用于感应加热的电源设备制造技术

提供一种用于感应加热的电源设备。电源设备包括：平滑滤波器，其被配置为平滑从直流电源输出的直流电力的脉动电流；和逆变器，该逆变器被配置为将已经被平滑滤波器平滑的直流电力转换成交流电力。平滑滤波器包括多个电容器，该多个电容器具有不同的内部电感并且在逆变器的输入端之间互相并联连接，每个电容器均直接地或者通过一对汇流条地连接到逆变器的输入端。多个电容器包括第一电容器和第二电容器，第一电容器具有比第二电容器小的内部电感和比第二电容器短的逆变器的输入端之间的导电路径。

Power supply for induction heating

A power supply device for induction heating is provided. The power supply equipment includes smoothing filter, which is configured to smooth the pulsating current of DC power output from DC power supply, and inverter, which is configured to convert DC power that has been smoothed by smoothing filter to AC power. The smoothing filter consists of several capacitors, which have different internal inductors and are connected to each other in parallel between the input terminals of the inverter. Each capacitor is directly connected to the input end of the inverter directly or through a pair of bus bars. A plurality of capacitors include the first capacitor and the second capacitor. The first capacitor has a conduction path between the inner inductor smaller than the second capacitor and the input terminal of the inverter shorter than the second capacitor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于感应加热的电源设备
本专利技术涉及一种用于感应加热的电源设备
技术介绍
现有技术的电源设备被配置为向用于感应加热的加热线圈供应交流电，其中，由于供应到加热线圈的交流电而通过加热线圈形成磁场，置于该磁场中的工件通过在工件中感生的电流而加热。电源设备通常利用变流器将商用电源的交流电转换为直流电，利用电容器使直流电的脉动电流平滑，并且利用逆变器将平滑后的直流电转换为交流电以产生要供应到加热线圈的高频率交流电(见，例如，JP2009-277577A)。逆变器通常包括多对串联连接的功率半导体器件(开关装置)，多对之间互相并联连接。加热线圈连接在各对当中的功率半导体器件之间的串联连接点之间，使得高频率交流电能够通过功率半导体器件的高速切换操作而供应到加热线圈。功率半导体器件的高速切换操作快速地改变流入功率半导体器件的电流，并且由于功率半导体器件与充当电压源的电容器之间的导电路径的寄生电感L，电流变化di/dt使得在功率半导体器件的两端之间产生浪涌电压L×di/dt。过度的浪涌电压可能导致对功率半导体器件的损坏。从而，需要抑制浪涌电压。由于主要利用功率半导体器件的特性来确定电流变化di/dt，所以能够通过减小寄生电感L来抑制浪涌电压。作为减小寄生电感的措施，通常将用作电压源的电容器设置在负载附近。然而，在诸如用于感应加热的电源设备这样的大电力用途中，要求电容器具有相对大的电容，所以难以将电容器布置在功率半导体器件(负载)的附近。这是因为电容器的尺寸随着电容的增大而增大。
技术实现思路
本专利技术的示例性方面提供了一种用于感应加热的电源设备，其中，能够抑制浪涌电压以加强对逆变器的保护。根据本专利技术的示例性方面，提供一种用于感应加热的电源设备。电源设备包括：平滑滤波器，其被配置为平滑从直流电源输出的直流电的脉动电流；和逆变器，该逆变器被配置为将已经被平滑滤波器平滑的直流电转换成交流电。平滑滤波器包括多个电容器，该多个电容器具有不同的内部电感并且在逆变器的输入端之间互相并联连接，每个电容器均直接地或者通过一对汇流条地连接到逆变器的输入端。多个电容器包括第一电容器和第二电容器，第一电容器具有比第二电容器小的内部电感和比第二电容器短的逆变器的输入端之间的导电路径。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的电源设备的电路图的实例。图2是电源设备的平滑滤波器的配置的实例的立体图。图3是图2的平滑滤波器的等效电路图。图4是平滑滤波器的配置的另一实例的立体图。具体实施方式下文将参考附图详细描述本专利技术的实施例。图1示出根据本专利技术的实施例的电源设备1的实例。电源设备1在感应加热中使用。电源设备1具有直流电源4、平滑滤波器5以及逆变器6。直流电源4包括变流器3，该变流器3被配置为将从商用交流电源2供应的交流电转换为直流电。平滑滤波器5被配置为使从直流电源4输出的直流电的脉动电流平滑。逆变器6被配置为将已经被平滑滤波器5平滑的直流电转换为高频交流电。逆变器6具有串联连接的一对功率半导体器件Q1、Q2以及同样串联连接的另一对功率半导体器件Q3、Q4。一对功率半导体器件Q1、Q2与一对功率半导体器件Q3、Q4互相并联连接。另外，续流二极管D分别与功率半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4并联连接。例如，能够进行切换操作的诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)这样的各种功率半导体器件可以用作各个功率半导体器件。另外，功率半导体器件的材料的实例包括硅(Si)和碳化硅(SiC)。加热线圈7连接在一对功率半导体器件Q1、Q2的串联连接点与一对功率半导体器件Q3、Q4的串联连接点之间，使得能够通过功率半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4的切换操作将高频电力供应到加热线圈7。平滑滤波器5包括多个电容器。在图示的实例中，平滑滤波器5被配置为包括三个电容器C1、C2、C3。电容器C1、C2、C3互相并联连接在变流器3的输出端的正电极Pout与负电极Nout之间，并且在逆变器6的输入端的正电极Pin与负电极Nin之间。用于感应加热的电源设备1中的平滑滤波器5所需的电容可以被电容器C1、C2、C3的电容的总和覆盖。图2示出平滑滤波器5的具体配置实例。变流器3的输出端的正电极Pout与逆变器6的输入端的正电极Pin通过汇流条11a互相连接。变流器3的输出端的负电极Nout与逆变器6的输入端的负电极Nin通过汇流条11b互相连接。在平滑滤波器5中包括的三个电容器C1、C2、C3之中，电容器C1、C2被布置为桥接在一对汇流条11a、11b之间，并且在逆变器6的输入端(Pin和Nin)之间互相并联连接。另外，电容器C3通过一对电线12a、12b与电容器C1、C2并联连接。虽然在图示的实例中电线12a、12b连接到汇流条11a、11b的在变流器3侧处的连接端，但是代替地，电线12a、12b可以连接到汇流条11a、11b的在逆变器6侧处的连接端。不特别限制电线12a、12b的连接位置。在逆变器6的输入端之间通过汇流条11a、11b互相并联连接的电容器C1、C2设置在输入端附近，并且在输入端之间的电容器C1、C2的导电路径的长度被设计为尽可能短。一般地，各个汇流条比各个电线的形状自由度高，有利地减小了寄生电感。此外，电容器C1、C2的导电路径的长度被设定得尽可能短。这样，电容器C1、C2与逆变器6的功率半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4(见图1)之间的导电路径的各个寄生电感比电容器C3与功率半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4之间的导电路径的寄生电感小，所述电容器C3通过电线12a、12b与电容器C1、C2并联连接。优先从导电路径的寄生电感(阻抗)相对小的各个电容器C1、C2向逆变器6的功率半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4供电。这样，能够抑制在功率半导体器件Q1、Q2、Q3、Q4的两端之间由于寄生电感而产生浪涌电压。从抑制浪涌电压的角度出发，在高频范围(例如，不低于100kHz)内具有比诸如铝电解电容器这样的电解电容器小的阻抗(电感分量)的薄膜电容、陶瓷电容等优选地用作各个电容器C1、C2。另一方面，主要从消除脉动电流的角度出发，优选的是电容器C3具有比电容器C1、C2大的电容。例如，铝电解电容器、薄膜电容器等优选地用作电容器C3。这样，具有相对大的电容的电容器C3具比与电容器C1、C2大的整体尺寸。利用布置电线的自由度，电容器C3设置在电源设备1中的合适的闲置空间中。此处，在电源设备1中，在逆变器6的输入端之间通过汇流条11a、11b互相并联连接的电容器C1、C2的内部电感互不相同。电容器C1的内部电感小于电容器C2的内部电感。另外，在逆变器6的输入端之间的电容器C1、C2的各自的导电路径的长度互不相同。电容器C1的导电路径的长度比电容器C2的导电路径的长度短。图3示出图2中的平滑滤波器5的等效电路。在逆变器6的输入端之间的电容器C1的导电路径的寄生电感SL1等于电容器C1与汇流条11a、11b中的输入端之间的部分的布线电感L1和电容器C1的内部电感L4的组合(SL1＝L1+L4)。类似地，电容器C2的导电路径的寄生电感SL2等于电容器C2与汇流条11a、11b中的输入端之间的部分的布线电感L1+L2与电容器C2的内部电感L5的组合(SL2＝L1+L2+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感应加热的电源设备，该电源设备包括：平滑滤波器，该平滑滤波器被配置为使从直流电源输出的直流电力的脉动电流平滑；以及逆变器，该逆变器被配置为将已经由所述平滑滤波器平滑的直流电力转换为交流电力，其中，所述平滑滤波器包括多个电容器，该多个电容器具有不同内部电感并且在所述逆变器的输入端之间互相并联连接，每个所述电容器均直接或者通过一对汇流条连接到所述逆变器的所述输入端，并且其中，所述多个电容器包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器具有：比所述第二电容器小的内部电感，以及比所述第二电容器短的在所述逆变器的所述输入端之间的导电路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.04 JP 2015-1137341.一种用于感应加热的电源设备，该电源设备包括：平滑滤波器，该平滑滤波器被配置为使从直流电源输出的直流电力的脉动电流平滑；以及逆变器，该逆变器被配置为将已经由所述平滑滤波器平滑的直流电力转换为交流电力，其中，所述平滑滤波器包括多个电容器，该多个电容器具有不同内部电感并且在所述逆变器的输入端之间互相并联连接，每个所述电容器均直接或者通过一对汇流条连接到所述逆变器的所述输入端，并且其中，所述多个电容器包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器具有：比所述第二电容器小的内部电感，以及比所述第二电容器短的在所述逆变器的所述输入端之间的导电路径。2.根据权利要求1所述的电源设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金井隆彦，杉本真人，吉田春树，
申请(专利权)人：高周波热錬株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP