JP2007026750A - Control method of induction heating apparatus, and induction heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、近接して配置された複数の誘導加熱コイルに供給する電力を、各ゾーン毎に個別制御することを可能にしたゾーンコントロールインバータの運転技術に関する。 The present invention relates to an operation technique of a zone control inverter that enables individual control of electric power supplied to a plurality of induction heating coils arranged close to each other for each zone.
複数の誘導加熱コイルを近接配置した加熱装置の運転については、誘導加熱コイル間における干渉(相互誘導)の抑制を目的として、種々技術開発が行われている。複数の誘導加熱コイルを近接配置した誘導加熱装置の運転方法を大別すると、下記に示す2つの方法を挙げることができる。 Regarding the operation of the heating device in which a plurality of induction heating coils are arranged close to each other, various technical developments have been made for the purpose of suppressing interference (mutual induction) between the induction heating coils. When the operation methods of the induction heating apparatus in which a plurality of induction heating coils are arranged close to each other are roughly classified, the following two methods can be given.
第1に挙げる技術は精密な温度制御を必要としない一般調理器具等に用いられる技術であり、例えば特許文献1に開示されている技術を挙げることができる。特許文献1に開示されている技術は、近接して配置された複数の誘導加熱コイルのそれぞれに個別にインバータ回路が接続された装置を運転するための技術であり、電力を供給するインバータを順次切り替えて運転するという技術に関するものである。特許文献1によれば、各インバータに対する電力供給の切り替えタイミングを調整することで、電力供給の切り替え時の負荷変動による電源電圧の変動を抑制することができる旨記載されている。具体的には、電源電圧のゼロクロスを検出し、この電圧のゼロクロスの検出タイミングで、電力を供給するインバータの切り替えを行うというものである。
The first technique is a technique used for general cooking utensils that do not require precise temperature control. For example, the technique disclosed in
第2に挙げる技術は半導体の熱処理等の精密な温度制御を要する分野に適した技術であり、本願出願人が鋭意研究を進める技術でもある。一例として特許文献2に開示する技術を挙げることができる。特許文献2に開示した技術は、複数の誘導加熱コイルに個別に接続したインバータに同時に電力を供給し、複数の誘導加熱コイルを同時に稼動させる技術に関するものである。具体的には、直列共振回路に接続された各インバータからの出力電流のゼロクロスを検出し、各インバータからの出力電流のゼロクロス位置と、基準パルスの立ち上がり位置(ゼロクロス位置)とを比較する。比較により個別に算出される基準パルスからの位相差が0となるように、あるいは0に近づくように出力電流の周波数を調整することで各インバータからの出力電流を同期させる。また、各インバータの出力電流が同期した後には、各インバータの出力電圧を増減させることで各誘導加熱コイルに供給する電流の制御を行い、被加熱物の温度分布の均一化を図るというものである。
特許文献1に開示されている技術による加熱装置の運転は、汎用の電磁調理器等に用いる技術としては許容できる範囲の温度分布を保つことができると考えられる。しかし、精密かつ高速な温度制御を必要とする半導体分野に用いる技術としては、致命的な温度ムラを生じる可能性を否定できない。
It is considered that the operation of the heating device according to the technique disclosed in
一方、特許文献2に開示した技術は、上述した半導体分野を視野にいれて研究を進めた技術であり、精密かつ高速な温度制御を行う場合であっても、必要十分な均一加熱を実現することができる。しかし、特許文献1に開示されている技術に比べて複雑な電力制御を行うこととなる本技術では、安定運転に移行する前、すなわち装置起動直後における出力電流の同期制御は困難とされている。つまり、装置起動直後は相互誘導の影響によりインバータからの出力電流の制御が不安定となることが考えられる。
On the other hand, the technology disclosed in
よって、本願出願人は、電流同期制御を行う直列共振型の誘導加熱装置において、各インバータの起動を安定して行うことができれば、より安全で精密、かつ高速な温度制御を実現することができるのではないかと考え、これらを実現可能な制御方法、及び当該制御方法を実施するための誘導加熱装置を提供することを本発明の目的とする。 Therefore, the applicant of the present application can realize safer, more accurate, and faster temperature control if each inverter can be stably started in a series resonance type induction heating apparatus that performs current synchronous control. Therefore, it is an object of the present invention to provide a control method capable of realizing these and an induction heating apparatus for carrying out the control method.
上記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱装置の制御方法は、複数の加熱コイルのそれぞれに対応させた共振型インバータを有する誘導加熱装置の制御方法において、起動時に加熱コイルに投入する電流を定格運転時よりも小さくし、各加熱コイルに投入する電流の同期制御後、あるいは電流の同期制御が完了する時間として予め定めた時間が経過した後、電流を定格運転時の値に向けて増加させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for controlling an induction heating device according to the present invention is a method for controlling an induction heating device having a resonance type inverter corresponding to each of a plurality of heating coils. After the synchronous control of the current to be applied to each heating coil or after a predetermined time has elapsed as the time for completing the synchronous control of the current, the current is directed to the value during the rated operation. It is characterized by increasing.
このような制御方法によれば、起動直後における電流同期前の状態時に、出力電流の値を小さくしておくことで、各インバータから出力される電圧値も小さな値となる。したがって相互誘導の影響等によって出力電圧の増減があった場合でも、回路内に投入される電流に急激な変化が生じることを防止することができ、誘導加熱装置の起動時の運転を安定させることができる。
また、上記のような誘導加熱装置の制御方法では、起動時に加熱コイルに投入する電流の周波数を定格運転時の周波数よりも高く設定すると良い。
According to such a control method, the voltage value output from each inverter also becomes a small value by keeping the value of the output current small in the state before current synchronization immediately after startup. Therefore, even when the output voltage increases or decreases due to the influence of mutual induction, etc., it is possible to prevent a sudden change in the current input into the circuit and to stabilize the operation at the time of starting the induction heating device. Can do.
Moreover, in the control method of the induction heating apparatus as described above, the frequency of the current input to the heating coil at the time of startup is preferably set higher than the frequency during rated operation.
このような制御方法によれば、上記制御方法による効果に加え、起動時における各インバータからの出力電流の位相差の幅を少なくすることができ、擬似的に同期制御を行った状態とすることができる。また、実際に電流の同期制御を行う場合も短時間で同期をとることが可能となり、定格運転に到るまでの時間を短くすることができ、安全性を高めることができる。また、定格運転後には出力電流の周波数を低下させるため、インバータにかかる負荷を抑えることができると共に、エネルギーロスも少ない。
また、上記のような誘導加熱装置の制御方法では、起動時における各インバータの電圧値または電圧値比率、及びインバータ間の電圧位相差をそれぞれ設定して運転すると良い。
According to such a control method, in addition to the effect of the above control method, the width of the phase difference of the output current from each inverter at the time of start-up can be reduced, and a state in which pseudo synchronous control is performed is achieved. Can do. In addition, even when current synchronous control is actually performed, synchronization can be achieved in a short time, and the time until reaching the rated operation can be shortened, thereby improving safety. Further, since the frequency of the output current is lowered after the rated operation, the load applied to the inverter can be suppressed and the energy loss is small.
Moreover, in the control method of the induction heating apparatus as described above, it is preferable to operate by setting the voltage value or voltage value ratio of each inverter at the time of start-up and the voltage phase difference between the inverters.
このような制御方法によれば、各インバータについて設定する電圧値または電圧値比率、及びインバータ間の電圧位相差によって、起動時に所望する運転状態を実現することが可能となる。
さらに、上記のような誘導加熱装置の制御方法では、定格運転時における電圧値または電圧値比率、及びインバータ間の電圧位相差をそれぞれ起動時における設定値とすることが望ましい。
このような制御方法によれば、出力電流の同期制御を行う前に定格運転における電圧バランスを実現することができるため、起動時の運転状態を安定させることができる。
According to such a control method, it is possible to realize a desired operation state at the time of start-up by the voltage value or voltage value ratio set for each inverter and the voltage phase difference between the inverters.
Furthermore, in the control method of the induction heating apparatus as described above, it is desirable that the voltage value or voltage value ratio during rated operation and the voltage phase difference between the inverters are set values at startup.
According to such a control method, the voltage balance in the rated operation can be realized before the synchronous control of the output current is performed, so that the operation state at the start can be stabilized.
上記目的を達成するための誘導加熱装置であって、上述した制御方法を実施するための誘導加熱装置は、複数の加熱コイルのそれぞれに対応させて電流のゼロクロスを検出して電流同期制御を行うことを可能とした共振型インバータを備える誘導加熱装置であって、起動時における各インバータの電流値、電流周波数、電圧値または電圧値比率、及びインバータ間の電圧位相差を設定する設定手段を備えたことを特徴とする。
このような特徴を有する誘導加熱装置であれば、上記誘導加熱装置の制御方法を実施することができる。
An induction heating apparatus for achieving the above object, the induction heating apparatus for performing the control method described above performs current synchronous control by detecting a zero cross of a current corresponding to each of a plurality of heating coils. An induction heating apparatus including a resonance type inverter that enables the inverter to include a setting means for setting a current value, a current frequency, a voltage value or a voltage value ratio of each inverter at startup, and a voltage phase difference between the inverters It is characterized by that.
If it is an induction heating apparatus which has such a characteristic, the control method of the said induction heating apparatus can be implemented.
上記のような誘導加熱装置の制御方法によれば、誘導加熱装置の起動直後の運転を安定に行うことが可能となる。また、上記構成の誘導加熱装置によれば、上記制御方法を実施することができる。 According to the control method of the induction heating apparatus as described above, it is possible to stably perform the operation immediately after starting the induction heating apparatus. Moreover, according to the induction heating apparatus of the said structure, the said control method can be implemented.
以下、本発明の誘導加熱装置の制御方法、及び誘導加熱装置に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明に係る一部の実施形態・実施例であって、本発明は、以下の形態のみに拘束されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the control method for an induction heating apparatus and the induction heating apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are some embodiments and examples according to the present invention, and the present invention is not limited only to the following embodiments.
図1に本発明に係る誘導加熱装置10の概略ブロック図を示す。
本実施形態における誘導加熱装置10の概略構成は、図示しない被加熱物を加熱するための複数の誘導加熱コイル(加熱コイル)20(20a,20b)と、前記それぞれの誘導加熱コイル20に電流・電圧を供給するための電源部とから成る。
FIG. 1 shows a schematic block diagram of an
The schematic configuration of the
前記複数の誘導加熱コイル20は、近接配置されており、被加熱物の均一加熱を可能とするために、後述する電源部により各誘導加熱コイル20内に生じる相互誘導電圧を抑制して、それぞれの誘導加熱コイル20への投入電力の制御を可能としている。なお、図1においては、模式的に回路に係る内部抵抗24(24a,24b)を示している。 The plurality of induction heating coils 20 are arranged close to each other, and in order to enable uniform heating of an object to be heated, a mutual induction voltage generated in each induction heating coil 20 is suppressed by a power supply unit described later, It is possible to control the electric power supplied to the induction heating coil 20. In FIG. 1, internal resistors 24 (24a, 24b) relating to the circuit are schematically shown.
前記電源部は、電圧調整回路と、当該電圧調整回路によって電圧調整された電流が入力される電流調整回路であるインバータ18(18a,18b)とより成る。ここで、電圧調整回路とは、例えば、装置全体の電源となる三相交流電源12と、前記三相交流電源12からの出力電流を直流電流に変換するコンバータ(順変換器)14と、出力する電流の電圧を制御するチョッパ回路16(16a,16b)との組合せなどであれば良い。また、前記インバータ18は、誘導加熱コイル20への出力電流の周波数を制御し、前記コンバータ14によって直流に変換された電流を交流に変換して出力する逆変換器のことを言う。なお、ここで定義した電圧調整回路は、他の構成であっても良い。また、電圧調整回路には、平滑コンデンサ30,34やコイル32を備え、インバータ18に供給する電力の安定化を図っている。
The power supply unit includes a voltage adjustment circuit and an inverter 18 (18a, 18b) which is a current adjustment circuit to which a current adjusted by the voltage adjustment circuit is input. Here, the voltage adjustment circuit is, for example, a three-phase
本実施形態の誘導加熱装置10の場合、前記インバータ18は直列共振型インバータとしており、誘導加熱コイル20と、インバータ18との間に、前記誘導加熱コイル20と直列にキャパシタ(コンデンサ)22(22a,22b)を接続している。また、誘導加熱コイル20、インバータ18との間には、前記誘導加熱コイル20と並列に変圧器26(26a,26b)が設けられ、前記誘導加熱コイル20と直列に変流器28(28a,28b)が設けられており、誘導加熱コイル20に投入される電流と電圧(インバータ20からの出力電圧と出力電流)を検出できるようになっている。なお、変圧器26及び変流器28によって検出された電圧、及び電流は、後述する制御ユニット50へ入力される。
In the case of the
制御ユニット50には、インバータ18やチョッパ回路16に信号を送り、それぞれの駆動を制御する駆動制御部56や、近接配置した誘導加熱コイル20内を流れる負荷電流(出力電流)の位相角を検出する位相差検出部52、前記誘導加熱コイル20内を流れる電流・電圧を検出する電力検出部54、検出した各種信号の情報に基づいて電流周波数の補正値、並びに供給電圧の制御値を算出し、当該算出値を前記駆動制御部56へ出力する演算部58等が備えられている。
A signal is sent to the
また、本実施形態の誘導加熱装置10では、制御ユニット50に図示しない設定手段を備え、起動時にインバータ18から出力される電流値、電流周波数、チョッパ回路16によって制御されてインバータ18から出力される電圧の電圧値又は電圧値比率(電圧レベル比率)、及び各インバータ18における電圧位相差(パルス位置)等を設定することを可能としている。設定手段の具体例の1つとして図1に示すような記憶部60を挙げることとする。記憶部60は、例えば、インバータ18から出力される電流やチョッパ回路16によって制御された電圧のパルス位置、レベル比率、並びに起動時に設定する出力電流の値、起動時に設定する出力電流の周波数の値、定格運転時に目安とする出力電流の値、定格運転時に目安とする出力電流の周波数等を記憶することを可能とし、記憶したデータを演算部58が算出する制御値又は補正値に反映させることができる。
In addition, in the
上記のような構成の誘導加熱装置10では、定格運転時においては次のような制御が行われることで相互誘導の影響を回避可能としている。まず、位相差検出部52が、各ゾーンに設けられた変流器28を介して各誘導加熱コイル20を流れる電流(インバータ18からの出力電流)の波形情報I1,I2を取得する(図2参照)。取得した情報に基づいて各誘導加熱コイル20を流れる電流のゼロクロスを検出し、このゼロクロスの位置と、基準とする波形、例えば誘導加熱コイル20aを流れる電流の波形I1におけるゼロクロスの位置とを比較し、ズレ量である位相差θ1を導き出す。演算部58は前記位相差θ1に基づいて、対応するインバータ18bの出力電流I2のゼロクロスを、基準とする出力電流I1のゼロクロスに合致させるための補正値を算出する。電流波形におけるゼロクロスの位置の補正は、出力電流の周波数を一時的に変化させることにより実施することができる。よって演算部58では、各インバータ18の出力電流のゼロクロス位置を補正するための周波数を算出し、これを補正値として駆動制御部56へ出力する。駆動制御部56は、補正値として与えられた周波数で電流を出力するように各インバータ18を制御する。この制御を繰り返すことにより、各インバータ18からの出力電流は一定の範囲内で同期されることとなり、各誘導加熱コイル20に規定の電流を投入するために定められる電圧値が安定することとなる。そして、電圧値の安定と共に各誘導加熱コイル20に投入される電流も安定させることができる。なお、電力検出部54は、誘導加熱コイル20に投入されている電圧、電流の値と、制御値である電圧、電流の値との差分を補正するために、変圧器26、変流器28を介して実際に誘導加熱コイル20に投入されている電圧、電流を取得し、演算部58へフィードバックし、駆動制御部56に補正値を与える構成とされている。なお、同期制御を行った電流は、電力の損失を防止するために、電圧に対して遅れ位相となるように制御される。
In the
上記より理解できるように、本発明でいう定格運転時とは、各インバータ18から対応する誘導加熱コイル20へ出力される電流の位相を同期させる制御を行い、同期制御が行われた状態で出力電圧の制御が成され、誘導加熱コイルへ出力する電流の値を制御している状態のことをいう。 As can be understood from the above, during rated operation in the present invention, the control is performed to synchronize the phase of the current output from each inverter 18 to the corresponding induction heating coil 20, and output in a state in which synchronous control is performed. It means a state in which the voltage is controlled and the value of the current output to the induction heating coil is controlled.
本発明では誘導加熱装置10の制御にあたり、特に起動時(起動直後)の制御に着目し、起動時における誘導加熱装置10を安定運転するために、以下に示すような制御方法を提案する。
In the present invention, when controlling the
第1の制御方法の概略は、起動時におけるインバータ18からの出力電流(誘導加熱コイル20を流れる電流)の値を、定格運転時の出力電流の値に比べて小さくするというものである。そして、小電流の運転にて各インバータからの出力電流の同期制御を行い、その後、インバータ18からの出力電流の値を定格運転時の出力電流の値に近づけるというものである。 The outline of the first control method is that the value of the output current (current flowing through the induction heating coil 20) from the inverter 18 at startup is made smaller than the value of the output current during rated operation. Then, synchronous control of the output current from each inverter is performed in the small current operation, and then the value of the output current from the inverter 18 is brought close to the value of the output current during the rated operation.
起動時における出力電流の値は、電流周波数のゼロクロスが検出可能な程度の極めて小さな値で良い。ここで、インバータ18からの出力電流には相互誘導の影響などによりノイズが生ずるため、ノイズの影響によって装置がゼロクロスを誤認しないようにする必要がある。本実施形態では装置の誤動作を防止するために、ゼロクロスを検出するための閾値を設け、電流がその値を超えた位置をゼロクロスの位置と判定している。したがって、起動時の出力電流I1st,I2stは、電流値0Aに対する閾値を超え、かつ実際のゼロクロス位置から閾値を超えるまでの位相差Δθ2が予め定めた範囲内とすることができる程度の小さな値とすることが望ましい。 The value of the output current at the time of start-up may be a very small value that can detect a zero crossing of the current frequency. Here, since noise is generated in the output current from the inverter 18 due to the influence of mutual induction, etc., it is necessary to prevent the device from misidentifying the zero cross due to the influence of the noise. In the present embodiment, in order to prevent malfunction of the apparatus, a threshold for detecting a zero cross is provided, and a position where the current exceeds the value is determined as a zero cross position. Therefore, the output currents I 1 st and I 2 st at the start can exceed the threshold value for the current value 0A, and the phase difference Δθ 2 from the actual zero cross position to the threshold value can be within a predetermined range. It is desirable to have a small value.
なお、ゼロクロスを検出する際の誤差であるΔθ2は、電流値の多寡の影響によるパルスの立ち上がり角度の違いがあるため、定格運転時における誤差である位相差Δθ1に比べて大きな値となるが、起動時における出力電流I1st,I2stの値が、定格運転時における出力電流I1,I2の値に対して5%程度の値であれば、電流同期を行う上で十分な精度でゼロクロス位置を得ることができると考えられる。すなわち、本発明でいう同期制御とは、完全同期を成すことのみでなく、予め定められた閾値の範囲内で同期をとる制御を含むものである。 Note that Δθ 2 , which is an error when detecting a zero cross, has a larger value than the phase difference Δθ 1 , which is an error during rated operation, because there is a difference in the rising angle of the pulse due to the influence of the current value. However, if the values of the output currents I 1 st and I 2 st at startup are about 5% of the values of the output currents I 1 and I 2 at rated operation, it is sufficient for current synchronization. It is considered that the zero cross position can be obtained with high accuracy. That is, the synchronization control referred to in the present invention includes not only complete synchronization but also control for achieving synchronization within a predetermined threshold range.
起動直後における電流同期前の状態時に、出力電流の値を小さくしておくことで、各インバータ18における電圧値も小さな値となる。したがって相互誘導の影響等によって出力電圧の増減があった場合でも、回路内に投入される電流に急激な変化が生じることを防止することができ、誘導加熱装置10の起動時の運転を安定させることができる。
By reducing the value of the output current in the state before current synchronization immediately after startup, the voltage value in each inverter 18 also becomes a small value. Therefore, even when the output voltage increases or decreases due to the influence of mutual induction or the like, it is possible to prevent a sudden change in the current input into the circuit and to stabilize the operation at the time of starting the
次に第2の制御方法について説明する。第2の制御方法の概略は、上記制御方法に加え、起動時におけるインバータ18からの出力電流の周波数の値を定格運転時の出力電流の周波数に比べて高く設定するというものである。そして、高周波数の運転にて各インバータ18からの出力電流の同期制御を行い、その後、インバータ18からの出力電流の周波数の値を定格運転時における出力電流の周波数の値に近づけるというものである。このような制御を行うことにより、起動時における各インバータ18からの出力電流の位相差の幅が少なくなり、擬似的に同期制御を行った状態とすることができる。また、実際に電流の同期制御を行う場合も短時間で実行することが可能となり、安定運転に到るまでの時間が短くなり安全性を高めることができる。また、安定運転後には出力電流の周波数を低下させて定格運転に移行するため、インバータ18にかかる負荷を抑えることができると共に、エネルギーロスも少ない。なお当然に、上述した第1の制御方法の効果を奏することもできる。 Next, the second control method will be described. The outline of the second control method is that, in addition to the above control method, the frequency value of the output current from the inverter 18 at startup is set higher than the frequency of the output current during rated operation. Then, synchronous control of the output current from each inverter 18 is performed during high-frequency operation, and then the frequency value of the output current from the inverter 18 is brought close to the frequency value of the output current during rated operation. . By performing such control, the width of the phase difference of the output current from each inverter 18 at the time of start-up is reduced, and a state in which pseudo synchronous control is performed can be achieved. In addition, even when current synchronous control is actually performed, it can be executed in a short time, and the time to reach stable operation can be shortened and safety can be improved. Further, since the frequency of the output current is lowered and the operation is shifted to the rated operation after the stable operation, the load applied to the inverter 18 can be suppressed and the energy loss is small. Naturally, the effect of the first control method described above can also be achieved.
起動時における電流周波数の設定値の目安は、次の通りである。加熱部を構成する共振素子、すなわち誘導加熱コイル20とコンデンサ22とのインピーダンスのリアクタンス成分が、回路の抵抗成分(内部抵抗24)よりも十分に大きな値となるように周波数を設定するのである。共振素子のインピーダンスをZ、リアクタンス成分をX、抵抗成分(内部抵抗)をRと示すとすると、
本制御方法実施時における出力電圧V、出力電流I、電流周波数fiの偏移傾向変移傾向を図3に示す。なお、それぞれの詳細な数値は、任意設定によって種々変化するため本図では傾向のみを示すものとする。
出力電圧Vは、起動時に設定された値から電流同期期間にいたるまでの間に僅かに上昇がみられる。これは、出力電流を同期制御可能な状態に調整するために成される電圧調整である。その後、電流同期期間においては略一定値を維持し、移行期間で出力電流の値を上昇させることに伴って上昇し、定格運転に到り、高電圧で安定状態を維持することとなる。
The output voltage V during the control process carried out, the output current I, the shift trend change trend of the current frequency f i shown in FIG. Each detailed numerical value changes variously depending on an arbitrary setting, and thus only the tendency is shown in the drawing.
The output voltage V slightly rises from the value set at startup to the current synchronization period. This is a voltage adjustment performed to adjust the output current to a state in which synchronous control is possible. Thereafter, a substantially constant value is maintained in the current synchronization period, and increases with an increase in the value of the output current in the transition period, leading to a rated operation and maintaining a stable state at a high voltage.
出力電流Iは、起動時から電流同期期間にかけて、同期制御可能な電流値まで上昇する。電流同期期間では、略一定電流を維持した状態で同期制御が成される。移行期間では定格運転を行うための電流値に向けて同期制御を保ったまま、電圧値と共に急激に上昇する。定格運転に到った後は、被加熱物を均一加熱するために必要とされる電流値を確保するため、電流値に急激な変化の無い状態が維持される。 The output current I rises to a current value that can be synchronously controlled from the time of startup to the current synchronization period. In the current synchronization period, synchronization control is performed while maintaining a substantially constant current. During the transition period, the voltage rapidly increases with the voltage value while maintaining the synchronous control toward the current value for performing the rated operation. After reaching the rated operation, in order to secure a current value required to uniformly heat the object to be heated, a state in which there is no sudden change in the current value is maintained.
本制御方法における周波数fiは、起動時に高く設定されるため、電流同期期間が終了し、移行期間に到るまでは急激な変化は無い。なお、電流同期期間では、インバータ間の電流同期制御を目的として一時的に周波数の調整は行われるものの、基準とされる周波数に変化は無い。移行期間では、インバータの負荷を軽減するために、定格運転時の周波数に向けて電流周波数を下げる。定格運転期間は当然に、電流同期制御が実行されているため、急激な変化は無い。 Frequency f i in the control process, to be set high at startup ends the current synchronization period, there is no abrupt changes up to the transition period. In the current synchronization period, although the frequency is temporarily adjusted for the purpose of current synchronization control between the inverters, the reference frequency does not change. In the transition period, in order to reduce the load on the inverter, the current frequency is lowered toward the frequency during rated operation. Naturally, since the current synchronous control is executed during the rated operation period, there is no rapid change.
図3から読み取れるように、本制御方法によれば、移行期間にはすでに電流同期制御が完了し、安定運転に到っていることがわかる。また、起動時から電流同期期間までの間、すなわち起動運転時であっても、第1の制御方法に記載したように、出力電流の値を小さくしているために電流値に急激な変化が起こることの無い状態、すなわち安定した状態であるといえる。さらに、起動時における出力電流の周波数を高く設定することにより、起動運転における安定状態を確かなものとすることができる。さらにまた、起動時の出力電流の周波数を高く設定することにより、起動時から移行期間に到るまでの間、すなわち起動運転の期間を短縮することができ、早期に安定運転に到ることができる。 As can be seen from FIG. 3, according to the present control method, it is understood that the current synchronization control has already been completed during the transition period, and stable operation has been achieved. Even during the period from the start to the current synchronization period, that is, during the start-up operation, as described in the first control method, since the output current value is reduced, the current value changes rapidly. It can be said that the state does not occur, that is, a stable state. Furthermore, by setting the frequency of the output current at the time of startup high, a stable state in the startup operation can be ensured. Furthermore, by setting the frequency of the output current at start-up high, it is possible to shorten the start-up operation period from the start-up to the transition period, which leads to stable operation at an early stage. it can.
次に、第3の制御方法について説明する。第3の制御方法の概略は、定格運転時における各インバータ18からの出力電圧(チョッパ回路16によって制御された電圧)のパルス位置、及び電圧比率を予め取得し、取得した出力電圧のパルス位置、及び電圧レベル比率を、起動時におけるインバータ18からの出力電圧のパルス位置、及び電圧レベル比率として設定し、その後に上記第1、又は第2の制御方法を実施するというものである(図4参照)。 Next, the third control method will be described. The outline of the third control method is that the pulse position of the output voltage (voltage controlled by the chopper circuit 16) and the voltage ratio from each inverter 18 during rated operation are acquired in advance, and the pulse position of the acquired output voltage is obtained. And the voltage level ratio are set as the pulse position and voltage level ratio of the output voltage from the inverter 18 at the start-up, and then the first or second control method is performed (see FIG. 4). ).
出力電圧のパルス位置(位相差Δθ3)、及び電圧レベル比率(VL1:VL2)は、通常、出力電流の同期制御を行った後に、出力電流の同期を維持するために自動調整が行われるものである。よって、この出力電圧のパルス位置、及び電圧レベル比率を起動時の値として演算部58に入力し、駆動制御部56への制御値として反映させることで、出力電流の同期制御を行う前に定格運転時における電圧バランスを実現することができる。このため、起動時にインバータ18から出力される電流が異常な値を示すことが無くなり、起動直後の運転状態を安定させることができる。また、上記制御を行った後に上述した第1、第2の制御方法を実施することにより、上記それぞれの効果を奏することができる。
The pulse position of the output voltage (phase difference Δθ 3 ) and the voltage level ratio (V L1 : V L2 ) are normally automatically adjusted to maintain the output current synchronization after the output current synchronization control. It is what is said. Therefore, the pulse position of the output voltage and the voltage level ratio are input to the
具体的には、定格運転の状態にある誘導加熱装置10では、出力電流の波形は各ゾーン間で同期し、出力電圧のパルス位置、電圧レベルはわずかにずれた状態となり、例えば図4に示すような波形を見ることができる。
本実施形態では、図4に示す出力電圧の波形(パルス位置、電圧レベル比率)を事前の実験、あるいは経験から取得・算出し、これを設定手段、本実施形態でいう制御ユニット50の記憶部60に入力する。そして入力された情報は、演算部58を介して制御値として駆動制御部56へ入力され、起動時の出力電圧のパルス位置、電圧レベル比率に反映させるのである。
Specifically, in the
In the present embodiment, the waveform (pulse position, voltage level ratio) of the output voltage shown in FIG. 4 is acquired and calculated from a prior experiment or experience, and this is set and stored in the storage unit of the
本実施形態では誘導加熱装置10を制御するための電流や電圧のパルス位置、レベル比率、起動時に設定する出力電流の値、起動時に設定する出力電流の周波数の値、定格運転時に目安とする出力電流の値、定格運転時に目安とする出力電流の周波数等を制御ユニット50に備えた記憶部60に記憶させて制御を行う旨記載したが、これらの情報は誘導加熱装置を操作するオペレータによって逐次入力される場合であっても、他の設定手段を介して入力される場合であっても、本発明に係る誘導加熱装置の制御方法を実施することに変わりは無い。
In the present embodiment, the current and voltage pulse positions for controlling the
また、実施形態に示した誘導加熱装置は、誘導加熱コイルを2つ備えるものであるが、当然に、さらに複数の誘導加熱コイルを備えるものであっても良い。
また、上記実施形態では、起動時における電流の同期制御を確実に行って運転を安定させた後に定格運転に移行するように記載しているが、起動時に設定された条件によって同期制御が成されるまでに予測される時間を測定、あるいは算出し、この時間をもって同期制御が行われたとみなし、定格運転に移行する制御を行っても良い。
Moreover, although the induction heating apparatus shown in the embodiment includes two induction heating coils, it may naturally include a plurality of induction heating coils.
Further, in the above embodiment, it is described that the synchronous control of the current at the start is surely performed and the operation is stabilized and then the operation is shifted to the rated operation. However, the synchronous control is performed according to the conditions set at the start. It is also possible to measure or calculate the time predicted until the start of the operation, consider that synchronous control has been performed with this time, and perform control to shift to rated operation.
10………誘導加熱装置、12………三相交流電源、14………コンバータ、16(16a,16b)………チョッパ回路、18(18a,18b)………インバータ、20(20a,20b)………誘導加熱コイル、22(22a,22b)………コンデンサ、24(24a,24b)………内部抵抗、26(26a,26b)………変圧器、28(28a,28b)………変流器、50………制御ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
起動時に加熱コイルに投入する電流を定格運転時よりも小さくし、
各加熱コイルに投入する電流の同期制御後、あるいは電流の同期制御が完了する時間として予め定めた時間が経過した後、電流を定格運転時の値に向けて増加させることを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。 In a control method of an induction heating apparatus having a resonance type inverter corresponding to each of a plurality of heating coils,
The current input to the heating coil at startup is smaller than that during rated operation,
Induction heating, characterized in that the current is increased toward the value during rated operation after the synchronous control of the current supplied to each heating coil or after a predetermined time has elapsed as the time for completing the synchronous control of the current Control method of the device.
起動時における各インバータの電流値、電流周波数、電圧値または電圧値比率、及びインバータ間の電圧位相差を設定する設定手段を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。 An induction heating apparatus including a resonance type inverter capable of performing current synchronous control by detecting a zero cross of a current corresponding to each of a plurality of heating coils,
An induction heating apparatus comprising setting means for setting a current value, a current frequency, a voltage value or a voltage value ratio of each inverter at startup, and a voltage phase difference between the inverters.
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