JP5066693B2 - Induction heating device with power control for each heating coil - Google Patents
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Description
本発明は、1台の高周波インバータと制御装置で所望の高周波電力を複数の各加熱コイル毎に供給可能とする誘導加熱装置に関する。 The present invention relates to an induction heating apparatus that can supply desired high-frequency power to each of a plurality of heating coils with a single high-frequency inverter and a control device.
複数或いは大型の誘導溶解炉及び誘導加熱装置を使用する場合、複数の加熱コイルを用いて同時に加熱しなければならなかった。従来このような場合、加熱コイル1台毎に高周波電源装置を設けて、それぞれの加熱コイルに高周波電力を供給していた。 When using multiple or large induction melting furnaces and induction heating devices, it was necessary to heat them simultaneously using multiple heating coils. Conventionally, in such a case, a high frequency power supply device is provided for each heating coil, and high frequency power is supplied to each heating coil.
このため、高周波電源設備が大型となり、さらに高価な設備を複数台設けなければならない問題があった。 For this reason, there has been a problem that the high-frequency power supply facility becomes large and a plurality of expensive facilities must be provided.
また、従来の誘導加熱装置に用いる高周波インバータは、電流型インバータであり、順変換器、直流リアクトル、逆変換器と、力率改善コンデンサと、順変換器、逆変換器を構成する各サイリスタを点弧させるタイミング制御を行うと共に過電圧或いは過電流から前記サイリスタを保護する制御を行う制御回路から構成されていた。しかしながら、これらの装置は出力に接続し、制御可能な加熱コイルは一個であった。 Moreover, the high frequency inverter used for the conventional induction heating apparatus is a current type inverter, and includes a forward converter, a DC reactor, an inverse converter, a power factor correction capacitor, and each thyristor constituting the forward converter and the inverse converter. The control circuit includes a control circuit that performs timing control for firing and protects the thyristor from overvoltage or overcurrent. However, these devices were connected to the output and there was one controllable heating coil.
従来の誘導加熱装置の例を図5に示す。ここで1は電源、12は目標とするインバータ出力電圧を得るため商用電源電圧から所定の電圧に調整する変換器用変圧器、2は、21−26のサイリスタからなる順変換器、3は直流リアクトル、4は41−44のサイリスタからなる逆変換器、5は力率改善コンデンサ、6は加熱コイル、8は直流電圧検出回路、10は制御回路を示す。
An example of a conventional induction heating apparatus is shown in FIG. Here, 1 is a power source, 12 is a transformer for a converter that adjusts a commercial power supply voltage to a predetermined voltage in order to obtain a target inverter output voltage, 2 is a forward converter composed of 21-26 thyristors, and 3 is a DC reactor.
すなわち、以上の誘導加熱装置を複数台使用し、複数或いは大型の溶解炉を所定の望まれた温度分布に制御していた。 That is, a plurality of the above induction heating apparatuses are used, and a plurality of or large melting furnaces are controlled to a predetermined desired temperature distribution.
そこで、特許文献1に示されているように、一つの電源から切替回路を経由して複数の誘導コイルに接続された誘導加熱装置が発明された。この発明によれば、複数台の誘導加熱装置を使用する必要はなく、大型の高周波電源設備や高価な設備となる問題は解決される。
Therefore, as shown in
しかしながら特許文献1において所定の温度分布に制御する際には、切替回路を介して各誘導コイル毎に供給される電力の期間(すなわち、継続時間又は間隔)を制御回路によって制御することとなる。
However, when controlling to a predetermined temperature distribution in
すなわち、予め決められた方法で各コイル区間の各々への継続時間(デューティーサイクル)を変えることにより、軸方向の温度分布を所定の望む温度分布に制御している。(特許文献1段落「0015」「0018」「0019」参照) That is, the temperature distribution in the axial direction is controlled to a predetermined desired temperature distribution by changing the duration (duty cycle) to each of the coil sections by a predetermined method. (See paragraphs “0015”, “0018” and “0019” in Patent Document 1)
従って、特許文献1の温度分布制御システムにおいては、電力の継続時間(デューティーサイクル)がインバータ出力電圧サイクル時間に対して比較的長い時間を必要としている。
Therefore, in the temperature distribution control system of
このため、インバータ出力電圧各サイクル時間内における電圧変動に対処できない欠点があった。つまり、精密な電圧波形の制御ができない問題があった。特に、各サイクル時間内に対処すべき誘導コイル間の近接効果、相互誘導作用による電圧変動などに対応することができず、また、過電圧、過電流に直ちに対応することも難しい問題があった。 For this reason, there has been a drawback that voltage fluctuations within each cycle time of the inverter output voltage cannot be dealt with. That is, there is a problem that precise voltage waveforms cannot be controlled. In particular, it is impossible to cope with proximity effects between induction coils to be dealt with within each cycle time, voltage fluctuations due to mutual induction, etc., and it is difficult to immediately cope with overvoltage and overcurrent.
本発明は、1台の誘導加熱用高周波インバータを用いて、複数の加熱コイルに対してそれぞれ必要となる高周波電力を、インバータ出力電圧各サイクル毎に自動的にその移送流通角度により定め、その高周波電力が供給可能な加熱コイル毎に電力制御可能な誘導加熱装置を提供する。 The present invention uses a single induction heating high-frequency inverter to automatically determine the high-frequency power required for each of the plurality of heating coils based on the transfer flow angle for each cycle of the inverter output voltage. Provided is an induction heating device capable of controlling power for each heating coil to which power can be supplied.
本発明の加熱コイル毎に電力制御可能な誘導加熱装置は、交流商用電源から直流電圧を生成する順変換器と、生成された直流電圧のリプル成分を除去する直流リアクトルと、負荷共振周波数に応じた高周波電圧を第1の加熱コイルに出力させる単相インバータ構成の逆変換器と、その第1の加熱コイルの力率改善コンデンサと、前記順変換器、逆変換器をそれぞれ構成する各サイリスタを点弧させるタイミング制御を行うと共に、過電圧、過電流から前記サイリスタを保護する第1の制御回路とを少なくとも備える誘導加熱装置において、
前記第1の加熱コイル位置を基に、さらに配設された第2の加熱コイル又は複数の第2〜第n加熱コイル群と、
第2の加熱コイル配設の場合は、その第2の加熱コイルに直列接続してその加熱コイルへ出力する前記高周波電圧の流通位相角を制限する逆並列接続されたサイリスタスイッチ対と、
前記複数の第2〜第nの加熱コイル群配設の場合は、それぞれの加熱コイルに直列接続して、各加熱コイル毎にそれぞれ前記高周波電圧の流通位相角を制限する逆並列接続された複数のサイリスタスイッチ対群と、
前記第2の加熱コイルとサイリスタスイッチ対の直列接続回路の両端子又は、前記複数の加熱コイルと複数のサイリスタスイッチ対との各直列接続回路の複数の両端子を前記高周波電圧出力端子へ接続する出力導入線と、
前記サイリスタスイッチ対のサイリスタのいずれかがOFFしたときに発生する順圧を検出し、その検出信号を出力する順圧検出回路と、
その順圧検出回路からの検出信号を基に前記サイリスタスイッチ対の各流通角の位相制御をすると共に、それらサイリスタ素子に対する過電圧、過電流を検出して保護できる第2の制御回路と、から構成され、
前記第1の加熱コイルの出力を基準として第2の加熱コイルへの前記流通位相角を制限させて、必要とする出力に制御されるか、又は第2〜第nの加熱コイルのそれぞれ毎に前記流通位相角を制限させて、それぞれの加熱コイルに必要とする出力に制御されることを特徴とする。
The induction heating device capable of controlling the power for each heating coil according to the present invention includes a forward converter that generates a DC voltage from an AC commercial power supply, a DC reactor that removes a ripple component of the generated DC voltage, and a load resonance frequency. An inverter having a single-phase inverter configuration that outputs a high-frequency voltage to the first heating coil, a power factor correction capacitor of the first heating coil, and each thyristor that constitutes each of the forward converter and the inverse converter. In the induction heating apparatus including at least a first control circuit that performs timing control for firing and protects the thyristor from overvoltage and overcurrent,
Based on the position of the first heating coil, a second heating coil or a plurality of second to n-th heating coil groups further disposed,
In the case of the second heating coil arrangement, a pair of thyristor switches connected in series to the second heating coil and connected in reverse parallel to limit the flow phase angle of the high-frequency voltage output to the heating coil;
In the case of arranging the plurality of second to nth heating coil groups, a plurality of anti-parallel connections that limit the flow phase angle of the high-frequency voltage for each heating coil in series with each heating coil. A pair of thyristor switches,
Both terminals of a series connection circuit of the second heating coil and thyristor switch pair or a plurality of terminals of each series connection circuit of the plurality of heating coils and a plurality of thyristor switch pairs are connected to the high-frequency voltage output terminal. An output lead-in line;
A forward pressure detection circuit that detects a forward pressure generated when any of the thyristors of the thyristor switch pair is turned off, and outputs a detection signal;
A second control circuit that controls the phase of each flow angle of the thyristor switch pair based on a detection signal from the forward pressure detection circuit, and can detect and protect overvoltage and overcurrent with respect to the thyristor elements. And
The flow phase angle to the second heating coil is limited on the basis of the output of the first heating coil and controlled to the required output, or for each of the second to nth heating coils. The flow phase angle is limited, and the output required for each heating coil is controlled.
また、前記第2の制御回路は、第1の制御回路による逆変換器の単相インバータから加熱コイルへ出力する電圧を制御する信号から、そのインバータ出力電圧を検出すると共に、第2の制御回路に内蔵したPLL(Phase Locked Loop)回路でその検出信号の正負の各180度サイクル毎に同期を取った三角波を生成する手段と、
配設された各加熱コイル毎に必要電力量に対応する基準信号値を予め記憶しておき、正の180度サイクルで前記三角波のPLL回路信号の振幅と基準信号値が一致する位相角度で一方のサイリスタを点弧させ、同様にして負の180度サイクルで一致する位相角度で他方のサイリスタを点弧させる手段とを備えることを特徴とする。
The second control circuit detects the inverter output voltage from a signal for controlling the voltage output from the single-phase inverter of the inverse converter of the first control circuit to the heating coil, and the second control circuit Means for generating a triangular wave synchronized with each positive and negative 180 degree cycle of the detection signal in a PLL (Phase Locked Loop) circuit built in
A reference signal value corresponding to the required electric energy is stored in advance for each heating coil arranged, and one of the phase angles at which the amplitude of the triangular wave PLL circuit signal matches the reference signal value in a positive 180 degree cycle. And igniting the other thyristor with a phase angle that coincides with a negative 180-degree cycle.
また、前記第1の加熱コイルに並列に接続された力率改善コンデンサで少なくとも構成する共振回路は、その回路に直列に接続されたサイリスタスイッチ回路を備え、装置が起動するに際しては最初に前記サイリスタスイッチ回路をONとして共振波形を形成させることを特徴とする。 A resonance circuit comprising at least a power factor correction capacitor connected in parallel to the first heating coil includes a thyristor switch circuit connected in series to the circuit, and when the apparatus is started, the thyristor is first connected. The switch circuit is turned on to form a resonance waveform.
本発明によれば、加熱コイル台数と同数のサイリスタスイッチを備えることにより、1台の電流型インバータに複数の加熱コイルを接続することができる。さらに各サイリスタスイッチを制御して加熱コイル毎に所望の出力を供給することができる According to the present invention, by providing the same number of thyristor switches as the number of heating coils, a plurality of heating coils can be connected to one current type inverter. Furthermore, each thyristor switch can be controlled to supply a desired output for each heating coil.
このため、従来と同等性能の高周波電力の供給を、低コストで、且つ大幅な小型化とすることができる。 For this reason, the supply of high-frequency power having the same performance as the conventional one can be reduced in cost and greatly reduced in size.
本発明の加熱コイル毎に電力制御可能な誘導加熱装置の実施例について図面に基づき説明する。 An embodiment of an induction heating apparatus capable of controlling power for each heating coil according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、その第1の実施例であり、第1の加熱コイル61に必要にして加えるべき第2の加熱コイル62を配置した場合であり、通常加熱対象物に対応して第1の加熱コイル61の位置に基づいて第2の加熱コイルの配設位置が定まる。
FIG. 1 shows a first embodiment in which a
図1において、符号1、2(21−26)、3、4(41−44)、5、8,10,12は、背景技術において図5従来の誘導加熱装置で説明したものと同一機能であり説明を省略する。尚、10は第1の制御回路と呼ぶ。
1,
71・77はサイリスタを逆並列接続したサイリスタスイッチ対を示す。この逆並列接続回路は、前記第2の加熱コイルに直列に接続されていて、逆変換器4から加熱コイル62へ出力する高周波電圧の流通位相角を制限して加熱コイル62へ発生させる電力を制御する。
9は、前記サイリスタスイッチ対71・72のサイリスタのいずれかがOFFしたとき、発生する順圧を検出して、その信号を出力する順圧検出回路を示す。
11は、第2の制御回路であり、順圧検出回路9からの検出信号を基に、サイリスタスイッチ対71・72の各サイリスタ毎の流通角の位相制御をすると共に、一方それらサイリスタ素子に対する過電圧、過電流を検出し、保護処理(少なくともその警告表示など)を行う。
13は起動回路を示す。起動回路13は、逆変換器4によるインバータ構成は負荷転流型で且つ電流型インバータであるため、力率改善コンデンサ5、加熱コイル61と加熱コイル内で加熱される材料から構成される並列共振回路に起動時に共振波形がないため、起動回路13をONさせることによって負荷共振回路の共振波形を誘起させる。
Reference numeral 13 denotes a starting circuit. The starter circuit 13 is a load commutation type and a current type inverter because the
尚、逆変換器のサイリタ41〜44は、単相インバータであり、逆変換器用のサイリスタ41と44のペア(以下U相という)及びサイリスタ42と43のペア(以下V相という)を交互にオンオフを繰返すことで動作している。
The
逆変換器のサイリスタ41〜44は、サイリスタインバータであるため、例えばU相をオフしてV相をオンする場合(以下転流という)、所定の無効電力をオフするサイリスタ41、44に供給することで、これまでオンしていたサイリスタ内のストレージキャリアを吐き出すことにより次のV相の順圧に耐える絶縁能力を回復させる。
Since the
転流用無効電力は、力率改善コンデンサ5から供給されて転流しており、逆変換器のサイリスタ41〜44に使用するサイリスタのターンオフ時間Tq以上の負電圧(以下γという)を、これまでオン状態であったサイリスタに印加することでサイリスタはストレージキャリアを吐き出し絶縁能力を回復する。
The commutation reactive power is supplied from the power factor correction capacitor 5 and is commutated, and a negative voltage (hereinafter referred to as γ) longer than the turn-off time Tq of the thyristor used for the
次に、前述したサイリスタスイッチ対71・72、順圧検出回路9、第2の制御回路11の各動作について、図3を用いて詳細に以下に説明する。
Next, the operations of the
第2の制御回路11は、少なくとも以下の二つの手段を備えている。
The
その一つの手段は、第1の制御回路による逆変換器4の単相インバータから加熱コイルに出力する電圧を制御する信号から、そのインバータ出力電圧を検出すると共に、第2の制御回路に内蔵したPLL(Phase Locked Loop)制御回路で、その検出信号の正負の各180度(半サイクル)毎に同期を取った三角波を生成する手段である。
One of the means detects the inverter output voltage from a signal for controlling the voltage output to the heating coil from the single-phase inverter of the
次の手段は、配設された第2の加熱コイル62に必要電力量に対応する基準信号値を予め記憶しておき、(1)正の180度のサイクルで前記三角波のPLL回路信号の振幅と基準信号値が一致する位相角度で一方のサイリスタを点弧させ、(2)同様に負の180度サイクルで一致する位相角度で他方のサイリスタを点弧させる手段である。
The following means stores in advance a reference signal value corresponding to the required electric energy in the arranged
なお、PLL制御回路は公知の回路であって、正弦波状のインバータ出力電圧を矩形波に変換する2値化回路と、その矩形波とPLL制御回路の出力波形と位相を比較する位相比較器と、その位相比較器の出力であるデジタル信号を後段のVCO(電圧制御発振器)で認識可能なアナログ信号に変換するループフィルタと、その入力電圧によって発振周波数を可変するVCOと、VCO出力を前記位相比較器で認識できる周波数に分周する分周器とから構成されている。 Note that the PLL control circuit is a known circuit, and includes a binarization circuit that converts a sinusoidal inverter output voltage into a rectangular wave, and a phase comparator that compares the phase of the rectangular wave with the output waveform of the PLL control circuit. A loop filter that converts a digital signal that is an output of the phase comparator into an analog signal that can be recognized by a VCO (voltage controlled oscillator) at a subsequent stage, a VCO that varies an oscillation frequency according to the input voltage, and a VCO output that has the phase And a frequency divider that divides the frequency into frequencies that can be recognized by the comparator.
図3は、以上のようなサイリスタスイッチ対71・72の点弧タイミングの説明図である。逆変換器4から第1の加熱コイル61へのインバータ出力電圧の正弦波を図3の上部に示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the ignition timing of the
PLL信号は前述した三角波のPLL回路信号を示し、第2の制御回路11に内蔵された回路により生成されるPLL信号電圧を示す。
The PLL signal indicates the above-described triangular wave PLL circuit signal, and indicates a PLL signal voltage generated by a circuit built in the
一方、破線で示される基準信号は、第2の加熱コイル62に対して所望の必要量の電力を示し、PLL信号との交点はその電力に相当する印加電圧に制御するサイリスタスイッチ対71・72の各サイリスタ71及び72へのゲート信号1及び2を示す。すなわち、電力は位相流通角度で制御される。
On the other hand, the reference signal indicated by a broken line indicates a desired amount of power for the
インバータ出力電圧が正の180度半サイクルではゲート信号1がサイリスタ71を点弧させ、負の180度半サイクルではゲート信号2がサイリスタ72を点弧させる。
すなわち、基準信号電圧が三角波のPLL回路信号電圧に一致したときの位相角度で、ゲート信号が生成される。 That is, the gate signal is generated at the phase angle when the reference signal voltage matches the triangular-wave PLL circuit signal voltage.
つまり、基準信号は、サイリスタスイッチ対を任意の電気位相角度で点弧させるための信号である。 That is, the reference signal is a signal for firing the thyristor switch pair at an arbitrary electrical phase angle.
これにより、インバータ出力周波数に同期した高周波電力を基に、任意に可変した電力を同時に複数の加熱コイルに供給できる。 Thereby, arbitrarily variable power can be simultaneously supplied to a plurality of heating coils based on the high-frequency power synchronized with the inverter output frequency.
図2は、複数の第2〜第nの加熱コイルが第1の加熱コイルを基に配設された場合の本発明の誘導加熱装置の第2実施例を示す。 FIG. 2 shows a second embodiment of the induction heating apparatus of the present invention in which a plurality of second to nth heating coils are arranged based on the first heating coil.
ここで、62・・・69は第2・・・・第nの加熱コイルを示す。各第2〜第nの加熱コイル62〜69には、それぞれサイリスタスイッチ対71・72が直列接続され、その直列回路の両端は逆変換器4により生成される。負荷共振周波数に対応し第1の加熱コイル61に接続される前記高周波電圧の出力端子にそれぞれ出力導入線によって接続される。
Here, 62... 69 indicate second... Nth heating coils. A
さらに、各第2〜第nの加熱コイルに直列接続する各サイリスタスイッチ対71・72は、それぞれ前記順圧検出回路9がそれぞれのサイリスタ71、72のいずれかがOFFしたとき発生する順圧を検出し、その検出信号線はサイリスタスイッチ対毎に第2の制御回路11に接続させ、検出信号を入力させる。
Further, each of the thyristor switch pairs 71 and 72 connected in series to each of the second to nth heating coils has a forward pressure generated when the forward
その第2の制御回路11は第1の実施例の場合と同様に、各サイリスタスイッチ対71・72から順圧検出回路9を介した検出信号を基に、それぞれのサイリスタスイッチ対71・72の各サイリスタ毎の流通角の位相制御を行うと共に、各サイリスタ毎に対し過電圧、過電流を検出し保護処理を行う。
As in the case of the first embodiment, the
また、第2の制御回路11は、前述した二つの手段も第1の実施例の場合と同様に複数の加熱コイルおよびサイリスタスイッチ対に適用される。
In the
その一つの手段は前述したようにインバータ出力電圧の正負の各180度(半サイクル)毎に周期を取った三角波を生成する手段である。 One of the means is a means for generating a triangular wave having a period every 180 degrees (half cycle) of the inverter output voltage as described above.
次の手段は、配設された第2〜第nの加熱コイル62〜69のそれぞれに要求される電力量に対応する基準信号電圧を予め記憶しておき、各サイリスタスイッチ対毎に前記三角波のPLL回路信号の振幅電圧と基準信号電圧が一致する正及び負の各サイクルの位相角度でそれぞれのサイリスタを点弧される手段である。 The following means stores in advance a reference signal voltage corresponding to the amount of power required for each of the second to n-th heating coils 62 to 69 arranged, and the triangular wave of each thyristor switch pair is stored. Each thyristor is ignited at the phase angle of each positive and negative cycle in which the amplitude voltage of the PLL circuit signal matches the reference signal voltage.
図4は複数サイリスタスイッチ対の点弧タイミング実施例を示し、この実施例では(a)サイリスタスイッチ対1の出力電圧と、(b)サイリスタスイッチ対2の出力電圧を比較して示してある。
FIG. 4 shows an example of firing timing of a plurality of thyristor switch pairs. In this embodiment, (a) the output voltage of the
誘導加熱装置の第1の加熱コイル61に加えて配設される(a)、(b)のサイリスタスイッチ対にそれぞれ直列接続されている第P、第Qの加熱コイルがある場合を示す。
The case where there are the Pth and Qth heating coils respectively connected in series to the thyristor switch pairs of (a) and (b) arranged in addition to the
第1の加熱コイル61は、サイリスタスイッチ対がないので当然インバータ出力電圧の全位相角度が流通して印加されるが、第Pの加熱コイルへは図4(a)のようにその流通する位相角度が部分的に制限され、第Pの加熱コイルはサイリスタスイッチ対1により第1の加熱コイル61の出力電力より少なくなる。
Since the
一方、第Qの加熱コイルはサイリスタスイッチ対2により図4(b)のように、その流通する位相角度が(a)の場合よりさらに狭く制限され、(a)の出力電圧よりさらに小さくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), the Q-th heating coil is limited to a narrower phase angle than the case of (a) by the
ここで、(a)の場合の流通位相角度はサイリスタスイッチ対1の正のサイクルにおけるゲート信号1Aと負のサイクルにおけるゲート信号1Bによる。
Here, the flow phase angle in the case of (a) depends on the gate signal 1A in the positive cycle of the
一方(b)の場合の流通位相角度はサイリスタスイッチ対2の正のサイクルにおけるゲート信号2Aと負のサイクルにおけるゲート信号2Bによる。
On the other hand, the flow phase angle in the case of (b) depends on the gate signal 2A in the positive cycle of the
図4(a)(b)を比較すると、ゲート信号1の発生位置の位相角度は、ゲート信号2の発生位置の位相角度より少なく、図4では(a)のほうが正又は負のサイクルの中心(最大電圧)に近い。
4 (a) and 4 (b), the phase angle of the generation position of the
以上、ゲート信号の位相位置はそれぞれの基準信号電圧により定まることは図3の説明で述べた通りである。 As described above, the phase position of the gate signal is determined by the respective reference signal voltages as described in FIG.
すなわち、基準信号電圧が三角波の最大電圧の1/2に近いほどその加熱コイルでの出力は高く、三角波の最大電圧に近いほどその加熱コイルでの出力は小さくなる。 That is, the closer the reference signal voltage is to ½ of the maximum voltage of the triangular wave, the higher the output from the heating coil, and the closer to the maximum voltage of the triangular wave, the smaller the output from the heating coil.
なお、複数の加熱コイルの配設位置については、誘導加熱装置の加熱対象物の形態、構造などに関連し、それら加熱コイル毎の出力は全体に要求されるその加熱対象物に対する温度分布に関連して定まる。 In addition, about the arrangement position of a plurality of heating coils, it is related with the form, structure, etc. of the heating object of an induction heating device, and the output for every heating coil is related to the temperature distribution with respect to the heating object required as a whole. To be determined.
装置の動作を、以下更に詳細に説明する。
サイリスタスイッチ対71・72は、力率改善コンデンサ5、加熱コイル61と加熱コイル内で加熱される材料から生成される並列共振波形に同期して動作するインバータと連動して動作するため、起動時には負荷共振回路に共振波形がないのでサイリスタスイッチ対71・72を単独で起動することはできない。
The operation of the apparatus will be described in further detail below.
The
そのため、まず、インバータを起動させとインバータと直結した加熱コイル61との負荷共振回路の共振波形が安定してから、次にサイリスタスイッチ対71・72を起動する必要がある。
For this reason, it is necessary to start the
サイリスタスイッチ対71・72の出力電力は、第2の制御回路11内のPLL制御回路で逆変換器のサイリスタ41〜44の出力電圧と同期を取って、正負の半サイクル毎に電気角で180度の角度信号として生成した三角波信号と、加熱コイル62に供給する電力を決めるための基準信号によって、サイリスタスイッチ対71・72に使用するサイリスタを所定の電気角度で点弧させるため、図3のように位相制御して設定している。
The output power of the
サイリスタスイッチ対71・72は、逆変換器のサイリスタ41〜44の出力が正の半サイクルではサイリスタスイッチ71を、逆変換器のサイリスタ41〜44の出力が負の半サイクルではサイリスタスイッチ72を交互にオンして加熱コイル62に電力を供給する。
The
サイリスタスイッチ対71・72の出力電力は出力電圧制御によってインバータが出力する高周波電力から分配されており、インバータ出力電圧未満の設定でサイリスタ対71・72は出力電圧制御できる。
The output power of the
そのため、サイリスタスイッチ対71・72用の基準信号をインバータ出力以上の電力や電圧に設定してもサイリスタスイッチ対71・72は出力することはできない。
Therefore, even if the reference signal for the
これにより、サイリスタスイッチの合計出力電力がインバータ出力電力未満で、且つサイリスタスイッチの各出力電圧がインバータ出力電圧未満の出力であれば、インバータ出力周波数に同期して複数個のサイリスタスイッチによって複数個の加熱コイルに電力供給を行なうことができる。 Thus, if the total output power of the thyristor switch is less than the inverter output power and each output voltage of the thyristor switch is less than the inverter output voltage, a plurality of thyristor switches are synchronized with the inverter output frequency. Power can be supplied to the heating coil.
1 三相交流商用電源
2 順変換器
3 直流リアクトル
4 逆変換器
5 力率改善コンデンサ
6 加熱コイル
21〜26、41〜44 サイリスタ
61、62、・・・69 第1〜第nの加熱コイル
71・72 サイリスタスイッチ対(逆並列接続回路)
8 直流電圧検出回路
9 順圧検出回路
10 第1の制御回路
11 第2の制御回路
12 変換器用変圧器
13 起動回路
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1の加熱コイル位置を基に、さらに配設された第2の加熱コイル又は複数の第2〜第n加熱コイル群と、
第2の加熱コイル配設の場合は、その第2の加熱コイルに直列接続してその加熱コイルへ出力する前記高周波電圧の流通位相角を制限する逆並列接続されたサイリスタスイッチ対と、
前記複数の第2〜第nの加熱コイル群配設の場合は、それぞれの加熱コイルに直列接続して、各加熱コイル毎にそれぞれ前記高周波電圧の流通位相角を制限する逆並列接続された複数のサイリスタスイッチ対群と、
前記第2の加熱コイルとサイリスタスイッチ対の直列接続回路の両端子又は、前記複数の加熱コイルと複数のサイリスタスイッチ対との各直列接続回路の複数の両端子を前記高周波電圧出力端子へ接続する出力導入線と、
前記サイリスタスイッチ対のサイリスタのいずれかがOFFしたときに発生する順圧を検出し、その検出信号を出力する順圧検出回路と、
その順圧検出回路からの検出信号を基に前記サイリスタスイッチ対の各流通角の位相制御をすると共に、それらサイリスタ素子に対する過電圧、過電流を検出して保護できる第2の制御回路と、から構成され、
前記第1の加熱コイルの出力を基準として第2の加熱コイルへの前記流通位相角を制限させて、必要とする出力に制御されるか、又は第2〜第nの加熱コイルのそれぞれ毎に前記流通位相角を制限させて、それぞれの加熱コイルに必要とする出力に制御されることを特徴とする加熱コイル毎に電力制御可能な誘導加熱装置。 A forward converter that generates a DC voltage from an AC commercial power supply, a DC reactor that removes a ripple component of the generated DC voltage, and a single-phase inverter configuration that outputs a high-frequency voltage corresponding to the load resonance frequency to the first heating coil Inverter, the power factor improving capacitor of the first heating coil, and each thyristor constituting each of the forward converter and the reverse converter are controlled in timing, and the thyristor is detected from overvoltage and overcurrent. In an induction heating apparatus comprising at least a first control circuit for protecting
Based on the position of the first heating coil, a second heating coil or a plurality of second to n-th heating coil groups further disposed,
In the case of the second heating coil arrangement, a pair of thyristor switches connected in series to the second heating coil and connected in reverse parallel to limit the flow phase angle of the high-frequency voltage output to the heating coil;
In the case of arranging the plurality of second to nth heating coil groups, a plurality of anti-parallel connections that limit the flow phase angle of the high-frequency voltage for each heating coil in series with each heating coil. A pair of thyristor switches,
Both terminals of a series connection circuit of the second heating coil and thyristor switch pair or a plurality of terminals of each series connection circuit of the plurality of heating coils and a plurality of thyristor switch pairs are connected to the high-frequency voltage output terminal. An output lead-in line;
A forward pressure detection circuit that detects a forward pressure generated when any of the thyristors of the thyristor switch pair is turned off, and outputs a detection signal;
A second control circuit that controls the phase of each flow angle of the thyristor switch pair based on a detection signal from the forward pressure detection circuit, and can detect and protect overvoltage and overcurrent with respect to the thyristor elements. And
The flow phase angle to the second heating coil is limited on the basis of the output of the first heating coil and controlled to the required output, or for each of the second to nth heating coils. An induction heating apparatus capable of controlling electric power for each heating coil, wherein the flow phase angle is limited and controlled to an output required for each heating coil.
配設された各加熱コイル毎に必要電力量に対応する基準信号値を予め記憶しておき、正の180度サイクルで前記三角波のPLL回路信号の振幅と基準信号値が一致する位相角度で一方のサイリスタを点弧させ、同様にして負の180度サイクルで一致する位相角度で他方のサイリスタを点弧させる手段とを備えることを特徴とする請求項1記載の加熱コイル毎に電力制御可能な誘導加熱装置。 The second control circuit detects the inverter output voltage from a signal for controlling the voltage output from the single-phase inverter of the inverse converter by the first control circuit to the heating coil, and is incorporated in the second control circuit. Means for generating a triangular wave synchronized with each positive and negative 180 degree cycle of the detected signal in a PLL (Phase Locked Loop) circuit,
A reference signal value corresponding to the required electric energy is stored in advance for each heating coil arranged, and one of the phase angles at which the amplitude of the triangular wave PLL circuit signal matches the reference signal value in a positive 180 degree cycle. And a means for igniting the other thyristor with a phase angle that coincides with a negative 180-degree cycle, the power control being possible for each heating coil. Induction heating device.
A resonance circuit comprising at least a power factor correction capacitor connected in parallel to the first heating coil includes a thyristor switch circuit connected in series to the circuit, and when the apparatus is started, the thyristor switch circuit is first provided. 2. An induction heating apparatus capable of controlling power for each heating coil according to claim 1, wherein a resonance waveform is formed by turning ON the power.
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