使反向导通型半导体开关为电桥结构，能量储存电容器与该反向导通型半导体开关的直流端子连接从而成为磁能再生开关，感应线圈与该反向导通型半导体开关的交流端子连接。通过向半导体开关施加选通信号使其导通／截止来获得可变频率的交变脉冲电流，通过磁能的再生而自动产生电压，因此从直流电源经由平滑用线圈与电容器的两端连接从而注入电力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及感应加热用电源装置，尤其涉及用于对感应加热装置的 感应线圈(也称作工作线圈)供给高频的交变脉冲电流的感应加热用电 源装置。
技术介绍
以往，在感应加热装置的感应线圈那样的电感负载中流过交变脉冲电流的情况下，由于在电感负载中储存的磁(smibber)能效应，需要从 电源供给伴随电流变化的高电压。根据由半导体开关构成的现有的电压型换流器，为了在感应线圈中 流过交变脉冲电流，需要让换流器输出伴随电流变化的电压，但在换流 器的电流和电压之间产生了相位差，形成所谓的功率因数差的电源。通过将在高频电路中经常使用的谐振电容器与感应线圈并联或串联 连接能够改善功率因数，能够降低换流器电容。感应加热装置用换流器 在使用固定的谐振电容器时，在由L和C决定的1个频率中只能改善功 率因数。如果使用对电路的磁能进行储存并在负载中进行再生的磁能再生开 关(Magnetic Energy Recovery Switch:磁能恢复开关，以下称作MERS，参照专利文献1。)进行导通/截止，则具有以下优点由于能够通过流入磁能储存电容器的电流而自动产生使电流突变所需要的电压，因此不需 要从电源供给该电压。图2是表示本专利技术者已经提出的交变脉冲电流发生装置(参照专利 文献2、 3。)。如图2所示，如果在交流电源5和感应性负载3之间插入MERS从 而使MERS与交流电源5同步地进行导通/截止，则感应性负载3的磁能储存在能量储存电容器2中，能够再次在感应性负载3中再生该能量， 因此由感应性负载3的电感导致的过渡电压全部在开关MERS中产生。在电阻成分少而以电感为主的感应性负载中流过交变脉冲电流的情 况下，以往由于在感应性负载中储存的磁能效应，需要从电源供给伴随 电流变化的高电压，但是在图2的情况下，具有电源电压仅为电阻成分 电压(低电压)即可的优点并提出了专利申请。专利文献1日本特开2000-358359号公报专利文献2日本特开2004-260991号公报专利文献3日本特开2005-223867号公报但是，图2所示的交变脉冲电流发生装置需要将感应性负载3与低 电压并且大电流的交流电源5串联连接，因此作为感应加热用电源装置 使用便利性不好。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种能够充分发挥相关的MERS的优 点，并且不需要大电流的交流电源，结构简单且部件数少，产生交变脉 冲电流的感应加热用电源装置。本专利技术涉及用于对感应线圈供给高频的交变脉冲电流的感应加热用 电源装置，所述感应线圈用于对被加热物进行感应加热，本专利技术的上述 目的通过具有以下特征的感应加热用电源装置来实现，该感应加热用电 源装置具有直流电源(5);平滑用线圈(4)，其用于对来自该直流电 源的直流电进行平滑；电桥电路(1)，其将4个由自消弧型元件和二极 管的逆并联电路构成的反向导通型半导体开关进行桥接而构成；电容器 (2),其连接在所述电桥电路(1)的直流端子间，并且在所述电桥电路 (1)的幵关截止时对电路的再生磁能进行储存；以及控制单元(6)，其 控制所述反向导通型半导体开关的导通/截止，并且所述控制单元(6)进 行控制以便按照向所述感应线圈(3)供给的交变脉冲电流的周期，使所 述反向导通型半导体开关中的位于对角线上的开关对同时导通/截止，并 且2组开关对不会同时导通，并且迸行运转控制以使得所产生的所述交变脉冲电流的频率比根据所述感应线圈(3)的电感和所述电容器(2) 的静电电容所确定的谐振频率低，由此不论脉冲频率如何都能够维持谐 振条件，对电路的磁能进行再生并再利用，并且从所述直流电源(5)经 由所述平滑用线圈(4)对所述电容器(2)进行充电，由此对所述感应 线圈(3)持续供给交变脉冲电流。此外，本专利技术的上述目的通过具有以下特征的所述感应加热用电源 装置来实现，该感应加热用电源装置代替所述直流电源(5)，从商用交 流电源将经由整流用桥式二极管进行了整流的直流电提供给所述平滑用 线圈(4)。附图说明图1是表示本专利技术涉及的感应加热用电源装置的结构的电路框图。 图2是以往的使用了磁能再生开关的脉冲电流发生装置。 图3是本专利技术涉及的感应加热用电源装置的脉冲电流发生的动作说 明图。图4是对从直流电压注入电力(电容器的充电)进行说明的图。 图5是表示通过商用频率电源进行驱动时的实施例的图。 图6是表示图5的实施例的仿真条件和结果的图。 图7是模型实验的电路图和实验结果。图8是表示使用了半桥结构的磁能再生开关的感应加热用电源装置 的实施例的图。具体实施例方式图1是表示本专利技术涉及的感应加热用电源装置的结构的电路框图。 感应加热用电源装置具有直流电源5;用于对来自直流电源5的直流电进 行平滑的平滑用线圈4;将4个由自消弧型元件和二极管的逆并联电路构 成的反向导通型半导体开关(SW1 SW4)进行桥接而构成的电桥电路1; 连接在电桥电路1的直流端子之间、并且在电桥电路1的开关截止时储 存电路的再生磁能的电容器2;控制反向导通型半导体开关的导通/截止的控制单元6;以及包含用于对被加热物进行加热的感应线圈的感应性负载3。具有电容器2只要具有仅能吸收感应性负载3的磁能的极小的静电 电容即可的优点。使用图3对感应加热用电源装置的动作进行说明。首先，从向电容 器2充了电压后的状态开始，但是当向图3 (1)的磁能再生开关的开关 SW1、 SW3的开关对发送选通信号从而使它们导通时，电容器2的电荷 放电到负载3 (电流沿箭头方向流动)。此时，在使(SW2、 SW4)的开 关对导通的情况下，负载3中流过的电流的方向与箭头相反。由此，能 够通过使哪一个开关对导通，来选择电流的方向。能够通过使一对开关 SW1、 SW3中的哪个开关截止来使电容器2的电流停止，线圈电流经由 二极管持续流过。例如，在使SW1截止的情况下电流经由SW4的二极 管流过。接下来，如图3 (2)所示，当电容器放电，电压成为零时，SW2和 SW4的二极管自动导通，电流在所有开关中回流并持续流过(并联导通 状态)。在负载中流过的电流由于负载的电阻R而衰减。接下来，如图3 (3)所示，当所有开关截止时，负载的电流经由二 极管自动地充电到电容器，在电流停止前电容器的电压一直上升。在电 流停止时，再生磁能移动到了储存电容器。在此处返回图3 (1)的状态。 此时电容器的电压极性不论电流的方向如何而始终相同。电容器的静电电容小、与负载的电感L的谐振频率比脉冲频率高， 因此半导体开关成为零电压开关、零电流开关。即，成为使用磁能再生 开关，对感应性负载的磁能进行再生，在感应性负载中交替产生双极性 电流脉冲的结构。交变脉冲电流在感应性负载的感应线圈所包含的电阻成分R、或被 电磁感应的2次电阻中消耗能量，从而电流衰减。能量的注入通过恒流 电源5进行。将储存电容器2与恒流电源5连接，从而在电流切换时在L 与C的谐振的半周期之间、以及停止了选通后(将所有开关设为截止后) 线圈电流停止的期间，在电容器2的两端出现电容器电压，因此此处从 恒流电源5注入(电流)x (电容器电压)的电力(图4)。恒流电源5能够通过经由平滑用线圈4的电压源来实现，所述平滑 用线圈4具有大电感。此时，电源电流通过平滑用线圈4而变成纹波少 的直流，比振动的脉冲负载电流小。恒流电源本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种感应加热用电源装置，其用于对感应线圈（３）供给高频的交变脉冲电流，所述感应线圈（３）用于对被加热物进行感应加热，其特征在于，该感应加热用电源装置具有： 直流电源（５）； 平滑用线圈（４），其用于对来自该直流电源的直流电进行平 滑；电桥电路（１），其将４个由自消弧型元件和二极管的逆并联电路构成的反向导通型半导体开关进行桥接而构成； 电容器（２），其连接在所述电桥电路（１）的直流端子间，并且在所述电桥电路（１）的开关截止时对电路的再生磁能进行储存；以及 控制单元（６），其控制所述反向导通型半导体开关的导通／截止， 并且，所述控制单元（６）控制成按照向所述感应线圈（３）供给的交变脉冲电流的周期，使所述反向导通型半导体开关中的位于对角线上的开关对同时导通／截止，且２组开关对不同时导通，并 且 运转控制成使产生的所述交变脉冲电流的频率比根据所述感应线圈（３）的电感和所述电容器（２）的静电电容所确定的谐振频率低， 由此不论脉冲频率如何都能够维持谐振条件，对电路的磁能进行再生并再利用，并且从所述直流电源（５）经由所述平 滑用线圈（４）对所述电容器（２）进行充电，由此对所述感应线圈（３）持续供给交变脉冲电流。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-10-5 273511/20061. 一种感应加热用电源装置，其用于对感应线圈(3)供给高频的交变脉冲电流，所述感应线圈(3)用于对被加热物进行感应加热，其特征在于，该感应加热用电源装置具有直流电源(5)；平滑用线圈(4)，其用于对来自该直流电源的直流电进行平滑；电桥电路(1)，其将4个由自消弧型元件和二极管的逆并联电路构成的反向导通型半导体开关进行桥接而构成；电容器(2)，其连接在所述电桥电路(1)的直流端子间，并且在所述电桥电路(1)的开关截止时对电路的再生磁能进行储存；以及控制单元(6)，其控制所述反向导通型半导体开关的导通/截止，并且，所述控制单元(6)控制成按照向所述感应线圈(3)供给的交变脉冲电流的周期，使所述反向导通型半导体开关中的位于对角线上的开关对...
【专利技术属性】
技术研发人员：嶋田隆一，北原忠幸，福谷和彦，
申请(专利权)人：国立大学法人东京工业大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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