JPS5821791B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は低周波交流電源から高周波電源に変換する半導
体スイッチング素子を用いた周波数変換回路を有する誘
導加熱装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 低周波電源電圧の瞬時停電あるいは瞬時電圧低下が生じ
た場合における低周波交流電源電圧の再復帰時の立上り
時に、本来の高周波電流に対して、低周波交流電源から
の流入電流が無視できない程の値となるため、半導体ス
イッチング素子のターンオフタイムが実質上短かくなる
。

この現象を第４図、ａ、ｂ、ｃに示す。

すなわち、第４図ａは低周波交流電源を整流した電圧波
形を示し、時間ｔ１にて瞬時停電し、時間ｔ２にて再復
帰したものとする。

いま時間ｔ１から１２間においては、瞬時停電が短時間
のものであるとき、コンデンサ３の充電電荷量や、共振
用コンデンサ７、共振用インダクター８の共振エネルギ
ー等により、しばらくの間、高周波振動の可能な状態が
持続する。

しかし振動電流は微弱なものであり、ターンオフタイム
ｔｄの時間も短いものとなる。

この様な状態で時間１２時に、低周波交流電源が急峻に
復起すると、チョークコイル４を通じて高周波回路側へ
流れこむ電流が急激に増大し、高周波電流のターンオフ
タイムに影響を十分に及ぼす程になる。

すなわち高周波回路側からの、半導体スイッチング素子
に流れる高周波振動電流は第４図すの波形１１のごとく
なり（但し第４図において時間軸は同一でない）、低周
波交流電源側からの電流は波形１２のごとくなり、実質
、半導体スイッチング素子に流れる電流は、両者を合成
したもので第４図Ｃのごとくなる。

したがって、低周波交流電源側からの電流１２が無視で
きない値となると、半導体スイッチング素子のターンオ
フタイムｔｄは短くなり、ついにはターンオフできない
連続導通状態となり、半導体スイッチング素子は熱的破
壊に至る。

発明の目的 本発明は低周波交流電源が瞬時停電等した場合に、上記
半導体スイッチング素子のターンオフタイムが十分にと
れずに同素子が連続導通するため熱的破壊するといった
事故を防止することを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は低周波交流電源から
高周波電源に変換する周波数変換回路と、上記周波数変
換回路の半導体スイッチング素子をオン・オフ動作させ
るゲート信号回路と、上記低周波交流電源の瞬時停電、
あるいは瞬時電圧低下が生じた場合に上記低周波交流電
源の電圧復帰時の急峻な電圧立上りを検知し、上記ゲー
ト信号回路のゲ−ト信号回路を停止せしめる瞬断検知回
路を設けたものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例につき、第１図〜第３図を用い
て詳細に説明する。

第１図において、１は低周波交流電源、２は上記低周波
交流電源１を整流する整流回路、３は高周波バイパス用
コンデンサ、４はチョークコイル、５は半導体スイッチ
ング素子（以下、サイリスクと称す）、６は上記サイリ
スタ５に逆並列（こ接続されたダイオード、７，８は上
記サイリスタ５とダイオード６に並列関係に、直列接続
された共振用コンデンサと共振用インダクターであり、
この共振用インダクターは加熱コイルとして使用される
。

９は上記のような回路構成でなり高周波電源に変換する
周波数変換回路である。

１０は低周波交流電源１の端子Ａ１．Ａ２より、電圧波
形の瞬断時の立上りを検知する瞬断検知回路、２０は上
記瞬断検知回路１０の出力にて、サイリスタ５へのゲー
ト信号を停止せしめるとともに、一定時間後には正規の
ゲート信号を出力するゲート信号回路である。

なお、Ｂ１．Ｂ２は正規の発振条件を求めるための入力
端子、Ｇはサイリスタ５へのゲート端子である。

上記瞬断検知回路１０と、ゲート信号回路２０との具体
構成の一例を第２図に示す。

同図において、１０１はトランス、１０２，１０３は上
記トランス１０１の２次側に接続された全波整流用のダ
イオード、１０４は電圧波形用抵抗、１０５゜１０６は
ＣＲ微分回路を構成するコンデンサと抵抗、、１０７は
ム定のしきい値をもった半導体素子（以下ツェナーダイ
オードと称す）、１０８はゲート抵抗、１０９はサイリ
スク、１１０は放電用抵抗、１１１は充電用抵抗、１１
２は充放電用コンデンサ、１１３は比較器で、この比較
器１１３は、上記ツェナーダイオード１０７と、充放電
用コンデンサ１１２との関連により動作し、一定時間だ
け停止信号奔出力し、かつ一定時間後に停止信号を解除
する発振遅延回路を構成するものである。

１１４はベース電流制限用抵抗である。また、ゲート信
号回路２０において、２０１，２０３゜２０４．２０６
，２０７，２０９，２１０，２１３゜２１５．２１６は
抵抗、２０２はツェナーダイオード、２０５．２０８は
トランジスタ、２１１はコンデンサ、２１４は比較器で
ある。

第１図における３０は上記の構成からなる制御回路であ
る。

上記構成の動作を説明する。

瞬断検知回路１０は端子Ａ１．Ａ２より低周波交流電源
１の電圧波形を検知する。

トランス１０１゜ダイオード１０２，１０３にて低周波
交流電源１の全波整流波形が抵抗１０４の両端子間に現
われる。

その波形図を第３図ｅに示す。いま第３図６において、
時間ｔ１にて瞬時停電し、時間ｔ２にて再復帰したもの
とすると、ＣＲ微分回路１０５゜１０６により第３図ｆ
に示すような微分波形が求められる。

そして時間ｔ□、ｔ２において、微分波形出力は正常時
と比較して大きな出力となる。

この出力がツェナーダイオード１０７のしきいイ直より
も大きい場合は、サイリスタ１０９にゲート信号が入り
、サイリスタ１０９はターンオンする。

抵抗１１０の抵抗値を抵抗１１１の抵抗値よりも１／１
ｏ〜１／１ｏｏ倍程度の値にしておくと、コンデンサ１
１２の端子間電圧は、比較器１１３のしきい値よりも電
位が下り、比較器１１３の出力「Ｈ」となる。

なお抵抗１１１の抵抗値が大きく、抵抗１１１に流れる
電流が、サイリスタ１０９の保持電流よりも小さい場合
、サイリスタ１０９はコンデンサ１１２による放電電流
にてオンした後再びオフ状態となり、コンデンサ１１２
を充電せしめる。

そして比較器１１３の出力がｒＨＪになっである一定時
間後、比較器１１３の出力？［ＨＪからｒＬＪとなる。

また、抵抗１１１に流れる電流が、サイリスタ１０９の
保持電流よりも大きな値となるように抵抗１１１の抵抗
値を選定すれば、サイリスタ１０９が一度オン状態とな
ると、制御回路３０の電源のスイッチをオフにするまで
オフ状態を保持し、比較器１１３の出力は「Ｈ」の状態
が保持できる。

次にゲート信号回路２０の動作について説明を加えてい
く。

端子Ｂ１．Ｂ２よりサイリスタ５の端子間電圧を検知し
、端子Ｂ１の電圧がツェナーダイオード２０２をオンす
る電圧となると、トランジスタ２０５がオン状態となる
。

いま瞬断検知回路１０の出力、すなわち比較器１１３の
出力がｒＬｌの状態（低周波交流電源１に瞬時停電等の
トラブルがない場合）であれば、トランジスタ２０５が
オンすると、トランジスタ２０８がオフとなる。

すると抵抗２０９，２１０、コンデンサ２１１により充
電電流が流れ、抵抗２１２，２１３によって抵抗分割さ
れた基準値以上にコンデンサ２１１の端子間電圧が上昇
すると、比較器２１４の出力が「Ｈ」となる。

そして抵抗２１５を通じてサイリスタ５のゲートへ電流
が流れ込み、サイリスタ５をオンせしめる。

サイリスタ５がオンすると、高周波振動電流が、第３図
すに示す様なタイミングにて流れ、サイリスタ５は再び
オフとなる。

なお端子Ｂ１．Ｂ２の端子間電圧は第３図ａにコンデン
サ２１１の端子間電圧を第３図Ｃに、比較器２１４の出
力、すなわちサイリスタ５のゲート信号を第３図ｄに、
それぞれのタイミングを示す。

第３図のａ −ｄは高周波のタイミングであり、ｅ −
ｆは低周波タイミングである。

次に、端子Ｂ１の電圧が、サイリスタ５がオンすること
によって下ると、トランジスタ２０５がオフし、抵抗２
０４．２０６を通じトランジスタ２０８にベース電流が
流れ、トランジスタ２０８がオンする。

トランジスタ２０８がオンすると、抵抗２１０を通じコ
ンデンサ２１１が放電され、比較器２１４は「Ｌ」とな
りサイリスタ５へのゲート信号が停止する。

いま瞬断検知回路１０の比較器１１３出力は、低周波交
流電源１に瞬時停電等が生じた場合、「Ｌ」より「Ｈ」
となり、トランジスタ２０８がオンし、上述した様に、
サイリスタ５へのゲート信号が停止する。

以上説明したように正常動作時においては、高周波振動
回路系の周波数は低周波交流電源周波数と比較し、きわ
めて高いため高周波側の一周期時間内をみると低周波交
流電源の電圧変化分が小さく、チョークコイルを流れる
電流も高周波電流と比較し小さなものである。

すなわ゛ちターンオフタイムｔｄの時間がサイリスクが
十分に転流しうるだけの余裕があるのである。

ところが低周波交流電源側が瞬時停電等により、その電
位が下り、なおかつ急峻に電位が上昇した時は、高周波
電流が小さくターンオフタイムｔｄにも十分な余裕がな
い状態でチョークコイルからの電流が加算されるため十
分なターンオフタイムｔｄがとれなくなる。

発明の効果 本発明の誘導加熱装置は、低周波交流電源の瞬時停電あ
るいは瞬時電圧低下が生じた場合に上記低周波交流電源
電圧の復帰時に作動する瞬断検知回路を備えたものであ
るから、かかる異常時においても、サイリスクのターン
オフタイムが十分にとれずに連続導通するといったこと
がなくなり、サイリスクは常に安全番ど保゛たれ、安定
な動作が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の誘導加熱装置の一実施例を示す回路図
、第２図は同装置における制御回路の具体回路図、第３
図ａ −ｆは同装置の動作を説明するための各都電圧、
電流波形図、第４図ａ −ｃは従来の誘導加熱装置の動
作を説明するための電圧、電流波形図である。 １・・・・・・低周波交流電源、５・・・・・・サイリ
スク（半導体スイッチング素子）、９・・・・・・周波
数変換回路、１０・・・・・・瞬断検知回路、２０・・
・・・・ゲート信号回路、３０・・・・・制御回路、１
０５・・・・・・コンデンサ、１０６・・・・・・抵抗
（１０５，１０６は微分回路）、１０７・・・・・・ツ
ェナーダイオード（半導体素子）、１１０゜１１１・・
・・・・抵抗、１１２・・・・・・コンデンサ、１１３
・・・・・・比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低周波交流電源から高周波電源に変換する周波数変
   換回路と、上記周波数変換回路の半導体スイッチング素
   子をオン・オフ動作させるゲート信号回路と、上記低周
   波交流電源の瞬時停電、あるいは瞬時電圧低下が生じた
   場合に上記低周波交流電源の電圧復帰時の急峻な電圧立
   上りを検知し、上記ゲート信号回路のゲート信号出力を
   停止せしめる瞬断検知回路とからなる誘導加熱装置。 ２ 瞬断検知回路は、低周波交流電源電圧を微分する微
   分回路と、成るしきい値をもった半導体素子と、上記半
   導体素子の導通状態と関連して一定時間だけ停止信号を
   出力し、かつ上記一定時間後に停止信号を解除する発振
   遅延回路とからなる特許請求の範囲第１項記載の誘導加
   熱装置。