JPS6126306B2

JPS6126306B2 -

Info

Publication number: JPS6126306B2
Application number: JP53084472A
Authority: JP
Inventors: Mitsusachi Kiuchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-07-10
Filing date: 1978-07-10
Publication date: 1986-06-19
Also published as: JPS5511653A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は周波数変換装置、特に家庭用金属鍋を
加熱する誘導加熱調理器の周波数変換装置に関す
るものである。

従来、誘導加熱調理器の周波数変換装置とし
て、トランジスタまたはサイリスタを用いた周波
数変換装置が主として用いられていた。しかしな
がら、従来の制御方式では、入力電源電圧変動あ
るいは負荷変動に対して、周波数変換回路に用い
られるパワースイツチング半導体の責務がきびし
くなる欠点があつた。

本発明は、周波数変換装置の入力電源電圧、あ
るいは、負荷変動にかかわらず、安定な動作を
得、しかもパワースイツチング半導体の責務を常
に安全な方向にとる周波数変換回路とその制御回
路を実現するものである。

以下、図面に従がい詳細な説明を行う。

第１図は本発明による周波数変換装置の一実施
例であり、第２図はその各部波形である。第１図
において、低周波数交流電源１より、整流回路２
に交流電力を加え、直流電力に変換する。整流回
路２の直流出力側にインバータ回路３を接続し、
インバータ回路３は、制御回路４により制御され
る。インバータ回路３は、直流端子間に入力コン
デンサ３０を接続し、直流端子より、誘導加熱
コイルを兼用する共振用インダクタ３１とターン
オフ可能なパワースイツチング半導体３２を直列
接続し、パワースイツチング半導体３２の他方の
端子は、直流端子に接続する。パワースイツチ
ング半導体３２と逆並列にダイオード３３を接続
し、共振用インダクタ３１と並列関係に共振用コ
ンデンサ３４を接続する。制御回路４はインバー
タ回路３の入力電流を検知する電流トランス４０
からの入力電両検知端子４１ａ，４１ｂ、アース
端子４２、入力電圧検知端子４３、パワースイツ
チング半導体３２の電圧を検知する電圧検知端子
４４およびパワースイツチング半導体３２への制
御出力端子４５ａ，４５ｂを有する。

インバータ回路３の動作は、第２図に示す如
く、時間t₁にてパワースイツチング半導体３２が
ターンオフすると、共振用インダクタ３１と共振
用コンデンサ３４による共振電流が流れ、パワー
スイツチング半導体３２の両端には、第２図Ｖ_C
の如き正弦波状の電圧が発生する。この時のピー
ク電圧はＶ_CPである。電圧Ｖ_Cが正から負に変化
するt₂時においては、ダイオード３３が導通す
る。ダイオード３３が導通するとすぐパワースイ
ツチング半導体３２の制御入力端子ｂに第２図Ｉ
_Bの如き制御電流を加えパワースイツチング半導
体３２をターンオンせしめる。制御電流Ｉ_Bはパ
ワースイツチング半導体３２の導通パルス幅ｔ_W
を制御する。すなわち本発明は、インバータ回路
３の入力電流および、パワースイツチング半導体
３２の電圧Ｖ_Cの値に応じて、制御電流Ｉ_Bのパル
ス幅ｔ_W′を制御するものである。なおｔ_Sqはスト
レージタイムである。

第３図に示す制御回路のブロツクダイヤグラム
に従がい説明すると、電流トランス４０からの入
力電流検知端子４１ａ，４１ｂを有する入力電流
検知回路４６、パワースイツチング半導体３２の
端子電圧検知回路４７、標準電圧設定回路４８の
それぞれの出力電圧ｖ_i，ｖ_c，ｖ_sをオア回路４９
に加える。オア回路４９の出力信号は、パルス幅
制御回路を構成する比較回路５０に加えられる。
比較回路５０はオア回路４９の出力信号と、ラン
プジエネレータ５１の出力信号ｖ_rを比較する。
ランプジエネレータ５１は、同期信号発生回路５
２の同期信号ｖ_tと同期した鋸歯状波を発生する
もので、第５図Ｖ_Rに示す波形となる。比較回路
５０の出力信号はパワースイツチング半導体３２
を駆動するドライブ回路５３に加えられる。第３
図に示す制御回路は、インバータ回路３の入力電
源電圧に変化に従がい、第４図の実線の如き入力
特性を示す。

第４図を詳しく説明すると、Ａ，Ｂは通常の鉄
系鍋、A′，Ｃ，B′はステンレス系鍋である。鉄
系鍋において、例えば電源電圧100Vで、標準入
力Ｐ_Sに設定すると、Ａ領域では制御信号ｖ_sがき
いて、電源電圧と入力は自乗特性となり、Ｂ領域
ではｖ_c信号一定領域で、標準入力Ｐ_Sに一定制御
される。ところが、ステンレス系鍋では鉄系鍋よ
りも入出力とも大きく、A′に示すごとく自乗特
性でＡよりも入力は大となる。Ｃ領域はｖ_i一定
領域で入力電流を一定に制御するもので標準入力
Ｐ_Sを100Vで割つた値で一定制御される。このＣ
領域は電源電圧と入力は比例関係にある。電源電
圧がさらに高くなると、トランジスタのコレクタ
電圧が高くなり、入力が一定に制御されるB′領域
になる。もし、ｖ_i制御領域がなければ、電源電
圧が低い領域で、入力電流が非常に増加する。

以上述べた如く、入力電流とトランジスタコレ
クタ電圧一定制御領域を作ることにより、機器の
信頼性あるいは、過入力保護が可能となる。

第５図は比較回路５０の入力波形と出力波形を
示し、信号ｖ_i，ｖ_c，ｖ_sの中で一番高い信号ｖ_c
とランプ波形ｖ_rと比較してパルス幅制御するこ
とを示す。ｖ_tはランプジエネレータ５１の同期
信号である。

第６図は本発明による制御回路の具体的実施例
である。入力電流検知回路４６は、電流トランス
６０に接続される入力電流検知端子４１ａ，４１
ｂを有し、端子４１ａ，４１ｂ間にに抵抗４６０
を接続し、入力電流に応じた電圧を検出する。抵
抗４６０の電圧は交流電圧のため、整流回路４６
１により直流に変換し、直流出力端子間にはコン
デンサ４６２と抵抗４６３の積分回路を接続す
る。コンデンサ４６２の出力電圧は、差動アンプ
４６４の入力に加えられ増幅される。抵抗４６
５ａ，４６５ｂは分割抵抗で、基準電圧を入力
に加える。

電圧検知回路４７は、パワースイツチング半導
体３２の電圧を検知し、一定に制御するもので、
分割抵抗４７０ａ，４７０ｂの分割点よりダイオ
ード４７１、コンデンサ４７２と抵抗４７３より
なる積分回路により、ピーク電圧Ｖ_CPに応じた電
圧をとり出し、差動アンプ４７４の入力に加え
増幅する。差動アンプ４７４′の入力は抵抗４
７５ａ，４７５ｂにより分電圧が加えられる。入
力電流検知回路４６および電圧検知回路４７の出
力はオア回路４９に加えられる。オア回路４９は
ダイオード４９０ａ，４９０ｂによるダイオード
オア回路で、電圧の一番高い信号を出力する。

以上述べた如く、本発明はインバータ回路の入
力電流あるいは、パワースイツチング半導体の端
子電圧のどちらか一方が一定になるようにフイー
ドバツク制御するものである。パワースイツチン
グ半導体の電圧値をＶ_C、共振用インダクタ電圧
をＶ_L、直流電圧をＥとすれば、Ｅ＝Ｖ_C＋Ｖ_Lと
なり、Ｖ_Cを一定にすることは、Ｖ_Lをほぼ一定に
することとなる。逆に、Ｖ_Lを一定に制御しても
よい。

入力電流とパワースイツチング半導体端子電圧
のどちらか高い方を制御すると、最大負荷状態で
は、入力電流が一定になるように動作するので、
鍋の金属材質が変化しても出力変化が少ない特長
がある。また、軽負荷あるいは、無負荷状態で電
源電圧が上がるとＶ_C電圧を一定に制御し、パワ
ー半導体の導通パルス幅を狭くしパワースイツチ
ング半導体の責務を低減する方向に動作し、信頼
性を向上させる。また。低入力電圧では、一定の
デユーテイとなるためパワースイツチング半導体
の電圧電流とも小さくなる。本発明は誘導加熱調
理器の高周波電源に限定されず、例えば、電子レ
ンジ用マグネトロンの高周波駆動直流電源にも有
効である。

入力電流の検知法としては電流トランスに限ら
ず、微少抵抗でもよいことは明らかである。また
共振用コンデンサは共振用インダクタに限らず、
パワースイツチング半導体と並列接続してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により周波数変換装置の一実施
例回路図、第２図はその各部波形図、第３図は本
発明による制御回路のブロツクダイヤグラム、第
４図は本発明による周波数変換装置の電源電圧変
動特性図、第５図は本発明による制御回路の動作
を示す波形図、第６図は本発明による制御回路の
一部の具体的一実施例回路図である。１…低周波交流電源、３…インバータ回路、４
…制御回路、３１…共振用インダクタ、３２…パ
ワー半導体スイツチング半導体、３３…ダイオー
ド、３４…共振用コンデンサ、４６…入力電流検
知回路、４７…端子電圧検知回路、４８…標準電
圧設定回路、４９…オア回路、５０…比較回路、
５３…ドライブ回路。

Claims

【特許請求の範囲】１低周波交流または直流電力を高周波電力に変
換する周波数変換回路とその制御回路よりなり、
前記周波数変換回路は、共振用インダクタとパワ
ースイツチング半導体の直列回路と、前記共振用
インダクタまたは前記パワースイツチング半導体
と並列に接続された共振用コンデンサからなり、
前記制御回路は、前記周波数変換回路の入力電流
を検知する入力電流検知回路と、前記パワースイ
ツチング半導体電圧または共振用インダクタ電圧
を検知する電圧検知回路と、前記入力電流検知回
路と電圧検知回路のうち高い方の電圧に応じて、
前記パワースイツチング半導体導通パルス幅を制
御するパルス幅制御回路とよりなることを特徴と
する周波数変換装置。２制御回路は、入力電流検知回路、電圧検知回
路、標準電圧設定回路のうちいずれか高い電圧を
出力するオア回路およびパルス幅制御回路を含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の周
波数変換装置。３電圧検知回路は、パワースイツチング半導体
のピーク電圧に応じた電圧を検出することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の周波数変換装
置。