KR20050007221A

KR20050007221A - 비동조형 고주파 발생장치

Info

Publication number: KR20050007221A
Application number: KR1020040101501A
Authority: KR
Inventors: 김지순
Original assignee: 김지순
Priority date: 2004-12-04
Filing date: 2004-12-04
Publication date: 2005-01-17

Abstract

본 발명은 비동조형 고주파 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 등의 도전체에 열처리작업이나 용해작업 등을 실시하는 고주파 유도 가열기의 고주파 발생장치에서 직류전원으로부터 고주파를 발생시키는 역변환부를 트랜지스터식 멀티 바이브레이터와 이를 제어하는 역변환제어기 및 출력트랜스로 구성함으로써, 고주파를 효과적으로 발생시킬 수 있고, 제작비용도 절감할 수 있을 뿐만 아니라 과전류 및 과전압으로 인한 고장을 미연에 방지할 수 있는 비동조형 고주파 발생장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 순변환부 및 순변제어기와, 상기 순변환부에서 출력된 직류전원을 교류전원으로 변환시켜 고주파를 발생시키는 역변환부로 구성된 고주파 발생장치에 있어서, 상기 역변환부는 2개의 트랜지스터(IGBT)가 병렬로 연결된 멀티 바이브레이터와, 상기 멀티 바이브레이터의 트랜지스터의 베이스단자에 교대로 작동전압을 인가하는 역변환제어기와, 상기 역변환제어기에 의해 발생되는 멀티 바이브레이터의 출력을 조합하여 교번전력을 발생시키는 출력트랜스로 구성됨을 특징으로 한 비동조형 고주파 발생장치가 제공된다.

Description

비동조형 고주파 발생장치{A non-oscillating type high frequency generator}

본 발명은 비동조형 고주파 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 등의 도전체에 열처리작업이나 용해작업 등을 실시하는 고주파 유도 가열기의 고주파 발생장치에서 직류전원으로부터 고주파를 발생시키는 역변환부를 트랜지스터식멀티 바이브레이터와 이를 제어하는 역변환제어기 및 출력트랜스로 구성함으로써, 고주파를 효과적으로 발생시킬 수 있고, 제작비용도 절감할 수 있을 뿐만 아니라 과전류 및 과전압으로 인한 고장을 미연에 방지할 수 있는 비동조형 고주파 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 고주파 유도 가열기는 다양한 형태를 가진 가열코일에 고주파전력을 인가하여 금속 등의 피가열물에 이를 설치하여 피가열물에서 발생되는 와전류 손실과 히스테리시스 손실에 의하여 고열이 발생되며 이를 이용하여 피가열물을 가열하는 장치이다. 이러한 고주파 유도 가열기는 피가열물의 일부분을 선택하여 국부가열이 가능하고, 가열시간과 온도분위기를 정밀하게 제어할 수 있으며, 연기와 가스 및 전면적인 열을 발생하지 않아 오염이 없어 3D기피산업에 성력화 및 자동화를 가능하게 하였다. 그리고 미숙련 초보자도 쉽게 조작이 가능하고, 다양한 출력과 폭넓은 주파수를 선택할 수 있었다. 그러나 이러한 종래의 고주파 유도 가열기의 고주파를 발생시키는 역변환부에는 고가인 고주파용 콘덴서와, 4개 이상의 다수개의 트랜지스터(IGBT)를 설치하여 구성함으로써 고주파 유도 가열기의 고주파 발생장치의 제작비용을 증가시킬 뿐만 아니라 납기, 고장 등의 문제로 인해 제조업체 뿐만 아니라 구입하여 사용하고 있는 사용업체에 많은 고충을 가져다 주는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 고주파 발생장치의 제작비용을 절감하고, 과전류 및 과전압에 따른 고장을 방지할 뿐만 아니라 고주파를 효율적으로 발생시키기 위하여, 고주파 발생장치에서 직류전원으로부터 고주파를 발생시키는 역변환부를 멀티 바이브레이터와, 상기 멀티 바이브레이터에 작동전압을 인가하는 역변환제어기와, 상기 역변환제어기에 의해 발생되는 멀티 바이브레이터의 출력을 조합하는 출력트랜스로 구성된 비동조형 고주파 발생장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 전체 구성회로도

도 2는 본 발명의 역변환부의 동작설명도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 순변환부 2 : 순변환제어기 3 : 역변환부

4 : 멀티 바이브레이터 5 : 역변환제어기 6 : 출력트랜스

7 : 가열코일 SCR1~SCR6 : 위상제어정류소자

C : 평활콘덴서 Q1, Q2 : 트랜지스터(IGBT)

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 비동조형 고주파 발생장치는 도 1에 도시된 바와 같이 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 순변환부(1) 및 순변환제어기(2)와, 상기 순변환부(1)에서 출력된 직류전원으로부터 고주파를 발생시키는 역변환부(3)로 구성된 고주파 발생장치에 있어서, 상기 역변환부(3)는 2개의 트랜지스터(Q1)(Q2)가 병렬로 연결된 멀티 바이브레이터(4)와, 상기 멀티 바이브레이터(4)의 트랜지스터(Q1)(Q2)의 베이스단자에 교대로 작동전압을 인가하는 역변환제어기(5)와, 상기 역변환제어기(5)에 의해 발생되는 멀티 바이브레이터(4)의 출력을 조합하여 교번전력을 발생시키는 출력트랜스(6)로 구성됨을 특징으로 하여, 상기 트랜지스터(Q1)(Q2)의 컬렉터단자는 출력트랜스(6)의 1차권선 양단에 연결되고, 이미터단자는 순변환부(1)의 (-)출력단에 연결되고, 베이스단자는 작동전압이 인가되도록 역변환제어기(5)의 제어단자에 연결되며, 순변환부(1)의 (+)출력단자는 출력트랜스(6)의 1차권선 중간텝에 연결된다.

상기 역변환제어기(5)는 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2)에 작동전압이 인가되는 사이에 소정의 지연시간(Dead Time)을 두고 작동전압이 인가되도록 하여 상기 트랜지스터(Q1)(Q2)와 출력트랜스(6)에 잔존하는 잔류전하가 소멸되게 하는 회로가 내부에 설치되어 있다.

또한 상기 멀티 바이브레이터(4)에는 과전류 및 과전압을 검출하여 트랜지스터(Q1)(Q2)를 보호하기 위한 트랜지스터(Q1)(Q2)와 병렬로 연결된 다이오드와, 출력트랜스(6)의 1차권선 중간텝에 각각 병렬로 연결된 저항 및 콘덴서로 구성된 안전장치가 내부에 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 비동조형 고주파 발생장치는 역변환부(3)를 구성하는 멀티 바이브레이터(4)와 역변환제어기(5) 및 출력트랜스(6)의 작용에 따라 상기 멀티 바이브레이터(4)의 2개 트랜지스터(Q1)(Q2)를 역변환제어기(5)로 각각 제어함으로써, 상기 역변환제어기(5)에 의해 발생되는 멀티 바이브레이터(4)의 출력을 조합하여 출력트랜스(6)에서 교번전력이 발생되는 장치로서 그 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 주파수와 진폭이 동일하고 120°의 위상차를 가진 3상 교류전원이 순변환부(1)의 양단에 입력되고, 입력된 3상 교류전원은 순변환부(1)의 6개 위상제어정류소자(SCR1~SCR6)를 제어하는 순변환제어기(2)의 위상제어작용과, 평활콘덴서(C)의 평활작용을 통해 직류전원으로 변환된다.

상기 순변환부(1)에서 변환된 직류전원은 역변환부(3)를 구성하는 멀티 바이브레이터(4)의 양단으로 입력되고, 입력된 상기 직류전원은 상기 멀티 바이브레이터(4)의 2개의 트랜지스터(Q1)(Q2)의 베이스단자에 작동전압을 교대로 인가함에 따라 상기 멀티 바이브레이터(4)의 출력이 출력트랜스(6)를 통해 조합된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 역변환제어기(5)는 2개의 트랜지스터(Q1)(Q2) 중에서 먼저 제1트랜지스터(Q1)의 베이스단자에 상기 제1트랜지스터(Q1)를 활성화시키는 작동전압을 인가함에 따라 A와 같이 작동되어 멀티 바이브레이터(4)는 반주기의 통전이 이루어져 상기 출력트랜스(6)에는 1차권선과 2차권선의 권선비에 따라 변압되어 양극에 해당하는 반주기의 교번전력이 출력되고, 다시 역변환제어기(5)는 상기 활성화된 제1트랜지스터(Q1)의 베이스단자에 인가된 작동전압을 해제함과 동시에 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단자에 제2트랜지스터(Q2)를 활성화시키는 작동전압을 인가함에 따라 B와 같이 작동되어 멀티 바이브레이터(4)는 반주기의 통전이 이루어져 상기 출력트랜스(6)에는 1차권선과 2차권선의 권선비에 따라 변압되어 음극에 해당하는 반주기의 교번전력이 출력된다. 여기서, 상기 역변환제어기(5)가 2개의 트랜지스터(Q1)(Q2)의 베이스단자에 상기 트랜지스터(Q1)(Q2)가 활성화되기 위한 작동전압을 각각 인가하는 시간주기를 필요에 따라 조정제어함으로써 상기 출력트랜스(6)에서 필요한 주파수를 가진 교번전력을 발생시킬 수 가 있는 것이다.

상기와 같이 역변환제어기(5)의 제어에 따라 제1트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q2)가 교대로 활성화상태와 비활성화상태가 계속적으로 변환됨으로써 필요한 주파수를 가진 교번전력이 발생하게 되는데, 이때 역변환제어기(5)의 내부에는 제1트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q2)에 작동전압이 인가될 때 그 사이에 소정의 지연시간(Dead Time)을 두고 작동전압이 인가되게 하는 회로가 부가되어 설치됨에 따라 트랜지시터(Q1)(Q2)와 출력트랜스(6)에 잔존하는 잔류전하를 완전히 소멸시켜 트랜지시터(Q1)(Q2)를 보호할 뿐만 아니라 출력트랜스(6)에서 출력되는 교번전력도보다 안정되게 한다.

상기와 같이 원하는 주파수의 교번전력이 발생된 출력트랜스(6)의 출력측에 다양한 단면모양과 코일형태를 가진 고주파 유도가열기의 가열코일(7)을 설치하고, 이를 금속 등의 도전체에 결합시켜 와전류 손실과 히스테리시스 손실에 의해 전기에너지에서 열에너지로 변환된 높은 열을 이용함으로써, 상기 도전체에 용해작업이나 열처리작업 등을 실시할 수 있게 된다.

그리고 멀티 바이브레이터(4)가 저가의 회로소자들로 구성되어 있음에 따라 종래의 고주파 발생장치를 구성한 고가의 고주파용 콘덴서와 4개의 이상의 많은 트랜지스터의 사용으로 인해 제작비용의 증가와, 납기 및 고장 등으로 인한 고충을 덜게 함으로써, 아주 경제적이면서도 우수한 고주파 발생장치를 제작할 수 있고, 또한 역변환제어기(5)에는 회로의 과전류 및 과전압을 검출하여 상기 과전류 및 과전압으로부터 회로소자를 보호하는 다수의 안전장치가 설치됨에 따라 트랜지스터(Q1)(Q2)를 보호하여 고주파 발생장치의 고장을 미연에 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 금속 등의 피가열물에 열처리작업이나 용해작업등을 실시하는 고주파 유도 가열기의 고주파 발생장치의 역변환부(3)를 트랜지스터식 멀티 바이브레이터(4)와 이를 제어하는 역변환제어기(5) 및 출력트랜스(6)로 구성함으로써 원하는 주파수의 교번전력을 효과적으로 발생시킬 수 있고, 또한 저가의 회로소자들로 구성함으로써 제작비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 멀티 바이브레이터(4)의 내부에 설치된 안전장치를 통해 과전류 및 과전압로 인한 고주파 발생장치의 고장을 미연에 방지하는 효과가 있다.

Claims

입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 순변환부(1) 및 순변환제어기(2)와, 상기 순변환부(1)에서 출력된 직류전원을 교류전원으로 변환시켜 고주파를 발생시키는 역변환부(3)로 구성된 고주파 발생장치에 있어서, 상기 역변환부(3)는 2개의 트랜지스터(Q1)(Q2)가 병렬로 연결된 멀티 바이브레이터(4)와, 상기 멀티 바이브레이터(4)의 트랜지스터(Q1)(Q2)의 베이스단자에 교대로 작동전압을 인가하는 역변환제어기(5)와, 상기 역변환제어기(5)에 의해 발생되는 멀티 바이브레이터(4)의 출력을 조합하여 교변전력을 발생시키는 출력트랜스(6)로 구성됨을 특징으로 한 비동조형 고주파 발생장치.
제1항에 있어서, 역변환제어기(4)는 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2)에 작동전압이 인가되는 사이에 소정의 지연시간(Dead Time)을 두고 작동전압이 인가되게 하는 회로가 내부에 설치되어 트랜지스터(Q1)(Q2)와 출력트랜스(6)에 잔존하는 잔류전하를 소멸되게 하는 비동조형 고주파 발생장치.
제1항에 있어서, 멀티 바이브레이터(4)는 회로의 과전류 및 과전압을 검출하여 트랜지스터(Q1)(Q2)를 보호하기 위한 콘덴서와 저항으로 구성된 것과, 다이오드로 구성된 안전장치가 내부에 설치된 비동조형 고주파 발생장치.