JPS6023111Y2 - 誘導加熱装置の制御回路 - Google Patents
誘導加熱装置の制御回路Info
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- JPS6023111Y2 JPS6023111Y2 JP16537781U JP16537781U JPS6023111Y2 JP S6023111 Y2 JPS6023111 Y2 JP S6023111Y2 JP 16537781 U JP16537781 U JP 16537781U JP 16537781 U JP16537781 U JP 16537781U JP S6023111 Y2 JPS6023111 Y2 JP S6023111Y2
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- Japan
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- voltage
- phase
- load
- output
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Description
【考案の詳細な説明】
本考案は金属溶接用の高周波誘導加熱装置などのワーク
コイルのインダクタンスと、キャパシタンスより構成さ
れた共振負荷回路から検出された交流負荷電流を移相し
、位相ロックループ集積回路内の位相比較器で駆動電圧
と比較し、位相ロックループ用集積回路内の電圧制御発
振器の発振周波数の制御可変と、電圧制御発振器の出力
を三角波化した出力と、交流負荷電流の整流出力をスレ
ッシュホールド入力とする比較器で得た矩形波出力と駆
動電圧とをアンド回路で分周したパルス発振のパルス幅
の変化とによって共振負荷回路のインダクタンスの変化
に供給電力を自動追尾させる誘導加熱装置の制御回路で
ある。
コイルのインダクタンスと、キャパシタンスより構成さ
れた共振負荷回路から検出された交流負荷電流を移相し
、位相ロックループ集積回路内の位相比較器で駆動電圧
と比較し、位相ロックループ用集積回路内の電圧制御発
振器の発振周波数の制御可変と、電圧制御発振器の出力
を三角波化した出力と、交流負荷電流の整流出力をスレ
ッシュホールド入力とする比較器で得た矩形波出力と駆
動電圧とをアンド回路で分周したパルス発振のパルス幅
の変化とによって共振負荷回路のインダクタンスの変化
に供給電力を自動追尾させる誘導加熱装置の制御回路で
ある。
金属を溶接するための溶接棒を外側から加熱するため、
ワークコイルに電力を供給する誘導加熱発振器の負荷は
鉄、ニッケルなどを磁心としてコイルを構成するインダ
クタンスＬとコンデンサＣに直列に接続した共振回路が
用いられている。
ワークコイルに電力を供給する誘導加熱発振器の負荷は
鉄、ニッケルなどを磁心としてコイルを構成するインダ
クタンスＬとコンデンサＣに直列に接続した共振回路が
用いられている。
このインダクタンスＬとコンデンサＣて構成された負荷
回路は ’＝２．．．ψて の共振周波数をもち、この負荷回路に供給される電力も
同じ周波数ｆでないと能率がよくない。
回路は ’＝２．．．ψて の共振周波数をもち、この負荷回路に供給される電力も
同じ周波数ｆでないと能率がよくない。
しかしこの負荷のワークコイルのインダクタンスＬの値
は加熱前と加熱中、および加熱溶融後では大きく変化す
る。
は加熱前と加熱中、および加熱溶融後では大きく変化す
る。
したがって共振周波数ｆもその時の状態にしたがって変
化する。
化する。
この変化にともなって電力を能率よく供給するためには
負荷の共振周波数ｆの変化とともに供給電力の周波数も
同じに変化しなければならない。
負荷の共振周波数ｆの変化とともに供給電力の周波数も
同じに変化しなければならない。
従来は供給電力の周波数を変えない場合負荷の共振周波
数に対しては第１図イに示すようにインバータＩＮの供
給電力の周波数に対して、共振負荷回路に他の可変イン
ダクタンスＶＬを加えて補正するか、または第１図口に
示すようにキャパシタンスＣを変化させる方法がとられ
ている。
数に対しては第１図イに示すようにインバータＩＮの供
給電力の周波数に対して、共振負荷回路に他の可変イン
ダクタンスＶＬを加えて補正するか、または第１図口に
示すようにキャパシタンスＣを変化させる方法がとられ
ている。
この作動が正常の場合は第２図イに示すようにインバー
タＩＮからの供給電圧Ｖに対して負荷に流れる電流１１
は口のように位相は一致している。
タＩＮからの供給電圧Ｖに対して負荷に流れる電流１１
は口のように位相は一致している。
しかしもしこのインダクタンスＬの変化に対して何も処
置しないと第２図へに示すように共振状態から位相がは
ずれた負荷電流Ｉ２となる。
置しないと第２図へに示すように共振状態から位相がは
ずれた負荷電流Ｉ２となる。
このときは共振周波数がずれるばかりでなく、インバー
タＩＮの出力電力トランジスタに無効電流が流れて、ト
ランジスタを破損することがある。
タＩＮの出力電力トランジスタに無効電流が流れて、ト
ランジスタを破損することがある。
特にインバータがスイッチング動作を行なうものであれ
ば、その危険はさらに増大する。
ば、その危険はさらに増大する。
また負荷が共振回路の持つ回路の良さをあられすＱもイ
ンダクタンスＬの変化にともなって変る。
ンダクタンスＬの変化にともなって変る。
このＱの変化は出カドランスから見るとインピーダンス
の変化となり、Ｑが高いときはインピーダンス２は雰オ
ームに近づき、Ｑが低いときはインピーダンス２は高く
なる。
の変化となり、Ｑが高いときはインピーダンス２は雰オ
ームに近づき、Ｑが低いときはインピーダンス２は高く
なる。
もし負荷への供給電力をＷとし、インピーダンス２が２
倍になった２ とき、従来はｗ＝−２−によって供給電圧を１．４倍に
するか、第３図イに示すように出カドランスＴの巻線比
を１．４倍にしたり、または電源電圧十Ｂを１．４倍に
するなどの方法などがとられていた。
倍になった２ とき、従来はｗ＝−２−によって供給電圧を１．４倍に
するか、第３図イに示すように出カドランスＴの巻線比
を１．４倍にしたり、または電源電圧十Ｂを１．４倍に
するなどの方法などがとられていた。
しかし従来の共振負荷回路の共振周波数を変える方法や
Ｑの値の変化に対して出カドランスの巻線比、または電
源電圧を変える方法はインダクタンスＬの加熱による変
化に対して何らかの方法で人為的に処置することはむず
かしく、自動的に追尾することが困難である。
Ｑの値の変化に対して出カドランスの巻線比、または電
源電圧を変える方法はインダクタンスＬの加熱による変
化に対して何らかの方法で人為的に処置することはむず
かしく、自動的に追尾することが困難である。
本考案は負荷電流の変化を検出し、位相ロックループ集
積回路に帰還させて発振周波数を制御し変化させること
と、インバータに入力するパルス電圧のパルス幅を制御
し変化させて負荷がワークコイルに電力を供給するよう
にした誘導加熱装置を提供する。
積回路に帰還させて発振周波数を制御し変化させること
と、インバータに入力するパルス電圧のパルス幅を制御
し変化させて負荷がワークコイルに電力を供給するよう
にした誘導加熱装置を提供する。
本考案の実施例の総合回路は第４図に示す。
また第５図に示すように本考案のインバータ部分につい
て、負荷がワークコイルのインダクタンスＬと直列にコ
ンデンサＣの共振状態にあるときは、各部分における波
形として、それぞれベース電圧■８、コレクタ電圧Ｖｃ
、コレクタ電流Ｉｃ、負荷電流Ｉｗは同相でなければな
らない。
て、負荷がワークコイルのインダクタンスＬと直列にコ
ンデンサＣの共振状態にあるときは、各部分における波
形として、それぞれベース電圧■８、コレクタ電圧Ｖｃ
、コレクタ電流Ｉｃ、負荷電流Ｉｗは同相でなければな
らない。
しかし、負荷の周波数の変化により位相のずれを生じた
ときは、第６図のようにインバータ因に印加される発振
器Ｏ３Ｃを変えてやることである。
ときは、第６図のようにインバータ因に印加される発振
器Ｏ３Ｃを変えてやることである。
また第７図に示すようにインバータＩＮのスイッチング
パルス電圧Ｖのパルス幅をイのようにｔ。
パルス電圧Ｖのパルス幅をイのようにｔ。
から口のようにちに狭くするか、場合によっては広くす
るなど可変として負荷に対する平均電圧■を変えて供給
電力の変化を少くする。
るなど可変として負荷に対する平均電圧■を変えて供給
電力の変化を少くする。
すなわちインピーダンスが２倍になったら電圧Ｖを１．
４倍になるようにするものである。
４倍になるようにするものである。
この方法として第４図の実施例に示すようにキャパシタ
ンス６とインダクタンス８で構成された共振負荷回路中
に接続された電流トランス７より負荷電流をピックアッ
プし、その出力の一つは抵抗Ｒ□とコンデンサＣ１とよ
りなる移相器１５の出力を、位相ロックループ集積回路
１内の位相比較器１′で電圧制御発振器１″からの駆動
電圧を帰還して比較し、両者の位相ずれに対応した制御
電圧を発生する。
ンス６とインダクタンス８で構成された共振負荷回路中
に接続された電流トランス７より負荷電流をピックアッ
プし、その出力の一つは抵抗Ｒ□とコンデンサＣ１とよ
りなる移相器１５の出力を、位相ロックループ集積回路
１内の位相比較器１′で電圧制御発振器１″からの駆動
電圧を帰還して比較し、両者の位相ずれに対応した制御
電圧を発生する。
この制御電圧は電圧制御発振器１″の発振周波数を制御
する。
する。
このためには移相器１５内の抵ｗ１とコンデンサＣ工は
位相のずれが零になるように調整される。
位相のずれが零になるように調整される。
その結果電圧制御発振器１″の発振周波数は負荷回路の
共振周波数の変化に追従して変わる。
共振周波数の変化に追従して変わる。
したがってインバータの発振周波数も負荷の共振周波数
と同じになるので出力トランジスタは電圧電流の間に位
相差はなく、無効電流も流れず、従来のようにトランジ
スタの破壊を生ずることもなく、効率よく電力を負荷に
供給できる。
と同じになるので出力トランジスタは電圧電流の間に位
相差はなく、無効電流も流れず、従来のようにトランジ
スタの破壊を生ずることもなく、効率よく電力を負荷に
供給できる。
また一方負荷回路中に接続された電流トランス７でピッ
クアップされた負荷電流は、整流回路９で直流と腰基準
スレッシュホールド電圧ｖ２が変えられる可変部分１２
を持った直流増幅器１０の直流出力を比較器１１の一人
力とする。
クアップされた負荷電流は、整流回路９で直流と腰基準
スレッシュホールド電圧ｖ２が変えられる可変部分１２
を持った直流増幅器１０の直流出力を比較器１１の一人
力とする。
また一方位相ロツクループ集積回路１内の電圧制御発振
器１″の負荷回路の変化によって制御された周波数をも
つ駆動電圧は積分回路１４で三角波出力Ｖ□として比較
器１１の一人力とする。
器１″の負荷回路の変化によって制御された周波数をも
つ駆動電圧は積分回路１４で三角波出力Ｖ□として比較
器１１の一人力とする。
比較器１１においては、第８図に示すようにスレッシュ
ホールド電圧のないときはイの波形を出力しているが、
口の三角波とスレッシュホールド電圧ｖ２と比較される
ことによってへのようにパルス幅ｔの狭くなったパルス
波を出力する。
ホールド電圧のないときはイの波形を出力しているが、
口の三角波とスレッシュホールド電圧ｖ２と比較される
ことによってへのようにパルス幅ｔの狭くなったパルス
波を出力する。
すなわちスレッシュホールド電圧ｖ２が変るとパルス幅
ｔが変る。
ｔが変る。
この矩形波電圧と、電圧制御発振器１″からの出力を分
倍器２で分倍した駆動電圧とをアンド回路３で１７２分
周出力（基本波と向相同−周波数）を得て、ドライバー
回路４を経てスイッチング電力増幅器５から負荷回路に
供給される。
倍器２で分倍した駆動電圧とをアンド回路３で１７２分
周出力（基本波と向相同−周波数）を得て、ドライバー
回路４を経てスイッチング電力増幅器５から負荷回路に
供給される。
第９図は第４図に示す回路の移相器１５、位相ロックル
ープ集積回路１、積分器１４、アンド回路３、分倍器２
並びにドライバ回路４の夫々出力波形並びに位相関係を
示す。
ープ集積回路１、積分器１４、アンド回路３、分倍器２
並びにドライバ回路４の夫々出力波形並びに位相関係を
示す。
負荷のワークコイルのインダクタンスＬの温度によるイ
ンダクタンス値の変化に対して共振負荷回路の共振周波
数の変化は負荷回路中に挿入された電流トランス７の出
力によって位相ロックループ集積回路１内の位相比較器
１″内で電圧制御発振器１″の発振周波数を変える。
ンダクタンス値の変化に対して共振負荷回路の共振周波
数の変化は負荷回路中に挿入された電流トランス７の出
力によって位相ロックループ集積回路１内の位相比較器
１″内で電圧制御発振器１″の発振周波数を変える。
また共振負荷回路の回路の良さＱの変化による負荷イン
ピーダンスの変化に対しては電流トランス７の出力を整
流してスレッシュホールド電圧の変化として供給電圧の
パルス幅を変えて供給電力を一定に保つことができる。
ピーダンスの変化に対しては電流トランス７の出力を整
流してスレッシュホールド電圧の変化として供給電圧の
パルス幅を変えて供給電力を一定に保つことができる。
以上に説明したように高周波誘導装置についてインダク
タンスの変化により負荷の周波数変動とＱの変動に対し
て本考案の位相ロックループ集積回路を使用することに
よって変化に充分追従する効率の良い被加熱物を加熱す
る装置を、簡潔な回路で技術的に調整、製作を容易にし
、信頼性の向上をはかることができる。
タンスの変化により負荷の周波数変動とＱの変動に対し
て本考案の位相ロックループ集積回路を使用することに
よって変化に充分追従する効率の良い被加熱物を加熱す
る装置を、簡潔な回路で技術的に調整、製作を容易にし
、信頼性の向上をはかることができる。
なお以上の説明では溶接における場合について説明した
が溶融炉の場合などでもよい。
が溶融炉の場合などでもよい。
また出力回路にダブル・エンデッド・プツユプル回路に
ついて説明を行なったが、シングル・エンデッド・ブシ
ュプル回路の場合についても応用することができる。
ついて説明を行なったが、シングル・エンデッド・ブシ
ュプル回路の場合についても応用することができる。
第１図は従来の共振負荷回路における共振周波数を変え
る回路図で、イ可変インダクタンスで補正した場合、口
はキャパシタンスで変えた場合の回路図、第２図は共振
負荷回路の電圧、電流の波形図で、イは供給電圧、口共
振状態のときの負荷電流、ハは共振状態からはずれたと
きの負荷電流のそれぞれの波形図、第３図は従来の共振
負荷回路におけるＱの変化に対処する回路図で、イはト
ランスの巻線比を変えたとき、口は電源電圧を変えたと
きのそれぞれの回路図、第４図は本考案の実施例におけ
るブロック図、第５図は本考案におけるインバータ部に
おける出力回路と、出力トランジスタのべ一又電圧、コ
レクタ電圧、コレクタ電流、負荷電流の波形図、第６図
は共振負荷回路のインダクタンスの変化に対して発振器
周波数を変える場合の出力回路図、第７図は共振負荷回
路のＱの変化に対してパルス幅を変える場合の出力回路
と出力電圧の変化波形図、第８図は比較器における入力
電圧と出力電圧の波形図である。 第９図は第４図に示す回路の各部における波形並びに位
相を示す。 図において、■Ｎ：インバータ、１：位相ロックループ
集積回路、１′、位相比較器、１″：電圧制御発振器、
２：分倍器、３：アンド回路、４ニドライバ一回路＝５
ニスイツチング電力増幅器、７：電流トランス、８：ワ
ークコイルのインダクタンス、９：整流回路、１０：直
流増幅器、１１：比較器、１４：積分回路、１５；移相
器。
る回路図で、イ可変インダクタンスで補正した場合、口
はキャパシタンスで変えた場合の回路図、第２図は共振
負荷回路の電圧、電流の波形図で、イは供給電圧、口共
振状態のときの負荷電流、ハは共振状態からはずれたと
きの負荷電流のそれぞれの波形図、第３図は従来の共振
負荷回路におけるＱの変化に対処する回路図で、イはト
ランスの巻線比を変えたとき、口は電源電圧を変えたと
きのそれぞれの回路図、第４図は本考案の実施例におけ
るブロック図、第５図は本考案におけるインバータ部に
おける出力回路と、出力トランジスタのべ一又電圧、コ
レクタ電圧、コレクタ電流、負荷電流の波形図、第６図
は共振負荷回路のインダクタンスの変化に対して発振器
周波数を変える場合の出力回路図、第７図は共振負荷回
路のＱの変化に対してパルス幅を変える場合の出力回路
と出力電圧の変化波形図、第８図は比較器における入力
電圧と出力電圧の波形図である。 第９図は第４図に示す回路の各部における波形並びに位
相を示す。 図において、■Ｎ：インバータ、１：位相ロックループ
集積回路、１′、位相比較器、１″：電圧制御発振器、
２：分倍器、３：アンド回路、４ニドライバ一回路＝５
ニスイツチング電力増幅器、７：電流トランス、８：ワ
ークコイルのインダクタンス、９：整流回路、１０：直
流増幅器、１１：比較器、１４：積分回路、１５；移相
器。
Claims (1)
- ワークコイル用インダクタンスとキャパシタンスとより
なる共振負荷回路に電力を供給する発振装置において、
前記共振負荷回路から検出された交流負荷電流を移相器
により移相した出力と、位相ロックループ集積回路内の
電圧制御発振器よりの駆動電圧とを前記位相ロックルー
プ集積回路内の位相比較器で比較した周波数が変化制御
された出力電圧と、前記電圧制御発振器よりの駆動電圧
の積分電圧を比較器で前記負荷電流の整流回路出力をス
レッシュホールドして得たパルス幅が制御されたパルス
電圧とをアンド回路に入れて分周し、供給電力を前記共
振負荷回路のインダクタンス変化に自動追尾させること
を特徴とする誘導加熱装置の制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16537781U JPS6023111Y2 (ja) | 1981-11-07 | 1981-11-07 | 誘導加熱装置の制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16537781U JPS6023111Y2 (ja) | 1981-11-07 | 1981-11-07 | 誘導加熱装置の制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5871483U JPS5871483U (ja) | 1983-05-14 |
| JPS6023111Y2 true JPS6023111Y2 (ja) | 1985-07-09 |
Family
ID=29957579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16537781U Expired JPS6023111Y2 (ja) | 1981-11-07 | 1981-11-07 | 誘導加熱装置の制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023111Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1535492B1 (en) * | 2002-06-26 | 2013-08-07 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | Induction heating method and unit |
-
1981
- 1981-11-07 JP JP16537781U patent/JPS6023111Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5871483U (ja) | 1983-05-14 |
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