JPS589519Y2 - インバ−タ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、力率変動の大きい誘導炉などの負荷に電力を
供給するインバータ装置に関する。

誘導炉の力率は、加熱される金属の塩度変化で大幅に変
わり、一般に５〜２０饅程度である。

このため、誘導炉に並列にコンデンサを接続して力率を
改善し、誘導炉に電力を供給する電源装置の容量の軽減
を図っている。

第１図は、誘導炉用の電源装置として一般に使用されて
いる並列用インバータの結線図、第２図は上記インバー
タの動作説明図である。

第１図に於いて、１は商用の交流電源から直流電力を得
るための整流器、２は平滑用の直流リアクトル、１１〜
１４は直流電力を交流電力に変換するインバータを、購
或するサイリスク、２１は力率改善用のコンデンサ、２
２は誘導炉負荷を示している。

第２図に示すように、サイリスタ１１，１２′と１３．
１４をコンデンサ２１と誘導炉負荷２２で構成された回
路の共振周波数よりやや高い値となる周波数で交互にオ
ンすることにより、負荷の誘導炉２２に所望の交流電力
を供給するものである。

サイリスタ１１の印加電圧は、ゲート信号印加時点ｔ１
からｔ２までＯ■となり、１２時点で誘導炉２２の印加
電圧と同等なコンデンサ２１の充電電圧によりサイリス
ク１１．１２の電流はサイリスタ１３．１４に転流され
るため、１２時点からは誘導炉２２の電圧が印加され、
１２時点から誘導炉電圧がＯ■を切るｔ３の時点までは
、サイリスタｌＬ１２に逆電圧として印加される。

第２図に示すように、定常時はコンデンサ２１の充電電
圧により、各サイリスクに印加される逆電圧の期間が十
分得られ安定な運転が行なえる。

しかし、起動時にはサイリスクの転流に必要なエネルギ
ーが負荷回路に存在しないため、定常運転時と同様にサ
イリスクにゲート信号を印加するだけでは、インバータ
を起動することが出来ない。

それゆえ、起動補助回路が採用されている。

第３図は、従来の起動補助回路を有したインバータ回路
、第４図は起動時の動作説明図である。

第４図に示すように整流器１を運転すると共にインバー
タのサイリスクＩＬ１３にゲート信号を印加して、整流
器１、直流リアクトル２、サイリスタＩＬ１３を通して
直流電流を流す。

しかる後、サイリスタ３５にゲート信号を印加し、充電
用電源３０から抵抗３２を通して充電されているコンデ
ンサ３３から、サイリスタ３５とリアクトル３４を通し
てコンデンサ２１と誘導炉２２の負荷回路にインバータ
の転流が十分可能な大きさのエネルギーを与える。

以降は、コンデンサ２１と誘導炉２２の定数で定まる一
定時間間隔で、サイリスク１３．１４と１１．１２とを
交互にオンしてインバータ運転を続ける。

本方式の如くインバータを起動すると、電流器から供給
される直流電流の大きさや負荷回路の定数に変化が生ず
ると転流能力に過不足が起き、インバータ出力電圧の上
昇不能やインバータの転流失敗をまねくという欠点があ
る。

また、転流失敗を起こさないため充分な転流能力を得る
には、コンデンサ３３に蓄積するエネルギーを大きくす
る必要があり、インバータ装置の構成要素を大形にする
と共に補助サイリスク３５オン時に誘導炉に流れる電流
が大きくなり装置に機械的なストレスを与えるという欠
点がある。

本考案の目的は、上記の点に鑑みなされたものであり、
負荷状態に応じた適切な転流能力を有すインバータ装置
を提供することにある。

本考案は、インバータの出力電圧を検出し、インバータ
起動初期の出力電圧の低い領域では出力電圧のピーク点
近傍で形成した点弧用信号を用い、出力電圧が上昇して
十分な転流能力を有す領域では出力電圧が一定電圧を切
る時点で形成した点弧用信号を用いて運転することによ
り、インバータが負荷回路の定数の変化にかかわらず適
切な転流能力を持って運転出来るように図ったものであ
る。

以下、本考案を図面を参照して説明する。

第５図に於いて、１は直流電力を供給する整流器、２は
直流リアクトル、１１〜１４はインバータラ構成するサ
イリスク、２１は負荷の力率改善用のコンデンサ、２２
は負荷の誘導炉、３１，３２゜３３．３４，３５はイン
バータの起動補助回路の整流器、抵抗、コンデンサ、リ
アクトルとサイリスク、４１は整流器１の入力電流を検
出する変流器、４２はインバータ出力電圧の検出用変圧
器、４３はインバータ装置の起動停止指令回路、４４は
電圧制御回路、４５は電圧制御回路で形成された電流指
令に応じて整流器１の入力端子を制御するための電流制
御回路、４６は整流器１のサイリスクに印加するゲート
信号を形成するゲート信号形成回路、４７はインバータ
出力電圧のピーク点近傍で信号を生ずるパルス発生回路
、４８はインバータ出力電圧が設定された比較電圧を切
る時点で信号を生ずるパルス発生回路、４９はパルス発
生回路４７．４８の信号を切換える切換回路、５０はイ
ンバータ回路のサイリスクに印加するゲート信号の分配
回路である。

第６図の動作説明図に従って回路動作を説明する。

ｔ１時点で起動停止指令回路４３から起動指令が電圧制
御回路４４、ゲート信号形成回路４６と分配回路５０に
印加されると、記載を省略した交流電源から得た同期信
号に応じたゲート信号を形成するゲート信号形成回路４
６は、電流制御回路４５からの印加電圧に応じた位相の
信号を生じ、整流器１の運転を開始する。

なお、インバータ運転を開始してインバータ出力電圧が
設定値近傍まで達するまでの期間は、電圧制御回路４４
は起動停止指令回路４３により制御され、整流器１の入
力電流を定められた値に電流制御回路４４で制御する。

整流器１の運転と開始に、分配回路５０はサイリスタ１
１．１３にゲート信号を印加し、直流リアクトル２−サ
イリスフ１１−サイリスタ１３を通して整流器１より直
流電流を流す。

次に、１２時点で分配回路５０はサイリスタ３５にゲー
ト信号を印加し、サイリスタ３５をオンする。

整流器３１より充電されたコンデンサ３３は、サイリス
タ３５−コンデンサ２１と誘導炉２２−リアクトル３４
を通して放電し、コンデンサ２１の充電電圧は図示の如
くなる。

コンデンサ３３の放電が完了すると、コンデンサ２１゜
３３の充電電圧がサイリスタ３５に逆電圧として加わり
サイリスタ３５はオフになる。

コンデンサ３３の放電完了時点近傍でコンデンサ２１の
充電電圧が最大になり、若干充電電圧が低下した４３時
点でパルス発生回路４７はパルスを発生し切換回路４９
を通して分配回路５０に印加され、変圧器４２を通して
検出したインバータ出力電圧の極性に応じて分配回路５
０がサイリスク１３．１４に印加する。

コンデンサ２１の充電電圧により、サイリスタ１１から
１４に転流が行なわれ、整流器１からの直流電流はサイ
リスク１４．１３を通して流れコンデンサ２１を逆極性
に充電する。

パルス発生回路４７の出力パルスでサイリスタ１１゜１
２と１３．１４を交互にオンすると、インバータ出力電
圧が上昇する。

インバータ出力電圧がパルス発生回路４８の設定レベル
以上に達すると、出力電圧の絶対値が設定レベル以下に
なる時点（１４，１５・・・）でパルス発生回路４８は
パルスを発生する。

インバータ出力電圧が更に大きくなると、切換回路４９
は出力ハルストシてパルス発生回路４７から４８のパル
スに切換えて（ｔ５時点）インバータを運転する。

また、インバータ出力電圧が上昇すると、電圧制御回路
４４は、出力電圧が設定値になるように整流器１の出力
電流を制御する。

本考案によれば、インバータをスムースに起動出来ると
共に、負荷の変動などにかかわらず適切な転流能力を有
した運転を行なえるという効果がある。

本考案は、上記した実施例に限定されるものではなく、
第７図に示す如く変形実施出来る。

第７図は、第５図の実症例におけるインバータのゲート
信号を形成する部分の変形例であり、同一番号は同一部
品を表わす。

パルス発生回路５１は、第８図に示すように第５図の実
施例で示したパルス発生回路４８の固定の設定レベルを
、固定部分と変流器４１から得た直流電流に比例した直
の部分で形成するようにしたものである。

パルス発生回路５１の設定レベルは、第８図に示した固
定の値と直流電流に比例した値の和の他にインバータ出
力電圧に比例した値を加えて形成することも可能である
。

第８図の動作説明図に従って第７図の回路動作を説明す
る。

ｔ１時点で起動停止指令回路４３から起動指令が電圧制
御回路４４、ゲート信号形成回路４６と分配回路５０に
印加されると、記載を省略した交流電源から得た同期信
号と電流制御回路４５からの印加電圧に応じた位相の信
号をゲート信号形成回路４６は生じ整流器１の運転を開
始する。

インバータ運転が行なわれ、出力電圧が設定値近傍に達
するまでの期間は、電圧制御回路４４は起動停止指令回
路４３により制御され、整流器１の入力電流を定められ
た値に電流制御回路４５で制御する。

整流器１の運転と同時に分配回路５０は、サイリスク１
１．１３にゲート信号を印加し整流器１より直流電流を
流す。

次に、ｔ２時点で分配回路５０はサイリスタ３５にゲー
ト信号を印加してサイリスタ３５をオンし、整流器３１
により充電されたコンデンサ３３からリアクトル３４の
サイリスタ３５を通してコンデンサ２１と誘導炉２２に
エネルギーヲ与える。

コンデンサ２１の充電電圧は、コンデンサ３３、リアク
トル３４およびコンデンサ２１と誘導炉２２の定数で定
まり図示の如き波形となる。

コンデンサ３３の放電が完了すると、コンデンサ２１．
３３の充電電圧がサイリスタ３５に逆電圧として加わり
、サイリスタ３５はオフする。

コンデンサ３３の放電が完了時点近傍でコンデンサ２１
の充電電圧が最大になり、時間の経過と共に充電電圧が
低下する。

変圧器４２を通して検出した充電電圧が若干低下した４
３時点で、パルス発生回路４７はパルスを発生し切換回
路４９に印加する。

他方、変圧器４２を通して検出した電圧と、固定部分と
変流器４１を通して検出した直流電流に比例した部分よ
りなる設定レベルを比較し、検出した電圧が設定レベル
以上の領域で信号を形成するように構成したパルス発生
回路５１は、図示の如く検出電圧がレベル以下のため信
号を生じない。

このため、切換回路４９は４３時点に形成されたパルス
発生回路４７の出力信号を出力し、インバータ出力電圧
の極性に応じて分配回路５０を通し対応するサイリスク
１３．１４のゲートに印加する。

コンデンサ２１の充電電圧により、サイリスタ１１から
１４に転流が行なわれ、整流器１からの直流電流はサイ
リスタ１４．１３を通して流れ、コンデンサ２１を逆極
性に充電する。

パルス発生回路４７の出力パルスでサイリスタ１１゜１
２と１３．１４を交互にオンすると、インバータ出力電
圧が上昇する。

検出電圧がパルス発生回路５１の設定レベル以上に達す
ると、パルス発生回路５１は図示の１４−１ｏの如き信
号を生ずる。

パルス発生回路５１の信号印加期間中のパルス発生回路
４７の出力パルスを抑制し、パルス発生回路５１の出力
信号がなくなる時点に分配回路５０に信号を出力するよ
うに構成した切換回路４９は、ｔ６時点で信号を生じ、
分配回路を通してサイリスク１３．１４のゲートに印加
する。

検出電圧がパルス発生回路５１の設定レベル以上になる
と、上述の如くインバータはパルス発生回路４７の出力
パルスによる運転からパルス発生回路５１の出力パルス
による運転に切換わり、スムースな起動が行なえる。

パルス発生回路５１の設定レベルが直流電流に比例した
部分を有するため、負荷増大により直流電流が増すと設
定レベルが高くなり適切な時点で転流が行なわれる。

また、負荷変動により出力電圧が低下すると、転流点が
進み転流失敗を避けるように動作する。

本考案によれば、インバータをスムースに起動出来ると
共に、負荷の変動等が生じても適切な転流能力を有した
運転が行なえるという効果がある。

本考案は上記した実施例に限定されるものではなく、下
記の如く変形実施出来る。

パルス発生回路５１の設定レベルは第８図に示した固定
の値と直流電流に比例した値の和の他に、固定の値とイ
ンバータ出力電圧に比例した値の和もしくは同定の値、
インバータ出力電圧に比例した値と直流電流に比例した
値の和を用いて形成することも可能である。

また、パルス発生回路５１の設定レベルは、上述の如く
して形成した値とインバータ周波数に比例した値の和を
用いて形成することも出来る。

なお、前述した実施例では切換回路４９は、インバータ
出力電圧がパルス発生回路４Ｂ、５１の設定レベル以上
に達した後、分配回路５０へ印加する信号としてパルス
発生回路４Ｔから４８もしくは５１の出力信号に切換え
ているが、インバータ出力電圧がパルス発生回路４８の
設定レベル以上となる時点で形成された信号をパルス発
生回路４７の出力信号をブロックする信号として用いる
ことも出来る。

また、整流器１の運転開始時インバータのサイリスタ１
１．１３に印加するゲート信号は、起動停止指令回路４
３の出力信号で形成しているが、ゲート信号形成回路４
６の出力信号を用いることも可能である。

本考案によれば、スムースな起動が出来ると共に負荷状
態に応じた適切な転流能力を有すインバータ装置を得る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はインバータ装置の主回路図、第２図は第１図の
回路の動作説明図、第３図は起動補助回路を備えたイン
バータ装置の主回路図、第４図は第３図の回路の動作説
明図、第５図は本考案になるインバータ装置の一実施例
を示す回路図、第６図は第５図の回路の動作説明図、第
７図は他の実施例を示すインバータ装置の回路図、第８
図は第７図の動作説明図である。 １・・・・・・整流器、１１〜１４・・・・・・サイリ
スタ、２１・・・・・・コンデンサ、２２・・・・・・
負荷（誘導炉）、４１・・・・・・変流器、４２・−・
・・・変圧器、４３・・・・・・起動停止指令回路、４
７，４８，５１・・・・・・パルス発生回路、４９・・
・・・・切換回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ■ サイリスクからなるブリッジ結線の出力端子間に負
   荷とコンデンサとの並列接続体を接続したインバータ装
   置において、上記インバータ装置の起動時にインパーク
   の転流に十分なエネルギーを上記並列接続体に与える起
   動補助回路と、上記インバータ装置の出力電圧のピーク
   点近傍と出力電圧の絶対値が設定した電圧以下になる時
   点で信号を形成する信号形成回路を備え、出力電圧が設
   定した電圧未満の領域ではピーク点近傍で形成した信号
   を用い、出力信号が設定した電圧以上の領域では出力電
   圧の絶対値が設定した電圧以下になる時点で形成しこ信
   号を用いてインバータを構成するサイリスクを点弧する
   ようにしたことを特徴とするインバータ装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載のものにおいて
   、上記信号形成回路はインバータ入力電流もしくはイン
   バータに流れる電流に相当する電流に応じて設定電圧を
   形成するようにしたことを特徴とするインバータ装置。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項記載のものにおいて
   、上記信号形成回路はインバータ出力電圧もしくはイン
   バータ出力電圧とインバータに流れる電流に相当する電
   流に応じて設定電圧を形成するようにしたことを特徴と
   するインバータ装置。 ４ 実用新案登録請求の範囲第１項記載のものにおいて
   、上記信号形成回路はインバータ周波数もしくはインバ
   ータに流れる電流に相当する電流とインバータ同波数に
   応じて設定電圧を形成するようにしたことを特徴とする
   インバータ装置。