JP2009272267A - Induction heating device - Google Patents
Induction heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009272267A JP2009272267A JP2008124299A JP2008124299A JP2009272267A JP 2009272267 A JP2009272267 A JP 2009272267A JP 2008124299 A JP2008124299 A JP 2008124299A JP 2008124299 A JP2008124299 A JP 2008124299A JP 2009272267 A JP2009272267 A JP 2009272267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- inverter
- power
- induction heating
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Induction Heating Cooking Devices (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
【課題】従来の回路制御方式よりも加熱効率の向上を図ることができる誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】一方向のみに電流を流す第1のスイッチング素子と第1のダイオード15の直列接続体と、一方向のみに電流を流す第2のスイッチング素子と第2のダイオード16の直列接続体と、2つの直列接続体の両端を互いに接続することにより構成される整流ブリッジ17と、交流電源18と、整流ブリッジにより交流電源を整流した電源から負荷に電力を供給するためのインバータ26と、第1のスイッチング素子、第2のスイッチング素子の導通制御および前記インバータを制御する制御手段27とを備え、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子を制御することにより前記インバータに供給する電源電圧を制御する。
【選択図】図1An induction heating apparatus capable of improving the heating efficiency as compared with a conventional circuit control system is provided.
A serial connection body of a first switching element and a first diode 15 for flowing a current only in one direction, and a serial connection body of a second switching element and a second diode 16 for flowing a current only in one direction. A rectifier bridge 17 configured by connecting both ends of two series connection bodies to each other, an AC power source 18, and an inverter 26 for supplying power to a load from a power source rectified from the AC power source by the rectifier bridge, A power supply voltage supplied to the inverter by controlling the first switching element and the second switching element, and a control means 27 for controlling the conduction of the first switching element and the second switching element and the inverter 27 To control.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、誘導加熱を利用する誘導加熱調理器などの誘導加熱装置の加熱効率の向上手段に関するものである。 The present invention relates to a means for improving the heating efficiency of an induction heating apparatus such as an induction heating cooker that uses induction heating.
従来、この種の誘導加熱装置の加熱電力を調節する方法として、例えば隣接する2つの加熱部が異なる周波数で動作することにより動作周波数の差分のうなり干渉音が発生することのないように、インバータを構成する2つのスイッチング素子を排他的に導通制御するとともに、2つのスイッチング素子の導通比を変化させて電力調節を行うDuty制御技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a method of adjusting the heating power of this type of induction heating device, for example, an inverter is used so that no beat noise due to a difference in operating frequency is generated when two adjacent heating units operate at different frequencies. A duty control technique is disclosed in which conduction control is performed exclusively for the two switching elements constituting the power supply and power adjustment is performed by changing the conduction ratio of the two switching elements (see, for example, Patent Document 1).
図7の回路図と図8の波形は特許文献1に開示されている従来の誘導加熱装置の技術を示すものである。図7に示す制御回路9によって発生させたゲート信号を第1のスイッチング素子3と第2のスイッチング素子4に与えると、図8のVce1とVce2のような電圧波形と、Ic1とIc2のような電流波形が得られる。 The circuit diagram of FIG. 7 and the waveform of FIG. 8 show the technique of the conventional induction heating apparatus disclosed in Patent Document 1. When the gate signal generated by the control circuit 9 shown in FIG. 7 is applied to the first switching element 3 and the second switching element 4, voltage waveforms such as Vce1 and Vce2 in FIG. 8, and Ic1 and Ic2 A current waveform is obtained.
図8(b)の状態から図8(a)の状態にすることにより加熱電力を低下させることができる。つまり、2つのスイッチング素子のDutyを変化することにより加熱電力を制御することができる。 The heating power can be reduced by changing the state of FIG. 8B to the state of FIG. That is, the heating power can be controlled by changing the duty of the two switching elements.
また、加熱効率を向上させる方法として、例えば電力供給モードでは加熱コイル5と共振コンデンサ6によって決まる共振周波数の近傍でインバータ回路2を動作させて加熱効率をよくし、電力休止モードでは全てのスイッチング素子の駆動を停止する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、前記従来の特許文献1の構成では、電力制御を行うと2つのスイッチング素子の動作期間が異なる。 However, in the configuration of the conventional Patent Document 1, when power control is performed, the operation periods of the two switching elements are different.
その結果、一方のスイッチング素子では導通している電流を遮断する際の電流値が定格時に比べて大きくなるため、導通状態から非導通状態へと遷移する際に発生するターンオフ損失が大きくなり、もう一方のスイッチング素子では導通期間が定格時に比べて長くなるため導通損失が大きくなる。 As a result, the current value at the time of cutting off the conducting current in one switching element is larger than that at the time of rating, so the turn-off loss that occurs when transitioning from the conducting state to the non-conducting state becomes large. In one switching element, the conduction period is longer than that at the time of rating, so that conduction loss is increased.
また、この制御方法ではDutyを50%から遠ざける程、加熱コイルに流れる電流の波形のひずみが大きくなる。 In this control method, as the duty is further away from 50%, the distortion of the waveform of the current flowing through the heating coil increases.
その結果、スイッチング素子の駆動周波数のn次倍の高周波電流を余計に流すことになり効率を低下させてしまうという課題があった。 As a result, an extra high-frequency current that is n-order times the driving frequency of the switching element is caused to flow, resulting in a reduction in efficiency.
被加熱物が単一で、一定の共振周波数しかもたない負荷を加熱する場合、インバータの動作周波数を負荷の共振周波数の近傍とすることにより定格加熱時の効率を高くすることができる。 When heating a load having a single object to be heated and having a constant resonance frequency, the efficiency during rated heating can be increased by setting the operation frequency of the inverter in the vicinity of the resonance frequency of the load.
しかし、誘導加熱調理器のように使用者が鍋、つまり負荷を変える場合、鍋の種類によって負荷の特性が異なるため、前記特許文献1や前記特許文献2に記載の技術では、加熱可能な全ての鍋を一定の駆動周波数且つDuty50%で定格加熱電力となるようにすることができない。 However, when the user changes the pan, that is, the load like an induction heating cooker, the load characteristics vary depending on the type of the pan. It is not possible to achieve a rated heating power at a constant driving frequency and 50% duty.
そのため、鍋の種類に関わらず動作周波数を一定とする場合、動作周波数と共振周波数が異なる鍋では定格加熱時であってもDutyが50%よりも小さい、つまり加熱効率が低い状態で加熱させざるを得ない状態であった。 Therefore, when the operating frequency is constant regardless of the type of pan, a pan having a different operating frequency and resonance frequency must be heated in a state where the duty is smaller than 50% even at the time of rated heating, that is, the heating efficiency is low. It was in the state which did not get.
また、前記特許文献2の構成は、前記特許文献1の課題を解決するものでもあるが、加熱制御を行うためには負荷の共振周波数の識別に対して精度が要求されるため、識別するための回路が複雑になるという課題があった。 Moreover, although the structure of the said patent document 2 is also what solves the subject of the said patent document 1, since accuracy is requested | required with respect to identification of the resonant frequency of load in order to perform heating control, in order to identify There was a problem that the circuit of this became complicated.
加えて、瞬時で最大加熱を行うため、ソフトスタートができずスイッチング素子を破壊してしまう恐れもあった。 In addition, since maximum heating is performed instantaneously, soft start cannot be performed and the switching element may be destroyed.
前記課題を解決する手段として、電源とインバータとの間に降圧回路を設け、前記降圧回路によりインバータに供給する電源電圧を可変することにより、鍋の種類に左右されることなくインバータは一定の駆動周波数且つDuty50%で定格加熱電力とする方式も考えられるが、部分点数が増加することや、前記降圧回路によるスイッチング損失が発生することなどから製品への応用は容易ではない。 As a means for solving the above-mentioned problems, a step-down circuit is provided between the power source and the inverter, and the power source voltage supplied to the inverter is varied by the step-down circuit, so that the inverter can be driven at a constant rate regardless of the type of pan. Although a method of setting the rated heating power at a frequency and Duty of 50% is also conceivable, application to a product is not easy because the number of partial points increases and switching loss due to the step-down circuit occurs.
本発明は、前記課題を解決するものであって、従来の回路構成に対して、部品の置き換えで、かつ複雑な制御を必要とすることなく加熱効率の向上を図ることができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides an induction heating apparatus capable of improving heating efficiency by replacing parts with respect to a conventional circuit configuration and without requiring complicated control. The purpose is to provide.
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、一方向のみに電流を流す第1のスイッチング素子と第1のダイオードの直列接続体と、一方向のみに電流を流す第2のスイッチング素子と第2のダイオードの直列接続体と、2つの直列接続体の両端を互いに接続することにより構成される整流ブリッジと、交流電源と、整流ブリッジにより交流電源を整流した電源から負荷に電力を供給するためのインバータと、第1のスイッチング素子、第2のスイッチング素子の導通制御およびインバータを制御する制御手段とを備え、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子を制御することにより前記インバータに供給する電源電圧を制御するものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an induction heating apparatus according to the present invention includes a first connection element that allows current to flow only in one direction and a series connection body of a first diode, and a second current that flows only in one direction. A switching element and a series connection body of a second diode, a rectification bridge configured by connecting both ends of the two series connection bodies to each other, an AC power source, and a power source obtained by rectifying the AC power source by the rectification bridge An inverter for supplying electric power, and a first switching element, conduction control of the second switching element, and control means for controlling the inverter, by controlling the first switching element and the second switching element The power supply voltage supplied to the inverter is controlled.
これによって、整流した電源に加熱に寄与しない期間を設けることができるため、一定周波数且つDuty50%でインバータを動作させても、単位時間当たりの平均電力は定格以下に抑えることができ、また、電力供給時は設定した加熱電力に関係なくインバータを一定周波数且つDuty50%で動作させることができる。 As a result, the rectified power source can be provided with a period that does not contribute to heating, so even if the inverter is operated at a constant frequency and a duty of 50%, the average power per unit time can be kept below the rated value. At the time of supply, the inverter can be operated at a constant frequency and a duty of 50% regardless of the set heating power.
本発明の誘導加熱装置によれば、鍋を変えることにより負荷の特性が異なっても、整流ブリッジの一部として接続されたスイッチング素子の導通タイミングを制御することにより、インバータは一定の動作周波数且つDuty50%で定格加熱電力とすることができるため、加熱効率の向上を図ることができる。 According to the induction heating device of the present invention, even if the load characteristics differ by changing the pan, the inverter operates at a constant operating frequency by controlling the conduction timing of the switching element connected as part of the rectifier bridge. Since the rated heating power can be obtained at a duty of 50%, the heating efficiency can be improved.
第1の発明は、一方向のみに電流を流す第1のスイッチング素子と第1のダイオードの直列接続体と、一方向のみに電流を流す第2のスイッチング素子と第2のダイオードの直
列接続体と、前記2つの直列接続体の両端を互いに接続することにより構成される整流ブリッジと、交流電源と、前記整流ブリッジにより前記交流電源を整流した電源から負荷に電力を供給するためのインバータと、前記第1のスイッチング素子、前記第2のスイッチング素子の導通制御および前記インバータを制御する制御手段とを備え、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子を制御することにより前記インバータに供給する電源電圧を制御することにより、鍋を変えることにより負荷の特性が異なっても、整流ブリッジの一部として接続されたスイッチング素子の導通タイミングを制御することにより、インバータは一定の動作周波数且つDuty50%で定格加熱電力とすることとなり、加熱効率の向上を図ることができる。
The first invention is a series connection body of a first switching element and a first diode that flows current only in one direction, and a series connection body of a second switching element and a second diode that flows current only in one direction. A rectifier bridge configured by connecting both ends of the two series connection bodies to each other, an AC power source, an inverter for supplying power to a load from a power source rectified from the AC power source by the rectifier bridge, Control means for controlling the conduction of the first switching element and the second switching element and the inverter, and supplying the inverter by controlling the first switching element and the second switching element By controlling the power supply voltage, even if the load characteristics differ by changing the pan, By controlling the conduction timing of the switching elements, the inverter will be rated heating power at a constant operating frequency and Duty 50%, it is possible to improve the heating efficiency.
第2の発明は、特に第1の発明において、抵抗率の低い材質の負荷を加熱するときは、交流電源の瞬時電圧の絶対値があるしきい値以上のときに前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子を非導通状態にすることにより、インバータに発生する電圧や電流のピーク値を抑えることができるため、定格の小さい部品を使用することができ、安価に実現することができる。 According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, when heating a load made of a material having a low resistivity, the first switching element and the first switching element when the absolute value of the instantaneous voltage of the AC power source is greater than or equal to a threshold value By making the second switching element non-conductive, the peak value of the voltage and current generated in the inverter can be suppressed, so that parts with a small rating can be used and can be realized at low cost. .
第3の発明は、特に第1または第2の発明の加熱電力は、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の非導通期間を変化させ調節することにより、加熱しやすい特性の鍋を加熱する場合は、加熱に寄与しない期間を長く設けることにより、定格加熱電力を一定にすることができ、また、低い加熱電力であってもインバータの動作周波数は共振周波数近傍、且つDuty50%で動作させることができるため、加熱効率の向上を図ることができる。 According to a third aspect of the invention, in particular, the heating power of the first or second aspect of the invention is a pan having a characteristic that is easy to heat by changing and adjusting a non-conduction period of the first switching element and the second switching element. In the case of heating, the rated heating power can be made constant by providing a period that does not contribute to heating, and even if the heating power is low, the operating frequency of the inverter is near the resonance frequency and the duty is 50%. Since it can be operated, the heating efficiency can be improved.
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明の前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子は、前記交流電源がゼロクロス点近傍で非導通状態から導通状態へと遷移することにより、整流ブリッジ17の出力電圧は、零電圧から電源周波数で徐々に電圧が上昇していくため、インバータ26を構成するスイッチング素子をはじめとする回路構成部品の破壊を防ぐことができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in particular, the first switching element and the second switching element according to any one of the first to third aspects of the present invention are configured such that the AC power supply changes from a non-conductive state to a conductive state in the vicinity of a zero cross point. By making the transition, the output voltage of the rectifying bridge 17 gradually increases from the zero voltage at the power supply frequency, so that it is possible to prevent the destruction of the circuit components including the switching elements constituting the inverter 26. .
第5の発明は、特に、第1〜4のいずれか1つの発明において、加熱電力を小さくするときは、前記交流電源の周期よりも前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の動作周期を長くすることにより、インバータに用いられているIGBT19およびIGBT20のみならず、整流ブリッジに用いられているIGBT11およびIGBT13のスイッチング素子の破壊も抑制することができる。 In a fifth aspect of the present invention, in particular, in any one of the first to fourth aspects, when the heating power is reduced, the operations of the first switching element and the second switching element are shorter than the period of the AC power supply. By making the cycle longer, it is possible to suppress not only the IGBT 19 and IGBT 20 used in the inverter but also the switching elements of the IGBT 11 and IGBT 13 used in the rectifier bridge.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の回路図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a circuit diagram of an induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、IGBT11と、IGBT11と直列に接続されたダイオード12からなる一方向のみ電流導通を可能とした第1のスイッチング素子と、IGBT13と、IGBT13と直列に接続されたダイオード14からなる一方向のみ電流導通を可能とした第2のスイッチング素子と、第1のダイオード15と、第2のダイオード16とで構成される整流ブリッジ17と、交流電源18と、LCフィルタ19と、整流ブリッジ17およびLCフィルタ19により交流電源18を整流した電源から鍋20に電力を供給するための、IGBT21およびIGBT22、加熱コイル23、共振コンデンサ24、スナバコンデンサ25からなるインバータ26と、IGBT11、IGBT13、IGBT21およびIGBT22を導通制御する制御手段27とで構成している。 In FIG. 1, a first switching element that enables current conduction only in one direction, which includes an IGBT 11 and a diode 12 connected in series with the IGBT 11, an IGBT 13, and a unidirectional direction that includes a diode 14 connected in series with the IGBT 13. Only a rectifying bridge 17 composed of a second switching element, a first diode 15 and a second diode 16 capable of conducting current only, an AC power source 18, an LC filter 19, a rectifying bridge 17 and An inverter 26 composed of IGBTs 21 and 22, a heating coil 23, a resonant capacitor 24, and a snubber capacitor 25, and IGBTs 11, IGBTs 13, IGBTs 21, and IGBTs 22, for supplying power to the pan 20 from a power source obtained by rectifying the AC power source 18 using the LC filter 19. Continuity control Is composed of a control means 27.
以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the induction heating apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
図2は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の整流ブリッジのIGBT11およびIGBT13を導通状態と非導通状態に切り替えない場合の、各IGBTのゲート信号と、整流ブリッジの出力電圧と加熱電力の関係を示す図である。 FIG. 2 shows the gate signal of each IGBT and the output voltage of the rectifier bridge when the IGBT 11 and IGBT 13 of the rectifier bridge of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention are not switched between the conductive state and the non-conductive state. It is a figure which shows the relationship of heating electric power.
図3は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の整流ブリッジのIGBT11およびIGBT13を導通状態と非導通状態に切り替える場合の、各IGBTのゲート信号と、整流ブリッジの出力電圧と加熱電力の関係を示す図である。 FIG. 3 shows the gate signal of each IGBT, the output voltage of the rectifier bridge, and the heating when the IGBT 11 and IGBT 13 of the rectifier bridge of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention are switched between the conductive state and the non-conductive state. It is a figure which shows the relationship of electric power.
ここで、電力の変化をわかりやすくするために、インバータ26の動作周波数およびDutyは一定とし、インバータ26の電源電圧と加熱電力は、同一の鍋においては1対1の関係とする。 Here, in order to make the change in power easy to understand, the operating frequency and duty of the inverter 26 are constant, and the power supply voltage and heating power of the inverter 26 have a one-to-one relationship in the same pan.
図3に示すように、あるタイミングでIGBT11またはIGBT13を導通状態から非導通状態へと遷移させると、整流ブリッジ17の回路は開放状態となり、整流ブリッジ17の出力電圧は零となる。その結果、インバータ26の動作に関わらず鍋20は加熱されなくなる。 As shown in FIG. 3, when the IGBT 11 or the IGBT 13 is changed from the conductive state to the non-conductive state at a certain timing, the circuit of the rectifier bridge 17 is opened, and the output voltage of the rectifier bridge 17 becomes zero. As a result, the pan 20 is not heated regardless of the operation of the inverter 26.
本開発の方式を用いれば、一定周波数且つDuty50%でインバータ26を動作させても、加熱に寄与しない期間を設けることができるため、単位時間当たりの平均電力は定格以下に抑えることができる。 If the system of this development is used, even if the inverter 26 is operated at a constant frequency and a duty of 50%, a period that does not contribute to heating can be provided, so that the average power per unit time can be kept below the rating.
従って、電力供給時は設定した加熱電力に関係なくインバータ26を一定周波数且つDuty50%で動作させることにより、加熱効率の向上を図ることができる。 Therefore, when the power is supplied, the heating efficiency can be improved by operating the inverter 26 at a constant frequency and a duty of 50% regardless of the set heating power.
また、従来の方式では、鍋の種類を変えることにより負荷の特性が変化した場合、インバータ26を一定周波数且つDuty50%で動作させると加熱電力が変化してしまい定格加熱電力を一定にすることができなかったが、本開発の方式を用いれば、加熱しやすい特性の鍋を加熱する場合は、加熱に寄与しない期間を長く設けることにより、定格加熱電力を一定にすることができる(図2中のA=図3中のB)。 Moreover, in the conventional system, when the characteristics of the load change by changing the type of the pan, if the inverter 26 is operated at a constant frequency and a duty of 50%, the heating power changes and the rated heating power can be made constant. Although it was not possible, when using the method of this development, the rated heating power can be made constant by providing a long period of time that does not contribute to heating when heating a pan that is easy to heat (see FIG. 2). A = B in FIG.
IGBT11およびIGBT13を非導通状態にすることなく、負荷の共振周波数近傍の駆動周波数且つDuty50%でインバータ26を動作させることにより加熱電力が定格となる鍋に比べて、抵抗率が低い鍋20を加熱する場合、定格加熱電力を鍋20に与えるためには回路に流れる電流値が大きくなる。 By heating the inverter 26 at a drive frequency near the resonance frequency of the load and a duty of 50% without heating the IGBT 11 and the IGBT 13, the pot 20 having a low resistivity is heated compared to a pot whose heating power is rated. In this case, in order to give the rated heating power to the pan 20, the value of the current flowing through the circuit becomes large.
電流が増えると共振によりインバータ26の部品などに印加される電圧も大きくなり、その結果、部品の耐電流や耐電圧を増加させる必要がある。インバータ26に発生する電圧や電流はインバータ26に供給される電源電圧に相関があり、電源電圧が高いほど電圧や電流が大きくなる。 As the current increases, the voltage applied to the components of the inverter 26 and the like increases due to resonance. As a result, it is necessary to increase the current resistance and voltage resistance of the components. The voltage and current generated in the inverter 26 are correlated with the power supply voltage supplied to the inverter 26, and the voltage and current increase as the power supply voltage increases.
以上のように、本実施の形態においては、抵抗率の低い材質を加熱するときは、IGBT11およびIGBT13を非導通とするタイミングは交流電源18の瞬時電圧が大きなところとすることにより、インバータ26に発生する電圧や電流のピーク値を抑えることができるため、定格の小さい部品を使用することができ、安価に実現することができる。 As described above, in the present embodiment, when a material having a low resistivity is heated, the timing at which the IGBT 11 and the IGBT 13 are made non-conductive is set at a place where the instantaneous voltage of the AC power supply 18 is large, so that the inverter 26 Since the peak value of the generated voltage and current can be suppressed, parts with a small rating can be used, and the cost can be reduced.
また、本開発の方式での電力調節は、整流ブリッジ18とインバータ26との間に降圧回路を設ける方式よりも動作周波数が低いため、スイッチング素子での損失を低くするこ
とができる。
In addition, the power adjustment in the developed system has a lower operating frequency than the system in which a step-down circuit is provided between the rectifier bridge 18 and the inverter 26, so that the loss in the switching element can be reduced.
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態の誘導加熱装置の加熱電力の制御手段を示す図であり、IGBT11およびIGBT13の非導通期間を調節した図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram showing the heating power control means of the induction heating apparatus according to the second embodiment of the present invention, and is a diagram in which the non-conduction periods of the IGBT 11 and the IGBT 13 are adjusted.
図4において、平均電力は単位時間当たりの加熱量であるため、鍋を加熱していない非導通期間を制御することにより、加熱電力を調節することができる(図4中のC>図4中のD)。 In FIG. 4, since the average power is the heating amount per unit time, the heating power can be adjusted by controlling the non-conduction period when the pan is not heated (C in FIG. 4> C in FIG. 4). D).
本開発の方式で電力を調節する場合、低い加熱電力であってもインバータ26の動作周波数は共振周波数近傍、且つDuty50%で動作させることができるため、加熱効率の向上を図ることができる。 When the power is adjusted by the method of this development, even if the heating power is low, the operation frequency of the inverter 26 can be operated in the vicinity of the resonance frequency and at a duty of 50%, so that the heating efficiency can be improved.
図5は、本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置の清流ブリッジの構成部品であるIGBT11およびIGBT13が非導通期間から導通期間に遷移するタイミングを示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating the timing at which the IGBT 11 and the IGBT 13 which are components of the clear current bridge of the induction heating device according to the second embodiment of the present invention transition from the non-conduction period to the conduction period.
図5において、インバータ26は鍋の種類に関わらず一定周波数且つDuty50%近傍で動作しているため、交流電源18の電源電圧が大きい状態でIGBT11およびIGBT13を非導通状態から導通状態へと遷移させると、瞬時にしてインバータ26に大電流/大電圧が加わり、スイッチング素子を破壊してしまう可能性がある。 In FIG. 5, since the inverter 26 operates at a constant frequency and in the vicinity of 50% Duty regardless of the type of pan, the IGBT 11 and the IGBT 13 are transitioned from a non-conducting state to a conducting state when the power supply voltage of the AC power source 18 is large. Then, a large current / large voltage is instantaneously applied to the inverter 26, and the switching element may be destroyed.
そこで、IGBT11およびIGBT13を非導通状態から導通状態へと遷移するタイミングは、交流電源18の電源電圧が零付近とする。 Therefore, the timing at which the IGBT 11 and the IGBT 13 transition from the non-conducting state to the conducting state is such that the power supply voltage of the AC power supply 18 is near zero.
これにより、整流ブリッジ17の出力電圧は、零電圧から電源周波数で徐々に電圧が上昇していくため、インバータ26を構成するスイッチング素子をはじめとする回路構成部品の破壊を防ぐことができる。 As a result, the output voltage of the rectifier bridge 17 gradually increases from the zero voltage at the power supply frequency, so that it is possible to prevent the destruction of circuit components including the switching elements constituting the inverter 26.
図6は、本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置の加熱電力を小さくするときの整流ブリッジの構成部品であるIGBTのゲート信号と整流ブリッジの出力電圧の関係を示すである。 FIG. 6 shows the relationship between the gate signal of the IGBT, which is a component of the rectifier bridge, and the output voltage of the rectifier bridge when the heating power of the induction heating device in the second embodiment of the present invention is reduced.
インバータ26に供給する電源電圧が殆ど必要のないときは、交流電源18の電源周期毎にIGBT11およびIGBT13を制御する必要がないため、IGBT11およびIGBT13の動作周期を交流電源18の電源周期よりも長くすることにより、IGBT11およびIGBT13の導通から非導通へと遷移するとき、非導通から導通状態へと遷移するときの両方において、電源電圧が零付近でスイッチングすることができるため、インバータ26に用いられているIGBT19およびIGBT20のみならず、整流ブリッジ17に用いられているIGBT11およびIGBT13のスイッチング素子の破壊も抑制することができる。 When the power supply voltage supplied to the inverter 26 is almost unnecessary, it is not necessary to control the IGBT 11 and the IGBT 13 for every power supply cycle of the AC power supply 18, so that the operation cycle of the IGBT 11 and IGBT 13 is longer than the power supply cycle of the AC power supply 18. As a result, the power supply voltage can be switched near zero both when the IGBT 11 and the IGBT 13 transition from conduction to non-conduction and when the IGBT 11 and IGBT 13 transit from the non-conduction to the conduction state. The destruction of the switching elements of the IGBT 11 and the IGBT 13 used in the rectifier bridge 17 as well as the IGBT 19 and the IGBT 20 that are used can be suppressed.
また、インバータ26の動作期間中は、交流電源18の電圧と交流電源18から流れる電流の位相差が零となるため、力率が1の状態で動作することにより、高い効率で負荷に電力を供給することができる。 Further, during the operation period of the inverter 26, the phase difference between the voltage of the AC power supply 18 and the current flowing from the AC power supply 18 becomes zero, so that the power is supplied to the load with high efficiency by operating with the power factor of 1. Can be supplied.
前記実施の形態1および2では、インバータ26内のIGBT21およびIGBT22のDutyは常に50%一定としたが、加熱電力をきめ細かく制御したいときなどは、Duty制御を併用してもよい。 In the first and second embodiments, the duty of the IGBT 21 and the IGBT 22 in the inverter 26 is always 50% constant. However, when it is desired to finely control the heating power, the duty control may be used together.
また、前記実施の形態1および2では、整流ブリッジ17を構成するスイッチング素子としてIGBTを適用した場合を挙げたが、一方向のみに電流を流すように制御することができるスイッチング素子であればどのようなスイッチング素子でも本発明に適用することができるため、例えばサイリスタなど低周波数駆動向きのスイッチング素子やリレーなど機械的なスイッチング素子も適用することができ、スイッチング素子をIGBTのみに限定する必要はない。 In the first and second embodiments, the IGBT is used as the switching element constituting the rectifying bridge 17. However, any switching element that can be controlled so that current flows in only one direction can be used. Since such a switching element can also be applied to the present invention, for example, a switching element suitable for low-frequency driving such as a thyristor and a mechanical switching element such as a relay can be applied, and it is necessary to limit the switching element to only an IGBT. Absent.
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、インバータの駆動周波数やDutyを変更することなく、電力を調節することができ、誘導加熱装置の加熱効率の向上が可能となるので、誘導加熱をおこなう機器に有効である。 As described above, the induction heating device according to the present invention can adjust the power without changing the drive frequency and duty of the inverter and can improve the heating efficiency of the induction heating device. It is effective for equipment that performs
11 IGBT
12 ダイオード
13 IGBT
14 ダイオード
15 第1のダイオード
16 第2のダイオード
17 整流ブリッジ
18 交流電源
19 LCフィルタ
20 鍋(負荷)
21 IGBT
22 IGBT
23 加熱コイル
24 共振コンデンサ
25 スナバコンデンサ
26 インバータ
27 制御手段
11 IGBT
12 Diode 13 IGBT
14 diode 15 first diode 16 second diode 17 rectifier bridge 18 AC power supply 19 LC filter 20 pan (load)
21 IGBT
22 IGBT
23 Heating coil 24 Resonance capacitor 25 Snubber capacitor 26 Inverter 27 Control means
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008124299A JP2009272267A (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Induction heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008124299A JP2009272267A (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Induction heating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009272267A true JP2009272267A (en) | 2009-11-19 |
Family
ID=41438627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008124299A Pending JP2009272267A (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Induction heating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009272267A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104638945A (en) * | 2015-03-05 | 2015-05-20 | 潍坊市金华信电炉制造有限公司 | IGBT (insulated gate bipolar translator) serial inverting medium-frequency power supply device |
| KR20210015322A (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-10 | 엘지전자 주식회사 | Induction heating device |
-
2008
- 2008-05-12 JP JP2008124299A patent/JP2009272267A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104638945A (en) * | 2015-03-05 | 2015-05-20 | 潍坊市金华信电炉制造有限公司 | IGBT (insulated gate bipolar translator) serial inverting medium-frequency power supply device |
| KR20210015322A (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-10 | 엘지전자 주식회사 | Induction heating device |
| KR102782751B1 (en) * | 2019-08-01 | 2025-03-14 | 엘지전자 주식회사 | Induction heating device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5677203B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JP5909402B2 (en) | Power conversion device and induction heating device using the same | |
| EP2066013A2 (en) | Electric power converter and control method for the same | |
| US20080043506A1 (en) | Dc-ac converter | |
| KR19990087799A (en) | High Frequency Inverter and Induction Heating Cooker | |
| TW201005461A (en) | Voltage regulator and control method thereof | |
| JP3977666B2 (en) | Inverter cooker | |
| CN105210284B (en) | Auxiliary resonance commutating pole current transformer with voltage balancing circuit | |
| JPH04230988A (en) | Driving circuit for inverter microwave oven | |
| JP2008021469A (en) | Electromagnetic induction heating device | |
| JP2009099350A (en) | Induction heating device | |
| JP5223315B2 (en) | Induction heating device | |
| JP2009110893A (en) | Induction heating device | |
| JP2009272267A (en) | Induction heating device | |
| CN103548416A (en) | Induction heating device | |
| US20080037299A1 (en) | Method for driving dc-ac converter | |
| JP4613585B2 (en) | Induction heating device | |
| JP5383526B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JP3460997B2 (en) | Induction heating device | |
| JP2005116385A (en) | Induction heating device | |
| JP2009289422A (en) | Induction heating apparatus | |
| WO2001052602A9 (en) | Apparatus and method for inductive heating | |
| JP4313331B2 (en) | Induction heating device | |
| JP4107150B2 (en) | Induction heating device | |
| JP7824201B2 (en) | electromagnetic induction heating device |