(57)【要約】【課題】たとえ逆変換器を並列運転しても干渉がなく、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。【解決手段】  交流電力を整流器1ａ、１ｂで直流電力に変換し、さらに逆変換器３ａ、３ｂで交流電力に変換して出力する複数台のインバータ装置４０ａ、４０ｂが並列接続されてなる周波数変換装置の制御回路において、出力電圧を検出する電圧検出回路９と、各整流器に対する入力電流を検出する複数の電流検出回路１０ａ、１０ｂと、出力電圧及び入力電流に基づいて各逆変換器の位相を共通に制御するゲート信号を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、出力電圧及び検出されたそれぞれの整流器に対する入力電流に基づいて対応する整流器の出力を制御するゲート信号を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。【選択図】      図１
2006094685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電力を整流器で直流電力に変換し、さらにこの直流電力をサイリスタ素子をブリッジ接続してなる逆変換器で高周波の交流電力に変換して出力する複数台のインバータ装置が並列接続され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、出力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検出する複数の電流検出回路と、
前記検出された出力電圧及び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、
前記検出された出力電圧及び前記検出されたそれぞれの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。
【請求項２】
前記逆変換器用の位相制御部の位相制御は定余裕角制御としこの定余裕角制御に使用する入力電流は、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。
【請求項３】
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２記載の周波数変換装置の制御装置。
【請求項４】
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から３のいずれか１項記載の周波数変換装置の制御装置。
【請求項５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記課題を解消するために本発明は、商用交流電力を整流器で直流電力に変換し、さらにこの直流電力をサイリスタ素子をブリッジ接続してなる逆変換器で高周波の交流電力に変換して出力する複数台のインバータ装置が並列接続され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、出力電流に応じて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、負荷に対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、各整流器に対する入力電流を検出する複数の電流検出回路と、検出された出力電圧及び入力電流に基づいて各逆変換器の位相を共通に制御するゲート信号を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、検出された出力電圧及び検出されたそれぞれの整流器に対する入力電流に基づいて対応する整流器の出力を制御するゲート信号を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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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の位相制御は定余裕角制御としこの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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【発明の効果】
【００４６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】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
【図２】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
【図３】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
【符号の説明】
【００７６】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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