JPS6112356B2 - - Google Patents
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- JPS6112356B2 JPS6112356B2 JP5592178A JP5592178A JPS6112356B2 JP S6112356 B2 JPS6112356 B2 JP S6112356B2 JP 5592178 A JP5592178 A JP 5592178A JP 5592178 A JP5592178 A JP 5592178A JP S6112356 B2 JPS6112356 B2 JP S6112356B2
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、低周波交流電源から高周波電源に変
換する半導体スイツチング素子を用いた周波数変
換回路を有する誘導加熱装置において、外来ノイ
ズ等による半導体スイツチング素子の誤動作よつ
て、上記半導体スイツチング素子にサージ電流が
流れ、同素子が破損するといつた事故を未然に防
止することを目的とする。
換する半導体スイツチング素子を用いた周波数変
換回路を有する誘導加熱装置において、外来ノイ
ズ等による半導体スイツチング素子の誤動作よつ
て、上記半導体スイツチング素子にサージ電流が
流れ、同素子が破損するといつた事故を未然に防
止することを目的とする。
さらに詳述すれば、半導体スイツチング素子に
定格以上の電流が流れると、熱的破壊を起す原因
となる。よつて本発明は、上記半導体スイツチン
グ素子に流れるサージ電流を検知し、ある設定値
以上になると上記半導体スイツチング素子と並列
に接続された分流回路を形成し、半導体スイツチ
ング素子のサージ電流を許容値以内に押え、周波
数変換回路の主回路に挿入された遮断器を遮断さ
せることにより半導体スイツチング素子の熱的破
壊を防止するものである。
定格以上の電流が流れると、熱的破壊を起す原因
となる。よつて本発明は、上記半導体スイツチン
グ素子に流れるサージ電流を検知し、ある設定値
以上になると上記半導体スイツチング素子と並列
に接続された分流回路を形成し、半導体スイツチ
ング素子のサージ電流を許容値以内に押え、周波
数変換回路の主回路に挿入された遮断器を遮断さ
せることにより半導体スイツチング素子の熱的破
壊を防止するものである。
以下、本発明の一実施例につき、第１図〜第４
図を用いて詳細に説明する。
図を用いて詳細に説明する。
第１図において、１は低周波交流電源、２はサ
ージ電流を一部分流させ、主回路を遮断させるサ
ージ保護回路、３は周波数変換回路、４は半導体
スイツチング素子へゲート信号を出力するゲート
回路、５はサージ電流値を常に検知し、設定値以
上のサージ電流を検知した場合のみ出力信号を出
す検知回路、６は低周波サージ電流用変流器、７
は高周波サージ電流用変流器、２１は遮断器、２
２はサージ電流制限抵抗、２３はサージ電流制限
インダクター、２４は分流回路用半導体スイツチ
ング素子保護用限流インダクター、２５は分流回
路用半導体スイツチング素子（以下、双方向性サ
イリスタ）、３０は高周波電源バイパス用コンデ
ンサ、３１ａ，３１ｂは限流インダクター、３２
は転流用インダクターであり、加熱用コイルとし
て使用される。３３ａ，３３ｂは転流用コンデン
サ、３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂは半導体ス
イツチング素子（以下、サイリスタと称す）であ
る。
ージ電流を一部分流させ、主回路を遮断させるサ
ージ保護回路、３は周波数変換回路、４は半導体
スイツチング素子へゲート信号を出力するゲート
回路、５はサージ電流値を常に検知し、設定値以
上のサージ電流を検知した場合のみ出力信号を出
す検知回路、６は低周波サージ電流用変流器、７
は高周波サージ電流用変流器、２１は遮断器、２
２はサージ電流制限抵抗、２３はサージ電流制限
インダクター、２４は分流回路用半導体スイツチ
ング素子保護用限流インダクター、２５は分流回
路用半導体スイツチング素子（以下、双方向性サ
イリスタ）、３０は高周波電源バイパス用コンデ
ンサ、３１ａ，３１ｂは限流インダクター、３２
は転流用インダクターであり、加熱用コイルとし
て使用される。３３ａ，３３ｂは転流用コンデン
サ、３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂは半導体ス
イツチング素子（以下、サイリスタと称す）であ
る。
第２図においては検知回路５を示し、５１は双
方向性サイリスタゲート電流用電源形成回路、５
０１，５０４は整流用ダイオード、５０２，５０
３，５０６，５０９，５１０，５１１，５１４，
５１５は抵抗、５０５は電解コンデンサ、５０７
はサイリスタ、５０８はあるしきい値を持つた半
導体スイツチング素子、５１２，５１３はダイオ
ード、５１６，５２３は整流用ダイオードであ
る。
方向性サイリスタゲート電流用電源形成回路、５
０１，５０４は整流用ダイオード、５０２，５０
３，５０６，５０９，５１０，５１１，５１４，
５１５は抵抗、５０５は電解コンデンサ、５０７
はサイリスタ、５０８はあるしきい値を持つた半
導体スイツチング素子、５１２，５１３はダイオ
ード、５１６，５２３は整流用ダイオードであ
る。
第３図において、５２は双方向性サイリスタゲ
ート電流用電源形成回路の他の実施例を示し、５
２４は絶縁トランス５２５，５２６は整流用ダイ
オード、５２７は電解コンデンサである。
ート電流用電源形成回路の他の実施例を示し、５
２４は絶縁トランス５２５，５２６は整流用ダイ
オード、５２７は電解コンデンサである。
上記構成の動作を第４図を用いて説明する。
サイリスタが外来ノイズ等により誤動作した場
合すなわちサイリスダ３４ａ，３５ａが同時にタ
ーンオンした場合について説明を加えていくこと
にする。いま第４図において、(a)は低周波交流電
源電圧波形、(b)は低周波交流電源零相近傍t1時刻
においてサイリスタ３４ａ，３５ａが同時にター
ンオンした時のサイリスタ３４ａに流れるサージ
電流波形、(c)は低周波交流電源ピーク近傍t2時刻
においてサイリスタ３４ａ，３５ａが同時にター
ンオンした時のサイリスタ３４ａに流れるサージ
電流波形である。
合すなわちサイリスダ３４ａ，３５ａが同時にタ
ーンオンした場合について説明を加えていくこと
にする。いま第４図において、(a)は低周波交流電
源電圧波形、(b)は低周波交流電源零相近傍t1時刻
においてサイリスタ３４ａ，３５ａが同時にター
ンオンした時のサイリスタ３４ａに流れるサージ
電流波形、(c)は低周波交流電源ピーク近傍t2時刻
においてサイリスタ３４ａ，３５ａが同時にター
ンオンした時のサイリスタ３４ａに流れるサージ
電流波形である。
いま時刻t1においてサイリスタ３４ａ，３５ａ
が同時にターンオンした場合、サイリスタ３４ａ
に流れる電流は、低周波交流電源１からの流入電
流とコンデンサ３０と、インダクタ３１ａ，３１
ｂの振動電流の和であるが、コンデンサ３０の端
子間電圧は、時刻t1においては低く、コンデンサ
３０と、インダクタ３１ａ，３１ｂの振動電流
は、低周波交流電源１から流入電流に比較して小
さく、サイリスタ３４ａ，３５ａはターンオフ時
間が十分に確保されない。よつて第４図ｂの様な
電流波形となり、そのときのサージ電流の周波数
はほぼ低周波交流電源１の周波数となり、低周波
サージ電流用変流器６により検知される。低周波
サージ電流用変流器の端子Ｔ1a，Ｔ1bにより検知
された電流はダイオード５１６〜５１９により全
波整流され、抵抗５１４の端子間に電圧として現
われる。その時、スイツチング素子５０８のしき
い値よりも大きな電圧が抵抗５１４の端子間に加
わると、サイリスタ５０７にゲート電流が流れ込
み、サイリスタ５０７がターンオこする。サイリ
スタ５０７がターンオンすると、電解コンデンサ
５０５、抵抗５１０，５１１にCR放電回路が形
成される。端子Ｂ―Ｇ間に双方向性サイリスタゲ
ートが接続されているため、放電電流が双方向性
サイリスタのゲート電流となり、双方向性サイリ
スタをターンオンさせることになる。次に双方向
性サイリスタがターンオンすると、低周波交流電
源１からの流入電流は抵抗２２とインダクタ２
３，２４，３１ａ，３１ｂ等により限定されると
同時に、サイリスタ３４ａ，３５ａに流れる流入
回路と、双方向性サイリスタ２５に流れる流入回
路との並列回路で分流され、サイリスタ３４ａ，
３５ａのサージ耐量以下に押えることが可能とな
る。そして遮断器２１の遮断時間が経過するのを
待つて主回路が遮断される。
が同時にターンオンした場合、サイリスタ３４ａ
に流れる電流は、低周波交流電源１からの流入電
流とコンデンサ３０と、インダクタ３１ａ，３１
ｂの振動電流の和であるが、コンデンサ３０の端
子間電圧は、時刻t1においては低く、コンデンサ
３０と、インダクタ３１ａ，３１ｂの振動電流
は、低周波交流電源１から流入電流に比較して小
さく、サイリスタ３４ａ，３５ａはターンオフ時
間が十分に確保されない。よつて第４図ｂの様な
電流波形となり、そのときのサージ電流の周波数
はほぼ低周波交流電源１の周波数となり、低周波
サージ電流用変流器６により検知される。低周波
サージ電流用変流器の端子Ｔ1a，Ｔ1bにより検知
された電流はダイオード５１６〜５１９により全
波整流され、抵抗５１４の端子間に電圧として現
われる。その時、スイツチング素子５０８のしき
い値よりも大きな電圧が抵抗５１４の端子間に加
わると、サイリスタ５０７にゲート電流が流れ込
み、サイリスタ５０７がターンオこする。サイリ
スタ５０７がターンオンすると、電解コンデンサ
５０５、抵抗５１０，５１１にCR放電回路が形
成される。端子Ｂ―Ｇ間に双方向性サイリスタゲ
ートが接続されているため、放電電流が双方向性
サイリスタのゲート電流となり、双方向性サイリ
スタをターンオンさせることになる。次に双方向
性サイリスタがターンオンすると、低周波交流電
源１からの流入電流は抵抗２２とインダクタ２
３，２４，３１ａ，３１ｂ等により限定されると
同時に、サイリスタ３４ａ，３５ａに流れる流入
回路と、双方向性サイリスタ２５に流れる流入回
路との並列回路で分流され、サイリスタ３４ａ，
３５ａのサージ耐量以下に押えることが可能とな
る。そして遮断器２１の遮断時間が経過するのを
待つて主回路が遮断される。
なおこの場合、遮断器２１の遮断時間が経過す
るまで双方向性サイリスタのゲートにゲート電流
を流しておく必要がある。双方向性サイリスタゲ
ート電流用電源形成回路５１は上記の必要性を十
分満足させるためのものである。すなわち、端子
Ａ―Ｂ間から、ダイオード５０１，５０４を通し
て、電解コンデンサ５０５に半波整流にて、抵抗
５０２，５０３の抵抗分割電圧にまで充電する。
そしてサイリスタ５０７がターンオンすると、電
解コンデンサ５０５と、抵抗５１０，５１１およ
び双方向性サイリスタのゲート抵抗よりCR放電
回路が形成され、その時の時定数の設定により、
トライアツクゲート電流値およびゲート印加時間
を設定できるものである。
るまで双方向性サイリスタのゲートにゲート電流
を流しておく必要がある。双方向性サイリスタゲ
ート電流用電源形成回路５１は上記の必要性を十
分満足させるためのものである。すなわち、端子
Ａ―Ｂ間から、ダイオード５０１，５０４を通し
て、電解コンデンサ５０５に半波整流にて、抵抗
５０２，５０３の抵抗分割電圧にまで充電する。
そしてサイリスタ５０７がターンオンすると、電
解コンデンサ５０５と、抵抗５１０，５１１およ
び双方向性サイリスタのゲート抵抗よりCR放電
回路が形成され、その時の時定数の設定により、
トライアツクゲート電流値およびゲート印加時間
を設定できるものである。
次に時刻t2においてサイリスタ３４ａ，３５ａ
が同時にターンオンした場合について説明を加え
ていく。時刻t2に誤動作が生じた場合、上述した
様に、低周波交流電源１からの流入電流とコンデ
ンサ３０とインダクタ３１ａ，３１ｂとの振動電
流との和になるが、この場合、コンデンサ３０の
端子間電圧が十分大きいため、上記の低周波交流
電源１からの流入電流よりも、振動電流の方が大
きくなる。この時サイリスタ３４ａ，３５ａはタ
ーンオンするに十分な時間が得られる。この場合
のサイリスタ３４ａに流れるサージ電流波形は第
４図ｃのごとくである。この時のサージ電流流の
周波数は高周波であり、高周波用サージ電流変流
器７の端子Ｔ2a，Ｔ2bから検知される。端子Ｔ2
ａ，Ｔ2bから流入する電流は、ダイオード５２０
〜５２３により全波整流され、抵抗５１５の端子
間電圧が、スイツチング素子５０８のしきい値よ
りも大きくなるとサイリスタ５０７がターンオン
し、前述のごとく、分流回路が形成され、遮断器
２１が動作し、主回路が遮断される。
が同時にターンオンした場合について説明を加え
ていく。時刻t2に誤動作が生じた場合、上述した
様に、低周波交流電源１からの流入電流とコンデ
ンサ３０とインダクタ３１ａ，３１ｂとの振動電
流との和になるが、この場合、コンデンサ３０の
端子間電圧が十分大きいため、上記の低周波交流
電源１からの流入電流よりも、振動電流の方が大
きくなる。この時サイリスタ３４ａ，３５ａはタ
ーンオンするに十分な時間が得られる。この場合
のサイリスタ３４ａに流れるサージ電流波形は第
４図ｃのごとくである。この時のサージ電流流の
周波数は高周波であり、高周波用サージ電流変流
器７の端子Ｔ2a，Ｔ2bから検知される。端子Ｔ2
ａ，Ｔ2bから流入する電流は、ダイオード５２０
〜５２３により全波整流され、抵抗５１５の端子
間電圧が、スイツチング素子５０８のしきい値よ
りも大きくなるとサイリスタ５０７がターンオン
し、前述のごとく、分流回路が形成され、遮断器
２１が動作し、主回路が遮断される。
なお第３図に示す双方向性サイリスタゲート電
流用電源形成回路の実施例においては、絶縁トラ
ンス５２４、及び整流用ダイオード５２５，５２
６により、電解コンデンサ５２７を充電するもの
である。この構成からなる双方向性サイリスタゲ
ート電流用電源形成回路５２は、抵抗による損失
がなく、かつ、急速に電解コンデンサ５２７を充
電できる特徴を有する。
流用電源形成回路の実施例においては、絶縁トラ
ンス５２４、及び整流用ダイオード５２５，５２
６により、電解コンデンサ５２７を充電するもの
である。この構成からなる双方向性サイリスタゲ
ート電流用電源形成回路５２は、抵抗による損失
がなく、かつ、急速に電解コンデンサ５２７を充
電できる特徴を有する。
以上の説明から明らかなように、本発明の誘導
加熱装置によれば、サイリスタのゲート信号の誤
動作によりサイリスタが転流失敗をした時、その
転流失敗のタイミングによりサージ電流の周波数
モードが違つた形態をとるため、低周波用と高周
波用の変流器２種類使用することにより、サージ
電流値をいちはやく検知し、サイリスタと並列に
接続された分流回路を形成してサイリスタのサー
ジ電流耐量以下に押えることが可能となる。さら
に主回路の遮断器が完全に動作し、主回路を遮断
するまでの間、分流回路を確保するので、いかな
るサージ電流モードに対しても、サイリスタのサ
ージ許容電流以下に押えることができるととも
に、主回路を遮断して、サイリスタの電流による
熱的破壊を防止することができる。
加熱装置によれば、サイリスタのゲート信号の誤
動作によりサイリスタが転流失敗をした時、その
転流失敗のタイミングによりサージ電流の周波数
モードが違つた形態をとるため、低周波用と高周
波用の変流器２種類使用することにより、サージ
電流値をいちはやく検知し、サイリスタと並列に
接続された分流回路を形成してサイリスタのサー
ジ電流耐量以下に押えることが可能となる。さら
に主回路の遮断器が完全に動作し、主回路を遮断
するまでの間、分流回路を確保するので、いかな
るサージ電流モードに対しても、サイリスタのサ
ージ許容電流以下に押えることができるととも
に、主回路を遮断して、サイリスタの電流による
熱的破壊を防止することができる。
第１図は本発明の誘導加熱装置の一実施例を示
す回路図、第２図は検知回路の具体回路図、第３
図は双方向性サイリスタゲート電流電源形成回路
の他の一実施例の具体回路図、第４図ａ，ｂ，ｃ
は低周波交流電源波形図およびサイリスタ転流失
敗時のサージ電流波形図である。 １…低周波交流電源、２…サージ電流保護回
路、３…周波数変換回路、５…検知回路、６…低
周波サージ電流用変流器、７…高周波サージ電流
用変流器、２５…双方向性サイリスタ、３４ａ，
３４ｂ，３５ａ，３５ｂ…サイリスタ（スイツチ
ング素子）。
す回路図、第２図は検知回路の具体回路図、第３
図は双方向性サイリスタゲート電流電源形成回路
の他の一実施例の具体回路図、第４図ａ，ｂ，ｃ
は低周波交流電源波形図およびサイリスタ転流失
敗時のサージ電流波形図である。 １…低周波交流電源、２…サージ電流保護回
路、３…周波数変換回路、５…検知回路、６…低
周波サージ電流用変流器、７…高周波サージ電流
用変流器、２５…双方向性サイリスタ、３４ａ，
３４ｂ，３５ａ，３５ｂ…サイリスタ（スイツチ
ング素子）。
Claims (1)
- １ 低周波交流電源から高周波交流電源に変換す
る周波数変換回路と、この周波数変換回路の半導
体スイツチング素子を発振駆動させるゲート信号
を出力するゲート回路と、前記周波数変換回路の
半導体スイツチング素子にサージ電流が流れた場
合、前記サージ電流の一部を他回路へ分流するサ
ージ保護回路と、上記周波数変換回路の主回路に
挿入した遮断器とからなり、前記サージ保護回路
は低周波サージ電流を検知する変流器と、高周波
サージ電流を検知する変流器を備え、前記周波数
変換回路の主回路に挿入して遮断器が完全に動作
するまで前記半導体スイツチング素子へ流れるサ
ージ電流の一部を他回路へ分流させる構成とした
誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5592178A JPS54147543A (en) | 1978-05-10 | 1978-05-10 | Induction heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5592178A JPS54147543A (en) | 1978-05-10 | 1978-05-10 | Induction heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54147543A JPS54147543A (en) | 1979-11-17 |
| JPS6112356B2 true JPS6112356B2 (ja) | 1986-04-08 |
Family
ID=13012562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5592178A Granted JPS54147543A (en) | 1978-05-10 | 1978-05-10 | Induction heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54147543A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6336245U (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-08 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2518634A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-01 | Gary John Milton | Induction heater circuit protection closed loop control process |
-
1978
- 1978-05-10 JP JP5592178A patent/JPS54147543A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6336245U (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-08 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54147543A (en) | 1979-11-17 |
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