch den Komparator 12, basierend auf dem Spannungserfassungssignal von dem Spannungserfasser 65, erfasst wird, beginnt ein Betrieb der Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9. Wenn die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 betrieben wird, wird die Spannung über den Beschaltungskondensator Cs auf einen im Wesentlichen vorbestimmten Wert beibehalten. Das heißt, dass die überschüssige Schaltungsenergie, welche in der Induktivität Lg gespeichert ist, durch den Induktions-Erwärmer 18 verbraucht wird und somit verhindert wird, dass eine Hochspannung an das Umschaltelement Q1 angelegt wird.
Gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wird eine Wirkung erzielt, dass die Größe von der Beschaltungsschaltung reduziert werden kann, weil die Induktions-Erwärmungsschaltung 9 anstelle des Widerstandes Rs von der in 19 dargestellten Beschaltungsschaltung 64 verwendet wird, und aufgrund des zuvor erwähnten Vorteiles des Induktions-Erwärmers 18.
Die in 20 dargestellte Schaltung kann durch ein System realisiert werden, bei welchem der Beschaltungskondensator Cs nicht verwendet wird, die Induktions-Erwärmungsschaltung 9 parallel mit beiden Enden des Umschaltelements Q1 verbunden ist, eine Spannung zwischen den beiden Enden des Umschaltelementes Q1 erfasst wird und die Induktions-Erwärmungsvorrichtung 9 derart betrieben wird, um zu verhindern, dass die Spannung zwischen den beiden Enden des Umschaltelements Q1 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird. In diesem Fall sind der Beschaltungskondensator Cs und die Eingangsfilterschaltung 15, welche in 20 dargestellt sind, unnötig, und kann die überschüssige Schaltungsenergie durch einen einfachen Aufbau verarbeitet werden.
Wie in 21 dargestellt, kann eine Beschaltungsschaltung 66, welche einen Induktions-Erwärmer verwendet, realisiert werden, indem lediglich der Induktions-Erwärmer 18 parallel mit dem Beschaltungskondensator Cs verbunden wird. In diesem Fall wird die überschüssige Schaltungsenergie durch eine freie Resonanz zwischen einem Induktivitäts-Bauteil und einem Widerstands-Bauteil, welche dem Beschaltungskondensator Cs und dem Induktions-Erwärmer 18 entsprechen, verbraucht.
Die überschüssige Schaltungsenergie, wie oben beschrieben, wird nicht nur lediglich in den DC/DC-Umwandler, sondern ebenfalls in einem Vollbrücken-Inverter, einem Halbbrücken-Inverter und in verschiedenen weiteren Elektroleistung-Umwandlern erzeugt. Wenn es notwendig ist, die überschüssige Energie zu verbrauchen, kann die Induktions-Erwärmungsvorrichtung verwendet werden, und wird somit eine Wirkung erzielt, dass die überschüssige Energie durch einen Aufbau verbraucht werden kann, welcher in seiner Größe kleiner als der Widerstand ist.
Zusammenfassung
Eine Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9), welche einen Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter (16), welcher parallel mit einem Leistungsversorgung-Glättungskondensator (2) verbunden ist, welcher parallel mit einem Inverter (3) zum Antreiben eines Elektromotors (4) verbunden ist, und eine Resonanzschaltung (17), welche einen Induktions-Erwärmer (18) enthält, welcher mit dem Inverter (16) verbunden ist, enthält; einen Komparator (12) zum Erfassen von einer Spannung des Leistungsversorgung-Glättungskondensators (2) zum Vergleichen von der erfassten Spannung mit einer Referenzspannung (11); eine Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung (13) zum Bestimmen von einer Umschalt-Wellenform, basierend auf einer Ausgabe des Komparators (12); und eine Umschaltelement-Antriebsschaltung (14) zum Antreiben eines Umschaltelements des Inverters (16), basierend auf einer Ausgabe von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung (13).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 4-26387 A [0006]

Claims

Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9), welche eine eingegebene Leistung verbraucht, wobei die Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9) mit einer Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) zum Zuführen von einer Leistung, welche von einer Leistungsversorgung zugeführt ist, an eine Last, verbunden ist, und wobei die eingegebene Leistung eine Leistung ist, welche als ein Magnetfeld oder ein Elektrofeld in einer Last von der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) oder in einer Last (2), welche mit der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 3) verbunden ist, gespeichert ist, und welche nicht in der Last (2) verbraucht wird, oder eine Leistung ist, welche in der Last (2) erzeugt ist und welche nicht in der Last (2) verbraucht wird.
Elektroleistung-Umwandlungsschaltung zum Zuführen von einer Leistung, welche von einer Leistungsversorgung zugeführt ist, an eine Last, in welcher eine Leistung, welche nicht in der Last (2) verbraucht wird und welche in der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) oder in der Last (2) gespeichert wird, oder eine Leistung, welche in der Last (2) erzeugt wird und welche nicht in der Last (2) verbraucht wird, in einer Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9) verbraucht wird, welche mit der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) verbunden ist.
Elektroleistung-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 2, bei welcher eine Leistung, welche als ein Magnetfeld oder ein Elektrofeld in der Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) oder in der Last (2) gespeichert wird, in der Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9) verbraucht wird.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche die Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9) nach Anspruch 1 verwendet.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche die Elektroleistung-Umwandlungsschaltung (1, 2, 3) nach Anspruch 2 oder 3 verwendet.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung, welche enthält: einen Induktions-Erwärmungs-Antriebs-Inverter (16), welcher parallel mit einem Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandler (3) zum Antreiben eines Elektromotors (4) verbunden ist, und welcher zumindest ein Umschaltelement enthält, zum Umwandeln einer Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung; und eine Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9), welche mit dem Induktions-Erwärmungs-Antriebs-Inverter (16) verbunden ist und welche einen Induktions-Erwärmer (18) enthält, welcher zumindest eine Spule (21) und ein Erwärmungselement (20) enthält, wobei das Erwärmungselement (20) an einer Position bereitgestellt ist, über welche ein Magnetfluss, welcher in der zumindest einen Spule (21) erzeugt wird, durchläuft und welche durch den Magnetfluss durch Induktion erwärmt wird, wobei, während einer Leistungs-Regeneration des Elektromotors (4), der Induktions-Erwärmer (18) durch den Induktions-Erwärmungs-Antriebs-Inverter (16) betrieben wird und eine regenerative Elektroleistung durch den Induktions-Erwärmer (18) als Wärme verbraucht wird.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9) eine Resonanzschaltung (17) enthält, wobei die Resonanzschaltung (17) enthält: den Induktions-Erwärmer (18); und zumindest eine Spule oder zumindest einen Kondensator, welche bzw. welcher seriell oder parallel mit dem Induktions-Erwärmer verbunden ist, oder sowohl die zumindest eine Spule oder den zumindest einen Kondensator.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher der Induktions-Erwärmer (18) ferner einen Wärmeisolator (30) enthält, welcher zwischen der zumindest einen Spule (21) und dem Erwärmungselement (20) davon bereitgestellt ist.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welcher das Erwärmungselement (20) des Induktions-Erwärmers (18) eine Kühlerform hat.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, welche ferner enthält: eine Spannungserfassungsschaltung (10) zum Erfassen von einer Spannung, welche an den Elektromotor-Antrieb-Elektroleistung-Umwandler (3) zum Antreiben des Elektromotors (4) angelegt ist; einen Komparator (12) zum Vergleichen von einer Erfassungsspannung von der Spannungserfassungsschaltung (10) mit einer vorbestimmten Referenzspannung und zum Ausgeben von einer Differenz dazwischen; eine Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung (13) zum Bestimmen von einer Umschalt-Wellenform des zumindest einen Umschaltelements des Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverters (16) zum Antreiben des Induktions-Erwärmers (18) basierend auf einer Ausgabe des Komparators (12), zum Steuern einer Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer (18) verbraucht wird; und eine Umschaltelement-Antriebsschaltung (14) zum Umwandeln eines Signals von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung (13) in eine optimale Spannung zum Betreiben des Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverters (16), zum Antreiben des zumindest einen Umschaltelements, wobei der Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter (16) zum Betreiben des Induktions-Erwärmers (18) umgeschaltet wird.
Elektroleistung-Verarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, welche ferner enthält: eine Spannungserfassungsschaltung (10) zum Erfassen von einer Spannung des Elektromotors (4); einen Komparator (12) zum Vergleichen von einer Erfassungsspannung von der Spannungserfassungsschaltung (10) mit einer vorbestimmten Referenzspannung und zum Ausgeben von einer Differenz dazwischen; eine Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung (13) zum Bestimmen von einer Umschalt-Wellenform des zumindest einen Umschaltelements des Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverters (16) zum Antreiben des Induktions-Erwärmers (18) basierend auf einer Ausgabe des Komparators (12), zum Steuern von einer Leistung, welche in dem Induktions-Erwärmer (18) verbraucht wird; und eine Umschaltelement-Antriebsschaltung (14) zum Umwandeln eines Signals von der Umschalt-Wellenform-Bestimmungsschaltung (13) in eine optimale Spannung zum Antreiben des Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverters (16), zum Antreiben des zumindest einen Umschaltelements, wobei der Induktions-Erwärmer-Antriebs-Inverter (16) zum Antreiben des Induktions-Erwärmers (18) umgeschaltet wird.
Elektroleistung-Umwandlungsschaltung nach Anspruch 2 oder 3, welche eine Beschaltungsschaltung (64) enthält, wobei die Induktions-Erwärmungsvorrichtung (9) als ein Widerstand von der Beschaltungsschaltung (64) verwendet wird.