JP4884534B2 - 誘導加熱装置、電力変換回路、および、電力処理装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1による、誘導加熱装置、電力変換装置、および、それらを用いた電力処理装置を備えたエレベータの制御装置の主回路構成を示すブロック図である。本実施の形態においては、制御装置は、三相交流電源R、S、Tを直流に変換するための整流ダイオードブリッジ等から構成されたコンバータ1と、コンバータ1の出力に接続された電源平滑用のコンデンサ2と、コンデンサ2に並列に接続され、直流電圧を交流電圧に変換して、電動機4に供給する電動機駆動用のインバータ3(電動機駆動用電力変換装置)と、インバータ3の出力に接続された電動機4(誘導電動機)と、電動機4の回転を伝達するための減速ギア5と、減速ギア5により駆動される駆動綱車6と、駆動綱車6に接続されたカウンタウエイト7とエレベータかご8と、電源平滑用のコンデンサ2に並列に接続された誘導加熱装置9と、電源平滑用のコンデンサ2の両端電圧(インバータ3に印加される電圧)を検出する電圧検出回路10と、電圧検出回路10の検出電圧と基準電圧11とを比較し、その差に応じた信号を出力する比較器12と、比較器12の出力によって、誘導加熱装置9に設けられた後述するインバータを構成するスイッチング素子の駆動波形を決定する、スイッチング波形決定回路13と、スイッチング波形決定回路13からの信号に応じて、スイッチング素子を駆動する、スイッチング素子ドライブ回路14とにより構成される。
誘導加熱機18を駆動する場合には、コイル21に比較的高周波の交流電流を流す必要がある。一般的な誘導加熱機18の等価回路のうち最も簡単なものは、コイルと抵抗との直列回路で表され、この等価回路における抵抗で電力が消費されることになる。誘導加熱機の抵抗の大部分は、上記発熱体の表皮抵抗であり、発熱体が金属であるため、一般には誘導加熱機の等価回路で示される抵抗値は小さい。また、この抵抗に電流を流すためには、発熱体に誘導起電力を生じさせる必要がある。
図8に示したとおり、電動機4からの回生電力は時間的に変動する。このため、誘導加熱機18で消費する電力も、時間的に変化する回生電力に応じて調整する必要がある。
図15は、この発明の実施の形態2による誘導加熱装置、電力変換回路、および、電力処理装置を用いたエレベータの制御装置の主回路構成を示すブロック図である。本実施の形態2においては、制御装置は、三相交流電源R、S、Tを直流に変換するための整流ダイオードブリッジ等から構成されたコンバータ1と、コンバータ1の出力に接続された電源平滑用のコンデンサ2と、コンデンサ2に並列に接続され、直流電圧を電動機を駆動するのに必要な電力に変換して、電動機に供給する電動機駆動用の電力変換器53と、電力変換器53の出力に接続された電動機(直流電動機)54と、電動機54の回転を伝達するための減速ギア5と、減速ギア5により駆動される駆動綱車6と、駆動綱車6に接続されたカウンタウエイト7とエレベータかご8と、電源平滑用のコンデンサ2に並列に接続された誘導加熱装置9と、電源平滑用のコンデンサ2の両端電圧を検出する電圧検出回路10と、電圧検出回路10の検出電圧と基準電圧とを比較し、その差に応じた信号を出力する比較器12と、比較器12の出力によって、誘導加熱装置9に設けられた後述するインバータ16を構成するスイッチング素子の駆動波形を決定する、スイッチング波形決定回路13と、スイッチング波形決定回路13からの信号に応じて、スイッチング素子を駆動する、スイッチング素子ドライブ回路14とにより構成される。
上記したように、誘導加熱装置を用いることで、回生電力処理装置を小型にすることができる。このような誘導加熱装置は、電動機の回生電力処理装置としてのみではなく、電力変換器における、インダクタやコンデンサなどの素子に蓄えられ、負荷に供給されずに熱として消費されるような余剰エネルギーを消費する場合にも用いることができる。本実施の形態3においては、誘導加熱装置は、入力される電力を消費するものであり、誘導加熱回路に入力される電力は、電力変換回路中またはこの電力変換回路に接続された負荷中に磁界または電界として蓄積され、負荷で消費されない電力または負荷で発生し負荷で消費されない電力である。
DC/DCコンバータは、電源60と、電源電圧を所定の電圧に変換するためのトランスT1と、スイッチング素子Q1と、トランスT1の出力を整流する整流器61と、整流器61の出力に接続され、電圧を直流化するための平滑コンデンサCoと、平滑コンデンサCoの両端電圧を検出する電圧検出器62と、電圧検出器62の電圧を検出して、平滑コンデンサCoの両端電圧が所定の値になるように、スイッチング素子Q1のスイッチング波形を決定する制御回路63と、スイッチング素子Q1のドレイン(もしくはコレクタ)に接続され、回路の余剰エネルギーを消費するためのダイオードDs、コンデンサCs、及び、抵抗Rsから構成されるスナバ回路64により構成される。なお、図中点線で示したLgは、トランスT1の漏れインダクタンス等の回路に寄生するインダクタンスである。
Claims (12)
- 入力される電力を消費する誘導加熱装置において、
前記誘導加熱装置は、電源から供給される電力を負荷に供給するための電力変換回路に接続され、
前記入力される電力は、前記電力変換回路中またはこの電力変換回路に接続された負荷中に磁界または電界として蓄積され、前記負荷で消費されない電力または前記負荷で発生し前記負荷で消費されない電力であることを特徴とする誘導加熱装置。 - 電源から供給される電力を負荷に供給するための電力変換回路において、前記負荷で消費されずに前記電力変換回路中または前記負荷中に蓄積された電力または前記負荷で発生し負荷で消費されない電力を前記電力変換回路に接続された誘導加熱装置で消費することを特徴とする電力変換回路。
- 電力変換回路中または負荷中に磁界または電界として蓄積された電力を前記誘導加熱装置で消費することを特徴とする請求項2記載の電力変換回路。
- 請求項1記載の誘導加熱装置を用いたことを特徴とする電力処理装置。
- 請求項2または3に記載の電力変換回路を用いたことを特徴とする電力処理装置。
- 電動機を駆動する電動機駆動用電力変換器に並列に接続され、直流電圧を交流電圧に変換するための、少なくとも1つ以上のスイッチング素子から構成される誘導加熱機駆動用インバータと、
前記誘導加熱機駆動用インバータに接続され、少なくとも1つ以上のコイルと、前記コイルで発生した磁束が通る位置に設けられ、この磁束により誘導加熱される発熱体とからなる誘導加熱機を有する誘導加熱装置とを備え、
前記電動機の電力回生時に、前記誘導加熱機駆動用インバータにより前記誘導加熱機を駆動し、回生電力を前記誘導加熱機により熱として消費することを特徴とする電力処理装置。 - 前記誘導加熱装置は共振回路を備え、
前記共振回路は、
前記誘導加熱機と、
前記誘導加熱機に直列もしくは並列に接続された1つ以上のインダクタもしくはコンデンサもしくはその両方と
から構成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の電力処理装置。 - 前記誘導加熱機の前記コイルと前記発熱体との間に断熱材を設けたことを特徴とする請求項6または7に記載の電力処理装置。
- 前記誘導加熱機における前記発熱体の形状をフィン形状としたことを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項に記載の電力処理装置。
- 前記電動機を駆動する前記電動機駆動用電力変換器に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路からの検出電圧を、あらかじめ定められた基準電圧と比較し、その差を出力する比較器と、
前記比較器の出力に応じて、前記誘導加熱機を駆動する前記誘導加熱機駆動用インバータのスイッチング素子のスイッチング波形を決定し、前記誘導加熱機で消費する電力を制御するスイッチング波形決定回路と、
前記スイッチング波形決定回路からの信号を、前記誘導加熱機駆動用インバータを駆動するのに最適な電圧に変換し、前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子ドライブ回路と
をさらに備え、
前記誘導加熱機を駆動する前記誘導加熱機駆動用インバータのスイッチングを行うことを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1項に記載の電力処理装置。 - 前記電動機の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路からの検出電圧を、あらかじめ定められた基準電圧と比較し、その差を出力する比較器と、
前記比較器の出力に応じて、前記誘導加熱機を駆動する前記誘導加熱機駆動用インバータのスイッチング素子のスイッチング波形を決定し、前記誘導加熱機で消費する電力を制御するスイッチング波形決定回路と、
前記スイッチング波形決定回路からの信号を、前記誘導加熱機駆動用インバータを駆動するのに最適な電圧に変換し、前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子ドライブ回路と
をさらに備え、
前記誘導加熱機を駆動する前記誘導加熱機駆動用インバータのスイッチングを行うことを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1項に記載の電力処理装置。 - スナバ回路を備え、
前記スナバ回路を構成する抵抗として、前記誘導加熱装置を用いたことを特徴とする請求項2または3に記載の電力変換回路。
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