CN101010989B - 感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够检测出功率因数改善电路的操作/非操作状态的感应加热装置。本发明的感应加热装置中包括：通过与抑流线圈(3)相连的开关元件(4)的导通/截止来改善输入直流电源的功率因数的功率因数改善电路(7)；将功率因数改善电路(7)的输出电压通过与抑流线圈(8)相连的开关元件(10)的导通/截止进行升压的升压电路(14)；接受升压电路(14)的输出电压、通过开关元件(21)的导通/截止使加热线圈(21)中产生出高频电流的变频器电路(15)；和在功率因数改善电路(7)的驱动过程中对变频器电路(15)的输出进行控制、使输入电流达到目标值的变频器电路驱动控制单元(28)。变频器电路驱动控制单元(28)还对升压电路(14)内的电压进行检测，在检测出功率因数改善电路(7)处于非操作状态时，则使变频器电路(15)停止输出。

Description

感应加热装置

技术领域

本发明涉及一种利用电磁感应对炊具进行感应加热的感应加热烹调器，如使用在一般家庭、办公室、餐厅、工厂等中的感应加热装置。

背景技术

为了通过加热线圈向负载提供高频电能，现有的感应加热装置中有的使用了升压电路和变频器电路(其中的一例可参考日本专利公报特开2003-257609)。

另外，还有一种公知技术是在感应加热装置的内部设置上功率因数改善电路(PFC)和变频器电路，从而抑制高次谐波电流的产生(如日本专利公开公报特开平1-246783)。

在现有的感应加热装置中，功率因数改善电路改善输入电能的功率因数，变频器电路将从功率因数改善电路输出的输入电能变换成规定的高频电能。在这样的现有感应加热装置中，当功率因数改善电路停止工作时，变频器电路的输入电流的波形将变成电容输入型电源中特有的尖锐电流波形，功率因数也将显著下降。即使出现了这样的情况，在变频器电路和功率因数改善电路被分别进行控制的现有感应加热装置中，变频器电路一侧在使变频器电路的输入电流值成为目标值的过程中对功率因数改善电路是否在工作并不进行判断，变频器电路继续照样执行其操作过程。但是在这样的情况下，由于输入电流波形已经尖锐化，输入电流和消费电能的相关性已经出现偏差，已经无法从变频器电路得到作为目标值的规定输出电能，即变频器电路将一直处于功率因数很低的状态下。因此，现有的感应加热装置中存在着以下问题：在功率因数改善电路已经停止的情况下，即使功率因数已经发生了下降，感应加热装置仍然继续在原有的状态下操作。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，其目的在于提供这样一种感应加热装置，这种感应加热装置能够防止在功率因数大幅度下降时仍然进行加热的情况发生，能通过功率因数改善电路以外的电路检测出功率因数改善电路的操作/非操作状态。

本发明的感应加热装置包括：功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，且向第1电容器提供经平滑后的输出电压；升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，将其升压到比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并向第2电容器提供经平滑后的输出电压；变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出电压，使加热线圈中产生出高频电流；检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中，通过所述升压电路内的规定部分的电压达到规定值的情况检测出所述功率因数改善电路的操作状态，通过所述升压电路内的规定部分的电压未达到所述规定值的情况检测出所述功率因数改善电路的非操作状态；和变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制，使输入电流值达到目标值；同时，在所述检测电路检测到所述功率因数改善电路的非操作状态时，使所述变频器电路停止输出。

采用上述感应加热装置之后，不但可以将变频器电路的输出控制成能够使输入电流值达到目标值，改善变频器的功率因数，同时，通过在功率因数改善电路处于非操作状态下使变频器停止操作，可以防止在功率因数已经发生下降、或者达不到设定的输出的状态下仍然进行加热的情况出现。

另外，在所述升压电路的输出电压没有达到规定值时，所述检测电路也可以被设定成判定所述功率因数改善电路处于非操作状态。由于升压电路的输出电压已经被升压，故可以提高检测精度。

另外，所述功率因数改善电路中设有：输入端与直流电源相连接的第1抑流线圈；和第1开关元件，所述第1开关元件的高电位侧端子与所述第1抑流线圈的输出端相连接，导通时在所述第1抑流线圈中积蓄能量，截止时将所述第1抑流线圈内积蓄的能量通过第1二极管提供给位于输出侧的所述第1电容器，所述功率因数改善电路通过所述第1开关元件的导通/截止来改善所述直流电源的功率因数。所述升压电路中设有：与所述功率因数改善电路的输出端相连接的第2抑流线圈；和第2开关元件，所述第2开关元件的高电位侧端子与所述第2抑流线圈的输出端相连接，导通时在所述第2抑流线圈中积蓄能量，截止时将所述第2抑流线圈内积蓄的能量通过第2二极管提供给位于输出侧的所述第2电容器，所述升压电路通过所述第2开关元件的导通/截止升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压。另外，在用于控制所述变频器电路的操作的所述变频器控制电路中，设有与用于控制所述升压电路的操作的升压控制电路共享的一个微电脑。所述功率因数改善电路由一个与所述微电脑独立的功率因数改善电路驱动控制用集成电路来进行控制。为了提高功率因数改善效果，功率因数改善电路中的开关元件需要高速进行导通/截止操作。由于功率因数改善电路的控制中使用了功率因数改善电路驱动控制用集成电路，可以与控制升压电路的操作的升压控制电路以及控制变频器电路的操作的变频器控制电路分离地、对功率因数改善电路进行控制，故可以很容易地构成成本低、体积小的功率因数改善电路。另外，由于升压控制电路和变频器控制电路用一个微电脑就可以构成，包含变频器控制电路在内的控制电路可以得到简化，制造成本也可以降低。此外，即使功率因数改善电路是独立工作的，其非操作状态也可以由升压控制电路和变频器控制电路共享的微电脑检测出来，从而可以降低可能由功率因数改善电路的非操作状态引发的不利影响。

本发明的另一种感应加热装置包括：功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，并且向第1电容器提供经平滑后的输出电压；升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并向第2电容器提供经平滑后的输出电压；变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出，使加热线圈中产生出高频电流；检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中对所述变频器电路的输入电流波形的斜率进行测定，当其波形的失真小于规定量时，则判定所述功率因数改善电路处于操作状态；当所述波形的失真大于或等于规定量时，则判定所述功率因数改善电路处于非操作状态；和变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制以使输入电流值达到目标值，且在所述检测电路检测到所述功率因数改善电路处于非操作状态时，则使所述变频器电路停止输出。

另外，本发明的另一种感应加热装置包括：功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，并且向第1电容器提供经平滑后的输出电压；升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并向第2电容器提供经平滑后的输出电压；变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出，使加热线圈中产生出高频电流；检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中对所述直流电源中的规定相位上的所述变频器电路的输入电流值增加的斜率进行测定，在所述斜率大于规定值时，则判定所述功率因数改善电路从操作状态进入了非操作状态；和变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制以使所述输入电流值达到目标值，同时，在所述检测电路检测到所述功率因数改善电路处于非操作状态时，则使所述变频器电路停止输出。在变频器电路进行操作之际，当功率因数改善电路从操作状态转入非操作状态时，输入电流的波形会变得尖锐化，而变频器电路由于具有保持住输出电能的趋势，故尖锐部分的值会在瞬时内增加。这样，功率因数改善电路进入非操作状态的情况就可以检测出来

本发明的又一种感应加热装置包括：功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，并且向第1电容器中提供经平滑后的输出电压；升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并将输出电压提供给第2电容器；变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出电压，并使加热线圈中产生出高频电流；检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中将所述变频器电路的共振电压值和输入电流值加以比较，当所述共振电压值与所述输入电流值的比例大于或等于规定的比例时，则判定所述功率因数改善电路处于操作状态；当所述共振电压值与所述输入电流值的比例小于所述的规定比例时，则判定所述功率因数改善电路处于非操作状态；和变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制，使所述输入电流值达到目标值，且在所述检测电路判定所述功率因数改善电路处于非操作状态时，则使所述变频器电路停止输出。这样，通过测定出变频器电路的电压，就可以检测出功率因数改善电路的非操作状态。

此外，上述的感应加热装置中还设有显示单元，当所述检测电路检测出所述功率因数改善电路处于非操作状态时，其内容将在所述显示单元中显示出来。这样，不但可以使用显示单元提示用户对功率因数改善电路中的故障进行修理，同时，在即使出现故障也不停止变频器电路的情况下，可以在功率因数改善电路得到修理之前继续对变频器电路进行使用。这样，用户的使用方便性可以得到提高。

在所述检测电路检测出所述功率因数改善电路处于非操作状态时，也可以只是降低所述变频器电路的输出。这样，在功率因数改善电路不发生操作、加热输出功率太大的状态下，可以防止变频器电路在原有的状态下继续操作。而且，由于变频器电路不停止工作，在功率因数改善电路修理期间仍然可以使用变频器电路。这样，使用时的方便性可以得到提高。

此外，上述的感应加热装置中还可以设有显示单元，在所述检测电路检测出所述功率因数改善电路处于非操作状态时，并不使所述变频器电路停止工作，而是将其内容在所述显示单元中显示出来。这样，由于变频器电路不停止工作，在功率因数改善电路修理期间仍然可以使用变频器电路，使用方便性可以得到提高。

本发明产生的技术效果如下。采用本发明的感应加热装置的话，可以在功率因数改善电路的输出侧检测出功率因数改善电路的操作/非操作状态，在功率因数改善电路处于非操作的情况下，可以停止、抑制变频器电路的输出，或者发出显示、警报。这样，可以消除对电源环境的影响。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中的感应加热装置的电路图，

图2为本发明的上述实施例中的感应加热装置中的各种电压波形图。

上述附图中，1为市电电源，2为整流电路，3为抑流线圈，4、11、16、17为开关元件，5、10、12、18、19为二极管，6、13为平滑电容器，7为功率因数改善电路，8为抑流线圈，9、20为缓冲电容器，14为升压电路，15为变频器电路，21为加热线圈，22为共振电容器，23为被加热体，24为输入电流检测单元，25为基准电流设定单元，26为微电脑，27为可变导通比设定单元，28为变频器电路驱动控制单元，29为电压检测单元，30为基准电压设定单元，31为可变导通比设定单元，32为升压电路驱动控制单元，33为功率因数改善电路驱动控制单元，34为输入电流检测单元，35为参照正弦波检测单元，36为集成电路，37为导通比设定单元，38为振荡单元，39为操作单元。

具体实施方式

本发明具体实施方式概述如下。

下面参照附图来对本发明的一些实施例进行详细说明。

[感应加热装置的构成]

图1为本发明的一个实施例中的感应加热装置的电路图。图1中，市电电源1为低频交流电源、如200V市电电源。在本实施例的感应加热装置中，市电电源1与整流电路2的输入端相连接，整流电路2对输入的市电电源1进行整流。整流电路2的输出电压即直流电源(本实施例中为脉动电流)被送入到功率因数改善电路7中，由功率因数改善电路7对其进行升压、改善直流电源的功率因数、并且将经平滑处理后的输出电压供给到(其中的)第1电容器即平滑电容器6上。功率因数改善电路7的输出电压被输入到升压电路14中，由升压电路14升压至比其高的电压上，然后供给到第2电容器即平滑电容器13上。升压电路14的输出电压被输入到变频器电路15中，由变频器电路15生成加到加热线圈21中的高频电流。整流电路2中包括二极管桥式电路和输入过滤器。

功率因数改善电路7中包括第1抑流线圈即抑流线圈3、第1开关元件即开关元件4(本实施例中为MOS场效应管)、第1二极管即二极管5、和平滑电容器6。另外，用来改善功率因数的抑流线圈3的输入端与直流电源的高电位侧即整流电路2的高电位侧的输出端相连接，抑流线圈3的输出端与开关元件4的高电位侧端子(漏极)相连接；直流电源的低电位侧即整流电路2的低电位侧的输出端与开关元件4的低电位侧端子(源极)相连接。二极管5的正极与开关元件4的高电位侧端子相连接，二极管5的负极与平滑电容器6的高电位侧端子相连接，平滑电容器6的低电位侧端子也与整流电路2的低电位侧的输出端子相连接。功率因数改善电路7进行的操作是：将输入到其中的电压先升压到任意的电压上，然后供给到平滑电容器6中。在本实施例中，为了使功率因数改善电路7实现高频操作，开关元件4使用的是开关速度快的MOS场效应管。另外，虽然MOS场效应管上一般还反向并联着一个起保护作用的二极管，但是由于不画出这一保护二极管的话也不影响对操作情况的描述，故图1中没有示出这样的保护二极管。

升压电路14中包括平滑电容器6、第2抑流线圈即抑流线圈8、缓冲电容器9、二极管10、开关元件11(本实施例中为IGBT)、第2二极管即二极管12及平滑电容器13。平滑电容器6的高电位侧端子与抑流线圈8的输入端连接，抑流线圈8的输出端与开关元件11的高电位侧端子(集电极)相连接，开关元件11的低电位侧端子(发射极)与平滑电容器6的低电位侧端子相连接。缓冲电容器9与开关元件11并联，二极管10与开关元件11呈反向并联。另外，二极管12的正极与开关元件11的高电位侧端子相连接，二极管12的负极与平滑电容器13的高电位侧端子相连接，平滑电容器13的低电位侧端子与开关元件11的低电位侧端子相连接。升压电路14接受平滑电容器6的两个端子之间的电压，并将其供给至平滑电容器13，再由平滑电容器13将电压提供给变频器电路15。

变频器电路15中包括串联连接在输入端子之间的开关元件16及17、分别与开关元件16以及17反向并联的二极管18及19(亦即开关元件16及17的高电位侧端子即集电极分别与二极管18和19的负极相连接)、与开关元件17相并联的缓冲电容器20、以及与开关元件17相并联的、由加热线圈21和共振电容器22构成的串联电路。变频器电路15的输入端子连接在升压电路14的输出端子之间、即平滑电容器13的两端。换句话说，平滑电容器13的两端与串联连接的开关元件16及17相连接。加热线圈21被设置成与作为负载即加热体的锅23相对置。另外，缓冲电容器20和由加热线圈21和共振电容器22构成的串联支路也可以与开关元件16进行并联。

此外，本实施例的感应加热装置中还设有：变频器电路驱动控制单元28、升压电路驱动控制单元32、功率因数改善电路驱动控制单元33、及操作单元39。

变频器电路驱动控制单元28构成对变频器电路15进行控制的变频器控制电路。上述变频器电路驱动控制单元28包括：用于检测感应加热装置的输入电流的输入电流检测单元24、用于输出与由用户的操作内容决定的输入设定相对应的电流参照值的基准电流设定单元25、微电脑26、以及用于设定开关元件16及17的导通比的可变导通比设定单元27。微电脑26将输入电流检测单元24和基准电流设定单元25的输出信号加以比较，向可变导通比设定单元27输出能够得到规定的输入的信号。可变导通比设定单元27以微电脑26设定的驱动频率来设定开关元件16及17的导通比，对开关元件16和开关元件17进行排他性导通控制。这样，变频器控制电路对变频器电路15的输出进行控制，使输入电流值达到目标值。另外，输出的控制方法也不限定于通过使导通比可变来实现控制，也可以采用其他方式，如使频率可变等。

升压电路驱动控制单元32构成对升压电路14进行控制的升压控制电路。上述升压电路驱动控制单元32包括：微电脑26、用于检测构成变频器电路15的输入电压的平滑电容器13上的电压的电压检测单元29、基准电压设定单元30、及用于设定开关元件11的导通比的可变导通比设定单元31。微电脑26将电压检测单元29的输出信号和基准电压设定单元30的电压进行比较，向可变导通比设定单元31输出能够得到规定的平滑电容器13电压的信号。可变导通比设定单元31以微电脑26设定的驱动频率设定开关元件11的导通比，对开关元件11进行导通控制。这里，通过使升压电路驱动控制单元32和变频器电路驱动控制单元28对微电脑26实现共享，可以简化电路结构及控制过程。

功率因数改善电路驱动控制单元33对功率因数改善电路7中的开关元件4的驱动情况进行控制。该功率因数改善电路驱动控制单元33中包括：用于检测感应加热装置的输入电流的输入电流检测单元34、用于检测感应加热装置的输入电压的参照正弦波检测单元35、功率因数改善电路驱动控制用集成电路36、用于设定开关元件4的导通比的导通比设定单元37及振荡单元38。功率因数改善电路驱动控制用集成电路36将输入电流检测单元34的输出和参照正弦波检测单元35的输出加以比较后，向导通比设定单元37输出信号。导通比设定单元37以振荡单元38设定的驱动频率对开关元件4的导通比进行设定，对开关元件4进行导通控制，从而得到与参照正弦波检测单元35输出的参照正弦波电压波形同等的输入电流波形。此外，功率因数改善电路驱动控制用集成电路36中还设有与变频器电路驱动控制单元28及升压电路驱动控制单元32中所包含的微电脑26进行通信的通信端子，微电脑26可以以任意的时序对功率因数改善电路驱动控制用集成电路36的操作进行控制。

如上所述，对升压电路14的操作进行控制的升压电路驱动控制单元32和对变频器电路15的操作进行控制的变频器电路驱动控制单元28共享一个微电脑26，且功率因数改善电路驱动控制单元33中设有一个与微电脑26不同的功率因数改善电路驱动控制用集成电路36。这样，功率因数改善电路7通过微电脑26之外的功率因数改善电路驱动控制用集成电路36进行控制。为了提高功率因数的改善效果，功率因数改善电路7中的开关元件4需要进行高速的导通/截止操作。本实施例的感应加热装置由于使用了功率因数改善电路驱动控制用集成电路36，因此可以对功率因数改善电路7进行与控制升压电路14的操作的升压电路驱动控制单元32、及控制变频器电路15的操作的变频器电路驱动控制单元28相分离的控制。这样，可以很容易地构成一种制造成本低、体积小的功率因数改善电路7。另外，由于升压电路驱动控制单元32和变频器电路驱动控制单元28共享一个微电脑，包含变频器电路驱动控制单元28在内的控制电路可以简化，制造成本也可以降低。此外，即使功率因数改善电路7分离地进行操作，其非操作状态也可以通过升压电路驱动控制单元32和变频器电路驱动控制单元28共享的微电脑26检测出来，从而可以减轻因功率因数改善电路7的非操作状态产生的不利影响。

操作单元39将用户的操作内容送到微电脑26中，微电脑26根据从操作单元39接收到的操作内容执行加热开始、火力调整、加热停止等操作。

[感应加热装置的操作]

下面参照图2对具有以上构成的感应加热装置中的操作情况进行描述。图2(a)为市电电源1的电压，图2(b)为功率因数改善电路7的输入电压、亦即整流电路2的输出电压(直流电源)，图2(c)为平滑电容器6上的电压，图2(d)为平滑电容器13上的电压，图2(e)示出了由加热线圈21输出的高频电流。

图2(a)中所示的市电电源1的电压由整流电路2进行全波整流，图2(b)中所示的电压被供给到功率因数改善电路3中。在市电电源1的电压比平滑电容器6上的电压小的情况下，功率因数改善电路3中所含的二极管5及整流电路2中的桥式二极管将不会导通，输入电流波形会发生失真，造成功率因数显著降低。为此，功率因数改善电路驱动控制单元33使导通比设定单元37的输出发生变化，使输入电流检测单元34检测到的电流波形等于参照正弦波检测单元35的检测波形，从而使开关元件4能够发生导通/截止。这样，从市电电源1经过抑流线圈3流入的是正弦波状的输入电流，从市电电源1侧流入失真的输入电流的现象可以防止。

在开关元件4发生导通的状态下，来自市电电源1的能量被积蓄在抑流线圈3中。其后，在经过由导通比设定单元37设定的导通时间后，开关元件4将发生截止，积蓄在抑流线圈3中的能量将通过二极管5供给到平滑电容器6中。这样，平滑电容器6的电压将成为高于市电电源1的电压。平滑电容器6的电压通过平滑电容器13供给到变频器电路15中。

如上所述，功率因数改善电路7中设有抑流线圈3和开关元件4。抑流线圈3的输入端与直流电源相连接，开关元件4的高电位侧端子与抑流线圈3的输出端相连接，导通时在抑流线圈3中积蓄能量，截止时通过二极管5将积蓄着的能量供给到位于输出侧的平滑电容器6中。功率因数改善电路7通过使开关元件4导通/截止来改善直流电源的功率因数。

在开关元件11的导通期间内，升压电路14在抑流线圈8中积蓄能量；当开关元件11截止时，积蓄在抑流线圈8中的能量通过二极管12供给到平滑电容器13上，对平滑电容器13进行充电。

如上所述，升压电路14中设有抑流线圈8和开关元件11，抑流线圈8与功率因数改善电路7的输出端相连接。开关元件11的高电位侧端子与抑流线圈8的输出端相连接，导通时在抑流线圈8中积蓄能量，截止时通过二极管12将上述能量供给到处于输出侧的平滑电容器13上。升压电路14通过开关元件11的导通/截止将电压升至比功率因数改善电路3的输出电压高的电压上。

本实施例中通过使开关元件11的操作频率及导通时间发生变化来调整平滑电容器13上的电压。另外，由于开关元件11上并联连接着反向导通元件即二极管10和缓冲电容器9，因此，当开关元件11截止时，对缓冲电容器9以大致一定的斜率开始充电，开关元件11实现零电压切换式(ZVS)截止操作。在开关元件11截止期间，缓冲电容器9达到与平滑电容器13相同的电压时，即被固定在与平滑电容器13相同的电压上；其后，当平滑电容器13的电压成为比缓冲电容器9高的电压时，缓冲电容器9即开始放电。当缓冲电容器9放电完成时，反向导通元件即二极管10将进入导通状态。本实施例中虽然采取的是在缓冲电容器9的放电完成之后使开关元件11在规定的时间内导通的连续驱动模式，但是即使在缓冲电容器9完成放电、且经过上述的规定时间之后再使开关元件11导通的话也是没有问题的。另外，虽然在缓冲电容器9完成放电之前使开关元件11导通的话也是可以工作的，但是在这样的情况下，流入抑流线圈8中的电流会急剧地流入到开关元件11中，损耗将会增加。为此，本实施例是在缓冲电容器9的放电完成之后使开关元件11导通规定的时间。

图2(d)中的虚线所示的功率因数改善电路7的输出电压亦即平滑电容器6的电压先由升压电路14如图2(d)中的实线所示的那样进行升压后，然后再供给到平滑电容器13上，使平滑电容器13的电压值得到调整，从而向被加热物体23提供由用户在操作单元39中设定的电能。以上为升压电路14的操作。

经升压电路14升压后的平滑电容器13上的电压被提供到变频器电路15中。变频器电路15通过开关元件16及17的导通/截止使加热线圈21中产生如图2(e)中所示的、具有规定频率的高频电流。

当开关元件16从导通状态变成截止状态时，由于缓冲电容器20以大致一定的斜率放电，故开关元件16实现零电压切换式截止操作。当缓冲电容器20放电完成时，二极管19进入导通状态。当在二极管19导通期间在开关元件17的栅极上加上导通信号时，二极管19将会截止，开关元件17中的电流流向将发生倒转，开关元件17实现零电压切换式和零电流切换式(ZCS)截止操作。

当开关元件17从导通状态进入截止状态时，由于缓冲电容器20以大致一定的斜率进行充电，故开关元件17将实现零电压切换式截止操作。当缓冲电容器20被充电至与平滑电容器13相同的电压时，二极管18将会导通。当在二极管18导通期间在开关元件16的栅极上加上导通信号时，二极管18将会截止，开关元件16中的电流将发生倒流，开关元件16实现零电压切换式和零电流切换式导通操作。以上为变频器电路15的操作。

本实施例的开关元件16及17中设有死区时间为2μs的间隔，交互地进行导通/截止，从而使平滑电容器13不会发生短路。本实施例中是通过使开关元件16及17的驱动频率固定、而使导通时间发生变化来对高频电能进行控制的。通过将升压电路14和变频器电路15的驱动频率设置成相同，可以抑制因升压电路14和变频器电路15之间的驱动频率差引起的可闻噪音。但是，即使是变频器电路15的驱动频率可变的话，也可以对高频电能进行控制，这是很显然的。

在本实施例的感应加热装置中，当用户通过操作单元39启动加热操作时，操作单元39即向微电脑26送出加热开始命令。微电脑26接收到加热开始命令之后，即把对可变导通比设定单元27的输出加以固定，使变频器电路15在驱动频率及导通时间被固定在规定的变动幅度内的状态下进行操作；然后，在将负载23即锅的种类加以确定之后，则向功率因数改善电路驱动控制用集成电路36中输出操作开始信号，使功率因数改善电路7的输出即平滑电容器6的电压成为所希望的值。其后，根据负载的种类不同对升压电路14进行驱动，实现稳定的锅种判定。

[功率因数改善电路的操作/非操作检测]

在本实施例中，电压检测单元29以及微电脑26构成了检测功率因数改善电路7的操作情况的检测电路。在升压电路14即将开始操作之前、亦即功率因数改善电路7起动时，电压检测单元29对升压电路14的输出亦即平滑电容器13的电压进行检测。在电压检测单元29的信号大于或等于规定值的情况下，微电脑26判定功率因数改善电路7处于操作状态。反之，在小于上述规定值的情况下，则判定为处于非操作状态，并使变频器电路15停止操作。

为了适应近年来变得越来越严格的对高次谐波电流的限制、规定，本发明的感应加热装置中设有功率因数改善电路7、升压电路14和变频器电路15。通过在功率因数改善电路7的起动时对升压电路14的输出电压亦即平滑电容器13的电压进行检测，可以判断出功率因数改善电路7的操作/非操作状态。在检测出功率因数改善电路7处于非操作的情况下，通过使变频器电路15停止操作，可以防止发生在功率因数发生了下降、或者达不到设定输出的状态下仍然进行加热操作的情况。

另外，虽然本实施例的包含电压检测单元29及含微电脑26在内的检测电路是通过在功率因数改善电路7起动时对升压电路14的输出电压进行检测来检测出功率因数改善电路7的操作/非操作状态的，但是，这里也不限于输出电压，只要是升压电路14内的节点上的电压(亦即升压电路14内的规定部分的电压)，其他电压也是可以的。

另外，检测电路也可以不对升压电路14的输出电压进行检测，而是对伴随着变频器电路15的输入电流失真或者波形失真的规定相位上的瞬时值变化斜率(变化量)进行检测。亦即，在功率因数改善电路7被进行驱动的过程中，对变频器电路15的输入电流波形的斜率进行测定。假如，该波形比正弦波形尖锐。当其波形失真小于规定量，则判定功率因数改善电路7在操作；反之，如果上述波形失真大于或等于规定量，则判定功率因数改善电路7处于非操作状态。输入电流波形的斜率可以通过比方说先测定出输入电流波形中的规定相位上的瞬时值，再用微电脑进行运算而求出。另外，当波形比正弦波形尖锐时，变频器电路15为了维持输出电能而会瞬间地使输入电流的尖峰值增加。当在可以检测出这一变化的输入电源的规定相位(例如峰相位附近)上判定出瞬时值的斜率变化(变化量)小于规定值时，则判定功率因数改善电路7在操作；反之，当上述波形的失真大于或等于规定值时，则判定功率因数改善电路7处于非操作状态。此外，也可以对升压电路14的输出电压和变频器电路15的输入电流的斜率都进行检测，在双方的值均大于或等于规定值时，判定功率因数改善电路7在操作；在任一方的值小于规定值时，则判定功率因数改善电路7不在操作。在变频器电路15即将起动之前，通过在使功率因数改善电路7操作、使升压电路14停止操作的状态下对升压电路14的输出电压进行检测，就可以检测出功率因数改善电路7的操作/非操作状态。在功率因数改善电路7中具有升压功能的情况下，如果在升压电路14停止操作的状态下检测到升压电路14的输出电压大于或等于规定值，则可以判定功率因数改善电路7正在操作。另一方面，对于在变频器电路15的驱动过程中检测功率因数改善电路7从操作状态至非操作状态的变化而言，测定输入电流的波形失真的方法以及测定特定相位上的瞬时斜率变化或变化量的方法则比较有效。在采用测定升压电路14的输出电压的方法时，由于受到功率因数改善电路7的升压功能的影响，故在变频器电路15的驱动过程中很难以很高的精度检测出功率因数改善电路7从操作状态至非操作状态的变化。

另外，也可以不采用检测上述的检测变频器电路15的输入电流失真、或者检测出现波形失真的规定相位上的输入电流值的斜率增加(变化量)的方法，而是对共振电容器22的共振电压和上述输入电流值检测，或者同时进行上述的各种检测。当共振电压的积分波形中的失真对于上述输入电流而言达到或超过了规定的比例时，则判定功率因数改善电路7正在操作；反之，当共振电压值比上述的规定比例小时，则判定功率因数改善电路7处于非操作状态。另外，通过对变频器电路15的电压进行测定，也可以检测出功率因数改善电路7的非操作状态。另一方面，上述方法与测定输入电流的波形失真的方法、和测定特定相位上的瞬时斜率变化或者变化量的方法一样，对于在变频器电路15的驱动过程中检测出功率因数改善电路7从操作状态至非操作状态的变化也是非常有效的。

此外，在检测到功率因数改善电路7处于非操作状态而使变频器电路15停止操作的情况下，还可以将这样的状态在操作单元39上显示出来。或是，本实施例的感应加热装置中还可以设置上与操作单元39不同的其它显示单元，在变频器电路15停止时即在该显示单元上显示出与功率因数改善电路7的非操作状态相关的内容、如提示对功率因数改善电路7进行故障修理等内容。另外，在检测到功率因数改善电路7处于非操作状态的情况下，也可以不使变频器电路15停止操作，而是在操作单元39或者其它显示单元上显示出与功率因数改善电路7的非操作状态相关的内容。另外，在检测到功率因数改善电路7不工作的情况下，还可以采取使变频器电路15的输出即高频电流值降低等措施。

本实施例的感应加热装置可以适用在感应加热烹调器、感应加热式复印机热压辊、感应加热式溶解炉、感应加热式电饭煲或其它感应加热式加热装置中。

虽然本发明是通过特定的实施例进行描述的，但是很显然，本技术领域内的普通技术人员还可以作出许多变形、修改或者将本发明用于其它场合。因此，本发明的技术范围不限于上面示出的具体方式，而只能由后面的权利要求书来加以确定。

综上所述，本发明的感应加热装置能够从功率因数改善电路的输出侧检测出功率因数改善电路的操作/非操作状态，故可以使用在包含功率因数改善电路、升压电路及变频器电路的感应加热烹调器等中。

Claims (9)

1.一种感应加热装置，其特征在于包括：

功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，且向第1电容器提供经平滑后的输出电压；

升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，将其升压到比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并向第2电容器提供经平滑后的输出电压；

变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出电压，使加热线圈中产生出高频电流；

检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中，通过所述升压电路内的规定部分的电压达到规定值的情况检测出所述功率因数改善电路的操作状态，通过所述升压电路内的规定部分的电压未达到所述规定值的情况检测出所述功率因数改善电路的非操作状态；和

变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制，使输入电流值达到目标值；同时，在所述检测电路检测到所述功率因数改善电路的非操作状态时，使所述变频器电路停止输出。

2.如权利要求1中所述的感应加热装置，其特征在于：

在所述升压电路的输出电压没有达到规定值时，所述检测电路则判定所述功率因数改善电路处于非操作状态。

3.如权利要求1中所述的感应加热装置，其特征在于：

所述功率因数改善电路中设有：

输入端与直流电源相连接的第1抑流线圈；和

第1开关元件，所述第1开关元件的高电位侧端子与所述第1抑流线圈的输出端相连接，导通时在所述第1抑流线圈中积蓄能量，截止时将所述第1抑流线圈内积蓄的能量通过第1二极管提供给位于输出侧的所述第1电容器，

所述功率因数改善电路通过所述第1开关元件的导通/截止来改善所述直流电源的功率因数，

所述升压电路中设有：

与所述功率因数改善电路的输出端相连接的第2抑流线圈；和

第2开关元件，所述第2开关元件的高电位侧端子与所述第2抑流线圈的输出端相连接，导通时在所述第2抑流线圈中积蓄能量，截止时将所述第2抑流线圈内积蓄的能量通过第2二极管提供给位于输出侧的所述第2电容器，

所述升压电路通过所述第2开关元件的导通/截止升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，且

在用于控制所述变频器电路的操作的所述变频器控制电路中，设有与用于控制所述升压电路的操作的升压控制电路共享的一个微电脑，

所述功率因数改善电路由一个与所述微电脑独立的功率因数改善电路驱动控制用集成电路来进行控制。

4.一种感应加热装置，其特征在于包括：

功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，并且向第1电容器提供经平滑后的输出电压；

升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并向第2电容器提供经平滑后的输出电压；

变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出，使加热线圈中产生出高频电流；

检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中对所述变频器电路的输入电流波形的斜率进行测定，当其波形失真小于规定量时，则判定所述功率因数改善电路处于操作状态；当所述波形的失真大于或等于规定量时，则判定所述功率因数改善电路处于非操作状态；和

变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制以使输入电流值达到目标值，同时，在所述检测电路检测到所述功率因数改善电路处于非操作状态时，则使所述变频器电路停止输出。

5.一种感应加热装置，其特征在于包括：

功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，并且向第1电容器提供经平滑后的输出电压；

升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并向第2电容器提供经平滑后的输出电压；

变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出，使加热线圈中产生出高频电流；

检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中对所述直流电源中的规定相位上的所述变频器电路的输入电流值增加的斜率进行测定，在所述斜率大于规定值时，则判定所述功率因数改善电路从操作状态进入了非操作状态；和

变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制以使所述输入电流值达到目标值，同时，在所述检测电路检测到所述功率因数改善电路处于非操作状态时，则使所述变频器电路停止输出。

6.一种感应加热装置，其特征在于包括：

功率因数改善电路，所述功率因数改善电路用于改善输入的直流电源的功率因数，并且向第1电容器中提供经平滑后的输出电压；

升压电路，所述升压电路接受所述功率因数改善电路的输出电压，升压至比所述功率因数改善电路的输出电压高的电压，并将输出电压提供给第2电容器；

变频器电路，所述变频器电路接受所述升压电路的输出电压，并使加热线圈中产生出高频电流；

检测电路，所述检测电路在所述功率因数改善电路的驱动过程中将所述变频器电路的共振电压值和输入电流值加以比较，当所述共振电压值与所述输入电流值的比例大于或等于规定的比例时，则判定所述功率因数改善电路处于操作状态；当所述共振电压值与所述输入电流值的比例小于所述的规定比例时，则判定所述功率因数改善电路处于非操作状态；和

变频器控制电路，所述变频器控制电路对所述变频器电路的输出进行控制，使所述输入电流值达到目标值，且在所述检测电路判定所述功率因数改善电路处于非操作状态时，则使所述变频器电路停止输出。

7.如权利要求1至6的任一项中所述的感应加热装置，其特征在于：还设有显示单元，当所述检测电路检测出所述功率因数改善电路处于非操作状态时，其内容将在所述显示单元中显示出来。

8.如权利要求1至6的任一项中所述的感应加热装置，其特征在于：设有显示单元，在所述检测电路检测出所述功率因数改善电路处于非操作状态时，并不使所述变频器电路停止工作，而是将其内容在所述显示单元中显示出来。

9.如权利要求1至6的任一项中所述的感应加热装置，其特征在于：在所述检测电路检测出所述功率因数改善电路处于非操作状态时，所述变频器控制电路不是使所述变频器电路停止工作，而是降低所述变频器电路的输出。

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