JP2023109036A - heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱調理器に関する。 The present invention relates to a heat cooker.
マイクロ波加熱方式を採用した加熱調理器が知られている。特許文献1に記載された電源装置は、交流入力電圧を整流して得られた単方向電圧を半導体素子でスイッチングし、スイッチングにより得られた電流から昇圧トランスで交流高圧電圧を得たうえ、高圧整流部で生成した直流高圧電圧をマグネトロンに印加する。
A heating cooker that employs a microwave heating method is known. The power supply device described in
特許文献1に記載された電源装置では、マグネトロンのマイクロ波出力を一定に保つため、単方向電圧と半導体素子に流れる電流とで決まる電力が一定になるように、半導体素子のスイッチングが制御される。ただし、マグネトロンの立ち上がり時に半導体素子に流れる突入電流を抑制する手段がなかった。
In the power supply device described in
本発明は、半導体素子に流れる突入電流が抑制される加熱調理器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a heating cooker in which rush current flowing through a semiconductor element is suppressed.
本発明の加熱調理器は、マグネトロンと、整流部と、昇圧トランスと、高圧整流部と、半導体素子と、抵抗素子と、制御部とを備える。前記マグネトロンは、マイクロ波を発生する。前記整流部は、交流入力電圧を整流して第1端子と第2端子との間に単方向電圧を発生する。前記昇圧トランスは、前記第1端子に一端が接続された1次巻線と、前記マグネトロンに接続された2次巻線とを有する。前記高圧整流部は、前記2次巻線と前記マグネトロンとの間に介在する。前記半導体素子は、前記1次巻線の他端と前記第2端子との間に接続される。前記抵抗素子は、前記半導体素子に直列接続される。前記制御部は、前記単方向電圧の情報と、前記抵抗素子から得られる電流情報とに基づいて、前記半導体素子のスイッチング動作を制御する。前記制御部は、前記マグネトロンの立ち上がり時から所定の時間内は前記半導体素子に流れる突入電流が抑制されるように、前記マグネトロンの定常運転時に使用される安定期変調テーブルとは異なる過渡期変調テーブルに従って前記スイッチング動作を制御する。 A heating cooker of the present invention includes a magnetron, a rectifying section, a step-up transformer, a high voltage rectifying section, a semiconductor element, a resistance element, and a control section. The magnetron generates microwaves. The rectifier unit rectifies an AC input voltage to generate a unidirectional voltage between a first terminal and a second terminal. The step-up transformer has a primary winding one end of which is connected to the first terminal, and a secondary winding connected to the magnetron. The high voltage rectifier is interposed between the secondary winding and the magnetron. The semiconductor element is connected between the other end of the primary winding and the second terminal. The resistive element is connected in series with the semiconductor element. The control section controls the switching operation of the semiconductor element based on the information on the unidirectional voltage and the current information obtained from the resistance element. The control unit controls a transition period modulation table different from a stable period modulation table used during steady-state operation of the magnetron so that an inrush current flowing through the semiconductor element is suppressed within a predetermined time after the rise of the magnetron. to control the switching operation according to.
本発明によれば、半導体素子に流れる突入電流が抑制される加熱調理器が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heating cooker by which the inrush current which flows into a semiconductor element is suppressed is provided.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
まず、図1を参照して、実施形態に係る加熱調理器100の回路について説明する。図1は、加熱調理器100の回路図である。加熱調理器100は、例えば、電子レンジ又はオーブンレンジである。
First, referring to FIG. 1, the circuit of the
図1に示されるように、加熱調理器100は、マグネトロン10と、整流部12と、昇圧トランス14と、高圧整流部16と、半導体素子18と、抵抗素子20と、制御部22とを備える。
As shown in FIG. 1, the
マグネトロン10は、マイクロ波を発生するデバイスであって、アノードと、カソードと、カソードを加熱するためのヒータとを有する。
The
整流部12は、交流入力電圧Vacを整流して第1端子D1と第2端子D2との間に単方向電圧V1を発生する。整流部12は、例えば、全波整流回路を含む。
The
昇圧トランス14は、1次巻線W1と、2次巻線W2と、3次巻線W3とを有する。1次巻線W1の一端は、第1端子D1に接続される。2次巻線W2は、高圧整流部16を介して、マグネトロン10のアノード及びカソードに接続される。3次巻線W3は、マグネトロン10のカソード及びヒータに接続される。
The step-
高圧整流部16は、例えば、全波倍電圧整流回路を含む。高圧整流部16は、2次巻線W2から交流高圧電圧を受け取る。マグネトロン10のアノードは、接地される。高圧整流部16は、マグネトロン10のカソードに直流高圧電圧(-HV)を供給する。
The high-
半導体素子18は、1次巻線W1の他端と第2端子D2との間に接続される。半導体素子18は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。Nチャネル型のIGBTとして構成された半導体素子18は、ゲートと、コレクタと、エミッタとを有する。半導体素子18のコレクタは、1次巻線W1の他端に接続される。
抵抗素子20は、半導体素子18に直列接続される。具体的には、抵抗素子20は、半導体素子18のエミッタと、第2端子D2との間に接続される。抵抗素子20は、半導体素子18に流れる電流I1を示す電流情報を、電圧情報として制御部22へ供給する。
A
制御部22は、単方向電圧V1の情報と、抵抗素子20から得られる電流情報とに基づいて半導体素子18のスイッチング動作を制御するように、半導体素子18のゲートに供給する電圧を制御する。
The
次に、図1及び図2を参照して、半導体素子18に流れる電流I1について説明する。図2は、半導体素子18に流れる電流I1の波形図である。
Next, the current I1 flowing through the
図2に示されるように、制御部22は、単方向電圧V1の情報により約20μs~50μsの周期で半導体素子18に電流I1が流れるように、半導体素子18のゲートに供給する電圧を制御する。制御部22は、例えば、4周期に渡って電流I1のピーク値(M1~M4)を観測し、観測により得られた4個のピーク値の平均値を、電流I1の測定値として認識する。
As shown in FIG. 2, the
次に、図1~図3を参照して、交流入力電圧Vacと半導体素子18に流れる電流I1との波形について説明する。図3は、交流入力電圧Vacと電流I1との波形図である。
Next, the waveforms of the AC input voltage Vac and the current I1 flowing through the
図3に示されるように、交流入力電圧Vacは、商用周波数の正弦波形を示す。例えば、商用周波数が60Hzである場合、交流入力電圧Vacの半周期の長さは約8.3msである。電流I1の波形は、図2で説明した方法による電流I1の時々刻々の測定結果から把握される。制御部22は、マグネトロン10のマイクロ波出力を一定に保つため、単方向電圧V1と、半導体素子18に流れる電流I1とで決まる電力が一定になるように、半導体素子18のスイッチング動作を制御する。
As shown in FIG. 3, the AC input voltage Vac exhibits a sinusoidal waveform of commercial frequency. For example, when the commercial frequency is 60 Hz, the length of the half cycle of the AC input voltage Vac is approximately 8.3 ms. The waveform of the current I1 can be grasped from the measurement result of the current I1 every moment by the method explained in FIG. In order to keep the microwave output of the
交流入力電圧Vacの1周期のうち正電圧を示す半周期の期間は、例えば、第1期間T1と、第2期間T2と、第3期間T3と、第4期間T4と、第5期間T5とに区分される。 A half-cycle period indicating a positive voltage in one cycle of the AC input voltage Vac is, for example, a first period T1, a second period T2, a third period T3, a fourth period T4, and a fifth period T5. classified into
第1期間T1では、制御部22は、半導体素子18のゲートに一定のパルス幅を有する制御パルスを供給する。つまり、第1期間T1は、第1の待ち期間である。
During the first period T1, the
第2期間T2では、電流I1が大きくなり過ぎないようにするため、制御部22は、半導体素子18のオン時間が徐々に短くなるように半導体素子18のゲートに制御パルスを順次供給する。つまり、第2期間T2では、制御パルスのオン時間が変調される。
In the second period T2, in order to prevent the current I1 from becoming too large, the
第3期間T3では、制御部22は、半導体素子18のゲートに一定のパルス幅を有する制御パルスを供給する。つまり、第3期間T3は、第2の待ち期間である。
In the third period T3, the
第4期間T4では、電流I1が小さくなり過ぎないようにするため、制御部22は、半導体素子18のオン時間が徐々に長くなるように半導体素子18のゲートに制御パルスを順次供給する。つまり、第4期間T4では、制御パルスのオン時間が変調される。
In the fourth period T4, in order to prevent the current I1 from becoming too small, the
第5期間T5では、制御部22は、半導体素子18のゲートに一定のパルス幅を有する制御パルスを供給する。つまり、第5期間T5は、第3の待ち期間である。
In the fifth period T5, the
交流入力電圧Vacの1周期のうち負電圧を示す半周期の期間もまた5期間に区分されて、同様の制御が実行される。 A half-cycle period indicating a negative voltage in one cycle of the AC input voltage Vac is also divided into five periods, and similar control is performed.
次に、過渡期変調テーブルについて説明する。 Next, the transient modulation table will be explained.
第2期間T2では、制御部22は、一定時間Tsが経過する毎に、制御パルスのオン時間をパルスステップSだけ減らすことを、ステップ回数Nだけ繰り返す。第4期間T4では、制御部22は、一定時間Tsが経過する毎に、制御パルスのオン時間をパルスステップSだけ増やすことを、ステップ回数Nだけ繰り返す。
In the second period T2, the
次に、安定期変調テーブルについて説明する。 Next, the stable period modulation table will be described.
第2期間T2では、制御部22は、一定時間Tsが経過する毎に、制御パルスのオン時間をパルスステップsだけ減らすことを、ステップ回数nだけ繰り返す。第4期間T4では、制御部22は、一定時間Tsが経過する毎に、制御パルスのオン時間をパルスステップsだけ増やすことを、ステップ回数nだけ繰り返す。
In the second period T2, the
過渡期変調テーブルの第2期間T2及び第4期間T4におけるパルスステップSは、安定期変調テーブルの第2期間T2及び第4期間T4におけるパルスステップsより変化率が大きくなるように設定されることで、マグネトロン10の突入電流が抑制される。
The pulse step S in the second period T2 and the fourth period T4 of the transient period modulation table is set to have a larger rate of change than the pulse step S in the second period T2 and the fourth period T4 of the stable period modulation table. , the inrush current of the
以上のように、制御部22は、マグネトロン10の立ち上がり時から所定の時間内(例えば、4秒~5秒間)は、安定期変調テーブルとは異なる過渡期変調テーブルに従って、半導体素子18のスイッチング動作を制御する。具体的には、制御部22は、過渡期変調テーブルに従って、突入電流が抑制されるように半導体素子18のオン時間を制御する。
As described above, the
実施形態によれば、半導体素子18に流れる突入電流が抑制される加熱調理器100が提供される。
According to the embodiment, a
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the spirit of the present invention. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. In order to facilitate understanding, the drawings mainly show each component schematically, and the number of each component shown in the figure may differ from the actual number for convenience of drawing preparation. Also, each component shown in the above embodiment is an example and is not particularly limited, and various modifications are possible within a range that does not substantially deviate from the effects of the present invention.
本発明は、加熱調理器の分野に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the field of heat cookers.
10 マグネトロン
12 整流部
14 昇圧トランス
16 高圧整流部
18 半導体素子
20 抵抗素子
22 制御部
100 加熱調理器
D1 第1端子
D2 第2端子
W1 1次巻線
W2 2次巻線
10
Claims (4)
交流入力電圧を整流して第1端子と第2端子との間に単方向電圧を発生する整流部と、
前記第1端子に一端が接続された1次巻線と、前記マグネトロンに接続された2次巻線とを有する昇圧トランスと、
前記2次巻線と前記マグネトロンとの間に介在した高圧整流部と、
前記1次巻線の他端と前記第2端子との間に接続された半導体素子と、
前記半導体素子に直列接続された抵抗素子と、
前記単方向電圧の情報と、前記抵抗素子から得られる電流情報とに基づいて、前記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記マグネトロンの立ち上がり時から所定の時間内は前記半導体素子に流れる突入電流が抑制されるように、前記マグネトロンの定常運転時に使用される安定期変調テーブルとは異なる過渡期変調テーブルに従って前記スイッチング動作を制御する、加熱調理器。 a magnetron that generates microwaves;
a rectifier that rectifies an AC input voltage to generate a unidirectional voltage between a first terminal and a second terminal;
a step-up transformer having a primary winding with one end connected to the first terminal and a secondary winding connected to the magnetron;
a high voltage rectifier interposed between the secondary winding and the magnetron;
a semiconductor element connected between the other end of the primary winding and the second terminal;
a resistive element connected in series with the semiconductor element;
a control unit that controls the switching operation of the semiconductor element based on the unidirectional voltage information and the current information obtained from the resistance element;
with
The control unit controls a transition period modulation table different from a stable period modulation table used during steady operation of the magnetron so that an inrush current flowing through the semiconductor element is suppressed within a predetermined time from the rise of the magnetron. A heating cooker that controls the switching operation according to.
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