JP2705108B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JP2705108B2 JP2705108B2 JP63130557A JP13055788A JP2705108B2 JP 2705108 B2 JP2705108 B2 JP 2705108B2 JP 63130557 A JP63130557 A JP 63130557A JP 13055788 A JP13055788 A JP 13055788A JP 2705108 B2 JP2705108 B2 JP 2705108B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、共振周波数が変化する直列共振回路を負荷
とする電力変換装置に関する。
とする電力変換装置に関する。
第２図は誘導加熱装置の電源として用いられるインバ
ータの従来の主回路と制御回路を示したものである。同
図において、ACは交流電源、１は順変換器、２は平滑用
リアクトル、３は平滑用コンデンサ、４は逆変換器であ
つて、１〜４はインバータの主回路Ｉを構成しており、
逆変換器４の出力はインピーダンス整合用の整合変圧器
５、負荷共振用コンデンサ（容量:C）６を通して負荷
（誘導加熱用コイル）７に供給される。ＬとＲはそれぞ
れ負荷７のインダクタンスと抵抗を示している。
ータの従来の主回路と制御回路を示したものである。同
図において、ACは交流電源、１は順変換器、２は平滑用
リアクトル、３は平滑用コンデンサ、４は逆変換器であ
つて、１〜４はインバータの主回路Ｉを構成しており、
逆変換器４の出力はインピーダンス整合用の整合変圧器
５、負荷共振用コンデンサ（容量:C）６を通して負荷
（誘導加熱用コイル）７に供給される。ＬとＲはそれぞ
れ負荷７のインダクタンスと抵抗を示している。
この負荷７は実質上インダクタンス負荷であるので、
その力率は非常に悪く、この従来例では、コンデンサ６
を負荷７と直列に挿入し、周波数制御にPLL回路８を用
いて、負荷共振周波数（LC共振周波数）f0と一致した周
波数（インバータ発振周波数）で上記主回路Ｉを動作さ
せ、主回路Ｉから見た負荷側の力率が１になるように制
御している。
その力率は非常に悪く、この従来例では、コンデンサ６
を負荷７と直列に挿入し、周波数制御にPLL回路８を用
いて、負荷共振周波数（LC共振周波数）f0と一致した周
波数（インバータ発振周波数）で上記主回路Ｉを動作さ
せ、主回路Ｉから見た負荷側の力率が１になるように制
御している。
インバータ制御回路IIのPLL回路８は、インバータの
発振周波数ｆを負荷共振周波数f0に同調させ、インバー
タ出力電圧V0・出力電流I0の周波数と位相が一致するよ
うに逆変換器４を制御するものあり、位相比較器９、低
域通過フイルタ10、リミツタ11、電圧制御発振器12を備
えている。この位相比較器９は主回路Ｉの出力電圧（イ
ンバータ電圧）V0とコンデンサ６の電圧Vcを導入して両
者の位相差δを検知し、該位相差δに対応した出力vfを
送出するもので、該位相差δが90°になると、その出力
vfが０になる。リミツタ11は主回路Ｉの発振周波数ｆの
範囲（同調可能周波数範囲）を設定するためのものであ
り、上限値V(fMAX)、下限値V(fMIN)を有している。電圧
制御発振器12は入力電圧に比例したパルスを発振して駆
動回路13に供給し、この発振周波数で主回路Ｉが動作す
る。15は出力制御器であつて、負荷電圧VLや主回路入力
電圧VD、電力VD×ID（ID：主回路入力電流）のフイード
バツク値が出力指令設定器14による出力指令電圧値Vsも
しくは出力指令電力値Psと一致するように順変換器１の
点弧位相を制御する。
発振周波数ｆを負荷共振周波数f0に同調させ、インバー
タ出力電圧V0・出力電流I0の周波数と位相が一致するよ
うに逆変換器４を制御するものあり、位相比較器９、低
域通過フイルタ10、リミツタ11、電圧制御発振器12を備
えている。この位相比較器９は主回路Ｉの出力電圧（イ
ンバータ電圧）V0とコンデンサ６の電圧Vcを導入して両
者の位相差δを検知し、該位相差δに対応した出力vfを
送出するもので、該位相差δが90°になると、その出力
vfが０になる。リミツタ11は主回路Ｉの発振周波数ｆの
範囲（同調可能周波数範囲）を設定するためのものであ
り、上限値V(fMAX)、下限値V(fMIN)を有している。電圧
制御発振器12は入力電圧に比例したパルスを発振して駆
動回路13に供給し、この発振周波数で主回路Ｉが動作す
る。15は出力制御器であつて、負荷電圧VLや主回路入力
電圧VD、電力VD×ID（ID：主回路入力電流）のフイード
バツク値が出力指令設定器14による出力指令電圧値Vsも
しくは出力指令電力値Psと一致するように順変換器１の
点弧位相を制御する。
この従来のインバータでは、指令値設定器14が作成す
る出力指令値VsもしくはPsとインバータ発振周波数ｆと
の間に相関を持たせていないので、誘導加熱装置の起動
時や加熱途中における材料投入時等の負荷変動時におけ
るように負荷共振周波数f0が大きく変動して同調可能範
囲外の周波数となつた場合、主回路Ｉは上限周波数fMAX
もしくは下限周波数fMINで動作し、負荷７との同調が外
れて、無効電流が増大し、出力指令値Vs、Psのレベルに
よつては、図示しない保護装置（過電流検出器等）が働
いてインバータが停止してしまうような事態が起こると
いう問題がある。
る出力指令値VsもしくはPsとインバータ発振周波数ｆと
の間に相関を持たせていないので、誘導加熱装置の起動
時や加熱途中における材料投入時等の負荷変動時におけ
るように負荷共振周波数f0が大きく変動して同調可能範
囲外の周波数となつた場合、主回路Ｉは上限周波数fMAX
もしくは下限周波数fMINで動作し、負荷７との同調が外
れて、無効電流が増大し、出力指令値Vs、Psのレベルに
よつては、図示しない保護装置（過電流検出器等）が働
いてインバータが停止してしまうような事態が起こると
いう問題がある。
本発明は、負荷共振周波数が同調可能周波数範囲外へ
ずれても停止することなく、従来に比し、安定した動作
を行う電力変換装置を提供することを目的とする。
ずれても停止することなく、従来に比し、安定した動作
を行う電力変換装置を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するため、常時出力指令値と
該常時出力指令値とは異なるレベルの非常時出力指令値
を選択する指令値選択器、同調可能周波数範囲を設定す
る回路の入力を取り込んで該入力が同調可能周波数範囲
内にあるか否かを検知する同調・非同調検出器とを設
け、該同調・非同調検出器の同調および非同調検出時出
力によりそれぞれ上記常時出力指令値および非常時出力
指令値を選択させる構成としたものである。
該常時出力指令値とは異なるレベルの非常時出力指令値
を選択する指令値選択器、同調可能周波数範囲を設定す
る回路の入力を取り込んで該入力が同調可能周波数範囲
内にあるか否かを検知する同調・非同調検出器とを設
け、該同調・非同調検出器の同調および非同調検出時出
力によりそれぞれ上記常時出力指令値および非常時出力
指令値を選択させる構成としたものである。
本発明では、負荷共振周波数が予め設定してある同調
可能周波数範囲から外れると、出力指令値が非常時出力
指令値に切換わり、この非常時出力指令値は、インバー
タ出力電流が過電流レベルに達することのない値に設定
されるので、インバータが過電流停止することは無い。
可能周波数範囲から外れると、出力指令値が非常時出力
指令値に切換わり、この非常時出力指令値は、インバー
タ出力電流が過電流レベルに達することのない値に設定
されるので、インバータが過電流停止することは無い。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図において、20は同調・非同調検出器であつて、
低域通過フイルタ10の出力Vfを取り込み、該出力Vfが、
V(fmin)VfV(fmax)にある場合には同調検知信号Ｌを
送出し、 V(fmin)＞Vf、Vf＞V(fmax)である場合には、非同調検知
信号Ｈを送出する。21は指令値選択器であつて、同調・
非同調検出器20の出力がＬである場合には、出力指令値
設定器（常時出力指令値設定器）14を選択し、上記出力
がＨである場合には、非常時出力指令値設定器22を選択
する。この非常時出力指令値設定器22が送出する非常時
出力指令電圧値VSN、もしくは電力値PSNは非同調時の主
回路Ｉの出力電流I0が過電流レベルに達せず、かつ、電
圧V0、VcがPLL回路８を駆動するに足るレベルとなる値
に設定される。他の構成は第２図のものと同じであるの
で、同一構成要素には同一符号を付してある。
低域通過フイルタ10の出力Vfを取り込み、該出力Vfが、
V(fmin)VfV(fmax)にある場合には同調検知信号Ｌを
送出し、 V(fmin)＞Vf、Vf＞V(fmax)である場合には、非同調検知
信号Ｈを送出する。21は指令値選択器であつて、同調・
非同調検出器20の出力がＬである場合には、出力指令値
設定器（常時出力指令値設定器）14を選択し、上記出力
がＨである場合には、非常時出力指令値設定器22を選択
する。この非常時出力指令値設定器22が送出する非常時
出力指令電圧値VSN、もしくは電力値PSNは非同調時の主
回路Ｉの出力電流I0が過電流レベルに達せず、かつ、電
圧V0、VcがPLL回路８を駆動するに足るレベルとなる値
に設定される。他の構成は第２図のものと同じであるの
で、同一構成要素には同一符号を付してある。
この構成においては、負荷共振周波数f0が同調可能周
波数範囲fMINf0fMAX内にあると、同調・非同調検出
器20は同調検出信号Ｌを送出するので、指令値選択器21
は常時出力指令値設定器14を選択し、インバータは前記
従来と同じ動作を行う。
波数範囲fMINf0fMAX内にあると、同調・非同調検出
器20は同調検出信号Ｌを送出するので、指令値選択器21
は常時出力指令値設定器14を選択し、インバータは前記
従来と同じ動作を行う。
負荷共振周波数f0が同調可能周波数範囲fMINf0f
MAXを外れると、同調・非同調検出器20の入力vfが、V
(fmin)＞VfもしくはVf＞V(fmax)となり、指令値選択器2
1が非常時出力指令値VSN（もしくはPSN）を選択するの
で、出力制御器15はVs（もしくはPs）がVSN（もしくはP
SN）になるように順変換器１の点弧位相を制御する。こ
のVSN（もしくはPSN）は、主回路Ｉから流出する無効電
流が増大しても、出力電流I0が過電流レベルまで上昇し
ない値に設定してあるので、誘導加熱装置の起動時や、
材料投入等により、負荷共振周波数f0が同調可能周波数
範囲fMIN＜f0＜fMAXを外れても、インバータが過電流停
止することがない。
MAXを外れると、同調・非同調検出器20の入力vfが、V
(fmin)＞VfもしくはVf＞V(fmax)となり、指令値選択器2
1が非常時出力指令値VSN（もしくはPSN）を選択するの
で、出力制御器15はVs（もしくはPs）がVSN（もしくはP
SN）になるように順変換器１の点弧位相を制御する。こ
のVSN（もしくはPSN）は、主回路Ｉから流出する無効電
流が増大しても、出力電流I0が過電流レベルまで上昇し
ない値に設定してあるので、誘導加熱装置の起動時や、
材料投入等により、負荷共振周波数f0が同調可能周波数
範囲fMIN＜f0＜fMAXを外れても、インバータが過電流停
止することがない。
上記起動後、また、材料投入後、ある時間が経過する
と、負荷共振周波数f0は上記同調可能周波数範囲内に落
ち着いてくるので、指令値選択器21は常時出力指令値設
定器14を選択し、出力制御器15は主回路Ｉの出力が常時
出力指令値VsまたはPsに一致するように順変換器１の点
弧位相を制御する。
と、負荷共振周波数f0は上記同調可能周波数範囲内に落
ち着いてくるので、指令値選択器21は常時出力指令値設
定器14を選択し、出力制御器15は主回路Ｉの出力が常時
出力指令値VsまたはPsに一致するように順変換器１の点
弧位相を制御する。
なお、上記実施例では、誘導加熱装置の電源として用
いられるインバータについて説明したが、本発明は負荷
共振周波数が変動する負荷に電力を給電するインバータ
であれば、適用して同様の効果を得ることができる。
いられるインバータについて説明したが、本発明は負荷
共振周波数が変動する負荷に電力を給電するインバータ
であれば、適用して同様の効果を得ることができる。
また、周波数制御手段として、90°ロツク型のPLL回
路を用いているが、０°ロツク型のPLL回路、または他
の回路構成を有する周波数制御手段であつてもよい。
路を用いているが、０°ロツク型のPLL回路、または他
の回路構成を有する周波数制御手段であつてもよい。
また、順変換器として位相制御を用いて説明したが、
他の手段、例えば、整流器とチヨツパの組合せでもよ
い。
他の手段、例えば、整流器とチヨツパの組合せでもよ
い。
〔発明の効果〕 本発明は以上説明した通り、負荷共振周波数がインバ
ータの同調可能周波数範囲から外れた場合、インバータ
出力値を低レベルに切換えて過電流停止が起こらないよ
うに制御するので、負荷に対して安定した給電動作を続
けることができ、給電対象の操業度を向上することがで
きる。
ータの同調可能周波数範囲から外れた場合、インバータ
出力値を低レベルに切換えて過電流停止が起こらないよ
うに制御するので、負荷に対して安定した給電動作を続
けることができ、給電対象の操業度を向上することがで
きる。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は従
来の誘導加熱装置用電力変換装置を示すブロツク図であ
る。 １…順変換器、４…逆変換器、８…PLL回路、11…リミ
ツタ、14…常時出力指令値設定器、15…出力制御器、20
…同調・非同調検出器、21…指令値選択器、22…非常時
出力指令値設定器。
来の誘導加熱装置用電力変換装置を示すブロツク図であ
る。 １…順変換器、４…逆変換器、８…PLL回路、11…リミ
ツタ、14…常時出力指令値設定器、15…出力制御器、20
…同調・非同調検出器、21…指令値選択器、22…非常時
出力指令値設定器。
Claims (3)
- 【請求項１】直列共振回路に給電するインバータ主回
路、該インバータ主回路の出力周波数を上記直列共振回
路の共振周波数に同調させる周波数制御器と上記インバ
ータ主回路の出力値を常時出力指令値に制御する出力制
御器を備える電力変換装置において、上記常時出力指令
値と該常時出力指令値とは異なるレベルの非常時出力指
令値を選択する指令値選択器を設けるとともに、上記同
調の可能範囲を設定する回路の入力を取り込んで、該入
力が同調可能範囲内にあるか否かを検知する同調・非同
調検出器とを設け、該同調・非同調検出器の同調および
非同調検出時出力によりそれぞれ上記常時出力指令値お
よび非常時出力指令値が選択されることを特徴とする電
力変換装置。 - 【請求項２】周波数制御器は、主回路出力電圧と直列共
振回路コンデンサ電圧を取り込んで位相比較する位相比
較器、該位相比較器の出力をリミツタを介して入力され
る電圧制御発振器を備えるPLL回路を有し、上記リミツ
タの入力が同調・非同調検出器に取り込まれることを特
徴とする請求項１記載の電力変換装置。 - 【請求項３】非常時出力指令値は非同調検知時、主回路
が過電流停止しないレベルであることを特徴とする請求
項１または２記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63130557A JP2705108B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63130557A JP2705108B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01303059A JPH01303059A (ja) | 1989-12-06 |
| JP2705108B2 true JP2705108B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=15037114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63130557A Expired - Fee Related JP2705108B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705108B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008029996B4 (de) * | 2008-06-24 | 2010-07-08 | Hüttinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Verfahren zum Betrieb einer Vollbrücke |
| JP5053332B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2012-10-17 | 島田理化工業株式会社 | 誘導加熱装置 |
| JP5948219B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2016-07-06 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置の制御装置 |
| JP6277319B1 (ja) * | 2017-11-21 | 2018-02-07 | 高周波熱錬株式会社 | 電力変換装置及び電力変換装置の制御方法並びにプログラム |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63130557A patent/JP2705108B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01303059A (ja) | 1989-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |