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JP2686689B2 - Inverter - Google Patents
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JP2686689B2 - Inverter - Google Patents

Inverter

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JP2686689B2
JP2686689B2 JP4038668A JP3866892A JP2686689B2 JP 2686689 B2 JP2686689 B2 JP 2686689B2 JP 4038668 A JP4038668 A JP 4038668A JP 3866892 A JP3866892 A JP 3866892A JP 2686689 B2 JP2686689 B2 JP 2686689B2
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phase control
output
inverter
control angle
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俊司 福島
巖 松本
清和 中村
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば被加熱材を誘導
加熱するのに用いるインバータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter used for induction heating a material to be heated.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱間圧延ラインを搬送中の圧延材を加熱
するために誘導加熱装置が使用されている。この誘導加
熱装置は、搬送中の圧延材を全長にわたって均一に加熱
するために、圧延材の加熱位置、即ち負荷に応じて位相
制御した負荷電流により加熱出力を変化させるべく制御
整流素子を用いたインバータを備えている。
2. Description of the Related Art An induction heating device is used to heat a rolled material being conveyed in a hot rolling line. This induction heating device uses a control rectifying element to change the heating output by the load current whose phase is controlled according to the heating position of the rolled material, that is, the load, in order to uniformly heat the rolled material being conveyed over the entire length. Equipped with an inverter.

【0003】従来のこの種のインバータは負荷電流を位
相制御する位相制御角を出力電流が変わっても変更せず
に運転しており、そのため出力が大きいインバータでは
無負荷時及び規定出力の10%程度以下である極低負荷時
には運転が不能となる。これは制御整流素子間の転流が
安定に行えないことに起因している。即ち、オンしてい
る制御整流素子をオフさせるのに負荷電流を利用してい
るからであり、負荷電流が小さい場合は、制御整流素子
をオフさせ得ないのである。
Conventional inverters of this type operate without changing the phase control angle for controlling the phase of the load current even when the output current changes. Therefore, in an inverter with a large output, no load and 10% of the specified output are used. When the load is extremely low, which is less than the level, operation becomes impossible. This is because the commutation between the controlled rectifying elements cannot be performed stably. That is, this is because the load current is used to turn off the control rectifying element that is on, and when the load current is small, the control rectifying element cannot be turned off.

【0004】そのため低負荷時にオンしている制御整流
素子を安定にオフさせるために制御整流素子に自己消弧
型の例えばGTO を使用することが考えられ、あるいは負
荷電流を流すダミー負荷を接続することが考えられてい
る。しかし前者の方法を採用するには大容量で高速スイ
ッチングする極めて高価なGTO を使用しなければならず
実用化されていない。一方、後者の方法を採用すれば、
ダミー負荷が無駄な電力を消費して効率を低下させるか
らこれも実用化に至っていない。
Therefore, in order to stably turn off the controlled rectifying element that is turned on when the load is low, it is considered to use a self-extinguishing type GTO, for example, as the controlled rectifying element, or connect a dummy load that flows a load current. Is being considered. However, in order to adopt the former method, an extremely expensive GTO with large capacity and high speed switching must be used, and it has not been put to practical use. On the other hand, if the latter method is adopted,
Since the dummy load consumes unnecessary power and reduces efficiency, this has not been put into practical use either.

【0005】一方、別の誘導加熱方法としては、例えば
特公昭55-10958号公報に誘導加熱による被加熱材の加熱
温度制御方法が提案されている。この誘導加熱方法は、
インバータの運転を断続制御することにより、平均的な
出力を低下させて、インバータの出力の下限値をより低
下させるようにしている。
On the other hand, as another induction heating method, for example, Japanese Patent Publication No. 55-10958 proposes a method of controlling the heating temperature of a material to be heated by induction heating. This induction heating method
By intermittently controlling the operation of the inverter, the average output is reduced, and the lower limit value of the output of the inverter is further reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のイン
バータは前述したように、極低負荷時には運転が不能と
なるから加熱出力範囲が制限される。そのため1台のイ
ンバータによって圧延材の加熱位置に応じた適正な加熱
出力を出力し得ない。またGTO 又はダミー負荷を使用す
る場合はコスト又は効率上から実用し得ないという問題
がある。
By the way, as described above, the conventional inverter cannot operate at an extremely low load, so that the heating output range is limited. Therefore, a single inverter cannot output a proper heating output according to the heating position of the rolled material. There is also a problem that the GTO or dummy load cannot be put to practical use in terms of cost or efficiency.

【0007】一方、インバータをオン, オフ制御して平
均的な出力を低下させる方法では、極低負荷時には安定
してオン状態を保持できず、また加熱出力が断続して圧
延材の加熱が不均一になるという問題がある。本発明は
斯かる問題に鑑み、搬送している被加熱材をその全長に
わたり均一に誘導加熱できるインバータを提供すること
を目的とする。
On the other hand, in the method of controlling the inverter on / off to reduce the average output, the on-state cannot be stably maintained at an extremely low load, and the heating output is intermittent so that the rolling material is not heated. There is a problem that it becomes uniform. In view of such a problem, it is an object of the present invention to provide an inverter capable of uniformly inductively heating a material to be heated that is being conveyed over its entire length.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るインバータ
は、その出力電流を検出する電流検出回路と、検出した
出力電流と所定値とを比較する複数の比較回路と、該比
較回路の比較結果を保持する複数の保持回路と、該保持
回路が保持する比較結果の組合せにより負荷の構成の移
行を判定して出力する状態移行判定回路と、該状態移行
判定回路の出力により制御整流素子の位相制御角を決定
する位相制御角発生回路とを備え、決定した位相制御角
によって出力電流を調節すべくなしてあることを特徴と
する。
An inverter according to the present invention includes a current detection circuit for detecting its output current, a plurality of comparison circuits for comparing the detected output current with a predetermined value, and a comparison result of the comparison circuits. , A state transition determination circuit that determines and outputs the transition of the load configuration based on the combination of the comparison results retained by the retention circuit, and the phase of the control rectifying element based on the output of the state transition determination circuit. A phase control angle generation circuit for determining a control angle is provided, and the output current is adjusted according to the determined phase control angle.

【0009】[0009]

【作用】出力電流を検出し、検出した出力電流と所定値
とを比較する。出力電流が所定値以上 (以下) になると
出力電流を減少 (増加) させるべき位相制御角を定め、
定めた位相制御角で制御整流素子を導通位相制御する。
これにより負荷が変化して出力電流が変化すると、位相
制御角が変化し、負荷の変化を吸収し、出力電流の変化
を抑制する。このため負荷が小さい場合にも制御整流素
子をオフさせるに足るだけの負荷電流を確保させること
ができる。
The output current is detected and the detected output current is compared with a predetermined value. Determine the phase control angle that should decrease (increase) the output current when the output current exceeds the specified value (below).
Conducting phase control of the controlled rectifying element is performed at the determined phase control angle.
As a result, when the load changes and the output current changes, the phase control angle changes, the load change is absorbed, and the output current change is suppressed. Therefore, even when the load is small, it is possible to secure a load current sufficient to turn off the controlled rectifying element.

【0010】[0010]

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面により詳
述する。図1(a) は圧延ラインを搬送する圧延材を誘導
加熱する状態を示す模式的平面図であり、図1(b) はそ
の模式的側面図である。搬送される圧延材Aの側端縁側
夫々の上方に加熱コイルB1 ,B1 が配設されており、
加熱コイルB1 ,B1 夫々の下方には加熱コイルB2
2 (一方のみ図示)が配設されている。加熱コイルB
1 ,B1 、B2 ,B2 はインバータCと接続されてお
り、インバータCから加熱コイルB1 ,B1 、B2 ,B
2 に交流電流が供給されて、加熱コイルB1,B1 、B
2 ,B2 には交流電流に応じて加熱出力が得られ、その
加熱出力により圧延材Aが加熱されるようになってい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 (a) is a schematic plan view showing a state of induction heating a rolled material conveyed on a rolling line, and FIG. 1 (b) is a schematic side view thereof. Heating coils B 1 and B 1 are arranged above the side edges of the rolled material A to be conveyed,
Heating coil B 1, B 1 below the respective heating coils B 2,
B 2 (only one shown) is provided. Heating coil B
1 , B 1 , B 2 , B 2 are connected to the inverter C, and the heating coils B 1 , B 1 , B 2 , B are connected from the inverter C.
AC current is supplied to 2 and heating coils B 1 , B 1 , B
A heating output is obtained at 2 and B 2 according to the alternating current, and the rolled material A is heated by the heating output.

【0011】また搬送される圧延材Aの上方であって、
加熱コイルB1 ,B1 に対する圧延材Aの搬入側及び搬
出側には、圧延材Aを検出する圧延材センサPH0 ,PH1
を配設している。
Above the rolled material A being conveyed,
The carry-in side and the carry-out side of the strip A to the heating coil B 1, B 1 is rolled material sensor PH0 for detecting the rolled material A, PH1
Is arranged.

【0012】図2は本発明に係るインバータの要部構成
を示すブロック図である。3相交流電源3Pは、6相整流
をするコンバータ部CNV を構成している制御整流素子CR
1 (CR2 ,CR3 )のアノードと制御整流素子CR4 (C
R5 ,CR6 )のカソードとの各接続部と接続される。制
御整流素子CR1 ,CR2 ,CR3 の各カソードは共通に接続
され、その接続部はリアクトルDCL を介して、直流電圧
を交流電圧に変換する制御整流素子CR10,CR11,CR12
CR13からなるインバータ部INV の制御整流素子CR10,CR
12の各アノードと接続される。
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of an inverter according to the present invention. The 3-phase AC power supply 3P is a control rectifier element CR that constitutes the converter unit CNV that performs 6-phase rectification.
1 (CR 2 , CR 3 ) anode and control rectifier CR 4 (C
R 5 and CR 6 ) are connected to each connection to the cathode. The cathodes of the controlled rectifiers CR 1 , CR 2 and CR 3 are connected in common, and the connection part is a controlled rectifier CR 10 , CR 11 , CR 12 , which converts a DC voltage into an AC voltage via a reactor DCL.
Controlled rectifier element of inverter INV consisting of CR 13 CR 10 , CR
Connected with each of the 12 anodes.

【0013】制御整流素子CR10 (CR12) のカソードは制
御整流素子CR11 (CR13) のアノードと接続され、制御整
流素子CR11 ,CR13のカソードは共通に接続されて、コン
バータCNV の制御整流素子CR4 , CR5 ,CR6 の各アノー
ドと接続される。コンバータ部CNV とリアクトルDCL と
を接続している回路の回路途中には負荷電流を検出する
電流検出器DAが配設される。インバータ部INV の制御整
流素子CR10及びCR11の接続部と、制御整流素子CR12及び
CR13の接続部との間には、加熱コイルB1 とB2 との直
列回路にコンデンサDを並列接続した負荷回路LCが介装
され、またインバータの運転開始時に負荷回路LCを並列
共振状態にする起動回路ISが介装される。
The cathode of the controlled rectifier element CR 10 (CR 12 ) is connected to the anode of the controlled rectifier element CR 11 (CR 13 ), and the cathodes of the controlled rectifier elements CR 11 and CR 13 are connected in common to connect the converter CNV. Connected to the anodes of controlled rectifiers CR 4 , CR 5 , and CR 6 . A current detector DA for detecting a load current is arranged in the middle of the circuit connecting the converter unit CNV and the reactor DCL. The connection part of the control rectifiers CR 10 and CR 11 of the inverter INV and the control rectifiers CR 12 and CR 11
A load circuit LC in which a capacitor D is connected in parallel to the series circuit of the heating coils B 1 and B 2 is provided between the connection part of the CR 13 and the load circuit LC is in a parallel resonance state at the start of operation of the inverter. The start-up circuit IS is interposed.

【0014】ここで、先ず本発明の原理を説明する。本
発明のインバータは、極低負荷から最高負荷に至るまで
の負荷範囲にわたり安定した運転を行わせるために、運
転中のインバータの出力電流に応じて、インバータの位
相制御角を変更して負荷の変化によって出力電流が大き
く変化しないようにする。即ち、インバータ部INV から
見た負荷回路LCのインピーダンスをZL 、インバータ部
INV から負荷回路LCへの出力をP、インバータ部INV の
位相制御角 (出力電圧と出力電流との位相差) をγとす
ると、インバータ部INV の出力電流Iは、
First, the principle of the present invention will be described. The inverter of the present invention changes the phase control angle of the inverter according to the output current of the operating inverter in order to perform stable operation over a load range from an extremely low load to a maximum load, and Make sure that the output current does not change significantly due to changes. That is, the impedance of the load circuit LC seen from the inverter INV is Z L , the inverter
When the output from INV to the load circuit LC is P and the phase control angle of the inverter INV (phase difference between the output voltage and the output current) is γ, the output current I of the inverter INV is

【0015】[0015]

【数1】 (Equation 1)

【0016】で表される。したがって、負荷インピーダ
ンスZL 及び位相制御角γが一定であれば、低負荷時に
は出力電流Iが極度に減少するため、制御整流素子の転
流が不能になりインバータの運転が不能になる。一方、
負荷回路LCに与える出力P、即ちインバータ部INV の出
力電流に応じて位相制御角γを変更すれば、出力電流I
は出力Pの影響をうけなくなる。
## EQU1 ## Therefore, if the load impedance Z L and the phase control angle γ are constant, the output current I is extremely reduced when the load is low, so that the commutation of the controlled rectifying element is disabled and the operation of the inverter is disabled. on the other hand,
If the phase control angle γ is changed according to the output P given to the load circuit LC, that is, the output current of the inverter INV, the output current I
Is not affected by the output P.

【0017】そして出力Pが小さい場合は位相制御角γ
を大きく(したがって cosγを小さく) することによ
り、転流に必要な出力電流Iを確保する。そして出力P
が増加するにともない出力電流Iが増加するから、位相
制御角γを小さく(したがってcosγを大きく) するこ
とにより出力電流Iの極端な増加を抑制する。したがっ
て、このような制御動作を出力Pの変化に応じて繰り返
せば出力電流Iを大幅に変更することなく、出力Pの大
幅な変化に対応できて、加熱出力範囲を拡大することが
できる。
When the output P is small, the phase control angle γ
Is increased (and therefore cosγ is decreased), the output current I required for commutation is secured. And output P
Since the output current I increases with increasing, the phase control angle γ is reduced (and therefore cosγ is increased) to suppress the extreme increase of the output current I. Therefore, if such a control operation is repeated according to the change of the output P, it is possible to cope with the large change of the output P without enlarging the output current I and to expand the heating output range.

【0018】図3は図2に示した本発明に係るインバー
タの制御回路の構成を示すブロック図である。電流検出
器DAが検出した出力電流Iはリセット用比較回路COMPR
1,セット用比較回路COMPS2,リセット用比較回路COMPR
2,セット用比較回路COMPS3の各一側入力端子へ入力さ
れ、夫々の他側入力端子には基準値IR1,IS2,IR2
S3が入力される。図6に示すようにIR2>IR1>IS3
>IS2である。比較回路COMPR1の比較結果たる出力信号
はフリップフロップFF1 のリセット端子Rへ入力され、
そのセット端子Sには起動状態を選択する状態選択信号
SS1 及びインバータ停止指令信号IVS が入力される。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control circuit of the inverter according to the present invention shown in FIG. The output current I detected by the current detector DA is the comparison circuit COMPR for reset.
1, set comparison circuit COMPS2, reset comparison circuit COMPR
2, input to each one side input terminal of the set comparator circuit COMPS3, and reference values I R1 , I S2 , I R2 , to the other side input terminals respectively.
I S3 is input. As shown in FIG. 6, I R2 > I R1 > I S3
> I S2 . Comparison result serving the output signal of the comparator circuit COMPR1 is inputted to the reset terminal R of the flip-flop FF 1,
The set terminal S has a state selection signal for selecting an activation state.
SS 1 and inverter stop command signal IVS are input.

【0019】比較回路COMPS2の出力信号及び状態選択信
号SS2 はフリップフロップFF2 のセット端子Sへ入力さ
れ、そのリセット端子Rには比較回路COMPR2の出力信号
が入力される。比較回路COMPS3の出力信号及び状態選択
信号SS3 はフリップフロップFF3 のセット端子Sへ入力
され、そのリセット端子Rにはインバータ停止指令信号
IVS が入力される。フリップフロップFF1 ,FF2 ,FF3
のラッチデータS1 ,S2 ,S3 は状態移行判定回路X
へ入力される。状態移行判定回路Xの判定結果たる出力
信号Sは位相制御角発生回路Yへ入力される。位相制御
角発生回路Yで発生させた位相制御角γの信号はインバ
ータ部INV の制御整流素子CR10,CR11,CR12,CR13のゲ
ートに与えられ、これらを点弧させる。
The output signal of the comparison circuit COMPS2 and the state selection signal SS 2 are input to the set terminal S of the flip-flop FF 2 , and the output signal of the comparison circuit COMPR2 is input to the reset terminal R thereof. Output signal and the state selection signal SS 3 of the comparator circuit COMPS3 is inputted to the set terminal S of the flip-flop FF 3, the inverter stop signal is in its reset terminal R
IVS is input. Flip-flops FF 1 , FF 2 , FF 3
Latch data S 1 , S 2 , S 3 of the state transition judging circuit X
Is input to The output signal S, which is the determination result of the state transition determination circuit X, is input to the phase control angle generation circuit Y. The signal of the phase control angle γ generated by the phase control angle generation circuit Y is given to the gates of the controlled rectifying elements CR 10 , CR 11 , CR 12 and CR 13 of the inverter unit INV to ignite them.

【0020】ところで、このように構成したインバータ
の負荷回路LCは加熱コイルB1 , B2 とコンデンサDと
により並列共振回路を形成しているから、起動回路ISに
よる初期放電により発振を開始して、そのときのインバ
ータ部INV の出力電圧V及び出力電流Iの波形は図4に
示す如く変化することになる。
By the way, since the load circuit LC of the inverter thus constructed forms a parallel resonance circuit by the heating coils B 1 and B 2 and the capacitor D, the oscillation is started by the initial discharge by the starting circuit IS. The waveforms of the output voltage V and the output current I of the inverter INV at that time change as shown in FIG.

【0021】なお、位相制御角γを例えば3段階(位相
制御角γの切換段数をnとした場合n=3)に変化させ
るものとし、インバータの起動時を状態1とし、その後
負荷が増加して出力電流Iが増加するにしたがい状態2
から状態3へと推移するものとし、その状態変化にした
がい cosγ1 < cosγ2 < cosγ3 となるように位相制
御角γ1 ,γ2 ,γ3 を選択する。更にインバータの起
動時には位相制御角γ1 を選択するように状態選択信号
SS1 及びSS2 が出力されるようにしておく。
It is assumed that the phase control angle γ is changed in, for example, three stages (n = 3 when the number of switching stages of the phase control angle γ is n), the state at the time of starting the inverter is set to 1 and then the load increases. State 2 as the output current I increases
From the state to the state 3, and the phase control angles γ 1 , γ 2 , and γ 3 are selected so that cos γ 1 <cos γ 2 <cos γ 3 according to the state change. Furthermore, when the inverter is started, the state selection signal to select the phase control angle γ 1
Make sure that SS 1 and SS 2 are output.

【0022】状態移行判定回路Xは、フリップフロップ
FF1 , FF2 , FF3 からの信号S1 ,S2 , S3 が(H,
H, L) (L, H, H) 又は (H, L, L) である場合
に位相制御角をγ1 ,(L, H, L) 又は (L, L, H)
である場合に位相制御角をγ2 ,(L, L, L) である場
合に位相制御角をγ3とする信号Sを位相制御角発生回
路Yへ出力するものである。
The state transition judging circuit X is a flip-flop.
FF 1, FF 2, signals S 1 from the FF 3, S 2, S 3 is (H,
H, L) (L, H, H) or (H, L, L), the phase control angle is γ 1 , (L, H, L) or (L, L, H)
When the phase control angle is γ 2 and (L, L, L), the signal S for setting the phase control angle to γ 3 is output to the phase control angle generating circuit Y.

【0023】次にこのように構成したインバータの動作
を、その制御内容を示す図5のフローチャート、位相制
御角に対する出力電流変化を示す図6及び圧延材の搬送
状態を示す図7とともに説明する。なお、説明の便宜
上、図3は位相制御角γを3段階に切換える場合につい
て示す。図6は縦軸を出力電流I及び位相制御角γと
し、横軸を時間tとしている。いま、図7(a) に示すよ
うに圧延材Aが加熱コイルB1 ,B2 の搬入側に位置す
ると圧延材センサPHO により圧延材Aが検出される。そ
してインバータの起動時には、起動状態選択信号SS1
びSS2 がフリップフロップFF1 及びFF2 のセット端子S
に入力される。
Next, the operation of the thus constructed inverter will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 showing the control contents, FIG. 6 showing the output current change with respect to the phase control angle, and FIG. 7 showing the rolled material conveyance state. For convenience of explanation, FIG. 3 shows a case where the phase control angle γ is switched in three stages. In FIG. 6, the vertical axis represents the output current I and the phase control angle γ, and the horizontal axis represents the time t. Now, as shown in FIG. 7A, when the rolled material A is located on the loading side of the heating coils B 1 and B 2 , the rolled material sensor PHO detects the rolled material A. When the inverter is activated, the activation state selection signals SS 1 and SS 2 are set to the set terminals S of the flip-flops FF 1 and FF 2.
Is input to

【0024】これによりフリップフロップFF1 及びFF2
がセットされる。フリップフロップFF2 は後述するよう
に停止の操作でリセット状態にある。従ってS1 ,
2 , S3 の夫々がH, H, Lである信号が状態制御判
定回路Xへ入力され、それに応じた信号Sを位相制御角
発生回路Yへ与える。位相制御角発生回路Yは状態1の
位相角γ1 を発生する。このときの出力電流I1
As a result, the flip-flops FF 1 and FF 2
Is set. The flip-flop FF 2 is in a reset state by a stop operation as described later. Therefore, S 1 ,
A signal in which S 2 and S 3 are H, H, and L, respectively, is input to the state control determination circuit X, and a corresponding signal S is given to the phase control angle generation circuit Y. The phase control angle generation circuit Y generates the phase angle γ 1 of state 1. The output current I 1 at this time is

【0025】[0025]

【数2】 (Equation 2)

【0026】で表わされる。位相制御角γ1 は目標出力
範囲の下限値Pmin を出力している時にも出力電流I1
が転流限界電流Icom 以上を確保するよう決定する。即
ちcosγ1 となるように、位相制御角γ1 を決定する。それによ
り、インバータ部INV の制御整流素子CR10,CR11,C
R12,CR13を位相制御する位相制御角γをγ1 にセット
する(L1)。そしてインバータ部INV から負荷回路LCに出
力電流Iが流れ始めて圧延材Aを誘導加熱する。
## EQU2 ## The phase control angle γ 1 is the output current I 1 even when the lower limit value P min of the target output range is being output.
Determines to secure a commutation limit current I com or more. That is, cosγ 1 is The phase control angle γ 1 is determined so that As a result, the controlled rectifiers CR 10 , CR 11 , C of the inverter INV are
The phase control angle γ that controls the phase of R 12 and CR 13 is set to γ 1 (L1). Then, the output current I starts to flow from the inverter INV to the load circuit LC, and the rolled material A is induction-heated.

【0027】続いてインバータ停止信号IVS が入力され
たか否かを調べ加熱を停止するか否かを判断し(L2)、加
熱停止と判断すると制御動作を終了する。加熱中であっ
て、図7(b) に示すように圧延材Aの先端が加熱コイル
1 ,B2 の搬入側から、加熱コイルB1 ,B2 の間に
進入を始めた状態になると負荷が増加して出力Pが増加
する。出力Pが増加すると(2) 式により、また図6に示
すように出力電流I1が増加する。その出力電流I1
電流検出器DAが検出し、検出した出力電流I1が比較回
路COMPR1,COMPS2,COMPR2,COMPS3に入力される。
Subsequently, it is determined whether or not the inverter stop signal IVS is input to determine whether or not to stop heating (L2), and when it is determined to stop heating, the control operation is ended. Even during heating, the tip of the rolled material A from the carry-in side of the heating coil B 1, B 2, as shown in FIG. 7 (b), when a state began enters between the heating coil B 1, B 2 The load increases and the output P increases. When the output P increases, the output current I 1 increases according to the equation (2) and as shown in FIG. The output current I 1 is detected by the current detector DA, and the detected output current I 1 is input to the comparison circuits COMPR1, COMPS2, COMPR2, COMPS3.

【0028】比較回路COMPR1は基準値IR1と出力電流I
1 とを比較し、出力電流I1 が基準値IR1を超えたと判
断すると(L3)、比較回路COMPR1は出力信号を出力してフ
リップフロップFF1 のリセット端子Rに与える。それに
よりフリップフロップFF1 がリセットされ、フリップフ
ロップFF1 から状態移行判定回路Xに入力される状態信
号S1 は「L」(即ちオフ)になる。それにより状態移
行判定回路Xは状態信号S1 が「H」から「L」に反転
したことにより現在の状態1から状態2に移行したと判
定し、その信号Sを位相制御角発生回路Yへ入力する。
その信号Sに応じて位相制御角発生回路Yは状態2の位
相制御角γ2 に変更する(L4)。
The comparison circuit COMPR1 has a reference value I R1 and an output current I
When it is determined that the output current I 1 has exceeded the reference value I R1 (L3), the comparison circuit COMPR1 outputs an output signal and supplies it to the reset terminal R of the flip-flop FF 1 . As a result, the flip-flop FF 1 is reset, and the state signal S 1 input from the flip-flop FF 1 to the state transition determination circuit X becomes “L” (that is, off). As a result, the state transition determination circuit X determines that the state signal S 1 is inverted from "H" to "L" and thus transitions from the current state 1 to state 2, and outputs the signal S to the phase control angle generation circuit Y. input.
In response to the signal S, the phase control angle generation circuit Y changes to the phase control angle γ 2 in state 2 (L4).

【0029】それにより図6に示す時点t1 で出力電流
2 は、
As a result, the output current I 2 at the time t 1 shown in FIG.

【0030】[0030]

【数3】 (Equation 3)

【0031】に変化する。ここで cosγ1 < cosγ2
あるので、出力電流I2 が減少する。このようにして状
態2で運転しているときに、図7(c) に示すように圧延
材Aの中央部が加熱コイルB1 ,B2 間まで搬送され、
負荷が更に増加して出力Pが増加すると(4) 式により出
力電流I2 が増加する。この出力電流I2 は前記同様に
電流検出器DAが検出しているから比較回路COMPR2は基準
値IR2と比較し、基準値IR2以上になると(L6)、比較回
路COMPR2から信号が出力され、フリップフロップFF2
リセットされて、状態信号S2 が「L」となる。
Changes to. Since cos γ 1 <cos γ 2 here, the output current I 2 decreases. In this way, when operating in the state 2, as shown in FIG. 7 (c), the central portion of the rolled material A is conveyed to between the heating coils B 1 and B 2 ,
When the load further increases and the output P increases, the output current I 2 increases according to the equation (4). Comparator circuit COMPR2 since this output current I 2 is detected by the same way the current detector DA is compared with a reference value I R2, becomes equal to or larger than the reference value I R2 (L6), the signal is outputted from the comparison circuit COMPR2 The flip-flop FF 2 is reset, and the state signal S 2 becomes “L”.

【0032】これにより状態移行判定回路Xは状態2か
ら状態3に移行したと判定し、その信号Sを位相制御角
発生回路Yへ入力して、それまでの位相制御角γ2 を状
態3の位相制御角γ3 に変更する(L7)。それにより図6
に示す時点t2 で出力電流I2 は、
As a result, the state transition judging circuit X judges that the state has changed from the state 2 to the state 3, and the signal S thereof is inputted to the phase control angle generating circuit Y so that the phase control angle γ 2 so far is changed to that of the state 3. Change to the phase control angle γ 3 (L7). As a result, FIG.
The output current I 2 at time t 2 shown in

【0033】[0033]

【数4】 (Equation 4)

【0034】に変化する。ここで cosγ2 < cosγ3
あるので、出力電流が減少する。また状態3で運転して
いるときに図7(d) に示すように圧延材Aの後端が加熱
コイルB1 ,B2 間に位置して負荷が減少し、出力Pが
減少すると、(5) 式により出力電流I3 が減少する。こ
の出力電流I3 は前記同様に検出されて、比較回路COMP
S3が出力電流I3 と基準値IS3とを比較し基準値IS3
下になると、フリップフロップFF3 がセットされ状態信
号S3 は「H」に保持される。
Changes to. Since cosγ 2 <cosγ 3 here, the output current decreases. Further, when operating in state 3, as shown in FIG. 7 (d), when the rear end of the rolled material A is located between the heating coils B 1 and B 2 and the load decreases and the output P decreases, The output current I 3 decreases according to the equation (5). This output current I 3 is detected in the same manner as described above, and the comparison circuit COMP
When S3 compares the output current I 3 with the reference value I S3 and becomes equal to or less than the reference value I S3 , the flip-flop FF 3 is set and the state signal S 3 is held at “H”.

【0035】この状態信号S3 が「H」であると状態移
行判定回路Xは状態3から状態2に移行したと判定し(L
8)、その信号Sが位相制御角発生回路Yへ入力され、位
相制御角発生回路Yは信号Sに応じて位相制御角γ3
状態2の位相制御角γ2 に変更する(L4)。それにより図
6に示す時点t3 で出力電流I2 は(3) 式により変化す
る。ここで cosγ2 < cosγ3 であるので出力電流I2
は増加する。
When the status signal S 3 is "H", the status shift judging circuit X judges that the status 3 has shifted to the status 2 (L
8), the signal S is input to the phase control angle generation circuit Y, and the phase control angle generation circuit Y changes the phase control angle γ 3 to the phase control angle γ 2 in state 2 according to the signal S (L4). As a result, the output current I 2 changes according to the equation (3) at the time point t 3 shown in FIG. Since cosγ 2 <cos 3 here, the output current I 2
Increases.

【0036】このように状態2で運転しているときに、
図7(e) に示すように圧延材Aが加熱コイルB1 ,B2
の搬出側から離反して負荷が減少すると、(4) 式により
出力電流I2 が減少する。この出力電流I2 は前記同様
に検出され、比較回路COMPS2が出力電流I2 と基準値I
S2とを比較する(L5)。基準値IS2以下になると比較回路
COMPS2からの信号によりフリップフロップFF2 はセット
されて、状態信号S2は「H」に保持される。そのため
状態移行判定回路Xは状態2から状態1に移行したと判
定し、その信号Sを位相制御角発生回路Yへ入力する。
As described above, when operating in the state 2,
As shown in Fig. 7 (e), the rolled material A has heating coils B 1 and B 2
When the load is reduced by separating from the unloading side, the output current I 2 decreases according to the equation (4). This output current I 2 is detected in the same manner as described above, and the comparison circuit COMPS 2 outputs the output current I 2 and the reference value I 2.
Compare with S2 (L5). When the reference value I S2 or less, the comparison circuit
Flip-flop FF 2 by a signal from COMPS2 is set, the state signal S 2 is held at "H". Therefore, the state transition determination circuit X determines that the state 2 has transited to the state 1 and inputs the signal S to the phase control angle generation circuit Y.

【0037】位相制御角発生回路Yは入力された信号S
に応じて位相制御角γ2 を状態1の位相制御角γ1 に変
更する(L1)。それにより図6に示す時点t4 で出力電流
2は(4) 式により変化する。ここで cosγ1 < cosγ
2 であるから出力電流I2 は増加し、転流限界電流I
com 以上が確保される。
The phase control angle generation circuit Y receives the input signal S
Accordingly, the phase control angle γ 2 is changed to the phase control angle γ 1 in the state 1 (L1). As a result, the output current I 2 changes according to the equation (4) at the time point t 4 shown in FIG. Where cosγ 1 <cosγ
2 , the output current I 2 increases, and the commutation limit current I
More than com is secured.

【0038】このようにして出力Pが極低負荷から最高
負荷に至るまでの出力の大きい変化を位相制御角γで吸
収し、出力電流の変化を抑制して、インバータの出力電
流を広範囲に安定させることができる。それにより圧延
材Aを加熱ムラを生じずに加熱できることになる。
In this way, a large change in the output P from the extremely low load to the maximum load is absorbed by the phase control angle γ, the change in the output current is suppressed, and the output current of the inverter is stabilized in a wide range. Can be made. As a result, the rolled material A can be heated without causing uneven heating.

【0039】なおインバータを停止させる場合はフリッ
プフロップFF1 及びFF3 にインバータ停止指令信号IVS
を与える。これにより (H, H,L) 又は (H, L,
L) となり、位相制御角はγ1 となる。但し、これとは
別にインバータの駆動が停止される。従って位相制御角
γ1 自体は格別の意味をもたない。
When stopping the inverter, the inverter stop command signal IVS is sent to the flip-flops FF 1 and FF 3.
give. This gives (H, H, L) or (H, L,
L) and the phase control angle is γ 1 . However, the drive of the inverter is stopped separately from this. Therefore, the phase control angle γ 1 itself has no special meaning.

【0040】図8は本発明によるインバータの位相制御
角γ、出力電流I及び出力Pを実線で示し、従来のイン
バータの位相制御角γ及び出力電流Iを破線で示した波
形図であり、従来のインバータの出力Pは、本発明のイ
ンバータの出力Pと同じ曲線で示している。なお、縦軸
を出力P,出力電流I,位相制御角γとし、横軸を時間
としている。
FIG. 8 is a waveform diagram showing the phase control angle γ, the output current I and the output P of the inverter according to the present invention by the solid line, and the phase control angle γ and the output current I of the conventional inverter by the broken line. The output P of the inverter is shown by the same curve as the output P of the inverter of the present invention. The vertical axis represents output P, output current I, and phase control angle γ, and the horizontal axis represents time.

【0041】この図から明らかなように従来のインバー
タは出力電流Iが変化しても位相制御角γは例えばγ3
で一定しているから出力Pの変化に比例して出力電流I
が変化する。また出力電流Iが転流限界電流Icom 以下
に減少した期間では、インバータ部の制御整流素子が転
流せず、インバータの運転が不能になる。
As is clear from this figure, in the conventional inverter, the phase control angle γ is, for example, γ 3 even if the output current I changes.
Since it is constant at, the output current I is proportional to the change of the output P.
Changes. Further, during the period when the output current I is reduced to the commutation limit current I com or less, the controlled rectifying element of the inverter section does not commutate, and the operation of the inverter becomes impossible.

【0042】これに対し本発明のインバータは出力電流
Iの変化により位相制御角γが変更されるから、負荷が
増加し、出力電流Iが増加するときは、負荷に素早く追
従し、一方出力電流が減少するときは徐々に減少し、出
力電流Iの変化幅が減少する。また出力電流Iは転流限
界電流Icom 以上が確保されるからインバータの運転が
不能になることがない。
On the other hand, in the inverter of the present invention, since the phase control angle γ is changed by the change of the output current I, when the load increases and the output current I increases, the load is quickly followed, while the output current I increases. Is gradually reduced, the change width of the output current I is reduced. Further, since the output current I is ensured to be equal to or more than the commutation limit current I com , the operation of the inverter will not be disabled.

【0043】なお、本実施例では比較回路COMPR1,COMP
S2,COMPR2,COMPS3を用いて位相制御角γを3段階に切
換える場合について説明したが、これは単なる例示であ
り、実用上は、更に多くの比較回路を用いて、位相制御
角γをより多段階に切換えるようにするのは勿論であ
り、実施例に何ら限定されるものではない。
In this embodiment, the comparison circuits COMPR1 and COMP
The case where the phase control angle γ is switched to three stages using S2, COMPR2, and COMPS3 has been described, but this is merely an example, and in practice, a larger number of comparator circuits are used to increase the phase control angle γ. It goes without saying that the steps are switched, and the present invention is not limited to the embodiment.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上詳述したように本発明は出力が変化
した場合、インバータを位相制御する位相制御角を変更
するようにしたから、極低負荷時においてもインバータ
部の制御整流素子の転流が不能になることがなく、イン
バータの出力範囲を大幅に拡大することができる。した
がって本発明のインバータを誘導加熱に適用した場合
は、被加熱材に加熱ムラが生じることなく良好な加熱状
態が得られて、また、被加熱材進入前から通過後までの
運転が可能になることにより、被加熱材の前端から後端
までの均一な加熱が実現でき被加熱材の昇温保証が実現
できる優れた効果を奏する。
As described in detail above, according to the present invention, when the output changes, the phase control angle for controlling the phase of the inverter is changed. Therefore, even when the load is extremely low, the control rectifying element of the inverter section is switched. The output range of the inverter can be greatly expanded without interrupting the flow. Therefore, when the inverter of the present invention is applied to induction heating, a good heating state can be obtained without heating unevenness in the material to be heated, and operation from before entering to after passing through the material to be heated becomes possible. As a result, there is an excellent effect that uniform heating from the front end to the rear end of the heated material can be realized and the temperature rise of the heated material can be guaranteed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】圧延ラインを搬送する圧延材を誘導加熱する状
態を示す模式的平面図及び模式的側面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view and a schematic side view showing a state of induction-heating a rolled material conveyed on a rolling line.

【図2】本発明に係るインバータの要部構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of an inverter according to the present invention.

【図3】起動回路の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a starting circuit.

【図4】出力電圧と出力電流との関係を示す波形図であ
る。
FIG. 4 is a waveform diagram showing the relationship between output voltage and output current.

【図5】起動回路の制御内容を示すフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart showing the control contents of the starting circuit.

【図6】出力電流と位相制御角との関係を示す波形図で
ある。
FIG. 6 is a waveform diagram showing a relationship between an output current and a phase control angle.

【図7】圧延材を搬送する状態の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a state where a rolled material is conveyed.

【図8】出力と出力電流と位相制御角との関係を示す波
形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram showing a relationship among an output, an output current, and a phase control angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3P 3相交流電源 DA 電流検出器 DCL リアクトル CR10,CR11,CR12,CR13 制御整流素子 IS 起動回路 INV インバータ部 B1 ,B2 加熱コイル D コンデンサ3P 3-phase AC power supply DA Current detector DCL Reactor CR 10 , CR 11 , CR 12 , CR 13 Control rectifier IS Start circuit INV Inverter B 1 , B 2 Heating coil D Capacitor

フロントページの続き (72)発明者 中村 清和 三重県鈴鹿市南玉垣町5520 富士電機株 式会社 鈴鹿工場内 (56)参考文献 実開 昭50−18926(JP,U)Front page continued (72) Inventor Kiyokazu Nakamura 5520 Minamitamagaki-cho, Suzuka-shi, Mie Fuji Electric Co., Ltd. Suzuka factory (56) References

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 その出力電流を検出する電流検出回路
と、 検出した出力電流と所定値とを比較する複数の比較回路
と、 該比較回路の比較結果を保持する複数の保持回路と、 該保持回路が保持する比較結果の組合せにより負荷の構
成の移行を判定して出力する状態移行判定回路と、 該状態移行判定回路の出力により制御整流素子の位相制
御角を決定する位相制御角発生回路とを備え、決定した
位相制御角によって出力電流を調節すべくなしてあるこ
とを特徴とするインバータ。
1. A current detection circuit for detecting the output current, a plurality of comparison circuits for comparing the detected output current with a predetermined value, a plurality of holding circuits for holding the comparison results of the comparison circuits, and the holding circuit. A state transition determination circuit that determines and outputs a transition of the load configuration based on a combination of comparison results held by the circuit; and a phase control angle generation circuit that determines the phase control angle of the control rectifying element based on the output of the state transition determination circuit. And an inverter for adjusting the output current according to the determined phase control angle.
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