JPH11235044A - インバータ用負荷異常検出回路 - Google Patents
インバータ用負荷異常検出回路Info
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- JPH11235044A JPH11235044A JP10032789A JP3278998A JPH11235044A JP H11235044 A JPH11235044 A JP H11235044A JP 10032789 A JP10032789 A JP 10032789A JP 3278998 A JP3278998 A JP 3278998A JP H11235044 A JPH11235044 A JP H11235044A
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】負荷の異常を迅速に検出し、インバータの重要
な構成要素であるスイッチング素子の破壊が防止可能と
なるインバータ用負荷異常検出回路の提供。 【解決手段】自己消弧素子を有し、位相同期ループで出
力周波数が制御されるインバータの運転中において、負
荷の異常を検出するにあたり、負荷に与えられる電圧V1
および電流I1の位相差をデータフリップフロップ53で検
出し、この位相差に基づき負荷異常信号を送出する。負
荷の異常により、その共振周波数の変動は、電流I1と電
圧V1との位相差から、その発生とほぼ同時に検出可能と
なり、ＰＬＬ回路が負荷の共振周波数に追従する動作を
完了する前に、負荷の異常による自己消弧素子の破壊が
未然に防止されるようになる。
な構成要素であるスイッチング素子の破壊が防止可能と
なるインバータ用負荷異常検出回路の提供。 【解決手段】自己消弧素子を有し、位相同期ループで出
力周波数が制御されるインバータの運転中において、負
荷の異常を検出するにあたり、負荷に与えられる電圧V1
および電流I1の位相差をデータフリップフロップ53で検
出し、この位相差に基づき負荷異常信号を送出する。負
荷の異常により、その共振周波数の変動は、電流I1と電
圧V1との位相差から、その発生とほぼ同時に検出可能と
なり、ＰＬＬ回路が負荷の共振周波数に追従する動作を
完了する前に、負荷の異常による自己消弧素子の破壊が
未然に防止されるようになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータが電力
を供給している負荷に異常が生じた際に、この負荷の異
常による影響からインバータを保護するために設けられ
るインバータ用負荷異常検出回路に関する。
を供給している負荷に異常が生じた際に、この負荷の異
常による影響からインバータを保護するために設けられ
るインバータ用負荷異常検出回路に関する。
【０００２】
【背景技術】従来より、負荷に交流電力を与える電源装
置として、インバータ装置が利用されている。インバー
タ装置で電力を供給すれば、負荷に与える電圧値および
電流値だけでなく、その周波数までも任意に設定できる
ことから、負荷の特性や必要とする仕事量に応じて電力
が供給され、負荷への電力供給に無駄がなくなり、電力
供給が効率良く行える。インバータ装置の一例として、
図４に示されるように、三相交流電力をダイオード11お
よび平滑コンデンサ12で直流電力に変換する整流回路10
と、この整流回路10の出力電圧を所定電圧に整える定電
圧回路20と、この定電圧回路20からの直流電圧を交流電
力に変換するインバータ回路30と、このインバータ回路
30から出力される交流電力の周波数を負荷２の共振周波
数となるように制御する位相同期ループ回路（以下、
「ＰＬＬ回路」と略す。）40とを備えたインバータ装置
１が知られている。
置として、インバータ装置が利用されている。インバー
タ装置で電力を供給すれば、負荷に与える電圧値および
電流値だけでなく、その周波数までも任意に設定できる
ことから、負荷の特性や必要とする仕事量に応じて電力
が供給され、負荷への電力供給に無駄がなくなり、電力
供給が効率良く行える。インバータ装置の一例として、
図４に示されるように、三相交流電力をダイオード11お
よび平滑コンデンサ12で直流電力に変換する整流回路10
と、この整流回路10の出力電圧を所定電圧に整える定電
圧回路20と、この定電圧回路20からの直流電圧を交流電
力に変換するインバータ回路30と、このインバータ回路
30から出力される交流電力の周波数を負荷２の共振周波
数となるように制御する位相同期ループ回路（以下、
「ＰＬＬ回路」と略す。）40とを備えたインバータ装置
１が知られている。
【０００３】このインバータ装置１は、高周波と見なせ
る高い周波数の交流電力を発生するとともに、出力イン
ピーダンスが小さい電圧型のものとなっている。ここ
で、定電圧回路20は、負荷や入力電圧が変動しても所定
の直流電圧を安定して出力側に供給するチョッパ方式の
ものである。この定電圧回路20には、チョッパ本体とな
る高速スイッチング素子である電力制御用のＭＯＳＦＥ
Ｔ21と、電圧・電流平滑用のリアクトル22およびコンデ
ンサ23と、ＭＯＳＦＥＴ21がオフのときの負荷電流通路
となるフリーホイリングダイオード24とが設けられてい
る。定電圧回路20は、ＭＯＳＦＥＴ21のゲートに加える
周期信号の周波数を変化させることで、出力電圧が調節
可能となっている。インバータ回路30には、ブリッジ状
に接続された高速スイッチング素子である電力制御用の
ＭＯＳＦＥＴ31が設けられている。各ＭＯＳＦＥＴ31に
は、誘導負荷の場合の遅れ電流成分を直流回路に帰還さ
せたり、ブリッジ内を環流させるダイオード32が並列に
接続されている。また、インバータ回路30には、インダ
クタンスＬおよびキャパシティＣからなる負荷２が接続
され、この負荷２への電流I1および電圧V1を検出するた
めに、変流器33および変圧器34が設けられている。ＰＬ
Ｌ回路40には、負荷２への電流I1および電圧V1の位相差
を検出する位相比較回路41と、位相比較回路41が検出し
た位相差に応じて、予め設定された周波数設定値を加減
するアナログ加減算器42と、このアナログ加減算器42が
出力する電圧に応じた周波数の信号を出力する電圧制御
発振器43と、電圧制御発振器43の出力する信号の周波数
に応じて、インバータ回路30の各ＭＯＳＦＥＴ31が有す
るゲートＡ〜Ｄへ信号を順次送出するゲート信号制御回
路44とが設けられている。
る高い周波数の交流電力を発生するとともに、出力イン
ピーダンスが小さい電圧型のものとなっている。ここ
で、定電圧回路20は、負荷や入力電圧が変動しても所定
の直流電圧を安定して出力側に供給するチョッパ方式の
ものである。この定電圧回路20には、チョッパ本体とな
る高速スイッチング素子である電力制御用のＭＯＳＦＥ
Ｔ21と、電圧・電流平滑用のリアクトル22およびコンデ
ンサ23と、ＭＯＳＦＥＴ21がオフのときの負荷電流通路
となるフリーホイリングダイオード24とが設けられてい
る。定電圧回路20は、ＭＯＳＦＥＴ21のゲートに加える
周期信号の周波数を変化させることで、出力電圧が調節
可能となっている。インバータ回路30には、ブリッジ状
に接続された高速スイッチング素子である電力制御用の
ＭＯＳＦＥＴ31が設けられている。各ＭＯＳＦＥＴ31に
は、誘導負荷の場合の遅れ電流成分を直流回路に帰還さ
せたり、ブリッジ内を環流させるダイオード32が並列に
接続されている。また、インバータ回路30には、インダ
クタンスＬおよびキャパシティＣからなる負荷２が接続
され、この負荷２への電流I1および電圧V1を検出するた
めに、変流器33および変圧器34が設けられている。ＰＬ
Ｌ回路40には、負荷２への電流I1および電圧V1の位相差
を検出する位相比較回路41と、位相比較回路41が検出し
た位相差に応じて、予め設定された周波数設定値を加減
するアナログ加減算器42と、このアナログ加減算器42が
出力する電圧に応じた周波数の信号を出力する電圧制御
発振器43と、電圧制御発振器43の出力する信号の周波数
に応じて、インバータ回路30の各ＭＯＳＦＥＴ31が有す
るゲートＡ〜Ｄへ信号を順次送出するゲート信号制御回
路44とが設けられている。
【０００４】このようなインバータ装置１によれば、高
周波と見なせる高い周波数の交流電力が発生可能とな
り、鋼材等の高周波焼き入れに利用可能となる。そのう
え、負荷２への電流I1および電圧V1の位相差がなくなる
ように出力の周波数が制御されるので、出力電力の周波
数がインダクタンスＬおよびキャパシティＣからなる負
荷２の共振周波数と一致し、負荷２を効率よく運転させ
ることが可能となる。
周波と見なせる高い周波数の交流電力が発生可能とな
り、鋼材等の高周波焼き入れに利用可能となる。そのう
え、負荷２への電流I1および電圧V1の位相差がなくなる
ように出力の周波数が制御されるので、出力電力の周波
数がインダクタンスＬおよびキャパシティＣからなる負
荷２の共振周波数と一致し、負荷２を効率よく運転させ
ることが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のようなインバー
タ装置の運転中に、事故により、負荷２側の回路の一部
が短絡したり、開放されたり等の異常が発生すると、負
荷２のインピーダンスが急激に変化し、共振周波数が大
きく変動する。すると、インバータ装置１のＰＬＬ回路
40は、負荷２の共振周波数に追従するように、出力の周
波数を強制的に調節し、過渡状態において、瞬間的に大
きな電流や電圧が発生し、ＭＯＳＦＥＴ31を破壊するこ
とがあるという問題がある。特に、負荷２のインピーダ
ンスの変化により、電流I1が電圧V1に対して進むと、大
きなサージ電圧が発生し、このサージ電圧でＭＯＳＦＥ
Ｔ31が破壊されやすいという問題がある。
タ装置の運転中に、事故により、負荷２側の回路の一部
が短絡したり、開放されたり等の異常が発生すると、負
荷２のインピーダンスが急激に変化し、共振周波数が大
きく変動する。すると、インバータ装置１のＰＬＬ回路
40は、負荷２の共振周波数に追従するように、出力の周
波数を強制的に調節し、過渡状態において、瞬間的に大
きな電流や電圧が発生し、ＭＯＳＦＥＴ31を破壊するこ
とがあるという問題がある。特に、負荷２のインピーダ
ンスの変化により、電流I1が電圧V1に対して進むと、大
きなサージ電圧が発生し、このサージ電圧でＭＯＳＦＥ
Ｔ31が破壊されやすいという問題がある。
【０００６】本発明は、負荷の異常を迅速に検出し、イ
ンバータの重要な構成要素であるスイッチング素子の破
壊が防止可能となるインバータ用負荷異常検出回路を提
供することにある。
ンバータの重要な構成要素であるスイッチング素子の破
壊が防止可能となるインバータ用負荷異常検出回路を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、ス
イッチング素子として自己消弧素子を有するとともに位
相同期ループで出力周波数が負荷の共振周波数となるよ
うに制御されるインバータの運転中に前記負荷の異常を
検出するインバータ用負荷異常検出回路であって、前記
負荷に与えられる出力電圧および出力電流の位相差を検
出し、この位相差に基づき負荷異常信号を送出する位相
差検出手段を備えていることを特徴とするものである。
このような本発明では、負荷のインピーダンスが変化す
ると、その共振周波数が変動し、負荷への電流と電圧と
の位相がずれて位相差が生じる。この位相差は、発生と
ほぼ同時に位相差検出手段により検出されるので、ＰＬ
Ｌ回路が負荷の共振周波数に追従する動作を完了する前
に、負荷の異常が確実に検出されるようになる。そし
て、位相差検出手段が負荷異常を検出したら、インバー
タの動作を停止する、すなわち、スイッチング素子を適
宜オフ状態にして、負荷への電力供給を停止するように
回路全体を構成すれば、負荷の異常によるスイッチング
素子の破壊が未然に防止されるようになる。
イッチング素子として自己消弧素子を有するとともに位
相同期ループで出力周波数が負荷の共振周波数となるよ
うに制御されるインバータの運転中に前記負荷の異常を
検出するインバータ用負荷異常検出回路であって、前記
負荷に与えられる出力電圧および出力電流の位相差を検
出し、この位相差に基づき負荷異常信号を送出する位相
差検出手段を備えていることを特徴とするものである。
このような本発明では、負荷のインピーダンスが変化す
ると、その共振周波数が変動し、負荷への電流と電圧と
の位相がずれて位相差が生じる。この位相差は、発生と
ほぼ同時に位相差検出手段により検出されるので、ＰＬ
Ｌ回路が負荷の共振周波数に追従する動作を完了する前
に、負荷の異常が確実に検出されるようになる。そし
て、位相差検出手段が負荷異常を検出したら、インバー
タの動作を停止する、すなわち、スイッチング素子を適
宜オフ状態にして、負荷への電力供給を停止するように
回路全体を構成すれば、負荷の異常によるスイッチング
素子の破壊が未然に防止されるようになる。
【０００８】以上において、前記位相差検出手段とし
て、クロック信号と同時に入力されるデータ信号により
セット状態となり、セット状態の信号であるセット出力
を送出するデータフリップフロップが設けられているこ
とが望ましい。このようなデータフリップフロップを採
用し、負荷への電流および電圧の一方の位相信号を、デ
ータフリップフロップのクロック信号が入力されるクロ
ック入力へ入力させ、電流および電圧の他方の逆位相信
号を、データフリップフロップのデータ信号が入力され
るデータ入力へ入力させれば、電流と電圧との位相がず
れたときのみ、データフリップフロップがセット状態と
なり、これにより、負荷への電流および電圧の位相差
が、簡単な回路構成で検出可能となる。また、前記デー
タフリップフロップには、前記セット状態からリセット
状態へ移行させるリセット信号が入力されるリセット入
力が設けられ、前記負荷異常検出回路には、前記負荷に
与えられる出力電流の電流値と、予め設定された基準値
とを比較し、前記電流値が前記基準値よりも大きくなる
まで、前記データフリップフロップへ前記リセット信号
を出力し続けるマスク手段が設けられていることが好ま
しい。このようなマスク手段を設ければ、負荷への電流
が不安定となり、位相が電圧と一致しないインバータの
起動時に、位相差検出手段の位相差検出動作が一時的に
休止するようになり、起動直後のインバータが強制的に
停止されるといった不具合が解消される。
て、クロック信号と同時に入力されるデータ信号により
セット状態となり、セット状態の信号であるセット出力
を送出するデータフリップフロップが設けられているこ
とが望ましい。このようなデータフリップフロップを採
用し、負荷への電流および電圧の一方の位相信号を、デ
ータフリップフロップのクロック信号が入力されるクロ
ック入力へ入力させ、電流および電圧の他方の逆位相信
号を、データフリップフロップのデータ信号が入力され
るデータ入力へ入力させれば、電流と電圧との位相がず
れたときのみ、データフリップフロップがセット状態と
なり、これにより、負荷への電流および電圧の位相差
が、簡単な回路構成で検出可能となる。また、前記デー
タフリップフロップには、前記セット状態からリセット
状態へ移行させるリセット信号が入力されるリセット入
力が設けられ、前記負荷異常検出回路には、前記負荷に
与えられる出力電流の電流値と、予め設定された基準値
とを比較し、前記電流値が前記基準値よりも大きくなる
まで、前記データフリップフロップへ前記リセット信号
を出力し続けるマスク手段が設けられていることが好ま
しい。このようなマスク手段を設ければ、負荷への電流
が不安定となり、位相が電圧と一致しないインバータの
起動時に、位相差検出手段の位相差検出動作が一時的に
休止するようになり、起動直後のインバータが強制的に
停止されるといった不具合が解消される。
【０００９】本発明の第２発明は、スイッチング素子と
して自己消弧素子を有するとともに位相同期ループで出
力周波数が負荷の共振周波数となるように制御されるイ
ンバータの運転中に前記負荷の異常を検出するインバー
タ用負荷異常検出回路であって、前記負荷に与えられる
出力電流の電流値と、予め設定された基準値とを比較
し、前記基準値よりも前記電流値が小さくなると負荷異
常信号を送出する電流低下検出手段を備えていることを
特徴とするものである。このような本発明では、負荷の
共振周波数と一致していたために、負荷に流れる電流
は、極大となっている。この状態で、負荷のインピーダ
ンスが変化し、その共振周波数が変動すると、インバー
タ側の出力電圧が変化しなくとも、その出力周波数とず
れるので、負荷に流れる電流は、小さくなる。このた
め、電流低下検出手段で負荷への電流低下を検出すれ
ば、ＰＬＬ回路が負荷の共振周波数に追従する動作を完
了する前に、負荷の異常が確実に検出されるようにな
る。そして、電流低下検出手段が負荷異常を検出した
ら、インバータの動作を停止する、すなわち、スイッチ
ング素子を適宜オフ状態にして、負荷への電力供給を停
止するように回路全体を構成すれば、負荷の異常による
スイッチング素子の破壊が未然に防止されるようにな
る。
して自己消弧素子を有するとともに位相同期ループで出
力周波数が負荷の共振周波数となるように制御されるイ
ンバータの運転中に前記負荷の異常を検出するインバー
タ用負荷異常検出回路であって、前記負荷に与えられる
出力電流の電流値と、予め設定された基準値とを比較
し、前記基準値よりも前記電流値が小さくなると負荷異
常信号を送出する電流低下検出手段を備えていることを
特徴とするものである。このような本発明では、負荷の
共振周波数と一致していたために、負荷に流れる電流
は、極大となっている。この状態で、負荷のインピーダ
ンスが変化し、その共振周波数が変動すると、インバー
タ側の出力電圧が変化しなくとも、その出力周波数とず
れるので、負荷に流れる電流は、小さくなる。このた
め、電流低下検出手段で負荷への電流低下を検出すれ
ば、ＰＬＬ回路が負荷の共振周波数に追従する動作を完
了する前に、負荷の異常が確実に検出されるようにな
る。そして、電流低下検出手段が負荷異常を検出した
ら、インバータの動作を停止する、すなわち、スイッチ
ング素子を適宜オフ状態にして、負荷への電力供給を停
止するように回路全体を構成すれば、負荷の異常による
スイッチング素子の破壊が未然に防止されるようにな
る。
【００１０】以上において、前記電流低下検出手段から
の前記負荷異常信号が入力され、当該負荷異常信号が所
定の時間以上継続したときのみ、当該負荷異常信号を出
力する時限手段が設けられていることが望ましい。この
ような時限手段を採用すれば、ノイズ等で電流が瞬間的
に低下しても、負荷への電流の低下とみなされず、イン
バータの安定した運転が可能となる。また、前記インバ
ータの運転信号が入力されるとともに、この運転信号が
入力されたときのみ、前記負荷異常信号を出力するマス
ク手段が設けられていることが好ましい。このようなマ
スク手段を設ければ、負荷への電流が定格値に達しない
インバータの起動時に、電流低下検出手段の検出動作が
一時的に休止するようになり、起動直後のインバータが
強制的に停止されるといった不具合が解消される。
の前記負荷異常信号が入力され、当該負荷異常信号が所
定の時間以上継続したときのみ、当該負荷異常信号を出
力する時限手段が設けられていることが望ましい。この
ような時限手段を採用すれば、ノイズ等で電流が瞬間的
に低下しても、負荷への電流の低下とみなされず、イン
バータの安定した運転が可能となる。また、前記インバ
ータの運転信号が入力されるとともに、この運転信号が
入力されたときのみ、前記負荷異常信号を出力するマス
ク手段が設けられていることが好ましい。このようなマ
スク手段を設ければ、負荷への電流が定格値に達しない
インバータの起動時に、電流低下検出手段の検出動作が
一時的に休止するようになり、起動直後のインバータが
強制的に停止されるといった不具合が解消される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明
した素子や回路と同じものには、同一符号を付し、その
説明を省略若しくは簡略にする。図１には、本発明の第
１実施形態に係るインバータ装置３が示されてる。この
インバータ装置３は、前述したインバータ装置１に負荷
異常検出回路50を付加したものである。負荷異常検出回
路50は、インバータ装置３から負荷２へ出力される出力
電圧V1および出力電流I1の位相差を検出し、この位相差
に基づき負荷異常信号を送出する位相差検出方式のもの
であり、ＰＬＬ回路40と接続された変流器33および変圧
器34の各々から得られる電流I1および電圧V1が入力され
るようになっている。
に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明
した素子や回路と同じものには、同一符号を付し、その
説明を省略若しくは簡略にする。図１には、本発明の第
１実施形態に係るインバータ装置３が示されてる。この
インバータ装置３は、前述したインバータ装置１に負荷
異常検出回路50を付加したものである。負荷異常検出回
路50は、インバータ装置３から負荷２へ出力される出力
電圧V1および出力電流I1の位相差を検出し、この位相差
に基づき負荷異常信号を送出する位相差検出方式のもの
であり、ＰＬＬ回路40と接続された変流器33および変圧
器34の各々から得られる電流I1および電圧V1が入力され
るようになっている。
【００１２】負荷異常検出回路50には、図２に示される
ように、電圧V1の波形を所定の方形波に整える波形整形
器51と、電流I1の波形を所定の方形波に整える波形整形
器52と、電圧V1および電流I1の位相差を検出する位相差
検出手段としてのデータフリップフロップ53と、このデ
ータフリップフロップ53の出力をホールドするラッチと
してのフリップフロップ54と、電流I1の大きさが基準値
に達したか否かを検出する比較器55と、この比較器55の
出力信号を反転する反転器56とが設けられている。ここ
で、波形整形器51は、データフリップフロップ53への入
力電圧に応じた直流抵抗値を有する抵抗器51A や、電圧
V1の波形に含まれる不要な高調波分をカットするための
コンデンサ51B 等を備えたものである。波形整形器52
は、波形整形器51と同様に、データフリップフロップ53
への入力電圧に応じた直流抵抗値を有する抵抗器52A
や、電流I1の波形に含まれる不要な高調波分をカットす
るためのコンデンサ52B 等を備えたものである。ここ
で、電流I1は、元の波形から位相が１８０°反転して逆
位相となってデータフリップフロップ53に入力される。
換言すれば、電流I1の元の波形が電圧V1と同位相の場合
には、データフリップフロップ53に入力される電流I1の
信号は、電圧V1とは逆位相となっている。
ように、電圧V1の波形を所定の方形波に整える波形整形
器51と、電流I1の波形を所定の方形波に整える波形整形
器52と、電圧V1および電流I1の位相差を検出する位相差
検出手段としてのデータフリップフロップ53と、このデ
ータフリップフロップ53の出力をホールドするラッチと
してのフリップフロップ54と、電流I1の大きさが基準値
に達したか否かを検出する比較器55と、この比較器55の
出力信号を反転する反転器56とが設けられている。ここ
で、波形整形器51は、データフリップフロップ53への入
力電圧に応じた直流抵抗値を有する抵抗器51A や、電圧
V1の波形に含まれる不要な高調波分をカットするための
コンデンサ51B 等を備えたものである。波形整形器52
は、波形整形器51と同様に、データフリップフロップ53
への入力電圧に応じた直流抵抗値を有する抵抗器52A
や、電流I1の波形に含まれる不要な高調波分をカットす
るためのコンデンサ52B 等を備えたものである。ここ
で、電流I1は、元の波形から位相が１８０°反転して逆
位相となってデータフリップフロップ53に入力される。
換言すれば、電流I1の元の波形が電圧V1と同位相の場合
には、データフリップフロップ53に入力される電流I1の
信号は、電圧V1とは逆位相となっている。
【００１３】データフリップフロップ53は、クロック信
号が入力されるクロック入力ポートCLと、データ信号が
入力されるデータ入力ポートＤと、セット信号が入力さ
れるセット入力ポートＳと、リセット信号が入力される
リセット入力ポートＲと、セット状態となるとセット信
号を送出するセット信号ポートＱとを有し、クロック信
号と同時にデータ信号が入力されると、セット状態とな
って、セット信号ポートＱからセット信号を送出するも
のとなっている。比較器55は、二つの入力ポートにそれ
ぞれ入力される交流信号の大きさを比較するものであ
る。比較器55の一方の入力ポートには、負荷２への電流
I1の値を示す交流信号が入力されている。比較器55の他
方の入力ポートには、予め設定された基準値として、所
定の交流電圧V2を可変抵抗器57で分圧した交流信号が入
力されている。この際、電流I1が基準値よりも大きくな
ると、比較器55から定常運転信号が出力されるようにな
っている。この定常運転信号は、反転器56で反転されて
データフリップフロップ53のリセット入力に送られるよ
うになっている。ここにおいて、比較器55、反転器56お
よび可変抵抗器57により、電流I1の値が基準値よりも大
きくなるまで、データフリップフロップ53へリセット信
号を出力し続けるマスク手段58が形成されている。
号が入力されるクロック入力ポートCLと、データ信号が
入力されるデータ入力ポートＤと、セット信号が入力さ
れるセット入力ポートＳと、リセット信号が入力される
リセット入力ポートＲと、セット状態となるとセット信
号を送出するセット信号ポートＱとを有し、クロック信
号と同時にデータ信号が入力されると、セット状態とな
って、セット信号ポートＱからセット信号を送出するも
のとなっている。比較器55は、二つの入力ポートにそれ
ぞれ入力される交流信号の大きさを比較するものであ
る。比較器55の一方の入力ポートには、負荷２への電流
I1の値を示す交流信号が入力されている。比較器55の他
方の入力ポートには、予め設定された基準値として、所
定の交流電圧V2を可変抵抗器57で分圧した交流信号が入
力されている。この際、電流I1が基準値よりも大きくな
ると、比較器55から定常運転信号が出力されるようにな
っている。この定常運転信号は、反転器56で反転されて
データフリップフロップ53のリセット入力に送られるよ
うになっている。ここにおいて、比較器55、反転器56お
よび可変抵抗器57により、電流I1の値が基準値よりも大
きくなるまで、データフリップフロップ53へリセット信
号を出力し続けるマスク手段58が形成されている。
【００１４】このような本実施形態では、インバータ装
置３の起動後、インバータ装置３の運転が定常状態に達
するまで、具体的には、インバータ装置３の作動周波数
が負荷２の共振周波数に一致するとともに、負荷２への
電流I1が基準値よりも大きくなる状態となるまで、マス
ク手段58がデータフリップフロップ53へリセット信号を
出力し続け、負荷異常検出回路50による位相差検出動作
は休止される。これにより、負荷２への電流I1が不安定
となり、位相が電圧と一致しないインバータ装置３の起
動直後に強制的に停止されるといった不具合が解消され
る。そして、インバータ装置３の運転が定常状態に達す
ると、負荷異常検出回路50による位相差検出動作が開始
される。ここで、負荷２に異常がなく、負荷２の共振周
波数がインバータ装置３の作動周波数に一致し、電圧V1
および電流I1の位相が相互に一致した状態となっている
場合には、データフリップフロップ53のクロック入力ポ
ートCLおよびデータ入力ポートＤのそれぞれに入力され
る信号は、互いに位相が反転している。このため、デー
タフリップフロップ53は、リセット状態のままとなり、
セット状態へ移行することがなく、セット信号ポートＱ
からセット信号が送出されず、インバータ装置３は、そ
のまま運転が継続される。一方、負荷２に異常が発生
し、負荷２の共振周波数がインバータ装置３の作動周波
数からずれると、電圧V1および電流I1の位相が相互に一
致しない状態となっる。このような状態となった場合に
は、データフリップフロップ53のクロック入力ポートCL
およびデータ入力ポートＤのそれぞれに入力される信号
は、同時に正極となる部分が生じ始める。このため、デ
ータフリップフロップ53は、セット状態へ移行し、セッ
ト信号ポートＱからセット信号が送出され、このセット
信号は、フリップフロップ54を介して、インバータ装置
３のＰＬＬ回路40に、負荷異常信号として入力される。
負荷異常信号を受け取ったＰＬＬ回路40は、ＭＯＳＦＥ
Ｔ31を適宜オフ状態にして、負荷２への電力供給を停止
し、ＭＯＳＦＥＴ31の破壊を保護する。なお、負荷異常
信号は、フリップフロップ54がリセットされるまで、出
力され続ける。
置３の起動後、インバータ装置３の運転が定常状態に達
するまで、具体的には、インバータ装置３の作動周波数
が負荷２の共振周波数に一致するとともに、負荷２への
電流I1が基準値よりも大きくなる状態となるまで、マス
ク手段58がデータフリップフロップ53へリセット信号を
出力し続け、負荷異常検出回路50による位相差検出動作
は休止される。これにより、負荷２への電流I1が不安定
となり、位相が電圧と一致しないインバータ装置３の起
動直後に強制的に停止されるといった不具合が解消され
る。そして、インバータ装置３の運転が定常状態に達す
ると、負荷異常検出回路50による位相差検出動作が開始
される。ここで、負荷２に異常がなく、負荷２の共振周
波数がインバータ装置３の作動周波数に一致し、電圧V1
および電流I1の位相が相互に一致した状態となっている
場合には、データフリップフロップ53のクロック入力ポ
ートCLおよびデータ入力ポートＤのそれぞれに入力され
る信号は、互いに位相が反転している。このため、デー
タフリップフロップ53は、リセット状態のままとなり、
セット状態へ移行することがなく、セット信号ポートＱ
からセット信号が送出されず、インバータ装置３は、そ
のまま運転が継続される。一方、負荷２に異常が発生
し、負荷２の共振周波数がインバータ装置３の作動周波
数からずれると、電圧V1および電流I1の位相が相互に一
致しない状態となっる。このような状態となった場合に
は、データフリップフロップ53のクロック入力ポートCL
およびデータ入力ポートＤのそれぞれに入力される信号
は、同時に正極となる部分が生じ始める。このため、デ
ータフリップフロップ53は、セット状態へ移行し、セッ
ト信号ポートＱからセット信号が送出され、このセット
信号は、フリップフロップ54を介して、インバータ装置
３のＰＬＬ回路40に、負荷異常信号として入力される。
負荷異常信号を受け取ったＰＬＬ回路40は、ＭＯＳＦＥ
Ｔ31を適宜オフ状態にして、負荷２への電力供給を停止
し、ＭＯＳＦＥＴ31の破壊を保護する。なお、負荷異常
信号は、フリップフロップ54がリセットされるまで、出
力され続ける。
【００１５】前述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。すなわち、負荷２への電流I1と電圧V1
との位相差から負荷２の異常を検出する負荷異常検出回
路50を設けたので、事故等により、負荷２のインピーダ
ンスが変化すると、その共振周波数の変動で発生する電
流I1と電圧V1との位相差から負荷２の異常が迅速に検出
可能となり、ＰＬＬ回路40が負荷２の共振周波数に追従
する動作を完了する前に、負荷２の異常が確実に検出す
ることができる。そして、負荷異常検出回路50が負荷異
常を検出したら、インバータ装置３のＭＯＳＦＥＴ31を
適宜オフ状態にして、負荷２への電力供給を停止するよ
うにしたので、負荷の異常によるＭＯＳＦＥＴ31の破壊
を未然に防止できる。
うな効果がある。すなわち、負荷２への電流I1と電圧V1
との位相差から負荷２の異常を検出する負荷異常検出回
路50を設けたので、事故等により、負荷２のインピーダ
ンスが変化すると、その共振周波数の変動で発生する電
流I1と電圧V1との位相差から負荷２の異常が迅速に検出
可能となり、ＰＬＬ回路40が負荷２の共振周波数に追従
する動作を完了する前に、負荷２の異常が確実に検出す
ることができる。そして、負荷異常検出回路50が負荷異
常を検出したら、インバータ装置３のＭＯＳＦＥＴ31を
適宜オフ状態にして、負荷２への電力供給を停止するよ
うにしたので、負荷の異常によるＭＯＳＦＥＴ31の破壊
を未然に防止できる。
【００１６】また、クロック信号と同時に入力されるデ
ータ信号によりセット状態となり、セット状態の信号で
あるセット出力を送出するデータフリップフロップ53を
含んで負荷異常検出回路50を構成し、負荷２に流れる電
流I1の逆位相信号をクロック入力ポートCLに入力させ、
負荷２への電圧V1をデータ入力ポートＤに入力させたの
で、電流I1と電圧V1との位相がずれたときのみ、データ
フリップフロップ53からセット信号が出力されるように
なり、これにより、負荷２への電流I1および電圧V1の位
相差が、簡単な回路構成で検出可能となり、負荷異常検
出回路50を著しく簡単なものとできる。
ータ信号によりセット状態となり、セット状態の信号で
あるセット出力を送出するデータフリップフロップ53を
含んで負荷異常検出回路50を構成し、負荷２に流れる電
流I1の逆位相信号をクロック入力ポートCLに入力させ、
負荷２への電圧V1をデータ入力ポートＤに入力させたの
で、電流I1と電圧V1との位相がずれたときのみ、データ
フリップフロップ53からセット信号が出力されるように
なり、これにより、負荷２への電流I1および電圧V1の位
相差が、簡単な回路構成で検出可能となり、負荷異常検
出回路50を著しく簡単なものとできる。
【００１７】さらに、負荷２に与えられる電流I1の電流
値と、予め設定された基準値とを比較し、電流I1の値が
基準値よりも大きくなるまで、データフリップフロップ
53へリセット信号を出力し続けるマスク手段58を負荷異
常検出回路50に設けたので、負荷２への電流I1が不安定
となり、位相が電圧V1と一致しないインバータの起動時
に、負荷異常検出回路50の位相差検出動作が一時的に休
止するようになり、起動直後にインバータ装置３が強制
的に停止されるといった不具合の発生を未然に防止する
ことができる。
値と、予め設定された基準値とを比較し、電流I1の値が
基準値よりも大きくなるまで、データフリップフロップ
53へリセット信号を出力し続けるマスク手段58を負荷異
常検出回路50に設けたので、負荷２への電流I1が不安定
となり、位相が電圧V1と一致しないインバータの起動時
に、負荷異常検出回路50の位相差検出動作が一時的に休
止するようになり、起動直後にインバータ装置３が強制
的に停止されるといった不具合の発生を未然に防止する
ことができる。
【００１８】図３には、本発明の第２実施形態の要部が
示されている。本実施形態は、前記第１実施形態におけ
る位相差検出式の負荷異常検出回路50を、電流低下検出
式の負荷異常検出回路60としたものである。なお、以下
の説明では、負荷異常検出回路60以外の部分は、前記第
１実施形態と同様なので、負荷異常検出回路60について
のみ説明を行う。負荷異常検出回路60は、負荷２に流れ
る電流I1の値に基づきて負荷異常信号を送出するもので
あり、図３に示されるように、負荷２に与えられる電流
I1の値と、予め設定された基準値とを比較し、基準値よ
りも電流I1の値が小さくなると負荷異常信号を送出する
電流低下検出手段としての比較器61を備えている。この
負荷異常検出回路60には、比較器61の他に、比較器61か
らの負荷異常信号が入力され、当該負荷異常信号が所定
の時間以上継続したときのみ、当該負荷異常信号を出力
する時限手段としてのタイマ62と、インバータ装置３の
運転信号が入力されるとともに、この運転信号が入力さ
れたときのみ、負荷異常信号を出力するマスク手段とし
てのＡＮＤ回路63と、このＡＮＤ回路63の出力をホール
ドするラッチとしてのフリップフロップ64とが設けられ
ている。
示されている。本実施形態は、前記第１実施形態におけ
る位相差検出式の負荷異常検出回路50を、電流低下検出
式の負荷異常検出回路60としたものである。なお、以下
の説明では、負荷異常検出回路60以外の部分は、前記第
１実施形態と同様なので、負荷異常検出回路60について
のみ説明を行う。負荷異常検出回路60は、負荷２に流れ
る電流I1の値に基づきて負荷異常信号を送出するもので
あり、図３に示されるように、負荷２に与えられる電流
I1の値と、予め設定された基準値とを比較し、基準値よ
りも電流I1の値が小さくなると負荷異常信号を送出する
電流低下検出手段としての比較器61を備えている。この
負荷異常検出回路60には、比較器61の他に、比較器61か
らの負荷異常信号が入力され、当該負荷異常信号が所定
の時間以上継続したときのみ、当該負荷異常信号を出力
する時限手段としてのタイマ62と、インバータ装置３の
運転信号が入力されるとともに、この運転信号が入力さ
れたときのみ、負荷異常信号を出力するマスク手段とし
てのＡＮＤ回路63と、このＡＮＤ回路63の出力をホール
ドするラッチとしてのフリップフロップ64とが設けられ
ている。
【００１９】この本実施形態では、負荷２の共振周波数
がインバータ装置３の動作周波数と一致していたため
に、負荷２に流れる電流が極大となっている状態から、
事故などにより、負荷２のインピーダンスが変化し、そ
の共振周波数が変動すると、インバータ装置３側の出力
電圧が変化しなくとも、その動作周波数とずれるので、
負荷２に流れる電流I1が小さくなり、比較器61で負荷２
への電流低下を検出すれば、ＰＬＬ回路40が負荷２の共
振周波数に追従する動作を完了する前に、負荷２の異常
が確実に検出されるようになる。そして、位相差検出手
段が負荷異常を検出したら、インバータの動作を停止す
る、すなわち、スイッチング素子を適宜オフ状態にし
て、負荷への電力供給を停止するように回路全体を構成
すれば、負荷の異常によるスイッチング素子の破壊が未
然に防止されるようになる。また、タイマ62により、ノ
イズ等で電流I1が瞬間的に低下しても、負荷２への電流
I1が低下したとみなされず、インバータ装置３が安定し
た運転を行うようになる。さらに、ＡＮＤ回路63によ
り、負荷２への電流I1が定格値に達しないインバータ装
置３の起動時に、比較器61からの負荷異常信号が一時的
に遮断されるようになり、起動直後に、インバータ装置
３が強制的に停止されるといった不具合が解消される。
従って、このような本実施形態でも、前記第１実施形態
と同様な効果を得ることができる他、負荷異常検出回路
60が電流I1のみを監視するものとなるので、さらに簡単
な回路構成とできるという効果を付加できる。
がインバータ装置３の動作周波数と一致していたため
に、負荷２に流れる電流が極大となっている状態から、
事故などにより、負荷２のインピーダンスが変化し、そ
の共振周波数が変動すると、インバータ装置３側の出力
電圧が変化しなくとも、その動作周波数とずれるので、
負荷２に流れる電流I1が小さくなり、比較器61で負荷２
への電流低下を検出すれば、ＰＬＬ回路40が負荷２の共
振周波数に追従する動作を完了する前に、負荷２の異常
が確実に検出されるようになる。そして、位相差検出手
段が負荷異常を検出したら、インバータの動作を停止す
る、すなわち、スイッチング素子を適宜オフ状態にし
て、負荷への電力供給を停止するように回路全体を構成
すれば、負荷の異常によるスイッチング素子の破壊が未
然に防止されるようになる。また、タイマ62により、ノ
イズ等で電流I1が瞬間的に低下しても、負荷２への電流
I1が低下したとみなされず、インバータ装置３が安定し
た運転を行うようになる。さらに、ＡＮＤ回路63によ
り、負荷２への電流I1が定格値に達しないインバータ装
置３の起動時に、比較器61からの負荷異常信号が一時的
に遮断されるようになり、起動直後に、インバータ装置
３が強制的に停止されるといった不具合が解消される。
従って、このような本実施形態でも、前記第１実施形態
と同様な効果を得ることができる他、負荷異常検出回路
60が電流I1のみを監視するものとなるので、さらに簡単
な回路構成とできるという効果を付加できる。
【００２０】以上、本発明について好適な実施形態を挙
げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるも
のでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計の変更が可能である。例えば、整流回
路の整流方式としては、整流素子としてダイオードを採
用したパッシブなものに限らず、ＳＣＲ等の能動的な整
流素子を採用するとともに、能動的な整流素子を位相制
御するアクティブなものでもい。また、定電圧回路のチ
ョッパ方式としては、ＭＯＳＦＥＴを採用したものに限
らず、他のバイポーラトランジスタ等のスイッチング素
子を採用したものでもよく、さらに、ダイオード整流回
路とパルス幅変調式のインバータ回路とを組み合わせる
場合等には、チョッパ方式の定電圧回路を省略してもよ
い。また、インバータ回路としては、ＭＯＳＦＥＴを採
用したものに限らず、他のバイポーラトランジスタ等の
スイッチング素子を採用したものでもよく、要するに、
本発明におけるインバータ装置の本体側の電気素子、電
子素子および回路構成は、実施にあたり適宜選択でき
る。なお、前記第１実施形態のマスク手段と、第２実施
形態のマスク手段とは、互いに置換し合うことが可能で
あり、また、前記第１実施形態に、第２実施形態の時限
手段を付加してもよい。
げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるも
のでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計の変更が可能である。例えば、整流回
路の整流方式としては、整流素子としてダイオードを採
用したパッシブなものに限らず、ＳＣＲ等の能動的な整
流素子を採用するとともに、能動的な整流素子を位相制
御するアクティブなものでもい。また、定電圧回路のチ
ョッパ方式としては、ＭＯＳＦＥＴを採用したものに限
らず、他のバイポーラトランジスタ等のスイッチング素
子を採用したものでもよく、さらに、ダイオード整流回
路とパルス幅変調式のインバータ回路とを組み合わせる
場合等には、チョッパ方式の定電圧回路を省略してもよ
い。また、インバータ回路としては、ＭＯＳＦＥＴを採
用したものに限らず、他のバイポーラトランジスタ等の
スイッチング素子を採用したものでもよく、要するに、
本発明におけるインバータ装置の本体側の電気素子、電
子素子および回路構成は、実施にあたり適宜選択でき
る。なお、前記第１実施形態のマスク手段と、第２実施
形態のマスク手段とは、互いに置換し合うことが可能で
あり、また、前記第１実施形態に、第２実施形態の時限
手段を付加してもよい。
【００２１】
【発明の効果】前述のように、本発明によれば、負荷の
異常が迅速に検出されるようになり、インバータの重要
な構成要素であるスイッチング素子の破壊を未然に防止
することができる。
異常が迅速に検出されるようになり、インバータの重要
な構成要素であるスイッチング素子の破壊を未然に防止
することができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るインバータ装置を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図２】前記第１実施形態の負荷異常検出回路を示す回
路図である。
路図である。
【図３】本発明の第２実施形態の負荷異常検出回路を示
す回路図である。
す回路図である。
【図４】従来例を示す回路図である。
３ インバータ装置 31 自己消弧素子としてのＭＯＳＦＥＴ 40 位相同期ループとしてのＰＬＬ回路 50，60 負荷異常検出回路 53 位相差検出手段としてのデータフリップフロップ 55 マスク手段を構成する比較器 56 マスク手段を構成する反転器 57 マスク手段を構成する可変抵抗器 61 電流低下検出手段としての比較器 62 時限手段としてのタイマ 63 マスク手段としてのＡＮＤ回路
Claims (6)
- 【請求項１】スイッチング素子として自己消弧素子を有
するとともに位相同期ループで出力周波数が負荷の共振
周波数となるように制御されるインバータの運転中に前
記負荷の異常を検出するインバータ用負荷異常検出回路
であって、 前記負荷に与えられる出力電圧および出力電流の位相差
を検出し、この位相差に基づき負荷異常信号を送出する
位相差検出手段を備えていることを特徴とするインバー
タ用負荷異常検出回路。 - 【請求項２】請求項１に記載のインバータ用負荷異常検
出回路において、前記位相差検出手段として、クロック
信号と同時に入力されるデータ信号によりセット状態と
なり、セット状態の信号であるセット出力を送出するデ
ータフリップフロップが設けられていることを特徴とす
るインバータ用負荷異常検出回路。 - 【請求項３】請求項２に記載のインバータ用負荷異常検
出回路において、前記データフリップフロップには、前
記セット状態からリセット状態へ移行させるリセット信
号が入力されるリセット入力が設けられ、前記負荷異常
検出回路には、前記負荷に与えられる出力電流の電流値
と、予め設定された基準値とを比較し、前記電流値が前
記基準値よりも大きくなるまで、前記データフリップフ
ロップへ前記リセット信号を出力し続けるマスク手段が
設けられていることを特徴とするインバータ用負荷異常
検出回路。 - 【請求項４】スイッチング素子として自己消弧素子を有
するとともに位相同期ループで出力周波数が負荷の共振
周波数となるように制御されるインバータの運転中に前
記負荷の異常を検出するインバータ用負荷異常検出回路
であって、 前記負荷に与えられる出力電流の電流値と、予め設定さ
れた基準値とを比較し、前記基準値よりも前記電流値が
小さくなると負荷異常信号を送出する電流低下検出手段
を備えていることを特徴とするインバータ用負荷異常検
出回路。 - 【請求項５】請求項４に記載のインバータ用負荷異常検
出回路において、前記電流低下検出手段からの前記負荷
異常信号が入力され、当該負荷異常信号が所定の時間以
上継続したときのみ、当該負荷異常信号を出力する時限
手段が設けられていることを特徴とするインバータ用負
荷異常検出回路。 - 【請求項６】請求項５に記載のインバータ用負荷異常検
出回路において、前記インバータの運転信号が入力され
るとともに、この運転信号が入力されたときのみ、前記
負荷異常信号を出力するマスク手段が設けられているこ
とを特徴とするインバータ用負荷異常検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03278998A JP3652098B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | インバータ用負荷異常検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03278998A JP3652098B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | インバータ用負荷異常検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11235044A true JPH11235044A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3652098B2 JP3652098B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=12368629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03278998A Expired - Lifetime JP3652098B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | インバータ用負荷異常検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3652098B2 (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP6330102B1 (ja) * | 2017-11-29 | 2018-05-23 | 高周波熱錬株式会社 | インバータ用負荷異常検出回路及びインバータ装置 |
| JP6340463B1 (ja) * | 2017-09-26 | 2018-06-06 | 高周波熱錬株式会社 | 電源装置 |
| JP6389945B1 (ja) * | 2017-11-01 | 2018-09-12 | 高周波熱錬株式会社 | インバータ用負荷異常検出回路 |
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-
1998
- 1998-02-16 JP JP03278998A patent/JP3652098B2/ja not_active Expired - Lifetime
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