JP2014006992A - Electromagnetic induction heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱調理器などインバータ方式の電磁誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter type electromagnetic induction heating apparatus such as an induction heating cooker.
電磁誘導加熱装置は、加熱コイルに高周波電流を流し、コイルに近接して配置された金属製の被加熱物に渦電流を発生させ、被加熱物自体の電気抵抗により発熱させる。被加熱物の温度制御が可能で安全性が高いことから、新しい熱源として認知されている。一般に、被加熱物が磁性体で固有抵抗が大きい鉄は加熱し易く、非磁性体で低抵抗の銅やアルミなどは加熱し難い。 The electromagnetic induction heating device causes a high-frequency current to flow through a heating coil, generates an eddy current in a metal heated object disposed close to the coil, and generates heat by the electric resistance of the heated object itself. It is recognized as a new heat source because it can control the temperature of the object to be heated and is highly safe. In general, iron to be heated is a magnetic substance and iron having a large specific resistance is easy to heat, and non-magnetic substance and low resistance copper, aluminum and the like are difficult to heat.
このような問題を解決する従来例として、特許第４７９４５３３号公報に開示されるような誘導加熱装置がある。この装置は、被加熱物の状態、種類等に応じてフルブリッジ回路構成とハーフブリッジ回路構成を切り替え、アルミなどの非磁性材質の被加熱物を加熱する際には、２つのハーフブリッジ回路を交互に駆動して加熱コイルに電流を供給する。 As a conventional example for solving such a problem, there is an induction heating device as disclosed in Japanese Patent No. 4794533. This device switches between a full-bridge circuit configuration and a half-bridge circuit configuration according to the state and type of the object to be heated. When heating a non-magnetic material such as aluminum, two half-bridge circuits are used. Drive alternately to supply current to the heating coil.
特許文献１に開示された従来技術において、２つのハーフブリッジ回路を交互に駆動するため、スイッチング損失を低減することは可能であるが、休止している期間に一方のハーフブリッジ回路に加熱コイルの全電流が流れるため、導通損失の面では２つのハーフブリッジ回路を有効に利用しているとは言えない。 In the prior art disclosed in Patent Document 1, since two half-bridge circuits are driven alternately, it is possible to reduce the switching loss. Since all current flows, it cannot be said that the two half-bridge circuits are effectively used in terms of conduction loss.
本発明は、非磁性体で低抵抗の銅やアルミなどを加熱する場合の導通損失およびスイッチング損失を低減し、かつ磁性体で高抵抗の鉄などを加熱する場合においてもスイッチング損失を低減してスイッチング素子の発熱を抑え、加熱効率の高い電磁誘導加熱装置を提供することである。 The present invention reduces conduction loss and switching loss when heating non-magnetic material such as low resistance copper or aluminum, and also reduces switching loss when heating high resistance iron or the like with magnetic material. An object of the present invention is to provide an electromagnetic induction heating device that suppresses heat generation of a switching element and has high heating efficiency.
上記課題を解決するため、本発明の電磁誘導加熱装置では、直流電源と、該直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータを具備し、前記インバータは、２個のスイッチング素子を直列接続した第一の上下アームと、２個のスイッチング素子を直列接続した第二の上下アームと、前記第一の上下アームの出力端子と前記直流電源の電極との間に接続された、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと第一の共振コンデンサの直列回路と、前記第一の上下アームと第二の上下アームの出力端子間に接続された、前記加熱コイルと第二の共振コンデンサと第一のスイッチ手段の直列回路と、前記第一の上下アームと第二の上下アームの出力端子間を短絡する第二のスイッチ手段を備え、前記第二の上下アームには、前記第一の上下アームよりも高速なスイッチング素子を用いた。 In order to solve the above problems, the electromagnetic induction heating device of the present invention includes a DC power supply and an inverter that converts a DC voltage from the DC power supply into an AC voltage, and the inverter connects two switching elements in series. The heated object connected between the first upper and lower arms, the second upper and lower arms in which two switching elements are connected in series, the output terminal of the first upper and lower arms and the electrode of the DC power supply A series circuit of a heating coil for induction heating and a first resonance capacitor, and the heating coil, the second resonance capacitor, and the first circuit connected between output terminals of the first upper and lower arms and the second upper and lower arms. And a second switch means for short-circuiting between the output terminals of the first upper and lower arms and the second upper and lower arms, and the second upper and lower arms include the first upper and lower arms. Yo Using a high-speed switching element also.
本発明によれば、非磁性体で低抵抗の銅やアルミなどを加熱する場合の導通損失およびスイッチング損失を低減し、かつ磁性体で高抵抗の鉄などを加熱する場合においてもスイッチング損失を低減してスイッチング素子の発熱を抑え、加熱効率の高い電磁誘導加熱装置を提供することができる。 According to the present invention, conduction loss and switching loss are reduced when heating non-magnetic material such as low resistance copper or aluminum, and switching loss is also reduced when heating magnetic material such as high resistance iron. Thus, it is possible to provide an electromagnetic induction heating device that suppresses heat generation of the switching element and has high heating efficiency.
以下に、図面を参照して、本発明の望ましい実施例を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、実施例１の電磁誘導加熱装置の回路構成図であり、図示しない被加熱物（例えば、調理鍋）が加熱コイル１１と磁気結合し被加熱物（調理鍋）に電力が供給される。図１において、直流電源１の正電極と負電極間には、パワー半導体スイッチング素子５ａと５ｂが直列に接続された第一の上下アーム３と、パワー半導体スイッチング素子５ｃと５ｄが直列に接続された第二の上下アーム４が接続されている。第一の上下アーム３のスイッチング素子５ａ、５ｂは大電流に適したＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。一方、第二の上下アーム４のスイッチング素子５ｃ、５ｄは第一の上下アーム３のスイッチング素子５ａ、５ｂよりスイッチング速度の速いパワー半導体スイッチング素子を用いる。本実施例では、ＳＪ（超接合：Superjunction）−ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）を用いており、近年では、既存のＭＯＳＦＥＴよりオン抵抗が劇的に小さい素子が開発されている。これにより、高周波化によるスイッチング損失の低減に加え、導通損失の低減にも効果的である。スイッチング素子５ａから５ｄにはそれぞれダイオード６ａから６ｄが逆方向に並列接続されている。尚、ダイオード６ｃと６ｄはＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを用いることも可能である。スイッチング素子５ａから５ｄにはそれぞれスナバコンデンサ７ａから７ｄが並列に接続されている。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the electromagnetic induction heating apparatus according to the first embodiment. A heated object (for example, a cooking pot) (not shown) is magnetically coupled to the heating coil 11 and power is supplied to the heated object (cooking pot). The In FIG. 1, a first upper and lower arm 3 having power semiconductor switching elements 5 a and 5 b connected in series and power semiconductor switching elements 5 c and 5 d are connected in series between the positive electrode and the negative electrode of the DC power source 1. A second upper and lower arm 4 is connected. The switching elements 5a and 5b of the first upper and lower arms 3 use IGBTs (insulated gate bipolar transistors) suitable for large currents. On the other hand, the switching elements 5c and 5d of the second upper and lower arm 4 are power semiconductor switching elements having a faster switching speed than the switching elements 5a and 5b of the first upper and lower arm 3. In this embodiment, an SJ (Superjunction) -MOSFET (MOS type field effect transistor) is used, and in recent years, an element whose on-resistance is dramatically smaller than that of an existing MOSFET has been developed. This is effective in reducing conduction loss in addition to switching loss due to higher frequency. Diodes 6a to 6d are connected in parallel in the reverse direction to the switching elements 5a to 5d, respectively. The diodes 6c and 6d can be MOSFET parasitic diodes. Snubber capacitors 7a to 7d are connected in parallel to the switching elements 5a to 5d, respectively.
第一の上下アーム３の出力端子には加熱コイル１１の一端が接続されており、加熱コイル１１の他端と直流電源１の負電極間には第一の共振コンデンサ１２が接続され第一の共振負荷回路５０を構成している。また、加熱コイル１１の他端と第二の上下アームの出力端子間には第二の共振コンデンサ１３とリレー２０の直列回路が接続されている。加熱コイル１１と第一の共振コンデンサ１２及び第二の共振コンデンサ１３により第二の共振負荷回路６０を構成しており、被加熱物の材質や設定火力に応じてリレー２０を切り替えることにより、第一の共振負荷回路５０と第二の共振負荷回路６０とを切り替えることができる。なお、図１では、加熱コイル１１と第一の共振コンデンサ１２の直列回路を第一の上下アーム３の出力端子と直流電源１の負電極との間に設けたが、第一の上下アーム３の出力端子と直流電源１の正電極との間に設けても良い。 One end of the heating coil 11 is connected to the output terminal of the first upper and lower arm 3, and a first resonance capacitor 12 is connected between the other end of the heating coil 11 and the negative electrode of the DC power supply 1. A resonant load circuit 50 is configured. A series circuit of a second resonance capacitor 13 and a relay 20 is connected between the other end of the heating coil 11 and the output terminals of the second upper and lower arms. The heating coil 11, the first resonance capacitor 12, and the second resonance capacitor 13 constitute a second resonance load circuit 60. By switching the relay 20 according to the material of the object to be heated and the set heating power, One resonant load circuit 50 and the second resonant load circuit 60 can be switched. In FIG. 1, the series circuit of the heating coil 11 and the first resonance capacitor 12 is provided between the output terminal of the first upper and lower arm 3 and the negative electrode of the DC power source 1. May be provided between the output terminal and the positive electrode of the DC power source 1.
第一の上下アーム３と第二の上下アーム４の出力端子間にはリレー２１が接続されている。リレー２０がオフ状態となり第二の上下アーム４が第二の共振負荷回路６０から切り離されたときに、リレー２１をオン状態に切り替えることで、第二の上下アーム４の出力端子と第一の上下アーム３の出力端子が接続され、第一、第二の上下アームの上アーム同士および下アーム同士のスイッチング素子が並列に接続される。 A relay 21 is connected between the output terminals of the first upper and lower arms 3 and the second upper and lower arms 4. When the relay 20 is turned off and the second upper and lower arm 4 is disconnected from the second resonant load circuit 60, the relay 21 is switched to the on state, whereby the output terminal of the second upper and lower arm 4 and the first The output terminals of the upper and lower arms 3 are connected, and the switching elements of the upper and lower arms of the first and second upper and lower arms are connected in parallel.
ここで、図１において、加熱コイル１１と被加熱物（図示せず）は磁気的に結合するため、被加熱物を加熱コイル１１側からみた等価回路に変換すると、被加熱物の等価抵抗と等価インダクタンスが直列に接続された構成になる。等価抵抗及び等価インダクタンスは、被加熱物の材質によって異なり、非磁性体で低抵抗の銅やアルミの場合は等価抵抗及び等価インダクタンスのどちらも小さくなり、磁性体で高抵抗の鉄の場合はどちらも大きくなる。 Here, in FIG. 1, since the heating coil 11 and the object to be heated (not shown) are magnetically coupled, when the object to be heated is converted into an equivalent circuit viewed from the side of the heating coil 11, the equivalent resistance of the object to be heated is The equivalent inductance is connected in series. Equivalent resistance and equivalent inductance vary depending on the material of the object to be heated, both non-magnetic and low resistance copper and aluminum both reduce equivalent resistance and equivalent inductance, and both magnetic and high resistance iron. Also grows.
次に、図２の動作説明図及び図３、図４の動作波形を用いて、被加熱物が銅やアルミの場合における動作を説明する。図２は、本実施例における各素子のオンオフ状態を表している。図３は、本実施例における動作波形を示している。図４は、比較例における動作波形を示している。図３、図４において、ｖｇ（５ａ）からｖｇ（５ｄ）はそれぞれスイッチング素子５ａから５ｄのゲート電圧、ｉ（５ａ）からｉ（５ｄ）はそれぞれスイッチング素子５ａから５ｄの電流、ｉ（６ａ）からｉ（６ｄ）はそれぞれダイオード６ａから６ｄの電流、ｖｃ（５ａ）からｖｃ（５ｄ）はそれぞれスイッチング素子５ａから５ｄにかかる電圧、ｌｏｓｓ（５ａ）からｌｏｓｓ（５ｄ）は各スイッチング素子５ａから５ｄの損失を表している。図２において、被加熱物が銅やアルミの場合は、リレー２０をオフ、リレー２１をオンし、第一の上下アーム３と第二の上下アーム４とが並列接続された状態で加熱コイル１１及び第一の共振コンデンサ１２に電流を流す。この構成は電流共振型の変形ハーフブリッジと言われるＳＥＰＰ（Single Ended Push-Pull）方式インバータとなる。被加熱物の表皮抵抗は周波数の平方根に比例する特徴があり、銅またはアルミなどの低抵抗の被加熱物を加熱する場合には、周波数を高くすることが有効である。従って、第一の上下アーム３を例えば約９０kHzの周波数で駆動できるように第一の共振コンデンサ１２の容量を設定する。前述のように、非磁性体で低抵抗の被加熱物は等価抵抗が小さいため所望の出力を得るには大きな電流を流す必要がある。 Next, the operation when the object to be heated is copper or aluminum will be described with reference to the operation explanatory diagram of FIG. 2 and the operation waveforms of FIGS. FIG. 2 shows an on / off state of each element in the present embodiment. FIG. 3 shows operation waveforms in this embodiment. FIG. 4 shows operation waveforms in the comparative example. 3 and 4, vg (5a) to vg (5d) are the gate voltages of the switching elements 5a to 5d, i (5a) to i (5d) are the currents of the switching elements 5a to 5d, and i (6a) To i (6d) are currents of the diodes 6a to 6d, vc (5a) to vc (5d) are voltages applied to the switching elements 5a to 5d, and loss (5a) to loss (5d) are the switching elements 5a to 5d. Represents the loss. In FIG. 2, when the object to be heated is copper or aluminum, the relay 20 is turned off, the relay 21 is turned on, and the first upper and lower arms 3 and 4 are connected in parallel with the heating coil 11. In addition, a current is passed through the first resonance capacitor 12. This configuration is an SEPP (Single Ended Push-Pull) type inverter called a current resonance type modified half bridge. The skin resistance of the object to be heated is proportional to the square root of the frequency, and it is effective to increase the frequency when heating the object to be heated such as copper or aluminum. Therefore, the capacity of the first resonant capacitor 12 is set so that the first upper and lower arms 3 can be driven at a frequency of about 90 kHz, for example. As described above, a non-magnetic, low-resistance object to be heated has a small equivalent resistance, so that a large current needs to flow to obtain a desired output.
本実施例では、図２、図３に示すように、第一の上下アーム３のスイッチング素子５ａと第二の上下アーム４のスイッチング素子５ｃを同期してオンすることにより、加熱コイル１１の電流がスイッチング素子５ａと５ｃに各々分流（ｉ（５ａ）、ｉ（５ｃ））して流れる。同様に、第一の上下アーム３のスイッチング素子５ｂと第二の上下アーム４のスイッチング素子５ｄを同期してオンすることにより、加熱コイル１１の電流がスイッチング素子５ｂと５ｄに各々分流（ｉ（５ｂ）、ｉ（５ｄ））して流れる。従って、図４の比較例に示すように、第一の上下アーム３のみで加熱した場合よりもスイッチング素子に電流が流れている期間に発生する導通損失を低減することが可能である。 In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the switching element 5 a of the first upper and lower arm 3 and the switching element 5 c of the second upper and lower arm 4 are turned on in synchronization, whereby the current of the heating coil 11 is turned on. Flows separately through the switching elements 5a and 5c (i (5a) and i (5c)). Similarly, the switching element 5b of the first upper and lower arm 3 and the switching element 5d of the second upper and lower arm 4 are turned on in synchronization, whereby the current of the heating coil 11 is divided into the switching elements 5b and 5d (i ( 5b) and i (5d)). Therefore, as shown in the comparative example of FIG. 4, it is possible to reduce the conduction loss that occurs during the period in which the current flows through the switching element, compared to the case where only the first upper and lower arms 3 are heated.
ここで、本実施例では前述のように、上下アーム３のスイッチング素子５ａ、５ｂにＩＧＢＴ、上下アーム４のスイッチング素子５ｃ、５ｄにＳＪ−ＭＯＳＦＥＴを用いている。一般にＩＧＢＴは図４の比較例に示すようにターンオフ時にテール電流（ｉ（５ａ）、ｉ（５ｂ））が流れるため、ターンオフ損失（ｌｏｓｓ（５ａ）、ｌｏｓｓ（５ｂ））は大きくなる。一方、ＭＯＳＦＥＴは、ＩＧＢＴに比べるとスイッチング速度が速いため、ターンオフ損失を低減することが可能である。そこで、本実施例では、図２、図３に示すように、上下アーム３のスイッチング素子５ａ、５ｂ（ＩＧＢＴ）を上下アーム４のスイッチング素子５ｃ、５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）よりもｔ１の時間分だけ早くターンオフする。これにより、スイッチン素子５ａ、５ｂ（ＩＧＢＴ）は素子に印加される電圧（ｖｃ（５ａ）、ｖｃ（５ｄ））がゼロボルトの状態でターンオフすることができるため、図３に示すようにスイッチング素子５ａ、５ｂ（ＩＧＢＴ）のターンオフ損失をゼロにすることが可能であり、損失としては導通損失（ｌｏｓｓ（５ａ）、ｌｏｓｓ（５ｂ））のみとなる。一方、上下アーム４のスイッチング素子５ｃ、５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）には、ｔ１の期間に電流が増加しターンオフ時には大きな電流を遮断することになるがスイッチング速度が速いため、電流と電圧の重なり期間は短く、上下アーム３（ＩＧＢＴ）のみで加熱した場合のスイッチング損失（図４：ｌｏｓｓ（５ａ））よりも低く抑えることが可能である。 In this embodiment, as described above, IGBTs are used for the switching elements 5 a and 5 b of the upper and lower arms 3, and SJ-MOSFETs are used for the switching elements 5 c and 5 d of the upper and lower arms 4. In general, since a tail current (i (5a), i (5b)) flows at the turn-off time in the IGBT as shown in the comparative example of FIG. 4, the turn-off loss (loss (5a), loss (5b)) becomes large. On the other hand, the MOSFET has a faster switching speed than the IGBT, and thus can reduce the turn-off loss. Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the switching elements 5a and 5b (IGBT) of the upper and lower arms 3 are faster than the switching elements 5c and 5d (MOSFET) of the upper and lower arms 4 by the time t1. Turn off. As a result, the switching elements 5a and 5b (IGBT) can be turned off with the voltages (vc (5a) and vc (5d)) applied to the elements being zero volts. The turn-off loss of 5a, 5b (IGBT) can be made zero, and the loss is only the conduction loss (loss (5a), loss (5b)). On the other hand, in the switching elements 5c and 5d (MOSFET) of the upper and lower arms 4, a current increases during the period t1 and a large current is cut off at the time of turn-off. However, since the switching speed is fast, the current and voltage overlap period is short. In addition, it is possible to suppress the switching loss (FIG. 4: loss (5a)) lower when heating is performed only by the upper and lower arms 3 (IGBT).
このように、本実施例では被加熱物が銅やアルミの場合に、２つの上下アームを同期して駆動し大きなコイル電流を各々の上下アームに分流して流すことで導通損失を低減し、かつ高周波で電流を遮断するスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いることでスイッチング損失を低減することが可能である。 Thus, in this example, when the object to be heated is copper or aluminum, the conduction loss is reduced by driving the two upper and lower arms synchronously and diverting a large coil current to each upper and lower arm. In addition, it is possible to reduce switching loss by using a MOSFET as a switching element that cuts off current at high frequency.
次に、図５の動作説明図及び図６の動作波形を用いて、被加熱物が鉄の場合における動作を説明する。図５において、被加熱物が鉄の場合は、リレー２０をオン、リレー２１をオフし、第一の上下アーム３及び第二の上下アーム４と加熱コイル１１及び第一、第二の共振コンデンサ１２、１３から構成されるフルブリッジ方式のインバータで加熱を行う。前述のように、磁性体で高抵抗の被加熱物は等価抵抗が大きいため共振負荷回路には電流が流れ難い。従って、フルブリッジ方式に切り替えることによりインバータの出力電圧を２倍に高め所望の出力を得る。前述の銅やアルミの場合は抵抗が小さいためインバータの周波数を約９０kHzにし表皮抵抗を高くしたが、鉄の場合は元々抵抗が大きいため、約２０kHzの周波数で第一の上下アーム３及び第二の上下アーム４を駆動する。前述のように第一の共振コンデンサ１２の容量は、約９０kHzの駆動周波数に合わせて設定するが、第二の共振コンデンサ１３の容量は、約２０kHzの駆動周波数に合わせて設定する。駆動周波数が大きく異なるため、第二の共振コンデンサ１３の容量は第一の共振コンデンサ１２より十分に大きい値になる。従って、フルブリッジ方式のインバータの共振周波数は、主に第二の共振コンデンサ１３により設定される。本実施例ではリレー２０の切り替えにより、共振コンデンサの容量も同時に切り替えが可能であり、被加熱物の材質に合わせてインバータの駆動周波数の設定範囲を広げ、最適な周波数で加熱することができる。 Next, the operation when the object to be heated is iron will be described using the operation explanatory diagram of FIG. 5 and the operation waveform of FIG. In FIG. 5, when the object to be heated is iron, the relay 20 is turned on, the relay 21 is turned off, the first upper and lower arms 3, the second upper and lower arms 4, the heating coil 11, and the first and second resonant capacitors. Heating is performed by a full-bridge inverter composed of 12 and 13. As described above, an object to be heated, which is a magnetic substance and has a high resistance, has a large equivalent resistance, so that it is difficult for a current to flow through the resonant load circuit. Therefore, by switching to the full bridge method, the output voltage of the inverter is doubled to obtain a desired output. In the case of copper or aluminum, the resistance is small, so the inverter frequency is about 90 kHz, and the skin resistance is high. However, in the case of iron, the resistance is originally high, so the first upper and lower arms 3 and 2 at a frequency of about 20 kHz. The upper and lower arms 4 are driven. As described above, the capacity of the first resonance capacitor 12 is set according to the driving frequency of about 90 kHz, while the capacity of the second resonance capacitor 13 is set according to the driving frequency of about 20 kHz. Since the driving frequency is greatly different, the capacity of the second resonance capacitor 13 is sufficiently larger than that of the first resonance capacitor 12. Accordingly, the resonance frequency of the full-bridge inverter is mainly set by the second resonance capacitor 13. In this embodiment, by switching the relay 20, the capacity of the resonant capacitor can be switched at the same time, and the setting range of the inverter drive frequency can be expanded according to the material of the object to be heated, and heating can be performed at an optimum frequency.
本実施例では、上下アーム３のスイッチング素子５ａ、５ｂにＩＧＢＴを用いているため、スイッチング損失の課題は残る。そこで、本実施例では、図５、図６に示すように、スイッチング素子５ａ、５ｂ（ＩＧＢＴ）からなる上下アーム３と、スイッチング素子５ｃ、５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）からなる上下アーム４とに位相差φを設け、上下アーム３を上下アーム４より遅らせて駆動する。これにより、図６に示すように、スイッチン素子５ａ（ＩＧＢＴ）の遮断電流（ｉｏｆｆ（５ａ））をスイッチング素子５ｄの遮断電流（ｉｏｆｆ（５ｄ））よりも小さくすることができ、スイッチング素子５ａ（ＩＧＢＴ）のスイッチング損失（ｌｏｓｓ（５ａ））を抑えることができる。図示していないが、スイッチング素子５ｂ（ＩＧＢＴ）についても、同様にスイッチング損失を抑えることができる。 In this embodiment, since IGBTs are used for the switching elements 5a and 5b of the upper and lower arms 3, the problem of switching loss remains. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the phase difference φ between the upper and lower arms 3 made of the switching elements 5a and 5b (IGBT) and the upper and lower arms 4 made of the switching elements 5c and 5d (MOSFET). The upper and lower arms 3 are driven later than the upper and lower arms 4. Thereby, as shown in FIG. 6, the cutoff current (ioff (5a)) of the switching element 5a (IGBT) can be made smaller than the cutoff current (ioff (5d)) of the switching element 5d, and the switching element 5a The switching loss (loss (5a)) of (IGBT) can be suppressed. Although not shown, switching loss can be similarly suppressed for the switching element 5b (IGBT).
このように、本実施例では被加熱物が鉄の場合においても、２つの上下アームに位相差を設け、大きな電流を遮断するスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いることでスイッチング損失を低減することが可能である。 Thus, in this embodiment, even when the object to be heated is iron, it is possible to reduce the switching loss by providing a phase difference between the two upper and lower arms and using the MOSFET as a switching element that cuts off a large current. is there.
図７は、実施例２の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。実施例１の図１と同一部分については同一符号を付しており説明は省略する。 FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the electromagnetic induction heating device according to the second embodiment. The same portions as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図７において、図１と異なる点は、上下アーム３の上アームがスイッチング素子５ａからインダクタ８ａに代わり、上下アーム４の上アームがスイッチング素子５ｃからインダクタ８ｃに代わった点である。また、スイッチング素子５ｂ、５ｄにそれぞれ並列接続されたコンデンサ９ｂ、９ｄは電圧共振用コンデンサとして働くことになる。これにより、実施例２は電圧共振型インバータの構成となり、実施例１の電流共振型インバータとはスイッチング素子５ｂ、５ｄにかかる電圧が異なる。 7 differs from FIG. 1 in that the upper arm of the upper and lower arms 3 is changed from the switching element 5a to the inductor 8a, and the upper arm of the upper and lower arms 4 is changed from the switching element 5c to the inductor 8c. The capacitors 9b and 9d connected in parallel to the switching elements 5b and 5d function as voltage resonance capacitors, respectively. Thereby, Example 2 becomes a structure of a voltage resonance type inverter, and the voltage concerning switching elements 5b and 5d differs from the current resonance type inverter of Example 1.
次に、図８の動作説明図及び図９の動作波形を用いて、被加熱物が銅やアルミの場合における動作を説明する。図８は、本実施例における各素子のオンオフ状態を表している。図９は、本実施例における動作波形を示している。図８において、被加熱物が銅やアルミの場合は、リレー２０をオフ、リレー２１をオンし、第一の上下アーム３と第二の上下アーム４とが並列接続された状態で加熱コイル１１及び第一の共振コンデンサ１２に電流を流す。この構成を電圧共振型ハーフブリッジ方式と称する。本実施例では、図８、図９に示すように、第一の上下アーム３のスイッチング素子５ｂと第二の上下アーム４のスイッチング素子５ｄを同期してオンすることにより、加熱コイル１１の電流がスイッチング素子５ｂと５ｄに各々分流（ｉ（５ｂ）、ｉ（５ｄ））して流れる。従って、第一の上下アーム３のみで加熱するよりもスイッチング素子に電流が流れている期間に発生する導通損失を低減することが可能である。 Next, the operation when the object to be heated is copper or aluminum will be described using the operation explanatory diagram of FIG. 8 and the operation waveform of FIG. FIG. 8 shows the on / off state of each element in the present embodiment. FIG. 9 shows operation waveforms in this embodiment. In FIG. 8, when the object to be heated is copper or aluminum, the relay 20 is turned off, the relay 21 is turned on, and the first upper and lower arms 3 and 4 are connected in parallel to the heating coil 11. In addition, a current is passed through the first resonance capacitor 12. This configuration is referred to as a voltage resonance type half bridge method. In this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the switching element 5 b of the first upper and lower arm 3 and the switching element 5 d of the second upper and lower arm 4 are turned on in synchronization, whereby the current of the heating coil 11 is turned on. Flows separately through the switching elements 5b and 5d (i (5b), i (5d)). Therefore, it is possible to reduce the conduction loss that occurs during the period in which the current flows through the switching element, rather than heating only with the first upper and lower arms 3.
ここで、本実施例では前述のように、上下アーム３のスイッチング素子５ｂにＩＧＢＴ、上下アーム４のスイッチング素子５ｄにＳＪ−ＭＯＳＦＥＴを用いている。実施例１と同様に、本実施例では、図８、図９に示すように、上下アーム３のスイッチング素子５ｂ（ＩＧＢＴ）を上下アーム４のスイッチング素子５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）よりもｔ１の時間分だけ早くターンオフする。これにより、スイッチン素子５ｂ（ＩＧＢＴ）は素子に印加される電圧（ｖｃ（５ｂ））がゼロボルトの状態でターンオフすることができるため、図９に示すようにスイッチング素子５ｂ（ＩＧＢＴ）のターンオフ損失をゼロにすることが可能であり、損失としては導通損失（ｌｏｓｓ（５ｂ））のみとなる。一方、上下アーム４のスイッチング素子５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）には、ｔ１の期間に電流が増加しターンオフ時には大きな電流を遮断することになるがスイッチング速度が速いため、電流と電圧の重なり期間は短く、ターンオフ損失を低く抑えることが可能である。 In this embodiment, as described above, the IGBT is used for the switching element 5b of the upper and lower arms 3, and the SJ-MOSFET is used for the switching element 5d of the upper and lower arms 4. As in the first embodiment, in this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the switching element 5b (IGBT) of the upper and lower arms 3 is set longer than the switching element 5d (MOSFET) of the upper and lower arms 4 by the time t1. Turn off quickly. As a result, the switch-on element 5b (IGBT) can be turned off with the voltage (vc (5b)) applied to the element being zero volts, so that the turn-off loss of the switching element 5b (IGBT) as shown in FIG. Can be made zero, and the loss is only the conduction loss (loss (5b)). On the other hand, in the switching element 5d (MOSFET) of the upper and lower arms 4, the current increases during the period t1 and a large current is cut off at the time of turn-off. Loss can be kept low.
このように、本実施例では被加熱物が銅やアルミの場合に、２つの上下アームを同期して駆動し大きなコイル電流を各々の上下アームに分流して流すことで導通損失を低減し、かつ高周波で電流を遮断するスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いることでスイッチング損失を低減することが可能である。 Thus, in this example, when the object to be heated is copper or aluminum, the conduction loss is reduced by driving the two upper and lower arms synchronously and diverting a large coil current to each upper and lower arm. In addition, it is possible to reduce switching loss by using a MOSFET as a switching element that cuts off current at high frequency.
次に、図１０の動作説明図及び図１１の動作波形を用いて、被加熱物が鉄の場合における動作を説明する。図１０において、被加熱物が鉄の場合は、リレー２０をオン、リレー２１をオフし、第一の上下アーム３と第二の上下アーム４とで加熱コイル１１及び第一、第二の共振コンデンサ１２、１３に電流を流す。この構成を電圧共振型フルブリッジ方式と称す。本実施例ではリレー２０の切り替えにより、共振コンデンサの容量も同時に切り替えが可能であり、被加熱物の材質に合わせてインバータの駆動周波数の設定範囲を広げ、最適な周波数で加熱することができる。 Next, the operation when the object to be heated is iron will be described using the operation explanatory diagram of FIG. 10 and the operation waveform of FIG. In FIG. 10, when the object to be heated is iron, the relay 20 is turned on, the relay 21 is turned off, the first upper and lower arms 3 and the second upper and lower arms 4, and the heating coil 11 and the first and second resonances. A current is passed through the capacitors 12 and 13. This configuration is referred to as a voltage resonance type full bridge method. In this embodiment, by switching the relay 20, the capacity of the resonant capacitor can be switched at the same time, and the setting range of the inverter drive frequency can be expanded according to the material of the object to be heated, and heating can be performed at an optimum frequency.
本実施例では、上下アーム３のスイッチング素子５ｂにＩＧＢＴを用いているため、スイッチング損失の課題は残る。そこで、本実施例では、図１０、図１１に示すように、上下アーム３のスイッチング素子５ｂ（ＩＧＢＴ）のオン期間を上下アーム４のスイッチング素子５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）のオン期間より長くして駆動する。これにより、図１１に示すように、スイッチン素子５ｂ（ＩＧＢＴ）の遮断電流（ｉｏｆｆ（５ｂ））をスイッチング素子５ｄの遮断電流（ｉｏｆｆ（５ｄ））よりも小さくすることができ、スイッチング素子５ｂ（ＩＧＢＴ）のスイッチング損失（ｌｏｓｓ（５ｂ））を抑えることができる。 In this embodiment, since the IGBT is used for the switching element 5b of the upper and lower arms 3, the problem of switching loss remains. Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, the switching element 5 b (IGBT) of the upper and lower arms 3 is driven longer than the on period of the switching element 5 d (MOSFET) of the upper and lower arms 4. . Thereby, as shown in FIG. 11, the cutoff current (ioff (5b)) of the switching element 5b (IGBT) can be made smaller than the cutoff current (ioff (5d)) of the switching element 5d, and the switching element 5b The switching loss (loss (5b)) of (IGBT) can be suppressed.
このように、本実施例では被加熱物が鉄の場合においても、２つの上下アームのオン時間に差を設け、大きな電流を遮断するスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いることでスイッチング損失を低減することが可能である。 Thus, in this embodiment, even when the object to be heated is iron, the switching loss can be reduced by providing a difference in the ON time of the two upper and lower arms and using the MOSFET as a switching element that cuts off a large current. Is possible.
図１２は、実施例３の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。実施例２の図７と同一部分については同一符号を付しており説明は省略する。 FIG. 12 is a circuit configuration diagram of the electromagnetic induction heating device according to the third embodiment. The same parts as those in FIG. 7 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図１２において、図７と異なる点は、インダクタ８ａと並列に補助スイッチング素子５ｅとコンデンサ９ａの直列回路が接続され、インダクタ８ｃと並列に補助スイッチング素子５ｆとコンデンサ９ｃの直列回路が接続された点である。これにより、実施例３はアクティブクランプ電圧共振型インバータの構成となり、実施例２の電圧共振型インバータよりも主スイッチング素子５ｂ、５ｄにかかる電圧を低く抑えることができる。なお、補助スイッチング素子５ｅ、５ｆにはそれぞれダイオード６ｅ、６ｆが逆方向に並列接続されている。 12 differs from FIG. 7 in that a series circuit of the auxiliary switching element 5e and the capacitor 9a is connected in parallel with the inductor 8a, and a series circuit of the auxiliary switching element 5f and the capacitor 9c is connected in parallel to the inductor 8c. It is. Thereby, Example 3 becomes a structure of an active clamp voltage resonance type inverter, and can suppress the voltage concerning main switching elements 5b and 5d lower than the voltage resonance type inverter of Example 2. In addition, diodes 6e and 6f are connected in parallel to the auxiliary switching elements 5e and 5f, respectively, in the reverse direction.
次に、図１３の動作説明図を用いて、被加熱物が銅やアルミの場合における動作を説明する。図１３は、本実施例における各素子のオンオフ状態を表しており、被加熱物が銅やアルミの場合は、リレー２０をオフ、リレー２１をオンし、第一の上下アーム３と第二の上下アーム４とが並列接続された状態で加熱コイル１１及び第一の共振コンデンサ１２に電流を流す。この構成をアクティブクランプ電圧共振型ハーフブリッジ方式と称する。本実施例では、図１３に示すように、第一の上下アーム３の補助スイッチング素子５ｅと第二の上下アーム４の補助スイッチング素子５ｆを同期してオンすることにより、加熱コイル１１の電流が補助スイッチング素子５ｅと５ｆに各々分流して流れる。同様に、第一の上下アーム３の主スイッチング素子５ｂと第二の上下アーム４の主スイッチング素子５ｄを同期してオンすることにより、加熱コイル１１の電流が主スイッチング素子５ｂと５ｄに各々分流して流れる。従って、第一の上下アーム３のみで加熱した場合よりもスイッチング素子に電流が流れている期間に発生する導通損失を低減することが可能である。 Next, the operation when the object to be heated is copper or aluminum will be described with reference to the operation explanatory diagram of FIG. FIG. 13 shows the on / off state of each element in this embodiment. When the object to be heated is copper or aluminum, the relay 20 is turned off, the relay 21 is turned on, and the first upper and lower arms 3 and the second arm 3 are turned on. A current is passed through the heating coil 11 and the first resonance capacitor 12 with the upper and lower arms 4 being connected in parallel. This configuration is referred to as an active clamp voltage resonance type half bridge method. In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the auxiliary switching element 5e of the first upper and lower arm 3 and the auxiliary switching element 5f of the second upper and lower arm 4 are turned on in synchronization, whereby the current of the heating coil 11 is changed. The current flows separately to the auxiliary switching elements 5e and 5f. Similarly, by turning on the main switching element 5b of the first upper and lower arm 3 and the main switching element 5d of the second upper and lower arm 4 in synchronization, the current of the heating coil 11 is divided into the main switching elements 5b and 5d, respectively. Flowing. Therefore, it is possible to reduce the conduction loss that occurs during the period in which the current flows through the switching element, compared to the case where the heating is performed only by the first upper and lower arms 3.
ここで、本実施例では、上下アーム３のスイッチング素子５ｅ、５ｂにＩＧＢＴ、上下アーム４のスイッチング素子５ｆ、５ｄにＳＪ−ＭＯＳＦＥＴを用いている。実施例１と同様、本実施例では、図１３に示すように、上下アーム３のスイッチング素子５ｅ、５ｂ（ＩＧＢＴ）を上下アーム４のスイッチング素子５ｆ、５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）よりもｔ１の時間分だけ早くターンオフする。これにより、スイッチング素子５ｅ、５ｂ（ＩＧＢＴ）は素子に印加される電圧がゼロボルトの状態でターンオフすることができるため、スイッチング素子５ｅ、５ｂ（ＩＧＢＴ）のターンオフ損失をゼロにすることが可能であり、損失としては導通損失のみとなる。一方、上下アーム４のスイッチング素子５ｆ、５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）には、ｔ１の期間に電流が増加しターンオフ時には大きな電流を遮断することになるがスイッチング速度が速いため、電流と電圧の重なり期間は短く、上下アーム３（ＩＧＢＴ）のみで加熱した場合のスイッチング損失よりも低く抑えることが可能である。 In this embodiment, IGBTs are used for the switching elements 5 e and 5 b of the upper and lower arms 3, and SJ-MOSFETs are used for the switching elements 5 f and 5 d of the upper and lower arms 4. As in the first embodiment, in this embodiment, as shown in FIG. 13, the switching elements 5e and 5b (IGBT) of the upper and lower arms 3 are set by the time t1 than the switching elements 5f and 5d (MOSFET) of the upper and lower arms 4. Turn off quickly. Thereby, since the switching elements 5e and 5b (IGBT) can be turned off in a state where the voltage applied to the element is zero volts, the turn-off loss of the switching elements 5e and 5b (IGBT) can be made zero. The loss is only the conduction loss. On the other hand, in the switching elements 5f and 5d (MOSFET) of the upper and lower arms 4, a current increases during the period t1 and a large current is cut off at the time of turn-off. However, since the switching speed is fast, the current and voltage overlap period is short. It is possible to suppress the switching loss to be lower than that when heating is performed only by the upper and lower arms 3 (IGBT).
このように、本実施例では被加熱物が銅やアルミの場合に、２つの上下アームを同期して駆動し大きなコイル電流を各々の上下アームに分流して流すことで導通損失を低減し、かつ高周波で電流を遮断するスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いることでスイッチング損失を低減することが可能である。 Thus, in this example, when the object to be heated is copper or aluminum, the conduction loss is reduced by driving the two upper and lower arms synchronously and diverting a large coil current to each upper and lower arm. In addition, it is possible to reduce switching loss by using a MOSFET as a switching element that cuts off current at high frequency.
次に、図１４の動作説明図を用いて、被加熱物が鉄の場合における動作を説明する。図１４において、被加熱物が鉄の場合は、リレー２０をオン、リレー２１をオフし、第一の上下アーム３と第二の上下アーム４とで加熱コイル１１及び第一、第二の共振コンデンサ１２、１３に電流を流す。この構成をアクティブクランプ電圧共振型フルブリッジ方式と称す。 Next, the operation when the object to be heated is iron will be described using the operation explanatory diagram of FIG. In FIG. 14, when the object to be heated is iron, the relay 20 is turned on, the relay 21 is turned off, the first upper and lower arms 3 and the second upper and lower arms 4, and the heating coil 11 and the first and second resonances. A current is passed through the capacitors 12 and 13. This configuration is referred to as an active clamp voltage resonance type full bridge system.
本実施例では、上下アーム３のスイッチング素子５ｅ、５ｂにＩＧＢＴを用いているため、スイッチング損失の課題は残る。そこで、実施例２と同様、本実施例では、図１４に示すように、上下アーム３の主スイッチング素子５ｂ（ＩＧＢＴ）のオン期間を上下アーム４のスイッチング素子５ｄ（ＭＯＳＦＥＴ）のオン期間より長くして駆動する。上下アーム３の補助スイッチング素子５ｅと上下アーム４の補助スイッチング素子５ｆはそれぞれ主スイッチング素子５ｂ、５ｄと相補に駆動する。これにより、実施例２と同様、主スイッチン素子５ｂ（ＩＧＢＴ）の遮断電流を主スイッチング素子５ｄの遮断電流よりも小さくすることができ、スイッチング素子５ｂ（ＩＧＢＴ）のスイッチング損失を抑えることができる。 In this embodiment, since IGBTs are used for the switching elements 5e and 5b of the upper and lower arms 3, the problem of switching loss remains. Therefore, as in the second embodiment, in this embodiment, as shown in FIG. 14, the on period of the main switching element 5b (IGBT) of the upper and lower arms 3 is longer than the on period of the switching element 5d (MOSFET) of the upper and lower arms 4. Then drive. The auxiliary switching element 5e of the upper and lower arms 3 and the auxiliary switching element 5f of the upper and lower arms 4 are driven complementarily to the main switching elements 5b and 5d, respectively. Thereby, like Example 2, the interruption | blocking current of the main switching element 5b (IGBT) can be made smaller than the interruption | blocking current of the main switching element 5d, and the switching loss of the switching element 5b (IGBT) can be suppressed. .
このように、本実施例では被加熱物が鉄の場合においても、２つの上下アームの主スイッチング素子のオン時間に差を設け、大きな電流を遮断するスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いることでスイッチング損失を低減することが可能である。 As described above, in this embodiment, even when the object to be heated is iron, the switching time is reduced by providing a difference in the on-time of the main switching elements of the two upper and lower arms and using the MOSFET as the switching element that cuts off a large current. It is possible to reduce.
１ 直流電源
３ 第一の上下アーム
４ 第二の上下アーム
５ａ〜５ｆ スイッチング素子
６ａ〜６ｆ ダイオード
７ａ〜７ｄ スナバコンデンサ
８ａ、８ｃ インダクタ
９ａ〜９ｄ コンデンサ
１１ 加熱コイル
１２ 第一の共振コンデンサ
１３ 第二の共振コンデンサ
５０ 第一の共振負荷回路
６０ 第二の共振負荷回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 3 1st upper / lower arm 4 2nd upper / lower arm 5a-5f Switching element 6a-6f Diode 7a-7d Snubber capacitor 8a, 8c Inductor 9a-9d Capacitor 11 Heating coil 12 1st resonance capacitor 13 2nd Resonant capacitor 50 First resonant load circuit 60 Second resonant load circuit
Claims (7)
該直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータを具備する電磁誘導加熱装置であって、
前記インバータは、
２個のスイッチング素子を直列接続した第一の上下アームと、
２個のスイッチング素子を直列接続した第二の上下アームと、
前記第一の上下アームの出力端子と前記直流電源の電極との間に接続された、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと第一の共振コンデンサの直列回路と、
前記第一の上下アームと第二の上下アームの出力端子間に接続された、前記加熱コイルと第二の共振コンデンサと第一のスイッチ手段の直列回路と、
前記第一の上下アームと第二の上下アームの出力端子間を短絡する第二のスイッチ手段を備え、
前記第二の上下アームには、前記第一の上下アームよりも高速なスイッチング素子を用いることを特徴とする電磁誘導加熱装置。 DC power supply,
An electromagnetic induction heating apparatus including an inverter that converts a DC voltage from the DC power source into an AC voltage,
The inverter is
A first upper and lower arm in which two switching elements are connected in series;
A second upper and lower arm in which two switching elements are connected in series;
A series circuit of a first coil and a heating coil connected between an output terminal of the first upper and lower arms and an electrode of the DC power source for inductively heating an object to be heated;
A series circuit of the heating coil, the second resonance capacitor and the first switch means connected between the output terminals of the first upper and lower arms and the second upper and lower arms,
A second switch means for short-circuiting between the output terminals of the first upper and lower arms and the second upper and lower arms;
The electromagnetic induction heating apparatus, wherein a switching element that is faster than the first upper and lower arms is used for the second upper and lower arms.
該直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータを具備する電磁誘導加熱装置であって、
前記インバータは、
第一のインダクタと第一のスイッチング素子を直列接続した第一の上下アームと、
第二のインダクタと第二のスイッチング素子を直列接続した第二の上下アームと、
前記第一の上下アームの出力端子と前記直流電源の電極との間に接続された、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと第一の共振コンデンサの直列回路と、
前記第一の上下アームと第二の上下アームの出力端子間に接続された、前記加熱コイルと第二の共振コンデンサと第一のスイッチ手段の直列回路と、
前記第一の上下アームと第二の上下アームの出力端子間を短絡する第二のスイッチ手段を備え、
前記第二の上下アームには、前記第一の上下アームよりも高速なスイッチング素子を用いることを特徴とする電磁誘導加熱装置。 DC power supply,
An electromagnetic induction heating apparatus including an inverter that converts a DC voltage from the DC power source into an AC voltage,
The inverter is
A first upper and lower arm in which a first inductor and a first switching element are connected in series;
A second upper and lower arm in which a second inductor and a second switching element are connected in series;
A series circuit of a first coil and a heating coil connected between an output terminal of the first upper and lower arms and an electrode of the DC power source for inductively heating an object to be heated;
A series circuit of the heating coil, the second resonance capacitor and the first switch means connected between the output terminals of the first upper and lower arms and the second upper and lower arms,
A second switch means for short-circuiting between the output terminals of the first upper and lower arms and the second upper and lower arms;
The electromagnetic induction heating apparatus, wherein a switching element that is faster than the first upper and lower arms is used for the second upper and lower arms.
前記第一のインダクタと並列に第一の補助スイッチング素子と第一のコンデンサの直列回路を設けるとともに、
前記第二のインダクタと並列に第二の補助スイッチング素子と第二のコンデンサの直列回路を設けることを特徴とする電磁誘導加熱装置。 The electromagnetic induction heating device according to claim 2,
Providing a series circuit of a first auxiliary switching element and a first capacitor in parallel with the first inductor;
An electromagnetic induction heating apparatus comprising a series circuit of a second auxiliary switching element and a second capacitor in parallel with the second inductor.
前記加熱コイルと前記第一の共振コンデンサで第一の共振負荷回路を構成するとともに、前記加熱コイルと前記第一の共振コンデンサと前記第二の共振コンデンサで第二の共振負荷回路を構成し、
前記第一のスイッチ手段は、
前記第一、第二の上下アームと前記第一の共振負荷回路から構成されるハーフブリッジ方式のインバータ状態と、
前記第一、第二の上下アームと前記第二の共振負荷回路から構成されるフルブリッジ方式のインバータ状態と、に切り替え、
前記第二のスイッチ手段は、
前記インバータがハーフブリッジ方式のインバータ状態の場合に、前記第一と第二の上下アームの出力端子を短絡して前記第一と第二の上下アームの上アーム同士及び下アーム同士を並列に接続することを特徴とする電磁誘導加熱装置。 In the electromagnetic induction heating device according to any one of claims 1 to 3,
The heating coil and the first resonant capacitor constitute a first resonant load circuit, and the heating coil, the first resonant capacitor and the second resonant capacitor constitute a second resonant load circuit,
The first switch means includes
Half-bridge inverter state composed of the first and second upper and lower arms and the first resonant load circuit,
Switch to a full-bridge inverter state composed of the first and second upper and lower arms and the second resonant load circuit,
The second switch means includes
When the inverter is in a half-bridge type inverter state, the output terminals of the first and second upper and lower arms are short-circuited, and the upper and lower arms of the first and second upper and lower arms are connected in parallel. An electromagnetic induction heating device.
前記インバータがハーフブリッジ方式のインバータ状態の場合には、
前記第二の上下アームのターンオフタイミングを前記第一の上下アームのターンオフタイミングより遅くすることを特徴とする電磁誘導加熱装置。 The electromagnetic induction heating device according to claim 4,
When the inverter is in a half-bridge inverter state,
An electromagnetic induction heating apparatus characterized in that the turn-off timing of the second upper and lower arms is set later than the turn-off timing of the first upper and lower arms.
前記加熱コイルと前記第一の共振コンデンサで第一の共振負荷回路を構成するとともに、前記加熱コイルと前記第一の共振コンデンサと前記第二の共振コンデンサで第二の共振負荷回路を構成し、
前記第一のスイッチ手段は、
前記第一、第二の上下アームと前記第一の共振負荷回路から構成されるハーフブリッジ方式のインバータ状態と、
前記第一、第二の上下アームと前記第二の共振負荷回路から構成されるフルブリッジ方式のインバータ状態と、に切り替え、
前記第二のスイッチ手段は、
前記インバータがハーフブリッジ方式のインバータ状態の場合に、前記第一と第二の上下アームの出力端子を短絡して前記第一と第二の上下アームの上アーム同士及び下アーム同士を並列に接続し、
前記インバータがフルブリッジ方式のインバータ状態の場合には、
前記第一、第二の上下アームの駆動信号に位相差を設け、
前記第二の上下アームの位相を前記第一の上下アームより進めることを特徴とする電磁誘導加熱装置。 In the electromagnetic induction heating device according to claim 1,
The heating coil and the first resonant capacitor constitute a first resonant load circuit, and the heating coil, the first resonant capacitor and the second resonant capacitor constitute a second resonant load circuit,
The first switch means includes
Half-bridge inverter state composed of the first and second upper and lower arms and the first resonant load circuit,
Switch to a full-bridge inverter state composed of the first and second upper and lower arms and the second resonant load circuit,
The second switch means includes
When the inverter is in a half-bridge type inverter state, the output terminals of the first and second upper and lower arms are short-circuited, and the upper and lower arms of the first and second upper and lower arms are connected in parallel. And
When the inverter is in a full-bridge inverter state,
Providing a phase difference in the drive signals of the first and second upper and lower arms;
An electromagnetic induction heating apparatus, wherein the phase of the second upper and lower arms is advanced from that of the first upper and lower arms.
前記加熱コイルと前記第一の共振コンデンサで第一の共振負荷回路を構成するとともに、前記加熱コイルと前記第一の共振コンデンサと前記第二の共振コンデンサで第二の共振負荷回路を構成し、
前記第一のスイッチ手段は、
前記第一、第二の上下アームと前記第一の共振負荷回路から構成されるハーフブリッジ方式のインバータ状態と、
前記第一、第二の上下アームと前記第二の共振負荷回路から構成されるフルブリッジ方式のインバータ状態と、に切り替え、
前記第二のスイッチ手段は、
前記インバータがハーフブリッジ方式のインバータ状態の場合に、前記第一と第二の上下アームの出力端子を短絡して前記第一と第二の上下アームの上アーム同士及び下アーム同士を並列に接続し、
前記インバータがフルブリッジ方式のインバータ状態の場合には、
前記第二の上下アームの導通期間を前記第一の上下アームの導通期間より短くすることを特徴とする電磁誘導加熱装置。 The electromagnetic induction heating device according to claim 2,
The heating coil and the first resonant capacitor constitute a first resonant load circuit, and the heating coil, the first resonant capacitor and the second resonant capacitor constitute a second resonant load circuit,
The first switch means includes
Half-bridge inverter state composed of the first and second upper and lower arms and the first resonant load circuit,
Switch to a full-bridge inverter state composed of the first and second upper and lower arms and the second resonant load circuit,
The second switch means includes
When the inverter is in a half-bridge type inverter state, the output terminals of the first and second upper and lower arms are short-circuited, and the upper and lower arms of the first and second upper and lower arms are connected in parallel. And
When the inverter is in a full-bridge inverter state,
An electromagnetic induction heating apparatus, wherein a conduction period of the second upper and lower arms is shorter than a conduction period of the first upper and lower arms.
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