JPS6014585B2 - インバ−タ装置 - Google Patents

インバ−タ装置

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JPS6014585B2
JPS6014585B2 JP54165049A JP16504979A JPS6014585B2 JP S6014585 B2 JPS6014585 B2 JP S6014585B2 JP 54165049 A JP54165049 A JP 54165049A JP 16504979 A JP16504979 A JP 16504979A JP S6014585 B2 JPS6014585 B2 JP S6014585B2
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JP
Japan
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circuit
output
voltage
inverter
control
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JP54165049A
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JPS5688679A (en
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光幸 木内
巧 水川
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/269,059 priority patent/US4467165A/en
Priority to CA000360177A priority patent/CA1160297A/en
Priority to AU63322/80A priority patent/AU529409B2/en
Priority to PCT/JP1980/000208 priority patent/WO1981000801A1/ja
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters

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  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はィンバータ装置、特にLC共振型トランジスタ
インバータ装置に関するものであり、LC共振を利用し
たトランジスタ又はGTO等のィンバータ回路の発振制
御法に関する。
従来、トランジスタィンバータ回路の高周波化のためス
イッチング損失を減らすLC共振を利用したD級、ある
いはE級ィンバータ回路が用いられていた。
本発明に述べるところの準E級ィンバ−夕回路(あるい
は電流形一石式D級ィンバータ回路)を制御する方法と
して、ターンオフ制御可能なパワ−スイッチング半導体
のトランジスタと逆並列接続されたダンパーダィオード
の導通を検知したり、あるいは、トランジスタのコレク
タ電圧Vc8の電圧零クロスを検知してトランジスタの
導運を検知する方法が王であり、ィンバータ回路の発振
モードが限定され、出力可変範囲が狭い、あるいは出力
が絞りきれないなどの欠点があった。
本発明は以上の欠点を考慮し、準E級ィンバータ回路の
出力制御範囲を広げる方法、あるいは発振モードを1つ
にする制御法を提供するものである。以下、本発明の一
実施例を図面に従がし、詳細な説明を行なう。
第1図は、本発明によるインバータ装置を誘導加熱に応
用した一実施例であり、第2図はその各部波形を示す。
第3図は本発明の一実施例によるィンバータ制御回路の
ブロックダイヤグラムであり、第4図は本発明による制
御回路の他の実施例である。第5図は第4図の具体的−
実施例であり、第6図はその各部波形である。第7図は
出力を減少せしめた時のィンバータ回路各部波形であり
、第8図はトランジスタ制御パルス幅と出力の関係を示
す。第1図において、低周波交流電源1より整流回路2
に交流電力を加え、直流電源を構成する。
整流回路2の直流出力端にインバー夕回路3を接続し、
ィンバータ回路3は制御回路41こより制御され、直流
電力を高周波電力に変換する。ィンバータ回路3は直流
電源ライン間に入力コンデンサ30を接続し、直流電源
の由出力端子より誘導加熱コイルを兼用する共振用ィン
ダクタ31とターンオフ制御可能なパワースイッチング
半導体であるトランジスタ32を直列接続し、入力コン
デンサ30と閉ループを構成する。トランジスタ32と
逆並列関係にダンパーダィオード33を接続し、同様に
共振用コンデンサ34をトランジスタ32と並列接続す
る。共振用コンデンサ34は共振用ィンダク夕と並列接
続してもよい。制御回路4はィンバータ回路3の出力あ
るいは入力を検知してトランジスタ32のベース電流を
制御する。謎導加熱装置に応用する一実施例として電流
変成器40よりィンバータ回路3の入力函流を入力検知
端子41a,41bより検知し、共振用ィンダクタ31
の電圧検知端子42,43の入力信号に同期してベース
駆動出力端子44a,44bよりトランジスタ32およ
びダイオード33の導通パルス幅を制御する。第2図は
本発明による制御法を示すィンバータ回路3の各部波形
である。
第2図Aは共振用ィンダクタ31の電圧波形であり、B
はその零電圧検知信号である。ィンバータ回路3の動作
は、トランジスタ32がターンオフした瞬間共振用イン
ダクタ31のフライバック電圧はしC共振により直流電
源電圧Bから、正弦波状に負の電圧となり、再び時間ら
‘こて負から正になる。Bの霧電圧検知信号は零クロス
時間らから一定時間T,の遅延時間を有し、T,時間後
、制御パルス幅T2を発生させ、トランジスタ32およ
びダンパーダイオード33の導通パルス幅Lを制御する
。第2図Cは、ダンパーダィオード33電流idおよび
トランジスタ32のコレクタ電流icである。
第2図Dはベース電流IBであり、順ベース電流を旧,
、逆ベース電流を田2とする。遅延時間パルス幅T,は
電圧がVLが零クロスし、ダンパーダィオードが流れ出
すまでの時間(し〜t,)とほぼ等しいか、あるいは長
くなるように設定する。前述の導通パルス幅Lはトラン
ジスタ32の順ベース蟹流18,のパルス幅L′を制御
することにより可変される。これは導通パルス幅Tが順
ベース電流IB,のパルス幅L′にトランジスタ32の
蓄積期間(第2図○の182の流れている時間)を加え
た値になるからである。ここで、h項ベース電流18,
のパルス幅L′を例えば長くすると、トランジスタ32
のコレクタ電流icは大きくなり、共振用インダクタ3
1の電流も大きくなり、この共振用インダクタ31に電
磁結合する負荷(図示せず)に与えられる電力、すなわ
ち出力は大きくなる。また、逆に順ベース電流IB,の
パルス幅L′を小さくすれば出力および入力は小さくな
る。第3図は、本発明による制御回路の一実施例を示す
ブロックダイヤグラムであり、共振用ィンダクタ31の
電圧VL検知端子42,43をVL,検知回路45に加
える。
VL検知回路45は電圧VLに正負を検知するもので、
電圧VLが負から正に変化する電圧の立上りを検知して
一定の遅延時間T,を設ける第1のタイマー回路46、
第1のタイマー回路46の出力信号に応答してパルス幅
制御可能な第2のタイマー回路47、第2のタイマー回
路47の出力信号により駆動される駆動回路48より基
本的な発振制御回路が構成される。入力検知端子41a
,41bより入力検知回路49に入力信号を加え、入力
電流に応じた電圧信号を誤差増幅回路50に加える。誤
差増幅回路は設定電圧と入力信号の誤差信号を比較増幅
し、第2のタイマー回路の出力信号パルス幅を制御する
。第1のタイマー回路はゲートとCR積分回賂よりなる
積分型微分回路より構成され、第2のタイマー回路は、
モノステーブルマルチパイプレータより構成できる。第
4図は本発明の他の実施例であり、VL検知回路45の
出力側に、VL電圧が負から正に変化する時、強制同期
を行なう。強制同期回路51を接続する。強制同期回路
51は、鋸歯状波発出回路47aを強制同期させるもの
で、同期パルスVtにより、強制放電又は強制充電され
る。鏡歯状波発出回路47aのランプ波形Vrと、誤差
増幅回路50のパルス幅設定信号vsとを比較回路47
bに加えパルス幅制御信号vpwを出力する。第5図は
、第4図の具体的な一実施例であり、第6図はその各部
波形を示す。第5図において、VL検知回路45は、高
耐氏PNPトランジスタ460のベース抵抗451を介
して共振用ィンダクタ31の正負を検知する。
ベース・ェミッタ間には、逆並列ダイオード452を接
続する。PNPトランジスタ450ののコレクタ抵抗4
53a,453bのコレクタ電圧信号を強制同期回路5
1に加える。強制同期回路51はVL電圧が負から正に
変化するタイミングを検知する微分回路と強制引張り込
み回路からなる。入力保護抵抗510を介してバッファ
511に加える。バッファ511の入力と電源+Vcc
間に保護ダイオード512を接続する。バッファ511
の出力側には微分コンデンサ513と微分抵抗514よ
りなる微分回路により波形整形し、インバータ515と
ダイオード516により、第6図vtの如き、零電圧検
知信号又は同期信号vtをつくる。鏡歯状波発出回路4
7aは第6図vrに示す。充放電波形で放電時に第1の
タイマー手段として遅延時間T,を生じせしめ充電時に
第2のタイマー手段を構成して充放電時間比を異ならし
めている。すなわち、コンパレータ470の十入力は設
定抵抗471a,471bにより基準電圧が設定され、
コンパレータ470の出力がオフの時、抵抗472a,
473により、コンデンサ476を充電し、コンパレー
タ470の十入力が設定値に達した場合、又は同期信号
vtにより、出力がオンし、放電用ダイオード474と
放電抵抗476によりコンデンサ476は放電される。
VL電圧の雰クロス信号である同期信号が入ると、ラン
プ波形vrは立上り、比較回路47bの出力信号vpW
は雫クロス点よりコンデンサ476の放電時間分、すな
わち、T,時間遅れが生じ、ベース順電流m,はダンパ
ーダィオード33と導通し始めた頃、トランジスタ32
に加えられる。ダンパーダィオード33が導通してから
、トランジスタ32が導適すると、ターンオン損失がほ
とんどなくなる。第7図はベース電流パルス幅L′を狭
くして、出力を減らした時の各部波形であり、ダンパー
ダイオードが導通しなくなる時の各部波形を示したもの
である。
これは、トランジスタ32の導通パルス幅が狭くなると
フライバックエネルギーが減少し、共振用ィンダクタの
フライバック端子電圧が電源電圧Eよりも高くならない
ためである。しかし加熱コイル端子電圧VLは必らず正
電圧になるので裏クロス点が存在し、零クロスに同期し
てトランジスタ32を駆動することができる。トランジ
スタコレクタ電流ICは、第7図の如き波形となる。第
8図は、トランジスタおよびダンパーダィオード導通パ
ルス幅T2とインバータ出力の関係を示し、パルス幅T
2を狭くすれば出力が減少することがわかる。
最低出力は主にトランジスタのストレージタイムなどの
スイッチング速度とコンパレータ等のパルス幅制御回路
の性能により決まる。以上述べた如く、本発明は共振用
ィンダクタの零電圧を検知して、パルス幅制御するもの
であり、従来のダンパーダイオード導通検知よりも、回
路が簡単になり、出力制御範囲が大きくなるなどの特長
がある。
特に、誘導加熱調理器に応用した場合、従釆最大出刀の
約言〜さまでしか出力調整できなMたも洲、帯下まで出
力を連旅下げられる特徴がある。
また、負荷変動にかかわらず、VL電圧は霧クロスする
ので、従来、ダンパーダイオードが導適するモードしか
発振制御できなかったものに比べ、発振制御が安定する
。また通常の発振条件では遅延回路によりダンパーダィ
オードが導通してからトランジスタを導通せしめるので
、トランジスタのスイッチング損失が非常に少ない特徴
がある。出力を絞って、ダンパーダィオードが導通しな
い場合には、コレクタ電流が少なく、スイッチング損失
も少ない。本発明の実施例として、誘導加熱に限らず、
数100KHZのスイッチングレギユレータ、あるいは
高電圧発生装置等に応用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるイソバータ装置を誘
導加熱に応用した回路図、第2図は本発明による制御法
を示すタイムチャート、第3図は本発明による制御回路
のブロックダイヤグラム、第4図は同他の実施例を示す
ブロックダイヤグラム、第5図は第4図の具体的な回路
図、第6図はその各部波形図、第7図は制御パルス幅を
狭めた時の各部波形図、第8図は出力とパルス幅の関係
図である。 3・・・・・・インバータ回路、4・…・・制御回路、
32……トランジスタ。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ターンオフ制御可能なパワースイツチング半導体と
    、上記パワースイツチング半導体に直列接続された共振
    用インダクタおよび共振用コンデンサよりなるインバー
    タ回路と、その制御回路よりなり、前記制御回路は、前
    記共振用インダクタの零電圧交差点を検出する電圧検知
    回路とこの電圧検知回路の出力に応答する第1のタイマ
    ー回路と第2のタイマー回路を有し、この第2のタイマ
    ー回路の出力に接続された前記パワースイツチング半導
    体の駆動回路よりなり、前記共振用インダクタの電圧の
    零電圧交差点を前記電圧検知回路で検出し、この検出信
    号の発生時より前記第1のタイマー回路で定まる時間遅
    延させた後、前記第2のタイマー回路で定まる時間、前
    記パワースイツチング半導体を導通させるようにしたイ
    ンバータ装置。 2 ターンオフ制御可能なパワースイツチング半導体と
    、上記パワースイツチング半導体に直列接続された共振
    用インダクタおよび共振用コンデンサよりなるインバー
    タ回路と、その制御回路よりなり、前記制御回路は電圧
    検知回路と、この電圧検知回路の出力に応答する強制同
    期回路と、この強制同期回路の出力に応答する鋸歯状波
    発出回路と、この鋸歯状波発出回路のランプ出力波形と
    パルス幅設定信号とを比較する比較回路と、この比較回
    路の出力に応答する前記パワースイツチング半導体の駆
    動回路よりなり、前記共振用インダクタの零電圧交差点
    に前記鋸歯状波発出回路を強制同期発振させるとともに
    、前記鋸歯状波発出回路は充放電時間比を異ならせてな
    るインバータ装置。
JP54165049A 1979-09-17 1979-12-18 インバ−タ装置 Expired JPS6014585B2 (ja)

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JP54165049A JPS6014585B2 (ja) 1979-12-18 1979-12-18 インバ−タ装置
DE19803049863 DE3049863C2 (de) 1979-09-17 1980-09-12 Induktionsheizgerät zum Erwärmen von metallenen Kochgefässen
GB8115023A GB2073967B (en) 1979-09-17 1980-09-12 Inductive heating equipment
US06/269,059 US4467165A (en) 1979-09-17 1980-09-12 Induction heating apparatus
CA000360177A CA1160297A (en) 1979-09-17 1980-09-12 Induction heating apparatus incorporating an inverter circuit capable of broad output control
AU63322/80A AU529409B2 (en) 1979-09-17 1980-09-12 Inductive heating equipment
PCT/JP1980/000208 WO1981000801A1 (en) 1979-09-17 1980-09-12 Inductive heating equipment

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