KR100325672B1

KR100325672B1 - 인버터장치

Info

Publication number: KR100325672B1
Application number: KR1019980024257A
Authority: KR
Inventors: 히데타카 하야시; 가츠하루 마츠오
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2002-06-20
Also published as: CN1089965C; CN1212498A; KR19990029234A; TW368776B; JPH1189245A; JP3290388B2

Abstract

본 발명은 하프 브리지형 인버터 주회로를 구비한 인버터 장치에 관한 것으로서,

전류 트랜스(21)에 의해 직류모선(5,6) 간에 접속된 평활 콘덴서(4)에 흐르는 고주파 전류를 검출하고 전류검출회로(22)는 출력제어회로(18)로부터 주어진 타이밍 신호에 기초하여 IGBT(8)의 온 기간중에서 전류 트랜스(21)가 검출하는 전류값(Ia)을 얻으면, 그 전류값(Ia)과 미리 얻은 상관관계를 도시한 데이터 테이블에 기초하여 입력 전류값을 검출하며, 또한, 전류검출회로(22)는 IGBT(8)의 오프 시점에서부터 다음 IGBT(7)의 온 시점까지의 기간에서 전류 트랜스(21)가 검출하는 전류값(Ib)을 얻으면 그 전류값(Ib)과 데이터 테이블에 기초하여 회생전류값을 검출하고, 인버터 장치에서 입력 전류값과 회생 전류값의 검출을 1군데에서 실시하는 것을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

인버터 장치{INVERTER DEVICE}

본 발명은 하프 브리지형 인버터 주회로를 구비한 인버터 장치에 관한 것이다.

그러한 인버터 장치로서, 예를 들어 유도가열조리기에 사용되는 것이 있다. 유도가열조리기에서는 부하가 되는 가열 코일에 고주파 전류를 공급함으로써 철제 남비 등에 유도 전류(와전류)를 발생시켜 유도 가열하지만, 그 가열제어를 실시하기 위해 인버터 주회로로의 입력 전류값과 출력측으로부터의 회생 전류값을 검출할 필요가 있다.

그리고, 종래는 입력 전류값과 회생 전류값의 검출은 전류 트랜스를 입력측(예를 들어, 정류 회로의 교류 입력측)과 출력측(예를 들어, 인버터 주회로의 출력측)에 설치하여 각각 별개로 실시하고 있었다. 이 때문에, 고가인 전류 트랜스가 2개 필요하고 또한 기판의 면적을 여분으로 필요로 하며, 또한 비교적 큰 전류를 검출하는 부분이 2군데 있으므로, 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것이고 그 목적은 입력 전류값과 회생 전류값의 검출을 1군데에서 실시하는 것이 가능한 인버터 장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명을 유도가열조리기에 적용한 경우의 제 1 실시예를 도시한 전기적 구성도,

도 2는 각 부분의 신호 파형을 도시한 타이밍 차트,

도 3은 남비의 재질에 맞춘, 입력 전류값에 대한 회생 전류값을 도시한 도면, 및

도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 도 1에 상당하는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

5,6: 직류모선 7,8: IGBT(양측, 음측 스위칭 소자)

9: 인버터 주회로 12: 가열코일(부하)

18: 출력제어회로(제어수단)

21: 전류 트랜스(고주파전류 검출수단)

22,22a: 전류검출회로(전류값 검출수단)

26: 콘덴서 27: 저항

28: 분류회로

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 태양 또는 제 6 태양의 인버터 장치는 상용 교류 전원을 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류 회로,

상기 정류 회로가 출력하는 직류 전원이 공급되는 직류모선,

상기 직류 모선 간에 접속되는 평활 콘덴서,

상기 평활 콘덴서에 병렬로 접속되고 상기 평활 콘덴서보다도 용량이 작은 콘덴서 및 저항의 직렬 회로로 구성되는 분류회로(제 6 태양),

상기 직류모선간에 접속되어 부하를 구동하는 하프 브리지형 인버터 주회로,

상기 평활 콘덴서에 흐르는 고주파 전류를 검출하는 고주파 전류 검출 수단(제 1 태양),

상기 인버터 주회로를 구성하는 제 1 및 제 2 스위칭 소자에 온오프 신호를 출력하여 부하의 구동을 제어하는 제어수단, 및

상기 고주파 전류 검출 수단이 검출하는 상기 고주파 전류(제 1 태양) 또는 상기 분류 회로에 흐르는 고주파 전류(제 6 태양)에 기초하여 입력 전류값을 검출하는 제 1 검출 동작을 실시하고, 또 상기 각 고주파 전류에 기초하여 회생전류값을 검출하는 제 2 검출 동작을 실시하는 전류값 검출 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

그와 같이 구성하면, 고주파 전류 검출 수단은 직류 모선간에 접속된 평활 콘덴서에 흐르는 고주파 전류(제 1 태양)를 검출하고, 전류값 검출수단은 그 고주파 전류에 기초하여(제 1 태양) 또는 분류 회로에 흐르는 고주파 전류에 기초하여(제 6 태양) 입력 전류값을 검출하고, 또 회생 전류값을 검출한다.

따라서, 평활 콘덴서에 흐르는 고주파 전류(제 1 태양) 또는 분류 회로에 흐르는 고주파 전류(제 6 태양)를 검출하면, 전류검출 수단에 의해 입력 전류값 및 회생 전류값을 함께 검출할 수 있으므로, 종래와는 달리, 입력 전류값 및 회생전류값을 각각 검출하는 데에 별개의 검출부를 설치할 필요가 없고, 부품의 수를 삭감할 수 있다.

또한, 제 6 태양의 인버터 장치에 의하면 분류 회로로 분류된 보다 작은 고주파 전류값을 상기 분류회로의 저항의 단자전압으로부터 검출함으로써 입력전류값 및 회생전류값을 함께 검출할 수 있으므로, 싼 가격으로 구성할 수 있다.

이 경우, 제 2 태양 또는 제 7 태양과 같이, 전류값 검출 수단을, 제 1 스위칭 소자의 오프시점의 소정 시간 경과후부터 제 2 스위칭 소자의 다음의 오프 시점까지의 기간에서 검출되는 고주파 전류에 기초하여 제 1 검출동작을 실시하고, 또 고주파 전류의 최대값에 기초하여 제 2 검출동작을 실시하도록 구성해도 좋다.

상기 구성에 의하면, 제 1 스위칭 소자의 오프 시점부터 제 2 스위칭 소자의 다음의 오프시점까지의 기간에서 검출되는 평활 콘덴서에 흐르는 고주파 전류(제 2 태양) 또는 분류 회로에 흐르는 고주파 전류(제 7 태양)는, 제 1 스위칭 소자가 온함으로써 부하에 공급되는 전류와 동등하게 입력전류값에 거의 비례하므로, 제 1 스위칭 소자의 오프시점부터 소정 시간내에 흐르는 스위칭 소자의 텔 전류를 제외하고, 상기 고주파 전류에 기초하여 입력 전류값을 검출할 수 있다. 또한, 고주파전류의 최대값은 회생전류값에 거의 비례하므로, 상기 최대값에 기초하여 회생전류값을 검출할 수 있다.

또한, 제 3 태양 또는 제 8 태양과 같이 전류값 검출 수단을, 제 2 스위칭 소자의 오프 시점으로부터 제 1 스위칭 소자의 다음의 온시점까지의 기간에서 제 2 검출동작을 실시하도록 구성하는 것이 바람직하다. 그와 같이 구성하면, 상기 고주파 전류의 최대값이 검출되는 기간이 제어수단이 출력하는 온오프 신호에 기초하여 확실하게 특정되므로, 회생 전류값의 검출을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 제 4 태양 또는 제 9 태양과 같이 전류값 검출 수단을 제 2 스위칭 소자의 온 기간에서 제 1 검출 동작을 실시하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 상기 구성이면, 입력 전류값의 검출을 실시하는 타이밍을 제어수단이 출력하는 온오프 신호에 기초하여 확실하게 특정할 수 있으므로, 입력전류값의 검출을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 제 5 태양과 같이 고주파 전류 검출 수단을 전류 트랜스로 구성하는 것이 바람직하다. 그와 같이 구성하면, 전류 트랜스에 의해 평활 콘덴서에 흐르는 고주파 전류를 용이하게 검출할 수 있다.

또한, 제 10 태양과 같이 제어수단을, 전류값 검출 수단에 의해 구해지는 회생 전류값이 제한값을 초과하면, 상기 회생 전류값이 상기 제한값을 하회할 때까지 입력전류값을 감소시키도록 온 오프 신호를 출력하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 부하의 구동상태에 따라서는 어느 입력 전류에 대해서 발생하는회생전류의 비율이 크게 증가하는 경우가 있고, 이와 같은 경우에는 스위칭 소자에서 발생하는 손실(스위칭손실)이 증대한다. 따라서, 상기와 같이 구성하면 회생전류값이 제한값을 하회할 때까지 입력 전류값을 감소시킴으로써 스위칭 손실을 감소시킬 수 있다.

이 경우, 제 11 태양과 같이, 제한값을 입력 전류값에 맞추어 다른 값으로 설정하면 좋다. 이와 같이 구성하면, 부하의 구동상태에 따라서 각 입력전류값에 대한 회생전류의 제한값을 적절하게 설정할 수 있다.

또한, 제 12 태양과 같이 제어수단을, 전류값 검출수단에 의해 구해지는 회생전류값이 한계값을 넘으면, 부하의 구동을 정지시키는 구성으로 해도 좋다. 이와 같이 구성하면, 입력전류에 대해서 발생하는 회생전류의 비율이 현저하게 증가한 경우에는, 부하의 구동을 정지시켜 인버터 주회로의 스위칭 소자가 파괴에 이르는 것을 방지할 수 있다.

제 13 태양과 같이, 제어수단을 입력 전류값을 증가시키도록 온 오프 신호를 출력한 경우이어도 전류값 검출수단에 의해 구해지는 입력 전류값이 감소하는 경우에는, 일단 부하의 구동을 정지시킨 후, 다시 제어를 개시하는 구성으로 해도 좋다.

이와 같이 구성하면, 부하의 구동상태가 어떤 이유에서 변화하고 입력 전류값을 증가시키도록 제어해도 그 검출값이 감소하는 경우에는 인버터 주회로의 동작을 한번 정지시키고 나서 다시 제어를 개시시킴으로써 어떤 이상이 있는 경우에는 2번째의 제어개시시점에서 체크할 수 있다.

이하, 본 발명을 유도 가열 조리기에 적용한 경우의 제 1 실시예에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 유도가열조리기의 전기적 구성을 도시한 도면이다. 상기 도 1에서, 다이오드 브리지로 구성되는 정류 회로(1)의 교류 입력 단자는, 상용 교류 전원(2)에 접속되어 있고, 직류 출력 단자는, 리액터(3)를 통하여 평활 컨덴서(4)의 양단에 접속되어 있다.

그 평활 콘덴서(4)의 양단에는 직류 모선(5,6)을 통하여 양측 및 음측의 IGBT(양측 스위칭 소자(7) 및 음측 스위칭소자(8))로 이루어진 아암이 접속되어 있고, 따라서, 하프 브리지형 인버터 주회로(9)를 구성하고 있다. IGBT(7,8)의 콜렉터-이미터사이에는 프리 휠 다이오드(10,11)가 각각 접속되어 있다. 인버터 주회로(9)의 출력단자(9a)에는 가열 코일(부하)(12)의 일단(一端)이 접속되어 있고, 가열 코일(12)의 타단과 직류 모선(6) 사이에는 공진 콘덴서(13)와 다이오드(14)의 병렬 회로가 접속되어 있다.

또한, 출력단자(9a)에는 스너버 콘덴서(15)의 일단(一端)이 접속되어 있고, 스너버콘덴서(15)의 다른 단은, IGBT(16)의 콜렉터-이미터를 통하여 직류모선(6)에 접속되어 있다. 그리고, IGBT(16)의 콜렉터 이미터간에는 프리 휠 다이오드(17)가 접속되어 있다. 이것은 소위 스너버 회로를 구성하고 있고 인버터 장치의 동작시에서의 스위칭 손실을 감소시키기 위해 설치되어 있다.

마이크로컴퓨터 등을 중심으로 하여 구성되는 출력제어회로(제어수단)(18)에는 발진회로(19)가 출력하는 소정 주파수의 발진신호가 부여됨과 동시에, 조작부(20)가 출력하는 입력전류 조정신호가 부여되도록 이루어져 있다. 그리고,평활 콘덴서(4)에는 전류 트랜스(고주파 전류 검출 수단)(21)가 끼워져 있고, 그 전류 트랜스(21)의 출력단자는 전류검출회로(전류값 검출수단)(22)을 통하여 출력제어회로(18)의 입력단자에 접속되어 있다.

출력제어회로(18)는 포토커플러 등으로 구성되는 구동회로(23)를 통하여 IGBT(7,8,16)의 게이트에 게이트 신호(온오프 신호)를 출력하도록 이루어져 있다. 또한, 그 게이트 신호와 동일한 타이밍 신호가 전류 검출 회로(22)에도 부여되도록 이루어져 있다.

전류검출회로(22)는 전류트랜스(21)가 검출하는 평활콘덴서(4)에 유입하는 고주파 전류를, 출력제어회로(18)로부터 부여되는 타이밍 신호에 기초하여 후술하는 바와 같이 검출함으로써 입력전류값 및 회생전류값을 검출하고, 검출한 전류값을 A/D 변환하여 출력제어회로(18)에 부여하도록 이루어져 있다. 그리고, 출력제어회로(18)는 상기 입력전류값 및 회생전류값 및 입력전류조정신호에 기초하여, 각 IGBT(7,8,16)에 대한 게이트 신호의 출력 타이밍을 조정하도록 이루어져 있다. 이상이 인버터 장치를 구성하고 있다.

가열 코일(12) 상에는, 탑 플레이트(24)를 통하여 냄비(25)가 설치되고, 인버터 주회로(9)에 의해 가열 코일(12)에, 예를들어, 21.5㎑의 고주파전류를 공급하며, 냄비(25)에 유도전류(와전류)를 발생시켜 유도가열을 실시하도록 이루어져 있다.

인버터 주회로의 음측의 IGBT(8)는 일주기 중의 후반에서 항상 50% 듀티로 온되도록 이루어져 있고, 출력제어회로(18)는 조작부(20)에서의 입력전류조정신호의 설정에 맞추어 가열코일(12)에 대한 전류의 공급량을, 양측의 IGBT(7)의 일주기 중전반의 온시간 듀티를 0∼50% 미만 사이에서 변화시키는 것으로 제어하도록 이루어져 있다.

도 2는 인버터 장치를 동작시켜 유도가열조리를 실시하는 경우의 각 신호파형을 도시한 타이밍 차트이다. 도 2의 (a),(b)는 IGBT(7,8)의 온오프 타이밍을 도시한 것이고, 출력제어회로(18)가 출력하는 게이트 신호의 출력 타이밍과 거의 동일하다. 인버터 장치의 동작은, 다음 4개의 사이클로 이루어져 있다.

①IGBT(7): 온/IGBT(8): 오프

가열코일(12)에 전류를 공급함과 동시에 공진 콘덴서를 충전한다.

②IGBT(7): 오프/IGBT(8): 오프

가열코일(12)의 지연 전류에 의해, 공진 콘덴서(13)를 충전한다.

③IGBT(7): 오프/IGBT(8): 온

공진 콘덴서(13)를 방전시키고 가열 코일(12)에 역방향의 전류를 흘린다.

④IGBT(7): 오프/IGBT(8): 오프

가열코일(12)의 지연 전류를 프리 휠 다이오드(10)를 통하여 전원측에 회생시킨다.

이상의 사이클을 반복함으로써 가열 코일(12)에 고주파 전류를 공급한다.

또한, 출력제어회로(18)는 ③에서 IGBT(8)가 온하고 나서, 다음 주기의 ①에서 IGBT(7)가 온해서 오프하기 까지의 기간에 맞춘 타이밍 신호(VG2)를 내부에서 작성하고(도 2의 (c) 참조), 그 타이밍 신호(VG2)를 짧은 시간 지연시킨 신호를,스너버 회로의 IGBT(16)의 게이트 신호로서 출력한다(도 2의 (d)참조).

이 경우, 평활콘덴서(4)에는 도 2의 (e)에 도시한 바와 같이 주파수 21.5㎑의 고주파 전류가 흐른다. 또한, 도 2의 (e)에서는 평활콘덴서(4)에 전류가 유입되는(충전)방향을 "+"로, 평활콘덴서(4)로부터 전류가 유출되는(방전)방향을 "-"로 정의하고 있다.

즉, 기간 ①에서 IGBT(7)가 온하면 가열 코일(12)에 전류가 공급되므로, 그 전류 만큼의 전하가 평활 콘덴서(4)로부터 방전되어 전류가 유출된다. 다음 기간 ② 및 ③에서는, 리액터(3)를 통하여 평활 콘덴서(4)에 거의 일정한 충전전류가 흐른다.

상기 기간에 흐르는 충전전류는 기간 ①에서 가열 코일(12)에 공급한 전류와 동등하고, IGBT(7)의 온시간이 길어지면, 그에 따라서 상기 충전전류값도 증가한다. 따라서, 이 기간에서의 전류값(Ⅰa(도 2의 (e) 참조))를 얻으면, 미리 구해 둔 입력전류값과의 상관관계로부터 입력전류값을 검출할 수 있다.

구체적으로는 전류검출회로(22)는 전류값(Ⅰa)과 입력전류값의 상관관계를 데이터 테이블로서 보유하고 있다. 그리고, 전류검출회로(22)는 출력제어회로(18)로부터 부여되는 타이밍 신호로부터, IGBT(8)의 온 기간중에서(즉, 기간 ③에 상당) 전류 트랜스(21)가 검출하는 전류값(Ⅰa)을 얻으면, 그 전류값(Ⅰa)으로부터 상기 데이터 테이블에 기초하여 입력전류값을 검출한다(제 1 검출동작).

또한, 회생전류는 기간 ④에서 평활 콘덴서에 흘러 들어가므로 상기 기간에서의 전류의 최대값(Ⅰb(도 2의 (e) 참조))를 구하면 입력전류값과 동일하게 미리구해 둔 상관관계로부터 회생전류값을 검출할 수 있다.

구체적으로는 전류검출회로(22)는 전류값(Ⅰb)과 회생전류값의 상관관계를 데이터 테이블로서 보유하고, 출력제어회로(18)로부터 부여되는 타이밍 신호로부터, IGBT(8)의 오프 시점에서부터 다음의 IGBT(7)의 온시점까지의 기간에서(즉, 기간 ④에 상당) 전류트랜스(21)가 검출하는 전류값(Ⅰb)을 얻으면, 그 전류값(Ⅰb)으로부터 상기 데이터 테이블에 기초하여 전류값(Ⅰb)에 대응하는 전류값을 얻는다.

여기에서, 전류값(Ⅰb)에 대응하는 전류값은 입력 전류값을 포함하고 있으므로, 전류값(Ⅰb)에 대응하는 전류값으로부터 입력전류값을 뺀 것(즉, 도 2의 (e)에 도시한 전류값(Ⅰc)에 대응하는 전류값)을 회생전류값으로서 검출한다(제 2 검출동작).

한편, 출력제어회로(18)는 전류검출회로(22)가 검출한 입력전류값 및 회생전류값에 기초하여 부하가 되는 냄비(25)의 가열제어를 실시한다. 도 3은 냄비(25)의 재질이 다른 경우에, 가로축에 입력 전류값을 잡고, 세로축에 회생전류값을 잡은 경우의 한 측정 결과를 도시한 것이다. 또한, 가로축 및 세로축은 전류값을 8비트로 A/D 변환한 경우의 상대값으로 나타내고 있다.

도 3 중, ○으로 플롯한 것이 냄비(25)의 재질이 철인 경우이고, ×로 플롯한 것이 냄비(25)의 재질이 스텐레스인 경우이다. 재질이 철인 경우에는 입력 전류값이 증가함에 맞추어 회생전류값은 비교적 완만하게 상승하지만, 재질이 스텐레스인 경우에는 입력전류값이 40 이상이 되면, 철인 경우에 비해 회생전류값이 급격하게 상승한다.

회생전류값이 증가한다는 것은 가열코일(12)에 공급한 전류 중, 냄비(25)에 유도전류를 발생시켜 열 에너지로서 소비된 부분이 적었다는 것이고, 소비되지 않았던 많은 전류가 인버터 주회로(9)측으로 돌아가게 된다.

이 경우, 인버터 주회로(9)의 IGBT(8)에는 기간 ③→④로 전환되는 순간, 즉 IGBT(8)를 온에서 오프하는 순간에 이미터-콜렉터 간에 높은 전압이 인가되므로, 스위칭 손실이 증가하게 된다. 이 스위칭 손실의 증가를 방지하기 위해서 출력 제어 회로(18)는 아래와 같이 제어를 실시한다.

한 예로서, 도 3에서 입력전류값, 회생전류값의 좌표로 나타내면, (0,90)-(85,90) 및 (85,90)-(180,250)에서 인출한 꺾인선(L1) 이하의 영역을 제어 영역(A)로 정의하고, 꺾인 선(L1)을 넘어 (0,140)-(85,140) 및 (85,140)-(155,250)에서 인출한 꺾은선(L2) 이하의 영역을 제어영역(B)으로 정의하며, 꺾은선(L2)을 넘는 영역을 제어영역(C)으로 정의한다. 또한, 꺾인선(L1)은 제한값에 대응하고, 꺾인 선(L2)은 한계값에 대응한다.

제어 영역(A)은 입력전류값이 증가해도 회생전류값이 현저하게 증가하지 않고 안정되게 유도가열조리를 실시할 수 있는 영역이고, 각 전류값이 상기 영역에 있는 경우에는 특별히 제한을 두지 않고 제어를 속행한다. 예를 들어, 냄비(25)의 재질이 철이고 정상적으로 조리가 실시되고 있는 경우에는, 상기 제어 영역(A)에서 제어가 실시된다.

그리고, 예를 들어 냄비(25)의 재질이 스텐레스인 경우에는 입력전류값이 70을 넘는 부근에서부터 제어 영역(B)에 이른다. 상기 영역에 도달한 경우에는 IGBT(8)의 손실이 증가하므로, 입력전류값을 제한한다. 예를 들어, 제어중에 입력전류값이 95(점 P1)가 된 경우에는, 출력제어회로(18)는 회생전류값이 제어영역(A,B)의 경계 부근(점P2)이 되도록 입력 전류값이 70 미만이 될 때까지 저하시키도록 IGBT(7)의 온 기간을 감소시킨다.

또한, 예를 들어 냄비(25)의 재질이 알루미늄인 경우에는 제어영역(C)에 도달하는 것이 있다. 이 영역에서는 바로 인버터 장치를 정지시키지 않으면 위험하므로, 출력제어회로(18)는 IGBT(7,8)에 대한 게이트 신호의 출력을 정지시키고, 인버터 장치를 정지시킨다.

또한, 예를 들어 가열조리 도중에서 냄비(25)의 바닥이 변형되어 들뜨거나 냄비(25)가 탑플레이트(24) 상에서 제거된 경우에는 입력전류를 차례로 증가시키도록 제어를 실시해도, 검출되는 입력전류값은 증가되지 않고 회생전류값만이 증가 일로에 있게 된다. 이 경우에도, IGBT(8)의 스위칭 손실이 증가하므로 출력제어회로(18)는 인버터 장치를 일단 정지시키고 초기 상태로부터 다시 제어를 개시시킨다. 그 제어 초기에, 유도 가열 조리기가 실시하는 냄비 재질 판정에서, 탑플레이트(24)상에 냄비(25)가 설치되어 있지 않다고 판정되면, 그 시점에서 다시 제어를 정지시킨다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 전류 트랜스(21)에 의해, 직류모선(5,6)간에 접속된 평활 콘덴서(4)에 흐르는 고주파전류를 검출하고, 전류 검출 회로(22)는 그 고주파 전류에 기초하여 입력전류값을 검출하고, 또 회생전류값을 검출하도록했다.

구체적으로는 전류검출회로(22)는 출력제어회로(18)로부터 부여되는 타이밍 신호에 기초하여 IGBT(8)의 온 기간중에서 전류 트랜스(21)가 검출하는 전류값(Ⅰa)을 얻으면, 그 전류값(Ⅰa)과 미리 얻은 상관관계를 나타내는 데이터 테이블에 기초하여 입력 전류값을 검출하고, 또한 IGBT(8)의 오프 시점에서부터 다음의 IGBT(7)의 온시점까지의 기간에서 전류트랜스(21)가 검출하는 전류값(Ⅰb)을 얻으면, 그 전류값(Ⅰb)과 데이터 테이블에 기초하여 회생전류값을 검출하도록 했다.

따라서, 종래와는 달리, 입력전류값과 회생전류값을 각각 검출하기 위해 별개로 전류검출부를 설치할 필요없이, 평활 콘덴서(4)에 흐르는 고주파 전류를 검출하는 것만으로, 전류 검출 회로(22)에 의해 입력전류값 및 회생전류값을 함께 검출할 수 있고, 부품수를 삭감하여 전체를 소형이고 저렴한 가격으로 구성할 수 있다. 또한, 신뢰성도 향상시킬 수 있다. 또한, 출력제어회로(18)로부터 부여되는 타이밍 신호에 기초하여 필요한 고주파 전류값을 얻는 기간을 용이하게 특정하고, 각 검출동작을 실시할 수 있다.

또한, 전류 트랜스(21)에 의해 평활 콘덴서(4)에 흐르는 고주파 전류를 용이하게 검출할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면 출력제어회로(18)는 전류검출회로(22)에 의해 구해지는 회생전류값이 제한값(꺾인선(L1))을 넘으면, 상기 회생전류값이 제한값을 하회하기까지 입력전류값을 감소시키도록 IGBT(7,8)에 게이트 신호를 출력하므로,냄비(25)의 재질이 스텐레스이고, 어느 입력전류에 대해서 발생하는 회생전류의 비율이 크게 증가하는 경우에는 IGBT(8)에 발생하는 스위칭 손실을 감소시킬 수 있다.

그리고, 제한값을, 양호하게 가열조리를 실시할 수 있는, 냄비(25)의 재질이 철인 경우에 맞추어 꺾은선(L1)에 의해 설정하고 입력전류값에 맞추어 다른 값으로 했으므로, 각 입력전류값에 대한 회생전류의 제한값을 적절하게 설정할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면 출력제어회로(18)를 전류검출회로(22)에 의해 구해진 회생전류값이 한계값(꺾은선(L2))을 초과하면, 인버터 장치의 동작을 정지시키므로, 입력전류값에 대해서 발생하는 회생전류값의 비율이 현저하게 증가한 경우에, IGBT(8)가 파괴에 이르는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면 출력제어회로(18)는 입력전류값을 증가시키도록 게이트 신호를 출력한 경우이어도, 전류검출회로(22)에 의해 구해지는 입력전류값이 감소하는 경우에는 일단 인버터 장치의 동작을 정지시킨 후, 다시 제어를 개시하므로, 가열 조리의 도중에서 냄비(25)가 탑 플레이트(24) 상에서 제거된 경우 등에는, 동작을 한번 정지시키고 나서 다시 제어를 개시시킴으로써 그 두번째의 제어개시시점에서 정상적으로 제어를 실시할 수 있는 상태에 있는지 아닌지를 체크할 수 있으므로, 안전하게 제어를 실시할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면 인버터 장치를 유도가열조리기에 적용했으므로, 유도가열조리를 실시하는 경우에, 입력 전류값 및 회생전류값을 검출함으로써 최적의 제어를 실시할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 것이고 제 1 실시예와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하고, 이하 다른 부분에 대해서만 설명한다. 제 2 실시예에서는 전류 트랜스(21)가 평활 콘덴서(4)로부터 제외되어 있다. 그리고, 콘덴서(26)와 저항(27)을 직렬로 접속하여 이루어진 분류회로(28)가 평활 콘덴서(4)에 병렬로 접속되어 있다.

콘덴서(26)의 용량은 예를 들어 평활 콘덴서(4)의 용량의 1/100 정도로 설정되어 있다. 또한, 전류검출회로(22)를 대신하여 전류검출회로(전류값 검출수단)(22a)가 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 제 1 실시예와 동일하다.

다음에, 제 2 실시예의 작용에 대해서 설명한다. 제 1 실시예에서는 전류 트랜스(21)에 의해 평활 콘덴서(4)에 흐르는 고주파 전류를 직접 검출했지만, 제 2 실시예에서는 평활 콘덴서(4)와 콘덴서(26)의 용량비에 따라서 분류회로(28)로 분류하는 고주파 전류를, 전류검출회로(22a)에 의해 저항(27)의 단자전압을 참조함으로써 검출하도록 이루어져 있다. 그리고, 전류검출회로(22a)가 보유하고 있는 데이터 테이블은 이 분류회로(28)로 분류하는 고주파 전류의 값에 따라서 미리 상관을 구한 것으로 치환되어 있다. 그 밖의 작용은 제 1 실시예와 동일하다.

이상과 같이 제 2 실시예에 의하면, 평활 콘덴서(4)에 대해서 병렬로 분류회로(28)를 접속하고 저항(27)의 단자전압을 참조하여 입력전류값 및 회생전류값을 검출하므로, 제 1 실시예와 같이 전류 트랜스(21)를 사용하는 경우에 비해, 보다 저렴하게 구성할 수 있다.

본 발명은 상술되고 도면에 기재한 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 다음과 같은 변형 또는 확장이 가능하다.

입력전류값을 검출하기 위한 고주파 전류를 검출하는 기간은 IGBT(8)의 온 기간에 한정되지 않고, 도 2에 도시한 바와 같이 IGBT(7)의 오프 시점에서 평활 콘덴서(4)에 텔 전류가 흐르는 소정 시간을 제외하고, IGBT(8)의 다음 오프 시점까지의 기간(A)에서 검출해도 좋다. 또한, 회생전류값을 검출하기 위한 고주파 전류를 검출하는 기간은 IGBT(8)의 오프시점에서부터 IGBT(7)의 다음의 온 시점까지에 한정되는 것이 아니고, IGBT(8)의 오프시점에서부터 IGBT(7)의 다음의 오프 시점까지의 기간(A)에서의 고주파 전류의 최대값을 검출하여 회생전류값을 구해도 좋다.

또한, 입력전류값의 설정이 비교적 크고 고주파 전류의 최대값이 텔 전류의 피크를 상회하는 경우에는 IGBT(7)의 오프 시점에서부터 다음 온 시점까지의 기간(즉, 일 제어주기 내)의 최대값으로 회생전류값을 검출해도 좋다.

도 3에서의 제한값 및 한계값은 플래트한 값으로 설정해도 좋고, 그 밖에 부하의 구동상태에 따라 적절하게 변경하면 좋다.

제어 영역(A,B,C)에 맞는 입력전류값 제어나 정지제어는 필요에 따라서 실시하면 좋다.

전류값 검출수단은 제어수단과 일체로 구성해도 좋다.

전류검출회로(22,22a)가 데이터 테이블을 보유하는 대신, 고주파 전류값과 입력전류값, 회생전류값과의 상관관계를 적당한 범위에서 직선 근사하고, 그 상관관계에 따른 비례 정수를 갖게 하여, 고주파 전류값에 비례 정수를 곱하여 연산에 의해 입력전류값, 회생전류값을 구하도록 해도 좋다.

스위칭 소자는 IGBT에 한정되는 것이 아니고, 파워 트랜지스터나 파워 MOSFET 등이어도 좋다.

유도가열조리기에 한정되지 않고, 하프 브리지형의 인버터 주회로에 의해 부하를 구동하는 것이면 적용이 가능하다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같으므로 이하의 효과를 갖는다.

제 1 태양 또는 제 6 태양의 인버터 장치에 의하면, 고주파 전류검출수단은 직류 모선간에 접속된 평활 콘덴서에 흐르는 고주파 전류(제 1 태양)를 검출하고, 전류값 검출수단은 상기 고주파 전류에 기초하여(제 1 태양) 또는 분류회로에 흐르는 고주파 전류(제 6 태양)에 기초하여 입력 전류값을 검출하는(제 1 검출동작)과 함께 회생전류값을 검출하므로(제 2 검출동작), 종래와는 달리, 검출부를 별개로 설치하지 않아도, 한 군데에서 입력전류값 및 회생전류값을 함께 검출할 수있고, 부품수를 삭감할 수 있다.

또한, 분류회로에서 분류된 보다 작은 고주파 전류값을 상기 분류회로의 저항의 단자전압으로부터 검출함으로써 입력전류값 및 회생전류값을 함께 검출할 수 있음과 동시에 고주파 전류검출수단을 보다 저렴한 가격으로 구성할 수 있다(제 6 태양).

제 2 태양 또는 제 7 태양의 인버터 장치에 의하면, 전류값 검출수단을 제 1 스위칭 소자의 오프 시점의 소정 시간경과후로부터 제 2 스위칭소자의 다음의 오프시점까지의 기간에서 검출되는 고주파 전류에 기초하여 제 1 검출동작을 실시하고, 또 고주파 전류의 최대값에 기초하여 제 2 검출동작을 실시하므로, 제 1 스위칭 소자의 오프 시점으로부터 소정시간 내에 흐르는 스위칭 소자의 텔 전류를 제외하고 고주파 전류에 기초하여 입력전류값을 검출할 수 있으며, 고주파 전류의 최대값에 기초하여 회생전류값을 검출할 수 있다.

제 3 태양 또는 제 8 태양의 인버터 장치에 의하면, 전류값 검출수단은 제 2 스위칭 소자의 오프 시점으로부터 제 1 스위칭 소자의 다음의 온시점까지의 기간에서 제 2 검출동작을 실시하므로, 고주파 전류의 최대값이 검출되는 기간이, 제어수단이 출력하는 온 오프 신호에 기초하여 확실하게 특정되고, 회생전류값의 검출을 용이하게 실시할 수 있다.

제 4 태양 또는 제 9 태양의 인버터 장치에 의하면, 전류값 검출수단은 제 2 스위칭 소자의 온 기간에서 제 1 검출동작을 실시하므로, 입력 전류값의 검출을 실시하는 타이밍을 제어수단이 출력하는 온 오프 신호에 기초하여 확실하게 특정할 수 있고, 입력전류값의 검출을 용이하게 실시할 수 있다.

제 5 태양의 인버터 장치에 의하면, 고주파 전류검출수단을 전류 트랜스로 구성했으므로, 평활 콘덴서에 흐르는 고주파 전류를 용이하게 검출할 수 있다.

제 10 태양의 인버터 장치에 의하면, 제어수단은 전류값 검출수단에 의해 구해지는 회생전류값이 제한값을 초과하면 상기 회생전류값이 제한값을 하회하기까지 입력전류값을 감소시키므로, 스위칭 손실을 감소시킬 수 있다.

제 11 태양의 인버터 장치에 의하면, 제한값을 입력전류 값에 맞추어 다른값으로 설정했으므로, 부하의 구동상태에 맞추어 각 입력전류값에 대한 회생전류의 제한값을 적절하게 설정할 수 있다.

제 12 태양의 인버터 장치에 의하면, 제어수단은 전류값 검출수단에 의해 구해지는 회생전류값이 한계값을 초과하면, 부하의 구동을 정지시키므로, 입력전류에 대해 발생하는 회생전류의 비율이 현저하게 증대된 경우에는, 부하의 구동을 정지시키고, 인버터 주회로의 스위칭 소자가 파괴에 이르는 것을 방지할 수 있다.

제 13 태양의 인버터 장치에 의하면, 제어수단은 입력전류값을 증가시키도록 온 오프 신호를 출력한 경우에도 전류값 검출수단에 의해 구해지는 입력전류값이 감소하는 경우에는 일단 부하의 구동을 정지시킨 후 다시 제어를 개시하므로, 어떤 이상이 있는 경우에는 두번째의 제어개시시점에서 부하의 구동상태를 체크할 수 있고, 안전하게 제어를 실시할 수 있다.

Claims

상용 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성하는 정류회로,

상기 정류회로가 생성하는 직류전원이 공급되는 직류모선,

상기 직류 모선사이에 접속되는 평활콘덴서,

상기 직류 모선사이에 접속되고, 부하를 구동하는 하프 브리지형 인버터 주회로,

상기 평활콘덴서에만 유입 및 유출되는 고주파 전류를 검출하는 고주파전류 검출수단,

상기 인버터 주회로를 구성하는 제 1 및 제 2 스위칭소자에 온 오프 신호를 출력하여 부하의 구동을 제어하는 제어수단, 및

상기 고주파전류 검출수단이 검출하는 상기 고주파 전류에 기초하여 입력 전류의 최대값을 검출하는 제 1 검출동작을 실시하고, 또 상기 고주파 전류에 기초하여 회생전류의 최대값을 검출하는 제 2 검출동작을 실시하는 전류값 검출수단을 구비한 인버터장치에 있어서,

상기 인버터 주회로를 구성하는 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자가 직렬로 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자의 각각에 정류소자가 접속되며, 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자의 접속점으로부터 가열코일과 공진콘덴서의 직렬회로가 인출되고, 상기 정류소자가 상기 공진콘덴서와 역병렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 1 항에 있어서,

전류값 검출수단은 제 1 스위칭소자의 오프 시점의 소정시간 경과후부터 제 2 스위칭 소자의 다음의 오프 시점까지의 기간에서 검출되는 고주파 전류에 기초하여 제 1 검출동작을 실시하고, 또 고주파 전류의 최대값에 기초하여 제 2 검출동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 2 항에 있어서,

전류값 검출수단은 제 2 스위칭 소자의 오프 시점부터 제 1 스위칭 소자의 다음의 온 시점까지의 기간에서 제 2 검출동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 3 항에 있어서,

전류값 검출수단은 제 2 스위칭 소자의 온 기간에서 제 1 검출동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

고주파전류 검출수단은 전류 트랜스로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
상용 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 생성하는 정류회로,

상기 정류회로가 생성하는 직류전원이 공급되는 직류 모선,

상기 직류모선사이에 접속되는 평활콘덴서,

상기 평활콘덴서에 병렬로 접속되고, 상기 평활콘덴서보다 용량이 작은 콘덴서 및 저항의 직렬회로로 구성되는 분류회로,

상기 직류 모선 사이에 접속되고, 부하를 구동하는 하프 브리지형 인버터 주회로,

상기 인버터 주회로를 구성하는 제 1 및 제 2 스위칭소자에 온 오프 신호를 출력하여 부하의 구동을 제어하는 제어수단, 및

상기 분류 회로에 흐르는 고주파 전류에 기초하여 입력전류의 최대값을 구하는 제 1 검출동작을 실시하고, 또 상기 고주파 전류에 기초하여 회생전류의 최대값을 구하는 제 2 검출동작을 실시하는 전류값 검출수단을 구비한 인버터장치에 있어서,

상기 인버터 주회로를 구성하는 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자가 직렬로 접속되고, 제 1 및 제 2 스위칭소자의 각각에 정류 소자가 접속되며, 상기 제 1 및제 2 스위칭소자의 접속점으로부터 가열코일과 공진 콘덴서의 직렬회로가 인출되고, 상기 정류소자가 상기 공진콘덴서와 역병렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 6 항에 있어서,

전류값 검출수단은 제 1 스위칭 소자의 오프 시점의 소정시간 경과후부터 제 2 스위칭 소자의 다음 오프 시점까지의 기간에서 검출되는 고주파 전류에 기초하여 제 1 검출 동작을 실시하고, 또 고주파 전류의 최대값에 기초하여 제 2 검출동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 7 항에 있어서,

전류값 검출수단은 제 2 스위칭 소자의 오프 시점에서부터 제 1 스위칭 소자의 다음의 온 시점까지의 기간에서 제 2 검출동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 8 항에 있어서,

전류값 검출수단은 제 2 스위칭 소자의 온 기간에서 제 1 검출동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.