(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、
前記交流電源から供給される交流電力を複数の系統の直流電力に変換する順変換手段と、
前記順変換手段にて変換された複数系統の直流電力を複数の系統の交流電力に変換する複数の逆変換ユニットを有する逆変換手段と、
前記複数の系統毎に設けられ、前記逆変換手段にて変換された複数の系統の交流電力に対応する対応交流電流を検出する電流検出手段と、
前記各電流検出手段に共通に接続される抵抗と、
前記各電流検出手段によって検出される複数の系統の対応交流電流のうちの少なくとも１つの対応交流電流が、前記複数の系統の対応交流電流の他の対応交流電流に対して逆相で前記抵抗を流れるように、前記電流検出手段と前記抵抗とをそれぞれ接続する複数の配線と、
前記抵抗に所定電圧以上の電圧が生じた場合に、前記順変換手段及び前記逆変換手段の運転を停止するための停止信号を出力するアンバランス検出手段と
を具備することを特徴とする交流出力電流アンバランス検出装置。
【請求項２】
前記逆変換手段は、電流アンバランスが発生していない場合には、前記複数の逆変換ユニットにおいて同一の振幅と位相の交流電流を出力することを特徴とする請求項１記載の交流出力電流アンバランス検出装置。
【請求項３】
前記アンバランス検出手段は、
前記抵抗に生じた交流電圧を増幅する増幅手段と、
前記増幅された交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、
前記整流された直流電圧が所定電圧以上である場合に、前記停止信号を出力する電圧検出手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載の交流出力電流アンバランス検出装置。
【請求項４】
請求項１記載の交流出力電流アンバランス検出装置と、
前記逆変換手段によって変換された交流電力を使用して被加熱物の誘導加熱を行なう誘導加熱手段と
を具備する誘導加熱装置。
【請求項５】
交流電源と、
前記交流電源から供給される交流電力を複数の系統の直流電力に変換する順変換手段と、
前記順変換手段にて変換された複数系統の直流電力を複数の系統の交流電力に変換する複数の逆変換ユニットを有する逆変換手段と、
前記複数の系統毎に設けられ、前記逆変換手段にて変換された複数の系統の交流電力に対応する対応交流電流を検出する電流検出手段と、
前記各電流検出手段に共通に接続される抵抗と、
前記各電流検出手段によって検出される複数の系統の対応交流電流のうちの少なくとも１つの対応交流電流が、前記複数の系統の対応交流電流の他の対応交流電流に対して逆相で前記抵抗を流れるように、前記電流検出手段と前記抵抗とをそれぞれ接続する複数の配線とを具備する交流出力電流アンバランス検出装置における交流出力電流アンバランス検出方法において、
前記抵抗に生じた交流電圧を増幅し、
前記増幅された交流電圧を直流電圧に整流し、
前記整流された直流電圧が所定電圧以上である場合に、前記順変換手段及び前記逆変換手段の運転を停止するための停止信号を出力することを特徴とする交流出力電流アンバランス検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流出力電流アンバランス検出装置に関し、特に、誘導加熱装置において使用される交流出力電流アンバランス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
順変換回路（コンバータ)及び逆変換回路（インバータ）を使用して加熱対象物に電力を与える装置においては、電流（或いは電圧）にアンバランスが生ずると、これら回路におけるスイッチング素子が破壊され、多大な損失を被ることから、種々の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１によれば、逆変換回路の交流出力電流の差の値が所定の値を超えた場合に、電流アンバランスを検出してシステムを停止することや、さらに、ローパスフィルタ回路を使用して、高周波成分をカットすることにより、過渡的に生ずるアンバランスに起因する不必要なシステムの停止を防止することについて開示している。
【特許文献１】特開平６−１３３５５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の交流出力電流アンバランス検出装置においては、逆変換回路から出力される交流電流に対応する交流電流を電流検出手段により検出し、整流器により直流電流に整流してから整流された直流電流の差の値が所定の値を超えた場合に、電流アンバランスとして検出している。
【０００５】
したがって、従来の電流アンバランス検出装置においては、位相成分に関する情報が消え、交流出力電流の大きさの情報のみを使用して電流アンバランスを検出することになるため、比較対象となる交流出力電流の位相がずれている場合については検出することができない。
【０００６】
しかしながら、交流出力電流の位相差が発生している場合にも、逆変換回路の素子が破壊される原因となり、従来の電流アンバランス検出装置では、このような交流出力電流の位相のずれを検出することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、交流出力電流の位相のみがずれている場合であっても、迅速に交流出力電流アンバランスを検出することができる交流出力電流アンバランス検出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】
【０００８】
本発明の第１の発明によれば、交流電源と、前記交流電源から供給される交流電力を複数の系統の直流電力に変換する順変換手段と、前記順変換手段にて変換された複数系統の直流電力を複数の系統の交流電力に変換する複数の逆変換ユニットを有する逆変換手段と、前記複数の系統毎に設けられ、前記逆変換手段にて変換された複数の系統の交流電力に対応する対応交流電流を検出する電流検出手段と、前記各電流検出手段に共通に接続される抵抗と、前記各電流検出手段によって検出される複数の系統の対応交流電流のうちの少なくとも１つの対応交流電流が、前記複数の系統の対応交流電流の他の対応交流電流に対して逆相で前記抵抗を流れるように、前記電流検出手段と前記抵抗とをそれぞれ接続する複数の配線と、前記抵抗に所定電圧以上の電圧が生じた場合に、前記順変換手段及び前記逆変換手段の運転を停止するための停止信号を出力するアンバランス検出手段とを具備することを特徴とする交流出力電流アンバランス検出装置、である。
【０００９】
本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記逆変換手段は、複数の逆変換ユニットにおいて電流アンバランスが発生していない場合には、同一の振幅と位相の交流電流を出力することを特徴とする交流出力電流アンバランス検出装置、である。
【００１０】
本発明の第３の発明によれば、前記アンバランス検出手段は、前記抵抗に生じた交流電圧を増幅する増幅手段と、前記増幅された交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、前記整流された直流電圧が所定電圧以上である場合に、前記停止信号を出力する電圧検出手段とを具備することを特徴とする交流出力電流アンバランス検出装置、である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、交流出力電流の位相のみがずれている場合であっても、迅速に交流出力電流アンバランスを検出することができる交流出力電流アンバランス検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る交流出力電流アンバランス検出装置について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る交流出力電流アンバランス検出装置を有する誘導型加熱装置の構成を示す図である。
【００１４】
交流電源１は、順変換回路（コンバータ）２に接続されている。順変換回路２は、交流電源１からの交流電力を直流電力に変換して、４系統の直流電力として出力する。なお、本実施の形態においては、４つの系統数を例にとるが、これに限られるものではなく複数の系統であれば良い。
【００１５】
順変換回路２は、順変換回路制御部８によって制御される。順変換回路制御部８は、順変換回路２の交流−直流変換処理を制御するとともに、後述する電流アンバランス検出回路２０からの停止信号を受信した際に、順変換回路２の交流−直流変換処理を停止させる。
【００１６】
順変換回路２から出力される４系統の出力は逆変換回路３の系統毎に設けられた複数の逆変換ユニット（インバータ）３ａ〜３ｄにそれぞれ接続されている。逆変換ユニット３ａ〜３ｄは、直流電力を同一周波数の交流電力に変換する。各逆変換ユニット３ａ〜３ｄにおいて変換された交流電流は合成されて整合回路４に出力される。
【００１７】
逆変換ユニット３ａ〜３ｄは、逆変換回路制御部９によって制御される。逆変換回路制御部９は、逆変換ユニット３ａ〜３ｄの直流−交流変換処理を制御するとともに、交流変換処理における周波数制御をも行なう。
【００１８】
また、逆変換回路制御部９は、順変換回路制御部８と同様に、電流アンバランス検出回路２０からの停止信号を受信した際に、逆変換回路３の逆変換ユニット３ａ〜３ｄの直流−交流変換処理を停止させる。
【００１９】
逆変換ユニット３ａ〜３ｄは、逆変換回路制御部９により、電流アンバランスが生じていない場合に、同一の位相であって、同一の振幅の電流を出力するように制御される。
【００２０】
整合回路４には、逆変換ユニット３ａ〜３ｄの各出力交流電力１１−１〜１１−４が合成されて入力され、この合成された出力電力を整合回路５の出力側に対してインピーダンス整合をとり、整合回路４の整合コンデンサ（図示せず）と、変成器５の変圧コイル（図示せず）や加熱コイル６との間で共振を行なわせる。
【００２１】
変成器５は、整合回路４からの出力電圧を下げ、電流を増大させて加熱コイル６に供給する。これにより、被加熱物７が誘導加熱されることになる。
【００２２】
一方、逆変換回路３の各系統の逆変換ユニット３ａ〜３ｄの出力交流電力１１−１〜１１−４が流れる出力交流電力配線には電流検出器１２−１〜１２−４がそれぞれ設けられている。電流検出器１２−１〜１２−４は対応する出力交流電力１１−１〜１１−４に対応する交流電流を検出するためのものである。また、各電流検出器１２−１〜１２−４は、各系統の同相の配線に設けられる。なお、電流検出器１２−１〜１２−４によって検出される対応交流電流の値は、電流アンバランス検出回路２０に入力できるように、逆変換ユニット３ａ〜３ｄの出力交流電流の値よりも小さな値で検出される。
【００２３】
これら電流検出器１２−１〜１２−４には抵抗Ｒが共通に接続される。図２は、各電流検出器１２−１〜１２−４と抵抗Ｒとを接続する配線１３−１−１〜１３−４−１、１３−１−２〜１３−４−２の接続を説明するための図である。
【００２４】
図２において、電流アンバランスが発生していない場合には、抵抗Ｒに流れる電流は、[電流検出器１２−１及び１２−３の電流波形」と、「電流検出器１２−２及び１２−４の電流波形」（振幅は同一であるが、配線接続が電流検出器１２−１及び１２−３と反対のため、逆相となっている電流波形）を合成した対応交流電流が流れる。この時、抵抗Ｒを流れる対応交流電流は小さい(理論的には、互いに打ち消しあってゼロとなる。）ので、電流アンバランス検出回路２０からは停止信号は出力されない。
【００２５】
本実施の形態においては、配線１３−１−２、１３−２−１、１３−３−２、１３−４−１を抵抗ＲのＡ側に接続し、配線１３−１−１、１３−２−２、１３−３−１、１３−４−２を抵抗ＲのＢ側に接続する。このような配線接続を採用することにより、抵抗Ｒを流れる電流は互いに打ち消される。
【００２６】
しかしながら、電流アンバランスが発生し、いずれかの系統の出力交流電流の大きさや位相がずれた場合には、抵抗Ｒに電流が流れ、抵抗Ｒの両端で電位差が発生することになる。すなわち、本実施の形態においては、電流アンバランスが生じていない場合に、抵抗Ｒを流れる電流が小さく（理論的には、互いに打消しあってゼロとなる。）となるように各電流検出器１２−１〜１２−４にて検出された電流をベクトル合成している。
【００２７】
なお、配線接続の構成は、このような接続構成に限られるものではないことはいうまでもない。すなわち、各電流検出器１２−１〜１２−４にて検出された電流をベクトル合成できるような配線接続であっても良い。
【００２８】
図３及び図４は、交流電流の合成を示す図であり、図３は２つの電流ｉ１，ｉ２がλ／８ずれた際の合成波形を示す図であり、図４は２つの電流ｉ１，ｉ２の振幅が異なる際の合成波形を示す図である。
【００２９】
同図に示すように、電流の位相がずれた場合には、その合成電流の大きさは位相がずれていない場合の合成電流と異なる。したがって、いずれかの系統の交流出力電流の位相のみがずれた場合であっても、抵抗Ｒに電流が流れ電位差が発生する。
【００３０】
電流アンバランスが発生し、いずれかの系統の電流の大きさや位相がずれて、抵抗Ｒの両端に電位差が発生すると、抵抗Ｒを流れる交流信号がエラーアンプ回路２１によって増幅され、この増幅された交流信号は整流回路２２によって直流信号に整流され、電圧検出回路２３に入力される。
【００３１】
電圧検出回路２３は、この整流された直流信号の電圧が所定の電圧よりも大きい場合に順変換回路２及び逆変換回路３の運転を停止するための停止信号を順変換回路制御部８及び逆変換回路制御部９に出力する。これにより、各系統のいずれかの出力電流の位相がずれた場合にも、迅速に運転を停止することができ、逆変換回路３のスイッチング素子が破壊されるのを迅速に防止することができる。
【００３２】
本実施の形態においては、４つの系統の出力電流を２つのグループに分けて、互いに対応出力交流電流を打ち消しあうように配線を行なう場合を例にとり説明をしたが、これに限られるものではないことはいうまでもない。例えば、本発明の観点には、逆変換回路３から出力された各系統の交流信号のベクトル合成を行ない、この交流信号のベクトル合成結果に基づいて電流アンバランスを検出することが含まれる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る交流出力電流アンバランス検出装置を有する誘導型加熱装置の構成を示す図である。
【図２】各電流検出器抵抗とを接続する配線接続を説明するための図である。
【図３】位相がλ／８ずれた場合の合成電流波形を示す図である。
【図４】振幅が異なる場合の合成電流波形を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…交流電源、２…順変換回路、３…逆変換回路、３ａ〜３ｄ…逆変換ユニット、４…整合回路、５…変成器、６…加熱コイル、７…被加熱物、１１−１〜１１−４…出力交流電流、１２−１〜１２−４…電流検出器、２０…電流アンバランス検出回路、２１…エラーアンプ回路、２２…整流回路、２３…電圧検出回路。
【図１】
0005058748.tif 000002
【図２】
0005058748.tif 000003
【図３】
0005058748.tif 000004
【図４】
0005058748.tif 000005