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JPS598149B2 - frequency converter - Google Patents
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JPS598149B2 - frequency converter - Google Patents

frequency converter

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JPS598149B2
JPS598149B2 JP9072477A JP9072477A JPS598149B2 JP S598149 B2 JPS598149 B2 JP S598149B2 JP 9072477 A JP9072477 A JP 9072477A JP 9072477 A JP9072477 A JP 9072477A JP S598149 B2 JPS598149 B2 JP S598149B2
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JP
Japan
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circuit
voltage
frequency conversion
semiconductor block
power semiconductor
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JP9072477A
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Japanese (ja)
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光幸 木内
裕一 義田
重男 浜岡
均 脇田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周波数変換装置、特に低周波交流を直接高周波
交流電流に変換する周波数変換装置およびその制御回路
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a frequency converter, and particularly to a frequency converter that directly converts low frequency alternating current into high frequency alternating current, and a control circuit thereof.

従来、低周波交流を直接高周波交流に変換する直接周波
数変換装置の実施例は非常に少なく、その制御回路は非
常に複雑となる欠点があつた。
Conventionally, there have been very few examples of direct frequency conversion devices that directly convert low frequency alternating current to high frequency alternating current, and their control circuits have had the disadvantage of being extremely complex.

また誘導加熱調理器などに応用する場合には鍋材質によ
り、加熱出力が変化する欠点があり、また負荷変動が大
きいため安定な発振を得るために加熱コイル電流を検知
して、定出力電流制御などを実施していたが、制御回路
が複雑になり、また価格が高くなるなどの欠点があつた
。本発明は以上の欠点を考え、簡単な制御回路と周波数
変換回路により、直接低周波交流を高周波交流に変化す
るものであり、特に誘導加熱調理器に応用すれば負荷変
動に対して安定であり、鍋材質に対する加熱出力変動の
少ない誘導加熱調理器を実現できる。
When applied to induction heating cookers, etc., there is a drawback that the heating output changes depending on the material of the pot, and the load fluctuation is large, so in order to obtain stable oscillation, the heating coil current is detected and constant output current is controlled. However, the control circuit was complicated and the price was high. In consideration of the above drawbacks, the present invention directly changes low frequency alternating current to high frequency alternating current using a simple control circuit and frequency conversion circuit, and is particularly stable against load fluctuations when applied to an induction heating cooker. , it is possible to realize an induction heating cooker with little variation in heating output depending on the material of the pot.

以下図面に従がい本発明の一実施例について詳細な説明
を行なう。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図において、低周波交流電源1より電源スイツチ2
を介して周波数変換回路3に交流電圧を加える。
In Figure 1, power switch 2 is connected to low frequency AC power source 1.
An alternating current voltage is applied to the frequency conversion circuit 3 via.

周波数変換回路3は低周波交流を直接高周波交流に変換
するもので、制御回路4により発振制御される。周波数
変換回路3は交流電源1と並列関係に接続される入力コ
ンデンサ31の一方の入力端子よリチヨークコイル32
と双方向導通可能なパワー半導体プロツクの直列回路を
直列接続し、入力コンデンサ31と並列関係に接続する
The frequency conversion circuit 3 directly converts low frequency AC into high frequency AC, and its oscillation is controlled by the control circuit 4. The frequency conversion circuit 3 connects a rich yoke coil 32 to one input terminal of an input capacitor 31 connected in parallel with the AC power source 1.
A series circuit of a power semiconductor block capable of bidirectional conduction is connected in series with the input capacitor 31, and is connected in parallel with the input capacitor 31.

またパワー半導体プロツク33と並列関係にスナバーコ
ンデンサ34とスナバ一抵抗の直列RC回路、および、
共振用コンデンサ36と共振用インダクタを兼ねる誘導
加熱コイル37を含む直列共振回路を並列関係に接続す
る。パワー半導体プロツク33はサイリスタ33a,3
3bを逆並列接続したもので、交流電源1が正の時、ア
ノード電圧が正となるサイリスタが先に導通し、次に逆
並列接続したサイリスタが導通にするような幅の広いゲ
ート電流が制御回路4より与えられる。制御回路4は交
流電源入力端子41a,41bと、パワー半導体プロツ
ク33の電圧検知端子42、およびサイリスタ33a,
33bのゲート−カソード端子に接続されるゲート出力
端子43a,43a′、ゲート出力端子43b,43b
′よりなる。第2図はパワー半導体プロツク33の電流
、電圧波形およびゲート電流波形を示し、Ithはパワ
ー半導体プロツク電流で、正弦波状パルス波形で、11
は先に導通するサイリスタノード電流でそのパルス幅を
Ts,i2は回生電流で次に導通するサイリスタ電流波
形でそのパルス幅はTDである。
In addition, a series RC circuit consisting of a snubber capacitor 34 and a snubber resistor is connected in parallel with the power semiconductor block 33, and
A series resonant circuit including a resonant capacitor 36 and an induction heating coil 37 which also serves as a resonant inductor is connected in parallel. The power semiconductor block 33 includes thyristors 33a, 3
3b are connected in anti-parallel, and when AC power supply 1 is positive, the thyristor with positive anode voltage conducts first, and then the thyristor connected in anti-parallel conducts, so a wide gate current is controlled. It is given from circuit 4. The control circuit 4 includes AC power input terminals 41a and 41b, a voltage detection terminal 42 of the power semiconductor block 33, and a thyristor 33a,
Gate output terminals 43a, 43a' connected to the gate-cathode terminal of 33b, gate output terminals 43b, 43b
′. FIG. 2 shows the current, voltage waveforms and gate current waveforms of the power semiconductor block 33, where Ith is the power semiconductor block current and has a sinusoidal pulse waveform.
is the thyristor node current that conducts first and its pulse width is Ts, and i2 is the regenerative current that is the waveform of the thyristor current that conducts next and its pulse width is TD.

またThはパワー半導体電圧波形で、そのパルス幅をT
2とする。またサイリスタ33a,33bのゲートトリ
ガ電流は同じもので、そのパルス幅T,はTsよりも長
く、T1−TS+TDよりも短かい。本発明による制御
回路4はパワー半導体プロツク33のオフ期間、すなわ
ちT2を一定にするものであり、その一実施例を第3図
に示す。
Also, Th is the power semiconductor voltage waveform, and its pulse width is T
Set it to 2. Further, the gate trigger currents of the thyristors 33a and 33b are the same, and their pulse width T is longer than Ts and shorter than T1-TS+TD. The control circuit 4 according to the present invention is for keeping the off period, ie, T2, of the power semiconductor block 33 constant, and one embodiment thereof is shown in FIG.

第3図において、パワー半導体プロツク33の電圧を検
知するターンオフ電圧検知回路44、その出力電流に応
じて動作するタイマー回路45、タイマー回路出力電圧
と、設定電圧レベルと比較する比較回路46、比較回路
の出力に応じて動作するトリガ信号発生回路48および
ゲートトリガ回路49よりなる。
In FIG. 3, there is a turn-off voltage detection circuit 44 that detects the voltage of the power semiconductor block 33, a timer circuit 45 that operates according to its output current, a comparison circuit 46 that compares the timer circuit output voltage with a set voltage level, and a comparison circuit. The gate trigger circuit 49 includes a trigger signal generating circuit 48 and a gate trigger circuit 49, which operate according to the output of the trigger signal generating circuit 48 and the gate trigger circuit 49.

ターンオフ電圧検知回路44はパワー半導体プロツク3
3がターンオフした時、印加電圧を検知するもので、逆
直列接続された定電圧ダイオード440a,440bと
抵抗441の直列回路をダイオードブリツジを構成する
ダイオード442a,442b,442c,442dの
一方の入力端子に接続し、正出力となるダイオードブリ
ツジの出力はトランジスタ443のベースへ、負出力と
なるダイオードブリツジの出力はトランジスタ443の
エミツタに接続され、そのベースーエミツタ間にはベー
スーエミツタ抵抗444を接続する。ターンオフ電圧検
知回路44の入力端子42が、正あるいは負の時にトラ
ンジスタ443は導通し、パワー半導体プロツク33の
電圧が非常に低い場合、あるいはターンオン時にはトラ
ンジスタ443はオフ状態でコレクタ抵抗450をベー
スに接続されたトランジスタ451も同様にオンオフし
、そのコレクタ電圧Vzは、第4図Vzに示す如く、パ
ワー半導体プロツク33がオンの時Lレベル、オフの時
Hレベルとなり、タイマー抵抗453,454とタイマ
ーコンデンサ455に電圧を印加する。インバータ45
6は信号VzがLレベルになると出力抵抗457を介し
てトランジスタ458をオンオフさせ、タイマーコンデ
ンサ455を急速に放電させる。比較回路46はPUT
46Oのアノード電圧VAと、ゲート電圧VG、すなわ
ち可変抵抗461と抵抗462の分電圧を比較するもの
で、ゲート電圧VGを変えるためにコントロール電圧V
cを制御する。コントロール電圧Vcはトランジスタ4
64のベース電位を決める分圧抵抗465,466、可
変抵抗467により最低電圧が0R動作のダイオド46
3aにより、設定されダイオード463bのアノード電
圧が高くなると、第3図VAO)T2期間が変化する。
交流電源電圧検知回路47のフイルターリングされた出
力電圧が高くなるとVcが高くなり、T2は長くなる。
すなわち、電源電圧が高くなつてパワー半導体プロツク
電流が増加するのを防いでいる。PUT46Oのカソー
ド電流はトランジスタ480をターンオンさせ、そのコ
レクタ電圧Vrは第4図rの如きパルス波形となる。タ
イマーコンデンサ482a,482b,およびインバー
タ483a,483bおよびタイマー抵抗484a,4
84bよりなるモノステーブルマルチバイブレータの出
力信号VOをゲートトリガ回路49に印加する。ゲート
トリガ回路はダーリントントランジスタ493,494
のコレクタに接続されたパルストランス497の2つの
2次巻線によりサイリスタ33a,33bを同時にトリ
ガし、同時に逆バイアス電圧を印加するもので、第4図
におけるIgはゲート電流、gはゲート−カソード電圧
波形であり、Ithはパワー半導体プロツク33の電流
波形を示す。特にこのゲートトリガ回路49はパルスト
ランス497のはねかえり電圧を逆バイアス電圧に利用
している。なおトランジスタ458のコレクタより引き
出した端子eを零にすることにより発振を禁止できるの
で、禁示端子eとした。以上述べた如く本発明は少なく
とも2つの逆並列接続したサイリスタを含む周波数変換
回路において、そのターンオフ期間T2を一定に制御す
るもので、パワー半導体プロツクがターンオフしてから
、一定時間の後パワー半導体プロツクを導通させるもの
で、転流エネルギーが共振用コンデンサに一定にチヤー
ジされてからターンオン信号を送るもので発振が非常に
安定になる。
The turn-off voltage detection circuit 44 is connected to the power semiconductor block 3.
3 is turned off, the applied voltage is detected, and one input of diodes 442a, 442b, 442c, and 442d constitutes a diode bridge, which is a series circuit of constant voltage diodes 440a, 440b and resistor 441 connected in reverse series. The output of the diode bridge that is connected to the terminal and has a positive output is connected to the base of the transistor 443, and the output of the diode bridge that is a negative output is connected to the emitter of the transistor 443, and a base-emitter resistor 444 is connected between the base and emitter. . When the input terminal 42 of the turn-off voltage detection circuit 44 is positive or negative, the transistor 443 is conductive, and when the voltage of the power semiconductor block 33 is very low or when it is turned on, the transistor 443 is in the off state and the collector resistor 450 is connected to the base. The transistor 451 turned on and off similarly turns on and off, and its collector voltage Vz becomes L level when the power semiconductor block 33 is on, and H level when it is off, as shown in FIG. Apply voltage to 455. Inverter 45
6 turns the transistor 458 on and off via the output resistor 457 when the signal Vz becomes L level, and rapidly discharges the timer capacitor 455. Comparison circuit 46 is PUT
The anode voltage VA of 46O is compared with the gate voltage VG, that is, the voltage divided by the variable resistor 461 and the resistor 462.The control voltage V is used to change the gate voltage VG.
Control c. Control voltage Vc is transistor 4
Diode 46 whose lowest voltage operates at 0R by voltage dividing resistors 465, 466 and variable resistor 467 that determine the base potential of 64
3a, when the anode voltage of the diode 463b increases, the T2 period changes (FIG. 3 VAO).
As the filtered output voltage of the AC power supply voltage detection circuit 47 becomes higher, Vc becomes higher and T2 becomes longer.
In other words, the power semiconductor block current is prevented from increasing due to an increase in the power supply voltage. The cathode current of PUT 46O turns on transistor 480, and its collector voltage Vr has a pulse waveform as shown in FIG. 4r. Timer capacitors 482a, 482b, inverters 483a, 483b and timer resistors 484a, 4
The output signal VO of the monostable multivibrator 84b is applied to the gate trigger circuit 49. Gate trigger circuit is Darlington transistor 493,494
The two secondary windings of a pulse transformer 497 connected to the collector of the thyristors 33a and 33b simultaneously trigger the thyristors 33a and 33b and simultaneously apply a reverse bias voltage. It is a voltage waveform, and Ith indicates a current waveform of the power semiconductor block 33. In particular, this gate trigger circuit 49 uses the rebound voltage of the pulse transformer 497 as a reverse bias voltage. Note that since oscillation can be inhibited by setting the terminal e drawn from the collector of the transistor 458 to zero, it is designated as the prohibited terminal e. As described above, the present invention controls the turn-off period T2 of a frequency conversion circuit including at least two anti-parallel connected thyristors to a constant value. The commutation energy is constantly charged to the resonant capacitor and then the turn-on signal is sent, making the oscillation very stable.

また誘導加熱調理器においては、鍋材質による出力バラ
ツキが低減する特長がある。さらに入力交流電源の変動
に対しても安定であり、無負荷状態においてもパワー半
導体印加電圧がほとんど一定になる特長がある。
Induction heating cookers also have the advantage of reducing variations in output depending on the material of the pot. Furthermore, it is stable against fluctuations in the input AC power supply, and has the feature that the voltage applied to the power semiconductor remains almost constant even in a no-load state.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す周波数変換装置の回路
図、第2図は同要部の各部波形図、第3図は本発明によ
る制御回路の具体回路図、第4図はその各部波形図であ
る。 1・・・・・・入力交流電源、2・・・・・・電源スイ
ツチ、3・・・・・・周波数変換回路、4・・・・・・
制御回路、31・・・・・・入力コンデンサ、32・・
・・・・チヨークコイル、33・・・・・・半導体プロ
ツク、33a,33b・・・・・・半導体プロツク。
Fig. 1 is a circuit diagram of a frequency conversion device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram of each essential part of the same, Fig. 3 is a specific circuit diagram of a control circuit according to the present invention, and Fig. 4 is its diagram. It is a waveform diagram of each part. 1... Input AC power supply, 2... Power switch, 3... Frequency conversion circuit, 4...
Control circuit, 31... Input capacitor, 32...
...Chiyo coil, 33...Semiconductor block, 33a, 33b...Semiconductor block.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 低周波交流を直接高周波交流に交換する周波数変換
回路とその制御回路からなり、前記周波数変換回路は少
なくとも一つの双方向導通可能なパワー半導体ブロック
と、共振用コンデンサと共振用インダクタを含む共振回
路を含み、前記制御回路は前記パワー半導体ブロックの
オフ時の端子電圧を検知するターンオフ電圧検知回路と
、このターンオフ電圧検知回路の出力信号に応じて動作
するタイマー回路と、このタイマー回路の出力と設定電
圧レベルとを比較する比較回路と、この比較回路の出力
信号に応じて前記半導体ブロックにトリガ信号を供給す
るトリガ信号発生回路とを備えた周波数変換装置。 2 ターンオフ電圧検知回路は、パワー半導体ブロック
電圧の零電圧近辺において、タイマー回路の動作を停止
させることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の周
波数変換装置。 3 タイマー回路はターンオフ電圧検知回路の出力信号
に応じて充放電することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の周波数変換装置。 4 トリガ信号発生回路はモノステーブルマルチバイブ
レータを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の周波数変換装置。 5 制御回路はパワー半導体ブロックを構成する逆並列
接続されたサイリスタに同時にトリガ信号を与えること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の周波数変換装
置。
[Claims] 1. Consists of a frequency conversion circuit that directly exchanges low-frequency AC into high-frequency AC and its control circuit, and the frequency conversion circuit includes at least one power semiconductor block capable of bidirectional conduction, a resonant capacitor, and a resonant capacitor. The control circuit includes a turn-off voltage detection circuit that detects a terminal voltage of the power semiconductor block when it is turned off, a timer circuit that operates according to an output signal of the turn-off voltage detection circuit, and a timer circuit that operates according to an output signal of the turn-off voltage detection circuit. A frequency conversion device comprising: a comparison circuit that compares the output of a timer circuit with a set voltage level; and a trigger signal generation circuit that supplies a trigger signal to the semiconductor block according to the output signal of the comparison circuit. 2. The frequency conversion device according to claim 1, wherein the turn-off voltage detection circuit stops the operation of the timer circuit in the vicinity of zero voltage of the power semiconductor block voltage. 3. The frequency conversion device according to claim 1, wherein the timer circuit is charged and discharged according to the output signal of the turn-off voltage detection circuit. 4. The frequency conversion device according to claim 1, wherein the trigger signal generation circuit includes a monostable multivibrator. 5. The frequency conversion device according to claim 1, wherein the control circuit simultaneously provides a trigger signal to the thyristors connected in antiparallel that constitute the power semiconductor block.
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