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公開番号2025032873
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023138371
出願日2023-08-28
発明の名称処理装置、処理方法、およびプログラム
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人
主分類H05B 6/06 20060101AFI20250305BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】負荷のリアクタンスの変化に応じて回路のインピーダンスを無効電力が小さくなるように調整することが出来るようにする。
【解決手段】処理装置110は、回路120の入力インピーダンスZ_inと、インダクタンスL₁の実績値と、に基づいて、L₁変更量を算出し、L₁変更量に基づく操作をアクチュエータ131に対して指示する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電源装置と負荷とを含む回路の入力インピーダンスを調整するための処理を行う処理装置であって、
前記電源装置の出力電圧、出力電流、および出力電力のうちの少なくとも２つの実績値と、前記回路における可変リアクタンス要素の実績値と、を取得する取得手段と、
前記少なくとも２つの実績値に基づいて、前記入力インピーダンスを算出するインピーダンス算出手段と、
前記インピーダンス算出手段により算出された入力インピーダンスと、前記可変リアクタンス要素の実績値と、に基づいて、前記可変リアクタンス要素の変更量を算出する可変リアクタンス要素算出手段と、
前記可変リアクタンス要素の変更量に基づく操作を、前記回路の通電中に、前記可変リアクタンス要素の値を変更するための操作端に対して指示する指示手段と、
を有し、
前記可変リアクタンス要素は、インダクタンス、キャパシタンス、および周波数のうち、前記操作端で操作することが可能な要素である、処理装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記可変リアクタンス要素算出手段は、前記可変リアクタンス要素の実績値の時間変化に対する、前記インピーダンス算出手段により算出された入力インピーダンスの時間変化の比で表される傾きに基づいて、前記可変リアクタンス要素の変更量を算出する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記可変リアクタンス要素算出手段は、前記傾きの符号に基づいて、前記可変リアクタンス要素の値を増加させるか、減少させるかを決定する、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記可変リアクタンス要素算出手段は、前記傾きと、前記可変リアクタンス要素の変更量と、の対応関係を示す情報と、前記傾きと、に基づいて、前記可変リアクタンス要素の変更量を算出する、請求項２または３に記載の処理装置。
【請求項５】
前記対応関係は、前記傾きの絶対値が大きいほど、前記可変リアクタンス要素の変更量の絶対値が大きくなる関係を含む、請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記可変リアクタンス要素は、インダクタンスおよびキャパシタンスのうちの少なくとも一方である、請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記可変リアクタンス要素は、インダクタンスであり、
前記回路は、前記回路におけるインダクタンスを調整するインダクタンス可変装置と、キャパシタンスが固定のコンデンサと、を有し、
前記インダクタンス可変装置と、前記コンデンサと、前記負荷と、が直列に接続される、請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】
電源装置と負荷とを含む回路の入力インピーダンスを調整するための処理を行う処理方法であって、
前記電源装置の出力電圧、出力電流、および出力電力のうちの少なくとも２つの実績値と、前記回路における可変リアクタンス要素の実績値と、を取得する取得工程と、
前記少なくとも２つの実績値に基づいて、前記入力インピーダンスを算出するインピーダンス算出工程と、
前記インピーダンス算出工程により算出された入力インピーダンスと、前記可変リアクタンス要素の実績値と、に基づいて、前記可変リアクタンス要素の変更量を算出する可変リアクタンス要素算出工程と、
前記可変リアクタンス要素の変更量に基づく操作を、前記回路の通電中に、前記可変リアクタンス要素の値を変更するための操作端に対して指示する指示工程と、
を有し、
前記可変リアクタンス要素は、インダクタンス、キャパシタンス、および周波数のうち、前記操作端で操作することが可能な要素である、処理方法。
【請求項９】
請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置、処理方法、およびプログラムに関し、特に、回路のインピーダンスを制御するために用いて好適なものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
無効電力を低減するために回路を共振状態に近い状態として（好ましくは共振状態として）負荷に電力を供給することが望まれる。回路のリアクタンスが既知であれば、共振周波数は一意に定められる。しかしながら、負荷のリアクタンスが既知でない場合、正確な共振周波数を予め設定することは容易ではない。
【０００３】
例えば、誘導加熱装置を負荷とする場合、負荷のリアクタンスは、誘導加熱装置のコイルのリアクタンスと、加熱対象の金属板のリアクタンスと、の合成リアクタンスになる。金属板の正確なリアクタンスを予め把握することは容易ではない。
そこで、負荷に交流電力が供給されている状態で回路が共振状態に近づくように回路のリアクタンスを調整することが考えられる。
【０００４】
この種の技術として特許文献１、２には、誘導加熱装置の加熱コイルに対して、可変インダクタンスコイルおよび共振用コンデンサを接続した回路に、電圧形インバータから交流電力を供給する際に、可変インダクタンスコイルのインダクタンスを調整する技術が開示されている。具体的には、電圧形インバータ回路の出力電流に対する、電圧形インバータの出力電力／出力電流の値の適正範囲を予め設定しておく。そして、電圧形インバータの出力電力および出力電流の検出値に基づいて、電圧形インバータの出力電流に対する、電圧形インバータ回路の出力電力／出力電流の値が前述の適正範囲内になるように可変インダクタンスコイルのインダクタンスを変更する。
【０００５】
また、特許文献３には、ＩＨクッキングヒータの加熱コイルにインバータから電力を供給する際に、インバータの駆動周波数を変化させる技術が開示されている。具体的には、加熱コイルの電圧に基づいて加熱コイルのインダクタンスを算出し、算出したインダクタンスが基準値に近づくように、インバータの駆動周波数を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００１－１７６６４９号公報
特開２００４－３０９６５号公報
特開２０２２－１６８４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１～２に記載の技術では、前述の適正範囲を予め設定する必要がある。また、前述の適正範囲は、負荷（被加熱物）のインピーダンス（インダクタンスなど）によって大きく変わり得る。この場合、負荷に応じて前述の適正範囲を変更する必要がある。しかしながら、様々なリアクタンスを有する負荷に応じて適正範囲を正確に定めるのは容易ではない。また、特許文献３に記載の技術でも、前述の基準値を予め設定する必要がある。前述の基準値も、負荷（被加熱物）のインピーダンス（インダクタンスなど）によって大きく変わり得る。この場合、負荷に応じて前述の基準値を変更する必要がある。しかしながら、様々なリアクタンスを有する負荷に応じて基準値を正確に定めるのは容易ではない。
【０００８】
以上のように特許文献１～３に記載の技術では、負荷が変更された場合に、基準となる範囲や値が変更後の負荷に対して適切なものでない場合、回路が共振状態から大きくずれる虞がある。したがって、特許文献１～３に記載の技術では、負荷のリアクタンスの変化に応じて回路のインピーダンスを無効電力が小さくなるように調整することが出来ない虞があるという問題点がある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、負荷のリアクタンスの変化に応じて回路のインピーダンスを無効電力が小さくなるように調整することが出来るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の処理装置は、電源装置と負荷とを含む回路の入力インピーダンスを調整するための処理を行う処理装置であって、前記電源装置の出力電圧、出力電流、および出力電力のうちの少なくとも２つの実績値と、前記回路における可変リアクタンス要素の実績値と、を取得する取得手段と、前記少なくとも２つの実績値に基づいて、前記入力インピーダンスを算出するインピーダンス算出手段と、前記インピーダンス算出手段により算出された入力インピーダンスと、前記可変リアクタンス要素の実績値と、に基づいて、前記可変リアクタンス要素の変更量を算出する可変リアクタンス要素算出手段と、前記可変リアクタンス要素の変更量に基づく操作を、前記回路の通電中に、前記可変リアクタンス要素の値を変更するための操作端に対して指示する指示手段と、を有し、前記可変リアクタンス要素は、インダクタンス、キャパシタンス、および周波数のうち、前記操作端で操作することが可能な要素である。
（【００１１】以降は省略されています）

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