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JP4568063B2 - Control device for frequency converter - Google Patents
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JP4568063B2 - Control device for frequency converter - Google Patents

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Description

本発明は、商用交流電力を整流器で一旦直流電力に変換しさらに逆変換器で高周波の交流電力に変換する複数台のインバータ装置を並列接続した周波数変換装置の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a frequency conversion device in which a plurality of inverter devices that convert commercial AC power into DC power once with a rectifier and further convert into high frequency AC power with an inverse converter are connected in parallel.

例えば、金属材料等の被加熱材を誘導加熱する高周波電力の電源装置として、商用交流電力を整流器で一旦直流電力に変換しさらに逆変換器で高周波の交流電力に変換して出力する周波数変換装置が用いられている。さらに、この被加熱材を効率的に誘導加熱するために、整流器と逆変換器から構成されるインバータ装置を複数台並列接続した周波数変換装置が実用化されている。このような周波数変換装置においては、負荷電流に応じてインバータ装置の運転台数を変更することが可能である。   For example, as a power supply device for high-frequency power that induction-heats a material to be heated such as a metal material, a frequency conversion device that converts commercial AC power into DC power once with a rectifier and then converts it into high-frequency AC power with an inverse converter and outputs it Is used. Furthermore, in order to efficiently induction-heat the material to be heated, a frequency conversion device in which a plurality of inverter devices composed of a rectifier and an inverse converter are connected in parallel has been put into practical use. In such a frequency conversion device, the number of operating inverter devices can be changed according to the load current.

この複数のインバータ装置が組込まれた周波数変換装置及びその周波数変換装置の制御装置は例えば図2に示すように構成されている。   The frequency conversion device in which the plurality of inverter devices are incorporated and the control device for the frequency conversion device are configured as shown in FIG. 2, for example.

図2に示す周波数変換装置は並列接続された2台のインバータ装置40a、40bで構成されている。そして、この周波数変換装置は、力率改善コンデンサ7a及び被加熱材8が挿入される負荷コイル7bからなる並列共振負荷7に高周波電力を供給する。   The frequency converter shown in FIG. 2 includes two inverter devices 40a and 40b connected in parallel. And this frequency converter supplies high frequency electric power to the parallel resonant load 7 which consists of the load coil 7b in which the power factor improvement capacitor | condenser 7a and the to-be-heated material 8 are inserted.

各インバータ装置40a、40bは、外部から供給された商用交流電力を直流電力に変換するサイリスタ等からなる整流器1a、1bと、直流リアクトル2a、2bと、直流電力を高周波電力に変換する、サイリスタ素子u、v、x、yをブリッジ接続してなる逆変換器3a、3bとから構成されている。この逆変換器3a、3bの出力は並列接続されており、前述した力率改善コンデンサ7a及び被加熱材8が挿入される負荷コイル7bからなる並列共振負荷7に高周波電力を供給する。   Each of the inverter devices 40a and 40b includes rectifiers 1a and 1b including thyristors that convert commercial AC power supplied from the outside into DC power, DC reactors 2a and 2b, and thyristor elements that convert DC power into high-frequency power. The inverters 3a and 3b are formed by bridge-connecting u, v, x, and y. The outputs of the inverters 3a and 3b are connected in parallel, and high frequency power is supplied to the parallel resonant load 7 including the load coil 7b into which the power factor improving capacitor 7a and the material to be heated 8 are inserted.

一方、インバータ装置40aの逆変換器3aの出力端子間に接続された、コンデンサ4aとサイリスタ4bとからなる起動回路4は、逆変換器3aがU相およびX相(サイリスタ素子u、x)、またはV相とY相(サイリスタ素子v、y)を同時点弧運転するバイパスペア運転から、高周波運転に切換える回路である。   On the other hand, the starter circuit 4 composed of the capacitor 4a and the thyristor 4b connected between the output terminals of the inverter 3a of the inverter device 40a has the inverter 3a of U phase and X phase (thyristor elements u, x), Alternatively, it is a circuit that switches from the bypass pair operation in which the V-phase and the Y-phase (thyristor elements v and y) are simultaneously fired to the high-frequency operation.

また、並列共振負荷7に装着される被加熱材8は、負荷コイル7aから発生される高周波磁束で、渦電流損を発生して誘導加熱される。   The heated material 8 mounted on the parallel resonant load 7 is induction-heated by generating an eddy current loss with a high-frequency magnetic flux generated from the load coil 7a.

出力電圧変成器5は周波数変換装置の交流出力電圧を検出して電圧検出回路9へ送出する。電圧検出回路9は、交流出力電圧を制御するために出力電圧変成器5からの検出値を適切な値に変換して、余裕角制御回路20a、20b、及び減算器11a、11bへ送出する。   The output voltage transformer 5 detects the AC output voltage of the frequency converter and sends it to the voltage detection circuit 9. The voltage detection circuit 9 converts the detection value from the output voltage transformer 5 into an appropriate value to control the AC output voltage, and sends it to the margin angle control circuits 20a and 20b and the subtractors 11a and 11b.

各インバータ装置40a、40bの入力端に設けられた入力電流変成器6a、6bは、整流器1a、1bの交流入力電流を検出して電流検出回路10a、10bへ送出する。電流検出回路10a、10bは、交流入力電流を制御するために入力電流変成器6a、6bからの検出値を適切な値に変換して、それぞれ自己側の余裕角制御回路20a、20b、減算器14a、14b、及び共通の加算器22へ送出する。   Input current transformers 6a and 6b provided at the input terminals of the respective inverter devices 40a and 40b detect the AC input currents of the rectifiers 1a and 1b and send them to the current detection circuits 10a and 10b. The current detection circuits 10a and 10b convert the detected values from the input current transformers 6a and 6b to appropriate values in order to control the AC input current, and the margin angle control circuits 20a and 20b on their own side and subtracters, respectively. 14a, 14b and the common adder 22.

電圧基準設定回路11a、11bは、図示しない運転制御部からの指示に基づいて、各逆変換器3a、3bの出力電圧の電圧基準値を設定して、減算器12a、12bへ送出する。減算器12a、12bは、電圧基準設定回路11a、11bで設定された電圧基準値から電圧検出回路9からの出力電圧を減算して電圧制御回路13a、13bへ送出する。電圧制御回路13a、13bは、減算器12a、12bからの出力を基に、電圧検出回路9からの出力電圧(周波数変換装置の交流出力電圧)が電圧基準設定回路11a、11bで設定された電圧基準値になるような制御信号を高レベル優先回路17a、17bへ送出する。   The voltage reference setting circuits 11a and 11b set voltage reference values of the output voltages of the inverse converters 3a and 3b based on instructions from an operation control unit (not shown), and send them to the subtracters 12a and 12b. The subtracters 12a and 12b subtract the output voltage from the voltage detection circuit 9 from the voltage reference value set by the voltage reference setting circuits 11a and 11b, and send it to the voltage control circuits 13a and 13b. The voltage control circuits 13a and 13b are voltages in which the output voltage from the voltage detection circuit 9 (AC output voltage of the frequency converter) is set by the voltage reference setting circuits 11a and 11b based on the outputs from the subtracters 12a and 12b. A control signal that becomes the reference value is sent to the high level priority circuits 17a and 17b.

電流基準設定回路14a、14bは、図示しない運転制御部からの指示に基づいて、各整流器1a、1bの交流入力電流の電流基準値を設定し、減算器15a、15bへ送出する。減算器15a、15bは、電流基準設定回路14a、14bで設定された電流基準値から各電流検出回路10a、10bからの入力電流を減算して電流制御回路16a、16bへ送出する。電流制御回路16a、16bは、減算器15a、15bからの出力を基に、各電流検出回路10a、10bからの入力電流が電流基準設定回路14a、14bで設定された電流基準値になるような制御信号を高レベル優先回路17a、17bへ送出する。   The current reference setting circuits 14a and 14b set current reference values for the AC input currents of the rectifiers 1a and 1b based on instructions from an operation control unit (not shown), and send them to the subtracters 15a and 15b. The subtracters 15a and 15b subtract the input currents from the current detection circuits 10a and 10b from the current reference values set by the current reference setting circuits 14a and 14b and send them to the current control circuits 16a and 16b. The current control circuits 16a and 16b are configured so that the input currents from the current detection circuits 10a and 10b become the current reference values set by the current reference setting circuits 14a and 14b based on the outputs from the subtracters 15a and 15b. The control signal is sent to the high level priority circuits 17a and 17b.

高レベル優先回路17a、17bは、電圧制御回路13a、13bからの制御信号と電流制御回路16a、16bからの制御信号とを比較し、信号レベルの高い制御信号を選択して位相制御回路18a、18bへ送出する。位相制御回路18a、18bは、入力された制御信号に基づいて算出されたゲート幅を有するゲート信号を作成して各整流器1a、1bへ送出する。   The high level priority circuits 17a and 17b compare the control signals from the voltage control circuits 13a and 13b with the control signals from the current control circuits 16a and 16b, select a control signal with a high signal level, and select the phase control circuit 18a, Send to 18b. The phase control circuits 18a and 18b create a gate signal having a gate width calculated based on the input control signal and send it to the rectifiers 1a and 1b.

その結果、周波数変換装置の交流出力電圧が電圧基準設定回路11a、11bで設定された電圧基準値になるか、又は各整流器1a、1bの交流入力電流が電流基準設定回路14a、14bで設定された電流基準値になる。   As a result, the AC output voltage of the frequency converter becomes the voltage reference value set by the voltage reference setting circuits 11a and 11b, or the AC input current of each rectifier 1a and 1b is set by the current reference setting circuits 14a and 14b. Current reference value.

余裕角基準設定回路19a、19bは、図示しない運転制御部からの指示に基づいて、各整流器1a、1bの交流入力電流の位相と周波数変換装置の交流出力電圧の位相との間の転流余裕角である余裕角基準を設定して、余裕角制御回路20a、20bへ送出する。   The margin angle reference setting circuits 19a and 19b, based on an instruction from an operation controller (not shown), provide a commutation margin between the phase of the AC input current of each rectifier 1a and 1b and the phase of the AC output voltage of the frequency converter. The margin angle reference which is a corner is set and sent to the margin angle control circuits 20a and 20b.

余裕角制御回路20a、20bは、各電流検出回路10a、10bからの入力電流と電圧検出回路9からの出力電圧との余裕角が余裕角基準設定回路19a、19bで指定された余裕角基準になるような制御信号を位相制御回路21a、21bへ送出する。位相制御回路21a、21bは、入力された制御信号に基づいて算出された立上りタイミングを有するゲート信号を作成して各逆変換器3a、3bへ送出する。   In the margin angle control circuits 20a and 20b, the margin angle between the input current from each of the current detection circuits 10a and 10b and the output voltage from the voltage detection circuit 9 is set to the margin angle reference specified by the margin angle reference setting circuits 19a and 19b. Such a control signal is sent to the phase control circuits 21a and 21b. The phase control circuits 21a and 21b create a gate signal having a rising timing calculated based on the input control signal and send it to the inverse converters 3a and 3b.

なお、一方の位相制御回路21bからのゲート信号はアンド回路27を介して逆変換器3bへ送出される。   The gate signal from one phase control circuit 21b is sent to the inverse converter 3b via the AND circuit 27.

各電流検出回路10a、10bからの入力電流は、加算器22で加算され、合成電流として、レベル検出器23、24へ入力される。レベル検出器23は、入力された合成電流がインバータ装置40a、40bの運転台数を判定する判定値以上に上昇すると、フリップフロップ25のセット端子Sにハイレベル信号を印可して、フリップフロップ25をセットする。レベル検出器24は、入力された合成電流がインバータ装置40a、40bの運転台数を判定する判定値未満に低下すると、フリップフロップ25のリセット端子Rにハイレベル信号を印可して、フリップフロップ25をリセットする。   Input currents from the current detection circuits 10a and 10b are added by the adder 22 and input to the level detectors 23 and 24 as a combined current. The level detector 23 applies a high level signal to the set terminal S of the flip-flop 25 when the input combined current rises above a determination value for determining the number of inverters 40a, 40b to be operated, and the flip-flop 25 is turned on. set. The level detector 24 applies a high-level signal to the reset terminal R of the flip-flop 25 when the input combined current falls below a determination value for determining the number of inverters 40a and 40b to be operated. Reset.

一方のインバータ装置40b側の電流基準設定回路14bは、フリップフロップ25の設定状態に応じて待機時と運転時とに制御される。   The current reference setting circuit 14b on the one inverter device 40b side is controlled during standby and during operation according to the setting state of the flip-flop 25.

すなわち、フリップフロップ25がセットされると、出力端子Qからハイレベルの出力信号が電流基準設定回路14bへ出力され、電流基準設定回路14bの電流基準値を待機時の値から通常運転時の電流基準値に変える。   That is, when the flip-flop 25 is set, a high level output signal is output from the output terminal Q to the current reference setting circuit 14b, and the current reference value of the current reference setting circuit 14b is changed from the standby value to the current during normal operation. Change to the reference value.

さらに、出力端子Qからのハイレベルの出力信号はオン時遅延回路26で所定時間遅延されたのち、アンド回路27へ入力している。アンド回路27は、位相制御回路21bから逆変換器3bへのゲート信号の信号路に介挿されているので、電流検出回路10aの入力電流が判定値以上に増加すると並列接続している逆変換器3bが追加運転される。   Further, the high level output signal from the output terminal Q is delayed for a predetermined time by the on-time delay circuit 26 and then input to the AND circuit 27. Since the AND circuit 27 is inserted in the signal path of the gate signal from the phase control circuit 21b to the inverse converter 3b, the inverse conversion connected in parallel when the input current of the current detection circuit 10a increases to a determination value or more. The device 3b is additionally operated.

フリップフロップ25がリセットされると、出力端子Qからの出力信号がローレベルへ変化するので、電流基準設定回路14bの電流基準値が待機時の値に戻り、かつ位相制御回路21bから逆変換器3bへのゲート信号が遮断されるので、逆変換器3bの動作が停止する。   When the flip-flop 25 is reset, the output signal from the output terminal Q changes to a low level, so that the current reference value of the current reference setting circuit 14b returns to the standby value and the phase control circuit 21b returns the inverse converter. Since the gate signal to 3b is cut off, the operation of the inverse converter 3b is stopped.

すなわち、この周波数変換装置において、起動時には、一方のインバータ装置40aのみで運転し、電流検出回路10aの入力電流が判定値以上に増加すると、他方のインバータ装置40bが追加運転される。そして、各電流検出回路10a、10bの合成電流が判定値未満に低下すると、他方のインバータ装置40bが運転停止し、元の1台のインバータ装置40aのみで運転される。   That is, in this frequency conversion device, at the time of start-up, only one inverter device 40a is operated, and when the input current of the current detection circuit 10a increases to a determination value or more, the other inverter device 40b is additionally operated. When the combined current of each of the current detection circuits 10a and 10b decreases below the determination value, the other inverter device 40b stops operating and is operated only by the original one inverter device 40a.

この周波数変換装置の運転動作を図3に示すタイムチャートを用いて説明する。   The operation of this frequency converter will be described with reference to the time chart shown in FIG.

図示しない運転制御部からの起動信号により、起動時に図示されていない充電回路により起動回路4のコンデンサ4aを充電する。充電が完了すると充電回路を切離す。次に、時刻T1で一方のインバータ装置40aの直流リアクトル2aの電流を立上らせておくために、逆変換部3aを構成する直列の2個のサイリスタ素子u、xを同時に導通させ、逆変換器3aの直流部(入力側)を短絡させバイパスペア状態とする。同様に、他方のインバータ装置40bの逆変換器3bもバイパスペア状態とする。   The capacitor 4a of the starting circuit 4 is charged by a charging circuit (not shown) at the time of starting by a starting signal from an operation control unit (not shown). When charging is complete, disconnect the charging circuit. Next, in order to make the current of the DC reactor 2a of one inverter device 40a rise at time T1, the two serial thyristor elements u and x constituting the inverse conversion unit 3a are made conductive at the same time. The direct current portion (input side) of the converter 3a is short-circuited to be in a bypass pair state. Similarly, the inverse converter 3b of the other inverter device 40b is also in the bypass pair state.

このときの各整流器1a、1bの電流(出力電流)は、各々各整流器1a、1bの電流制御回路16a、16bにより所要の値に制限される。この電流(出力電流)が十分に立上った時刻T2にて、図示しない運転制御部からの制御信号にて、起動回路4のコンデンサ4aに予め充電されていたエネルギーを、この起動回路4内のサイリスタ4bを点弧することによって並列共振負荷7へ供給すると、並列共振負荷7の両端に振動電圧が発生する。   The currents (output currents) of the rectifiers 1a and 1b at this time are limited to required values by the current control circuits 16a and 16b of the rectifiers 1a and 1b, respectively. At time T2 when this current (output current) sufficiently rises, the energy charged in advance in the capacitor 4a of the starting circuit 4 by the control signal from the operation control unit (not shown) When the thyristor 4 b is fired and supplied to the parallel resonant load 7, an oscillating voltage is generated across the parallel resonant load 7.

並列共振負荷7の下側が正極性となって発生した電圧が、逆変換器3aのその極性を反転する前に、図示しない運転制御部からの制御信号にて、サイリスタ素子yを点弧すると、直流短絡電流を導通していたサイリスタ素子u、xのうち、サイリスタ素子xの電流は、サイリスタ素子yへ転流される。即ち、電流(負荷電流)が並列共振負荷7を経由して流れ、並列共振負荷7は励振され、電圧を発生させる。   When the voltage generated by the lower side of the parallel resonant load 7 having a positive polarity is turned on by a control signal from an operation control unit (not shown) before inverting the polarity of the inverse converter 3a, Of the thyristor elements u and x that have been conducting the DC short-circuit current, the current of the thyristor element x is commutated to the thyristor element y. That is, a current (load current) flows through the parallel resonant load 7, and the parallel resonant load 7 is excited to generate a voltage.

以後は、位相制御回路21aのゲート信号にて、逆変換器3aのサイリスタ素子u、y及びv、xの組を交互に導通制御することによってバイパスペア状態から定常状態へ移行することができる。   Thereafter, it is possible to shift from the bypass pair state to the steady state by alternately conducting the thyristor elements u, y, v, and x of the inverse converter 3a with the gate signal of the phase control circuit 21a.

ただし、このとき他方のインバータ装置40bの逆変換器3bを構成する各サイリスタ素子u、y、v、xに、位相制御回路21bから点弧信号を与えないことにより、逆変換器部3bはバイパスペア状態を維持する。すなわち、位相制御回路21bからのゲート信号はアンド回路27で遮断される。   However, at this time, the inverse converter unit 3b is bypassed by not giving an ignition signal from the phase control circuit 21b to each thyristor element u, y, v, x constituting the inverse converter 3b of the other inverter device 40b. Maintain pair status. That is, the gate signal from the phase control circuit 21 b is blocked by the AND circuit 27.

時刻T2から時刻T3にかけては、図示しない運転制御部の指令により、電圧基準設定回路11aの電圧基準値を変えて、整流器1a及び逆変換器3aの出力を上昇させると、並列共振負荷7の負荷電圧が増加する。   From time T2 to time T3, when the output of the rectifier 1a and the inverse converter 3a is increased by changing the voltage reference value of the voltage reference setting circuit 11a according to a command from an operation control unit (not shown), the load of the parallel resonant load 7 is increased. The voltage increases.

また出力電圧が所定の値に達した後、時刻T4にて、被加熱材8を負荷コイル7b内に徐々に挿入すると、負荷インピーダンスが下がり始める。これにより時刻T5で逆変換器3aの出力電流(整流器1aの入力電流)が判定値以上になると、逆変換器3bを構成するサイリスタに位相制御回路21bから所定の点弧信号(ゲート信号)を与えることにより逆変換器3bもバイパスペア運転から通常の運転に移行する。すなわち、位相制御回路21bからのゲート信号がアンド回路27を介して供給される。このようにして、時刻T5以降は、2台の逆変換器3a、3bが並列運転で並列共振負荷7に電力を供給することになる。時刻T6で負荷インピーダンスが安定になる。   When the heated material 8 is gradually inserted into the load coil 7b at time T4 after the output voltage reaches a predetermined value, the load impedance starts to decrease. As a result, when the output current of the inverse converter 3a (the input current of the rectifier 1a) becomes equal to or greater than the determination value at time T5, a predetermined ignition signal (gate signal) is sent from the phase control circuit 21b to the thyristor constituting the inverse converter 3b. As a result, the inverse converter 3b also shifts from the bypass pair operation to the normal operation. That is, the gate signal from the phase control circuit 21 b is supplied via the AND circuit 27. In this way, after time T5, the two inverse converters 3a and 3b supply power to the parallel resonant load 7 in parallel operation. The load impedance becomes stable at time T6.

そして、時刻T7にて、被加熱材8を負荷コイル7bから抜き始めると、負荷インピーダンスは上昇し始め、これに伴い負荷抵抗電流及び順変換器出力電流も減少し始める。この値が所定値以下になる時刻T8で逆変換器3bを構成する直列の2個のサイリスタ素子u、x又はv、yを同時に導通させ、逆変換器3bを短絡させ再びバイパスペア状態とするあるいは停止させる。この場合、位相制御回路21bからのゲート信号はアンド回路27で遮断される。これにより時刻T8以降、並列共振負荷7には一方のインバータ装置40aの逆変換器3aの出力のみが供給される。   At time T7, when the material to be heated 8 begins to be removed from the load coil 7b, the load impedance starts to increase, and accordingly, the load resistance current and the forward converter output current also start to decrease. At time T8 when this value becomes a predetermined value or less, the two serial thyristor elements u, x, v, and y constituting the inverse converter 3b are turned on at the same time, and the inverse converter 3b is short-circuited to be in the bypass pair state again. Or stop it. In this case, the gate signal from the phase control circuit 21 b is blocked by the AND circuit 27. Thereby, only the output of the inverse converter 3a of one inverter apparatus 40a is supplied to the parallel resonant load 7 after time T8.

しかしながら図2に示す周波数変換装置の制御装置においてもまだ解消すべき次のような課題があった。   However, the control device for the frequency converter shown in FIG. 2 still has the following problems to be solved.

並列共振負荷に装着した被加熱材を誘導加熱する周波数変換装置においては、周波数変換装置の出力により負荷の電圧が変動するので、図2に示す周波数変換装置においては、各インバータ装置40a、40b毎に、各逆変換器3a、3bの各サイリスタ素子の導通制御の位相を制御する逆変換器用の位相制御回路21a、21bが設けられている。そして、位相制御回路21a、21bは、それぞれ、独立して、出力が互いに並列接続された逆変換器3a、3bを位相制御しているので、各々の位相制御回路21a、21bの出力が干渉し、周波数変換装置の出力が不安定になる可能性がある。また、複数の位相制御回路21a、21bが1台の周波数変換装置に組込まれているので、周波数変換装置が複雑化し、製造費が上昇する問題もある。   In the frequency converter that induction-heats the material to be heated attached to the parallel resonant load, the voltage of the load varies depending on the output of the frequency converter, so in the frequency converter shown in FIG. 2, each inverter device 40a, 40b Inverter phase control circuits 21a and 21b are provided for controlling the phase of conduction control of the thyristor elements of the inverse converters 3a and 3b. Since the phase control circuits 21a and 21b independently control the phase of the inverters 3a and 3b whose outputs are connected in parallel to each other, the outputs of the phase control circuits 21a and 21b interfere with each other. The output of the frequency conversion device may become unstable. Further, since the plurality of phase control circuits 21a and 21b are incorporated in one frequency conversion device, there is a problem that the frequency conversion device becomes complicated and the manufacturing cost increases.

また、この周波数変換装置を起動する過程において、一方のインバータ装置40aの逆変換器3aが運転期間中に電流検出回路10aの入力電流が判定値以上に増加すると、他方のインバータ装置40bの逆変換器3bが起動されるので、追加の逆変換器3bの起動瞬時には一時的に過剰な電力が負荷側に供給され、周波数変換装置の出力側が過電圧になり過電圧保護回路の動作により運転が継続できなくなる可能性があった。   Further, in the process of starting up the frequency converter, if the input current of the current detection circuit 10a increases more than the determination value during the operation period of the inverter 3a of one inverter device 40a, the inverse conversion of the other inverter device 40b is performed. Since the converter 3b is activated, excessive power is temporarily supplied to the load at the instant of activation of the additional inverter 3b, and the output side of the frequency converter becomes overvoltage, and the operation is continued by the operation of the overvoltage protection circuit. There was a possibility of becoming impossible.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、たとえ複数の逆変換器が並列運転状態であったとしても、各逆変換器に対する制御間の干渉が防止され、かつ逆変換器の追加運転時においても、過電圧の発生量が大幅に低減され安定に運転できる周波数変換装置の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and even when a plurality of inverse converters are in a parallel operation state, interference between controls for each inverse converter is prevented, and An object of the present invention is to provide a control device for a frequency converter that can be stably operated even during additional operation, in which the amount of overvoltage generated is greatly reduced.

上記課題を解消するために本発明は、商用交流電力を直流電力に変換する整流器及び前記整流器で変換された直流電力を高周波の交流電力に変換するものであって、サイリスタ素子をブリッジ接続してなる逆変換器を備えたインバータ装置を、複数台並列接続してなる周波数変換装置から出力される高周波の交流電力を共振回路を形成した負荷に供給するとともに、前記負荷に流れる負荷電流に応じて前記インバータ装置の運転台数を変更する周波数変換装置の制御装置において、前記負荷に対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記各整流器に対する入力電流をそれぞれ検出する複数の電流検出回路と、
前記電圧検出回路で検出された出力電圧及び前記各電流検出回路により検出された入力電流に基づいて前記各逆変換器の位相を共通に制御するゲート信号を前記各逆変換器へ送出する1つの逆変換器用の位相制御部と、前記電圧検出回路で検出された出力電圧及び前記各電流検出回路により検出されたそれぞれに対する整流器に対する入力電流に基づいて前記対応する整流器の出力を制御するゲート信号を前記対応する整流器へ送出する複数の整流器用の位相制御部とを備えている。
The present invention in order to solve the above problems is for converting DC power rectifier and converted by the rectifier converts commercial AC power into dc power to high frequency AC power, the thyristor element is bridge-connected Inverter devices each having an inverter that is connected to a load that forms a resonance circuit and supplies high-frequency AC power output from a frequency conversion device that is connected in parallel to each other, and according to the load current that flows through the load In the control device of the frequency conversion device that changes the number of operating inverter devices, a voltage detection circuit that detects an output voltage to the load, and a plurality of current detection circuits that respectively detect an input current to each rectifier,
A gate signal for commonly controlling the phase of each of the inverse converters based on the output voltage detected by the voltage detection circuit and the input current detected by each of the current detection circuits ; A phase control unit for an inverter, and a gate signal for controlling an output of the corresponding rectifier based on an output voltage detected by the voltage detection circuit and an input current to the rectifier for each detected by the current detection circuit. And a plurality of phase control units for rectifiers to be sent to the corresponding rectifiers.

このように構成された周波数変換装置の制御装置においては、逆変換器用の位相制御部は1つとし、この1つ位相制御部のゲート信号にて、複数台の逆変換器に対し同一タイミングの点弧パルスで逆変換器を点弧する。したがって、たとえ複数台のインバータ装置を並列接続しても各インバータ装置の逆変換器は互いに同一位相で点弧し、運転するので干渉が生じない。   In the control device of the frequency conversion device configured as described above, there is one phase controller for the inverse converter, and the gate signal of this one phase controller has the same timing for a plurality of inverters. The inverse converter is ignited with an ignition pulse. Therefore, even if a plurality of inverter devices are connected in parallel, the inverters of each inverter device are ignited and operated in the same phase so that no interference occurs.

また、別の発明は、上述した発明の周波数変換装置の制御装置において、逆変換器用の位相制御部は、複数の電流検出回路から入力された各入力電流のうち最大の入力電流を選択する最大値選択回路と、この最大値選択回路で選択された入力電流と検出された出力電圧と余裕角基準とに基づいて余裕角制御するための制御信号を出力する余裕角制御回路と、この余裕角制御回路から出力された制御信号を用いてゲート信号を作成し出力する位相制御回路とを有している。   According to another aspect of the invention, in the control device for the frequency converter according to the invention described above, the phase control unit for the inverse converter selects the maximum input current among the input currents input from the plurality of current detection circuits. A margin selection circuit that outputs a control signal for margin angle control based on the input current selected by the maximum value selection circuit, the detected output voltage, and the margin angle reference, and the margin angle A phase control circuit that generates and outputs a gate signal using the control signal output from the control circuit.

このように構成された周波数変換装置の制御装置においては、定余裕角制御に使用する入力電流は、複数の電流検出回路から入力された各入力電流のうち最大の入力電流を使用するので、転流失敗することのない余裕角で運転される。   In the control device of the frequency converter configured as described above, the input current used for the constant margin angle control uses the maximum input current among the input currents input from the plurality of current detection circuits. It is operated at a margin angle that does not cause flow failure.

また、別の発明は、上述した発明の周波数変換装置の制御装置において、逆変換器用の位相制御部は、定余裕角を制御する定余裕角制御回路を含み、この定余裕角制御回路の入力電流は、前記複数の電流検出回路から入力された各入力電流のうち最大の入力電流を使用する。
According to another aspect of the invention, the phase converter for the inverter includes a constant margin angle control circuit for controlling a constant margin angle, and the input of the constant margin angle control circuit is the control device for the frequency converter of the invention described above. As the current, the maximum input current among the input currents input from the plurality of current detection circuits is used.

また、別の発明は、上述した発明の周波数変換装置の制御装置において、複数の整流器用の位相制御部における1つの指定された位相制御部は、入力された出力電圧を電圧基準値に制御するための制御信号を出力する電圧制御回路と、対応する整流器の電流検出回路から入力された入力電流を電流基準値に制御するための制御信号を出力する電流制御回路と、電圧制御回路の制御信号と電流制御回路の制御信号のうちの大きい方の制御信号を用いてゲート信号を作成し出力する位相制御回路とを有する。   According to another aspect of the invention, in the control device for the frequency converter according to the invention described above, one designated phase control unit in the phase control unit for the plurality of rectifiers controls the input output voltage to a voltage reference value. A voltage control circuit for outputting a control signal for output, a current control circuit for outputting a control signal for controlling an input current input from a current detection circuit of a corresponding rectifier to a current reference value, and a control signal for the voltage control circuit And a phase control circuit that creates and outputs a gate signal using the larger control signal of the control signals of the current control circuit.

また、複数の整流器用の位相制御部における他の位相制御部は、対応する整流器の電流検出回路から入力された入力電流を電流基準値に制御するための制御信号を出力する電流制御回路と、この電流制御回路の制御信号と指定された位相制御部の電圧制御回路の制御信号の制御信号のうちの大きい方の制御信号を用いてゲート信号を作成し出力する位相制御回路とを有する。   Further, the other phase control unit in the phase control unit for a plurality of rectifiers, a current control circuit that outputs a control signal for controlling the input current input from the current detection circuit of the corresponding rectifier to a current reference value, and A phase control circuit for generating and outputting a gate signal using a control signal of a larger one of the control signal of the current control circuit and the control signal of the voltage control circuit of the designated phase control unit;

このように構成された周波数変換装置の制御装置においては、整流器用の位相制御部の電圧制御回路は1回路とし、基本的には並列接続された整流器は同一位相で点弧されるので、制御回路が単純となり、製造費の上昇を抑制できる。   In the control device of the frequency conversion device configured as described above, the voltage control circuit of the phase control unit for the rectifier is one circuit, and basically the rectifiers connected in parallel are ignited with the same phase. The circuit becomes simple and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

また、別の発明は、上述した発明の周波数変換装置の制御装置において、各電流検出回路で検出された各入力電流の合成電流が前記インバータ装置の運転台数増加の判定値を超えると、追加運転されインバータ装置の位相制御部を起動する起動手段と、追加運転されインバータ装置の起動時刻から所定時間、現在運転中のインバータ装置の整流器及び追加運転されインバータ装置の整流器に対するゲート信号を、追加運転後の出力電圧が現在運転中の出力電圧より低下するように変更する変更手段とを備えている。   According to another invention, in the control device for the frequency converter according to the above-described invention, when the combined current of each input current detected by each current detection circuit exceeds a determination value for increasing the number of operating inverter devices, additional operation is performed. After the additional operation, the starting means for starting the phase control unit of the inverter device, the additional operation is performed for a predetermined time from the start time of the inverter device, the rectifier of the currently operating inverter device and the gate signal for the additional operation of the inverter device rectifier And changing means for changing the output voltage so as to be lower than the output voltage currently in operation.

このように構成された周波数変換装置の制御装置においては、逆変換器を追加運転するときには過度的に各整流器の出力電圧が低下するので、逆変換器の追加起動時に発生する過電圧が低減する。   In the control device for the frequency converter configured as described above, since the output voltage of each rectifier decreases excessively when the inverse converter is additionally operated, the overvoltage generated when the inverse converter is additionally activated is reduced.

本発明によれば、たとえ複数台のインバータ装置を並列接続しても各インバータ装置の逆変換器は互いに同一位相で運転するので干渉がなく、安定な運転が可能である。また逆変換器の追加起動時に発生する過電圧を低減することが可能である。   According to the present invention, even if a plurality of inverter devices are connected in parallel, the inverters of each inverter device operate in the same phase, so there is no interference and stable operation is possible. In addition, it is possible to reduce the overvoltage generated when the inverse converter is additionally activated.

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態に係わる周波数変換装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。図2に示す従来の周波数変換装置の制御装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control device of a frequency conversion device according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in the control apparatus of the conventional frequency converter shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the overlapping parts is omitted, and only different parts will be described here.

この実施形態に係わる周波数変換装置の制御装置においては、図2に示す従来の周波数変換装置の制御装置における他方のインバータ装置40b側の電圧基準設定回路11b、減算器12b、電圧制御回路13b、余裕角基準設定回路19b、余裕角制御回路20b、位相制御回路21bは削除されている。   In the control device of the frequency converter according to this embodiment, the voltage reference setting circuit 11b, the subtractor 12b, the voltage control circuit 13b, the margin on the other inverter device 40b side in the control device of the conventional frequency converter shown in FIG. The angle reference setting circuit 19b, the margin angle control circuit 20b, and the phase control circuit 21b are omitted.

各電流検出回路10a、10bからの各入力電流は最大値選択回路28へ入力される。最大値選択回路28は、各電流検出回路10a、10bからの各入力電流のうち大きい方の入力電流を選択して、余裕角制御回路20aへ入力される。   Each input current from each current detection circuit 10 a, 10 b is input to maximum value selection circuit 28. The maximum value selection circuit 28 selects the larger input current among the input currents from the current detection circuits 10a and 10b and inputs the selected input current to the margin angle control circuit 20a.

余裕角制御回路20aは、最大値選択回路28で選択された入力電流と電圧検出回路9からの出力電圧との余裕角が余裕角基準設定回路19aで指定された余裕角基準になるような制御信号を位相制御回路21aへ送出する。位相制御回路21aは、入力された制御信号に基づいて算出された立上りタイミングを有するゲート信号を作成して各逆変換器3a、3bへ送出する。なお、位相制御回路21aからのゲート信号はアンド回路27を介して逆変換器3bへ送出される。   The margin angle control circuit 20a performs control so that the margin angle between the input current selected by the maximum value selection circuit 28 and the output voltage from the voltage detection circuit 9 becomes the margin angle reference specified by the margin angle reference setting circuit 19a. The signal is sent to the phase control circuit 21a. The phase control circuit 21a creates a gate signal having a rising timing calculated based on the input control signal and sends it to each of the inverse converters 3a and 3b. The gate signal from the phase control circuit 21a is sent to the inverse converter 3b via the AND circuit 27.

したがって、各逆変換器3a、3bは余裕角基準を有した状態で運転される。   Therefore, each inverse converter 3a, 3b is operated in a state having a margin angle reference.

ここで、逆変換器用の位相制御部は、最大値選択回路28と、余裕角制御回路20aと、位相制御回路21aとで構成される。   Here, the phase control unit for the inverse converter includes a maximum value selection circuit 28, a margin angle control circuit 20a, and a phase control circuit 21a.

各電流検出回路10a、10bからの入力電流は、加算器22で加算され、合成電流として、レベル検出器23、24へ入力される。レベル検出器23は、入力された合成電流がインバータ装置40a、40bの運転台数を判定する判定値以上に上昇すると、フリップフロップ25のセット端子Sにハイレベル信号を印可して、フリップフロップ25をセットする。レベル検出器24は、入力された合成電流がインバータ装置40a、40bの運転台数を判定する判定値未満に低下すると、フリップフロップ25のリセット端子Rにハイレベル信号を印可して、フリップフロップ25をリセットする。   Input currents from the current detection circuits 10a and 10b are added by the adder 22 and input to the level detectors 23 and 24 as a combined current. The level detector 23 applies a high level signal to the set terminal S of the flip-flop 25 when the input combined current rises above a determination value for determining the number of inverters 40a, 40b to be operated, and the flip-flop 25 is turned on. set. The level detector 24 applies a high-level signal to the reset terminal R of the flip-flop 25 when the input combined current falls below a determination value for determining the number of inverters 40a and 40b to be operated. Reset.

一方のインバータ装置40b側の電流基準設定回路14bは、フリップフロップ25の設定状態に応じて待機時と運転時とに制御される。   The current reference setting circuit 14b on the one inverter device 40b side is controlled during standby and during operation according to the setting state of the flip-flop 25.

すなわち、フリップフロップ25がセットされると、出力端子Qからハイレベルの出力信号が電流基準設定回路14bへ出力され、電流基準設定回路14bの電流基準値を待機時の値から通常運転時の電流基準値に変える。   That is, when the flip-flop 25 is set, a high level output signal is output from the output terminal Q to the current reference setting circuit 14b, and the current reference value of the current reference setting circuit 14b is changed from the standby value to the current during normal operation. Change to the reference value.

フリップフロップ25の出力端子Qからのハイレベルの出力信号はパルス発生回路29に入力される。パルス発生回路29は、ハイレベルの出力信号が入力すると、パルス波形信号を加算器30の一方の入力端子へ送出する。加算器30の他方の入力端子には、電圧制御回路13aからの制御信号が入力されている。加算器30は、電圧制御回路13aからの制御信号にパルス波形信号を加算して、新たな制御信号として、各高レベル優先回路17a、17bへ送出する。   A high level output signal from the output terminal Q of the flip-flop 25 is input to the pulse generation circuit 29. When a high-level output signal is input, the pulse generation circuit 29 sends a pulse waveform signal to one input terminal of the adder 30. A control signal from the voltage control circuit 13 a is input to the other input terminal of the adder 30. The adder 30 adds the pulse waveform signal to the control signal from the voltage control circuit 13a, and sends it as a new control signal to the high level priority circuits 17a and 17b.

高レベル優先回路17a、17bは、加算器30からの新たな制御信号と電流制御回路16a、16bからの制御信号とを比較し、信号レベルの高い制御信号を選択して位相制御回路18a、18bへ送出する。位相制御回路18a、18bは、入力された制御信号に基づいて算出されたゲート幅を有するゲート信号を作成して各整流器1a、1bへ送出する。   The high level priority circuits 17a and 17b compare a new control signal from the adder 30 with a control signal from the current control circuits 16a and 16b, select a control signal with a high signal level, and select the phase control circuits 18a and 18b. To send. The phase control circuits 18a and 18b create a gate signal having a gate width calculated based on the input control signal and send it to the rectifiers 1a and 1b.

さらに、フリップフロップ25の出力端子Qからのハイレベルの出力信号はオン時遅延回路26で所定時間遅延されたのち、アンド回路27へ入力している。アンド回路27は、位相制御回路21aから逆変換器3bへのゲート信号の信号路に介挿されているので、電流検出回路10aの入力電流が判定値以上に増加すると並列接続している逆変換器3bが追加運転される。   Further, the high level output signal from the output terminal Q of the flip-flop 25 is delayed by a predetermined time by the on-time delay circuit 26 and then input to the AND circuit 27. Since the AND circuit 27 is inserted in the signal path of the gate signal from the phase control circuit 21a to the inverse converter 3b, the inverse conversion connected in parallel when the input current of the current detection circuit 10a increases to a determination value or more. The device 3b is additionally operated.

フリップフロップ25がリセットされると、出力端子Qからの出力信号がローレベルへ変化するので、電流基準設定回路14bの電流基準値が待機時の値に戻り、かつ位相制御回路21aから逆変換器3bへのゲート信号が遮断されるので、逆変換器3bの動作が停止する。   When the flip-flop 25 is reset, the output signal from the output terminal Q changes to the low level, so that the current reference value of the current reference setting circuit 14b returns to the standby value and the phase control circuit 21a returns to the inverse converter. Since the gate signal to 3b is cut off, the operation of the inverse converter 3b is stopped.

すなわち、この周波数変換装置において、起動時には、一方のインバータ装置40aのみで運転し、電流検出回路10aの入力電流が判定値以上に増加すると、他方のインバータ装置40bが所定時間遅延されたのち追加運転される。そして、各電流検出回路10a、10bの合成電流が判定値未満に低下すると、他方のインバータ装置40bが運転停止し、元の1台のインバータ装置40aのみで運転される。   That is, in this frequency conversion device, at the time of start-up, only one inverter device 40a is operated, and when the input current of the current detection circuit 10a increases to a determination value or more, the other inverter device 40b is delayed for a predetermined time and then the additional operation is performed. Is done. When the combined current of each of the current detection circuits 10a and 10b decreases below the determination value, the other inverter device 40b stops operating and is operated only by the original one inverter device 40a.

ここで、整流器用の各位相制御部は、電圧制御回路13aと、電流制御回路16a、16bと、高レベル優先回路17a、17bと、位相制御回路18a、18bとで構成されている。   Here, each phase control unit for the rectifier includes a voltage control circuit 13a, current control circuits 16a and 16b, high level priority circuits 17a and 17b, and phase control circuits 18a and 18b.

次に、このように構成された実施形態の周波数変換装置の制御装置における特徴を説明する。   Next, characteristics of the control device of the frequency converter according to the embodiment configured as described above will be described.

まず、定常的なインバータ装置40a、40bを2台並列運転の場合について説明する。
実施形態の周波数変換装置の制御装置においては、通常運転中は、逆変換器3a、3bとも位相制御回路21aからの同一位相のゲート信号で制御されるのでお互いに干渉しあうことはない。
First, the case where two stationary inverter devices 40a and 40b are operated in parallel will be described.
In the control device for the frequency converter according to the embodiment, during the normal operation, the inverse converters 3a and 3b are controlled by the gate signals having the same phase from the phase control circuit 21a, so that they do not interfere with each other.

さらに、余裕角制御回路20aには最大値選択回路28により電流検出回路10aの入力電流と電流検出回路10bの入力電流との最大値が入力されるので、転流失敗することのない余裕角で運転される。   Further, since the maximum value selection circuit 28 inputs the maximum value of the input current of the current detection circuit 10a and the input current of the current detection circuit 10b to the margin angle control circuit 20a, the margin angle control circuit 20a has a margin angle that does not cause a commutation failure. Driven.

また、こうした周波数変換装置においては、通常運転においては電流制御の制御角(電流制御回路16a、16bの制御信号)より電圧制御の制御角(電圧制御回路13aの制御信号)の方が大きくなるように設定されている。通常運転中はフリップフロップ25はセットされた状態であるので、パルス発生回路29の出力は「0」であるため、加算器30の出力は電圧制御回路13aの制御信号と等しい。したがって、高レベル優先回路17aの出力と高レベル優先回路17bの出力は等しくかつ電圧制御回路13aの制御信号と等しいことになる。したがって、整流器3aと整流器3bとは同一位相のゲート信号で制御されるのでお互いに干渉しあうことがない。   In such a frequency converter, the voltage control angle (control signal of the voltage control circuit 13a) is larger than the control angle of current control (control signals of the current control circuits 16a and 16b) in normal operation. Is set to Since the flip-flop 25 is set during normal operation, the output of the pulse generation circuit 29 is “0”, so the output of the adder 30 is equal to the control signal of the voltage control circuit 13a. Accordingly, the output of the high level priority circuit 17a and the output of the high level priority circuit 17b are equal and equal to the control signal of the voltage control circuit 13a. Therefore, since the rectifier 3a and the rectifier 3b are controlled by the same phase gate signal, they do not interfere with each other.

以上説明したように、2台のインバータ装置40a、40bを並列接続しても互いに同一位相で運転するので干渉がなく、安定な運転が可能である。   As described above, even if the two inverter devices 40a and 40b are connected in parallel, the two inverter devices 40a and 40b are operated in the same phase, so there is no interference and stable operation is possible.

次に、一方の逆変換器3aを運転中に他方の逆変換器3bを追加起動すること説明する。   Next, it will be described that the other inverse converter 3b is additionally activated while one inverse converter 3a is in operation.

被加熱材8が負荷コイル7b内に進入し負荷のインピーダンスが低下して電流が増加すると、電流検出回路10aの入力電流が増加し、加算器22の合成電流も上昇しレベル検出器23の判定値を超えるとフリップフロップ25の出力端子Qからハイレベルの出力信号が出力され、オン時遅延回路26で所定時間遅延されたのち、アンド回路27へ入力している。アンド回路27は、位相制御回路21aから逆変換器3bへのゲート信号の信号路に介挿されているので、電流検出回路10aの入力電流が判定値以上に増加すると並列接続している逆変換器3bが追加運転される。   When the material to be heated 8 enters the load coil 7b and the load impedance decreases and the current increases, the input current of the current detection circuit 10a increases, the combined current of the adder 22 also increases, and the level detector 23 determines. When the value is exceeded, a high-level output signal is output from the output terminal Q of the flip-flop 25, delayed by a predetermined time by the on-time delay circuit 26, and then input to the AND circuit 27. Since the AND circuit 27 is inserted in the signal path of the gate signal from the phase control circuit 21a to the inverse converter 3b, the inverse conversion connected in parallel when the input current of the current detection circuit 10a increases to a determination value or more. The device 3b is additionally operated.

これと同時にフリップフロップ25の出力端子Qからのハイレベルの出力信号がパルス回路29へパルス発生回路29に入力される。パルス発生回路29は、パルス波形信号を加算器30へ送出する。加算器30は、電圧制御回路13aからの制御信号にパルス波形信号を加算して、新たな制御信号として、各高レベル優先回路17a、17bへ送出する。   At the same time, a high level output signal from the output terminal Q of the flip-flop 25 is input to the pulse generation circuit 29 to the pulse circuit 29. The pulse generation circuit 29 sends a pulse waveform signal to the adder 30. The adder 30 adds the pulse waveform signal to the control signal from the voltage control circuit 13a, and sends it as a new control signal to the high level priority circuits 17a and 17b.

通常運転においては電圧制御回路13aの出力が電流制御回路16a、16bの出力より大きいので、高レベル優先回路17a、17bは電圧制御回路13aの制御信号にパルス波形信号を加算した新たな制御信号を選択して位相制御回路18a、18bへ送出する。すなわち、逆変換器3bが起動する前より、位相制御回路18a、18bのゲート信号は、パルス波形信号の値に応じた位相遅れを有した(ゲート幅が狭い)ゲート信号を整流器1a、1bへ出力することになる。   In normal operation, since the output of the voltage control circuit 13a is larger than the output of the current control circuits 16a and 16b, the high level priority circuits 17a and 17b provide a new control signal obtained by adding a pulse waveform signal to the control signal of the voltage control circuit 13a. Select and send to phase control circuits 18a, 18b. That is, before the inverse converter 3b is started, the gate signals of the phase control circuits 18a and 18b have a phase delay corresponding to the value of the pulse waveform signal (the gate width is narrow) to the rectifiers 1a and 1b. Will be output.

したがって、整流器1a、1bの出力電圧一時的には低減されるので、各逆変換器3a、3bから並列共振負荷7に供給される電力も減少するため、逆変換器3bが追加起動するときに発生する負荷の過電圧が低減される。   Accordingly, since the output voltages of the rectifiers 1a and 1b are temporarily reduced, the power supplied from the respective inverse converters 3a and 3b to the parallel resonant load 7 is also reduced. Therefore, when the inverse converter 3b is additionally activated. The generated overvoltage of the load is reduced.

以上説明したように、実施形態の周波数変換装置の制御装置においては、2台のインバータ装置を並列接続しても各逆変換器は互いに同一位相で運転するので干渉がなく、安定な運転が可能である。また逆変換器の追加起動時に発生する過電圧を低減することが可能である。また、制御回路が単純となり、製造費の上昇を抑制できる。   As described above, in the control device of the frequency converter according to the embodiment, even if two inverter devices are connected in parallel, each inverter is operated in the same phase, so there is no interference and stable operation is possible. It is. In addition, it is possible to reduce the overvoltage generated when the inverse converter is additionally activated. In addition, the control circuit is simplified and an increase in manufacturing costs can be suppressed.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。周波数変換装置を、互いに並列接続された3台のインバータ装置や、互いに並列接続された4台のインバータ装置で構成することが可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. The frequency conversion device can be composed of three inverter devices connected in parallel to each other or four inverter devices connected in parallel to each other.

本発明の一実施形態に係わる周波数変換装置の制御装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the control apparatus of the frequency converter concerning one Embodiment of this invention. 従来の周波数変換装置の制御装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the control apparatus of the conventional frequency converter 同従来の周波数変換装置の制御装置の動作を示すタイミングチャートTiming chart showing the operation of the control device of the conventional frequency converter

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b…整流器、2a、2b…直流リアクトル、3a、3b…逆変換器、4…起動回路、4a…コンデンサ、4b…サイリスタ、5…出力電圧変成器、6a,6b…入力電流変成器、7…並列共振負荷、7a…力率改善コンデンサ、7b…負荷コイル、8…被加熱材、9…電圧検出回路、10a,10b…電流検出回路、11a,11b…電圧基準設定回路、12a,12b,15a,15b…減算器、13a,13b…電圧制御回路、14…電流基準設定回路、16a,16b…電流制御回路、17a,17b…高レベル優先回路、18a,18b,21a,21b…位相制御回路、19a,19b…余裕角基準設定回路、20a,20b…余裕角制御回路、22,30…加算器、23,24…レベル検出回路、25…フリップフロップ、26…オン時遅延回路、27…アンド回路、28…最大値選択回路、29…パルス回路、u,v,x,y…サイリスタ素子、40a,40b…インバータ装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b ... Rectifier, 2a, 2b ... DC reactor, 3a, 3b ... Inverter, 4 ... Starting circuit, 4a ... Capacitor, 4b ... Thyristor, 5 ... Output voltage transformer, 6a, 6b ... Input current transformer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Parallel resonance load, 7a ... Power factor improvement capacitor, 7b ... Load coil, 8 ... Heated material, 9 ... Voltage detection circuit, 10a, 10b ... Current detection circuit, 11a, 11b ... Voltage reference setting circuit, 12a, 12b 15a, 15b ... subtractor, 13a, 13b ... voltage control circuit, 14 ... current reference setting circuit, 16a, 16b ... current control circuit, 17a, 17b ... high level priority circuit, 18a, 18b, 21a, 21b ... phase control Circuit, 19a, 19b ... margin angle reference setting circuit, 20a, 20b ... margin angle control circuit, 22, 30 ... adder, 23, 24 ... level detection circuit, 25 ... flip-flop , 26 ... delay circuit at ON, 27 ... AND circuit, 28 ... maximum value selection circuit, 29 ... pulse circuit, u, v, x, y ... thyristor element, 40a, 40b ... inverter device

Claims (5)

商用交流電力を直流電力に変換する整流器及び前記整流器で変換された直流電力を高周波の交流電力に変換するものであって、サイリスタ素子をブリッジ接続してなる逆変換器を備えたインバータ装置を、複数台並列接続してなる周波数変換装置から出力される高周波の交流電力を共振回路を形成した負荷に供給するとともに、前記負荷に流れる負荷電流に応じて前記インバータ装置の運転台数を変更する周波数変換装置の制御装置において、
前記負荷に対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記各整流器に対する入力電流をそれぞれ検出する複数の電流検出回路と、
前記電圧検出回路で検出された出力電圧及び前記各電流検出回路により検出された入力電流に基づいて前記各逆変換器の位相を共通に制御するゲート信号を前記各逆変換器へ送出する1つの逆変換器用の位相制御部と、
前記電圧検出回路で検出された出力電圧及び前記各電流検出回路により検出されたそれぞれに対する整流器に対する入力電流に基づいて前記対応する整流器の出力を制御するゲート信号を前記対応する整流器へ送出する複数の整流器用の位相制御部と
を備えたことを特徴とする周波数変換装置の制御装置。
A converts the DC power rectifier and converted by the rectifier converts commercial AC power into dc power to high frequency AC power, an inverter device including an inverse transformer comprising a thyristor element is bridge-connected A frequency for supplying high-frequency AC power output from a frequency converter connected in parallel to a load that forms a resonance circuit and changing the number of operating inverter devices according to the load current flowing through the load In the control device of the conversion device,
A voltage detection circuit for detecting an output voltage to the load;
A plurality of current detection circuits for respectively detecting input currents to the rectifiers;
A gate signal for commonly controlling the phase of each of the inverse converters based on the output voltage detected by the voltage detection circuit and the input current detected by each of the current detection circuits . A phase controller for the inverse converter;
A plurality of gate signals for controlling the outputs of the corresponding rectifiers based on the output voltages detected by the voltage detection circuits and the input currents to the rectifiers detected by the current detection circuits to the corresponding rectifiers. A control device for a frequency converter, comprising: a phase controller for a rectifier.
前記逆変換器用の位相制御部は、定余裕角を制御する定余裕角制御回路を含み、この定余裕角制御回路の入力電流は、前記複数の電流検出回路から入力された各入力電流のうち最大の入力電流を使用することを特徴とする請求項1記載の周波数変換装置の制御装置。 The phase converter for the inverse converter includes a constant margin angle control circuit that controls a constant margin angle, and the input current of the constant margin angle control circuit is the input current input from the plurality of current detection circuits. 2. The control device for a frequency converter according to claim 1, wherein the maximum input current is used. 前記逆変換器用の位相制御部は、前記複数の電流検出回路から入力された各入力電流のうち最大の入力電流を選択する最大値選択回路と、この最大値選択回路で選択された入力電流と前記検出された出力電圧と余裕角基準とに基づいて余裕角制御するための制御信号を出力する余裕角制御回路と、この余裕角制御回路から出力された制御信号を用いて前記ゲート信号を作成し前記各逆変換器に出力する位相制御回路とを有したことを特徴とする請求項1記載の周波数変換装置の制御装置。 The phase converter for the inverse converter includes a maximum value selection circuit that selects a maximum input current among the input currents input from the plurality of current detection circuits, and an input current selected by the maximum value selection circuit; A margin angle control circuit that outputs a control signal for margin angle control based on the detected output voltage and margin angle reference, and the gate signal is created using the control signal output from the margin angle control circuit And a phase control circuit for outputting to each of the inverse converters . 前記複数の整流器用の位相制御部における1つの指定された位相制御部は、前記入力された出力電圧を電圧基準値に制御するための制御信号を出力する電圧制御回路と、対応する整流器の電流検出回路から入力された入力電流を電流基準値に制御するための制御信号を出力する電流制御回路と、前記電圧制御回路の制御信号と前記電流制御回路の制御信号のうちの大きい方の制御信号を用いて前記ゲート信号を作成し前記各整流器に出力する位相制御回路とを有し、
前記複数の整流器用の位相制御部における他の位相制御部は、対応する整流器の電流検出回路から入力された入力電流を電流基準値に制御するための制御信号を出力する電流制御回路と、この電流制御回路の制御信号と前記指定された位相制御部の電圧制御回路の制御信号の制御信号のうちの大きい方の制御信号を用いて前記ゲート信号を作成し出力する位相制御回路とを有する
ことを特徴とする請求項1項記載の周波数変換装置の制御装置。
One designated phase control unit in the phase control unit for the plurality of rectifiers includes a voltage control circuit that outputs a control signal for controlling the input output voltage to a voltage reference value, and a current of a corresponding rectifier A current control circuit that outputs a control signal for controlling an input current input from the detection circuit to a current reference value; and a control signal that is larger of the control signal of the voltage control circuit and the control signal of the current control circuit A phase control circuit that creates the gate signal using and outputs the gate signal to each rectifier ,
The other phase control unit in the phase control unit for the plurality of rectifiers, a current control circuit that outputs a control signal for controlling the input current input from the current detection circuit of the corresponding rectifier to a current reference value, and this A phase control circuit that generates and outputs the gate signal using a control signal of a larger one of a control signal of a current control circuit and a control signal of a voltage control circuit of the designated phase control unit; The control device of the frequency conversion device according to claim 1 .
前記各電流検出回路で検出された各入力電流の合成電流が前記インバータ装置の運転台数増加の判定値を超えると、追加運転されインバータ装置の位相制御部を起動する起動手段と、
追加運転されインバータ装置の起動時刻から所定時間、現在運転中のインバータ装置の整流器及び追加運転されインバータ装置の整流器に対するゲート信号を、追加運転後の出力電圧が現在運転中の出力電圧より低下するように変更する変更手段と
を備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の周波数変換装置の制御装置。
When the combined current of each input current detected by each of the current detection circuits exceeds a determination value for the increase in the number of operating inverter devices, starting means that is additionally operated to start the phase control unit of the inverter device;
The rectifier of the inverter device that is currently operating and the gate signal to the rectifier of the additionally operated inverter device for a predetermined time from the startup time of the inverter device that has been additionally operated so that the output voltage after the additional operation drops below the output voltage that is currently operating 5. The control device for a frequency converter according to claim 1, further comprising changing means for changing to
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