JP3925989B2

JP3925989B2 - Inverter control device

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Publication number: JP3925989B2
Application number: JP17578697A
Authority: JP
Inventors: 邦雄青木; 重春森
Original assignee: Neturen Co Ltd; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Neturen Co Ltd; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: JPH1126145A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料等の被加熱材料を誘導加熱するのに用いられる負荷転流形インバータ装置の制御装置に係り、特にインバータ装置の高インピーダンスまたは低インピーダンス負荷起動時の制御を改良したインバータ装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、この種の従来のインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図である。
図９において、インバータ装置は、サイリスタ等からなる順変換器１と、直流リアクトル２と、サイリスタからなる逆変換器３とから構成されている。
【０００３】
順変換器１は、交流電力を直流電力に変換し、直流リアクトル２を介して逆変換器３に直流電力を供給する。
また、逆変換器３は、順変換器１により変換された直流電力を高周波の交流電力に変換し、力率改善コンデンサ７１および負荷コイル７２からなる並列共振負荷７に高周波電力を供給する。
【０００４】
一方、起動回路４は、逆変換器３がＵ相およびＸ相、またはＶ相とＹ相を同時点弧運転するバイパスペア運転から、高周波運転に切換える回路である。
また、被加熱材料８は、負荷コイル７２から発生される高周波磁束で、渦電流損を発生して誘導加熱されるようになっている。
【０００５】
一方、電圧変成器５は、インバータ装置の逆変換器３の出力電圧を検出し、変成器６は、インバータ装置の順変換器１の交流入力電流を検出し、また電圧変換回路( 以下電圧検出回路と称する )９は、交流出力電圧を制御するために電圧変成器５からの検出値を適切な値に変換し、さらに電流変換回路( 以下電流検出回路と称する )１０は、交流入力電流を制御するために電流変成器６からの検出値を適切な値に変換する。
【０００６】
また、電圧基準設定器１１は、インバータ装置の交流出力電圧を設定し、加算器１２は、電圧基準設定器１１で設定された電圧基準値と電圧変換回路９からの出力電圧とを図示の極性で加算し、電圧制御調整器１３は、加算器１２からの出力を基に電圧制御をする。
【０００７】
さらに、電流基準設定器１４は、インバータ装置の交流入力電流を設定し、加算器１５は、電流基準設定器１４で設定された電流基準値と電流変換回路１０からの出力電流とを図示の極性で加算し、電流制御調整器１６は、加算器１５からの出力を基に電流制御をする。
【０００８】
さらにまた、高レベル優先回路１７は、電圧制御調整器１３からの出力と電流制御調整器１６からの出力とを比較し、出力レベルの高い方の出力を選択して位相制御回路１８へ出力する。そして、位相制御回路１８の出力は、ゲート信号として順変換器１へ与えるようにしている。
【０００９】
ところで、図９に示すようなインバータ装置で、被加熱材料８の誘導加熱を行なう場合、被加熱材料８の先端が負荷コイル７２の内側に適切に挿入されていれば、負荷コイル７２内に被加熱材料８が存在することにより、被加熱材料８に電力が印加されるため、インバータ装置から見た負荷インピーダンスは、運転可能な範囲のインピーダンスに収まる。
【００１０】
しかしながら、被加熱材料８が負荷コイル７２に十分挿入されていない状態では、インバータ装置を起動すると、負荷コイル７２の中に被加熱材料８が無いため、負荷インピーダンスは高インピーダンスとなり、インバータ装置の運転に必要な直流電流を流すことができず、直流電流が断続して運転不可能となってしまう。
【００１１】
一方、被加熱材料８が、完全に負荷コイル７２に挿入されて運転する場合、被加熱材料８のサイズが太径の場合、または低インピーダンスになるコイル材での場合は、低インピーダンス起動となり、この場合には、インバータ装置の電圧基準設定器１１が最低でも過電流となることがある。
【００１２】
図１０は、以上述べた被加熱材料８の負荷コイル７２に対する位置変化に伴なうインピーダンス変化を示す特性図である。
図１０において、位置ｌ₀ は被加熱材料８の先端が負荷コイル７２の圧側端部を通過する位置であり、位置ｌ₆ は被加熱材料８の後端が負荷コイル７２の右端部の少し手前を通過する位置である。この位置は、ｌ＜ｌ₀ 、ｌ＞ｌ₆ であり、インバータ装置が運転できる上限インピーダンスである。
【００１３】
一方、位置がｌ₃ ＜ｌ＜ｌ₅ の範囲で起動すると、コイルサイズ、コイル材質等により、負荷インピーダンスは下限インピーダンスを下廻るケースも発生する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来のインバータ装置の運転法は、図１０における負荷コイル７２に被加熱材料８の先端が位置ｌ₂ まで挿入されていることを条件に起動させ、被加熱材料８の後端が位置ｌ₆ に来た時点で運転を停止させる方法である。
【００１５】
ところが、被加熱材料８の先端部は、加熱開始の時点から負荷コイル７２内にあるため、均等加熱が要求される場合には加熱不足となり、結果として製品の歩留りを悪化させる要因となっている。
【００１６】
一方、被加熱材料８の均等加熱を必要としない焼入れ等では、被加熱材料８の先端部の加熱を低めにするケースがあり、この場合インバータ装置の運転は図１０のｌ₃ の位置で起動するため、負荷インピーダンスは安定運転できる下限のインピーダンスとなり、インバータ装置は過電流停止することもある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、負荷コイル内にある被加熱材料の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことが可能なインバータ装置の制御装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、負荷コイルの内側に金属材料等の被加熱材料を通過させ、前記負荷コイルに電流を流すことで発生する高周波磁束により得られる渦電流損で、前記被加熱材料を加熱する誘導加熱装置に用いられるものであって、交流電力を直流電力に変換する順変換器と、この順変換器により変換された直流電力を高周波の交流電力に変換して前記負荷コイルに供給する逆変換器とから構成される負荷転流形インバータ装置の制御装置において、
請求項１の発明では、前記逆変換器が運転を開始してからの前記順変換器の交流入力電流レベルを、あらかじめ設定された所定の基準電流レベルと比較して両者の大小関係を判別する大小判別手段と、前記大小判別手段による判別結果に基づいて、前記交流入力電流レベルが基準電流レベルよりも大であると判別した場合には、前記順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α1 、また前記交流入力電流レベルが基準電流レベルよりも小であると判別した場合には、前記順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α2 となるように、一定時間前記順変換器の電圧制御信号を増減する制御手段とを備えている。
【００１９】
従って、請求項１の発明のインバータ装置の制御装置においては、逆変換器の起動直後順変換器の交流入力電流の大，小を判別して、順変換器の制御角αを一定時間、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定することにより、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができる。
【００２０】
また、請求項２の発明では、逆変換器が運転を開始してからの順変換器の直流電流レベルを、あらかじめ設定された所定の基準電流レベルと比較して両者の大小関係を判別する大小判別手段と、大小判別手段による判別結果に基づいて、直流電流レベルが基準電流レベルよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ 、また直流電流レベルが基準電流レベルよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α₂ となるように、一定時間順変換器の電圧制御信号を増減する制御手段とを備えている。
【００２１】
従って、請求項２の発明のインバータ装置の制御装置においては、逆変換器の起動直後の直流電流の大，小を判別して、順変換器の制御角αを一定時間、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定することにより、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができる。
【００２２】
さらに、請求項３の発明では、逆変換器が運転を開始してからの逆変換器の交流出力電流レベルを、あらかじめ設定された所定の基準電流レベルと比較して両者の大小関係を判別する大小判別手段と、大小判別手段による判別結果に基づいて、交流出力電流レベルが基準電流レベルよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α1 、また交流出力電流レベルが基準電流レベルよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α2 となるように、一定時間順変換器の電圧制御信号を増減する制御手段とを備えている。
【００２３】
従って、請求項３の発明のインバータ装置の制御装置においては、逆変換器の起動直後の交流出力電流の大，小を判別して、順変換器の制御角αを一定間、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定することにより、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができる。
【００２４】
一方、請求項４の発明では、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明のインバータ装置の制御装置において、制御手段としては、一定時間だけ電圧制御信号の増減を行なうのに代えて、電流レベルが基準レベルに減少または上昇するまで、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ となるように、電圧制御信号の増減を行なうようにしている。
【００２５】
従って、請求項４の発明のインバータ装置の制御装置においては、逆変換器の起動直後の電流レベルが基準電流レベルに一致するまで、順変換器の制御角αの増減を行なうことにより、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができる。
【００２６】
また、請求項５の発明では、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明のインバータ装置の制御装置において、大小判別手段としては、電流レベルを所定の基準レベルと比較して大小関係の判別を行なうのに代えて、逆変換器の出力電圧および電流の検出信号より演算した負荷インピーダンスを、あらかじめ設定された所定の基準インピーダンスと比較して両者の大小関係の判別を行なうようにし、また制御手段としては、大小判別手段による判別結果に基づいて、演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α₂ 、また演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ となるように、電圧制御信号の増減を行なうようにしている。
【００２７】
従って、請求項５の発明のインバータ装置の制御装置においては、逆変換器の起動直後の負荷インピーダンスの大，小を判別して、順変換器の制御角αを一定時間、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定することにより、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができる。
【００２８】
さらに、請求項６の発明では、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明のインバータ装置の制御装置において、前記制御手段としては、前記一定時間だけ前記順変換器の電圧制御信号を増減するものに代えて、前記順変換器の制御角αを予め設定した前記逆変換器の起動時の電流の大及び小の基準電流レベルとなるように、前記順変換器の制御角αを一定時間、前記順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α ₁ < 前記順変換器の制御角α < 前記順変換器の進み方向の固定制御角α ₂ となるようにしている。
【００２９】
従って、請求項６の発明のインバータ装置の制御装置においては、逆変換器の起動直後の電流レベルの大，小を判別し、起動時の電流レベルが大，小時の基準電流レベルとなるように、順変換器の制御角αを一定時間制御することにより、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができる。
【００３０】
さらにまた、請求項７の発明では、上記請求項５の発明のインバータ装置の制御装置において、制御手段としては、あらかじめ設定された逆変換器の起動時の基準電流となるように、演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α₂ 、また演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ に制御を行なうようにしている。
【００３１】
従って、請求項７の発明のインバータ装置の制御装置においては、逆変換器の起動直後の負荷インピーダンスの大、小を判別し、起動時の負荷インピーダンスが大，小の時の電流レベルが基準電流レベルとなるように、順変換器の制御角αを一定時間制御することにより、起動初期のインピーダンスが大、小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図９と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００３３】
図１において、電流変換回路１０の出力段に、逆変換器３が運転を開始してから一定時間、判別時間設定要素３２からの出力によりオンするアナログスイッチ３０ａを設ける。
【００３４】
また、入力電流レベルの大，小を判別する大小判別手段として、起動時電流上限設定器１９および起動時電流下限設定器２４を設け、電流上限コンパレータ２０および電流下限コンパレータ２５により、このコンパレータの設定値を越えた場合に、各々のコンパレータ２０および２５の出力により上限および下限用のフリップフロップ２１および２６をセットして、この信号により制御角遅れ設定器２２および制御角進み設定器２７の出力を開閉するアナログスイッチ２３または２８をオンして、順変換器１の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ とする値を加算器２９へ導く。
【００３５】
さらに、フリップフロップ２１および２６は、逆変換器３が運転を開始すると同時に始動する制御角変更時間要素３１からの出力により、逆変換器３が運転後Ｔ_CNP でリセットする。
【００３６】
一方、アナログスイッチ３０は、順変換器１の制御角αの変更時間を設定する制御角変更時間要素３１からの出力によりオン・オフする。
また、アナログスイッチ３０からの出力は、最低出力電圧設定器３３からの出力と加算器３４で加算し、この加算出力を高レベル優先回路１７へ導いて、電圧制御調整器１３からの出力および電流制御調整器１６からの出力とレベル比較し、レベルの高い方を優先して位相制御回路１８へ導き、この位相制御回路１８からの出力により順変換器１の制御角αの制御を行なう。
【００３７】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の動作について、図２および図１０を用いて説明する。
なお、図２は直流電流と制御角補正期間との関係を示す図である。
【００３８】
図１において、被加熱材料８が負荷コイル７２に挿入されていない状態、または十分挿入された状態で、インバータ装置を起動する時、インバータ装置は順変換器１が運転を開始すると、直流電流があるレベルに上昇するまで、逆変換器３はＵ相およびＸ相を点弧してバイパスペア（以下、Ｂｐｐと略称する）を形成して運転される。
【００３９】
そして、直流電流があるレベルに上昇すると、起動回路４のサイリスタが点弧し、あらかじめ充電されていた起動回路４のコンデンサの電荷を逆変換器３および負荷７に放電して、逆変換器３のＢｐｐを解除し、並列共振負荷７に高周波電圧を誘起させて、逆変換器３は高周波の運転が開始される。
【００４０】
一方、逆変換器３の運転開始時は、インバータ装置は起動をスムーズに行なうために、順変換器１の電圧基準は最低電圧であり、かつ電圧制御信号は最低電圧設定器３３によって決まる値にクリップされて、低い出力電圧で運転が続けられるようにする。
【００４１】
そして、逆変換器３が運転を開始すると、インバータ装置の起動時の入力電流の大，小判別手段である電流上限コンパレータ２０および電流下限コンパレータ２５が、起動時の入力電流大，小の判別時間設定要素３２により設定された時間Ｔ_DET の時間内に動作した場合、電流下限コンパレータ２５が動作の時は、大インピーダンスであると判断し、電流下限コンパレータ２５からの出力により電流下限フリップフロップ２６がセットされ、その出力によりアナログスイッチ２８をオンして、制御角進み設定器２７の設定電圧（−Ｖ_L ）が加算器２９に入力される。
【００４２】
この場合、アナログスイッチ２３および２８は、相反する動作であり両方同時にオンすることがないため、加算器２９には制御角進み設定器２７の設定電圧（−Ｖ_L ）のみが入力される。
【００４３】
また、制御角変更時間要素３１は、逆変換器３が運転を開始して制御角変更時間Ｔ_CNP の間アナログスイッチ３０をオンさせ、制御角進み設定器２７の設定電圧は加算器３４に入力され、最低出力電圧設定器３３の設定電圧（＋Ｖ_MIN ）と加算され、（＋Ｖ_MIN −Ｖ_L ）の電圧が制御角進み出力として高レベル優先回路１７に入力され、電圧制御調整器１３からの出力Ｖ_AVR 、電流制御調整器１６からの出力Ｖ_ACR と比較され、Ｖ_AVR ，Ｖ_ACR のいずれの出力よりもレベルが高いため、（＋Ｖ_MIN −Ｖ_L ）が電圧制御信号として位相制御回路１８に入力され、順変換器１の制御角αが進み方向の固定制御角α₂ に固定される。
【００４４】
その結果、インバータ装置の最低出力電圧をΔＶ₁ だけ上昇させ、直流電流を増加させて、インバータ装置の起動時の電流断続を未然に防止することができる。
【００４５】
一方、被加熱材料８の負荷コイル７２との位置関係がｌ₀ 乃至ｌ₁ でインバータ装置が起動し、上記電流下限コンパレータ２５が電流下限を検出して制御角進み動作をＴ_CNP 間行なうが、この間に被加熱材料８は大インピーダンス上限期間を脱し、インバータ装置の電流継続運転期間ｌ₂ に入る。
【００４６】
そして、この時点で、制御角変更時間要素３１により制御角進み動作が解除されて、通常運転モードとなる。
一方、インバータ装置の起動時の入力電流上限コンパレータ２０が動作した場合には、上記電流上限コンパレータ２０からの出力によりフリップフロップ２１がセットされ、アナログスイッチ２３をオンして制御角遅れ設定器２２の設定電圧（＋Ｖ_H ）が加算器２９に入力される。
【００４７】
この場合、制御角変更時間要素３１からの出力によりアナログスイッチ３０がオンしているため、制御角遅れ設定器２２の設定電圧（＋Ｖ_H ）は加算器３１に入力され、最低電流設定器３０の設定電圧（＋Ｖ_MIN ）と加算され、（＋Ｖ_MIN ＋Ｖ_H ）の電圧が制御角遅れ補償出力として遅れ優先回路１７に入力され、電圧制御調整器１３からの出力Ｖ_AVR 、電流制御調整器１６からの出力Ｖ_ACR と比較され、Ｖ_AVR ，Ｖ_ACR のいずれの出力よりもレベルが高いため、（＋Ｖ_MIN ＋Ｖ_H ）が電圧制御信号として位相制御回路１８に入力され、順変換器１の制御角αが遅れ方向の固定制御角α₁ に固定される。
【００４８】
その結果、インバータ装置の最低出力電圧をΔＶ₂ だけ低下させ、直流電流を減少させて、インバータ装置の起動時の過電流を未然に防止することができる。以上の状態を図１０で説明すると、被加熱材料８の負荷コイル７２との位置関係が、ｌ₃ 乃至ｌ₅ でインバータ装置が起動する場合や、負荷コイル７２の径に対して、被加熱材料８の径が大きく負荷コイル７２とのギャップ小さい場合には、Ｚ₂ の特性で負荷インピーダンスが変化するため、上記電流上限コンパレータ２０が電流上限を検出して制御角遅れ動作をＴ_CNP 間行なうが、この間に被加熱材料８は加熱されてインピーダンスが上昇し、インバータ装置の電流安定区間であるｌ₄ を通過する。
【００４９】
そして、この時点で、制御角変更時間要素３１からの出力によりアナログスイッチ３０がオフされ、制御角遅れ動作が解除されて、通常運転モードとなる。
上述したように、本実施の形態のインバータ装置の制御装置では、インバータ装置の起動直後の交流入力電流の大，小を判別して、順変換器１の制御角αを一定時間、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定するようにしているので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することが可能となる。
【００５０】
これにより、負荷コイル７２内にある被加熱材料８の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図３は、本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５２】
図３において、図１と異なる点は、インバータ装置の起動時の電流検出対象を、交流入力電流に代えて直流電流としている点である。
すなわち、直流電流変成器３５により直流電流を検出し、この検出値を直流電流変換回路３６によりインバータ装置の起動時の電流の大，小判別回路に必要な適切な値に変換して、前記電流上限コンパレータ２０および電流下限コンパレータ２５へ導く構成としたものである。
【００５３】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の動作について説明する。
図３において、インバータ装置の起動時の直流電流は、直流電流変成器３５により検出されて直流電流変換回路３６に導かれ、直流電流変成器３５の検出値を制御するための適切な値に変換され、インバータ装置の起動時の電流上限コンパレータ２０および電流下限コンパレータ２５に入力される。
【００５４】
なお、これ以後の動作は、前述した図１の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
上述したように、本実施の形態のインバータ装置の制御装置では、インバータ装置の起動直後の直流電流の大，小を判別して、順変換器１の制御角αを一定時間、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定するようにしているので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することが可能となる。
【００５５】
これにより、負荷コイル７２内にある被加熱材料８の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図４は、本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５７】
図４において、図１と異なる点は、インバータ装置の起動時の電流検出対象を、交流入力電流に代えて交流出力電流としている点である。
すなわち、出力電流変成器３７により交流出力電流を検出し、この検出値を出力電流変換回路３８によりインバータ装置の起動時の電流の大，小判別回路に必要な適切な値に変換して、前記電流上限コンパレータ２０およびと電流下限コンパレータ２５へ導く構成としたものである。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の動作について説明する。
図４において、インバータ装置の起動時の交流出力電流は、出力電流変成器３７により検出されて出力電流変換回路３８に導かれ、出力電流変成器３７の検出値を制御するための適切な値に変換され、インバータ装置の起動時の電流上限コンパレータ２０および電流下限コンパレータ２５に入力される。
【００５９】
なお、これ以後の動作は、前述した図１の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
上述したように、本実施の形態のインバータ装置の制御装置では、インバータ装置の起動直後の交流出力電流の大，小を判別して、順変換器１の制御角αを一定時間、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定するようにしているので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することが可能となる。
【００６０】
これにより、負荷コイル７２内にある被加熱材料８の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことができる。
【００６１】
（第４の実施の形態）
図５は、本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１、図３、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６２】
図５において、図１、図３、図４と異なる点は、図１、図３、図４では、インバータ装置の起動時の電圧制御信号増減期間が、制御角変更時間要素３１で決まる一定時間Ｔ_CNP であるのに対し、電流レベルが基準電流レベルに一致するまで上昇または減少するまで、順変換器１の制御角αを増減するようにしている点である。
【００６３】
すなわち、電流変換回路１０の出力段に、電流設定値レベル一致回路４０を設け、起動時電流設定器３９により設定されたインバータ装置の起動時の定格電流に対して、電流上限コンパレータ２０および電流下限コンパレータ２５の動作により、順変換器１の制御角αの増減を、電流設定値レベル一致回路４０が動作するまで行ない、さらに基準電流レベルとレベル一致すると、順変換器１の制御角αの増減を解除するように、電流設定値レベル一致回路４０からレベル一致ホールド回路４６へ信号を送り、レベル一致信号をホールドさせてアナログスイッチ３０のオフを、インバータ装置が停止するまで継続させる構成としたものである。
【００６４】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の動作について説明する。
図５において、起動時電流設定器３９により設定されたインバータ装置の起動時の定格電流に対し、電流上限コンパレータ２０および電流下限コンパレータ２５の動作により、順変換器１の制御角αの増減が、電流設定値レベル一致回路４０が動作するまで実施される。
【００６５】
すなわち、この場合、電流レベルＩが基準電流レベルＩ_s に減少または基準電流レベルＩ_s に上昇するまで、電流レベルＩ＞基準電流レベルＩ_s の時は、順変換器１の制御角α＝遅れ方向の固定制御角α₁ 、電流レベルＩ＜基準電流レベルＩ_s の時は、順変換器１の制御角α＝進み方向の固定制御角α₂ となるように制御が行なわれる。
【００６６】
そして、基準電流レベルとレベル一致すると、順変換器１の制御角αの増減を解除するために、電流設定値レベル一致回路４０は、レベル一致ホールド回路４６へ信号を送り、レベル一致信号をホールドさせてアナログスイッチ３０のオフが、インバータ装置が停止するまで継続される。
【００６７】
なお、これ以外の動作は、前述した図１、図３、図４の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
上述したように、本実施の形態のインバータ装置の制御装置では、インバータ装置の起動直後の電流レベルが基準電流レベルに一致するまで、順変換器１の制御角αの増減を行なうようにしているので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することが可能となる。
【００６８】
これにより、負荷コイル７２内にある被加熱材料８の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことができる。
【００６９】
（第５の実施の形態）
図５は、本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１、図３、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７０】
図５において、図１、図３、図４と異なる点は、図１、図３、図４では、順変換器１の制御角α変更を実施するために、電流レベルの大，小を判別していたのに対し、負荷インピーダンスの大，小を判別するようにしている点である。
【００７１】
すなわち、出力電流変成器３７によりインバータ装置の交流出力電流を検出し、この電流信号を負荷インピーダンス検出回路４１へ入力し、また前記出力電圧変成器５からの電圧信号を負荷インピーダンス検出回路４１へ入力し、電圧信号と電流信号とから負荷インピーダンスを適切な電圧信号に変換して、インピーダンス上限コンパレータ２０ａおよびインピーダンス下限コンパレータ２５ａへ入力し、さらに各々のコンパレータ２０ａおよび２５ａにより、起動時インピーダンス上限設定器１９ａおよび起動時インピーダンス下限設定器２４ａからの設定値（基準インピーダンス）と比較して、順変換器１の制御角αの増減を、制御角変更時間要素３１で決まる一定時間Ｔ_CNP のみ行なう構成としたものである。
【００７２】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の動作について説明する。
図６において、出力電流変成器３７により出力電流が検出され、電流信号として負荷インピーダンス検出回路４１へ入力される。
【００７３】
また、出力電圧変成器５から電圧信号が負荷インピーダンス検出回路４１へ入力される。
そして、負荷インピーダンス検出回路４１内で、電圧信号と電流信号から、電圧信号の２乗／出力電力の演算を行ない、負荷インピーダンスを適切な電圧信号に変換して、インピーダンス上限コンパレータ２０ａおよびインピーダンス下限コンパレータ２５ａに入力される。
【００７４】
一方、各々のコンパレータ２０ａおよび２５ａでは、この検出した負荷インピーダンスが、起動時インピーダンス上限設定器１９ａおよび起動時インピーダンス下限設定器２４ａからの設定値（基準インピーダンス）と比較される。
【００７５】
その結果、上限動作の場合には、順変換器１の制御角α進み動作（進み方向の固定制御角α₂ に固定）、下限動作の場合には、順変換器１の制御角α遅れ動作（遅れ方向の固定制御角α₁ に固定）が、制御角変更時間要素３１で決まる一定時間Ｔ_CNP のみ行なわれる。
【００７６】
すなわち、この場合、検出した負荷インピーダンスＺ＞基準負荷インピーダンスＺ_s の時は、順変換器１の制御角α＝進み方向の固定制御角α₂ 、検出した負荷インピーダンスＺ＜基準負荷インピーダンスＺ_s の時は、順変換器１の制御角α＝遅れ方向の固定制御角α₁ となるように制御が行なわれる。
【００７７】
なお、これ以外の動作は、前述した図１、図３、図４の場合と全く同様であるため、ここではその説明を省略する。
上述したように、本実施の形態のインバータ装置の制御装置では、インバータ装置の起動直後の負荷インピーダンスの大，小を判別して、順変換器の制御角αを一定時間Ｔ_CNP 、遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ に固定するようにしているので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することが可能となる。
【００７８】
これにより、負荷コイル７２内にある被加熱材料８の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことができる。
【００７９】
（第６の実施の形態）
図７は、本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１、図３、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８０】
図７において、図１、図３、図４と異なる点は、図１、図３、図４では、順変換器１の制御角αを変更する手段として、電流レベルの大，小判別により、制御角αを一定値α₁ またはα₂ としていたのに対し、制御角αをあらかじめ設定したインバータ装置の起動時の電流の大および小の基準電流レベルとなるように、順変換器１の制御角αを一定時間α₁ ＜α＜α₂ に制御するようにしている点である。
【００８１】
すなわち、前記電流変換回路１０からの出力と前記制御角遅れ設定器２２からの出力とを加算器４２により加算し、その偏差を制御角遅れ調整器４３により増幅し、また同様に、電流変換回路１０からの出力と前記制御角進み設定器２７からの出力とを加算器４４により加算し、その偏差を制御角進み調整器４５により増幅し、さらに制御角遅れ調整器４３および制御角進み調整器４５からの出力を、前記アナログスイッチ２３およびアナログスイッチ２８へ入力する構成としたものである。
【００８２】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の動作について説明する。
図７において、電流変換回路１０からの出力と制御角遅れ設定器２２からの出力は加算器４２で加算され、その偏差が制御角遅れ調整器４３により増幅される。
【００８３】
また、電流上限コンパレータ２０が動作していると、アナログスイッチ２３は制御角変更時間要素３１が動作している時間Ｔ_CNP のみオンするため、制御角遅れ調整器４３からの出力は、アナログスイッチ２３を介して加算器２９に入力され、制御角遅れ設定器２２の設定電流（基準電流レベル）となるように、順変換器１の制御角αが制御される。
【００８４】
一方、同様に、電流変換回路１０からの出力と制御角進み設定器２７からの出力は加算器４４で加算され、その偏差が制御角進み調整器４５により増幅される。
【００８５】
また、電流下限コンパレータ２５が動作していると、アナログスイッチ２８はＴ_CNP の間オンするため、制御角進み調整器４５からの出力は、アナログスイッチ２８を介して加算器２９に入力され、制御角進み設定器２７の設定電流（基準電流レベル）となるように、順変換器１の制御角αが制御される。
【００８６】
すなわち、この場合、電流レベルがあらかじめ設定した起動時の基準電流レベルとなるように、電流レベルが基準電流レベルよりも大きい時には、順変換器１の制御角αが遅れ方向の固定制御角α₁ 、電流レベルが基準電流レベルよりも小さい時には、順変換器１の制御角αが進み方向の固定制御角α₂ となるように制御が行なわれる。
【００８７】
上述したように、本実施の形態のインバータ装置の制御装置では、インバータ装置の起動直後の電流レベルの大，小を判別し、起動時の電流レベルが大，小時の基準電流レベルとなるように、順変換器の制御角αを一定時間制御するようにしているので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することが可能となる。
【００８８】
これにより、負荷コイル７２内にある被加熱材料８の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことができる。
【００８９】
（第７の実施の形態）
図８は、本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１、図３、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９０】
図８において、図１、図３、図４と異なる点は、図１、図３、図４では、順変換器１の制御角αを変更する手段として、電流レベルの大，小判別により、制御角αを一定値α₁ またはα₂ としていたのに対し、制御角αをあらかじめ設定したインバータ装置の起動時の負荷インピーダンスの大および小の基準電流レベルとなるように、順変換器１の制御角αを一定時間α₁ ＜α＜α₂ に制御するようにしている点である。
【００９１】
すなわち、前記負荷インピーダンス検出回路４１からの出力と制御角進み設定器２２ａからの出力と加算器４２により加算し、その偏差を制御角進み調整器４５により増幅し、また同様に、負荷インピーダンス検出回路４１からの出力と制御角遅れ設定器２７ａからの出力とを加算器４４により加算し、その偏差を制御角遅れ調整器４３により増幅し、制御角進み調整器４５および制御角遅れ調整器４３からの出力を、前記アナログスイッチ２３およびアナログスイッチ２８へ入力する構成としたものである。
【００９２】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるインバータ装置の制御装置の動作について説明する。
図８において、負荷インピーダンス検出回路４１からの出力と制御角進み設定器２２ａからの出力は加算器４２で加算され、その偏差が制御角進み調整器４５により増幅される。
【００９３】
また、インピーダンス上限コンパレータ２０ａが動作していると、アナログスイッチ２３は制御角変更時間Ｔ_CNP の間オンしているため、制御角進み調整器４５からの出力は、アナログスイッチ２３を介して加算器２９に入力され、制御角進み設定器２２ａの設定電流（基準電流レベル）となるように、順変換器１の制御角αが制御される。
【００９４】
一方、同様に、負荷インピーダンス検出回路４１からの出力と制御角遅れ設定器２７ａからの出力は加算器４４で加算され、その偏差が制御角遅れ調整器４３により増幅される。
【００９５】
また、インピーダンス下限コンパレータ２５ａが動作していると、アナログスイッチ２８はＴ_CNP の間オンするため、制御角遅れ調整器４３からの出力は、アナログスイッチ２８を介して加算器２９へ入力され、制御角遅れ設定器２７ａの設定電流（基準電流レベル）となるように、順変換器１の制御角αが制御される。
【００９６】
すなわち、この場合、負荷インピーダンスレベルがあらかじめ設定した起動時の基準電流レベルとなるように、負荷インピーダンスが基準負荷インピーダンスレベルよりも大きい時には、順変換器１の制御角αが進み方向の固定制御角α₂ 、負荷インピーダンスが基準負荷インピーダンスレベルよりも小さい時には、遅れ方向の固定制御角α₁ となるように制御が行なわれる。
【００９７】
上述したように、本実施の形態のインバータ装置の制御装置では、インバータ装置の起動直後の負荷インピーダンスの大，小を判別し、起動時の負荷インピーダンスが大，小時の基準電流レベルとなるように、順変換器１の制御角αを一定時間制御するようにしているので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することが可能となる。
【００９８】
これにより、負荷コイル７２内にある被加熱材料８の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１乃至請求項３の本発明によれば、逆変換器が運転を開始してからのインバータ装置の交流入力電流レベル、または直流電流レベル、もしくは交流出力電流レベルを、あらかじめ設定された所定の基準電流レベルと比較して両者の大小関係を判別し、電流レベルが基準電流レベルよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ 、また電流レベルが基準電流レベルよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α₂ となるように、一定時間順変換器の電圧制御信号を増減するようにしたので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができ、もって負荷コイル内にある被加熱材料の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことが可能なインバータ装置の制御装置が提供できる。
【０１００】
一方、請求項４の本発明によれば、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明のインバータ装置の制御装置において、電流レベルが基準レベルに減少または上昇するまで、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ または進み方向の固定制御角α₂ となるように、電圧制御信号の増減を行なうようにしたので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができ、もって負荷コイル内にある被加熱材料の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことが可能なインバータ装置の制御装置が提供できる。
【０１０１】
また、請求項５の本発明によれば、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明のインバータ装置の制御装置において、インバータ装置の出力電圧および電流の検出信号より演算した負荷インピーダンスを、あらかじめ設定された所定の基準インピーダンスと比較して両者の大小関係を判別し、演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α₂ 、また演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ となるように、電圧制御信号の増減を行なうようにしたので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができ、もって負荷コイル内にある被加熱材料の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことが可能なインバータ装置の制御装置が提供できる。
【０１０２】
さらに、請求項６の本発明によれば、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明のインバータ装置の制御装置において、あらかじめ設定されたインバータ装置起動時の基準電流となるように、電流レベルが基準電流レベルよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ 、また電流レベルが基準電流レベルよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α₂ に制御を行なうようにしたので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができ、もって負荷コイル内にある被加熱材料の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことが可能なインバータ装置の制御装置が提供できる。
【０１０３】
さらにまた、請求項７の発明によれば、上記請求項５の発明のインバータ装置の制御装置においてあらかじめ設定されたインバータ装置起動時の基準電流となるように、演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも大であると判別した場合には、順変換器の制御角αを進み方向の固定制御角α₂ 、また演算した負荷インピーダンスが基準インピーダンスよりも小であると判別した場合には、順変換器の制御角αを遅れ方向の固定制御角α₁ に制御を行なうようにしたので、起動初期のインピーダンスが大，小となる現象に対して、電流断続や過電流トリップさせることなく、インバータ装置を安定に運転することができ、もって負荷コイル内にある被加熱材料の位置、あるいは材料のサイズ、材質等、すなわち負荷インピーダンスに制約を受けることなく、インバータ装置の運転を行なうことが可能なインバータ装置の制御装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインバータ装置の制御装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明によるインバータ装置の制御装置における直流電流と制御角補正期間との関係を示す図。
【図３】本発明によるインバータ装置の制御装置の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図４】本発明によるインバータ装置の制御装置の第３の実施の形態を示すブロック図。
【図５】本発明によるインバータ装置の制御装置の第４の実施の形態を示すブロック図。
【図６】本発明によるインバータ装置の制御装置の第５の実施の形態を示すブロック図。
【図７】本発明によるインバータ装置の制御装置の第６の実施の形態を示すブロック図。
【図８】本発明によるインバータ装置の制御装置の第７の実施の形態を示すブロック図。
【図９】従来技術によるインバータ装置の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１０】被加熱材料の位置変化に伴なうインピーダンス変化を示す特性図。
【符号の説明】
１…順変換器、
２…直流リアクトル、
３…逆変換器、
４…起動回路、
５…出力電圧変成器、
６…入力電流変成器、
７…並列共振負荷、
７１…力率改善コンデンサ、
７２…負荷コイル、
８…被加熱材料、
９…電圧変換回路、
１０…電流変換回路、
１１…電圧基準設定器、
１２，１５，２９，３４，４２，４４…加算器、
１３…電圧制御調整器、
１４…電流基準設定器、
１６…電流制御調整器、
１７…高レベル優先回路、
１８…位相制御回路、
１９…起動時電流上限設定器、
１９ａ…起動時インピーダンス上限設定器、
２０…電流上限コンパレータ、
２０ａ…インピーダンス上限コンパレータ、
２１ａ…インピーダンス上限フリップフロップ、
２２…制御角遅れ設定器、
２３，２８，３０，３０ａ…アナログスイッチ、
２４…起動時電流下限設定器、
２４ａ…起動時インピーダンス下限設定器、
２５…電流下限コンパレータ、
２５ａ…インピーダンス下限コンパレータ、
２６…電流下限フリップフロップ、
２６ａ…インピーダンス下限フリップフロップ、
２７…制御角進み設定器、
３１…制御角変更時間要素、
３２…判別時間設定要素、
３３…最低出力電圧設定器、
３５…直流電流変成器、
３６…直流電流変換回路、
３７…出力電流変成器、
３８…出力電流変換回路、
３９…起動時電流設定器、
４０…電流設定値レベル一致回路、
４１…負荷インピーダンス検出回路、
４３…制御遅れ調整器、
４５…制御進み調整器、
４６…レベル一致ホールド回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a load commutation type inverter device used for induction heating of a material to be heated such as a metal material, and in particular, an inverter device having improved control at the time of starting a high impedance or low impedance load of the inverter device. This relates to the control device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a control device of this type of conventional inverter device.
In FIG. 9, the inverter device includes a forward converter 1 composed of a thyristor or the like, a DC reactor 2, and an inverse converter 3 composed of a thyristor.
[0003]
The forward converter 1 converts alternating current power into direct current power, and supplies direct current power to the reverse converter 3 via the direct current reactor 2.
The inverse converter 3 converts the DC power converted by the forward converter 1 into high-frequency AC power, and supplies the high-frequency power to the parallel resonant load 7 including the power factor correction capacitor 71 and the load coil 72.
[0004]
On the other hand, the starting circuit 4 is a circuit for switching the high frequency operation from the bypass pair operation in which the inverse converter 3 performs the U-phase and X-phase or V-phase and Y-phase simultaneous ignition operations.
The material to be heated 8 is induction-heated by generating high-frequency magnetic flux generated from the load coil 72 and causing eddy current loss.
[0005]
on the other hand,VoltageThe transformer 5 is an inverter deviceInverse converter 3The transformer 6 detects the output voltage and the inverter deviceForward converter 1Detect AC input current,AlsoVoltage conversion circuit( Hereinafter referred to as a voltage detection circuit. )9 converts the detected value from the voltage transformer 5 into an appropriate value in order to control the AC output voltage, and further, a current conversion circuit( Hereinafter referred to as a current detection circuit. )10 converts the detected value from the current transformer 6 into an appropriate value in order to control the AC input current.
[0006]
The voltage reference setter 11 sets the AC output voltage of the inverter device, and the adder 12 sets the voltage reference value set by the voltage reference setter 11 and the output voltage from the voltage conversion circuit 9 to the polarities shown in the figure. The voltage control adjuster 13 performs voltage control based on the output from the adder 12.
[0007]
Further, the current reference setting unit 14 sets the AC input current of the inverter device, and the adder 15 sets the current reference value set by the current reference setting unit 14 and the output current from the current conversion circuit 10 to the polarities shown in the figure. The current control adjuster 16 performs current control based on the output from the adder 15.
[0008]
Furthermore, the high level priority circuit 17 compares the output from the voltage control regulator 13 and the output from the current control regulator 16, selects the output with the higher output level, and outputs it to the phase control circuit 18. . The output of the phase control circuit 18 is supplied to the forward converter 1 as a gate signal.
[0009]
By the way, when induction heating of the material to be heated 8 is performed in the inverter device as shown in FIG. 9, if the tip of the material to be heated 8 is appropriately inserted inside the load coil 72, Since power is applied to the material to be heated 8 due to the presence of the heating material 8, the load impedance viewed from the inverter device falls within an operable range of impedance.
[0010]
However, when the material to be heated 8 is not sufficiently inserted into the load coil 72, when the inverter device is started, the material to be heated 8 is not in the load coil 72, so the load impedance becomes high impedance, and the operation of the inverter device is performed. The direct current necessary for the operation cannot be passed, and the direct current is intermittent and operation becomes impossible.
[0011]
On the other hand, when the material to be heated 8 is completely inserted into the load coil 72 for operation, when the size of the material to be heated 8 is a large diameter or a coil material having a low impedance, a low impedance activation is performed. In this case, the voltage reference setting unit 11 of the inverter device may be overcurrent at the minimum.
[0012]
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change in impedance accompanying a change in position of the material to be heated 8 with respect to the load coil 72 described above.
In FIG. 10, position l₀ Is the position where the tip of the material to be heated 8 passes through the pressure side end of the load coil 72, and the position l₆ Is a position where the rear end of the material to be heated 8 passes slightly before the right end of the load coil 72. This position is l <l₀ , L> l₆ This is the upper limit impedance at which the inverter device can be operated.
[0013]
On the other hand, the position is l_Three <L <l_Five When starting in this range, the load impedance may fall below the lower limit impedance depending on the coil size, coil material, etc.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional method of operating the inverter device is that the tip of the material to be heated 8 is positioned at the load coil 72 in FIG.₂ Until the rear end of the material to be heated 8 is at the position l.₆ This is a method of stopping the operation when it comes to.
[0015]
However, since the tip of the material to be heated 8 is in the load coil 72 from the start of heating, heating is insufficient when uniform heating is required, resulting in a deterioration in product yield. .
[0016]
On the other hand, in quenching or the like that does not require uniform heating of the material to be heated 8, there is a case where the heating of the front end portion of the material to be heated 8 is made low. In this case, the operation of the inverter device is as shown in FIG._Three Therefore, the load impedance becomes the lower limit impedance at which stable operation is possible, and the inverter device may stop overcurrent.
[0017]
Therefore, an object of the present invention is to provide an inverter device capable of operating the inverter device without being restricted by the position of the material to be heated in the load coil, the size, material, or the like of the material, that is, the load impedance. It is to provide a control device.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,Used in an induction heating device that heats the material to be heated with eddy current loss obtained by high-frequency magnetic flux generated by passing a material to be heated such as a metal material inside the load coil and passing a current through the load coil. A forward converter that converts alternating current power into direct current power, and an inverse converter that converts the direct current power converted by the forward converter into high frequency alternating current power and supplies the alternating current power to the load coil. RuIn the control device of the load commutated inverter device,
  In the first aspect of the present invention, the AC input current level of the forward converter after the reverse converter starts operation is compared with a predetermined reference current level that is set in advance to determine the magnitude relationship between the two. When it is determined that the AC input current level is larger than the reference current level based on the magnitude discrimination means and the discrimination result by the magnitude discrimination means, the control angle α of the forward converter is fixed in the delay direction. If it is determined that the control input angle α1 and the AC input current level is smaller than the reference current level, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α2 in the forward direction for a certain period of time. Control means for increasing or decreasing the voltage control signal of the forward converter.
[0019]
  Therefore, in the control device of the inverter device of the invention of claim 1,Inverse converterImmediately after startingForward converterDetermine the magnitude of the AC input current, and change the forward converter control angle α to a fixed time in the delay direction.₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ By fixing to, the inverter apparatus can be stably operated without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial stage of startup is large or small.
[0020]
Moreover, in invention of Claim 2, after an inverter starts driving | running | working,Forward converterThe DC current level is compared with a predetermined reference current level set in advance to determine the magnitude relationship between the two, and the DC current level is higher than the reference current level based on the determination result by the size determination means. If determined to be large, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the delay direction.₁ If it is determined that the DC current level is smaller than the reference current level, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the advance direction.₂ And a control means for increasing / decreasing the voltage control signal of the constant time forward converter.
[0021]
    Therefore, in the control device for the inverter device of the invention of claim 2,Inverse converterDetermine the magnitude of the DC current immediately after the start-up, and set the control angle α of the forward converter for a fixed time, the fixed control angle α in the delay direction.₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ By fixing to, the inverter apparatus can be stably operated without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial stage of startup is large or small.
[0022]
  Furthermore, in invention of Claim 3, after an inverter starts operation | movement,ReverseThe AC output current level of the converter is compared with a predetermined reference current level set in advance to determine the magnitude relationship between the two, and the AC output current level is determined based on the determination result by the size determination means. If it is determined that the current level is greater than the current level, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α1 in the delay direction, and if the AC output current level is determined to be smaller than the reference current level, And a control means for increasing / decreasing the voltage control signal of the forward converter for a certain period of time so that the control angle α of the forward converter becomes the fixed control angle α2 in the advance direction.
[0023]
    Therefore, in the control device for the inverter device of the invention of claim 3,Inverse converterThe AC output current immediately after startup is discriminated between large and small, and the control angle α of the forward converter is set to a fixed control angle α in the delay direction for a certain period.₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ By fixing to, the inverter apparatus can be stably operated without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial stage of startup is large or small.
[0024]
On the other hand, in the invention of claim 4, in the control device for an inverter device of any one of claims 1 to 3, the control means is not to increase or decrease the voltage control signal for a fixed time. Until the current level decreases or rises to the reference level, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the lag direction.₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ Thus, the voltage control signal is increased or decreased.
[0025]
    Therefore, in the control device of the inverter device of the invention of claim 4,Inverse converterBy increasing / decreasing the control angle α of the forward converter until the current level immediately after start-up matches the reference current level, current interruptions and overcurrent trips for the phenomenon that the initial impedance becomes large or small Without causing the inverter device to operate stably.
[0026]
    According to a fifth aspect of the present invention, in the control device for an inverter device according to any one of the first to third aspects of the present invention, as the magnitude discrimination means, the current level is compared with a predetermined reference level. Instead of determining the relationship,Inverse converterThe load impedance calculated from the output voltage and current detection signals is compared with a predetermined reference impedance set in advance to determine the magnitude relationship between the two, and as a control means, the discrimination result by the magnitude discrimination means If the calculated load impedance is determined to be larger than the reference impedance, the forward converter control angle α is set to the forward fixed control angle α.₂ If the calculated load impedance is determined to be smaller than the reference impedance, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the delay direction.₁ Thus, the voltage control signal is increased or decreased.
[0027]
    Therefore, in the control device of the inverter device of the invention of claim 5,Inverse converterThe load impedance immediately after the start of the load is determined to be large or small, and the control angle α of the forward converter is set to a fixed control angle α in the delay direction for a certain time.₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ By fixing to, the inverter apparatus can be stably operated without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial stage of startup is large or small.
[0028]
  Further, in the invention of claim 6, in the control device for an inverter device of any one of claims 1 to 3, as the control means,Instead of increasing or decreasing the voltage control signal of the forward converter for the predetermined time, the control angle α of the forward converter is preset and the reference current level of the current at the time of starting the inverse converter is small and large The control angle α of the forward converter is set to a fixed time, and the control angle α of the forward converter is set to a fixed control angle α in the delay direction. ₁ < Control angle α of the forward converter < Fixed control angle α in the forward direction of the forward converter ₂ WhenIt is trying to become.
[0029]
  Therefore, in the control device of the inverter device of the invention of claim 6,Inverse converterBy determining the current level immediately after startup, the control angle α of the forward converter is controlled for a certain period of time so that the current level at startup is the reference current level at the time of startup. The inverter device can be stably operated without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance is large or small.
[0030]
  Furthermore, in the invention of claim 7, in the control device for the inverter device of the invention of claim 5, the control means is preset.Inverse converterIf it is determined that the calculated load impedance is larger than the reference impedance so that it becomes the reference current at the time of start-up, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the advance direction.₂ If the calculated load impedance is determined to be smaller than the reference impedance, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the delay direction.₁ To control.
[0031]
  Therefore, in the control device for the inverter device of the invention of claim 7,Inverse converterThe control angle α of the forward converter is controlled for a certain period of time so that the current level when the load impedance at the time of start-up is large or small becomes the reference current level. Thus, the inverter device can be stably operated without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial stage of startup is large or small.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a control device for an inverter device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0033]
In FIG. 1, an analog switch 30 a that is turned on by an output from the discrimination time setting element 32 for a certain period after the inverse converter 3 starts operation is provided at the output stage of the current conversion circuit 10.
[0034]
Further, as a magnitude discriminating means for discriminating whether the input current level is large or small, a startup current upper limit setter 19 and a startup current lower limit setter 24 are provided, and the current upper limit comparator 20 and the current lower limit comparator 25 set the comparator. When the value is exceeded, the upper and lower limit flip-flops 21 and 26 are set by the outputs of the comparators 20 and 25, and the outputs of the control angle delay setting device 22 and the control angle advance setting device 27 are output by this signal. The analog switch 23 or 28 to be opened and closed is turned on, and the control angle α of the forward converter 1 is set to the fixed control angle α in the delay direction.₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ To the adder 29.
[0035]
Further, the flip-flops 21 and 26 are connected to the flip-flops 21 and 26 after the operation of the reverse converter 3 by the output from the control angle change time element 31 that starts at the same time as the reverse converter 3 starts the operation._CNP Reset with.
[0036]
On the other hand, the analog switch 30 is turned on / off by the output from the control angle change time element 31 for setting the change time of the control angle α of the forward converter 1.
Further, the output from the analog switch 30 is added to the output from the minimum output voltage setting unit 33 by the adder 34, and this addition output is led to the high level priority circuit 17, and the output and current from the voltage control adjuster 13. The level is compared with the output from the control adjuster 16, the higher level is given priority to the phase control circuit 18, and the control angle α of the forward converter 1 is controlled by the output from the phase control circuit 18.
[0037]
Next, the operation of the control device for the inverter device according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the direct current and the control angle correction period.
[0038]
In FIG. 1, when starting the inverter device in a state where the material to be heated 8 is not inserted into the load coil 72 or in a state where the material is sufficiently inserted, when the forward converter 1 starts operation, the inverter device generates a direct current. Until it rises to a certain level, the inverter 3 is operated by firing the U phase and the X phase to form a bypass pair (hereinafter abbreviated as Bpp).
[0039]
When the DC current rises to a certain level, the thyristor of the starter circuit 4 is ignited, and the charge of the capacitor of the starter circuit 4 that has been charged in advance is discharged to the reverse converter 3 and the load 7. The Bpp is released and a high frequency voltage is induced in the parallel resonant load 7 so that the inverter 3 starts a high frequency operation.
[0040]
On the other hand, at the start of the operation of the reverse converter 3, in order for the inverter device to start up smoothly, the voltage reference of the forward converter 1 is the lowest voltage, and the voltage control signal is a value determined by the lowest voltage setter 33. Clipped to allow continued operation at low output voltage.
[0041]
When the inverter 3 starts operation, the current upper limit comparator 20 and the current lower limit comparator 25, which are means for discriminating the magnitude of the input current at the start of the inverter device, and the current lower limit comparator 25 are used to determine whether the input current is large or small at the start. Time T set by the setting element 32_DET When the current lower limit comparator 25 is operating, it is determined that the impedance is large, and the current lower limit flip-flop 26 is set by the output from the current lower limit comparator 25, and the analog switch 28 is set by the output. Is turned on, and the set voltage (−V_L ) Is input to the adder 29.
[0042]
In this case, since the analog switches 23 and 28 are in conflict with each other and are not turned on at the same time, the adder 29 has a set voltage (−V_L ) Only is entered.
[0043]
Further, the control angle change time element 31 includes a control angle change time T after the inverse converter 3 starts operation._CNP During this time, the analog switch 30 is turned on, the set voltage of the control angle advance setting device 27 is input to the adder 34, and the set voltage (+ V of the minimum output voltage setting device 33)_MIN ) And (+ V_MIN -V_L ) Is input to the high level priority circuit 17 as the control angle advance output, and the output V from the voltage control regulator 13_AVR , Output V from current control regulator 16_ACR Compared to V_AVR , V_ACR Because the level is higher than any output of (+ V_MIN -V_L ) Is input to the phase control circuit 18 as a voltage control signal, and the control angle α of the forward converter 1 is fixed in the advance direction.₂ Fixed to.
[0044]
As a result, the minimum output voltage of the inverter device is₁ Therefore, it is possible to prevent current interruption at the start-up of the inverter device by increasing the direct current.
[0045]
On the other hand, the positional relationship between the material to be heated 8 and the load coil 72 is l.₀ Thru l₁ Then, the inverter device is started, and the current lower limit comparator 25 detects the current lower limit and performs control angle advance operation T_CNP During this time, the heated material 8 leaves the large impedance upper limit period, and the current continuous operation period l of the inverter device₂ to go into.
[0046]
At this time, the control angle advance operation is canceled by the control angle change time element 31, and the normal operation mode is set.
On the other hand, when the input current upper limit comparator 20 at the time of starting the inverter device operates, the flip-flop 21 is set by the output from the current upper limit comparator 20, the analog switch 23 is turned on, and the control angle delay setting device 22 Setting voltage (+ V_H ) Is input to the adder 29.
[0047]
In this case, since the analog switch 30 is turned on by the output from the control angle change time element 31, the set voltage (+ V of the control angle delay setter 22)_H ) Is input to the adder 31, and the set voltage (+ V) of the minimum current setter 30 is set._MIN ) And (+ V_MIN + V_H ) Is input to the delay priority circuit 17 as a control angle delay compensation output, and the output V from the voltage control regulator 13_AVR , Output V from current control regulator 16_ACR Compared to V_AVR , V_ACR Because the level is higher than any output of (+ V_MIN + V_H ) Is input to the phase control circuit 18 as a voltage control signal, and the control angle α of the forward converter 1 is a fixed control angle α in the lag direction.₁ Fixed to.
[0048]
As a result, the minimum output voltage of the inverter device is₂ Thus, the direct current can be reduced and the overcurrent at the start of the inverter device can be prevented beforehand. The above state will be described with reference to FIG. 10._Three Thru l_Five In the case where the inverter device is started or when the diameter of the material to be heated 8 is large and the gap between the load coil 72 and the diameter of the load coil 72 is small, Z₂ Therefore, the current upper limit comparator 20 detects the current upper limit and performs the control angle delay operation._CNP During this time, the material 8 to be heated is heated to increase the impedance, which is the current stabilization interval of the inverter device._Four Pass through.
[0049]
At this time, the analog switch 30 is turned off by the output from the control angle change time element 31, the control angle delay operation is released, and the normal operation mode is set.
As described above, in the control device for the inverter device according to the present embodiment, the AC input current immediately after the inverter device is started is determined to be large or small, and the control angle α of the forward converter 1 is set in the delay direction for a certain time. Fixed control angle α₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ Therefore, it is possible to stably operate the inverter device without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial start-up is large or small.
[0050]
As a result, the inverter device can be operated without being restricted by the position of the material to be heated 8 in the load coil 72, the size of the material, the material, or the like, that is, the load impedance.
[0051]
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the control device for the inverter device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0052]
3 is different from FIG. 1 in that the current detection target at the time of starting the inverter device is a direct current instead of the alternating current input current.
That is, a direct current is detected by a direct current transformer 35, and the detected value is converted by a direct current conversion circuit 36 into an appropriate value necessary for a current large / small discrimination circuit when the inverter device is started up. The configuration is such that it leads to the upper limit comparator 20 and the current lower limit comparator 25.
[0053]
Next, the operation of the control device for the inverter device according to the present embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 3, the DC current at the start of the inverter device is detected by the DC current transformer 35 and guided to the DC current conversion circuit 36, and converted into an appropriate value for controlling the detected value of the DC current transformer 35. And input to the current upper limit comparator 20 and the current lower limit comparator 25 when the inverter device is activated.
[0054]
The subsequent operation is exactly the same as in the case of FIG. 1 described above, and the description thereof is omitted here.
As described above, in the control device of the inverter device of the present embodiment, the magnitude of the direct current immediately after the start of the inverter device is determined, and the control angle α of the forward converter 1 is fixed in the delay direction for a certain time. Control angle α₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ Therefore, it is possible to stably operate the inverter device without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial start-up is large or small.
[0055]
As a result, the inverter device can be operated without being restricted by the position of the material to be heated 8 in the load coil 72 or the size, material, etc. of the material, that is, the load impedance.
[0056]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the control device of the inverter device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0057]
4 differs from FIG. 1 in that the current detection target at the time of starting the inverter device is an AC output current instead of an AC input current.
That is, an AC output current is detected by the output current transformer 37, and this detected value is converted by the output current conversion circuit 38 into an appropriate value required for the current large / small discrimination circuit at the time of starting the inverter device. In this configuration, the current upper limit comparator 20 and the current lower limit comparator 25 are guided.
[0058]
Next, the operation of the control device for the inverter device according to the present embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 4, the AC output current at the time of starting the inverter device is detected by the output current transformer 37 and led to the output current conversion circuit 38 to an appropriate value for controlling the detected value of the output current transformer 37. It is converted and input to the current upper limit comparator 20 and the current lower limit comparator 25 when the inverter device is activated.
[0059]
The subsequent operation is exactly the same as in the case of FIG. 1 described above, and the description thereof is omitted here.
As described above, in the control device for the inverter device according to the present embodiment, the AC output current immediately after the inverter device is started is determined to be large or small, and the control angle α of the forward converter 1 is set in the delay direction for a certain time. Fixed control angle α₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ Therefore, it is possible to stably operate the inverter device without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial start-up is large or small.
[0060]
As a result, the inverter device can be operated without being restricted by the position of the material to be heated 8 in the load coil 72 or the size, material, etc. of the material, that is, the load impedance.
[0061]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the control device for the inverter device according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 1, 3, and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only the different parts will be described.
[0062]
5 differs from FIGS. 1, 3, and 4 in FIGS. 1, 3, and 4, in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, the voltage control signal increase / decrease period at startup of the inverter device is a fixed time determined by the control angle change time element 31. T_CNP On the other hand, the control angle α of the forward converter 1 is increased or decreased until the current level increases or decreases until it matches the reference current level.
[0063]
That is, a current set value level matching circuit 40 is provided at the output stage of the current conversion circuit 10, and the current upper limit comparator 20 and the current lower limit are compared with the rated current at the start of the inverter device set by the start-up current setter 39. By the operation of the comparator 25, the control angle α of the forward converter 1 is increased or decreased until the current set value level matching circuit 40 operates. When the level matches the reference current level, the control angle α of the forward converter 1 is increased or decreased. Is configured to send a signal from the current set value level matching circuit 40 to the level matching hold circuit 46, hold the level matching signal, and continue to turn off the analog switch 30 until the inverter device stops. It is.
[0064]
Next, the operation of the control device for the inverter device according to the present embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 5, the control angle α of the forward converter 1 is increased or decreased by the operation of the current upper limit comparator 20 and the current lower limit comparator 25 with respect to the rated current at the start of the inverter device set by the start-up current setting device 39. This is performed until the current set value level matching circuit 40 operates.
[0065]
That is, in this case, the current level I is equal to the reference current level I._s Decrease or reference current level I_s Current level I> reference current level I_s , The control angle α of the forward converter 1 = the fixed control angle α in the delay direction₁ , Current level I <reference current level I_s , The control angle α of the forward converter 1 = the fixed control angle α in the advance direction₂ Control is performed so that
[0066]
When the level coincides with the reference current level, the current set value level coincidence circuit 40 sends a signal to the level coincidence hold circuit 46 to hold the level coincidence signal in order to cancel the increase / decrease of the control angle α of the forward converter 1. The analog switch 30 is turned off until the inverter device is stopped.
[0067]
Since the other operations are the same as those in FIGS. 1, 3, and 4 described above, description thereof is omitted here.
As described above, in the control device for the inverter device according to the present embodiment, the control angle α of the forward converter 1 is increased or decreased until the current level immediately after starting the inverter device matches the reference current level. Therefore, it is possible to stably operate the inverter device without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial stage of startup is large or small.
[0068]
As a result, the inverter device can be operated without being restricted by the position of the material to be heated 8 in the load coil 72, the size of the material, the material, or the like, that is, the load impedance.
[0069]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the control device for the inverter device according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 1, 3, and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only the different parts will be described.
[0070]
5 differs from FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4 in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4 in order to change the control angle α of the forward converter 1 to determine whether the current level is large or small. In contrast, the load impedance is discriminated between large and small.
[0071]
That is, the AC output current of the inverter device is detected by the output current transformer 37, and this current signal is input to the load impedance detection circuit 41, and the voltage signal from the output voltage transformer 5 is input to the load impedance detection circuit 41. Then, the load impedance is converted into an appropriate voltage signal from the voltage signal and the current signal, and is input to the impedance upper limit comparator 20a and the impedance lower limit comparator 25a. Further, each of the comparators 20a and 25a causes the startup impedance upper limit setter 19a. Further, compared with the set value (reference impedance) from the starting impedance lower limit setting device 24a, the increase / decrease of the control angle α of the forward converter 1 is a fixed time T determined by the control angle change time element 31._CNP It is the structure which performs only.
[0072]
Next, the operation of the control device for the inverter device according to the present embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 6, an output current is detected by the output current transformer 37 and input to the load impedance detection circuit 41 as a current signal.
[0073]
In addition, a voltage signal is input from the output voltage transformer 5 to the load impedance detection circuit 41.
Then, in the load impedance detection circuit 41, the square of the voltage signal / output power is calculated from the voltage signal and the current signal, the load impedance is converted into an appropriate voltage signal, and the impedance upper limit comparator 20a and the impedance lower limit comparator 25a.
[0074]
On the other hand, in each of the comparators 20a and 25a, the detected load impedance is compared with a set value (reference impedance) from the startup impedance upper limit setter 19a and the startup impedance lower limit setter 24a.
[0075]
As a result, in the case of the upper limit operation, the control angle α advance operation of the forward converter 1 (the fixed control angle α in the advance direction).₂ In the case of the lower limit operation, the control angle α of the forward converter 1 is delayed (the fixed control angle α in the delay direction).₁ Is fixed time T determined by the control angle change time element 31_CNP Only done.
[0076]
That is, in this case, detected load impedance Z> reference load impedance Z_s , The control angle α of the forward converter 1 = the fixed control angle α in the advance direction₂ Detected load impedance Z <reference load impedance Z_s , The control angle α of the forward converter 1 = the fixed control angle α in the delay direction₁ Control is performed so that
[0077]
Since the other operations are the same as those in FIGS. 1, 3, and 4 described above, description thereof is omitted here.
As described above, in the control device for the inverter device according to the present embodiment, the magnitude of the load impedance immediately after the start of the inverter device is determined, and the control angle α of the forward converter is set to a certain time T._CNP , Fixed control angle α in the delay direction₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ Therefore, it is possible to stably operate the inverter device without causing current interruption or overcurrent trip for a phenomenon in which the impedance at the initial start-up is large or small.
[0078]
As a result, the inverter device can be operated without being restricted by the position of the material to be heated 8 in the load coil 72, the size of the material, the material, or the like, that is, the load impedance.
[0079]
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the control device of the inverter device according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 1, 3, and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only the different parts will be described.
[0080]
7 differs from FIGS. 1, 3 and 4 in FIGS. 1, 3 and 4 as means for changing the control angle α of the forward converter 1 by determining whether the current level is large or small. Control angle α is a constant value α₁ Or α₂ On the other hand, the control angle α of the forward converter 1 is set to a predetermined time α so that the control angle α becomes a reference current level of large and small currents at the time of starting the inverter device set in advance.₁ <Α <α₂ It is a point to control to.
[0081]
That is, the output from the current conversion circuit 10 and the output from the control angle delay setter 22 are added by the adder 42, and the deviation is amplified by the control angle delay adjuster 43. Similarly, the current conversion circuit 10 and the output from the control angle advance setting unit 27 are added by an adder 44, the deviation is amplified by a control angle advance adjuster 45, and a control angle delay adjuster 43 and a control angle advance adjuster are added. The output from 45 is input to the analog switch 23 and the analog switch 28.
[0082]
Next, the operation of the control device for the inverter device according to the present embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 7, the output from the current conversion circuit 10 and the output from the control angle delay setter 22 are added by an adder 42, and the deviation is amplified by the control angle delay adjuster 43.
[0083]
Further, when the current upper limit comparator 20 is operating, the analog switch 23 is the time T during which the control angle changing time element 31 is operating._CNP Since the output from the control angle delay adjuster 43 is only turned on, the output is input to the adder 29 via the analog switch 23 and is forward converted so as to become the set current (reference current level) of the control angle delay setter 22. The control angle α of the device 1 is controlled.
[0084]
On the other hand, similarly, the output from the current conversion circuit 10 and the output from the control angle advance setting unit 27 are added by the adder 44, and the deviation is amplified by the control angle advance adjuster 45.
[0085]
Further, when the current lower limit comparator 25 is operating, the analog switch 28 is switched to T_CNP So that the output from the control angle advance adjuster 45 is input to the adder 29 via the analog switch 28 so that it becomes the set current (reference current level) of the control angle advance setter 27. The control angle α of the converter 1 is controlled.
[0086]
That is, in this case, when the current level is larger than the reference current level so that the current level becomes a preset reference current level at startup, the control angle α of the forward converter 1 is a fixed control angle α in the delay direction.₁ When the current level is smaller than the reference current level, the control angle α of the forward converter 1 is fixed in the advance direction.₂ Control is performed so that
[0087]
As described above, in the control device for the inverter device according to the present embodiment, the current level immediately after startup of the inverter device is determined to be large or small so that the current level at startup becomes the reference current level at the time of high or low. Because the control angle α of the forward converter is controlled for a certain period of time, the inverter device can be operated stably without causing current interruption or overcurrent trip for the phenomenon that the initial impedance becomes large or small. It becomes possible to do.
[0088]
As a result, the inverter device can be operated without being restricted by the position of the material to be heated 8 in the load coil 72, the size of the material, the material, or the like, that is, the load impedance.
[0089]
(Seventh embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the control device of the inverter device according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 1, 3, and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only the different parts will be described.
[0090]
8 differs from FIGS. 1, 3 and 4 in FIGS. 1, 3 and 4 as means for changing the control angle α of the forward converter 1 by determining whether the current level is large or small. Control angle α is a constant value α₁ Or α₂ On the other hand, the control angle α of the forward converter 1 is set to a fixed time α so that the control current α is set to a reference current level with a large and small load impedance when the inverter device is preset.₁ <Α <α₂ It is a point to control to.
[0091]
That is, the output from the load impedance detection circuit 41 and the output from the control angle advance setting unit 22a are added by the adder 42, and the deviation is amplified by the control angle advance adjuster 45. Similarly, the load impedance detection circuit The output from 41 and the output from the control angle delay setter 27a are added by the adder 44, and the deviation is amplified by the control angle delay adjuster 43. From the control angle advance adjuster 45 and the control angle delay adjuster 43, Is input to the analog switch 23 and the analog switch 28.
[0092]
Next, the operation of the control device for the inverter device according to the present embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 8, the output from the load impedance detection circuit 41 and the output from the control angle advance setting unit 22 a are added by an adder 42, and the deviation is amplified by the control angle advance adjuster 45.
[0093]
Further, when the impedance upper limit comparator 20a is operating, the analog switch 23 is controlled by the control angle change time T._CNP The output from the control angle advance adjuster 45 is input to the adder 29 via the analog switch 23 so that it becomes the set current (reference current level) of the control angle advance setter 22a. The control angle α of the forward converter 1 is controlled.
[0094]
On the other hand, similarly, the output from the load impedance detection circuit 41 and the output from the control angle delay setter 27 a are added by the adder 44, and the deviation is amplified by the control angle delay adjuster 43.
[0095]
Further, when the impedance lower limit comparator 25a is operating, the analog switch 28 is set to T_CNP So that the output from the control angle delay adjuster 43 is input to the adder 29 via the analog switch 28 so that it becomes the set current (reference current level) of the control angle delay setter 27a. The control angle α of the converter 1 is controlled.
[0096]
That is, in this case, when the load impedance is larger than the reference load impedance level so that the load impedance level becomes a preset reference current level at start-up, the control angle α of the forward converter 1 is a fixed control angle in the advance direction. α₂ When the load impedance is smaller than the reference load impedance level, the fixed control angle α in the delay direction₁ Control is performed so that
[0097]
As described above, in the control device for the inverter device of the present embodiment, the load impedance immediately after startup of the inverter device is determined to be large or small so that the load impedance at startup becomes the reference current level at the time of large or small. Because the control angle α of the forward converter 1 is controlled for a certain period of time, the inverter device can be stabilized without causing current interruption or overcurrent trip for the phenomenon where the initial impedance becomes large or small. It becomes possible to drive.
[0098]
As a result, the inverter device can be operated without being restricted by the position of the material to be heated 8 in the load coil 72, the size of the material, the material, or the like, that is, the load impedance.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention of claims 1 to 3, the AC input current level, the DC current level, or the AC output current level of the inverter device after the inverter starts operation, Compared with a predetermined reference current level set in advance, the magnitude relationship between the two is determined, and if it is determined that the current level is greater than the reference current level, the control angle α of the forward converter is set in the delay direction. Fixed control angle α₁ If it is determined that the current level is smaller than the reference current level, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the advance direction.₂ The voltage control signal of the forward converter is increased or decreased for a certain period of time so that the inverter device can be operated without causing current interruption or overcurrent trip for the phenomenon that the initial impedance becomes large or small. Inverter device that can be operated stably and can be operated without being restricted by the position of the material to be heated in the load coil or the size, material, etc. of the material, that is, the load impedance. Can be provided.
[0100]
On the other hand, according to the fourth aspect of the present invention, in the control device for an inverter device according to any one of the first to third aspects, the forward converter until the current level is reduced or increased to the reference level. Control angle α is fixed control angle α in the delay direction₁ Or fixed control angle α in the advance direction₂ The voltage control signal is increased or decreased so that the inverter device operates stably without causing current interruption or overcurrent trip for the phenomenon that the initial impedance becomes large or small. Provided is a control device for an inverter device that can operate the inverter device without being restricted by the position of the material to be heated in the load coil, the size of the material, the material, etc., that is, the load impedance. it can.
[0101]
According to the fifth aspect of the present invention, in the inverter device control device according to any one of the first to third aspects, the load impedance calculated from the output voltage and current detection signals of the inverter device. Is compared with a predetermined reference impedance set in advance to determine the magnitude relationship between the two, and if it is determined that the calculated load impedance is greater than the reference impedance, the control angle α of the forward converter is advanced. Directional fixed control angle α₂ If the calculated load impedance is determined to be smaller than the reference impedance, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the delay direction.₁ The voltage control signal is increased or decreased so that the inverter device operates stably without causing current interruption or overcurrent trip for the phenomenon that the initial impedance becomes large or small. Provided is a control device for an inverter device that can operate the inverter device without being restricted by the position of the material to be heated in the load coil, the size of the material, the material, etc., that is, the load impedance. it can.
[0102]
Furthermore, according to the present invention of claim 6, in the control device for an inverter device of any one of claims 1 to 3, the reference current at the time of starting the inverter device is set in advance. If the current level is determined to be greater than the reference current level, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the delay direction.₁ If it is determined that the current level is smaller than the reference current level, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the advance direction.₂ Therefore, the inverter device can be operated stably without causing current interruption or overcurrent trip for the phenomenon that the impedance at the initial start-up becomes large or small. It is possible to provide a control device for an inverter device capable of operating the inverter device without being restricted by the position of a certain material to be heated, the size of the material, the material, or the like, that is, the load impedance.
[0103]
Furthermore, according to the invention of claim 7, the calculated load impedance is more than the reference impedance so as to be a reference current at the time of starting the inverter device preset in the control device for the inverter device of the invention of claim 5. If it is determined that it is large, the forward control angle α₂ If the calculated load impedance is determined to be smaller than the reference impedance, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α in the delay direction.₁ Therefore, the inverter device can be operated stably without causing current interruption or overcurrent trip for the phenomenon that the impedance at the initial start-up becomes large or small. It is possible to provide a control device for an inverter device capable of operating the inverter device without being restricted by the position of a certain material to be heated, the size of the material, the material, or the like, that is, the load impedance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a control device for an inverter device according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a direct current and a control angle correction period in the control device for an inverter device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the control device for the inverter device according to the present invention;
FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of a control device for an inverter device according to the present invention;
FIG. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of a control device for an inverter device according to the present invention;
FIG. 6 is a block diagram showing a fifth embodiment of a control device for an inverter device according to the present invention;
FIG. 7 is a block diagram showing a sixth embodiment of a control device for an inverter device according to the present invention;
FIG. 8 is a block diagram showing a seventh embodiment of a control device for an inverter device according to the present invention;
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of a control device for an inverter device according to a conventional technique.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change in impedance accompanying a change in position of a material to be heated.
[Explanation of symbols]
1 ... Forward converter,
2 ... DC reactor,
3 ... Inverter,
4 ... Start-up circuit,
5 ... Output voltage transformer,
6 ... Input current transformer,
7: Parallel resonant load,
71 ... Power factor improving capacitor,
72 ... load coil,
8 ... Heated material,
9: Voltage conversion circuit,
10: Current conversion circuit,
11 ... Voltage reference setting device,
12, 15, 29, 34, 42, 44 ... adders,
13 ... Voltage control regulator,
14: Current reference setting device,
16 ... current control regulator,
17 ... High level priority circuit,
18 ... Phase control circuit,
19 ... Current upper limit setting device at start-up,
19a: Start-up impedance upper limit setting device,
20: Current upper limit comparator,
20a: impedance upper limit comparator,
21a: impedance upper limit flip-flop,
22 ... Control angle delay setting device,
23, 28, 30, 30a ... analog switch,
24: Current lower limit setting device at start-up,
24a: Start-up impedance lower limit setting device,
25 ... Current lower limit comparator,
25a: Impedance lower limit comparator,
26: Current lower limit flip-flop,
26a ... impedance lower limit flip-flop,
27 ... Control angle advance setting device,
31 ... Control angle change time element,
32: Discrimination time setting element,
33 ... Minimum output voltage setter,
35 ... DC current transformer,
36: DC current conversion circuit,
37 ... Output current transformer,
38 ... Output current conversion circuit,
39: Current setting device at start-up,
40: Current set value level matching circuit,
41 ... load impedance detection circuit,
43 ... Control delay adjuster,
45 ... Control advance adjuster,
46: Level match hold circuit.

Claims

Used in an induction heating device that heats the material to be heated with eddy current loss obtained by high-frequency magnetic flux generated by passing a material to be heated such as a metal material inside the load coil and passing a current through the load coil. A forward converter that converts alternating current power into direct current power, and an inverse converter that converts the direct current power converted by the forward converter into high frequency alternating current power and supplies the alternating current power to the load coil. In the control device of the load commutation type inverter device
A magnitude discrimination means for comparing the AC input current level of the forward converter after the reverse converter starts operation with a predetermined reference current level set in advance to determine the magnitude relationship between the two,
When it is determined that the AC input current level is higher than the reference current level based on the determination result by the size determination means, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α1 in the delay direction, or When it is determined that the AC input current level is smaller than the reference current level, the voltage of the forward converter for a certain period of time so that the control angle α of the forward converter becomes the fixed control angle α2 in the forward direction. Control means for increasing or decreasing the control signal;
And a control device for an inverter device.

Used in an induction heating device that heats the material to be heated with eddy current loss obtained by high-frequency magnetic flux generated by passing a material to be heated such as a metal material inside the load coil and passing a current through the load coil. A forward converter that converts alternating current power into direct current power, and an inverse converter that converts the direct current power converted by the forward converter into high frequency alternating current power and supplies the alternating current power to the load coil. In the control device of the load commutation type inverter device
A magnitude determination means for comparing the DC current level of the forward converter after the reverse converter starts operation with a predetermined reference current level set in advance to determine the magnitude relationship between the two,
When it is determined that the direct current level is greater than a reference current level based on the determination result by the size determination means, the forward converter control angle α is set to the fixed control angle α1 in the lag direction, When it is determined that the DC current level is smaller than the reference current level, the voltage control signal of the forward converter for a certain time so that the control angle α of the forward converter becomes the fixed control angle α2 in the advance direction. Control means for increasing or decreasing
And a control device for an inverter device.

Used in an induction heating device that heats the material to be heated with eddy current loss obtained by high-frequency magnetic flux generated by passing a material to be heated such as a metal material inside the load coil and passing a current through the load coil. A forward converter that converts alternating current power into direct current power, and an inverse converter that converts the direct current power converted by the forward converter into high frequency alternating current power and supplies the alternating current power to the load coil. In the control device of the load commutation type inverter device
A magnitude discrimination means for comparing the AC output current level of the inverse converter after the inverse converter starts operation with a predetermined reference current level that is set in advance to determine the magnitude relationship between the two,
When it is determined that the AC output current level is higher than the reference current level based on the determination result by the size determination means, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle α1 in the delay direction, or When it is determined that the AC output current level is smaller than the reference current level, the voltage of the forward converter for a certain period of time so that the control angle α of the forward converter becomes the fixed control angle α2 in the forward direction. Control means for increasing or decreasing the control signal;
And a control device for an inverter device.

In the control apparatus of the inverter apparatus according to any one of claims 1 to 3,
As the control means, instead of increasing or decreasing the voltage control signal for the predetermined time, the control angle α of the forward converter is set to the fixed control angle in the delay direction until the current level decreases or increases to the reference level. A control device for an inverter device, wherein the voltage control signal is increased or decreased so as to be α1 or a fixed control angle α2 in the advance direction.

In the control apparatus of the inverter apparatus according to any one of claims 1 to 3,
As the magnitude discriminating means, instead of comparing the current level with a predetermined reference level and discriminating the magnitude relation, a load impedance calculated from the output voltage and current detection signal of the inverse converter is preliminarily calculated. Compared with a predetermined reference impedance level that has been set, the magnitude relationship between the two is determined,
Further, when the control means determines that the calculated load impedance is larger than a reference impedance level based on the determination result by the size determination means, the control angle α of the forward converter is advanced in the advance direction. Fixed control angle α2 and when the calculated load impedance is determined to be smaller than a reference impedance level, the forward converter control angle α is set to the delayed fixed control angle α1. A control device for an inverter device, characterized in that the voltage control signal is increased or decreased.

In the control apparatus of the inverter apparatus according to any one of claims 1 to 3,
As the control means, instead of increasing or decreasing the voltage control signal of the forward converter for the predetermined time,
The control angle α of the forward converter is set to a predetermined time for a predetermined time so that the control angle α of the forward converter becomes a reference current level of a large current and a small current at the time of starting the reverse converter. The control apparatus for an inverter device is characterized in that the control angle α in the delay direction is such that the fixed control angle α1 in the delay direction <the control angle α of the forward converter <the fixed control angle α2 in the forward direction of the forward converter.

In the control device of the inverter device according to claim 5,
As the control means, when it is determined that the calculated load impedance is larger than a reference impedance level so as to be a preset reference current when starting the inverter device, the control angle of the forward converter is determined. If α is determined to be the fixed control angle α2 in the forward direction, and the calculated load impedance is determined to be smaller than the reference impedance level, the control angle α of the forward converter is controlled to the fixed control angle α1 in the delay direction. A control device for an inverter device, characterized in that