JPH10257774A - 高周波電源装置 - Google Patents
高周波電源装置Info
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- JPH10257774A JPH10257774A JP9070435A JP7043597A JPH10257774A JP H10257774 A JPH10257774 A JP H10257774A JP 9070435 A JP9070435 A JP 9070435A JP 7043597 A JP7043597 A JP 7043597A JP H10257774 A JPH10257774 A JP H10257774A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波電源装置の電源幹線に流れる高調波電
流を可及的になくすことがきる高周波電源装置を提供す
る。 【解決手段】 交流電源２を全波整流して得られる整流
電圧ＶDCを直流電源ＶCCとして高周波増幅器５に直接供
給する一方、整流電圧波形ＶDCによって変調された高周
波発振信号を高周波増幅器５にドライブ信号Ｄとして供
給することにより、電源幹線に流れる電流ＩACの高調波
成分をなくすように制御する。
流を可及的になくすことがきる高周波電源装置を提供す
る。 【解決手段】 交流電源２を全波整流して得られる整流
電圧ＶDCを直流電源ＶCCとして高周波増幅器５に直接供
給する一方、整流電圧波形ＶDCによって変調された高周
波発振信号を高周波増幅器５にドライブ信号Ｄとして供
給することにより、電源幹線に流れる電流ＩACの高調波
成分をなくすように制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば高周波誘導加
熱に用いられる高周波電源装置に関する。
熱に用いられる高周波電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より用いられる高周波電源装置は図
５に示すように構成されている。図５において、２０は
高周波電源装置で、この高周波電源装置２０は、交流電
源２１（電源幹線）からの電力を任意の位相角で点弧す
るサイリスタ２２と、サイリスタ２２の制御回路２３
と、変圧器２４と、変圧された交流電源を直流（電圧が
ＶDC）に整流する整流ブリッジ２５と、高周波成分を吸
収させるためのチョークコイル２６と、このチョークコ
イル２６により平滑された出力を電源ＶCCとして高周波
の電力を出力する高周波発振器２７とから成っている。
５に示すように構成されている。図５において、２０は
高周波電源装置で、この高周波電源装置２０は、交流電
源２１（電源幹線）からの電力を任意の位相角で点弧す
るサイリスタ２２と、サイリスタ２２の制御回路２３
と、変圧器２４と、変圧された交流電源を直流（電圧が
ＶDC）に整流する整流ブリッジ２５と、高周波成分を吸
収させるためのチョークコイル２６と、このチョークコ
イル２６により平滑された出力を電源ＶCCとして高周波
の電力を出力する高周波発振器２７とから成っている。
【０００３】前記高周波増幅器２７には負荷としてワー
クコイル２８が接続されており、このワークコイル２８
に供給される高周波の電力によって誘導加熱炉２９内の
試料を加熱する。誘導加熱炉２９には酸素が供給され
て、誘導加熱炉２９内の試料を燃焼させ、燃焼ガスを例
えば非分散型赤外線分析計などの分析器で分析すること
により、試料中に含まれる成分を分析することができ
る。つまり、出力電力設定信号Ｐinに従って制御回路２
３がサイリスタ２２の点弧角を調整し、このサイリスタ
２２が導通している期間のみ電源幹線に電流ＩACが流れ
ることにより、電力の調整をしている。
クコイル２８が接続されており、このワークコイル２８
に供給される高周波の電力によって誘導加熱炉２９内の
試料を加熱する。誘導加熱炉２９には酸素が供給され
て、誘導加熱炉２９内の試料を燃焼させ、燃焼ガスを例
えば非分散型赤外線分析計などの分析器で分析すること
により、試料中に含まれる成分を分析することができ
る。つまり、出力電力設定信号Ｐinに従って制御回路２
３がサイリスタ２２の点弧角を調整し、このサイリスタ
２２が導通している期間のみ電源幹線に電流ＩACが流れ
ることにより、電力の調整をしている。
【０００４】図６は従来の他の高周波電源装置３０の例
を示している。この図において、高周波電源装置３０
は、交流電源２１からの電圧ＶACを変圧する変圧器２４
と、この変圧器２４の出力を整流する整流ブリッジ２５
と、整流された直流を平滑するコンデンサ３１と、この
平滑された直流電力（電圧がＶDC）が電源ＶCCとして供
給される高周波増幅器３２と、この高周波増幅器３２に
よって出力する高周波の電力制御を行なうドライブ波形
Ｄを出力する出力電力制御部３３と、この出力電力制御
部３３に一定振幅の高周波発振信号Ｏを供給する発振部
３４とからなっている。
を示している。この図において、高周波電源装置３０
は、交流電源２１からの電圧ＶACを変圧する変圧器２４
と、この変圧器２４の出力を整流する整流ブリッジ２５
と、整流された直流を平滑するコンデンサ３１と、この
平滑された直流電力（電圧がＶDC）が電源ＶCCとして供
給される高周波増幅器３２と、この高周波増幅器３２に
よって出力する高周波の電力制御を行なうドライブ波形
Ｄを出力する出力電力制御部３３と、この出力電力制御
部３３に一定振幅の高周波発振信号Ｏを供給する発振部
３４とからなっている。
【０００５】つまり、この例の高周波増幅器３２は自ら
発振するのではなく、高周波のドライブ波形Ｄに合わせ
てワークコイル６に高周波の電力を出力するものであ
り、前記出力電圧制御部３３は発振部３３からの高周波
発振信号Ｏによって出力電力設定信号入力Ｐinを変調し
てドライブ波形Ｄを出力するものである。
発振するのではなく、高周波のドライブ波形Ｄに合わせ
てワークコイル６に高周波の電力を出力するものであ
り、前記出力電圧制御部３３は発振部３３からの高周波
発振信号Ｏによって出力電力設定信号入力Ｐinを変調し
てドライブ波形Ｄを出力するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図５に示す
ように、サイリスタ２２による位相制御を使用した場合
には、サイリスタ２２に流れる交流電流ＩACは、正弦波
の一部分であり、非常に大きな高調波成分を含んでい
る。つまり、サイリスタ２２により発生する高調波成分
を電源幹線に確実に流してしまうことになる。そして、
電源幹線に高調波電流が流れた場合には無効電流が流れ
て電源幹線に接続される他の機器に発熱の問題が生じた
り、通信線にノイズを発生させたり、リレー回路などの
誤動作を発生することがある。
ように、サイリスタ２２による位相制御を使用した場合
には、サイリスタ２２に流れる交流電流ＩACは、正弦波
の一部分であり、非常に大きな高調波成分を含んでい
る。つまり、サイリスタ２２により発生する高調波成分
を電源幹線に確実に流してしまうことになる。そして、
電源幹線に高調波電流が流れた場合には無効電流が流れ
て電源幹線に接続される他の機器に発熱の問題が生じた
り、通信線にノイズを発生させたり、リレー回路などの
誤動作を発生することがある。
【０００７】また、図６に示すような整流後平滑回路を
使用した電源装置では、整流ブリッジ２５の下流側に平
滑用のコンデンサ３１を挿入しているために、電源幹線
電圧ＶACのピーク近傍でのみ大きな交流電流ＩACが流れ
るという欠点がある。そして、この場合も非常に大きな
高調波電流が流れるという欠点があった。
使用した電源装置では、整流ブリッジ２５の下流側に平
滑用のコンデンサ３１を挿入しているために、電源幹線
電圧ＶACのピーク近傍でのみ大きな交流電流ＩACが流れ
るという欠点がある。そして、この場合も非常に大きな
高調波電流が流れるという欠点があった。
【０００８】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、高周波電源装置の電源幹線に流れる高調波電
流を可及的になくすことがきる高周波電源装置を提供す
ることを目的としている。
たもので、高周波電源装置の電源幹線に流れる高調波電
流を可及的になくすことがきる高周波電源装置を提供す
ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１発明の高周波電源装置は、交流電源を全波整流
して得られる整流電圧を直流電源として高周波増幅器に
直接供給する一方、整流電圧波形によって変調された高
周波発振信号を高周波増幅器にドライブ信号として供給
することにより、電源幹線に流れる電流の高調波成分を
なくすように制御することを特徴としている。
め、第１発明の高周波電源装置は、交流電源を全波整流
して得られる整流電圧を直流電源として高周波増幅器に
直接供給する一方、整流電圧波形によって変調された高
周波発振信号を高周波増幅器にドライブ信号として供給
することにより、電源幹線に流れる電流の高調波成分を
なくすように制御することを特徴としている。
【００１０】第２発明の高周波電源装置は、交流電源を
全波整流して得られる整流電圧を直流電源として高周波
増幅器に直接供給する一方、前記高周波増幅器のバイア
スを整流電圧波形によって調整することにより、電源幹
線に流れる電流の高調波成分をなくすように制御するこ
とを特徴としている。
全波整流して得られる整流電圧を直流電源として高周波
増幅器に直接供給する一方、前記高周波増幅器のバイア
スを整流電圧波形によって調整することにより、電源幹
線に流れる電流の高調波成分をなくすように制御するこ
とを特徴としている。
【００１１】上記各高周波電源装置によれば、整流ブリ
ッジに流れる電流の波形が整流電圧波形と相似の波形
（振幅が電力に比例する大きさで、形状が同じ波形）と
なるように制御することにより、電源側から見た高周波
電源装置の負荷は純抵抗となり、電源幹線に高調波電流
を流すことがなくなる。そして、ドライブ波形の大きさ
（振幅）を進行波電力の大きさに応じて調整することに
より、高調波成分を含む交流電流を電源幹線に流すこと
なく、出力する電力の調整を任意に行うことが可能とな
る。
ッジに流れる電流の波形が整流電圧波形と相似の波形
（振幅が電力に比例する大きさで、形状が同じ波形）と
なるように制御することにより、電源側から見た高周波
電源装置の負荷は純抵抗となり、電源幹線に高調波電流
を流すことがなくなる。そして、ドライブ波形の大きさ
（振幅）を進行波電力の大きさに応じて調整することに
より、高調波成分を含む交流電流を電源幹線に流すこと
なく、出力する電力の調整を任意に行うことが可能とな
る。
【００１２】また、上記高周波電源装置において、前記
高周波増幅器から出力される進行波電力、出力電圧、出
力電流および前記高周波増幅器に流れる直流電流のうち
少なくとも一つをフィードバック制御に用いてもよい。
高周波増幅器から出力される進行波電力、出力電圧、出
力電流および前記高周波増幅器に流れる直流電流のうち
少なくとも一つをフィードバック制御に用いてもよい。
【００１３】上記フィードバック制御を用いることによ
り、整流ブリッジの出力側に流れる電流波形が確実に整
流電圧波形に相似となるように制御することができ、電
源幹線に流れる電流の高調波成分を最小限に抑えること
ができる。
り、整流ブリッジの出力側に流れる電流波形が確実に整
流電圧波形に相似となるように制御することができ、電
源幹線に流れる電流の高調波成分を最小限に抑えること
ができる。
【００１４】さらに、上記高周波電源装置において、前
記高周波増幅器から出力される進行波電力、出力電圧、
出力電流および反射波電力のうち少なくとも一つをリミ
ッタに入力し、限界値を越える場合に異常発生を検知
し、高周波増幅器の出力を抑制してもよい。
記高周波増幅器から出力される進行波電力、出力電圧、
出力電流および反射波電力のうち少なくとも一つをリミ
ッタに入力し、限界値を越える場合に異常発生を検知
し、高周波増幅器の出力を抑制してもよい。
【００１５】上記リミッタが作動することにより、高周
波電源装置および高周波電源装置を組み込んだ機器の破
壊を未然に防ぐことができる。また、本発明の高周波電
源装置を試料抽出炉の電源として用いた赤外線分析計を
形成し、これを用いて実験を行なう場合には、実験者は
試料の抽出不良による不正確な分析結果に基づいた判断
をする事がなくなる。
波電源装置および高周波電源装置を組み込んだ機器の破
壊を未然に防ぐことができる。また、本発明の高周波電
源装置を試料抽出炉の電源として用いた赤外線分析計を
形成し、これを用いて実験を行なう場合には、実験者は
試料の抽出不良による不正確な分析結果に基づいた判断
をする事がなくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る高周波電源装
置１の一例を示す図で、この図において、１は高周波電
源装置で、２は交流電源、４はこの交流電源２に接続さ
れた整流ブリッジ、５は高周波増幅部、６は負荷である
ワークコイル、７はるつぼ、８は前記高周波増幅部５に
対する出力電力の制御部、９は高周波発振部である。ま
た、本発明の高周波電源装置１は上記構成に加えて整流
ブリッジ４から出力される直流電力の電圧波形の検出部
１０と、高周波増幅部５からワークコイル６に供給され
る進行波電力Ｐf の検出部１１と、これら検出部１０，
１１の出力信号および外部から入力される出力電力設定
信号Ｐinを用いて前記出力電力制御部８に変調信号Ｓを
出力する制御部１２とを有している。
置１の一例を示す図で、この図において、１は高周波電
源装置で、２は交流電源、４はこの交流電源２に接続さ
れた整流ブリッジ、５は高周波増幅部、６は負荷である
ワークコイル、７はるつぼ、８は前記高周波増幅部５に
対する出力電力の制御部、９は高周波発振部である。ま
た、本発明の高周波電源装置１は上記構成に加えて整流
ブリッジ４から出力される直流電力の電圧波形の検出部
１０と、高周波増幅部５からワークコイル６に供給され
る進行波電力Ｐf の検出部１１と、これら検出部１０，
１１の出力信号および外部から入力される出力電力設定
信号Ｐinを用いて前記出力電力制御部８に変調信号Ｓを
出力する制御部１２とを有している。
【００１７】前記制御部１２は、２つの乗算器１２ａ，
１２ｂと差動増幅器１２ｃとからなり、前記検出部１
０，１１の出力信号および出力電力設定信号Ｐinを用い
て高周波電源装置１から出力される電力を調節する。
１２ｂと差動増幅器１２ｃとからなり、前記検出部１
０，１１の出力信号および出力電力設定信号Ｐinを用い
て高周波電源装置１から出力される電力を調節する。
【００１８】以下、前記高周波電源装置１の動作を図２
の波形図を参照しながら説明する。図２（Ａ）は、電源
幹線２（交流電源）から供給された交流を整流ブリッジ
４で整流した整流電圧波形ＶDCを示しており、この脈流
電圧ＶDCを直接高周波増幅部５の直流電源ＶCCとして供
給している。前記整流された整流電圧波形ＶDCは、前記
電源電圧検出部１０で検出されて制御部１２内の乗算回
路１２ａによって図２（Ｂ）に示す出力電力設定信号Ｐ
inと掛け算されて、図２（Ｃ）に示す出力制御波形Ｓ0
を出力する。したがって、乗算回路１２ａの出力Ｓ
0 は、整流電圧波形ＶDCと相似の波形（すなわち、本例
の場合正弦波の全波整流波形）であり、その振幅は出力
電力設定信号Ｐinに追従して変化する。
の波形図を参照しながら説明する。図２（Ａ）は、電源
幹線２（交流電源）から供給された交流を整流ブリッジ
４で整流した整流電圧波形ＶDCを示しており、この脈流
電圧ＶDCを直接高周波増幅部５の直流電源ＶCCとして供
給している。前記整流された整流電圧波形ＶDCは、前記
電源電圧検出部１０で検出されて制御部１２内の乗算回
路１２ａによって図２（Ｂ）に示す出力電力設定信号Ｐ
inと掛け算されて、図２（Ｃ）に示す出力制御波形Ｓ0
を出力する。したがって、乗算回路１２ａの出力Ｓ
0 は、整流電圧波形ＶDCと相似の波形（すなわち、本例
の場合正弦波の全波整流波形）であり、その振幅は出力
電力設定信号Ｐinに追従して変化する。
【００１９】上記実施形態における出力電力検出部１１
は進行波電力Ｐf を平方根の大きさで出力するので、こ
の出力電力検出部１１からの出力波形を制御部１２内の
乗算回路１２ｂによって２乗にして、進行波電力波形Ｐ
f を算出した後に、この進行波電力波形Ｐf が前記出力
制御波形Ｓ0 〔図２（Ｃ）に示す波形〕と同じになるよ
うにフィードバックされる。そして、演算増幅器１２ｃ
によって前記出力制御波形Ｓ0 から進行波電力波形Ｐf
を減算して増幅し、これを変調信号Ｓとして用いる。す
なわち、本例の高周波電源装置１は進行波電力波形Ｐf
によってフィードバック制御される例を示している。
は進行波電力Ｐf を平方根の大きさで出力するので、こ
の出力電力検出部１１からの出力波形を制御部１２内の
乗算回路１２ｂによって２乗にして、進行波電力波形Ｐ
f を算出した後に、この進行波電力波形Ｐf が前記出力
制御波形Ｓ0 〔図２（Ｃ）に示す波形〕と同じになるよ
うにフィードバックされる。そして、演算増幅器１２ｃ
によって前記出力制御波形Ｓ0 から進行波電力波形Ｐf
を減算して増幅し、これを変調信号Ｓとして用いる。す
なわち、本例の高周波電源装置１は進行波電力波形Ｐf
によってフィードバック制御される例を示している。
【００２０】前記変調信号Ｓは、出力電力制御部８や高
周波増幅器５およびワークコイル６などの回路構成に従
って、幾らか歪まされるものの、ほぼ出力制御波形Ｓ0
と相似の形状になる。そして、発振部９で発生した一定
振幅の高周波信号Ｏ〔図２（Ｄ）参照〕は、前記変調信
号Ｓによって出力電力制御部８内で変調されて、図２
（Ｅ）に示すドライブ波形Ｄ（すなわち、整流電圧波形
ＶDCによって変調された高周波発振信号）を出力する。
つまり、高周波増幅器５から出力される進行波電力波形
Ｐf はドライブ波形Ｄの振幅の変動に従って、整流電圧
波形ＶDCの脈動に合わせて周期的に変動する。
周波増幅器５およびワークコイル６などの回路構成に従
って、幾らか歪まされるものの、ほぼ出力制御波形Ｓ0
と相似の形状になる。そして、発振部９で発生した一定
振幅の高周波信号Ｏ〔図２（Ｄ）参照〕は、前記変調信
号Ｓによって出力電力制御部８内で変調されて、図２
（Ｅ）に示すドライブ波形Ｄ（すなわち、整流電圧波形
ＶDCによって変調された高周波発振信号）を出力する。
つまり、高周波増幅器５から出力される進行波電力波形
Ｐf はドライブ波形Ｄの振幅の変動に従って、整流電圧
波形ＶDCの脈動に合わせて周期的に変動する。
【００２１】したがって、高周波増幅部５の出力側に接
続されるワークコイル６の進行波電力波形Ｐf の大きさ
（振幅）は、図２（Ｃ）に示す出力制御波形Ｓ0 と同一
の形状となり、結果的に高周波増幅部５の直流電源ＶCC
に流れる直流電流波形ＩDCは、図２（Ｆ）に示すように
出力制御波形Ｓ0 とほぼ同一の波形となる。
続されるワークコイル６の進行波電力波形Ｐf の大きさ
（振幅）は、図２（Ｃ）に示す出力制御波形Ｓ0 と同一
の形状となり、結果的に高周波増幅部５の直流電源ＶCC
に流れる直流電流波形ＩDCは、図２（Ｆ）に示すように
出力制御波形Ｓ0 とほぼ同一の波形となる。
【００２２】ここで、図２（Ａ）に示す整流電圧波形Ｖ
DCを、図２（Ｆ）に示す直流電流波形ＩDCと比較する
と、両者は相似形（個々の波形が両者とも正弦波の絶対
値の形状で、その振幅のみ異なっている形状）である。
すなわち、電源幹線から見た交流電圧ＶACおよび交流電
流ＩACは図２（Ｇ）および図２（Ｈ）のように変化し
て、高周波電源装置１の全負荷は純抵抗となり、電源幹
線に高周波電流が流れない。また、本例によれば、高周
波電源装置１の力率を１００％にすることが可能であ
り、無効電力が全くなくなり、必要電力量（ＶＡ）を約
半分に低減できる。
DCを、図２（Ｆ）に示す直流電流波形ＩDCと比較する
と、両者は相似形（個々の波形が両者とも正弦波の絶対
値の形状で、その振幅のみ異なっている形状）である。
すなわち、電源幹線から見た交流電圧ＶACおよび交流電
流ＩACは図２（Ｇ）および図２（Ｈ）のように変化し
て、高周波電源装置１の全負荷は純抵抗となり、電源幹
線に高周波電流が流れない。また、本例によれば、高周
波電源装置１の力率を１００％にすることが可能であ
り、無効電力が全くなくなり、必要電力量（ＶＡ）を約
半分に低減できる。
【００２３】なお、上述の説明において、図２（Ａ）〜
（Ｆ）に示す各波形の変化する速さの違いは、図示して
説明できる程度にして示しているが、実際には、電源周
波数（電圧波形ＶDC，ＶAC、電流波形ＩDC，ＩACおよび
出力制御波形Ｓ0 の変化する周波数）は５０〜６０Ｈｚ
であるから３３〜４０ｍｓ毎に変化するのに対し、出力
電力設定信号Ｐinは数秒程度で変化する。一方、高周波
信号Ｏおよびドライブ波形Ｄは２０ＭＨｚ程度であるの
で、５０ｎｓ程度で変化するものである。したがって、
出力電力設定信号Ｐinの大きさが変化する瞬間に、整流
電圧波形ＶDCと直流電流波形ＩDCが相似でなくなること
によって生じる高調波電流や、ワークコイル６等の回路
が持つリアクタンスによる直流電流ＩDCの遅れは無視で
きるほど小さいことはいうまでもない。
（Ｆ）に示す各波形の変化する速さの違いは、図示して
説明できる程度にして示しているが、実際には、電源周
波数（電圧波形ＶDC，ＶAC、電流波形ＩDC，ＩACおよび
出力制御波形Ｓ0 の変化する周波数）は５０〜６０Ｈｚ
であるから３３〜４０ｍｓ毎に変化するのに対し、出力
電力設定信号Ｐinは数秒程度で変化する。一方、高周波
信号Ｏおよびドライブ波形Ｄは２０ＭＨｚ程度であるの
で、５０ｎｓ程度で変化するものである。したがって、
出力電力設定信号Ｐinの大きさが変化する瞬間に、整流
電圧波形ＶDCと直流電流波形ＩDCが相似でなくなること
によって生じる高調波電流や、ワークコイル６等の回路
が持つリアクタンスによる直流電流ＩDCの遅れは無視で
きるほど小さいことはいうまでもない。
【００２４】図３は、本発明の別の実施例を示してお
り、図３に示す高周波電源装置１において図１の高周波
電源装置１と異なる点は、高周波発振部９の出力信号で
ある高周波信号Ｏを出力電力制御部８で変調することな
くそのままドライブ波形Ｄとして高周波増幅器５に入力
した点と、制御部１２から出力される変調信号Ｓを用い
て高周波増幅器５のバイアス電圧ＶB を変動させている
点である。
り、図３に示す高周波電源装置１において図１の高周波
電源装置１と異なる点は、高周波発振部９の出力信号で
ある高周波信号Ｏを出力電力制御部８で変調することな
くそのままドライブ波形Ｄとして高周波増幅器５に入力
した点と、制御部１２から出力される変調信号Ｓを用い
て高周波増幅器５のバイアス電圧ＶB を変動させている
点である。
【００２５】前記バイアス電圧ＶB は高周波増幅器５の
高周波信号入力側のトランス５ａの二次側巻線に加えら
れるものである。また、このトランス５ａの二次側には
増幅用のＦＥＴ５ｂ，５ｃ，トランス５ｄ，コンデンサ
５ｅが接続されている。したがって、たとえトランス５
ａの一次側に一定振幅の高周波信号Ｏが入力されていて
も、バイアス電圧ＶB を整流電圧波形ＶDCによって調節
することにより、ワークコイル６に供給される電力ひい
ては電流ＩDCを随時変動させることができる。
高周波信号入力側のトランス５ａの二次側巻線に加えら
れるものである。また、このトランス５ａの二次側には
増幅用のＦＥＴ５ｂ，５ｃ，トランス５ｄ，コンデンサ
５ｅが接続されている。したがって、たとえトランス５
ａの一次側に一定振幅の高周波信号Ｏが入力されていて
も、バイアス電圧ＶB を整流電圧波形ＶDCによって調節
することにより、ワークコイル６に供給される電力ひい
ては電流ＩDCを随時変動させることができる。
【００２６】つまり、高周波増幅器５に流れる直流電流
ＩDCが整流電圧波形ＶDCと相似形となるように調整する
ことにより、交流電流ＩACの高調波成分をなくすように
制御することが可能となり、図１に示す高周波電源装置
１と同様の効果を得ることができる。なお、前記高周波
電源装置１においては、ドライブ信号Ｄの大きさを一定
に設定しているが、本発明はこれに限られるものではな
く、ドライブ信号Ｄの大きさも随時調節するようにして
もよいことは言うまでもない。
ＩDCが整流電圧波形ＶDCと相似形となるように調整する
ことにより、交流電流ＩACの高調波成分をなくすように
制御することが可能となり、図１に示す高周波電源装置
１と同様の効果を得ることができる。なお、前記高周波
電源装置１においては、ドライブ信号Ｄの大きさを一定
に設定しているが、本発明はこれに限られるものではな
く、ドライブ信号Ｄの大きさも随時調節するようにして
もよいことは言うまでもない。
【００２７】上述の各例は高周波増幅器５から出力され
る進行波電力波形Ｐf をフィードバックすることによ
り、ワークコイル６に出力される進行波電力Ｐf を調整
し、高周波電源装置１の高周波電流の発生を抑止してい
る。しかしながら、本発明はこれに限られるものではな
く、高周波増幅器５からワークコイル６に出力される出
力電圧ＶO や出力電流ＩO および高周波増幅器５に供給
される直流電流ＩDCなどのうち少なくとも一つをフィー
ドバックしても高周波電源装置１の高周波電流の発生を
抑止することができる。また、これらの場合には、高周
波増幅器５の出力側に出力電圧検出部や、出力電流検出
部を設けたり、整流回路４の下流側に直流電流ＩDCの検
出部を設ける必要があることはいうまでもない。
る進行波電力波形Ｐf をフィードバックすることによ
り、ワークコイル６に出力される進行波電力Ｐf を調整
し、高周波電源装置１の高周波電流の発生を抑止してい
る。しかしながら、本発明はこれに限られるものではな
く、高周波増幅器５からワークコイル６に出力される出
力電圧ＶO や出力電流ＩO および高周波増幅器５に供給
される直流電流ＩDCなどのうち少なくとも一つをフィー
ドバックしても高周波電源装置１の高周波電流の発生を
抑止することができる。また、これらの場合には、高周
波増幅器５の出力側に出力電圧検出部や、出力電流検出
部を設けたり、整流回路４の下流側に直流電流ＩDCの検
出部を設ける必要があることはいうまでもない。
【００２８】図４は本発明のさらに他の実施例を示すも
のであり、この高周波電源装置１は、図１に示す高周波
電源装置１の制御部１２に反射波電力Ｐr 、出力電圧Ｖ
O および出力電流ＩO による制限値を設けて、リミッタ
を形成した例を示している。したがって、この図におい
て、図１と同一の符号が付された部材は同一または同等
の部材であるので、その詳細な説明を省略する。なお、
以下に示すリミッタを図３に示す高周波電源装置１にも
同様に設けることも可能である。
のであり、この高周波電源装置１は、図１に示す高周波
電源装置１の制御部１２に反射波電力Ｐr 、出力電圧Ｖ
O および出力電流ＩO による制限値を設けて、リミッタ
を形成した例を示している。したがって、この図におい
て、図１と同一の符号が付された部材は同一または同等
の部材であるので、その詳細な説明を省略する。なお、
以下に示すリミッタを図３に示す高周波電源装置１にも
同様に設けることも可能である。
【００２９】図４において、１３は出力電圧検出部、１
４は出力電流検出部、１２ｄ〜１２ｆはそれぞれ各検出
部１３，１４，１１によって検出される出力電圧ＶO ，
出力電流ＩO および反射波電力Ｐr （ワークコイル６に
おいて消費されることがなく、再び高周波増幅器５側に
反射される電力）をそれぞれの限界値と比較する比較
器、１２ｇ〜１２ｉは出力電圧ＶO ，出力電流ＩO およ
び反射波電力Ｐr の限界値を設定する記憶装置、１２ｊ
は各比較器１２ｄ〜１２ｆによって限界値オーバーを検
出したときに出力電力を削減するミキサである。
４は出力電流検出部、１２ｄ〜１２ｆはそれぞれ各検出
部１３，１４，１１によって検出される出力電圧ＶO ，
出力電流ＩO および反射波電力Ｐr （ワークコイル６に
おいて消費されることがなく、再び高周波増幅器５側に
反射される電力）をそれぞれの限界値と比較する比較
器、１２ｇ〜１２ｉは出力電圧ＶO ，出力電流ＩO およ
び反射波電力Ｐr の限界値を設定する記憶装置、１２ｊ
は各比較器１２ｄ〜１２ｆによって限界値オーバーを検
出したときに出力電力を削減するミキサである。
【００３０】なお、前記記憶装置１２ｇ〜１２ｉに記憶
される限界値は、例えばそれぞれ１００Ｖ，１０Ａ，１
００Ｗに設定されているが、本発明は各限界値を限定す
るものではないことはいうまでもない。上述のように高
周波電源装置１にリミッタ回路１２ｄ〜１２ｊを設ける
ことによって、高周波電源装置１を過電圧、過電流など
の危険から保護することができ、この高周波電源装置１
を用いた機器を破壊から守ることができる。
される限界値は、例えばそれぞれ１００Ｖ，１０Ａ，１
００Ｗに設定されているが、本発明は各限界値を限定す
るものではないことはいうまでもない。上述のように高
周波電源装置１にリミッタ回路１２ｄ〜１２ｊを設ける
ことによって、高周波電源装置１を過電圧、過電流など
の危険から保護することができ、この高周波電源装置１
を用いた機器を破壊から守ることができる。
【００３１】また、図示は省略するが、前記比較器１２
ｄ〜１２ｆによる限界値オーバーの検出によって異常発
生を警告する警報装置を設けてもよい。この場合、高周
波電源装置１を赤外線分析計の試料抽出炉の電源として
用いたときに、この赤外線分析計を利用する実験者は高
周波電源装置１が何らかの原因で異常状態にあり、試料
が十分に抽出されていないことを認知することで分析結
果が正確でないことを知ることができ、不正確な数値を
基に間違った判断をすることがなくなる。
ｄ〜１２ｆによる限界値オーバーの検出によって異常発
生を警告する警報装置を設けてもよい。この場合、高周
波電源装置１を赤外線分析計の試料抽出炉の電源として
用いたときに、この赤外線分析計を利用する実験者は高
周波電源装置１が何らかの原因で異常状態にあり、試料
が十分に抽出されていないことを認知することで分析結
果が正確でないことを知ることができ、不正確な数値を
基に間違った判断をすることがなくなる。
【００３２】なお、本例の高周波電源装置１はリミッタ
回路の一例を示しているに過ぎず、進行波電力Ｐf ，出
力電圧ＶO ，出力電流ＩO および反射波電力Ｐr のうち
少なくとも一つの限界値を設定するようにすればよい。
例えば、反射波電力Ｐr のみに限界値を設定する場合に
は、前記出力電圧の検出部１３，出力電流の検出部１
４，差動増幅器１２ｄ，１２ｅ，記憶装置１２ｇ，１２
ｈを省略することが可能である。
回路の一例を示しているに過ぎず、進行波電力Ｐf ，出
力電圧ＶO ，出力電流ＩO および反射波電力Ｐr のうち
少なくとも一つの限界値を設定するようにすればよい。
例えば、反射波電力Ｐr のみに限界値を設定する場合に
は、前記出力電圧の検出部１３，出力電流の検出部１
４，差動増幅器１２ｄ，１２ｅ，記憶装置１２ｇ，１２
ｈを省略することが可能である。
【００３３】なお、上記各例の高周波電源装置１におい
て、発振部９や出力電力制御部８および制御部１２の電
源ＶCCにも整流電圧波形ＶDCを用いてもよい。この場
合、発振部９や出力電力制御部８および制御部１２に対
して直流電力を供給するために新たな直流電源回路を形
成する必要がなく、それだけ電源幹線に高調波成分を含
む電流を流すことがなくなる。
て、発振部９や出力電力制御部８および制御部１２の電
源ＶCCにも整流電圧波形ＶDCを用いてもよい。この場
合、発振部９や出力電力制御部８および制御部１２に対
して直流電力を供給するために新たな直流電源回路を形
成する必要がなく、それだけ電源幹線に高調波成分を含
む電流を流すことがなくなる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
整流ブリッジに流れる電流の波形が整流電圧波形と相似
の波形となるように制御することができ、電源側から見
た高周波電源装置の負荷は純抵抗となり、電源側に高調
波電流を流すことがなくなる。つまり、高調波成分を含
む電流を電源幹線に流すことなく、出力する電力の調整
を任意に行うことができる。
整流ブリッジに流れる電流の波形が整流電圧波形と相似
の波形となるように制御することができ、電源側から見
た高周波電源装置の負荷は純抵抗となり、電源側に高調
波電流を流すことがなくなる。つまり、高調波成分を含
む電流を電源幹線に流すことなく、出力する電力の調整
を任意に行うことができる。
【００３５】また、フィードバック制御を用いた場合に
は、整流ブリッジの出力側に流れる電流波形が確実に整
流電圧波形に相似となるように制御することができ、電
源幹線に流れる電流の高調波成分を最小限に抑えること
ができる。
は、整流ブリッジの出力側に流れる電流波形が確実に整
流電圧波形に相似となるように制御することができ、電
源幹線に流れる電流の高調波成分を最小限に抑えること
ができる。
【００３６】さらに、前記高周波増幅器から出力される
進行波電力、出力電圧、出力電流および反射波電力のう
ち少なくとも一つをリミッタとして用いて異常発生を検
知し、高周波増幅器の出力を抑制した場合には、リミッ
タが作動することにより、高周波電源装置の破壊を防ぐ
ことができる。また、この高周波電源装置を例えば試料
抽出炉の電源として組み込んだ赤外線分析計などの機器
を破壊から守ることができる。さらに、上述のような赤
外線分析計を実験に用いている場合には、実験者は試料
の抽出不良などによって生じた不正確な分析結果に基づ
いて誤った判断をすることがなくなる。
進行波電力、出力電圧、出力電流および反射波電力のう
ち少なくとも一つをリミッタとして用いて異常発生を検
知し、高周波増幅器の出力を抑制した場合には、リミッ
タが作動することにより、高周波電源装置の破壊を防ぐ
ことができる。また、この高周波電源装置を例えば試料
抽出炉の電源として組み込んだ赤外線分析計などの機器
を破壊から守ることができる。さらに、上述のような赤
外線分析計を実験に用いている場合には、実験者は試料
の抽出不良などによって生じた不正確な分析結果に基づ
いて誤った判断をすることがなくなる。
【図１】本発明の第１実施例の高周波電源装置を示す図
である。
である。
【図２】前記高周波電源装置の各部の状態を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２実施例の高周波電源装置を示す図
である。
である。
【図４】本発明の第３実施例の高周波電源装置を示す図
である。
である。
【図５】従来の高周波電源装置の一例を示す図である。
【図６】従来の高周波電源装置の別の例を示す図であ
る。
る。
１…高周波電源装置、２…電源幹線、５…高周波増幅
器、Ｄ…高周波発振信号、ＩAC…直流電流、ＩDC…直流
電流、ＩO …出力電流、ＶB …バイアス、ＶCC…直流電
源、ＶDC…整流電圧、ＶO …出力電圧、Ｐf …進行波電
力、Ｐr …反射波電力。
器、Ｄ…高周波発振信号、ＩAC…直流電流、ＩDC…直流
電流、ＩO …出力電流、ＶB …バイアス、ＶCC…直流電
源、ＶDC…整流電圧、ＶO …出力電圧、Ｐf …進行波電
力、Ｐr …反射波電力。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 6/12 ３２０ Ｈ０５Ｂ 6/12 ３２０
Claims (4)
- 【請求項１】 交流電源を全波整流して得られる整流電
圧を直流電源として高周波増幅器に直接供給する一方、
整流電圧波形によって変調された高周波発振信号を高周
波増幅器にドライブ信号として供給することにより、電
源幹線に流れる電流の高調波成分をなくすように制御す
ることを特徴とする高周波電源装置。 - 【請求項２】 交流電源を全波整流して得られる整流電
圧を直流電源として高周波増幅器に直接供給する一方、
前記高周波増幅器のバイアスを整流電圧波形によって調
整することにより、電源幹線に流れる電流の高調波成分
をなくすように制御することを特徴とする高周波電源装
置。 - 【請求項３】 前記高周波増幅器から出力される進行波
電力、出力電圧、出力電流および前記高周波増幅器に流
れる直流電流のうち少なくとも一つをフィードバック制
御に用いる請求項１または２に記載の高周波電源装置。 - 【請求項４】 前記高周波増幅器から出力される進行波
電力、出力電圧、出力電流および反射波電力のうち少な
くとも一つをリミッタに入力し、限界値を越える場合に
異常発生を検知し、高周波増幅器の出力を抑制する請求
項１〜３の何れかに記載の高周波電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9070435A JPH10257774A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 高周波電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9070435A JPH10257774A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 高周波電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10257774A true JPH10257774A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13431411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9070435A Pending JPH10257774A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 高周波電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10257774A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004247986A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Daihen Corp | 高周波電源装置 |
| WO2013190987A1 (ja) | 2012-06-18 | 2013-12-27 | 株式会社京三製作所 | 高周波電力供給装置、及び反射波電力制御方法 |
| WO2021166788A1 (ja) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | 株式会社京三製作所 | 高周波電源装置の制御方法及び高周波電源装置 |
-
1997
- 1997-03-07 JP JP9070435A patent/JPH10257774A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004247986A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Daihen Corp | 高周波電源装置 |
| WO2013190987A1 (ja) | 2012-06-18 | 2013-12-27 | 株式会社京三製作所 | 高周波電力供給装置、及び反射波電力制御方法 |
| US9070537B2 (en) | 2012-06-18 | 2015-06-30 | Kyosan Electric Mfg. Co., Ltd. | High-frequency power supply device and reflected wave power control method |
| WO2021166788A1 (ja) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | 株式会社京三製作所 | 高周波電源装置の制御方法及び高周波電源装置 |
| JP2021132260A (ja) * | 2020-02-18 | 2021-09-09 | 株式会社京三製作所 | 高周波電源装置の制御方法及び高周波電源装置 |
| EP4110023A4 (en) * | 2020-02-18 | 2024-03-20 | Kyosan Electric Mfg | METHOD FOR CONTROLLING HIGH-FREQUENCY POWER SUPPLY DEVICE AND HIGH-FREQUENCY POWER SUPPLY DEVICE |
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