具体实施方式
第1本发明的感应加热烹调器具有:整流电路,其对交流电源进行整流;输入电流检测电路,其检测从所述交流电源流过所述整流电路的电流;平滑电容器,其对所述整流电路的输出进行平滑;第1加热线圈;第2加热线圈;第1逆变器,其通过半导体开关将所述平滑电容器的输出转换成预定频率而向所述第1加热线圈提供高频电力;第2逆变器,其通过半导体开关将所述平滑电容器的输出转换成预定频率而向所述第2加热线圈提供高频电力;以及控制单元,其控制所述半导体开关的动作,使得由所述输入电流检测电路检测到的电流成为预先设定的电流值。
所述控制单元在使所述第1逆变器和所述第2逆变器同时工作的情况下,控制为交替地反复执行第1工作模式和第2工作模式,其中,
在所述第1工作模式中,所述第1逆变器的输出功率为第1输出功率,所述第2逆变器的输出功率为比所述第1输出功率低的第2输出功率,
在所述第2工作模式中,所述第1逆变器的输出功率为比所述第1输出功率低的第3输出功率,并且所述第2逆变器的输出功率为比所述第2输出功率高且比所述第3输出功率高的第4输出功率。
并且,在所述第1工作模式中,所述控制单元使所述第2逆变器的工作频率固定,控制半导体开关的导通时间而控制所述第1逆变器的工作频率,使得由所述输入电流检测电路检测到的电流成为预先设定的电流值,
在所述第2工作模式中,所述控制单元使所述第1逆变器的工作频率固定,控制半导体开关的导通时间而控制所述第2逆变器的工作频率,使得由所述输入电流检测电路检测到的电流成为预先设定的电流值。
在第1本发明的感应加热烹调器中,输入电流检测电路检测将第1加热线圈与第2加热线圈的输入电流相加得到的电流值。因此,如果使第2加热线圈的输入电流固定,则从输入电流检测电路检测的电流值减去第2加热线圈的输入电流值而得到的值是第1加热线圈的输入电流值。控制单元将该值用于反馈控制,控制第1加热线圈的工作频率。
即,本发明的感应加热烹调器具有两个通过输入电流的反馈控制来控制加热线圈的输入功率的逆变器,在分别用于两个逆变器的两个加热线圈中同时流过电流的情况下,对于输入功率较低的加热线圈,由于输入功率变动较小,因而不进行反馈控制。另一方面,对于输入功率较大的加热线圈的输入功率,与作为负荷的锅的谐振频率的变动所引起的输入功率变动较大,因此进行反馈控制。由此,控制成为预定的输入功率。
这样,即使输入功率检测电路为一个,具有多个逆变器以及与这多个逆变器分别对应的加热线圈的感应加热烹调器也能够向多个加热线圈提供稳定的输入功率,实现稳定的加热。
以下,根据附图对本发明的实施方式进行说明。此外,以下的实施方式仅为示例,本发明不限于该实施方式。
(1.实施方式1)
图1是示出本发明的实施方式1的感应加热烹调器的电路结构的图。
(1.1.感应加热烹调器的结构)
图1所示的实施方式1的感应加热烹调器20包含:交流电源1;整流电路2,其对交流电源1进行整流;平滑电容器3,其对整流电路2的输出进行平滑。此外,实施方式1的感应加热烹调器20包含:第1逆变器11a和第2逆变器11b,它们将平滑电容器3的输出转换成高频电力;以及第1加热线圈4a和第2加热线圈4b,它们与各个逆变器连接,从各个逆变器被提供高频电流。此外,实施方式1的感应加热烹调器20包含:输入电流检测电路8,其利用电流互感器等检测从交流电源1流过整流电路2的电流;以及控制单元10,其控制第1逆变器和第2逆变器内的半导体开关,使得输入电流检测电路8的检测值(后面进行说明)成为由操作单元12设定的设定值。
第1逆变器11a由第1谐振电容器5a和第1开关元件6a、6c构成。由它们构成的第1逆变器11a与平滑电容器3并联连接,将直流电源转换成交流电。同样,第2逆变器11b由第2谐振电容器5b和第2开关元件6b、6d构成。由它们构成的第2逆变器11b与平滑电容器3并联连接,将直流电源转换成交流电。
第1振荡电路7a驱动第1逆变器11a中的第1开关元件6a、6c。同样,第2振荡电路7b驱动第2逆变器11b中的第2开关元件6b、6d。
感应加热烹调器20的使用者通过操作单元12,进行针对被加热物(未图示)的加热选择和功率调整等操作。控制单元10具有微型计算机,输入由输入电流检测电路8检测到的值,经由第1振荡电路7a和第2振荡电路7b控制第1逆变器和第2逆变器11b,以成为利用操作单元12选择的加热设定值。
(1.2.感应加热烹调器的动作)
图2是本发明的实施方式1的感应加热烹调器20中、单独加热时的逆变器的工作信号图,尤其示出了使第1加热线圈4a单独工作时的逆变器的动作定时。
在图2中,图2的(A)表示第1开关元件6a的驱动信号,图2的(B)表示第1开关元件6c的驱动信号。图2的(C)表示输入电流检测电路8检测的电流值。此外,图2的(D)表示第1加热线圈4a的输入功率。
在利用了第1加热线圈4a与第1谐振电容器5a的串联谐振电路的第1逆变器11a中,控制单元10为了得到期望的输入功率,以如下方式控制第1振荡电路7a:相对于由载置有锅的第1加热线圈4a的电感和第1谐振电容器5a的电容决定的谐振频率,改变工作频率,由此使得输入电流成为预定值。工作频率越接近谐振频率,得到越高的输入功率。
例如,如果第1加热线圈4a与锅的谐振频率为20kHz,则当第1开关元件6a、6c以20kHz工作时,输入电流为I0,输入功率得到最大值P0。
当感应加热烹调器20的使用者载置了其它的锅,并通过操作单元12将第1加热线圈4a的输入功率指定为“P0”时,由输入电流检测电路8检测到的电流值被反馈到控制单元10。控制单元10经由第1振荡电路7a改变工作频率,使得检测到的电流值成为预定值I0。即,控制电路10进行反馈控制,使第1振荡电路7a以电流值成为I0的工作频率f0工作。
在第1加热线圈4a中,因高频电流而产生高频磁场。该高频磁场被施加于与第1加热线圈4a磁耦合的锅等被加热物。由于高频磁场的作用,在锅等被加热物中产生涡电流,锅在锅自身的表面电阻和涡电流的作用下而发热。
第2逆变器11b也与第1逆变器11a同样地工作。
图3是本发明的实施方式1的感应加热烹调器20中、交替加热时的逆变器的工作信号图,尤其示出了使第1加热线圈4a和第2加热线圈4b同时工作时的逆变器的动作定时。
在图3中,图3的(A)表示第1开关元件6a的驱动信号,图3的(B)表示第1开关元件6c的驱动信号。图3的(C)表示第2开关元件6b的驱动信号,图3的(D)表示第2开关元件6d的驱动信号。图3的(E)表示输入电流检测电路8检测的电流值。此外,图3的(F)表示第1加热线圈4a的输入功率,图3的(G)表示第2加热线圈4b的输入功率。
当感应加热烹调器20的使用者通过操作单元12指示第1加热线圈4a以输入功率Pa进行加热、第2加热线圈4b以输入功率Pb进行加热时,控制单元10控制第1振荡电路7a和第2振荡电路7b,驱动第1逆变器11a和第2逆变器11b各自的第1开关元件6a、6c和第2开关元件6b、6d。
即,通过控制单元10的控制,在工作模式1中,第1开关元件6a、6c以工作频率f1工作,第2开关元件6b、6d以工作频率f2工作,其中,所述工作频率f1使得第1加热线圈4a的输入功率成为P1,所述工作频率f2使得第2加热线圈4b的输入功率成为P2。
此外,通过控制单元10的控制,在工作模式2中,第1开关元件6a、6c以工作频率f3工作,第2开关元件6b、6d以工作频率f4工作,其中,所述工作频率f3使得第1加热线圈4a的输入功率成为P3,所述工作频率f4使得第2加热线圈4b的输入功率成为P4。
设工作模式1的工作时间为T1、工作模式2的工作时间为T2。在交替地反复执行工作时间为T1的工作模式1和工作时间为T2的工作模式2时,第1加热线圈4a的输入功率Pa为:
Pa=P1×T1/(T1+T2)+P3×T2/(T1+T2)。
第2加热线圈4b的输入功率Pb为:
Pb=P2×T1/(T1+T2)+P4×T2/(T1+T2)。
例如,Pa=800W、Pb=500W、T1=10ms、T2=10ms这样的输入功率由P1=1200W、P2=400W、P3=400W、P4=600W这样的组合来实现。
控制单元10通常使第1振荡电路7a和第2振荡电路7b以如下方式工作:通过改变工作频率使输入电流成为预定值。即,在工作模式1中,控制单元10通常对第1加热线圈4a进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I1,使输入功率成为P1。通常也针对第2加热线圈4b进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I2,使输入功率成为P2。
但是,输入电流检测电路8检测将各个线圈中的电流相加得到的电流值,无法分别检测各个线圈的输入电流。因此,在实施方式1的感应加热烹调器20中,将输入功率较低的第2加热线圈4b的工作频率固定在f2,假定输入电流为I2。针对第1加热线圈4a,控制单元10利用反馈控制,经由第2振荡电路7b改变工作频率,使得输入电流检测电路8检测的电流值成为(I1+I2)。
在该情况下,由于未对第2加热线圈4b的输入功率进行反馈控制,因而会产生相对于期望的输入功率的误差,不过,因为输入功率自身较小,因而误差的影响较小。对于第1加热线圈4a的输入功率,由于其输入功率值较大,因而控制单元10进行输入电流的反馈控制,以准确地得到期望的输入功率P1。
在工作模式2中,控制单元10通常对第1加热线圈4a进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I3,使输入功率成为P3。通常也针对第2加热线圈4b进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I4,使输入功率成为P4。但是,由于以上所述的原因,在实施方式1的感应加热烹调器20中,不进行这样的控制。
即,在实施方式1的感应加热烹调器20中,在工作模式2中,将输入功率较低的第1加热线圈4a的工作频率固定在f3,假定输入电流为I3。针对第2加热线圈4b,控制单元10利用反馈控制,经由第1振荡电路7a改变工作频率,使得输入电流检测电路8检测的电流成为(I3+I4)。在该情况下,由于未对第1加热线圈4a的输入功率进行反馈控制,因而会产生相对于期望的输入功率的误差,不过,因为输入功率自身较小,因而误差的影响较小。对于第2加热线圈4b的输入功率,由于其输入功率值较大,因而控制单元10进行输入电流的反馈控制,以准确地得到期望的输入功率P4。
(1.3.总结)
如上所述,实施方式1的感应加热烹调器20在第1加热线圈4a和第2加热线圈4b的交替工作中,反复执行工作模式1和工作模式2,通过输入电流的反馈控制,得到各个线圈的期望的输入功率而对锅进行加热。在实施方式1的利用多个加热线圈交替进行加热动作的感应加热烹调器20中,即使只有一个输入电流检测电路8,也能够控制针对单独线圈的输入功率。由此,能够抑制与输入电流检测电路8有关的制造成本。
(2.实施方式2)
下面,对本发明的实施方式2的感应加热烹调器进行说明。首先,实施方式2的感应加热烹调器具有与图1所示的实施方式1的感应加热烹调器相同的电路结构。不过,在控制单元10的控制内容方面,实施方式2的感应加热烹调器与实施方式1的感应加热烹调器存在差异。下面,以控制单元10的控制内容的差异为中心进行说明。
图4是本发明的实施方式2的感应加热烹调器20中、单独加热时的逆变器的工作信号图,尤其示出了使第1加热线圈4a单独工作时的逆变器的动作定时。
在图4中,图4的(A)表示第1开关元件6a的驱动信号,图4的(B)表示第1开关元件6c的驱动信号。图4的(C)表示输入电流检测电路8检测的电流值。此外,图4的(D)表示第1加热线圈4a的输入功率。
在实施方式2的感应加热烹调器20中的、利用了第1加热线圈4a和第1谐振电容器5a的串联谐振电路的第1逆变器11a中,控制单元10为了得到期望的输入功率而固定工作频率,并且改变第1开关元件6a、6c的导通比率。
图5是实施方式2的感应加热烹调器20中、与开关元件的导通比率对应的输入功率的特性图,尤其示出了改变第1开关元件6a的导通比率时第1加热线圈4a的输入功率的变化。
如图5所示,当第1开关元件6a的导通比率为50%时,第1加热线圈4a的输入功率最大。此外,与其它开关元件(6c、6b、6d)的导通比率对应的输入功率的特性也与之相同。
在实施方式2的感应加热烹调器20中,例如,将第1谐振电容器5a设计为,使得第1加热线圈4a与锅的谐振频率在20kHz左右。在这样设计的感应加热烹调器20中,使第1开关元件6a、6c以20kHz的固定频率工作,控制单元10控制第1开关元件6a、6c的导通比率,使得输入电流成为I0而得到最大功率P0。
由输入电流检测电路8检测到的输入电流被反馈到控制单元10,控制单元10改变导通比率,使得检测到的电流成为预定值I0。即,控制单元10利用反馈控制,使第1振荡电路7a以电流值成为I0的导通比率X1工作。
第2逆变器11b也和第1逆变器11a相同地工作。
这样,如图4和图5所示,在通过使开关元件以固定频率工作并改变导通比率来变更第1逆变器11a或者第2逆变器11b的输入功率的情况下,也能够如实施方式1所示那样改变工作频率并得到相同的效果。
因此,在感应加热烹调器中,在假定锅的材质或形状发生变化、或者变更了功率设定值的情况下,即使固定第1逆变器11a或者第2逆变器11b的工作频率也能够准确地控制输入功率。此外,与实施方式1的改变工作频率的感应加热烹调器的情况相比,能够简化分别针对第1逆变器11a和第2逆变器11b决定的工作频率的控制方法。此外,在工作模式1和工作模式2中,能够避免第1逆变器11a和第2逆变器11b中包含的开关元件以高工作频率工作的情况,抑制逆变器的损失。
图6是本发明的实施方式2的感应加热烹调器20中、交替加热时的逆变器的工作信号图,尤其示出了使第1加热线圈4a和第2加热线圈4b同时工作时的逆变器的动作定时。
在图6中,图6的(A)表示第1开关元件6a的驱动信号,图6的(B)表示第1开关元件6c的驱动信号。图6的(C)表示第2开关元件6b的驱动信号,图6的(D)表示第2开关元件6d的驱动信号。图6的(E)表示输入电流检测电路8检测的电流值。此外,图6的(F)表示第1加热线圈4a的输入功率,图6的(G)表示第2加热线圈4b的输入功率。
当感应加热烹调器20的使用者通过操作单元12指示第1加热线圈4a以输入功率Pa进行加热、第2加热线圈4b以输入功率Pb进行加热时,控制单元10控制第1振荡电路7a和第2振荡电路7b来驱动第1逆变器11a和第2逆变器11b各自的第1开关元件6a、6c和第2开关元件6b、6d。
即,通过控制单元10的控制,在工作模式1中,第1开关元件6a、6c以导通比率X1工作,第2开关元件6b、6d以导通比率X2工作,其中,所述导通比率X1使得第1加热线圈4a的输入功率成为P1,所述导通比率X2使得第2加热线圈4b的输入功率成为P2。
此外,通过控制单元10的控制,在工作模式2中,第1开关元件6a、6c以导通比率X3工作,第2开关元件6b、6d以导通比率X4工作,其中,所述导通比率X3使得第1加热线圈4a的输入功率成为P3,所述导通比率X4使得第2加热线圈4b的输入功率成为P4。
设工作模式1的工作时间为T1、工作模式2的工作时间为T2。在交替地反复执行工作时间为T1的工作模式1和工作时间为T2的工作模式2时,第1加热线圈4a的输入功率Pa为:
Pa=P1×T1/(T1+T2)+P3×T2/(T1+T2)。
第2加热线圈4b的输入功率Pb为:
Pb=P2×T1/(T1+T2)+P4×T2/(T1+T2)。
例如,Pa=800W、Pb=500W、T1=10ms、T2=10ms这样的输入功率由P1=1200W、P2=400W、P3=400W、P4=600W这样的组合来实现。
通常,控制单元10使第1振荡电路7a和第2振荡电路7b以如下方式工作:通过改变工作频率而使输入电流成为预定值。即,在工作模式1中,控制单元10通常对第1加热线圈4a进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I1,使输入功率成为P1。通常也对第2加热线圈4b进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I2,使输入功率成为P2。
但是,输入电流检测电路8检测将各个线圈中的电流相加得到的电流值,无法分别检测各个线圈的输入电流。因此,在实施方式2的感应加热烹调器20中,将输入功率较低的第2加热线圈4b的导通比率固定在X2,假定输入电流为I2。针对第1加热线圈4a,控制单元10利用反馈控制,经由第2振荡电路7b改变导通比率,使得输入电流检测电路8检测的电流成为(I1+I2)。
在该情况下,由于未对第2加热线圈4b的输入功率进行反馈控制,因而会产生相对于期望的输入功率的误差,不过,因为输入功率自身较小,因而误差的影响较小。对于第1加热线圈4a的输入功率,由于其输入功率值较大,因而控制单元10进行输入电流的反馈控制,以准确地得到期望的输入功率P1。
在工作模式2中,控制单元10通常对第1加热线圈4a进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I3,使输入功率成为P3。通常也对第2加热线圈4b进行如下控制:通过改变工作频率,使输入电流成为I4,使输入功率成为P4。但是,由于以上所述的原因,在实施方式2的感应加热烹调器20中,不进行这样的控制。
即,在实施方式2的感应加热烹调器20中,在工作模式2中,将输入功率较低的第1加热线圈4a的导通比率固定在X3,假定输入电流为I3。针对第2加热线圈4b,控制单元10利用反馈控制,经由第1振荡电路7a改变导通比率,使得输入电流检测电路8检测的电流成为(I3+I4)。在该情况下,由于未对第1加热线圈4a的输入功率进行反馈控制,因而会产生相对于期望的输入功率的误差,不过,因为输入功率自身较小,因而误差的影响较小。对于第2加热线圈4b的输入功率,由于其输入功率值较大,因而控制单元10进行输入电流的反馈控制,以准确地得到期望的输入功率P4。
(2.1.总结)
如上所述,实施方式2的感应加热烹调器20在第1加热线圈4a和第2加热线圈4b的交替工作中,反复执行工作模式1和工作模式2,通过输入电流的反馈控制,得到各个线圈的期望的输入功率而对锅进行加热。在实施方式2的利用多个加热线圈交替进行加热动作的感应加热烹调器20中,即使只有一个输入电流检测电路8,也能够控制单独线圈的输入功率。由此,能够抑制与输入电流检测电路8有关的制造成本。
(其它实施方式)
本发明不限于上述实施方式,可以进行各种变形或者扩展。例如,对于工作频率和输入功率的目标值等示出了一些值,不过这些值不限于实施方式中记载的值。
产业上的可利用性
如上所述,本发明的感应加热烹调器在使作为感应加热源的多个逆变器同时工作的情况下,即使只有一个输入电流检测电路,也能够准确地控制输入功率。该原理不仅适用于烹调器,而且适用于具有感应加热源的所有设备。
标号说明
1···交流电源,2···整流电路,3···平滑电容器,4a···第1加热线圈,4b···第2加热线圈,6a、6c···第1开关元件,6b、6d···第2开关元件,8···输入电流检测电路,10···控制单元,11a···第1逆变器,11b···第2逆变器,20···感应加热烹调器。