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公開番号2025057886
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023167708
出願日2023-09-28
発明の名称電源装置
出願人高周波熱錬株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H02J 1/00 20060101AFI20250402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】蓄電素子の劣化を抑制可能な電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置は、直流電流が入力する第1配線及び第2配線と、第3配線と、蓄電素子と、第1スイッチング素子と、第2スイッチング素子と、第3スイッチング素子と、を備える。前記第1スイッチング素子は、前記第1配線と前記第3配線の間に流れる電流を制御する。前記蓄電素子は、前記第2配線及び前記第3配線のうちの一方の配線に接続されている。前記第2スイッチング素子は、前記蓄電素子から前記第2配線及び前記第3配線のうちの他方の配線に電流を流すと共に、前記他方の配線から前記蓄電素子に流れる電流を制御する。前記第3スイッチング素子は、前記第2スイッチング素子に対して直列に接続され、前記他方の配線から前記蓄電素子に電流を流すと共に、前記蓄電素子から前記他方の配線に流れる電流を制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電流が入力する第１配線及び第２配線と、
第３配線と、
前記第１配線と前記第３配線の間に流れる電流を制御する第１スイッチング素子と、
前記第２配線及び前記第３配線のうちの一方の配線に接続された蓄電素子と、
前記蓄電素子から前記第２配線及び前記第３配線のうちの他方の配線に電流を流すと共に、前記他方の配線から前記蓄電素子に流れる電流を制御する第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子に対して直列に接続され、前記他方の配線から前記蓄電素子に電流を流すと共に、前記蓄電素子から前記他方の配線に流れる電流を制御する第３スイッチング素子と、
を備えた電源装置。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記蓄電素子と前記第２スイッチング素子との間に接続された第１リアクトルをさらに備えた請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第３配線と負荷との間に流れる電流を制御する第４スイッチング素子をさらに備えた請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第４スイッチング素子と前記負荷との間に接続された第２リアクトルをさらに備えた請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記蓄電素子は、リチウムイオンキャパシタである請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第１スイッチング素子をオンとし、前記第２スイッチング素子をパルス幅制御とし、前記第３スイッチング素子をオフとする第１期間と、
前記第１スイッチング素子をオンとし、前記第２スイッチング素子をオフとし、前記第３スイッチング素子をオフとする第２期間と、
前記第１スイッチング素子をパルス幅制御とし、前記第２スイッチング素子をオフとし、前記第３スイッチング素子をオンとする第３期間と、
を実現する請求項１に記載の電源装置。
【請求項７】
前記第３配線と負荷との間に流れる電流を制御する第４スイッチング素子をさらに備え、
前記第１期間においては、前記第４スイッチング素子をオフとし、
前記第２期間においては、前記第４スイッチング素子をパルス幅制御とし、
前記第３期間においては、前記第４スイッチング素子をパルス幅制御とする請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記直流電流を前記第１配線及び前記第２配線に対して出力するコンバータ部と、
前記第１配線及び前記第３配線から入力された直流電流を交流電流に変換して前記負荷に対して出力するインバータ部と、
をさらに備えた請求項１に記載の電源装置。
【請求項９】
高周波誘導加熱装置の電源である請求項１～８のいずれか１つに記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置にはワークを誘導加熱するために大電力が必要とされる。必要な電力の全てを外部から受電しようとすると、必要な電力の最大値に合わせて受電体制を構築する必要があり、コストがかかる。そこで、誘導加熱装置の電源装置にエネルギーバンク部を設け、電力の一部をエネルギーバンク部から供給することが検討されている。しかしながら、エネルギーバンク部は使用頻度が増加したり過電流を流したりすると、劣化が早まるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－３５１３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態の目的は、エネルギーバンク部に用いられる蓄電素子への充放電を少数のパワー半導体で制御することにより、充放電の頻度と電力量を抑えて蓄電素子の劣化を抑制可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係る電源装置は、直流電流が入力する第１配線及び第２配線と、第３配線と、蓄電素子と、第１スイッチング素子と、第２スイッチング素子と、第３スイッチング素子と、を備える。前記第１スイッチング素子は、前記第１配線と前記第３配線の間に流れる電流を制御する。前記蓄電素子は、前記第２配線及び前記第３配線のうちの一方の配線に接続されている。前記第２スイッチング素子は、前記蓄電素子から前記第２配線及び前記第３配線のうちの他方の配線に電流を流すと共に、前記他方の配線から前記蓄電素子に流れる電流を制御する。前記第３スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子に対して直列に接続され、前記他方の配線から前記蓄電素子に電流を流すと共に、前記蓄電素子から前記他方の配線に流れる電流を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、蓄電素子への充放電を少数のパワー半導体で制御することにより、充放電の頻度と電力量を抑えて蓄電素子の劣化を抑制可能な電源装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、第１の実施形態に係る電源装置を示すブロック図である。
図２は、第１の実施形態に係る電源装置の蓄電素子部を示す回路図である。
図３は、横軸に時間をとり、縦軸に出力電流をとって、第１の実施形態に係る電源装置の動作を示すタイミングチャートである。
図４は、充電期間における電源装置の動作を示す回路図である。
図５は、リミッター動作なしの出力期間における電源装置の動作を示す回路図である。
図６は、リミッター動作ありの出力期間における電源装置の動作を示す回路図である。
図７は、第２の実施形態に係る高周波誘導加熱装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第１の実施形態＞
先ず、本実施形態に係る電源装置を概略的に説明する。
図１は、本実施形態に係る電源装置を示すブロック図である。
本実施形態に係る電源装置１は、例えば、誘導加熱装置の電源である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る電源装置１においては、コンバータ部５０、蓄電素子部６０、インバータ部７０が設けられている。電源装置１には、電源装置１の外部から交流電流Ｉ
０
が入力される。交流電流Ｉ
０
は、例えば、商用電源に由来する電流である。交流電流Ｉ
０
は、三相電流であってもよく、単相電流であってもよい。交流電流Ｉ
０
は、電源装置１のコンバータ部５０に入力される。
【００１０】
コンバータ部５０は、交流電流Ｉ
０
を直流電流Ｉ
１
に変換する。コンバータ部５０の構成は特に限定されない。例えば、コンバータ部５０はダイオードによって構成されていてもよく、サイリスタによって構成されていてもよく、それ以外の電子部品によって構成されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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