特開 2021-27594 インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路およびインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-27594(P2021-27594A)

(43)【公開日】2021年2月22日

(54)【発明の名称】インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路およびインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20210125BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2019-140542(P2019-140542)

(22)【出願日】2019年7月31日

(71)【出願人】

【識別番号】000219004

【氏名又は名称】島田理化工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087000

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 淳一

(72)【発明者】

【氏名】石間 勉

(72)【発明者】

【氏名】田内 良男

(72)【発明者】

【氏名】守上 浩市

(72)【発明者】

【氏名】高田 太郎

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA05

5H770BA09

5H770CA02

5H770DA01

5H770DA11

5H770DA19

5H770DA41

5H770EA01

5H770FA01

5H770HA02Y

5H770HA02Z

5H770HA03Y

5H770HA04Y

5H770JA13Y

5H770LA06Y

5H770LB09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を提供する。
【解決手段】電圧型インバータ装置１０に並列共振負荷２００を接続したインバータユニット２におけるアース線２０６への漏れ電流抑止回路は、電圧型インバータ装置１０と並列共振負荷２００とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるように第１インダクタ３、第２インダクタ４をそれぞれ接続し、並列共振負荷２００を構成する共振コンデンサ２００ｂにアース線２０６を接続して構成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、
前記共振負荷を構成する共振コンデンサにアース線を接続した
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項2】

トランスを介して電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記トランスとを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、
前記トランスの２次コイル側の巻線の中点にアース線を接続した
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項3】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、
前記並列共振負荷の共振コンデンサよりも小さい静電容量の２個のコンデンサを接続して分圧し、前記２個のコンデンサの中点にアース線を接続した
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項4】

トランスを介して電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記トランスとを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、
前記トランスの２次コイル側の巻線の中点にアース線を接続し、
前記アース線に抵抗を接続した
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項5】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、
前記並列共振負荷に変流器を接続して、前記変流器の２次側の中間点にアース線を接続した
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項6】

請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記アース線に設けられ、前記アース線に流れる電流の大きさに基づいて地絡を検知すると地絡検知信号を出力する電流センサーと、
前記電流センサーから出力された地絡検知信号を入力すると前記インバータ装置の動作を停止する制御を行う動作停止制御手段と
を有することを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項7】

請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷に接続されてインバータ駆動信号により駆動されるインバータ部と、
前記インバータ部の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号を前記インバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点として前記インバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項8】

請求項７項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記短いパルス幅は、前記インバータ部の出力が外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値となるパルス幅である
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項9】

請求項７または８のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記起点は、前記共振周波数より低い周波数である
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項10】

請求項７、８または９のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記制御部は、前記インダクタによる電圧位相の遅れを補正する遅れ補正手段を有する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項11】

請求項７、８、９または１０のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記制御部は、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御した後に、ＰＷＭ制御により前記インバータ駆動信号のパルス幅を広くする
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項12】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続して、
各相におけるインダクタンスのアンバランスを抑制することによりアース線への電流の漏れを抑止した
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号をインバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点としてインバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路およびインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法に関する。

【0002】

さらに詳細には、本発明は、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットに用いて好適なインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路およびインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法に関する。

【背景技術】

【0003】

一般に、誘導加熱回路などのような並列共振負荷に接続する電源装置として電圧型インバータ装置が知られており、こうした電圧型インバータ装置を用いて並列共振負荷を駆動させる場合に、高調波除去用のフィルターとしてインダクタを直列接続することが知られている。

【0004】

なお、以下の本明細書の説明においては、説明ならびに図示を簡略化して本発明の理解を容易にするために、単相交流（ＡＣ）電源や三相交流（ＡＣ）電源などの各種の交流電源を用いる際の説明においては、交流電源として単相交流（ＡＣ）電源を用いた場合について説明する。

【0005】

ここで、図１には、電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続する従来のインバータユニットの回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0006】

この図１に示すインバータユニット１は、電圧型インバータ装置であるインバータ装置１００、商用交流電源などの単相交流（ＡＣ）電源１０２、誘導加熱回路などのような並列共振負荷２００、トランス２０２、高周波除去用のフィルターであるインダクタ２０４ならびにアース線２０６などを有して構成されている。

【0007】

より詳細には、インバータ装置１００は、商用交流電源などの単相交流（ＡＣ）電源１０２から供給される交流電圧を所望の電圧の高周波交流電圧に変換して、トランス２０２を介して誘導加熱回路などのような並列共振負荷２００へ供給するものである。

【0008】

並列共振負荷２００を構成する並列共振回路は、誘導加熱用の加熱コイル２００ａと共振コンデンサ２００ｂとを並列接続してなる並列共振回路により構成されている。

【0009】

高周波除去用のフィルターであるインダクタ２０４は、インバータ装置１００とトランス２０２とを接続する２本の線路のうちの片方の線路に接続されている。

【0010】

アース線２０６は、並列共振負荷２００の共振コンデンサ２００ｂと接続されており、安全上、並列共振負荷２００の電位を固定する目的で用いられている。

【0011】

上記において説明したように、従来のインバータユニット１の回路構成においては、単相の片側の線路にのみ高周波除去用のフィルターであるインダクタ２０４を配置し、共振回路にトランス２０２を使用して、トランス２０２の２次コイル側に接続されている並列共振負荷２００の共振コンデンサ２００ｂにおいてアース線２０６により接地している。

【0012】

このため従来のインバータユニット１の回路構成によれば、各相におけるインダクタンスのアンバランスが生じることとなっていた。

【0013】

こうした各相におけるインダクタンスのアンバランスが生じることにより、トランス２０２の１次コイル側に発生する対アース高調波電圧によって、トランス２０２の１次コイル側と２次コイル側との間の浮遊キャパシタンスを通して、アース線２０６への漏れ電流として大電流の高調波アース電流が流れる恐れがあるという問題点があった。

【0014】

なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明は、上記したような従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおいて、負荷側である並列共振負荷におけるアース線への漏れ電流を減少するようにしたインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路およびインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するために、本発明は、電圧型インバータ装置と並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれに、インダクタンスが同一のインダクタをそれぞれ接続するようしたものである。

【0017】

従って、本発明によれば、各相においてインダクタンスのアンバランスが生じることがなく、各相におけるインダクタンスのアンバランスが生じることにより発生するアース線への電流の漏れを減少することができる。

【0018】

即ち、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、上記電圧型インバータ装置と上記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、上記共振負荷を構成する共振コンデンサにアース線を接続したものである。

【0019】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、トランスを介して電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、上記電圧型インバータ装置と上記トランスとを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、上記トランスの２次コイル側の巻線の中点にアース線を接続したものである。

【0020】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、上記電圧型インバータ装置と上記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、上記並列共振負荷の共振コンデンサよりも小さい静電容量の２個のコンデンサを接続して分圧し、上記２個のコンデンサの中点にアース線を接続したものである。

【0021】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、トランスを介して電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、上記電圧型インバータ装置と上記トランスとを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、上記トランスの２次コイル側の巻線の中点にアース線を接続し、上記アース線に抵抗を接続したものである。

【0022】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、上記電圧型インバータ装置と上記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続し、上記並列共振負荷に変流器を接続して、上記変流器の２次側の中間点にアース線を接続したものである。

【0023】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、上記した本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、上記アース線に設けられ、上記アース線に流れる電流の大きさに基づいて地絡を検知すると地絡検知信号を出力する電流センサーと、上記電流センサーから出力された地絡検知信号を入力すると上記インバータ装置の動作を停止する制御を行う動作停止制御手段とを有するようにしたものである。

【0024】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、上記した本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、上記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、上記並列共振負荷に接続されてインバータ駆動信号により駆動されるインバータ部と、上記インバータ部の動作を制御する制御手段とを有し、上記制御手段は、上記共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号を上記インバータ駆動信号として、上記共振周波数より離れた周波数を起点として上記インバータ部の駆動を開始した後に、上記インバータ駆動信号の周波数を上記共振周波数または上記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、上記インバータ駆動信号の周波数が上記共振周波数と略一致するように制御するようにしたものである。

【0025】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、上記した本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、上記短いパルス幅は、上記インバータ部の出力が外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値となるパルス幅であるようにしたものである。

【0026】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、上記した本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、上記起点は、上記共振周波数より低い周波数であるようにしたものである。

【0027】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、上記した本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、上記制御部は、上記インダクタによる電圧位相の遅れを補正する遅れ補正手段を有するようにしたものである。

【0028】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路は、上記した本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、上記制御部は、上記インバータ駆動信号の周波数が上記共振周波数と略一致するように制御した後に、ＰＷＭ制御により上記インバータ駆動信号のパルス幅を広くするようにしたものである。

【0029】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法は、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法であって、上記電圧型インバータ装置と上記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続して、各相におけるインダクタンスのアンバランスを抑制することによりアース線への電流の漏れを抑止したものである。

【0030】

また、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法は、上記した本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法において、上記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、上記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号をインバータ駆動信号として、上記共振周波数より離れた周波数を起点としてインバータ部の駆動を開始した後に、上記インバータ駆動信号の周波数を上記共振周波数または上記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、上記インバータ駆動信号の周波数が上記共振周波数と略一致するように制御するようにしたものである。

【発明の効果】

【0031】

本発明は、以上説明したように構成されているので、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおいて、負荷側である並列共振負荷におけるアース線への漏れ電流を減少することができるようになるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続する従来のインバータユニットの回路構成を示す回路構成説明図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態の一例（第１の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図3】図３は、図２に示すインバータユニットにおけるインバータ装置（電圧型インバータ装置）における制御部の詳細な構成説明図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態の一例（第２の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態の一例（第３の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態の一例（第４の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態の一例（第５の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態の一例（第６の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図9】図９は、図２に示すインバータユニットにおいて、図２に示すインバータ装置に代えて他の構成のインバータ装置を用いた場合のインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図10】図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、図９に示すインバータ装置における動作を示す模式的な波形図である。

【図11】図１１は、トランスを介することなく電圧型インバータ装置と並列共振負荷とを接続するインバータユニットであって、本発明の実施の形態の一例（第１の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介することなく並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【図12】図１２は、トランスを介することなく電圧型インバータ装置と並列共振負荷とを接続するインバータユニットであって、本発明の実施の形態の一例（第３の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介することなく並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路およびインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

【0034】

なお、以下の「発明を実施するための形態」の項の説明においては、上記において図１を参照しながら説明した構成ならびに作用、あるいは、図２以下の各図を参照しながら説明する構成ならびに作用と同一あるいは相当する構成ならびに作用については、図１あるいは図２以下において用いた符号と同一の符号をそれぞれ付して示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明は省略する。

【0035】

（Ｉ）第１の実施の形態

【0036】

（Ｉ−１）構成

【0037】

図２には、本発明の実施の形態の一例（第１の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0038】

また、図３には、図２に示すインバータユニットにおけるインバータ装置（電圧型インバータ装置）における制御部の詳細な構成説明図があらわされている。

【0039】

これら図２ならびに図３を参照しながら、本発明の実施の形態の一例によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニットについて説明する。

【0040】

この図２に示すインバータユニット２は、電圧型インバータ装置であるインバータ装置１０に対してトランス２０２を介して並列共振負荷２００を接続するインバータユニットである。

【0041】

インバータユニット２は、インバータ装置１０、商用交流電源など単相交流（ＡＣ）電源１０２、誘導加熱回路などのような並列共振負荷２００、トランス２０２、高周波除去用のフィルターである第１のインダクタ（第１インダクタ）３および第２のインダクタ（第２インダクタ）４ならびにアース線２０６などを有して構成されている。

【0042】

より詳細には、インバータ装置１０は、並列共振負荷２００に接続するＰＷＭ制御の電圧形インバータ装置である。

【0043】

即ち、インバータ装置１０は、商用交流電源など単相交流（ＡＣ）電源１０２から供給される交流電圧を所望の電圧の高周波交流電圧に変換して、トランス２０２を介して誘導加熱回路などのような並列共振負荷２００へ供給するものである。

【0044】

並列共振負荷２００を構成する並列共振回路は、誘導加熱用の加熱コイル２００ａと共振コンデンサ２００ｂとを並列接続してなる並列共振回路により構成されている。

【0045】

高周波除去用のフィルターである第１インダクタ３は、インバータ装置１０とトランス２０２とを接続する２本の線路のうちの一方の線路に接続されている。

【0046】

一方、高周波除去用のフィルターである第２インダクタ４は、インバータ装置１０とトランス２０２とを接続する２本の線路のうちの他方の線路に接続されている。

【0047】

このように、第１インダクタ３をインバータ装置１０とトランス２０２とを接続する２本の線路のうちの一方の線路に接続するとともに、第２インダクタ４をインバータ装置１０とトランス２０２とを接続する２本の線路のうちの他方の線路に接続することにより、アース線への漏れ電流抑止回路が構築される。

【0048】

ここで、上記した第１インダクタ３のインダクタンスと第２インダクタ４のインダクタンスとは、同一の値に設定されている。

【0049】

なお、第１インダクタ３のインダクタンスの値と第２インダクタ４とのインダクタンスの値とはそれぞれ、例えば、上記した従来のインバータユニット１における高周波除去用のフィルターであるインダクタ２０４のインダクタンスの値を２分割した値とすることが好ましい。

【0050】

即ち、インダクタ２０４のインダクタンスの値を「Ｌ」とすると、第１インダクタ３のインダクタンスの値と第２インダクタ４とのインダクタンスの値とをそれぞれ「Ｌ／２」とすることが好ましい。

【0051】

つまり、
インダクタ２０４＝Ｌ
第１インダクタ３＝Ｌ／２
第２インダクタ４＝Ｌ／２
とすることが好ましい。

【0052】

アース線２０６は、並列共振負荷２００の共振コンデンサ２００ｂと接続されており、安全上、並列共振負荷２００の電位を固定する目的で用いられている。

【0053】

次に、インバータ装置１０について詳細に説明すると、インバータ装置１０は、単相交流（ＡＣ）電源１０２から供給される交流電圧を入力してダイオードによる整流により直流電圧に変換して出力するコンバータ部３０２を備えている。

【0054】

即ち、インバータ装置１０のコンバータ部３０２は、コンバータ制御部を使用しないダイオード整流回路で構成されており、単相交流（ＡＣ）電源１０２から交流電圧が入力され、入力された交流電圧を直流電圧に変換してインバータ部１０６へ出力する。

【0055】

インバータ部１０６は、コンバータ部３０２から出力された直流電圧を入力して高周波交流電圧に逆変換して出力する。

【0056】

インバータ部１０６の出力段には、インバータ部１０６からの出力（ここで、インバータ部１０６からの「出力」とは、インバータ部１０６から出力される電圧たる「出力電圧Ｖｈ」、または、インバータ部１０６から出力される電流たる「出力電流Ｉｈ」、または、インバータ部１０６から出力される電力たる「出力電力」である。）を検出してその検出結果を出力センサー信号として出力する出力センサー１０８が設けられている。

【0057】

インバータ装置１０は、インバータ部１０６の動作を制御する制御手段として制御部１２を備えている。

【0058】

図３に示すように、制御部１２は、ＰＷＭ制御部１２ａと、周波数シフト制御部１２ｂとを有して構成されている。

【0059】

制御部１２は、外部からインバータ部１０６の出力を設定する信号たる出力設定信号と出力センサー１０８から出力された出力センサー信号とに基づいて、インバータ部１０６をフィードバック制御する。

【0060】

即ち、制御部１２は、インバータ部１０６からの出力が出力設定信号が示す出力設定値となるように、ＰＷＭ制御部１２ａのＰＷＭ制御により、インバータ部１０６を構成する電圧型インバータのトランジスタを駆動するインバータ駆動信号たる矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱのパルス幅を可変して、インバータ部１０６で変換される高周波交流電圧の出力を可変する。

【0061】

なお、インバータ部１０６からの出力は、出力センサー１０８を介して並列共振負荷２００に入力される。

【0062】

（Ｉ−２）動作

【0063】

以上の構成において、上記したインバータユニット２の回路構成においては、並列共振負荷２００に高調波除去用のフィルターとしてインダクタを直列接続するに際して、インバータ装置１０とトランス２０２とを接続する２本の線路のうちの一方の線路に第１インダクタ３を接続するとともに、インバータ装置１０とトランス２０２とを接続する２本の線路のうちの他方の線路に第２インダクタ４を接続して、アース線への漏れ電流抑止回路を構築している。

【0064】

このアース線への漏れ電流抑止回路を備えることにより、各相でインダクタンスが等しくなって、各相におけるインダクタンスのアンバランスが抑制されることになり、このためアース線２０６への電流の漏れの発生が抑止され、アース線２０６への漏れ電流を減少することができる。

【0065】

次に、インバータ装置１０の制御部１２が実行する動作について、以下に詳細に説明する。

【0066】

即ち、インバータ装置１０からの出力を開始する駆動開始時（スタート時）は、共振周波数周期より十分に短いパルス幅、例えば、外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値（出力電圧または出力電流または出力電力である。）となるパルス幅（本明細書および本特許請求においては、「外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値となるパルス幅」を「最低パルス幅」と適宜に称する。）であって、かつ、並列共振負荷２００の共振周波数より離れた周波数を起点とした矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱにより駆動開始（スタート）させる。

【0067】

これによって、並列共振負荷２００の共振周波数が変動しても、駆動開始時（スタート時）から制御部１２の周波数シフト制御部１２ｂによる矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱの周波数を共振周波数へシフトする周波数シフトにより、変動する共振周波数への自動追尾が可能になる。

【0068】

そして、インバータ装置１０においては、制御部１２のＰＷＭ制御部１２ａが、矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱの周波数が共振周波数（共振点）または共振周波数近傍になった後に、外部からの出力設定信号が示す設定値の出力になるように、ＰＷＭ制御により矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱのパルス幅を広げる。

【0069】

即ち、インバータ装置１０は、インバータ駆動信号である矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱとして、外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値（出力電圧または出力電流または出力電力である。）を出力するとともに共振周波数周期より十分に短いパルス幅（例えば、上記した最低パルス幅である。）のパルス信号（狭幅パルス信号）を用い、その狭幅パルス信号を共振周波数より離れた周波数を起点にスタートさせてから共振周波数または共振周波数近傍まで周波数をシフトさせた後に、周波数制御により共振周波数に制御する。

【0070】

その後に、インバータ装置１０は、ＰＷＭ制御により狭幅パルス信号のパルス幅を広くして、外部からの出力設定信号が示す設定値の出力（出力電圧または出力電流または出力電力である。）になるようにする。

【0071】

（Ｉ−３）作用効果

【0072】

上記において説明したインバータユニット２においては、アース線への漏れ電流抑止回路が構築されているので、電圧型インバータ装置であるインバータ装置１０に並列共振負荷２００を接続して用いる際において、負荷側である並列共振負荷２００におけるアース線２０６への漏れ電流を減少することができるようになる。

【0073】

また、上記において説明したインバータユニット２のインバータ装置１０によれば、出力制御を行ってもインバータ部の出力の周波数が共振周波数からずれることがなく、また、共振周波数が変動する負荷への追尾特性を改善することができる。

【0074】

また、上記において説明したインバータユニット２のインバータ装置１０においては、インバータ部１０６において出力制御ができるため、従来の技術のようにコンバータ部のコンバータ回路としてサイリスタ整流回路やチョッパ回路を使用することがない。

【0075】

このため、上記において説明したインバータユニット２のインバータ装置１０は、サイリスタ整流回路やチョッパ回路を使用する従来の技術と比較すると、電源力率の改善、出力応答速度の大幅な改善（本願発明者の実験によれば、応答速度は、従来の技術における１００ｍｓから１０ｍｓに大幅に改善された。）、部品点数の大幅削減によるコスト低減ならびに信頼性向上を図ることができるようになる。

【0076】

また、上記において説明したインバータユニット２のインバータ装置１０は、インバータ駆動信号の駆動開始時（スタート時）の周波数たるスタート周波数を共振周波数より離れた周波数とし、それからインバータ駆動信号の周波数を共振周波数に近づけるように周波数シフトさせるため、共振周波数が変動する並列共振負荷２００への追尾特性が大幅に改善され、また、共振周波数の異なる複数の並列共振負荷２００を切り替えて接続する場合にも問題なく対応することができる。

【0077】

ここで、周波数シフト制御部１２ｂにより周波数シフトする領域（周波数シフト領域）は、インバータ回路に最適なダイオード逆回復特性を考慮した誘導性領域に決定することが好ましい。

【0078】

換言すれば、スタート周波数は、周波数シフト領域がインバータ回路のダイオード逆回復特性に基づく誘導性領域となるように決定することが好ましい。

【0079】

本願発明者による実験によれば、インバータ駆動信号の駆動開始時（スタート時）の周波数たるスタート周波数としては、共振周波数の周波数に対して５％以上離れた周波数（例えば、共振周波数が２０ｋＨｚであるとすると、共振周波数の周波数に対して５％以上離れた周波数は１９ｋＨｚ以下の周波数または２１ｋＨｚ以上の周波数となる。）とすると良好な結果が得られた。

【0080】

なお、スタート周波数を共振周波数の周波数に対して５％以上離れた周波数とする際、即ち、スタート周波数を共振周波数の周波数から５％以上離す際には、共振周波数の低域側（共振周波数よりも低い周波数方向）に離してもよいし（例えば、共振周波数が２０ｋＨｚであるとすると、共振周波数の低域側に５％以上離れた周波数は１９ｋＨｚ以下の周波数となる。）、あるいは、共振周波数の高域側（共振周波数よりも高い周波数方向）に離してもよい（例えば、共振周波数が２０ｋＨｚであるとすると、共振周波数の高域側に５％以上離れた周波数は２１ｋＨｚ以上の周波数となる。）。

【0081】

なお、本願発明者の知見によれば、上記した本発明によるインバータ装置１０のように、スタート周波数を共振周波数の周波数から離すようにして（例えば、共振周波数の周波数に対して５％以上離すようにする。）、当該スタート周波数から狭幅パルス信号によりインバータ部の駆動を開始した後に、当該狭幅パルス信号を共振周波数へ周波数シフトさせ、その後に共振周波数で狭幅パルス信号のパルス幅を広げるＰＷＭ制御を開始させるような従来の技術は存在しない。

【0082】

（ＩＩ）第２の実施の形態

【0083】

図４には、本発明の実施の形態の一例（第２の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0084】

この図４に示すインバータユニット５と図２に示すインバータユニット２とを比較すると、インバータユニット２がアース線２０６を並列共振負荷２００の共振コンデンサ２００ｂと接続して接地させているのに対し、インバータユニット５がアース線２０７をトランス２０２の２次コイル側の巻線の中点に直接接続して接地させている点において、インバータユニット５とインバータユニット２とは異なる。

【0085】

即ち、インバータユニット５は、並列共振負荷２００に接続するトランス２０２の２次コイル側の巻線の中点を直接接地するようにしたものである。

【0086】

このように、接地点をトランス２０２の２次コイル側の巻線の中点とすることにより、トランス２０２の２次コイル側の対アース電位のアンバランスによる漏れ電流を抑制することができる。

【0087】

つまり、上記した構成を備えることにより、インバータユニット５においては、トランス２０２の１次コイル側と２次コイル側との間の浮遊キャパシタンスを通して流れるアース電流を打ち消すことがき、その結果、負荷側である並列共振負荷２００におけるアース線２０７への漏れ電流を減少することができるようになる。

【0088】

（ＩＩＩ）第３の実施の形態

【0089】

図５には、本発明の実施の形態の一例（第３の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0090】

この図５に示すインバータユニット６と図２に示すインバータユニット２とを比較すると、インバータユニット２がアース線２０６を並列共振負荷２００の共振コンデンサ２００ｂと接続して接地させているのに対し、インバータユニット６がアース線２０８を２個の分圧用の第１のコンデンサ（分圧用第１コンデンサ）２０９と第２のコンデンサ（分圧用第２コンデンサ）２１０との中点に接続して接地させている点において、インバータユニット６とインバータユニット２とは異なる。

【0091】

即ち、インバータユニット６は、共振に影響のないように、並列共振負荷２００の共振コンデンサ２００ｂよりも小さい静電容量の２個のコンデンサ（分圧用第１コンデンサ２０９および分圧用第２コンデンサ２１０）を接続して分圧し、分圧用第１コンデンサ２０９と分圧用第２コンデンサ２１０との中点にアース線２０８を接続して接地させている。

【0092】

上記した構成を備えることにより、インバータユニット６においても、アース線２０８への漏れ電流を減少することができるようになる。

【0093】

（ＩＶ）第４の実施の形態

【0094】

図６には、本発明の実施の形態の一例（第４の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0095】

この図６に示すインバータユニット７と図４に示すインバータユニット５とを比較すると、インバータユニット７がアース線２０７に抵抗２１１を接続している点において、インバータユニット７とインバータユニット５とは異なる。

【0096】

即ち、インバータユニット７は、並列共振負荷２００に接続するトランス２０２の２次コイル側の巻線の中点を接地するアース線２０７に抵抗２１１を接続して、並列共振負荷２００に接続するトランス２０２の２次コイル側の巻線の中点を抵抗接地するようにしたものである。

【0097】

上記した構成を備えることにより、インバータユニット７は、インバータユニット５と同様な作用効果を奏するとともに、抵抗接地により地絡時にアース線２０７に流れる電流を抑制することができる。

【0098】

（Ｖ）第５の実施の形態

【0099】

図７には、本発明の実施の形態の一例（第５の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0100】

この図７に示すインバータユニット８と図２に示すインバータユニット２とを比較すると、インバータユニット２がアース線２０６を並列共振負荷２００の共振コンデンサ２００ｂと接続して接地させているのに対し、インバータユニット８がアース線２１２を変流器２１３の２次側の中間点に接続して接地させている点において、インバータユニット８とインバータユニット２とは異なる。

【0101】

即ち、インバータユニット８は、並列共振負荷２００に変流器２１３を接続して、変流器２１３の２次側の中間点にアース線２１２を接続して接地させている。

【0102】

上記した構成を備えることにより、インバータユニット８においても、アース線２１２への漏れ電流を減少することができるようになる。

【0103】

（ＶＩ）第６の実施の形態

【0104】

図８には、本発明の実施の形態の一例（第６の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0105】

この図８に示すインバータユニット９と図４に示すインバータユニット５とを比較すると、インバータユニット９がアース線２０７に電流センサー２１４を設けるとともに、電流センサー２１４から出力される信号（地絡検知信号）に基づいてインバータ装置１０の動作を停止する動作停止制御部２１５を設けた点において、インバータユニット９とインバータユニット５とは異なる。

【0106】

即ち、インバータユニット９は、アース線２０７に電流センサー２１４を設け、電流センサー２１４によりアース線２０７に流れる電流の大きさを監視し、アース線２０７に流れる電流の大きさに基づいて電流センサー２１４によって地絡を検知するようにしたものである。

【0107】

電流センサー２１４が地絡を検知すると、電流センサー２１４は地絡検知信号を動作停止制御部２１５へ出力する。地絡検知信号を入力した動作停止制御部２１５は、インバータ装置１０の動作を瞬時に停止する制御を行い、これにより地絡によるインバータユニット９の誤動作を防止するとともに電源を保護する。

【0108】

また、このインバータユニット９においても、アース線２０７への漏れ電流を減少することができるようになる。

【0109】

なお、インバータユニット２、６、７、８においても、インバータユニット９と同様な構成、即ち、アース線２０６、２０７、２０８、２１２に電流センサー２１４を設けるようにするとともに、電流センサー２１４から出力される信号（地絡検知信号）に基づいてインバータ装置１０の動作を停止する動作停止制御部２１５を設けるようにしてもよい。

【0110】

このようにすると、インバータユニット２、６、７、８においても、インバータユニット９と同様に、地絡による誤動作を防止するとともに電源を保護することができるようになる。

【0111】

（ＶＩＩ）その他の実施の形態および変形例の説明

【0112】

なお、上記した実施の形態は例示に過ぎないものであり、本発明は他の種々の形態で実施することができる。即ち、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0113】

例えば、上記した実施の形態は、以下の（ＶＩＩ−１）乃至（ＶＩＩ−７）に示すように変形するようにしてもよい。

【0114】

（ＶＩＩ−１）上記において第１の実施の形態乃至第６の実施の形態によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニットとして説明したインバータユニット２、５、６、７、８、９において、図９に例示するように、インバータ装置１０に代えてインバータ装置２０を用いるようにしてもよい。

【0115】

なお、図９には、図２に示すインバータユニットにおいて、図２に示すインバータ装置に代えて他の構成のインバータ装置を用いた場合のインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介して並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0116】

また、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）には、図９に示すインバータ装置における動作を示す模式的な波形図があらわされている。

【0117】

図９ならびに図１０を参照しながら、インバータユニット２’のインバータ装置２０について説明すると、インバータ装置２０はトランス２０２を介して並列共振負荷２００に接続されている。

【0118】

ところで、並列共振負荷２００では、共振周波数より周波数が低い範囲では誘導性になる特性があり、一方、電圧型インバータは、インバータ素子に並列に接続されているダイオードの電流の逆回復特性より、誘導性でのスイッチング動作は容量性に比較して安定なことが分かっている。

【0119】

従って、インバータ装置２０は、並列共振回路２００の共振周波数よりも低い周波数（例えば、共振周波数より５％以上低い周波数である。）をインバータ駆動信号のスタート周波数とし、このスタート周波数から周波数シフトさせてインバータ駆動信号の周波数を共振周波数まで上昇し、共振周波数でインバータ駆動信号の周波数をロックさせるようにしている。

【0120】

以下に、インバータ装置２０について説明すると、符号２６は電圧センサーであり、符号２８は制御部である。

【0121】

なお、電圧センサー２６は、上記した出力センサー１０８に相当する構成要素であり、電圧を検知して、出力センサー信号として検知した電圧を示す信号を出力する。

【0122】

制御部２８は、周波数シフト回路３０と、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路３２と、狭幅パルス信号発生回路３４と、出力回路３６と、位相比較回路３８と、遅れ設定回路４０と、ロック完了回路４２と、検波回路４４と、誤差アンプフィルタ４６と、三角波発生回路４８と、ＰＷＭ回路５０とを有して構成されている。

【0123】

ここで、インバータ装置２０は、制御部２８が周波数シフト回路３０を備えていてインバータ駆動信号の周波数を周波数シフトする点と信号切換の点を除いて、従来より公知のインバータ装置の技術を適用することができるので、インバータ駆動信号の周波数を周波数シフトする点と信号切換の点を除く他の構成に関する詳細な説明は省略する。

【0124】

以上の構成において、インバータユニット２’のインバータ装置２０の動作について、制御部２８の動作を中心に説明する。

【0125】

制御部２８においては、外部からの出力オン（ＯＮ）信号を周波数シフト回路３０に入力し、並列共振負荷２２の共振周波数より低い周波数（例えば、共振周波数より５％以上低い周波数である。）からインバータ部１０６の駆動を開始するようにＶＣＯ回路３２に信号を出力し、ＶＣＯ回路３２の出力からの周波数信号は狭幅パルス信号発生回路３４に入力され、ＶＣＯ回路３２の出力の周波数の狭幅パルス信号が狭幅パルス信号発生回路３４により発生されて出力回路３６に出力される。出力回路３６では、ロック完了回路４２の信号により、狭幅パルス信号発生回路３４の信号からＰＷＭ回路５０の信号に切り換える。

【0126】

ここで、狭幅パルス信号発生回路３４により発生される狭幅パルス信号のパルス幅は、インバータ部１０６から出力される出力値が、外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値（出力電圧または出力電流または出力電力である。）となるように設定することが好ましい。

【0127】

図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）には、インバータ装置２０における動作を模式的に示す波形図があらわされている。

【0128】

なお、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）において、波形Ｄ、波形Ｅ、波形Ｆ、波形Ｇならびに波形Ｈは、電圧センサー２６により検知された電圧（コンデンサ電圧Ｖｃ）波形である。

【0129】

図１０（ａ）は、駆動開始時（スタート時）のスタート周波数におけるインバータ部１０６の出力として電圧センサー２６により検知された電圧（コンデンサ電圧Ｖｃ）波形（波形Ｄ）とインバータ駆動信号たる狭幅パルス信号との位相差を示す。

【0130】

インバータ装置２０に並列共振負荷２００が接続されている場合には、共振周波数以下の周波数領域ではインバータ駆動信号の位相はコンデンサ電圧Ｖｃの位相より遅れることが分かっている。

【0131】

ここで、位相比較回路３８において、インバータ駆動信号のパルスの周期の１／４遅れの位置たるＡ点を位相検波パルスのパルス位置とし、比較するコンデンサ電圧Ｖｃ位相波形（波形Ｅ）のゼロクロス点をＢ点として（図１０（ｂ）を参照する。）、Ａ点とＢ点との位相差を比較し、位相差がゼロ（０）または予め設定されている位相差となった周波数でロックする（図１０（ｃ）を参照する。）。

【0132】

一方、電圧センサー２６からの波形信号とＶＣＯ回路３２からの周波数信号とを位相比較回路１６に入力してそれぞれの位相を比較し、共振周波数となるようにＶＣＯ回路３２の周波数を制御する。

【0133】

具体的には、共振周波数から離れた周波数、例えば、共振周波数より５％以上低い周波数をスタート周波数とした狭幅パルス信号のインバータ駆動信号によりインバータ部１０６の駆動を開始し（図１０（ａ）を参照する。）、当該インバータ信号の周波数を周波数シフトして上昇させる（図１０（ｂ）を参照する。）。

【0134】

そして、位相比較回路３８によりインバータ駆動信号の周波数を共振周波数でロックさせ（図１０（ｃ）を参照する。）、ロック完了回路４２がロック完了を検知して出力回路３６へ信号を出力する。この信号により、出力回路３６からは、狭幅パルス信号からＰＷＭ制御によりパルス幅ｔｗが広がったインバータ駆動信号が出力され、インバータ部１０６の出力が出力設定信号によって設定された設定値の出力まで上昇する（図１０（ｄ）（ｅ）を参照する。）。

【0135】

即ち、インバータ装置２０は、並列共振負荷２００を接続し、インバータ駆動信号である矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱとして、外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値（出力電圧または出力電流または出力電力である。）を出力する共振周波数周期より十分に短いパルス幅のパルス信号（狭幅パルス信号）を用い、その狭幅パルス信号を共振周波数より離れた周波数（例えば、共振周波数より５％以上低い周波数である。）を起点にスタートさせてから共振周波数または共振周波数近傍まで周波数を上昇する周波数シフトによる周波数制御を行って、インバータ駆動信号の周波数を共振周波数に制御する。

【0136】

その後に、インバータ装置２０は、ＰＷＭ制御により狭幅パルス信号のパルス幅を広くして、外部からの出力設定信号が示す設定値の出力（出力電圧または出力電流または出力電力である。）になるようにする。

【0137】

従って、インバータ装置２０においても、インバータ装置１０に関して上記において説明したと同様な作用効果が得られる。

【0138】

なお、インバータユニット２’においては、インバータユニット２と同様に、インバータ装置とトランス２０２との間に、高調波電流を防止する第１インダクタ３と第２インダクタ４とが接続されている。

【0139】

即ち、インバータユニット２’のインバータ装置２０においては、並列共振負荷２００に電圧形インバータであるインバータ部１０６を接続した場合に、矩形波電圧の高調波成分の電圧により高調波電流が流れるので、これを防止するための第１インダクタ３と第２インダクタ４とをインバータ部１０６の出力段に直列接続している。

【0140】

インバータ部１０６の出力電圧は矩形波になるが、矩形波はサイン波と奇数高調波との合成波形からなることは一般的に知られており、矩形波のまま並列共振負荷２００に接続すると奇数高調波成分は周波数が高いためコンデンサのリアクタンスが小さくなり、高調波電流が増大し電流波形ひずみを起こしたり、インバータ部１０６のスイッチング素子であるトランジスタの損失悪化などを引き起こす。

【0141】

このため、こうした高調波電流を抑制する目的で、インバータ装置１０と同様に、インバータ装置２０もインバータ部１０６の出力段に第１インダクタ３と第２インダクタ４とが接続されている。

【0142】

また、インバータ装置２０の制御部２８においては、ＶＣＯ回路３２からの出力信号を位相比較回路３８に入力して位相比較を行う際に、信号遅れ時間を設定するための遅れ設定回路４０を設けている。

【0143】

即ち、インバータ装置２０においては、並列共振負荷２００に電圧形インバータであるインバータ部１０６を接続した場合に、矩形波電圧の高調波成分の電圧により高調波電流が流れるので、これを防止するために第１インダクタ３と第２インダクタ４とを直列接続したが、この第１インダクタ３と第２インダクタ４との直列接続によるインダクタ成分により共振時の電圧位相に遅れが生じる。

【0144】

インバータ装置２０の制御部２８においては、この電圧位相の遅れを補正するために、位相比較回路３８に入力する駆動側のパルス位相を遅らせる遅れ設定回路４０を設けて遅れ補正を行っている。

【0145】

（ＶＩＩ−２）上記した実施の形態において、スタート周波数を共振周波数から離す際に、具体的には共振周波数から５％以上離すことを例示した。

【0146】

しかしながら、スタート周波数は共振周波数から５％以上離すことに限られるものではなく、共振周波数から５％未満離すようにしてもよい。

【0147】

即ち、「５％」との数値は本願発明者が実験により実証的に求めた好適な数値ではあるが、スタート周波数を共振周波数から離す際は「５％」の数値に限られものではなく、スタート周波数が共振周波数から離れていればよい。

【0148】

スタート周波数を共振周波数から離すことにより、並列共振負荷側の共振周波数がいかようにずれても、周波数シフトにより自動で共振周波数を探し当てることが可能となる。

【0149】

ここで、周波数シフトする領域（周波数シフト領域）は、インバータ回路に最適なダイオード逆回復特性を考慮した誘導性領域に決定することが好ましく、本願発明者が実験によれば共振周波数から５％以上の領域であった。

【0150】

（ＶＩＩ−３）上記した実施の形態においては、各構成における具体的な回路構成などは説明を省略したが、各構成に対応する従来より公知の回路構成を用いてよいことは勿論である。

【0151】

（ＶＩＩ−４）上記した実施の形態においては、各構成における具体的な回路定数などの説明を省略したが、各構成に対応する従来より公知の回路定数を用いてよいことは勿論である。

【0152】

（ＶＩＩ−５）上記において第１の実施の形態乃至第６の実施の形態によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニットとして説明したインバータユニット２、２’、５、６、７、８、９においては、トランス２０２を介して電圧型インバータ装置（インバータ装置１０、インバータ装置２０）と並列共振負荷２００とを接続したインバータユニット２、２’、５、６、７、８、９について説明したが、これに限られるものではないことは勿論である。

【0153】

例えば、インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えるとともに、トランス２０２を介することなくインバータ装置１０と並列共振負荷２００とを接続するインバータユニットを構築するようにしてもよい。

【0154】

具体的には、図１１に例示するように、第１の実施の形態によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えるとともに、トランス２０２を介することなくインバータ装置１０と並列共振負荷２００とを接続するインバータユニット２”を構築するようにしてもよい。

【0155】

ただし、この場合には、単相交流（ＡＣ）電源１０２側において電源トランス４００で絶縁して、回路全体をフローーティグ状態にしておくことが好ましい。

【0156】

なお、図１１には、トランスを介することなく電圧型インバータ装置と並列共振負荷とを接続するインバータユニットであって、本発明の実施の形態の一例（第１の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介することなく並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0157】

あるいは、図１２に例示するように、第３の実施の形態によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えるとともに、トランス２０２を介することなくインバータ装置１０と並列共振負荷２００とを接続するインバータユニット６’を構築するようにしてもよい。

【0158】

この場合には、２個のコンデンサ（分圧用第１コンデンサ２０９および分圧用第２コンデンサ２１０）の静電容量を小さくとることで、商用周波数成分の電流は小さくなるため、単相交流（ＡＣ）電源１０２側において電源トランスを設ける必要はない。

【0159】

なお、図１２には、トランスを介することなく電圧型インバータ装置と並列共振負荷とを接続するインバータユニットであって、本発明の実施の形態の一例（第３の実施の形態）によるインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路を備えたインバータユニット（電圧型インバータ装置に対してトランスを介することなく並列共振負荷を接続するインバータユニット）の回路構成を示す回路構成説明図があらわされている。

【0160】

（ＶＩＩ−６）上記した実施の形態においては、交流電源として単相交流（ＡＣ）電源を用いた場合について説明したが、交流電源はこれに限られるものではないことは勿論であり、交流電源として、例えば、三相交流電源を用いてもよい。即ち、本発明はいずれの交流電源を用いてよいものであり、電圧型インバータ装置と並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれに、インダクタンスが同一となるようにインダクタをそれぞれ接続するようにすればよい。

【0161】

（ＶＩＩ−７）上記した各実施の形態ならびに上記した（ＶＩＩ−１）乃至（ＶＩＩ−６）に示す各実施の形態は、適宜に組み合わせるようにしてもよいことは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0162】

本発明は、電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットに利用することができる。

【符号の説明】

【0163】

１ インバータユニット
２ インバータユニット
２’ インバータユニット
２” インバータユニット
３ 第１インダクタ
４ 第２インダクタ
５ インバータユニット
６ インバータユニット
６’ インバータユニット
７ インバータユニット
８ インバータユニット
９ インバータユニット
１０ インバータ装置
１２ 制御部（制御手段）
１２ａ ＰＷＭ制御部（制御手段）
１２ｂ 周波数シフト制御部（制御手段）
２０ インバータ装置
２６ 電圧センサー
２８ 制御部（制御手段）
３０ 周波数シフト回路
３２ 電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路
３４ 狭幅パルス信号発生回路
３６ 出力回路
３８ 位相比較回路
４０ 遅れ設定回路
４２ ロック完了回路
４４ 検波回路
４６ 誤差アンプフィルタ
４８ 三角波発生回路
５０ ＰＷＭ回路
１００ インバータ装置
１０２ 単相交流（ＡＣ）電源
１０６ インバータ部
１０８ 出力センサー
２００ 並列共振負荷
２００ａ 加熱コイル
２００ｂ 共振コンデンサ
２０２ トランス
２０４ インダクタ
２０６ アース線
２０７ アース線
２０８ アース線
２０９ 分圧用第１コンデンサ
２１０ 分圧用第２コンデンサ
２１１ 抵抗
２１２ アース線
２１３ 変流器
２１４ 電流センサー
２１５ 動作停止制御部（動作停止制御手段）
３０２ コンバータ部
４００ 電源トランス
Ｖｈ 出力電圧
Ｉｈ 出力電流
Ｑ 矩形波インバータ駆動信号
ＮＱ 矩形波インバータ駆動信号
Ｔ インバータ部の出力（出力電圧または出力電流）の基本波成分の１周期
Ｔ／４ インバータ部の出力（出力電圧または出力電流）の基本波成分の１／４周期
ｔｗ 矩形波インバータ駆動信号Ｑ、ＮＱのパルス幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2020年11月5日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンス値の等しいインダクタを接続し、
前記並列共振負荷を構成する共振コンデンサにアース線を接続した
インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷に接続されてインバータ駆動信号により駆動されるインバータ部と、
前記インバータ部の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号を前記インバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点として前記インバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項2】

トランスを介して電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記トランスとを接続する線路のそれぞれにインダクタンス値の等しいインダクタを接続し、
前記トランスの２次コイル側の巻線の中点にアース線を接続した
インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷に接続されてインバータ駆動信号により駆動されるインバータ部と、
前記インバータ部の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号を前記インバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点として前記インバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項3】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンス値の等しいインダクタを接続し、
前記並列共振負荷の共振コンデンサよりも小さい静電容量の２個のコンデンサを前記並列共振負荷に接続して分圧し、前記２個のコンデンサの中点にアース線を接続した
インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷に接続されてインバータ駆動信号により駆動されるインバータ部と、
前記インバータ部の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号を前記インバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点として前記インバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項4】

トランスを介して電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記トランスとを接続する線路のそれぞれにインダクタンス値の等しいインダクタを接続し、
前記トランスの２次コイル側の巻線の中点にアース線を接続し、
前記アース線に抵抗を接続した
インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷に接続されてインバータ駆動信号により駆動されるインバータ部と、
前記インバータ部の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号を前記インバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点として前記インバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項5】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンス値の等しいインダクタを接続し、
前記並列共振負荷に変流器を接続して、前記変流器の２次側の中間点にアース線を接続した
インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷に接続されてインバータ駆動信号により駆動されるインバータ部と、
前記インバータ部の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、前記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号を前記インバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点として前記インバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項6】

請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記アース線に設けられ、前記アース線に流れる電流の大きさに基づいて地絡を検知すると地絡検知信号を出力する電流センサーと、
前記電流センサーから出力された地絡検知信号を入力すると前記電圧型インバータ装置の動作を停止する制御を行う動作停止制御手段と
を有することを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項7】

請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記短いパルス幅は、前記インバータ部の出力が外部からの出力設定信号が示す設定値の最低設定出力値となるパルス幅である
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項8】

請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記起点は、前記共振周波数より低い周波数である
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項9】

請求項１、２、３、４、５、６、７または８のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記制御手段は、前記インダクタによる電圧位相の遅れを補正する遅れ補正手段を有する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項10】

請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９のいずれか１項に記載のインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路において、
前記制御手段は、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御した後に、ＰＷＭ制御により前記インバータ駆動信号のパルス幅を広くする
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止回路。

【請求項11】

電圧型インバータ装置に並列共振負荷を接続したインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法であって、
前記電圧型インバータ装置と前記並列共振負荷とを接続する線路のそれぞれにインダクタンス値の等しいインダクタを接続して、
各相におけるインダクタンスのアンバランスを抑制することによりアース線への電流の漏れを抑止した
インバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法において、
前記電圧型インバータ装置は、ＰＷＭ制御される電圧形インバータであって、
前記並列共振負荷の共振周波数の周期より短いパルス幅のパルス信号をインバータ駆動信号として、前記共振周波数より離れた周波数を起点としてインバータ部の駆動を開始した後に、前記インバータ駆動信号の周波数を前記共振周波数または前記共振周波数近傍まで周波数シフトさせて、前記インバータ駆動信号の周波数が前記共振周波数と略一致するように制御する
ことを特徴とするインバータユニットにおけるアース線への漏れ電流抑止方法。