JP2014044867A - Method of controlling induction heating apparatus and induction heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱装置の制御方法、および装置に係り、特に、複数配置された誘導加熱コイル間において相互誘導が生じる誘導加熱装置を正方向電力領域で安定的に運転する場合に好適な誘導加熱装置の制御方法、および装置に関する。 The present invention relates to an induction heating apparatus control method and apparatus, and more particularly to an induction heating apparatus in which mutual induction occurs between a plurality of induction heating coils that are stably operated in a positive power range. The present invention relates to a control method and apparatus for a heating apparatus.
従来より、急速加熱を行う手段として、誘導加熱が有効であることは知られている。しかし、誘導加熱による加熱方法は、電磁誘導を利用していることから、電力制御手段(例えばインバータ)を個別に持つ加熱用コイル(誘導加熱コイル)を複数近接配置して稼動させた場合、各誘導加熱コイルに相互誘導が生ずる。このような現象が生じると、インバータからの出力電圧と出力電流との位相が大幅にズレ、出力電力の制御が困難となると共に、過電流の発生により逆方向電力が生じ、機器の破損を招くといった事象が生じ得る。 Conventionally, it has been known that induction heating is effective as means for rapid heating. However, since the heating method by induction heating uses electromagnetic induction, each of the heating coils (induction heating coils) each having an electric power control means (for example, an inverter) is arranged in close proximity and operated. Mutual induction occurs in the induction heating coil. When such a phenomenon occurs, the output voltage and output current from the inverter are greatly out of phase, making it difficult to control the output power, and generating reverse current due to overcurrent, resulting in damage to the equipment. Such an event may occur.
このような問題を鑑み、特許文献1に開示されているような技術が提案されている。特許文献1に開示されている技術は、近接配置した複数の誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルのそれぞれに接続された共振型インバータとを有する誘導加熱装置に関するものである。そして、特許文献1では、全インバータの周波数を同じにして、いずれかのインバータが共振点に一番近い位相で運転する周波数で運転させている。
In view of such a problem, a technique as disclosed in
しかし、引用文献1に開示されているような運転方法は、誘導加熱コイル間に相互誘導の無い状態で運転する制御方法と同じである。つまり、電圧型共振インバータのZVS運転用位相制御と全く同じであり、相互誘導環境下で適用(実施)することはできないといった問題がある。
However, the operation method as disclosed in the cited
相互誘導環境下で運転するためには、相互誘導が、回生電力を与えることを考慮する必要がある。回生電力は、インバータの電圧電流位相角による力率=cosθが、負になる場合である。相互誘導環境下では、この力率が「−」になり、インバータに逆方向電力が入って、インバータが過電圧、過電流状態となり、破損する虞が生ずる。 In order to operate in a mutual induction environment, it is necessary to consider that mutual induction provides regenerative power. The regenerative power is a case where the power factor = cos θ due to the voltage / current phase angle of the inverter becomes negative. Under a mutual induction environment, this power factor becomes “−”, reverse power is input to the inverter, the inverter becomes overvoltage and overcurrent, and may be damaged.
インバータの過電圧、過電流を防止するためには、出力電流の変動を検出し、この検出電流をACR(Automatic Current Regulator:自動電流調整器)へフィードバックし、インバータへ入力される電源電流Idcを制御し、逆方向電流が生ずることを防止するという手段を採ることが考えられる。 In order to prevent overvoltage and overcurrent of the inverter, the fluctuation of the output current is detected, and the detected current is fed back to an ACR (Automatic Current Regulator) to control the power supply current Idc input to the inverter. However, it is conceivable to take measures to prevent reverse current from occurring.
ここで、検出された電流(指令電流)によるACRの制御には、PID(Proportional Integral Derivative)制御が用いられている。PID制御には、時定数が定められており、通常、誘導加熱に用いられるPID制御では、応答速度が10Hz程度とされている。 Here, PID (Proportional Integral Derivative) control is used for ACR control by the detected current (command current). A time constant is set for PID control, and response speed is usually about 10 Hz in PID control used for induction heating.
しかし、相互誘導環境下では、隣接配置された誘導加熱コイルに接続されたインバータの出力状態が急変した場合、突然急峻な外乱を受けることとなる。この影響は、対象とするインバータからの出力電流が小さい場合に、特に顕著に現れる。このため、相互誘導環境下では、急速に高ゲイン(出力電流を対象とした場合電流利得を高める)化することができる環境とする必要がある。こうした電力環境の変化は、ACRにおける応答速度よりも速く、ACRを介したフィードバック制御では対応することができない。 However, under the mutual induction environment, when the output state of the inverter connected to the adjacent induction heating coil changes suddenly, a sudden steep disturbance is received. This effect is particularly noticeable when the output current from the target inverter is small. For this reason, under a mutual induction environment, it is necessary to create an environment in which a high gain can be rapidly achieved (when the output current is targeted, the current gain can be increased). Such a change in power environment is faster than the response speed in the ACR, and cannot be dealt with by feedback control via the ACR.
そこで本発明では、相互誘導の影響によるインバータ過電圧、過電流を回避して誘導加熱コイルに対する供給電力を正方向電力として安定して供給することのできる誘導加熱装置の制御方法、および装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an induction heating apparatus control method and apparatus that can stably supply power supplied to the induction heating coil as positive power while avoiding inverter overvoltage and overcurrent caused by mutual induction. For the purpose.
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、相互誘導している複数の誘導加熱コイル各々と直列に共振コンデンサを接続した回路へ、トランジスタとダイオードを逆並列接続されたアームで単相ブリッジによる逆変換部をそれぞれ接続し、当該逆変換部に並列接続された平滑コンデンサを備えた電源を有する誘導加熱装置の制御方法であって、前記逆変換部において、各電源からの出力電流の周波数を一致させると共に、前記逆変換部と前記平滑コンデンサの並列回路に流入する直流電流が正方向で所定値以上になるように前記逆変換部の上流に配置された電圧調整器を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method of controlling an induction heating apparatus according to the present invention includes a transistor and a diode connected in reverse parallel to a circuit in which a resonance capacitor is connected in series with each of a plurality of induction heating coils that are mutually induced. A method of controlling an induction heating apparatus having a power supply including a smoothing capacitor connected in parallel to a reverse conversion unit by a single-phase bridge in an arm, and connected to the reverse conversion unit in parallel. And a voltage regulator disposed upstream of the inverse converter so that a direct current flowing into a parallel circuit of the inverse converter and the smoothing capacitor is equal to or greater than a predetermined value in the forward direction. It is characterized by controlling.
また、上記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱装置は、相互誘導している複数の誘導加熱コイル各々と直列に共振コンデンサを接続した回路へ、トランジスタとダイオードを逆並列接続されたアームで単相ブリッジによる逆変換部をそれぞれ接続し、当該逆変換部に並列接続された平滑コンデンサを備えた電源を有する誘導加熱装置において、前記逆変換部において、各電源からの出力電流の周波数を一致させると共に、前記逆変換部と前記平滑コンデンサの並列回路に流入する直流電流が正方向で所定値以上になるように前記逆変換部の上流に配置された電圧調整器を制御する手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an induction heating apparatus according to the present invention includes an arm in which a transistor and a diode are connected in reverse parallel to a circuit in which a resonance capacitor is connected in series with each of a plurality of induction heating coils that are mutually induced. In the induction heating apparatus having a power source including a smoothing capacitor connected in parallel to each of the inverse conversion units by a single-phase bridge in the inverse conversion unit, the frequency of the output current from each power source is And a means for controlling a voltage regulator arranged upstream of the inverse converter so that the direct current flowing into the parallel circuit of the inverse converter and the smoothing capacitor is equal to or greater than a predetermined value in the forward direction. It is characterized by that.
また、上記のような構成の誘導加熱装置において前記電圧調整器を制御する手段では、前記逆変換部と前記平滑コンデンサの並列回路に流入する直流電流と、当該並列回路を流れる直流電流の電圧に基づく等価抵抗値が所定値以下になるように、前記電圧調整器を制御することが望ましい。 Further, the means for controlling the voltage regulator in the induction heating apparatus configured as described above, the direct current flowing into the parallel circuit of the inverse converter and the smoothing capacitor, and the voltage of the direct current flowing through the parallel circuit. It is desirable to control the voltage regulator so that the equivalent resistance value based on it is less than or equal to a predetermined value.
また、上記のような構成の誘導加熱装置において前記逆変換部では、前記逆変換部の出力電圧と出力電流の位相差、または当該位相差に相当する遅れ時間が所定値以上となるように、前記出力電流の周波数を制御するようにしても良い。 Moreover, in the induction heating device configured as described above, in the inverse conversion unit, the phase difference between the output voltage and the output current of the inverse conversion unit, or a delay time corresponding to the phase difference is a predetermined value or more, The frequency of the output current may be controlled.
さらに、上記のような構成の誘導加熱装置では、前記逆変換部の出力電圧と出力電流の位相差を、当該逆変換部のトランジスタに入力されるゲートパルス位置と、当該逆変換部からの出力電流の波形の立ち上がりの遅れ時間の関係から求めるようにすることもできる。 Further, in the induction heating apparatus configured as described above, the phase difference between the output voltage and the output current of the inverse conversion unit, the position of the gate pulse input to the transistor of the inverse conversion unit, and the output from the inverse conversion unit It can also be obtained from the relationship of the delay time of the rise of the current waveform.
上記のような特徴を有する誘導加熱装置の制御方法によれば、各電源からの出力電力について、安定的に正方向電力で、運転することが可能となる。これにより、逆方向電力の発生に起因した機器の破損等を防ぐことができる。 According to the control method of the induction heating apparatus having the above-described characteristics, it is possible to stably operate with the positive power for the output power from each power source. Thereby, damage of the apparatus resulting from generation | occurrence | production of reverse power can be prevented.
以下、本発明の誘導加熱装置の制御方法、および装置に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図1を参照して、第1の実施形態に係る誘導加熱装置について説明する。 Hereinafter, embodiments of the control method for an induction heating apparatus and the apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the induction heating apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
本誘導加熱装置10は、誘導加熱コイル12(12a,12b)とインバータ20(20a,20b)、およびACR24(24a,14b)を基本として構成される。
The
誘導加熱コイル12は、被誘導加熱部材を加熱するための磁束を生じさせるためのコイルである。本実施形態では、複数(図1に示す例では2つ)の誘導加熱コイル12a,12bを近接して配置する構成としている。ここで、近接配置とは、複数(本実施形態では2つ)の誘導加熱コイル12a,12bに対して電力を供給した際に、少なくとも相互誘導の影響(M)を受けることとなる距離、すなわち運転状態において相互誘導していることとなる距離をいう。
The
本実施形態の場合インバータ20は、複数の誘導加熱コイル12a,12bのそれぞれに、個別に接続されている。インバータ20は、直流電流として供給される電力を誘導加熱コイル12に対して所定周波数の交流電流として供給する逆変換部である。このため、複数の誘導加熱コイル12a,12bのそれぞれに個別に接続することで、各誘導加熱コイル12a,12bに対する電力制御を個別に行うことが可能となる。なお、誘導加熱コイル12a,12bのそれぞれに電力を供給する際には、供給する電流の周波数をそれぞれ一致させるようにする。
In this embodiment, the inverter 20 is individually connected to each of the plurality of
本実施形態では、インバータ20として、電圧型のインバータを採用し、上述した誘導加熱コイル12との間においては、直列共振回路を構成している。インバータ20の具体的構成としては次の通りである。すなわち、単相のフルブリッジインバータを構成している。スイッチング素子としては、トランジスタ(IGBT26など)を採用し、負荷電流を転流させるためにダイオード28を逆並列に接続してアームを構成している。ブリッジ回路の前段(上流側)には、直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサ30が設けられている。
In the present embodiment, a voltage type inverter is adopted as the inverter 20, and a series resonance circuit is configured with the
インバータ20の上流側には、電圧調整器22(22a,22b)を介して図示しない電源が接続されている。電圧調整器22は、例えばチョッパ回路や順変換器などであれば良い。電圧調整器22としてチョッパ回路を用いた場合には、順変換器32から出力された定電圧の直流電圧をチョッピングすることで電圧のデューティー比を変化させ、インバータ20へ入力する電圧を変化させることとなる。一方、順変換器を用いて電圧制御を行う場合には、順変換器を構成するサイリスタにより、インバータ20によって定められる周波数に応じた電圧変化を得るという方式を採ることとなる。
A power source (not shown) is connected to the upstream side of the inverter 20 via a voltage regulator 22 (22a, 22b). The voltage regulator 22 may be a chopper circuit or a forward converter, for example. When a chopper circuit is used as the voltage regulator 22, the voltage duty ratio is changed by chopping the constant DC voltage output from the
このような基本構成を有する誘導加熱装置10では、出力電流を小さくしたゾーン(加熱領域毎に設定された誘導加熱コイル12)における出力電流と出力電圧の位相差θが大きくなる。このような状態では、対象とするゾーンに供給する電流をより小さくすると、電圧に対する電流の位相角は、−90°の遅れ位相となる場合がある。このような状態となった場合、インバータ20からの出力電力はゼロであり、電源電流もゼロとなる。このため、出力電流を更に小さくすると出力電圧に対する出力電流の位相角は、−90°よりも遅れることとなり、cosθiv=「−(マイナス)」になり、逆方向電力が生ずることとなる。
In the
このため通常は、インバータ20からの出力電流を検出し、これをACRへ入力し、電流値が所定の値を保つように、電圧調整器22へデューティー比を変化させるための信号を出力する構成としている。 For this reason, normally, an output current from the inverter 20 is detected, input to the ACR, and a signal for changing the duty ratio is output to the voltage regulator 22 so that the current value maintains a predetermined value. It is said.
しかし、急峻な外乱(相互誘導の影響)により電流値が変化する場合、ACRを介した電流調整(電圧調整による電流制御)では応答速度に限界があり、対応することが困難となる場合がある。 However, when the current value changes due to a steep disturbance (influence of mutual induction), there is a limit in response speed in current adjustment (current control by voltage adjustment) via ACR, which may be difficult to cope with. .
このため本実施形態では、インバータ20の上流側で電源電流Idcを検出し、ACRを介することなく電圧調整器22を制御する手段の一例として、マイナーループ21(21a,21b)を構成している。 Therefore, in the present embodiment, the minor loop 21 (21a, 21b) is configured as an example of means for detecting the power supply current Idc on the upstream side of the inverter 20 and controlling the voltage regulator 22 without going through the ACR. .
マイナーループ21は、電圧調整器22と平滑コンデンサ30の間に設けられた変流器を用いた電流検出器23と、比較器25により構成されている。比較器25は、電流検出器23によって検出された電源電流(直流電流)と、直流電圧から求められる等価抵抗値が、予め定められた値(所定値)以下となるように、電圧調整器22へとデューティー比を変化させるための信号を出力する要素である。
The minor loop 21 includes a
電流と電圧の位相角θが大きくなる要因として、無効電力の増大を挙げることができる。すなわち、相互誘導電圧の増大により、インバータの出力電圧Viv1に対する実質的な出力電圧が下がった場合には、出力電流も低下し、有効電力が低下する。これらの事は一般的に、力率の悪化、すなわちインバータ20のIGBT26と平滑コンデンサ30とによって構成される並列回路における等価抵抗(直流抵抗)が増大し、出力電流Iiv1の減少が生ずると考えられる。しかし、相互誘導環境下においては、相互誘導電圧Vm21の増大による実質的な出力電圧の低下として置き換えることができる。すなわち、インバータ20aからの出力電流VIV1と、相互誘導電圧Vm21との値が等しい場合、実質的な出力電力はゼロとなる。出力電流もゼロとなり、必然的に、電源電流Idc1もゼロとなり、電源電圧Vdc1に対するIdc1の割合が急激に低下することとなる。直流抵抗R1は、インバータ20aに入力される直流電圧Vdc1と直流電流Idc1により、Vdc1/Idc1=R1として求めることができる。つまり、相互誘導電圧Vm21の影響により、Vdc1に対するIdc1の割合が小さくなった場合には、直流抵抗R1が増大し、Vdc1に対するIdc1の割合が大きくなった場合には、直流抵抗R1が減少するということができる。ここで、Idc1は、図2(A),(B)に示すように、Vdc1の増加に伴って相対的に増加し、直流抵抗R1の値を低下させる。なお、図2において、図2(A)は、直流電圧Vdc1、直流電流Idc1が所定の値以上である場合における出力電圧Viv1、出力電流Iiv1の波形を示す図であり、(B)は、Vdc1、Idc1が低下した場合におけるViv1、Iiv1の様子を示す図である。
An increase in reactive power can be cited as a factor that increases the phase angle θ between current and voltage. That is, when the substantial output voltage with respect to the output voltage V iv1 of the inverter decreases due to the increase of the mutual induction voltage, the output current also decreases and the active power decreases. In general, these factors are considered that the power factor deteriorates, that is, the equivalent resistance (DC resistance) in the parallel circuit constituted by the
本実施形態では、回路抵抗として予め定められた直流抵抗の定格値(RRat)を基準として、直流抵抗R1の値が、閾値(RMAX)に至った場合に、位相角θが大きくなったと判断し、Vdc1を増大させる制御を行う。ここで、RMAXとは、一例として挙げる場合、RRatの約50倍程度、すなわち、RMAX≒50×RRatとすれば良い。そして、Vdc1/Idc1の値を検出し、この値がRMAXに至った場合には、Vdc1を増大させるように、比較器にチョッパのデューティー比を増大させる旨のパルス信号を出力させる制御を行わせる。これにより、Idc1の割合が増大し、直流抵抗R1を低下させ、位相角θの絶対値が小さくなり、出力力率を正方向に安定させることができる。また、このような制御を行うことによれば、インバータ20aからの出力電圧VIV1がVmよりも小さくなる虞がなく、出力電流Iiv1が所定の値を保つことができる。このため、Idc1が逆流する虞が無い。よって、Vdc1/Idc1がマイナス(−)となる虞も無い。
In the present embodiment, the phase angle θ is increased when the value of the DC resistance R1 reaches the threshold value (R MAX ) on the basis of the rated value (R Rat ) of the DC resistance predetermined as the circuit resistance. Judgment and control to increase Vdc1 are performed. Here, R MAX may be about 50 times R Rat , that is, R MAX ≈50 × R Rat , as an example. Then, the value of Vdc1 / Idc1 is detected, and when this value reaches R MAX , control is performed so that the comparator outputs a pulse signal for increasing the duty ratio of the chopper so as to increase Vdc1. Make it. As a result, the ratio of Idc1 increases, the DC resistance R1 decreases, the absolute value of the phase angle θ decreases, and the output power factor can be stabilized in the positive direction. Further, according to such control, there is no possibility that the output voltage V IV1 from the
また、このような制御形式を採ることによれば、ACRを介して出力電流に基づく電源電流Idc制御を行うよりも速い応答速度を実現することができ、相互誘導の影響による急峻な電流変化にも対応することが可能となる。 In addition, by adopting such a control format, it is possible to realize a faster response speed than the power supply current Idc control based on the output current via the ACR, and a steep current change due to the influence of mutual induction. Can also be supported.
上記説明では、出力電流Iiv1と出力電圧Viv1の位相差が90°以上となる場合の問題について説明した。しかし、このような制御を行う場合において、出力電圧Viv1に対する出力電流Iiv1の位相差(位相角θの絶対値)が、0に近づいた場合、あるいは出力電流Iiv1が出力電圧Viv1に対して進み位相となった場合には、次のような問題が生ずることとなる。すなわち、ZVS(Zero Volt Switching)制御が困難となり、インバータ20aにおける電力制御自体が困難となってしまうのである。
In the above description, the problem in the case where the phase difference between the output current I iv1 and the output voltage V iv1 is 90 ° or more has been described. However, when performing such control, the phase difference between the output current I iv1 for the output voltage V iv1 (absolute value of the phase angle theta) is the case close to 0, or the output current I iv1 to the output voltage V iv1 On the other hand, when the lead phase is reached, the following problem occurs. That is, ZVS (Zero Volt Switching) control becomes difficult, and power control itself in the
このため、本実施形態では、電流検出器16(16a,16b)によって出力電流Iivを検出すると共に図示しない電圧検出器によって出力電圧を検出し、インバータ20からの出力電圧Vivと出力電流Iivとの位相差(位相角θの絶対値)、あるいは位相差に相当する遅れ時間が、予め定められた値以上となるように、出力電流Iivの周波数(運転周波数)を制御するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, the output current I iv is detected by the current detector 16 (16a, 16b), the output voltage is detected by a voltage detector (not shown), and the output voltage V iv and the output current I from the inverter 20 are detected. The frequency (operating frequency) of the output current I iv is controlled so that the phase difference from iv (absolute value of the phase angle θ) or the delay time corresponding to the phase difference is equal to or greater than a predetermined value. ing.
ここで、インバータ20からの出力電圧Vivと出力電流Iivとの位相差は、出力電流Iivと出力電圧Vivを直接検出する場合に替えて、インバータ20に対して入力されるIGBT26のゲートパルスに基づいて判断することもできる。図3に示すように、ゲートパルスと出力電圧の波形との間には、転流重なり角として必要とされるデッドタイム(dt)の存在に相違はあるものの、その波形の立ち上がりはリンクしている。このため、ゲートパルスA、Bの立ち上がりから出力電流Iiv1のスイッチングまでの経過時間に基づいても、位相角θの遅れ度合いを判断することができる。
Here, the phase difference between the output voltage V iv from the inverter 20 and the output current I iv is the value of the
すなわち、図3(A)のようにゲートパルスの立ち上がりから出力電流Iiv1のスイッチングまでの経過時間が短い場合には、正常運転が行われていると判断し、同図(B)のように、スイッチングまでの経過時間が長くなった場合には、電圧に対する電流の遅れ角度|θ|が大きくなったと判断することができる。なお、遅れ角度とスイッチングまでの経過時間の相関については、予め調べておけば良い。 That is, when the elapsed time from the rise of the gate pulse to the switching of the output current I iv1 is short as shown in FIG. 3A, it is determined that the normal operation is performed, and as shown in FIG. When the elapsed time until switching becomes longer, it can be determined that the current delay angle | θ | The correlation between the delay angle and the elapsed time until switching may be examined in advance.
次に、本発明の誘導加熱装置に係る第2の実施形態について、図4を参照して説明する。本実施形態に係る誘導加熱装置のほとんどの構成は、上述した第1の実施形態に係る誘導加熱装置10の構成と同様である。よって、その構成を同一とする箇所には、図面に同一な符号を付して、その詳細な説明を省略することとする。
Next, 2nd Embodiment which concerns on the induction heating apparatus of this invention is described with reference to FIG. Most configurations of the induction heating device according to the present embodiment are the same as the configurations of the
本実施形態に係る誘導加熱装置10aと、第1の実施形態に係る誘導加熱装置10との相違点は、マイナーループ21にある。具体的には、第1の実施形態に係る誘導加熱装置10では、マイナーループ21は、電圧調整器22であるチョッパと、インバータ20の前段に配置された平滑コンデンサ30との間から、直流電流Idcを検出していた(チョッパ2次方式)。これに対し本実施形態では、電圧調整器22であるチョッパの前段、すなわちチョッパの1次側から直流電流Idcを検出し、これに基づいてチョッパのデューティー比を制御する構成としている(チョッパ1次方式)。
The minor loop 21 is different from the induction heating device 10a according to the present embodiment and the
このような構成とした場合であっても、上述した第1の実施形態に係る誘導加熱装置10と同様な制御が可能となり、同様な効果を発揮することができる。なお、その他の構成、作用、効果については、上述した第1の実施形態に係る誘導加熱装置10と同様である。
Even if it is a case where it is set as such a structure, control similar to the
次に、本発明の誘導加熱装置に係る第3の実施形態について、図5を参照して説明する。本実施形態に係る誘導加熱装置10bも、そのほとんどの構成は、上述した第1、第2の実施形態に係る誘導加熱装置10,10aと同様である。よって、その構成を同一とする箇所には、図面に同一な符号を付して、その詳細な説明を省略することとする。
Next, a third embodiment according to the induction heating apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The induction heating device 10b according to this embodiment is almost the same in configuration as the
本実施形態に係る誘導加熱装置10bの特徴的な構成は、第1、第2の実施形態に係る誘導加熱装置10,10aにおいて電圧調整器22として配置していたチョッパを廃し、インバータ20により出力電流の電圧と周波数の双方を制御する構成とした点である。すなわち、本実施形態では、PWM(Pulse Width Modulation)制御型のインバータ20を採用し、入力される直流電流をパルス状に分断し、IGBT26へ入力されるゲートパルスにより定められる出力電流の周波数に応じてその流通率(デューティー比)を変化させることでその平均電圧を出力電圧としている。
The characteristic configuration of the induction heating device 10b according to the present embodiment is that the chopper disposed as the voltage regulator 22 in the
このため本実施形態では、インバータ20に並列に接続された平滑コンデンサ30の前段において電源電流Idcを検出し、比較器25を介して求められるデューティー比の指令値は、インバータへ直接入力されることとなる。インバータでは、入力されたデューティー比に応じて出力電流Iiv1の電圧(出力電圧Viv1)を定めることとなる。
For this reason, in this embodiment, the power supply current Idc is detected before the smoothing
このような構成の誘導加熱装置10bであっても、上記第1、第2の実施形態に係る誘導加熱装置10,10aと同様に、誘導加熱コイル12に対する供給電力を正方向電力として安定して供給することができる。なお、その他の構成作用等は、第1、第2の実施形態に係る誘導加熱装置10,10aと同様である。
Even in the induction heating device 10b having such a configuration, the supply power to the
次に、本発明の誘導加熱装置に係る第4の実施形態について、図6を参照して説明する。本実施形態に係る誘導加熱装置10cは、そのほとんどの構成を上述した第3の実施形態に係る誘導加熱装置10bと同様としている。よって、その構成を同一とする箇所には、図面に同一な符号を付して、その詳細な説明を省略することとする。 Next, 4th Embodiment which concerns on the induction heating apparatus of this invention is described with reference to FIG. The induction heating device 10c according to the present embodiment has almost the same configuration as the induction heating device 10b according to the third embodiment described above. Therefore, portions having the same configuration are denoted by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態に係る誘導加熱装置の特徴的な構成は、インバータ20としてハーフブリッジインバータを採用した点にある。このような構成とした場合であっても、上述した第3の実施形態に係る誘導加熱装置10bと同様な効果を発揮することができるからである。また、ハーフブリッジインバータを採用することによれば、スイッチング損失を少なくすることができる。 A characteristic configuration of the induction heating apparatus according to the present embodiment is that a half-bridge inverter is employed as the inverter 20. This is because even with such a configuration, the same effects as those of the induction heating device 10b according to the third embodiment described above can be exhibited. Further, by adopting the half-bridge inverter, switching loss can be reduced.
10………誘導加熱装置、12(12a,12b)………誘導加熱コイル、16(16a,16b)………電流検出器、20(20a,20b)………インバータ、22(22a,22b)………電圧調整器、24(24a,24b)………ACR、26………IGBT、28………ダイオード、30………平滑コンデンサ、32………順変換器。 10 ......... Induction heating device, 12 (12a, 12b) ......... Induction heating coil, 16 (16a, 16b) ...... Current detector, 20 (20a, 20b) ......... Inverter, 22 (22a, 22b) ) ... Voltage regulator, 24 (24a, 24b) ... ACR, 26 ... IGBT, 28 ... Diode, 30 ... Smoothing capacitor, 32 ... Forward converter.
Claims (5)
前記逆変換部において、各電源からの出力電流の周波数を一致させると共に、
前記逆変換部と前記平滑コンデンサの並列回路に流入する直流電流が正方向で所定値以上になるように前記逆変換部の上流に配置された電圧調整器を制御することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。 Connect a reverse conversion unit using a single-phase bridge to the circuit in which a resonant capacitor is connected in series with each of a plurality of induction heating coils that are mutually inducted, and an arm in which a transistor and a diode are connected in reverse parallel. A method for controlling an induction heating apparatus having a power supply with smoothing capacitors connected in parallel,
In the inverse converter, the frequency of the output current from each power supply is matched,
Induction heating characterized by controlling a voltage regulator arranged upstream of the inverse converter so that a direct current flowing into a parallel circuit of the inverse converter and the smoothing capacitor becomes a predetermined value or more in the forward direction. Control method of the device.
前記逆変換部において、各電源からの出力電流の周波数を一致させると共に、
前記逆変換部と前記平滑コンデンサの並列回路に流入する直流電流が正方向で所定値以上になるように前記逆変換部の上流に配置された電圧調整器を制御する手段を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。 Connect a reverse conversion unit using a single-phase bridge to the circuit in which a resonant capacitor is connected in series with each of a plurality of induction heating coils that are mutually inducted, and an arm in which a transistor and a diode are connected in reverse parallel. In an induction heating apparatus having a power supply with smoothing capacitors connected in parallel,
In the inverse converter, the frequency of the output current from each power supply is matched,
And a means for controlling a voltage regulator disposed upstream of the inverse converter so that a direct current flowing into a parallel circuit of the inverse converter and the smoothing capacitor becomes a predetermined value or more in a positive direction. Induction heating device.
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