JPS59128794A - 自動周波数制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼入、Ｗ￥解等に使用される高置波誘導加熱
装置に備えられたトランジスタインバータに対して八Ｆ
Ｃ（自動周波数側ｔｉｔ）を行う自動周波数制御回路に
関する。

従来から、誘導加熱用ワークコイルを数１０ＫＨ７〜数
１００　Ｋ　ｌ−１７稈庶の周波数で交流駆動し、ワー
ク（被加熱物）を誘導加熱する高周波誘導加熱装四が知
られている。このワークコイルに供給する数１０Ｋｔ−
ｌｚ〜数１００Ｋｌ−１ｚの交流電源は、商用電源を一
旦直流に変換した後、インバータを通して再び交流に変
換することにより冑ている。

又、上記インバータは、負荷を効率よく誘導加熱する目
的から０荷の状態に応じて最適の周波数で動作するよう
に、作動周波数が自動的に制御されるようになっている
。このようなインバータとしては従来から他制式サイリ
スタ並列インバータが広く用いられている。しかしなが
ら、このような他制式サイリスタ並列インバータではサ
イリスタを転流させるために、負荷に対して常に強い容
量２− 性で動作させなければならず、動作周波数も高々１０Ｋ
Ｈｚと低く、数１０Ｋｌ−１ｚ〜数１００ＫＨ７での動
作は不可能であるという欠点があった。

本発明は、この点に鑑みてなされたもので、その目的は
、インバータとして他制式トランジスタ並列インバータ
を用い、これに対して共振点近傍の容量＋Ｑ内で周波数
を安定に制御し得る他制式トランジスタ並列インバータ
用自動周波数制御回路を提供することにある。

この目的を達成する本発明は、交流電圧を整流して得た
直流電圧をインバータによって交流変換し、この交流電
圧をワークコイルに供給すると共に、負荷の状態に閏）
↑して前記インバータにＡ「Ｃがかけられるようにした
高周波誘導加熱装置において、前記インバータを仙制式
トランジスタ並列インバータとし、前記ワークコイルに
供給される交流電圧をゼロクロス検出しその周波数に対
応する信号を得て、この信号と前記伸側式トランジスタ
並列インバータを付勢する発振回路の周波数信号との位
相角を検出し、この位相角から一定の位相角を減じた位
相角に関連した信号により前記発振回路を制御するにう
にして、発振回路の発振周波数が前記ワークコイルに係
わる共振点近傍になるようにしたことを特徴とするもの
である。

以下、図面を参照し、本発明の詳細な説＋Ｉ＋１づる。

第１図は本発明に係る高周波誘導加熱装置の他制式トラ
ンジスタ並列インバータ用自ｖ１周波数制御回路の一実
施例を示す要部構成図である（周辺回路も図示した）。

ワークコイル１−と整合コンデン４ｊ′ＣＩからなるｌ
−Ｃ並列負荷回路には、他制式トランジスタ並列インバ
ータを構成するトランジスタＴ’　ｓ　ｒ　Ｔ’　？を
介して、直流電圧Ｂが印加されている。この他制式トラ
ンジスタ並列インバータでは、負荷を共振点近傍で動作
させることが、電力変換効率等の点で望まれる。尚、直
流電圧Ｂは交流を整流・平滑して得たものであり、並列
インバータを駆動するためにチョークコイルＬ　ｏが挿
入されている。トランジスタＴｒｌ、Ｔｒ？は、発振回
路ＯＳ　ＣＪ：り与えられる基本波（矩形波）により付
勢される駆動回路△ａｒ＋ｎ　、　Ｂａｒｍによっ３− て交互に駆動される。これによりワークコイルＬには交
番電流が流れることになる。尚、この場合、トランジス
タＴｒ　ｌ、Ｔｒ　２の０Ｎ−ＯＦＦ切換え時にわずか
の期間だけ同時ＯＮ期間を設けることにより駆動回路を
安定に動作させることができる。

自動周波数制御回路１０は、ゼロクロス検出回路１１．
比較回路１２．積分回路１３．基準電圧１４及び加算器
１５よりなる。ゼロクロス検出器１１は整合コンデンサ
Ｃ１の両端よりワークコイルＬに生ずる高周波電圧を受
け、その電圧波形のゼロボルトを検出（ゼロクロス検出
）し、第３図（ニ）に示すような矩形波にして出力する
ものである。比較回路１２は、発振回路Ｏ８Ｃの基本波
形信号とこの矩形波とを比較し、その位相角に相当する
パルス幅信号を得るもので、このパルス幅信号は、積分
回路１３にて直流電圧に変換され、加算器１５において
基準電圧１４と加算される。

この加算出力は発振回路Ｏ８Ｃの発振周波数を制御する
ための制御電圧としてＯ２０に与えられる。

４− このような構成によれば、積分回路１３のゲインを十分
大きくしておくことにより比較回路１２の出力がゼロに
なるように、即も、負荷変化に対して常に共振点近傍の
周波数の基本波となるように、発振回路Ｏ８Ｃ換言すれ
ば他制式トランジスタ並列インバータの周波数を自動的
に制御することができる。

第２図は自動周波数制御回路の実施例の詳細を示す構成
図である。ゼロクロス検出回路１１は。

整合コンデンサＣ１に生ずる交流電圧ｅｓｐ（′Ｍ３図
（ハ））を変圧器ＰＴで受け、変圧器ＰＴの２次側に接
続した負荷の一部であるダイオードに生ずる電圧（最大
で約０．５Ｖ）を、抵抗Ｒ，Ｒを介して差動増幅器ＤＡ
ＭＰで受け、ゼロボルトを同値として正か負かを検出し
、入力電圧の極性に応じて、ある一定の正又は負の電圧
を発生せしめ、これを抵抗Ｒ１とダイオードＤ１の直列
回路に供給しておき、この抵抗Ｒ１の後端より第３図の
（ニ）に示すようなＶ　−Ｑ間を変化する矩形波信号い
わゆるｒ　１　＋＋　、　　１１０１１のディジタル信
号区として得るようになっている。

発振回路Ｏ８Ｃの基本波は比較回路１２のフリップ７０
ツブＦＦにて第３図の（イ）、（ロ）に示すＱ、Ｑ信号
に変換された後、ゲート回路ＧＣにおいて、Ｑとｚｔｎ
びにＱと７のナンド出力Ａ（第３図の（へ））及びＢ（
第３図の（ト））を得、更にＡとＢのナンドをとって第
３図の（チ）に示す信号Ｃを１ｑる。この信号Ｃのパル
ス幅はコンデンサＣ！の出力波形に対応した信号Ｚと発
振回路Ｏ８Ｃの基本波に対応したＱ又はＱどの位相角に
対応している。

信＠Ｃは続いてモノマルチ回路ＭＣに導かれ、系の遅れ
分と、トランジスタＴｒ　ｓ　、　Ｔｒ　２での同時Ｏ
Ｎの期間弁だけ差し引かれる。即ち、モノマルチＭＭに
よりその時間分く第３図の（す））を発生させ、ゲート
によりＣ−Ｄのパルス幅の信号Ｅを得、更にこれをゲー
トで反転して第３図（ル）の出力信号「を得る。信号「
はバッファＢＵＦを介して積分回路１３に与えられ積分
される。

積分出力は基準電圧に加算されて発振回路Ｏ８Ｃの制ｗ
電圧となる。

このようにして系の遅れ分や、トランジスタの同時ＯＮ
時間を自動的に補正して安定な自動周波数制御を行わせ
ることができる。

尚、モノマルチのパルス幅を調整することにより共振点
をわずかにずれた容量性又はインダクタンス性の共振周
波数にても安定に動作させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、高周波誘導加熱
時における負荷の状態ににり変化するワークコイルと整
合コンデンサの共振周波数に自動的に追従して共振点を
中心にして容量性、インダクタンス性にて他制式トラン
ジスタ並列インバータを安定に周波数制御することがで
きる自動周波数制御回路を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高周波誘導加熱装置の他制式トラ
ンジスタ並列インバータ用自動周波数制御回路の一実施
例を示Ｊ要部構成図、第２図は自動周波数制御回路の詳
細を示す構成図、第３図は７− 各部の動作波形図である。 １−・・・ワークコイル Ｃ１・・・整合コンデンサ ７ｒ１．Ｔｒ２・・・トランジスタ Ａａｒｍ　、　Ｂａｒｍ　−・・駆動回路Ｏ８Ｃ・・・
発振回路 １０・・・自動周波数制御回路 １１・・・ゼロクロス検出回路 １２・・・比較回路　　　１３・・・積分回路１４・・
・基準電圧　　　１５・・・加算器特許出願人　日本電
子株式会社 代　理　人　弁理士　井島藤治 ８−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電圧を整流して得た直流電圧をインバータによって
   交流交換し、この交流電圧をワークコイルに供給りると
   Ｊ（に、負荷の状態に関連して前記インバータにＡＦＣ
   がかけられるようにした高周波誘導誘導加熱装置におい
   て、前記インバータを他制式トランジスタ並列インバー
   タとし、前記ワークコイルに供給される交流電圧をゼロ
   クロス検出しその周波数に対応する信号を得て、この信
   号と前記他制式トランジスタ並列インバータを付勢する
   発振回路の周波数信号との位相角を検出し、この位相角
   から一定の位相角を減じた位相角に関連した信号により
   前記発振回路を制御するようにして、発振回路の発振周
   波数が前記ワークコイルに係わる共振点近傍になるよう
   にしたことを特徴とした他制式トランジスタ並列インバ
   ータ用自動周波数制御回路。