JP4667066B2 - Magnetizer power supply - Google Patents
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Description
本発明は、着磁用スイッチング素子のオン制御に応答して着磁コイルに着磁電流を供給する充電コンデンサに、昇圧トランスの二次側の交流出力電圧を整流する両波整流回路の整流出力電圧を充電するようになった着磁器用電源に関するものである。 The present invention provides a rectified output of a double-wave rectifier circuit that rectifies an AC output voltage on the secondary side of a step-up transformer to a charging capacitor that supplies a magnetizing current to a magnetizing coil in response to ON control of a magnetizing switching element. The present invention relates to a power supply for a magnetizer that is charged with a voltage.
図7は、この種の従来の典型的な回路を示すもので、商用電源電圧の位相を制御する位相制御回路7と、これにより入力電力を調整された昇圧トランス8の昇圧電圧を両波整流する両波整流回路2と、その整流出力電圧で充電される充電コンデンサC3と、この充電コンデンサに並列に接続され、かつ着磁用スイッチング素子であるSCR1及び着磁コイルL1による直列回路で構成される。これにより、SCR1を点弧パルスで導通させて着磁コイルL1に着磁電流を供給し、充電コンデンサC3の充電電圧が略ゼロになる時点から着磁コイルL1に発生する逆起電力でフライホイールダイオードD9に循環電流を流している。
FIG. 7 shows a conventional typical circuit of this type. The phase control circuit 7 controls the phase of the commercial power supply voltage, and the step-up voltage of the step-
一方、特許文献1によれば、直流電源に、還流用ダイオードがそれぞれ逆並列接続された第1及び第2の順方向に接続されたスイッチング素子及び第3及び第4の順方向に接続されたスイッチング素子で構成されるスイッチング回路を付設して、昇圧トランスの一次側に共振用コンデンサ及びトランスの漏洩インダクタンスによる共振型インバータを構成すると共に、二次側の整流出力でコンデンサを充電する電源装置が開示されている。
図7の回路によれば、位相制御回路7の位相制御により所望の充電電圧が得られるが、リップル電圧、或は複数台の着磁器を作動させると商用電源の変動の影響を被る。そこで、充電電圧を常時一定にするために、整流回路2及び充電コンデンサC3間に通常のフィードバック制御による電圧安定化回路を設けることが考えられるが、特に大電流を前提にする場合、電力損失及び回路構成の複雑さの点で困難である。また、位相制御回路7のスイッチング素子は、商用電源周波数に対応して1パルス当りの電流値が大きくなり、高価になる。さらに、生産タクトを短縮化されるために充電を高速化しようとしても商用電源の周波数で制限される。 According to the circuit of FIG. 7, a desired charging voltage can be obtained by the phase control of the phase control circuit 7, but when the ripple voltage or a plurality of magnetizers are operated, it is affected by fluctuations in the commercial power supply. Therefore, in order to make the charging voltage constant at all times, it is conceivable to provide a voltage stabilizing circuit by normal feedback control between the rectifier circuit 2 and the charging capacitor C3. Difficult in terms of circuit configuration complexity. Further, the switching element of the phase control circuit 7 becomes expensive because the current value per pulse increases corresponding to the commercial power supply frequency. Furthermore, in order to shorten production tact, even if it is going to speed up charge, it is restrict | limited by the frequency of a commercial power source.
一方、特許文献1による共振型インバータを前述の着磁器の充電コンデンサに充電に利用すると、高周波整流電圧による充電で、生産タクトが短縮化或は昇圧トランスの小型化が実現されるが、希土類磁石を大電流で高精度に着磁をするような場合、充電コンデンサの充電電圧を安定化する必要がある。しかしながら、前述のように通常のフィードバック制御で安定化しようとすると、電力損失が大きくなり、高周波共振型インバータにより高速で充電しようとすると、フィードバック制御の遅れに起因して着磁ごとに過渡的に充電電圧が過大になる可能性が残される。
On the other hand, when the resonant inverter disclosed in
本発明は、このような点に鑑みて、昇圧トランスの一次側に共振型インバータを設けることを前提に、その二次側の着磁電流源になる充電コンデンサに、高速で充電し、しかも充電電圧を電力損失を抑制して高精度に安定化し得る着磁器用電源を提供することを目的とする。 In view of these points, the present invention charges a charging capacitor, which is a magnetizing current source on the secondary side, at a high speed and is charged on the premise that a resonant inverter is provided on the primary side of the step-up transformer. An object of the present invention is to provide a power supply for a magnetizer capable of stabilizing a voltage with high accuracy by suppressing power loss.
本発明は、この目的を達成するために、請求項1により、 着磁用スイッチング素子の着磁用スイッチング信号によるオン制御に応答して着磁コイルに所定の着磁周期で着磁電流を供給する充電コンデンサに、昇圧トランスの二次側の両波整流回路の整流出力電圧により充電するようになった着磁器用電源において、昇圧トランスの一次側に、商用交流電源の整流回路と、その整流出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、共振型インバータとが設けられると共に、この共振型インバータが、第1のスイッチング素子の陰極に第2のスイッチング素子の陽極が接続された直列回路及び第3のスイッチング素子の陰極に第4のスイッチング素子の陽極が接続された直列回路が互いに並列接続され、第1乃至第4のスイッチング素子に還流用ダイオードがそれぞれ逆並列接続されたスイッチング回路と、第1及び第2の前記スイッチング素子間及び一次側の一方の端子間に接続され、かつ前記昇圧トランスの漏洩インダクタンスとで共振する共振コンデンサとを備えると共に、スイッチング回路が平滑コンデンサに並列に接続され、また一次側の他方の端子が、第3及び第4のスイッチング素子間に接続され、さらに共振コンデンサの容量が、共振型インバータから着磁周期に対して高速で充電ステップ電圧を二次側の両波整流回路に供給し得る周波数で共振するように設定され、共振周波数の一周期中の最初の半周期中にわたり第1及び第4のスイッチング素子をオン制御し、続く一周期中の最初の半周期にわたり第2及び第3のスイッチング素子をオン制御する一対のスイッチング信号を着磁用スイッチング信号に応答して共振周波数の半分の高速充電周波数で出力し、その際充電コンデンサの充電電圧が所定電圧に達する前に高速充電周波数をこの高速充電周波数よりも相対的に低く、かつ着磁周期内において着磁周期よりも高速の低速充電周波数に切換えるインバータ用スイッチング制御手段と、充電電圧を検知する充電電圧検知手段と、充電電圧が所定電圧に達したのが検知されると低速充電周波数による一対のスイッチング信号の出力を中断させ、かつ着磁周期内において充電電圧が所定電圧から所定量降下したのが検知されると低速充電周波数による一対のスイッチング信号を再出力させる定電圧制御手段とが、共振型インバータに付属し、高速充電周波数から低速充電周波数に切換える充電電圧が、定電圧制御手段の応答遅れに起因して高速充電周波数により所定電圧を上廻る過充電が行われるのを抑制するように設定されることを特徴とする。 In order to achieve this object, according to the present invention, a magnetizing current is supplied to a magnetizing coil at a predetermined magnetizing period in response to an on control by a magnetizing switching signal of a magnetizing switching element. In a magnetizer power supply that charges a charging capacitor with a rectified output voltage of a double-wave rectifier circuit on the secondary side of the step-up transformer, a rectifier circuit for a commercial AC power A smoothing capacitor for smoothing the output voltage and a resonant inverter are provided, and this resonant inverter includes a series circuit in which the anode of the second switching element is connected to the cathode of the first switching element and the third switching A series circuit in which the anode of the fourth switching element is connected to the cathode of the element is connected in parallel to each other, and the first to fourth switching elements are connected to the reflux diode. De comprises a switching circuit which is connected in anti-parallel, respectively, are connected between the first and one terminal of the second between the switching element and the primary side and a resonant capacitor which resonates with the said step-up transformer leakage inductance together, the switching circuit is connected in parallel to the smoothing capacitor, and the other terminal of the primary side is connected between the third and fourth switching elements, further the capacity of the resonance capacitor, to the destination磁周period from the resonant inverter On the other hand, the first and fourth switching elements are set so as to resonate at a frequency at which the charging step voltage can be supplied to the secondary-side double-wave rectifier circuit at high speed, and during the first half cycle of one cycle of the resonant frequency. A pair of switching signals for turning on the second and third switching elements over the first half cycle of the next cycle Magnetizing in response to the switching signal output by the fast charge half the frequency of the resonant frequency, where relatively lower than the high-speed charging frequency fast charge frequency before the charging voltage of the charging capacitor reaches a predetermined voltage, And an inverter switching control means for switching to a low-speed charging frequency faster than the magnetization period, a charging voltage detecting means for detecting the charging voltage, and a detection that the charging voltage has reached a predetermined voltage. A constant voltage that interrupts the output of a pair of switching signals at a low-speed charging frequency and re-outputs a pair of switching signals at a low-speed charging frequency when it is detected that the charging voltage has fallen a predetermined amount from the predetermined voltage within the magnetization period. The control means is attached to the resonant inverter, and the charging voltage for switching from the high speed charging frequency to the low speed charging frequency is a constant voltage control method. Characterized in that it is configured to prevent the overcharging of more than a predetermined voltage is performed by the fast charging frequency due to response delay of.
共振型インバータは、商用交流電源の整流回路の平滑コンデンサで平滑された整流出力電圧を、インバータ用スイッチング制御手段によるスイッチング制御により、還流用ダイオードが逆並列接続された第1及び第4のスイッチング素子をオン制御して共振周波数の正負のステップ充電電圧に変換して、二次側の両波整流回路を介して充電コンデンサを充電する。共振周波数の次の周期では第2及び第3のスイッチング素子がオン制御されて逆に負正のステップ充電電圧で充電コンデンサを充電する。充電速度は、充電途中で、このような共振周波数の半分の高速充電周波数から低速充電周波数に切換られる。低速充電により過電圧を発生することなく充電電圧が所定電圧に達すると、定電圧制御手段により、ステップ充電電圧の発生が中断され、所定量の電圧降下を生じると低速充電周波数で再充電されて定電圧が保持される。その際、高速充電から低速充電への切換は、請求項3によりインバータ用スイッチング制御手段が、高速充電周波数による一対のスイッチング信号の出力周期数に応答して、低速充電周波数による出力に切換るか、或は請求項4の発明によりインバータ用スイッチング制御手段が、充電電圧検知手段の検知電圧に応答して、高速充電周波数による一対のスイッチング信号の出力を低速充電周波数による出力に切換る。 The resonant inverter includes first and fourth switching elements in which a return diode is connected in reverse parallel to a rectified output voltage smoothed by a smoothing capacitor of a rectifier circuit of a commercial AC power supply by switching control by an inverter switching control means. Is turned on and converted into a positive and negative step charging voltage of the resonance frequency, and the charging capacitor is charged via the secondary-side double-wave rectifier circuit. In the next cycle of the resonance frequency, the second and third switching elements are turned on, and the charging capacitor is charged with a negative positive step charging voltage. The charging speed is switched from a high-speed charging frequency that is half of the resonance frequency to a low-speed charging frequency during charging. When the charging voltage reaches a predetermined voltage without generating an overvoltage due to low-speed charging, generation of the step charging voltage is interrupted by the constant voltage control means, and when a predetermined amount of voltage drop occurs, recharging is performed at the low-speed charging frequency to determine the voltage. The voltage is maintained. In this case, switching from high speed charging to low speed charging is performed according to claim 3 in which the switching control means for the inverter switches to output at the low speed charging frequency in response to the output cycle number of the pair of switching signals at the high speed charging frequency. Alternatively, the inverter switching control means switches the output of the pair of switching signals at the high-speed charging frequency to the output at the low-speed charging frequency in response to the detection voltage of the charging voltage detection means.
本発明が適用される電力回生式の着磁器としては、請求項2により、昇圧トランスの二次側の交流出力電圧を整流する両波整流回路及び充電コンデンサ間に充電用スイッチング素子を介在させると共に、充電コンデンサに、回生用コイル及び回生用スイッチ素子で構成される回生用直列回路を並列に接続し、共振型インバータの作動及び充電用スイッチング素子のオン制御により整流出力電圧で充電コンデンサを充電し、次いでこの充電の終了状態で着磁用スイッチング素子をオン制御し、このオン制御時点から着磁コイルと充電コンデンサとによる共振電流の半周期の経過時点で回生用スイッチング素子をオン制御して、着磁コイルにより充電コンデンサに充電されている逆電圧を回生用コイルと充電コンデンサとによる共振電流により正電圧として充電コンデンサに回生する。 According to claim 2, a power regeneration type magnetizer to which the present invention is applied has a charging switching element interposed between a double-wave rectifier circuit for rectifying an AC output voltage on the secondary side of a step-up transformer and a charging capacitor. A regenerative series circuit consisting of a regenerative coil and a regenerative switching element is connected in parallel to the charging capacitor, and the charging capacitor is charged with the rectified output voltage by operating the resonant inverter and turning on the charging switching element. Then, the switching element for magnetization is turned on in the end state of this charging, and the switching element for regeneration is turned on at the time when the half cycle of the resonance current due to the magnetizing coil and the charging capacitor has elapsed from the time of this on control, The reverse voltage charged in the charging capacitor by the magnetizing coil is positively applied by the resonance current generated by the regenerative coil and the charging capacitor. It is regenerated to charge the capacitor as pressure.
請求項1の発明によれば、商用電源電圧の整流・平滑電圧を変換する高周波共振型インバータを昇圧トランスの一次側に設けることにより、昇圧トランスの小型化、インバータのスイッチング素子の電流容量の低減化、高速充電による生産タクトの短縮化が可能になると共に、3相又は単相の商用電源の電圧変動或は重畳するノイズの影響を回避できる。加えて、インバータのスイッチング速度の切換により、充電電圧の安定化制御の遅れに起因する充電コンデンサの過充電を抑制し得ると共に、充電ステップ電圧の入力の遮断により電力損失無しで定電圧制御される。請求項2の発明によれば、着磁電流を着磁コイルと充電コンデンサとによる共振電流とすると共に、その半周期の経過時点で、着磁コイルにより充電コンデンサに充電されている逆電圧を回生用コイルと充電コンデンサとによる共振電流により反転して充電コンデンサに回生する着磁器の電源にも利用できる。また、回生用共振周波数の充分高く設定することにより、インバータの充電ステップ電圧による充電量を低減して生産タクトを一層短縮化することが可能になる。高速充電から低速充電への切換は、請求項3の発明によれば簡単な回路構成で行われ、請求項4の発明によれば充電電圧に応じて高精度に行われる。 According to the first aspect of the present invention, the high-frequency resonant inverter that converts the rectified / smoothed voltage of the commercial power supply voltage is provided on the primary side of the step-up transformer, thereby reducing the size of the step-up transformer and reducing the current capacity of the switching element of the inverter. And shortening of production tact by high-speed charging, and it is possible to avoid the influence of voltage fluctuation or superimposed noise of a three-phase or single-phase commercial power supply. In addition, by switching the switching speed of the inverter, it is possible to suppress overcharging of the charging capacitor due to delay in stabilization control of the charging voltage, and constant voltage control is performed without power loss by cutting off the input of the charging step voltage. . According to the second aspect of the present invention, the magnetizing current is a resonance current generated by the magnetizing coil and the charging capacitor, and the reverse voltage charged in the charging capacitor by the magnetizing coil is regenerated at the time when the half cycle has elapsed. It can also be used as a power source for a magnetizer that is reversed by a resonance current generated by a coil for use and a charging capacitor and regenerated to the charging capacitor. In addition, by setting the regenerative resonance frequency sufficiently high, it is possible to reduce the amount of charge due to the charging step voltage of the inverter and further shorten the production tact. Switching from high speed charging to low speed charging is performed with a simple circuit configuration according to the invention of claim 3, and according to the invention of claim 4, it is performed with high accuracy according to the charging voltage.
図1乃至図4は本発明の実施の形態による着磁器用電源を説明するもので、図7を基に既述したものと同一もしくは同等部分は同一符号で説明する。昇圧トランス8の二次側には、両波整流回路2及びその整流出力電圧で充電される充電コンデンサC3に、着磁用スイッチング素子であるSCR1及び着磁コイルL1の直列回路と、充電電圧の分圧器9と、動作終了時点で充電電圧を放電させる放電用抵抗器R1とが並列接続されると共に、着磁コイルL1には充電コンデンサC3の充電電圧が略ゼロになる時点から着磁コイルL1に発生する逆起電力による残留電流を循環させるフライホイールダイオードD9が並列接続されている。SCR1には、例えば3.5秒を着磁周期とする生産タクトで着磁用スイッチング信号として着磁用点弧パルスを供給する着磁用スイッチング制御手段10が付属している。
FIG. 1 to FIG. 4 illustrate a power supply for a magnetizer according to an embodiment of the present invention. The same or equivalent parts as those already described with reference to FIG. On the secondary side of the step-
昇圧トランス8の一次側には、充電コンデンサC3を充電するための着磁器用電源として、例えば三相の商用交流電源の両波整流を行う整流回路1と、その整流出力電圧を平滑する平滑コンデンサC1と、共振型インバータとが設けられている。この共振型インバータは、スイッチング素子としての第1のIGBT1の陰極に第2のIGBT2の陽極が接続された直列回路及び第3のIGBT3の陰極に第4のIGBT4の陽極が接続された直列回路が平滑コンデンサC1の並列接続されると共に、IGBT1〜IGBT4に還流用ダイオードD1〜D4がそれぞれ逆並列接続されたスイッチング回路と、IGBT1、2間及び昇圧トランス8の一次側の一方の端子間に接続され、かつ昇圧トランス8の漏洩インダクタンスとで共振する共振コンデンサC2とを備え、一次側の他方の端子は、IGBT3、4間に接続されている。
On the primary side of the step-
このスイッチング回路には、図2に示すように、IGBT1,4及びIGBT2,3にそれぞれ例えば100kHzの共振周波数に対応してその半周期よりも僅かに広めの一対のゲート状スイッチング信号を50kHz又は5kHzの周期で出力するインバータ用スイッチング制御手段13と、充電コンデンサC3の充電電圧を分圧してA/Dコンバータ11でディジタル化させる充電電圧検知手段としての分圧器9と、所定電圧2.5kVに対して充電電圧がその98%に達したのが検知されると50kHzのスイッチング信号(図2B)を間欠的にブランキングして5kHzのスイッチング信号出力(図2C)に切換え、所定電圧に達したのが検知されると、そのスイッチング信号の出力を停止させ、さらに所定電圧に達した後に例えばその0.1%に相当する2.5Vの電圧低下を検知されると、所定電圧が得られるように低速充電周波数5kHzのスイッチング信号を再出力させる定電圧制御手段12とが付属している。これらの制御手段10,12,13はマイクロコンピュータ或はハード回路により構成される。尚、高速充電から低速充電への切換は、インバータ用スイッチング制御手段13が、所定電圧の98%に達する高速充電周波数のスイッチング信号の出力周期数を予め想定しておき、その出力周期数達した時点で低速充電周波数に切換るようにもできる。
In this switching circuit, as shown in FIG. 2, a pair of gate-like switching signals that are slightly wider than the half cycle corresponding to a resonance frequency of, for example, 100 kHz are applied to
これにより、3.5秒周期の着磁用点弧パルスの発生に応答して、IGBT1〜IGBT4は50kHz又は5kHzの一対のゲート状スイッチング信号によりインバータ制御が行われる。即ち、図2Aに示すように、平滑コンデンサC1の平滑された整流電圧により、共振周波数100kHzの一周期の最初の半周期に共振電流がIGBT1→共振用コンデンサC2→昇圧トランス8→IGBT4に流れ、共振用コンデンサC2が整流電圧の2倍まで充電される。次の半周期で、この充電電圧が、IGBT1、IGBT4が電流ゼロでオフすると共に、共振用コンデンサC2→還流用ダイオードD1→平滑コンデンサC1→還流用ダイオードD4→昇圧トランス8に流れる。共振周波数の続く一周期の最初の半周期で、共振電流がIGBT2→昇圧トランス8→共振用コンデンサC2→IGBT3に逆方向へ流れ、さらに次の半周期で共振用コンデンサC2→還流用ダイオードD2→平滑コンデンサC1→還流用ダイオードD3→昇圧トランス8に流れる。
Thereby, in response to the generation of the magnetizing firing pulse with a period of 3.5 seconds, the
共振周波数100kHzを得るように、昇圧トランス8の漏洩インダクタンスに対応して共振コンデンサC2の容量Csは、例えば0.1μFに設定されている。一方、共振周波数の一周期10μsごとの充電ステップ電圧(半周期5μsごとの充電ステップ電圧の2倍)△Vcoは、充電コンデンサC3の容量CoがCsより充分大きいのを前提に下記の式(1)で規定される。
The capacitance Cs of the resonance capacitor C2 is set to 0.1 μF, for example, corresponding to the leakage inductance of the step-up
△Vco=4×(Cs/nCo)×(Vce−Vcr/n)・・・・(1)
ここで、容量Coを3,000μF、所定電圧Vceを2.5kV、昇圧トランス8の昇圧比nを十数倍とすると、充電コンデンサC3の各着磁ごとの残留電圧VcrをVceに対して大幅に小さいのを前提に、充電ステップ電圧△Vcoは10mV程度に設定される。
ΔVco = 4 × (Cs / nCo) × (Vce−Vcr / n) (1)
Here, assuming that the capacitance Co is 3,000 μF, the predetermined voltage Vce is 2.5 kV, and the step-up ratio n of the step-up
要するに、着磁電流が大きな通常の着磁器では、Coが相応に大きくなり、容量比Cs/Coが自ずと極めて小さくなることにより、所定電圧Vceに対して充電ステップ電圧△Vcoは充分小さく設定可能になる。また、共振周期の10μsごとに10mVステップで2.5kVを充電するのに要する時間は2.5sとなる。また、2%の50Vを低速充電の200μs周期で充電するのに要する時間は、0.5秒になる。定電圧制御の対象になる誤差電圧2.5Vを低速充電の200μs周期で充電するのに要する時間は25msになる。したがって、高速充電の20μs周期の場合25msの間に25Vの充電電圧が発生して、定電圧制御の遅れにより過電圧にある可能性があるが、充電速度が1/10に減速することにより、定電圧制御の応答遅れが25msより充分小さいことを前提に、誤差電圧2.5V、即ち0.1%程度の誤差内で定電圧制御が可能になる。 In short, in a normal magnetizer with a large magnetizing current, Co becomes correspondingly large and the capacity ratio Cs / Co naturally becomes extremely small, so that the charging step voltage ΔVco can be set sufficiently small with respect to the predetermined voltage Vce. Become. Further, the time required to charge 2.5 kV in 10 mV steps every 10 μs of the resonance period is 2.5 s. In addition, the time required to charge 2% of 50V with a low-speed charging cycle of 200 μs is 0.5 seconds. The time required for charging the error voltage of 2.5 V to be subject to constant voltage control in a cycle of 200 μs for low-speed charging is 25 ms. Therefore, in the case of a 20 μs cycle of high-speed charging, a charging voltage of 25 V is generated in 25 ms and may be overvoltage due to a delay in constant voltage control. However, when the charging speed is reduced to 1/10, Assuming that the response delay of the voltage control is sufficiently smaller than 25 ms, the constant voltage control can be performed within the error voltage of 2.5 V, that is, within an error of about 0.1%.
このように構成された着磁器用電源の動作を図2乃至図4を参照して説明する。スタート信号又は例えば3.5秒周期の着磁用点弧パルスに応答して、IGBT1〜IGBT4は高速充電周波数50kHzの一対のゲート状スイッチング信号によりインバータ制御される。これにより、共振周波数100kHzの半周期ごとに正→負→負→正の充電ステップ電圧が、両波整流回路2で両波整流されて充電コンデンサC3に逐次充電される。その際、昇圧トランス8には、共振周波数約100kHzの1周期と次の1周期とで同じ動作モードで交互に逆の共振電圧が供給されるために、残留磁気の発生を抑制して高周波の昇圧特性が確保される。
The operation of the power supply for a magnetizer configured as described above will be described with reference to FIGS. In response to a start signal or a magnetizing ignition pulse having a period of, for example, 3.5 seconds, the IGBT1 to IGBT4 are inverter-controlled by a pair of gate-shaped switching signals having a high-speed charging frequency of 50 kHz. As a result, positive, negative, negative, and positive charging step voltages are half-wave rectified by the double-wave rectifier circuit 2 and charged to the charging capacitor C3 sequentially every half cycle of the resonance frequency of 100 kHz. At this time, since the reverse resonance voltage is alternately supplied in the same operation mode in one cycle of the resonance frequency of about 100 kHz and the next one cycle, the step-up
所定電圧の98%が検知された時点で、一対のゲート状スイッチング信号の出力周波数が、過渡的に過充電が行われないように、定電圧制御を有効に機能させる低速充電周波数5kHzに低減されて充電が継続される。100%が検知された時点で、実質上遅延無くスイッチング信号の出力が停止される。この状態で、着磁開始まで主に充電コンデンサC3の漏洩抵抗で所定電圧2.5kVに対して0.1%、即ち2.5Vの電圧降下が検知されるごとに、低速充電周波数で充電電圧の補充が高精度に繰返される。 When 98% of the predetermined voltage is detected, the output frequency of the pair of gate-shaped switching signals is reduced to a low-speed charging frequency of 5 kHz that effectively functions constant voltage control so that transient overcharging is not performed. Charging continues. When 100% is detected, the output of the switching signal is stopped with virtually no delay. In this state, every time a voltage drop of 0.1% with respect to a predetermined voltage of 2.5 kV is detected by the leakage resistance of the charging capacitor C3 until the start of magnetization, that is, a voltage drop of 2.5V is detected, the charging voltage is at a low charging frequency. Is replenished with high accuracy.
SCR1が点弧すると、着磁コイルL1へ充電コンデンサC3との共振による例えば10kA程度の着磁電流が供給され、ピーク電流に達した後は逆電圧によりSCR1は消弧すると共に、フライホイールダイオードD9を通して放電が行われる。3.5秒の生産タクトで着磁コイルL1内に磁石が順に搬送され、その都度充電コンデンサC3が2.5kVに高精度に充電された状態で、着磁用点弧パルスが出力される。
When the
このように交流電圧を整流回路1で整流して平滑コンデンサC1で平滑して電圧変動、重畳ノイズの影響を回避した直流電圧を変換した高周波の微小電圧ステップにより高い分解能で高速充電されると共に、充電電圧が安定化制御されることにより、均一な保持力を有する磁石が短い生産タクトで製作可能になる。また、高周波インバータにより、昇圧トランス8のコアが小型化されると共に、1パルス当りのIGBTの電流量もしくはスイッチング損失を抑制でき、スイッチング素子のコストを低減でき、充電効率も向上する。
In this way, the AC voltage is rectified by the
尚、本発明の共振型インバータ式の電源は、本願出願人による特願2004−365862による次の構成の着磁器にも適用される。即ち、図5に示すように、昇圧トランス8の昇圧交流出力を整流する両波整流回路2と、その整流出力電圧で充電される充電コンデンサC3と、この充電コンデンサに並列に接続され、かつ着磁用SCR1及び着磁コイルL1で構成される直列回路とを備えると共に、両波整流回路2及び充電コンデンサC3間に充電用SCR3が接続され、その出力側において、充電コンデンサC3に、回生用コイルL2及び回生用SCR2で構成される回生用直列回路が並列に接続される。SCR1〜3は、周知のスイッチング素子として、オン制御で導通し、導通電流が所定レベルを下廻ると自動的に非導通になる。
The resonant inverter type power supply of the present invention is also applied to a magnetizer having the following configuration according to Japanese Patent Application No. 2004-365862 by the applicant of the present application. That is, as shown in FIG. 5, a double-wave rectifier circuit 2 that rectifies the boosted AC output of the
これにより、図6に示すように、付属のスイッチング制御回路5により、着磁用SCR1が点弧パルスP1でオン制御されることにより、着磁コイルL1には、充電コンデンサC3の充電電圧により着磁電流が供給される。この着磁電流は、着磁コイルL1と充電コンデンサC3との共振電流として供給され、その共振周波数の着磁電流が略ゼロになる半周期T1を経過する時点でSCR1は消弧する。この間、充電コンデンサC3の充電電圧は徐々に放電し、ピーク電流に達した時点で着磁コイルL1に発生する逆電圧で充電され、着磁コイルL1等の電力損失を伴って逆電圧として充電コンデンサC3に保持される。次いで、回生用SCR2が点弧パルスP2でオン制御されると、充電コンデンサC3には、回生用コイルL2との共振により、所定量の減衰を伴って、その半周期T2の間に正電圧が充電され、したがって着磁コイルL1の逆電圧により一旦充電コンデンサC3に充電された逆電圧が、回生用コイルL2により再度反転されて正電圧に回生され、共振周波数の半周期T2に達して回生電流が略ゼロになる時点で、SCR2は消弧して充電コンデンサC3に回生電圧が保持される。
As a result, as shown in FIG. 6, the magnetizing SCR1 is turned on by the ignition pulse P1 by the attached switching
即ち、充電電圧により惹起される共振周波数の減衰振動中、その最初の半波が着磁電流として利用され、残りの振動エネルギは回生される。この各回生動作後に、点弧パルスP3でインバータ用スイッチング制御手段13及び定電圧制御手段12を作動させると共に、充電用SCR3はインバータ共振周波数の半周期よりも幅広の一対のゲート状スイッチング信号によりオン制御されることにより、充電期間T3中オン状態で両波整流回路2により回生電圧を補充するように充電される。充電用SCR3は、着磁及び回生動作中ステップ充電電圧もしくはスイッチング信号を生じないことにより非導通状態になる。尚、この実施の形態の場合、回生用共振周波数による高速充電が可能となり、しかもインバータによる充電量を回生電圧に応じて低減できるために、生産タクトを一層短くすることが可能になる。 That is, during the damped oscillation of the resonance frequency caused by the charging voltage, the first half wave is used as the magnetizing current, and the remaining vibration energy is regenerated. After each regenerative operation, the inverter switching control means 13 and the constant voltage control means 12 are activated by the ignition pulse P3, and the charging SCR 3 is turned on by a pair of gate-like switching signals wider than a half cycle of the inverter resonance frequency. By being controlled, charging is performed so that the regenerative voltage is supplemented by the two-wave rectifier circuit 2 in the ON state during the charging period T3. The charging SCR 3 becomes non-conductive by not generating a step charging voltage or a switching signal during magnetization and regenerative operation. In the case of this embodiment, high-speed charging at the regenerative resonance frequency is possible, and the charge amount by the inverter can be reduced according to the regenerative voltage, so that the production tact can be further shortened.
1 商用交流電源の整流回路
2 昇圧電圧の両波整流回路
8 昇圧トランス
9 充電電圧の分圧器
C1 平滑コンデンサ
C2 共振コンデンサ
C3 充電コンデンサ
L1 着磁コイル
L2 回生用コイル
SCR1 着磁用SCR
SCR2 回生用SCR
SCR3 充電用SCR
DESCRIPTION OF
SCR2 Regenerative SCR
SCR3 SCR for charging
Claims (4)
昇圧トランスの一次側に、商用交流電源の整流回路と、その整流出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、共振型インバータとが設けられると共に、この共振型インバータが、第1のスイッチング素子の陰極に第2のスイッチング素子の陽極が接続された直列回路及び第3のスイッチング素子の陰極に第4のスイッチング素子の陽極が接続された直列回路が互いに並列接続され、第1乃至第4の前記スイッチング素子に還流用ダイオードがそれぞれ逆並列接続されたスイッチング回路と、第1及び第2の前記スイッチング素子間及び一次側の一方の端子間に接続され、かつ前記昇圧トランスの漏洩インダクタンスとで共振する共振コンデンサとを備えると共に、前記スイッチング回路が前記平滑コンデンサに並列に接続され、また前記一次側の他方の端子が、第3及び第4の前記スイッチング素子間に接続され、さらに前記共振コンデンサの容量が、前記共振型インバータから着磁周期に対して高速で充電ステップ電圧を二次側の両波整流回路に供給し得る周波数で共振するように設定され、
前記共振周波数の一周期中の最初の半周期中にわたり第1及び第4のスイッチング素子をオン制御し、続く前記一周期中の最初の半周期にわたり第2及び第3の前記スイッチング素子をオン制御する一対のスイッチング信号を着磁用スイッチング信号に応答して前記共振周波数の半分の高速充電周波数で出力し、その際充電コンデンサの充電電圧が所定電圧に達する前に前記高速充電周波数を相対的に低く、かつ着磁周期よりも高速の低速充電周波数に切換えるインバータ用スイッチング制御手段と、前記充電電圧を検知する充電電圧検知手段と、前記充電電圧が前記所定電圧に達したのが検知されると前記低速充電周波数による一対の前記スイッチング信号の出力を中断させ、かつ前記着磁周期内において前記充電電圧が前記所定電圧から所定量降下したのが検知されると前記低速充電周波数による一対の前記スイッチング信号を再出力させる定電圧制御手段とが、前記共振型インバータに付属し、
前記低速充電周波数に切換える前記充電電圧が、前記定電圧制御手段の応答遅れに起因して前記高速充電周波数により前記所定電圧を上廻る過充電が行われるのを抑制するように設定されることを特徴とする着磁器用電源。 In response to the on-control by the magnetizing switching signal of the magnetizing switching element, the charging capacitor that supplies the magnetizing current with a predetermined magnetizing period to the magnetizing coil is connected to the double-side rectifier circuit on the secondary side of the step-up transformer. In the power supply for a magnetizer that is charged by the rectified output voltage,
On the primary side of the step-up transformer, a rectifier circuit for a commercial AC power supply, a smoothing capacitor for smoothing the rectified output voltage, and a resonant inverter are provided, and the resonant inverter is connected to the cathode of the first switching element. A series circuit in which the anode of the second switching element is connected and a series circuit in which the anode of the fourth switching element is connected to the cathode of the third switching element are connected in parallel to each other, and the first to fourth switching elements are connected to each other. A switching circuit in which return diodes are connected in antiparallel, a resonance capacitor connected between the first and second switching elements and between one terminal on the primary side and resonating with a leakage inductance of the step-up transformer; provided with a, the switching circuit is connected in parallel to the smoothing capacitor, and the primary side Square of terminals, the third and fourth of said connected between the switching element, further capacity of the resonance capacitor, both waves of the secondary side charging step voltage at high speed against the wear磁周period from the resonant inverter Set to resonate at a frequency that can be supplied to the rectifier circuit ,
The first and fourth switching elements are turned on during the first half cycle of the resonance frequency , and the second and third switching elements are turned on over the first half cycle of the subsequent period. relatively the fast charging frequency before in response to a pair of switching signals to the magnetizing switching signal output in the fast charging frequency of half the resonant frequency, the charging voltage of the time the charging capacitor reaches a predetermined voltage An inverter switching control means for switching to a low charge frequency that is lower and faster than the magnetization period; a charge voltage detection means for detecting the charge voltage; and when the charge voltage is detected to have reached the predetermined voltage the interrupt the output of the pair of the switching signal according to the slow charging frequency, and the charge voltage in said deposition磁周life from the predetermined voltage And constant voltage control means for re-output pair of the switching signal by the low-speed charging frequency as that was quantified drop is detected, comes to the resonant inverter,
The charging voltage to be switched to the low-speed charging frequency is set so as to suppress overcharging exceeding the predetermined voltage by the high-speed charging frequency due to a response delay of the constant voltage control means. Characteristic power supply for magnetizer.
共振型インバータの作動及び前記充電用スイッチング素子のオン制御により前記整流出力電圧で前記充電コンデンサを充電し、次いでこの充電の終了状態で着磁用スイッチング素子をオン制御し、このオン制御時点から前記着磁コイルと前記充電コンデンサとによる共振電流の半周期の経過時点で前記回生用スイッチング素子をオン制御して、前記着磁コイルにより前記充電コンデンサに充電されている逆電圧を前記回生用コイルと前記充電コンデンサとによる共振電流により正電圧として前記充電コンデンサに回生することを特徴とする請求項1記載の着磁器用電源。 A regenerative coil composed of a regenerative coil and a regenerative switching element is disposed between the charging capacitor and a both-wave rectifier circuit that rectifies the AC output voltage on the secondary side of the step-up transformer and the rechargeable capacitor. Connect the series circuit in parallel,
The charging capacitor is charged with the rectified output voltage by the operation of the resonance type inverter and the on-control of the charging switching element, and then the magnetizing switching element is on-controlled at the end of the charging. The regenerative switching element is turned on at the time when a half cycle of a resonance current caused by the magnetizing coil and the charging capacitor passes, and a reverse voltage charged in the charging capacitor by the magnetizing coil is changed to the regenerative coil. 2. The magnetizing power source according to claim 1, wherein the charging capacitor is regenerated as a positive voltage by a resonance current generated by the charging capacitor.
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| JP2002272135A (en) * | 2001-03-12 | 2002-09-20 | Toshiba Corp | Resonant inverter device |
| JP3631158B2 (en) * | 2001-03-21 | 2005-03-23 | オリジン電気株式会社 | Electric dust collecting power supply device and control method thereof |
-
2005
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103050220A (en) * | 2011-10-12 | 2013-04-17 | 吴家宝 | Frequency-raising type low-energy impulse magnetizing machine |
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