JPS609380A - トランジスタ高周波インバ−タの制御方法 - Google Patents

トランジスタ高周波インバ−タの制御方法

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JPS609380A
JPS609380A JP58116013A JP11601383A JPS609380A JP S609380 A JPS609380 A JP S609380A JP 58116013 A JP58116013 A JP 58116013A JP 11601383 A JP11601383 A JP 11601383A JP S609380 A JPS609380 A JP S609380A
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JP
Japan
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current
transistor
circuit
switching
frequency inverter
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JP58116013A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Nomura
野村 年弘
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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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
    • H02M7/538Conversion 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 in a push-pull configuration
    • H02M7/53803Conversion 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 in a push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、電磁誘導加熱装置における加熱コイルに振動
電流(高周波電堆)を供給するためのトランジスタ高周
波インバータに関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
一般に、誘導加熱は加熱コイルの交番磁界により被加熱
体に発生する5ず電流損による加熱を用いるものである
が、この加熱コイルは力率が悪いため、力率調整用コン
デンサを接続して用いるので、結局、L、C共振回路が
構成される。
第1図は従来のトランジスタ高周波インバータの一例を
示す回路図、第1A図は第1図の回路における要部の電
圧、電流波形を示す波形図である。
これらの図において、1は直流電源、2はパワートラン
ジスタ、3は誘導負荷、4は共振コンデンサ、5は増幅
器、6は負荷電流(振動電流)iの検出器、71は電流
指令(i”)の発生器、である。なお、負荷電流量は、
一方のトランジスタを流れる電流i1と他方のトランジ
スタを流れる電流12とから成っており、またVoは出
力電圧である。
第1図において、指令発生器71から発生された指令値
i4と検出器6により検出された負荷電流iとが比較さ
れ、その差である誤差信号が増幅器5により増幅された
後、パワートランジスタ2のオン、オフを制御し、負荷
3に流れる電流iを指令値げに一致させるものである。
かかる第1図に示した従来回路は、真空管の代用として
パワートランジスタを用いた例に相当するもので、トラ
ンジスタはスイッチング素子としてではなく活性状態に
おいて電流増幅器として使用されている。
この第1図に示した制御方法によれば、トランジスタの
応答は速く直接高周波の正弦波を出力することが可能で
あるが、真空管の場合と同様に電力損失が過大で効率は
50〜80%しか得られないのが問題である。
第2図はトランジスタ高周波インバータの他の従来例を
示す回路図、第2A図は第2図の回路における要部の電
圧、電流波形を示す波形図である。
これらの図において、第1図におけるのと同じ回路素子
には同じ符号を旬しである。そのほか、21.22はそ
れぞれパワートランジスタ(7リーホイーリングダイオ
ード付)、1oはdi/dt抑制リアクトル、9はクラ
ンプ形スナバ回路、81゜82はそれぞれ充放電形スナ
バ回路、72は電圧指令(V勺発生器、である。
第2図に示したインバータでは、トランジスタを活性状
態ではなく飽和状態においてオンさせて、スイッチング
動作させることにより出方電圧は矩形波となるが誘導負
荷3と共振コンデンサ4の作用により正弦波に近い電流
、電圧出方を得るこ履が出来る。
これにより効率としては約90%が得られる様になった
がトランジスタ21.22は、負荷が刃車の悪い負荷で
あるため電流iのピーク値に近い大きな電流を遮断する
必要がある。この遮断時のスイッチング損失は、通常の
パワ−トランジスタでは、トランジスタ内の一点に集中
して発生しやすいため、特に高周波用途ではこのトラン
ジスタのスイッチング損失を低減させる必要がある。
トランジスタ内の一点に集中して発生した熱が周辺に分
散する前に次のスイッチングが行われるとさらにその部
分にスイッチング損失が集中して発生するというように
して熱暴走の傾向が生じるためである。
これによるトランジスタの破壊を防止するためには、ク
ーンオ7のときに電圧が上昇する前にトランジスタの電
流を受け取る充放電スナバ81゜82、クーンオフ後過
電圧が印加されないように過電圧をクランプするクラン
プ形スナバ9を設けることが必要になる。ターンオンの
損失を押えるためにdi/dt抑制用の小さなリアクト
ル10も重要である。この様にスイッチング損失なスナ
バ等により押えることが出来るが、この場合、スナバ回
路の設置やそれによる損失がコスト高を招くという問題
がある。
第3図は更に他の従来例を示す回路図、第3A図は第3
図の回路における電流波形を示す波形図である。
第3図に示した従来例では、第2図に示した如きインバ
ータを多数並列に設け、時分割的に各インバータを動作
させ、個々のトランジスタの休止時間を長(設定するこ
とにより、許容スイッチングJ1失の増加を可能にして
いる。しかl−1この従来例では、スナバ回路の設置や
それによる損失のほか、トランジスタの所要個数の増大
がコスト高を招くことになり、やはり問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の如き従来技術における問題点を解決す
るためになされたものであり、従って本発明の目的は、
スイッチング損失が少なく、スナバ回路の付加などが不
要であり、コスト的にも低廉なトランジスタ高周波イン
バータの制御方法を提供することにある。
〔発明の要点〕
この発明は本来遮断(ターンオフ)機能をもった半導体
スイッチ素子を特定の高周波スイッチングの用途に使用
するとき、スイッチ素子のスイッチング責務を低減する
ために従来設けていたスナバ回路等の受動的な対策を再
検側して不要にしたもので、電流が零付近になったとき
のみスイッチ素子をオン、オフさせることにより根本的
にスイッチング損失の低減を図ったものである。
〔発明の実施例〕
次に図を参照して本発明の一実施例を説明する。
第4図は本発明の一実施例を示す回路図、第4A図は第
4図の回路における要部の電圧、電流波形を示す波形図
である。これらの図において、これまでと同じ回路素子
罠は同じ符号を利しである。
そのほか73は制御回路、■”は負荷電流の振幅の設定
値である。
第4図に示した実施例においては、スナバとかdi/d
t抑制用リアクトル等が削除され主回路トランジスタ2
1,22の周辺が非常にすっきりしているのがわかる。
このようにするためには第4A図に示す如く電流iが零
になる瞬間にぶワートランジスタ21゜22のスイッチ
ング(21がオンのときは22がオフ、21がオフのと
きは23がオン)を行えばよい。制御回路73はこのよ
うにトランジスタを制御するための制御回路である。
制御回路73内には電流iが零であるときにスイッチン
グするためのスイッチング指令送出タイミングの演算回
路、電流振幅の指令値工0の値と振動電流iの大きさを
比較してi(I”の検出された時刻1(、以後の最初の
電流零となる時刻1゜にトランジスタ21をオフ、トラ
ンジスタ22をオンさせて負荷3に流れる振動電流を増
加、させるか又はトランジスタのスイッチングを見合わ
せて電流振動を減衰させるかを判断する演算回路等が設
けられる。
第5図は、第4図の制御回路73内に含まれ得るオフ指
令発生回路を示すブロック図、第5A図は第5図の回路
における各部の信号波形等を示し路、112は比較回路
、である。
すなわら、正確に電流が零になる時刻(詳しくはその寸
前が良い)に遮断を完了するためには、主回路電流iと
かトランジスタの温度θ等の条件により、指令を発して
から実際にトランジスタがオフに転じるまでに要するタ
ーンオフ時間t。ffを予測して、電流が零になるより
も制御進み角γだけ手前でオフ指令信号を発してターン
オフ動作を開始する必要がある。
第5図の例では、iとθ(そのほか主回路電圧、周波数
)等の主回路動作条件により制御進み角指令発生回路1
11においてオフ時間予測指令値(制御進み角指令値)
げを作り、それと電流iとを比較回路112において比
較してオフ指令信号を作ることを示している。オン指令
信号についても全(同様に考えることができる。
また、ターンオフ時間t。ffはトランジスタの温度上
昇により大幅に伸びるものであるからこれを安定させる
ために温度θの条件をトランジスタの逆バイアス電流と
か電圧に反映させることも効果がある。主回路に小さな
可飽和リアクトルを入れて電流零の区間を延長すること
も本発明には有効である。
〔発明の効果〕
この発明によればトランジスタ高周波インバータのスイ
ッチング損失を抜本的に低減出来るので小さなパワート
ランジスタで大きな高周波電流を制御することが出来る
。同時にスナバ回路とかdi/dt抑制用リアクトル等
が不用となりトランジスタ高周波インバータが小形、軽
量、低コストとなる上に高効率(約95%)となる。
さらに大電流を遮断しなり1.1:つたので主回路が発
生する誘尋ノイズは徹減12公害対策も容易となった。
しかしトランジスQり本来の遮断能力は有するので負荷
短絡事故等の異常時にはその電流値と無関係に遮断する
機能は従来通り有することは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
tg1図乃至第3図はそれぞれ従来のトランジスタ高周
波インバータを示す回路図、1JIA図乃至第3A図は
それぞれ第1図乃至第3図の各回路における要部の電圧
、電流波形を示す波形図、第4図は本発明の一実施例を
示す回路図、−第4A図は第4図の回路における要部の
電圧、電流波形を示す波形図、第5図は第4図の制御回
路73の中に含まれ得るオフ指令信号発生回路の一例を
示したブロック図、第5A図は第5図の回路における各
部の信号波形等を示した波形図、である。 符号説明 1・−・・・・直流電源、2,21.22〜2n・・・
・・−パワートランジスタ、3−・・・・・誘導負荷、
4・・・・・・共振コンデンサ、5・・・・・−増幅器
、6・・・−・・電流検出器1,71・・・・・・電流
指令発生器、72・・・・・・電圧指令発生器、73・
・・・・・制御回路、81,82・・・−・・充放電形
スナバ回路、9・・・・・・クランプ形スナバ回路、1
0・°゛・・・di/dt抑制リアクトル、11・・・
・・・オフ指令発生回路、111・・・・・・制御進み
角指令発生回路、112・・・・・・比較回路 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第 fltlll 11 第5AtA 手 V、 補 正 i’i: (方式)%式% 1、亭件の表示 !(”fffftl!358 1160i5号2 発明
の名称 トランジスタ品周波−インバータ(バ6制御力法ろ 補
正をする者 事件と〕!′)1 i’f−特F+ 出r、+:゛H人
住 所 川崎市川崎区田辺盾1111番トラツ4、代J
u1人 〒105 ij、ii+%[)3(580)9
5136、補正の対象 ’J’Mmlkノr’U’mn’71g9j’jJ説明
ノB4JZ 補正の自答 明細りt第10頁第19行目から第11頁第2行目まで
を[第1図は従来のトラン:)スタ高周波インバータを
示す回路図、第1A、、ヅIは第1図の回路における要
部の電圧、電流波形を示す波形図、第21’>1は従来
の別のトランジスタ高周波インバータを示J−回路図、
第2N図は第2(ヅ(の回路における要部の電圧、電流
波形を示す波形図、第6図は従来の更に別のトランジス
タ高周波インバータを示ず回路図、786A図は第6図
の回路における要部の電圧、電流波形を示1波形図、第
4」の如く訂正づ−る。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)負荷としてのLC共振回路に振動電流を供給し該振
    動電流振幅が指令値を下まわると該LC共振回路を励振
    して振幅の増大を図るようにしたトランジスタ高周波イ
    ンバータにおいて、前記励振に伴なうトランジスタのス
    イッチング動作が振動電流のはy零になるタイミングで
    行なわれるように前記トランジスタの駆動条件を設定す
    ることを特徴とするトランジスタ高周波インバータの制
    御方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の制御方法において、
    前記トランジスタの駆動条件設定がトランジスタに対す
    るオン、オフ指令の送出タイミングの設定から成ること
    を特徴とする制御方法。 3)4?許請求の範囲第1項に記載の制御方法において
    、前記トランジスタの駆動条件設定がトランジスタに対
    する逆バイアス電圧、電流の設定から成ることを特徴と
    する制御方法。
JP58116013A 1983-06-29 1983-06-29 トランジスタ高周波インバ−タの制御方法 Pending JPS609380A (ja)

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