JP2007124762A - Current detecting circuit in voltage converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧形インバータ回路を用いた誘導加熱装置、高周波電源などの電流検出回路に関し、特に出力回路に負荷の他に浮遊容量が存在する場合の電流検出回路に関する。 The present invention relates to a current detection circuit such as an induction heating device using a voltage source inverter circuit or a high frequency power supply, and more particularly to a current detection circuit in the case where a stray capacitance is present in an output circuit in addition to a load.
図3に、従来技術を説明するための電流検出回路の構成図を、図4に図3の各部の波形図を示す。
ここで、例えば、数10kHz以上の高周波電源などにおいては、電源と負荷を接続する導体は表皮深さを考慮して薄い平板を用い、かつインダクタンスを低減するため、電流の往復する導体をラミネート配線することが多い。そのため、構造上浮遊静電容量が大きくなる。その他負荷回路に接続されることがある変圧器なども同様に、浮遊静電容量が大きい。また、電流検出用変流器3は電圧形インバータ出力の直近に配置され、この変流器3の出力が制御装置2に入力され、各種制御のための電流検出値となる。
以上より、主回路の等価回路は、図3に示すように電圧形インバータ1の出力に変流器3および容量成分4を介して負荷10を接続する構成となる。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a current detection circuit for explaining the prior art, and FIG. 4 shows a waveform diagram of each part of FIG.
Here, for example, in a high frequency power supply of several tens of kHz or more, the conductor connecting the power supply and the load uses a thin flat plate in consideration of the skin depth. Often to do. For this reason, the floating capacitance increases in structure. Similarly, a transformer that may be connected to a load circuit has a large floating capacitance. Further, the current
As described above, the equivalent circuit of the main circuit has a configuration in which the
次に、図4を用いて、各部の波形について説明する。電圧形インバータ1の出力電圧Voは矩形波出力で、負荷10は誘導成分と容量成分が直列に接続された直列共振負荷の場合である。ここで、制御装置2の電流検出に用いられる変流器3で検出される出力電流Ioは、負荷電流ILの波形(ここでは正弦波)が理想である。
しかし、前述のように容量成分4が存在するので、実際には、Voの電圧反転時に、容量成分4への充放電電流Icが流れ、ILとIcを加算した歪み波形がIoとなる。
図5に、従来技術を説明するための電源装置の出力電流検出歪み補正方法の説明図を示す。特許文献1にその内容が記載されている。
図5において、電源装置11から出力する電圧Vo、電流Ioは正弦波が理想であるが、負荷10の種類によってはVo、Ioが歪む場合がある。図5では、Ioの歪みを補正する場合を示している。
Next, the waveform of each part will be described with reference to FIG. The output voltage Vo of the
However, since the
FIG. 5 is an explanatory diagram of the output current detection distortion correction method of the power supply apparatus for explaining the conventional technique.
In FIG. 5, a sine wave is ideal for the voltage Vo and current Io output from the
変流器3で検出された電流Ioは、制御装置2で正弦波の指令I*から減算され、歪みを反転した成分となり、さらにI*を加算し、結果として、正弦波の指令に歪み分を反転した成分を加算した値が得られる。これを電流指令とすることで、出力電流Ioの歪みが除去される。
この場合の電源装置11は、波形の制御が可能であるものに限られ、従来技術で示した、矩形波出力の電圧形インバータ1では、この方法で歪み補正を行うことは不可能である。
上述の他、配線長データと関数発生器を用いて出力電流検出値を補正する方法が特許文献2に開示されている。
The
In addition to the above,
本発明が解決しようとする課題は、電圧形インバータ、特に波形の制御が不可能な電圧形インバータの出力に浮遊静電容量などの容量成分が存在する場合に、出力電流の検出に歪みが生じることで、制御装置にノイズを重畳し、電流ゼロクロス検出の誤動作などの制御への悪影響を防止することである。 The problem to be solved by the present invention is that distortion occurs in the detection of the output current when there is a capacitance component such as stray capacitance at the output of the voltage source inverter, particularly the voltage source inverter whose waveform cannot be controlled. Thus, noise is superimposed on the control device to prevent adverse effects on the control such as malfunction of current zero cross detection.
本発明の課題を解決するための手段は、電圧形インバータ、特に波形の制御が不可能な電圧形インバータの出力に浮遊静電容量などの容量成分が存在する場合に、容量成分の直近または近傍の両端にコンデンサ、抵抗およびインダクタンスで構成された回路を接続し、前期回路に流れる電流を検出し、電圧形インバータの出力電流検出に加算することにより電流検出波形の歪みを補正することである。 Means for solving the problems of the present invention is that a voltage-type inverter, particularly a voltage-type inverter whose waveform cannot be controlled, has a capacitance component such as a floating capacitance at the output of the voltage-type inverter. Is connected to a circuit composed of a capacitor, a resistor, and an inductance, detects the current flowing in the previous circuit, and adds it to the output current detection of the voltage source inverter to correct the distortion of the current detection waveform.
本発明によれば、電圧形インバータ、特に波形の制御が不可能な電圧形インバータの出力に浮遊静電容量などの容量成分が存在する場合においても、出力電流検出波形に歪みが生じることが無いため、制御装置へ流入するノイズが低減でき、また電流ゼロクロス検出の誤動作などの制御への悪影響を無くすことができる。
これにより、ノイズ対策が不要となって、コストダウンが可能となり、また制御誤動作が無くなるため、装置の信頼性が向上する。
According to the present invention, the output current detection waveform is not distorted even when there is a capacitance component such as stray capacitance at the output of the voltage source inverter, particularly the voltage source inverter whose waveform cannot be controlled. Therefore, noise flowing into the control device can be reduced, and adverse effects on control such as malfunction of current zero cross detection can be eliminated.
This eliminates the need for noise countermeasures, enables cost reduction, and eliminates control malfunction, thereby improving the reliability of the apparatus.
本発明の要点は、電圧形インバータの出力に容量成分がある場合の電流検出方法として、容量成分と並列にリアクトル、抵抗およびコンデンサから構成された回路を接続し、この電流を検出し、これを電圧形インバータの出力電流検出に加算することにより、電流検出波形の歪みを補正することである。 The gist of the present invention is that a current detection method in the case where there is a capacitance component in the output of the voltage source inverter is connected to a circuit composed of a reactor, a resistor and a capacitor in parallel with the capacitance component, this current is detected, and this is detected. By adding to the output current detection of the voltage source inverter, the distortion of the current detection waveform is corrected.
図1に、本発明の第1実施例としての電流検出回路構成図を、図2に、図1の波形図を示す。
図3の従来技術と同様に、主回路の等価回路は、電圧形インバータ1の出力に容量成分4を介して負荷10を接続する構成となる。容量成分4の両端にコンデンサ6、抵抗7およびインダクタンス8を直列に接続した補正回路5を並列接続し、同回路に流れる電流IHを変流器9で検出し、変流器3で検出された電圧形インバータ1の出力電流Ioに逆位相で加算する。
次に、図2を用いて、波形について説明する。図4の従来技術と同様に、電圧形インバータ1の出力電圧Voは矩形波出力で、負荷は誘導成分と容量成分が直列に接続された直列共振負荷の場合である。電圧形インバータ1の出力電流Ioも、図4と同様に負荷電流ILに容量成分4に流れる電流Icを加算した歪み波形となる。ここで、Icを補正回路5で模擬したIHをIoに逆位相で加算することで、ILと同様のIo+(−IH)を得ることができ、歪みの無い波形を制御装置2の電流検出に用いることができる。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a current detection circuit as a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a waveform diagram of FIG.
Similar to the prior art of FIG. 3, the equivalent circuit of the main circuit is configured to connect the
Next, the waveform will be described with reference to FIG. As in the prior art of FIG. 4, the output voltage Vo of the
補正回路5のコンデンサ6は、容量成分4と比較して、例えば数十分の1の大きさで小さいため浮遊静電容量を増やすことは無い。IHもIcの数十分の1の電流であり、Ioを検出する変流器3の検出比とIc/IHの比×変流器9の検出比を等しくすることにより、IHによるICの模擬が可能となる。また、補正回路5はコンデンサ6のみで良い場合もあるが、浮遊静電容量は、各部に分布しており、例えば、負荷回路に接続されることがある変圧器の浮遊静電容量など、補正回路5の接続位置と離れた位置に存在している浮遊静電容量などに対しては、補正回路5の接続位置から見て、インダクタンスや抵抗を介して、浮遊静電容量が存在することになり、補正回路にも抵抗7やインダクタンス8を接続する必要がある。
ここで、電流検出には変流器3、9を用いているが、検出抵抗による電流検出方法など他の方法でも可能である。その他、IoとIHの加算は、電流同士の加算でも電圧同士の加算でも可能である。
Since the
Here, the
尚、補正回路として、コンデンサ、抵抗およびインダクタンスの直列回路を用いた例を示したが、容量成分はその存在位置が出力回路の使用部品、配線構造などにより複雑であるため、補正回路としては必ずしも前記直列回路に限定されるものではない。 Although an example using a capacitor, resistor and inductance series circuit has been shown as the correction circuit, the position of the capacitance component is complicated depending on the parts used in the output circuit, the wiring structure, etc. It is not limited to the series circuit.
本発明は、誘導加熱装置、高周波インバータの他、負荷との配線長が長い電動機駆動用インバータなどへも適用可能である。 The present invention can be applied not only to an induction heating device and a high-frequency inverter but also to an inverter for driving a motor having a long wiring length with a load.
1・・・電圧形インバータ 2・・・制御装置 3、9・・・変流器
4・・・容量成分 5・・・補正回路 6・・・コンデンサ
7・・・抵抗 8・・・インダクタンス 10・・・負荷
11・・・電源装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
電圧形インバータの出力に存在する容量成分の直近または近傍の両端子間に,コンデンサ,抵抗およびインダクタンスを用いて構成された補正回路を接続し,前期補正回路に流れる電流を検出し,電圧形インバータ出力の電流検出に加算したことを特徴とする電圧形インバータの電流検出回路。 In the current detection circuit that detects the output current of the voltage source inverter,
Connect a correction circuit composed of capacitors, resistors, and inductances between the terminals near or near the capacitance component present in the output of the voltage source inverter, detect the current flowing in the correction circuit, and detect the current in the voltage source inverter A current detection circuit for a voltage source inverter, which is added to output current detection.
A current detection circuit for a voltage source inverter, wherein a series circuit of a capacitor, a resistor and an inductance is used as the correction circuit.
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