JPH08163873A - Inverter - Google Patents

Inverter

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Publication number
JPH08163873A
JPH08163873A JP6302087A JP30208794A JPH08163873A JP H08163873 A JPH08163873 A JP H08163873A JP 6302087 A JP6302087 A JP 6302087A JP 30208794 A JP30208794 A JP 30208794A JP H08163873 A JPH08163873 A JP H08163873A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
load
voltage
capacitance
determined
Prior art date
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Pending
Application number
JP6302087A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadayoshi Nagafune
船 忠 義 長
Yoshinori Sugawara
原 吉 則 菅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08163873A publication Critical patent/JPH08163873A/en
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Abstract

PURPOSE: To apply a required voltage to a load without requiring any matching transformer by matching the impedance at the time of resonance without varying the rated voltage and current of an inverter. CONSTITUTION: A work W is connected in series with a capacitor Ca and in parallel with a capacitor Cb. The capacitors are selected such that the total capacitance thereof will be equal to the capacitance required for resonance of an inverter 5. In other words, when the load work and a work coil are determined, inductance and resistance of the inverter 5 are determined and when the frequency of AC power being fed to the load is determined, the capacitance required for resonance of the inverter is determined. The capacitors Ca, Cb are selected such that the total capacitance thereof will be equal to the capacitance thus determined.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は、電圧型インバータを
備えたインバータ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device having a voltage type inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】 インバータは直流を交流に変換するも
のであるが、備えられている直流電源により次の2つの
種類の型のインバータに分けられる。一つは、出力部に
極めて大きな容量値のコンデンサを接続することにより
負荷の抵抗値が変わっても一定の電圧を供給しようとす
る直流電圧源を備えた電圧型インバータであり、他の一
つは、出力部にチョークコイルを接続することにより負
荷の抵抗値が変わっても一定の電流を供給しようとする
直流電圧源を備えた電流型インバータである。
2. Description of the Related Art An inverter converts a direct current into an alternating current, and can be divided into the following two types of inverters depending on the provided direct current power source. One is a voltage-type inverter equipped with a DC voltage source that attempts to supply a constant voltage even if the resistance value of the load changes by connecting a capacitor with an extremely large capacitance value to the output section. Is a current type inverter equipped with a DC voltage source that attempts to supply a constant current even if the resistance value of the load changes by connecting a choke coil to the output section.

【0003】図1は前者の電圧型インバータからの交流
を負荷に供給するインバータ装置の構成を示すものであ
る。図中1は直流電源、2はコンデンサ、3A,3B,
3C,3Dはインバータの主要部を成すスイッチング素
子で、例えば、トランジスタから成る。4は負荷で、ワ
ークとワークコイルから成るワーク体Wと、このインバ
ータが共振する為に必要な容量値を有する整合コンデン
サCから成る。尚、図では、前記ワーク体Wのインダク
タンスをL,抵抗をRで表わした。この様な構成におい
て、スイッチング素子3Aと3Bがオンの状態の時、3
Cと3Dがオフの状態にあり、スイッチング素子3Aと
3Bがオフの状態の時、3Cと3Dがオンの状態にあ
り、このオンとオフの切替えは、外部のゲート信号発生
装置(図示せず)からの所定周波数のゲート信号により
制御される。従って、直流電源1からの直流は、インバ
ータにより所定の周波数の交流に変換され、該交流が負
荷に供給されることになる。
FIG. 1 shows the configuration of an inverter device for supplying alternating current from the former voltage type inverter to a load. In the figure, 1 is a DC power supply, 2 is a capacitor, 3A, 3B,
3C and 3D are switching elements forming the main part of the inverter, and are composed of, for example, transistors. Reference numeral 4 denotes a load, which is composed of a work body W composed of a work and a work coil, and a matching capacitor C having a capacitance value necessary for the inverter to resonate. In the figure, the inductance of the workpiece W is represented by L and the resistance is represented by R. In such a configuration, when the switching elements 3A and 3B are in the ON state, 3
When C and 3D are in the off state and switching elements 3A and 3B are in the off state, 3C and 3D are in the on state, and this on / off switching is performed by an external gate signal generator (not shown). ) Is controlled by a gate signal of a predetermined frequency. Therefore, the direct current from the direct current power source 1 is converted into an alternating current having a predetermined frequency by the inverter, and the alternating current is supplied to the load.

【0004】さて、この様なインバータ装置は、負荷の
如何に拘らず、インバータの定格電圧,定格電流、即
ち、インバータの出力電圧,出力電流を変えずに動作さ
せるのが操作上極めて有利である。そこで、該インバー
タ装置においては、通常、整合トランスが用いられてい
る。即ち、負荷のインピーダンスはワークとワークコイ
ルが決ると一義的に決ってしまうので、インバータの定
格電圧,定格電流を変えずに、整合トランスの2次側、
即ち、負荷側に印加される電圧を調整して、負荷側のイ
ンピーダンスをインバータ側のインピーダンスに合わる
事によってワーク体の両端の電圧を変えて、必要な電圧
をワーク体に印加する様にしている。図2は、前記図1
のインバータ装置の回路図をインバータと負荷だけで表
わした等価回路であり、図中5はインバータ、eは該イ
ンバータから負荷に印加される、いわゆるインバータの
出力電圧である。図3は、該図2の回路に前記整合トラ
ンス6を入れた回路図で、図中e´は整合トランス6の
出力側電圧、即ち、整合トランスを用いた時に負荷側に
印加される電圧である。前記図2において、ワーク体W
の両端の電圧をeとすると、次の式で表わされる。
尚、回路を流れる電流はi、回路全体のインピーダンス
は(1/jωC)+jωL+Rである。
It is extremely advantageous in operation that such an inverter device is operated without changing the rated voltage and rated current of the inverter, that is, the output voltage and output current of the inverter, regardless of the load. . Therefore, a matching transformer is usually used in the inverter device. That is, the impedance of the load is uniquely determined when the work and the work coil are determined. Therefore, without changing the rated voltage and rated current of the inverter, the secondary side of the matching transformer,
That is, by adjusting the voltage applied to the load side and adjusting the impedance on the load side to the impedance on the inverter side, the voltage at both ends of the work body is changed so that the necessary voltage is applied to the work body. There is. 2 is the same as FIG.
Is an equivalent circuit in which the circuit diagram of the inverter device is represented only by the inverter and the load. In the figure, 5 is the inverter, and e is the output voltage of the so-called inverter applied from the inverter to the load. FIG. 3 is a circuit diagram in which the matching transformer 6 is added to the circuit of FIG. 2, and e'in the figure is the output side voltage of the matching transformer 6, that is, the voltage applied to the load side when the matching transformer is used. is there. In FIG. 2, the work body W
Let e W be the voltage across both ends of, then this is expressed by the following equation.
The current flowing through the circuit is i, and the impedance of the entire circuit is (1 / jωC) + jωL + R.

【0005】 e=(jωL+R)・i =(jωL+R)・e/{(1/jωC)+jωL+R} (1) ここで、前記(1)式でωL/RをQとおくと、e
は、 e={−ω2 LC+j(ω2 LC/Q)}・e/{1−ω2 LC+j(ω2 LC/Q)} (2) となる。今、インバータを共振点で動作させると、jω
L+(1/jωC)が0となるので、ここから、ω 2
1/LCが導き出され、前記(2)式のω2 を1/LC
に置き換えると、eは、 e=(1+jQ)・e (3) となる。従って、整合トランス6を入れた図3における
ワーク体Wの両端の電圧eは、 e=(1+jQ)・e´ (4) と成るので、この式から分かる様に、負荷に応じて、整
合トランス6によりe´を変えてインバータの定格電
圧,定格電流を変えずに共振時の整合を取る事により、
ワーク体Wの両端の電圧eを任意に変えることが出来
る。即ち、ワーク体に必要な電圧を印加する事が出来
る。
EW= (JωL + R) · i = (jωL + R) · e / {(1 / jωC) + jωL + R} (1) Here, when ωL / R is Q in the equation (1), e
WIs eW= {-Ω2LC + j (ω2LC / Q)} ・ e / {1-ω2LC + j (ω2 LC / Q)} (2) Becomes Now, when the inverter is operated at the resonance point, jω
Since L + (1 / jωC) becomes 0, from here, ω 2 =
1 / LC is derived, and ω in equation (2) above21 / LC
Is replaced by eWIs eW= (1 + jQ) · e (3) Therefore, the matching transformer 6 in FIG.
Voltage e across work WWIs eW= (1 + jQ) · e '(4) Therefore, as can be seen from this equation, it can be adjusted according to the load.
Change e'by the combined transformer 6 and change the rated voltage of the inverter.
By matching at resonance without changing the pressure and rated current,
Voltage e across work WWCan be changed arbitrarily
It That is, the required voltage can be applied to the workpiece.
It

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、この
様な整合トランスを使用した場合、該整合トランスの巻
線等によるジュール熱による損失が大きいので、ワーク
の加熱効率等が低下する。又、この様な整合トランスは
極めて高価である事からコスト的に不利である。
However, when such a matching transformer is used, since the loss due to Joule heat due to the windings of the matching transformer is large, the heating efficiency of the work and the like are reduced. Further, since such a matching transformer is extremely expensive, it is costly.

【0007】本発明は、この様な問題に解決する為に成
されたもので、新規なインバータ装置を提供することを
目的とするものである。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a novel inverter device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】 この様な目的を達成す
る為に本発明のインバータ装置は、インバータの出力を
インダクタンスと抵抗を有するワーク体に供給する様に
成したインバータ装置において、容量値の合計がこのイ
ンバータが共振するための容量値に等しくなる容量を有
する2つのコンデンサを、一方は前記ワーク体に直列接
続し、他方は並列接続した。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, an inverter device of the present invention provides an inverter device configured to supply an output of an inverter to a work body having an inductance and a resistance. Two capacitors, each having a capacitance whose sum is equal to the capacitance value for the inverter to resonate, were connected in series to the work body and the other was connected in parallel.

【0009】[0009]

【作用】 容量値の合計がインバータが共振するための
容量値に等しくなる容量を有する2つのコンデンサを、
一方は前記ワーク体に直列接続し、他方は並列接続する
ので、負荷に応じて、各コンデンサの容量値を変えれ
ば、インバータの定格電圧,定格電流を変えずに共振時
の整合を取り、ワーク体Wの両端に必要な電圧を印加す
ることが出来る。
[Action] Two capacitors having a capacitance whose total capacitance value is equal to the capacitance value for the inverter to resonate,
One is connected in series to the work body and the other is connected in parallel. Therefore, if the capacitance value of each capacitor is changed according to the load, matching at resonance can be achieved without changing the rated voltage and rated current of the inverter. A required voltage can be applied to both ends of the body W.

【0010】[0010]

【実施例】 図4は本発明の一実施例として示したイン
バータ装置の概略図である。図中前記図2及び図3と同
じものには同一番号,同一記号を付した。図中iはイン
バーの定格電流、即ち、インバータの出力電流である。
図中Caはワーク体Wに直列に接続されたコンデンサ、
Cbはワーク体Wに並列に接続されたコンデンサであ
る。これらのコンデンサとしては、夫々の容量値の合計
が、このインバータが共振するための容量値に等しくな
る容量を有するものが選択される。即ち、負荷のワーク
とワークコイルが決ると、このインバータ装置のインダ
クタンスと抵抗が決り、負荷に供給する交流の周波数が
決めれば、このインバータが共振する為のコンデンサの
容量値が決定する。この容量値に、2つのコンデンサの
容量値の合計が等しくなる様な容量値を持つコンデンサ
Ca,Cbを選択する。 この様に構成されたインバー
タ装置において、ワーク体Wの両端の電圧eを求める
と(尚、コンデンサを表わす記号Ca,Cbはそのまま
コンデンサの容量値とした)、 e={−ω2 LCa+j(ω2 LCa/Q)}・e/{1−ω2 L(Ca+ Cb)+j(ω2 L(Ca+Cb)/Q)} (5) 今、インバータを共振点で動作させると、インバータ側
の抵抗はほぼ0と見ることが出来る事から、前記コンデ
ンサCaは実質的にコンデンサCbと並列に接続されて
いる状態にあると見る事が出来、jωL+{1/jω
(Ca+Cb)}を0とすることが出来る。ここから、
ω2 =1/L(Ca+Cb)が導き出され、前記(5)
式に代入すると、eは、 e={Ca/(Ca+Cb)}・(1+jQ)・e (6) となる。この式において、(1+jQ)は負荷が決れば
一定、eはインバータの出力電圧であり一定なので、C
a/(Ca+Cb)を変えることにより、ワーク体Wの
両端の電圧eを変えることが出来る。即ち、負荷に応
じて、コンデンサCa,Cbの容量値を変えれば、イン
バータの定格電圧,定格電流を変えずに共振時の整合を
取ることが出来、ワーク体Wの両端に必要な電圧e
印加する事が出来る。尚、Ca+Cbが、このインバー
タが共振する為のコンデンサの容量値と等しくなる様
に、Ca,Cbの値を選択しなければならない。
Embodiment FIG. 4 is a schematic diagram of an inverter device shown as an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals and symbols. In the figure, i is the rated current of Invar, that is, the output current of the inverter.
In the figure, Ca is a capacitor connected in series to the workpiece W,
Cb is a capacitor connected in parallel to the workpiece W. As these capacitors, capacitors having a capacitance such that the sum of the respective capacitance values is equal to the capacitance value for causing the inverter to resonate are selected. That is, when the work and work coil of the load are determined, the inductance and resistance of the inverter device are determined, and when the frequency of the alternating current supplied to the load is determined, the capacitance value of the capacitor for resonating the inverter is determined. Capacitors Ca and Cb having such capacitance values that the sum of the capacitance values of the two capacitors are equal to this capacitance value are selected. In the inverter device configured as described above, when the voltage e W across the workpiece W is obtained (note that the symbols Ca and Cb representing the capacitors are used as the capacitance values of the capacitors as they are), e W = {− ω 2 LCa + j (Ω 2 LCa / Q)} e / {1-ω 2 L (Ca + Cb) + j (ω 2 L (Ca + Cb) / Q)} (5) Now, when the inverter is operated at the resonance point, Since the resistance can be seen to be almost 0, it can be seen that the capacitor Ca is substantially connected in parallel with the capacitor Cb, and jωL + {1 / jω
(Ca + Cb)} can be set to 0. from here,
ω 2 = 1 / L (Ca + Cb) is derived, and the above (5)
Substituting into the equation, e W becomes e W = {Ca / (Ca + Cb)} · (1 + jQ) · e (6). In this equation, (1 + jQ) is constant if the load is determined, and e is the output voltage of the inverter, which is constant, so C
By changing a / (Ca + Cb), the voltage e W across the workpiece W can be changed. That is, if the capacitance values of the capacitors Ca and Cb are changed according to the load, matching at resonance can be achieved without changing the rated voltage and rated current of the inverter, and the voltage e W required at both ends of the workpiece W can be obtained. Can be applied. The values of Ca and Cb must be selected so that Ca + Cb becomes equal to the capacitance value of the capacitor for resonating this inverter.

【0011】[0011]

【発明の効果】 本発明によれば、容量値の合計がイン
バータが共振するための容量値に等しくなる容量を有す
る2つのコンデンサを、一方は前記ワーク体に直列接続
し、他方は並列接続するので、負荷に応じて、各コンデ
ンサの容量値を変えれば、インバータの定格電圧,定格
電流を変えずに共振時の整合を取ることが出来、ワーク
体Wの両端に必要な電圧を印加することが出来る。従っ
て、整合トランスが不要となり、ワークの加熱効率等の
低下もなく、又、2つのコンデンサは極めて低価なの
で、コスト的に極めて有利である。
According to the present invention, two capacitors having a capacitance whose total capacitance value is equal to the capacitance value for causing the inverter to resonate are connected in series to the work body and the other is connected in parallel. Therefore, if the capacitance value of each capacitor is changed according to the load, matching at resonance can be achieved without changing the rated voltage and rated current of the inverter, and the required voltage is applied to both ends of the work body W. Can be done. Therefore, the matching transformer is not required, the heating efficiency of the work is not deteriorated, and the two capacitors are extremely low in price, which is extremely advantageous in terms of cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 電圧型インバータからの交流を負荷に供給す
るインバータ装置の構成を示すものである。
FIG. 1 illustrates a configuration of an inverter device that supplies alternating current from a voltage type inverter to a load.

【図2】 前記図1のインバータ装置の回路図をインバ
ータと負荷だけで表わした等価回路である。
FIG. 2 is an equivalent circuit in which the circuit diagram of the inverter device of FIG. 1 is represented only by an inverter and a load.

【図3】 前記図2の回路に整合トランスを入れた回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram in which a matching transformer is inserted in the circuit of FIG.

【図4】 本発明の一実施例として示したインバータ装
置の概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of an inverter device shown as an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 2 引き出し電極 3A,3B,3C,3D スイッチング素子 4 負荷 W ワーク体 5 インバータ 6 整合トランス Ca,Cb コンデンサ 1 DC power supply 2 Extraction electrodes 3A, 3B, 3C, 3D Switching element 4 Load W Work body 5 Inverter 6 Matching transformer Ca, Cb Capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インバータの出力をインダクタンスと抵
抗を有するワーク体に供給する様に成したインバータ装
置において、容量値の合計がこのインバータが共振する
ための容量値に等しくなる容量を有する2つのコンデン
サを、一方は前記ワーク体に直列接続し、他方は並列接
続した事を特徴とするインバータ装置。
1. An inverter device configured to supply the output of an inverter to a work body having an inductance and a resistance, and two capacitors having a capacitance such that the total capacitance value is equal to the capacitance value for the inverter to resonate. , One is connected in series to the work body, and the other is connected in parallel.
JP6302087A 1994-12-06 1994-12-06 Inverter Pending JPH08163873A (en)

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JP6302087A JPH08163873A (en) 1994-12-06 1994-12-06 Inverter

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