KR100330815B1 - Microwave Heating System - Google Patents

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KR100330815B1 KR1020000004858A KR20000004858A KR100330815B1 KR 100330815 B1 KR100330815 B1 KR 100330815B1 KR 1020000004858 A KR1020000004858 A KR 1020000004858A KR 20000004858 A KR20000004858 A KR 20000004858A KR 100330815 B1 KR100330815 B1 KR 100330815B1
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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명에 속한 기술분야end. Technical field which belongs to invention described in claims

본 발명은 선형(linear)적으로 정합출력(Matching power)을 조절할 수 있는 전력제어 회로를 갖는 초고주파 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high frequency heating apparatus having a power control circuit that can linearly adjust matching power.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 및 해결방법의 요지I. Summary of the technical problem and solution to be solved by the invention

종래의 초고주파 가열장치의 초고주파 출력을 제어하는 전력제어회로를 구성함에 있어서 초고주파를 발생하는 마그네트론은 구동 특성상 음극역가열 현상이 발생되는데 이러한 현상은 필라멘트의 온도를 상승시키며 이때 필라멘트 전압 특성을 변경하지 않으면 발진이 불안정해지고 이로 인한 마그네트론의 파손 혹은 수면 단축현상을 고려하지 못하는 문제점이 많이 발생되었다. 또한 종래의 발진 장치는 대부분의 경우에 있어서 양극변압기와 필라멘트변압기가 일체형으로 구성되어 출력제어를 위한 전력제어시 입력전압을 상승시키면 양극전압과 필라멘트전압이 동시에 상승되어 필라멘트온도가 급격히 상승됨에 따라 마그네트론 수명이 단축되었고, 입력전압을 낮추면 양극전압과 필라멘트전압이 동시에 낮아져 미발진 혹은 출력의 저하등의 불안정한 발진 현상이 초래되었다. 음극역가열 현상을 일으키는 전력은 초고주파 임피던스 설정조건과 양극전류의 크기에 좌우된다. 즉 마그네트론이 정상적으로 동작되기 위해서는 마그네트론에 실질적으로 공급되는 첨두양극전압(Ebm)과 평균양극전류(Ibm), 필라멘트전압(Ef)을 출력에 따라 정합시켜야 한다. 초고주파출력을 높이기 위해서는 양극전압을 높이고 이에 따라 양극전류가 상승되므로 필라멘트온도가 상승되어 전기저항이 커져 전류가 감소함으로 필라멘트전압을 하강시켜야 한다. 출력제어를 위한 전력제어의 출력단에서는 양극전압의 입력 공급이 높아지면 이에 대응하는 필라멘트전압의 입력 공급은 양극전류를 고려하여 낮추어야 한다.In constructing a power control circuit that controls the ultra-high frequency output of a conventional microwave heating device, the magnetron generating ultra high frequency causes cathode reverse heating due to its driving characteristics. This phenomenon increases the temperature of the filament and does not change the filament voltage characteristics. Oscillation becomes unstable and many problems caused by the failure of the magnetron damage or shortening of the sleep caused by this. In addition, in the conventional oscillation device, in most cases, the anode transformer and the filament transformer are integrally formed, and when the input voltage is increased during power control for output control, the anode voltage and the filament voltage are simultaneously raised, and the magnetron is rapidly increased. The service life was shortened, and when the input voltage was lowered, the anode voltage and the filament voltage were lowered at the same time, resulting in unstable oscillation such as unstarted or deteriorated output. The power that causes cathode reverse heating depends on the microwave impedance setting conditions and the magnitude of the anode current. That is, in order for the magnetron to operate normally, the peak anode voltage (Ebm), the average anode current (Ibm), and the filament voltage (Ef) substantially supplied to the magnetron must be matched according to the output. In order to increase the ultra-high frequency output, the anode voltage is increased and accordingly the anode current is increased, so the filament temperature is increased, the electrical resistance is increased, and the current is decreased, so the filament voltage must be decreased. In the output stage of power control for output control, when the input supply of the positive voltage is increased, the input supply of the corresponding filament voltage should be lowered in consideration of the positive current.

따라서, 양극변압기와 필라멘트 변압기를 별도로 분리 형성하여 조작자가 초고주파출력량을 설정하면 전력제어회로의 출력단에서 전압량과 전류량을 사전검지하고, 검출된 값에 따라 전력제어 회로의 메인 콘트롤러(Main Controller)에서 마그네트론 동작특성에 맞게 피드백(Feed-Back)제어하여 정압출력을 가변하도록 한다.Therefore, if the operator sets the high frequency output separately by separately forming the anode transformer and the filament transformer, the voltage and current amount is pre-detected at the output of the power control circuit, and the main controller of the power control circuit is detected according to the detected value. The feedback pressure is controlled according to the magnetron operating characteristics to change the constant pressure output.

다. 발명의 중요한 용도All. Important uses of the invention

본 발명은 식품의 건조, 가열조리, 해동과 자동차 타이어, 제조용 천연고무, 자동차도어용 가스켓, 기타 고무제품의 가류공정에 적용되고, 점토 건조, 섬유 건조, 인조견제조, 식품의 곰팡이방지, 식품의 재가열공정, 목재 건조, 목재 접착, 목재 굽힘가공 및 피혁의 가공공정 등 가열 및 가류 시스템 전 분야에 적용 가능하다.The present invention is applied to food drying, heating cooking, thawing and vulcanization of automobile tires, natural rubber for manufacturing, gaskets for automobile doors, and other rubber products, clay drying, fiber drying, artificial dog preparation, mold prevention of food, food It can be applied to all areas of heating and vulcanization systems such as reheating, wood drying, wood bonding, wood bending and leather processing.

Description

초고주파 가열장치{Microwave Heating System}Microwave Heating System

본 발명은 선형(linear)적으로 출력을 조절할 수 있는 전력제어 회로를 이용한 초고주파 가열장치에 관한 것으로서, 특히 전력제어회로에 양극변압기(High Voltage Transformer)와 필라멘트변압기(Filament Transformer)를 별도로 분리 형성하여 조작자가 원하는 고주파출력량을 설정하면 전력제어 회로의 출력단에서 전압량과 전류량을 사전검지하고, 상기 검출된 값에 따라 전력제어 회로의 메인 콘트롤러(Main Controller)에서 마그네트론(Magnetron) 동작특성에 맞게 피드백(Feed-Back) 제어하여 정합출력(Matching Power)을 가변하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high frequency heating apparatus using a power control circuit that can linearly adjust the output, and in particular, by separately forming a high voltage transformer and a filament transformer separately in the power control circuit. When the operator sets the desired high frequency output amount, the output terminal of the power control circuit detects the voltage and current in advance, and according to the detected value, feedback from the main controller of the power control circuit in accordance with the magnetron operating characteristics Feed-Back) to control the matching power (Matching Power) variable.

또한, 본 발명은 식품의 건조, 가열조리, 해동과 자동차 타이어, 제조용 천연고무, 자동차도어용 가스켓, 기타 고무제품의 가류공정에 적용되고, 점토 건조, 섬유 건조, 인조견제조, 식품의 곰팡이방지, 식품의 재가열공정, 목재 건조, 목재 접착, 목재 굽힘가공 및 피혁의 가공공정 등 가열 및 가류 시스템 전 분야에 적용가능하다.In addition, the present invention is applied to the drying process of food drying, heating cooking, thawing and car tires, natural rubber for manufacturing, gaskets for automobile doors, other rubber products, clay drying, fiber drying, artificial dog manufacturing, food mold prevention, It can be applied to all areas of heating and vulcanization systems such as food reheating, wood drying, wood bonding, wood bending and leather processing.

일반적으로 피가열체를 가열하여 상태를 변환시키위해 전열가열방식이나 가스가열방식이 많이 사용되어 왔으나, 상기 방식들은 효율이 떨어지고 승온시간이 오래걸리며 온도제어가 용이하지 못할 뿐만 아니라 외부환경에 민감하게 영향을 받으며 가열시 열전도율이 떨어지는 문제점이 있었다.In general, electrothermal heating or gas heating has been widely used to change the state by heating the heated object, but the above methods are inefficient, take a long time to increase the temperature, are not easy to control the temperature, and are sensitive to the external environment. There was a problem that the thermal conductivity was lowered during heating.

상기 문제점을 해소하기 위해 많이 이용되는 가열방식이 마이크로파 가열방식이다. 상기 마이크로파 가열방식은 열전도에 의하지 않으므로 피가열체의 내부까지 단시간에 가열할 수 있고, 마이크로파 전력의 80%가 열로 교환되므로 가열효율이 좋으며, 마이크로파가 피가열체의 내부에 침투하여 열로 변환되므로 복잡한 형상의 물질이라도 균일하게 가열할 수 있고, 가열전력의 제어가 용이하며, 부하조건의 변동에 대한 전원의 안정성이 우수하고, 전파의 외부누설을 방지하기 용이할 뿐만 아니라 밀폐가열이 가능하여 소음이나 열기 또는 배기가스로 인한 작업환경의 어려움을 방지할 수 있다.In order to solve the above problems, a heating method that is frequently used is a microwave heating method. The microwave heating method can be heated to the inside of the heating body in a short time because it is not dependent on heat conduction, and the heating efficiency is good because 80% of the microwave power is exchanged with heat, and the microwave is penetrated into the heating body and converted into heat. It can be heated evenly in the shape of material, easy to control heating power, excellent stability of power source against fluctuations of load condition, easy to prevent external leakage of radio waves, and sealed heating, Difficulty in working environment due to heat or exhaust gas can be prevented.

따라서 상기 마이크로파 가열방식은 피가열체의 형상이 큰것, 열전도가 나쁜 것, 내부의 가열에 시간이 걸리는 것등의 가열에 적합한 가열방식으로서 가정용 뿐만 아니라 산업의 가열 및 건조 등의 분야에 폭넓게 이용되고 있다.Therefore, the microwave heating method is a heating method suitable for heating such as the shape of the object to be heated, the poor thermal conductivity, the internal heating takes a long time, and is widely used in fields such as domestic heating and drying, as well as domestic use. have.

한편,상기 마이크로파를 이용한 가열방식은 피가열체의 내부에 함유된 수분에 전자파를 흡수시켜 가열하는 하는 방식인데, 초기단계에서부터 수분이 반감되기까지는 큰 에너지를 투입할 수 있지만, 피가열체의 건조가 진행되어 내부에 함유된 수분이 적어지고 남은 수분이 표면으로 확산하기위해 저항이 증가하는 순간에서는출력을 제어할 필요가 있다. 만일 출력제어가 비정상적으로 수행되는 경우에는 투입에너지가 과대해지면서 피가열체가 균일하게 건조되지 않으며 피가열체가 부분적으로 과열되어 발화되기도 한다. 또한, 피가열체의 부하량이 적은 상태에서 마이크로파의 출력이 일시에 전부 인가되면 마그네트론 등의 부품에 역충격을 주게되고, 돌입전류가 커져 차단기가 개방되는 경우도 발생된다.On the other hand, the heating method using the microwave is a method of absorbing and heating the electromagnetic wave in the moisture contained in the interior of the heating target, a large energy can be input from the initial stage to half the moisture, but drying of the heating target It is necessary to control the output at the moment when the resistance increases so that the moisture contained in the interior becomes smaller and the remaining moisture diffuses to the surface. If output control is abnormally performed, the input energy becomes excessive and the heating target is not dried uniformly, and the heating target is partially overheated and ignited. In addition, when the output of the microwave is completely applied at a time in a state where the load of the object to be heated is small, a reverse shock is given to the components such as the magnetron, and a breaker may be opened due to a large inrush current.

따라서 부하의 크기, 함수률, 건조 진행상태 등에 따라 출력을 가변시키면 에너지 효율을 증대시킬수 있으며 피가열체의 부하에 따른 최적가열을 실행할수 있고, 피가열체의 국부가열을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 스파크발생 및 부품의 과열을 방지할 수 있다.Therefore, by varying the output according to the size of the load, moisture content, drying progress, etc., the energy efficiency can be increased, optimal heating can be performed according to the load of the heating element, and local heating of the heating element can be prevented. Sparking and overheating of parts can be prevented.

종래의 출력가변방식은 인버터로 출력제어를 하는 방식, 마이크로파 출력가열시간을 주기적으로 온-오프하는 방식, 가열하고자 하는 총시간을 2단계 또는 3단계로 나눠 단계적으로 출력을 자동조절하는 방식으로 대별할 수 있다.Conventional output variable method is a method of controlling the output with an inverter, a method of periodically turning on and off the microwave output heating time, by dividing the total time to be heated into two or three stages to automatically adjust the output step by step can do.

상기 인버터방식은 공진형 출력제어방식 및 피드백(Feed-Back)을 이용한 전압제어방식등이 있는데, 상기 공진형 출력제어방식은 공진조건이 무너지는 경우 제어불능상태에 빠지게 되고, 상기 피드백을 이용한 전압제어방식은 실시간제어(Real - Time)를 하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 상기 온-오프방식은 가열시간중에는 계속적으로 짧은시간동안 발진을 반복하기 때문에 마그네트론에 과부하가 발생하므로 상기 마그네트론의 수명이 단축되는 문제점이 있었으며, 상기 단계적 출력조절방식은 특정부하량 투입시 정합출력을 얻을 수 없고 출력을 설정하여 산술적으로 맞추더라도 가열조(Cavity) 내부에 전파 불균형이 일어나 피가열체에 국부가열이 발생되는 문제점이 있었다.The inverter method includes a resonant output control method and a voltage control method using a feedback (Feed-Back). The resonant output control method may be in an uncontrollable state when the resonance condition collapses, and the voltage using the feedback is used. The control method has a problem in that it is difficult to perform real-time control. In addition, the on-off method has a problem that the life of the magnetron is shortened because the magnetron is overloaded because the oscillation is repeatedly repeated for a short time during the heating time. There was a problem in that localized heating was generated in the heated object due to propagation imbalance inside the heating tank even though the output was not set and arithmetically adjusted.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 여러가지 방법이 고안되었는데, 일례로 출원번호 91-25635에서 인버터회로의 스위칭소자 양단에 걸리는 전압 및 고압변압기 1차측 권선간의 전류를 감지하여 과전압 및 과전류가 감지되는 경우 인버터회로의 구동을 중지시킴으로써 스위칭 소자를 보호할 뿐만 아니라 마그네트론 발진 개시전에는 마그네트론에 인가되는 전압을 일정치 이하로 제어하고, 발진후에는 마그네트론에 인가되는 입력전류가 일정치가 유지되도록 회로를 구성하였다.In order to solve the above problems, various methods have been devised. For example, in the application number 91-25635, when the voltage across the switching element of the inverter circuit and the current between the primary winding of the high voltage transformer are sensed, the inverter detects an overvoltage and an overcurrent. By stopping the driving of the circuit, not only the switching element is protected but also the voltage applied to the magnetron is controlled to a predetermined value or less before the start of the magnetron oscillation, and the circuit is configured so that the input current applied to the magnetron is maintained after the oscillation.

그러나, 상기 출원번호 91-25635에서는 고압변압기 2차측에 RC필터를 연결하여 전류제한을 하고 오차증폭기에 유기되는 전압값을 입력시키며, 상기 유기전압과 미리 설정되어 있는 기준설정값과의 차이를 최소화하도록 오차증폭기를 동작시켜 출력을 조절하는 회로를 구비하고 있는데, 상기 회로는 고압변압기의 필라멘트 변압기와 양극변압기가 일체형으로 되어 있으므로 조작자가 양극전류값을 제어하여 고주파출력을 상승시키는 경우 양극전압값과 양극전류값이 동시에 상승하게 되고 필라멘트변압기의 전압값도 동시에 상승하게 된다. 이러한 현상으로 인해 필라멘트의 온도가 급격히 상승하여 마그네트론을 파손 시키거나 수명을 저하시키는 문제점이 있었다.However, in the application number 91-25635, the RC filter is connected to the secondary side of the high voltage transformer to limit the current and input the voltage value induced in the error amplifier, and minimize the difference between the induced voltage and the preset reference set value. A circuit for controlling an output by operating an error amplifier so that the filament transformer and the positive voltage transformer of the high voltage transformer is integrated, so that when the operator increases the high frequency output by controlling the positive current value, The anode current value increases simultaneously and the voltage value of the filament transformer also increases. Due to this phenomenon, the temperature of the filament is sharply increased, which causes the problem of breaking the magnetron or reducing the life.

또다른 일례로 출원번호 90-22434는 콘버터 출력제어방식으로 변압기의 1차측에 공진주파수를 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation)방식으로서 변압기 2차측에 공진이 불안정한 경우, 과도전압 또는 순시 정전(Flickering)시 마그네트론에 충격을 주게 된다.As another example, the application number 90-22434 is a converter output control method (PWM) that controls the resonance frequency on the primary side of the transformer. When resonance is unstable on the secondary side of the transformer, transient voltage or instantaneous power failure (Flickering) It will shock the magnetron.

또다른 일례로 출원번호 90-22428은 복수개의 변압기를 구비하며 변압기 2차측과 스위칭소자를 피드백으로 구성하여 변압기 출력을 검출하여 그 검출값에 따라 복수개의 스위칭소자들이 도통시간을 적절하게 조절하는 방식으로서 2차측 변압기중 1개가 단락 또는 개방이 되는 경우 발진기에 과전류가 흘러 마그네트론의 소손이 발생될 우려가 있을뿐만 아니라 제어용 전류검출기는 단상에서는 가능하지만 삼상 3선식 또는 삼상4선식에서는 불평형회로가 구성되면 접지전류분을 오검출하는 문제점이 발생되었다.As another example, the application number 90-22428 includes a plurality of transformers, and the transformer secondary side and the switching elements are configured as feedback to detect the transformer output, and the plurality of switching elements appropriately adjust the conduction time according to the detection value. If one of the secondary transformers is shorted or opened, overcurrent flows into the oscillator, causing the magnetron to burn out, and the control current detector can be used in a single phase, but in an unbalanced circuit in a three-phase three-wire or three-phase four-wire system. A problem of incorrectly detecting ground currents has occurred.

상기와 같이 종래의 발명에서는 마그네트론(발진부)에 실제적으로 공급되는 첨두양극전압(Ebm)과 평균양극전류(Ibm), 필라멘트전압(Ef)의 상관계수(Co-Relation Factor)를 고려하지 못하고 있기 때문에, 마그네트론의 양극전류 증가에 따른 음극역가열 현상으로 인해 필라멘트 전류가 낮아짐에 따른 필라멘트 전압의 보상이 이루어지지 않아 양극전류값이 마그네트론의 절대정격을 초과하여 관구파손(Edged Runway)현상이 발생하게 되고 마그네트론의 음극과 양극사이에 단락선로가 생겨 마그네트론이 파괴되는 문제점이 많이 발생되었다.As described above, in the related art, the correlation coefficient (Co-Relation Factor) between the peak anode voltage (E bm ), the average anode current (I bm ), and the filament voltage (E f ) actually supplied to the magnetron (oscillator) is not considered. Since the filament voltage is not compensated for as the filament current is lowered due to the negative reverse heating phenomenon of the magnetron due to the increase of the anode current, the anode current value exceeds the absolute rating of the magnetron. In addition, a short circuit occurs between the cathode and the anode of the magnetron, causing a lot of problems that the magnetron is destroyed.

또한, 마이크로파 가열을 위한 필라멘트변압기와 양극변압기가 일체형으로 되어 있으므로 마그네트론의 전자중 부적당한 위상의 전자가 마이크로파 전계에서 가속되어 자장의 작용으로 음극으로 되돌아가 음극면을 충격하게 되는 경우 역충격에너지 때문에 음극온도가 상승하고 이로인해 전기저항이 커져 전류가 감소하므로 마그네트론 동작과 동시에 필라멘트전압을 하강시켜서 상술한 역충격에 의한 음극온도 상승을 보상해야 함에도 불구하고 상기 발명들은 입력전압을 상승시키면 두 개의 변압기의 출력전압이 동시에 상승하므로 정합 출력제어를 할 수 없고 이에 따라 마그네트론의 열화를 가져온다.In addition, since the filament transformer and the anode transformer for microwave heating are integrated, when the electrons of the inappropriate phase of the magnetron are accelerated in the microwave field and returned to the cathode by the action of the magnetic field, the cathode surface is impacted due to the reverse impact energy. Since the cathode temperature rises and thus the electric resistance increases and the current decreases, the invention needs to compensate for the cathode temperature increase due to the above-mentioned reverse shock by decreasing the filament voltage at the same time as the magnetron operation. Because the output voltage of is increased at the same time, matched output control is not possible, which leads to deterioration of magnetron.

마그네트론의 전자방출 자체는 필라멘트변압기의 유기전압에 의하지만 마이크로파 전계의 강도조절 및 전자의 속도조절은 양극변압기의 전압크기 변화에 의해 제어되므로 양극전류가 증가함에 따라 필라멘트입력을 낮춰야 안정된 양극전류를 공급할 수 있다. 따라서 양극변압기와 필라멘트변압기를 별도로 분리 형성하여 원하는 조작자가 고주파출력량을 설정하면 전력제어 회로의 출력단에서 전압량과 전류량을 사전검지하고, 검출된 값에 따라 전력제어 회로의 메인 콘트롤러에서 마그네트론 동작특성에 맞게 피드백 제어하여 정합출력을 가변하도록 한다.The electron emission of the magnetron is based on the induced voltage of the filament transformer, but the intensity control of the microwave field and the speed control of the electron are controlled by the change of the voltage size of the anode transformer. Can be. Therefore, the anode and filament transformers are separately formed and the desired operator sets the high frequency output, and then the voltage and current are pre-detected at the output of the power control circuit, and the magnetron operating characteristics of the main controller of the power control circuit are determined according to the detected values. Feedback control is made to adjust the matching output.

도 1은 본 발명에 의한 초고주파 가열장치를 개략적으로 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram schematically showing an ultra-high frequency heating apparatus according to the present invention.

도2는 본 발명에 의한 초고주파 가열장치의 필라멘트전압에 대한 평균양극전류의 변화량을 개략적으로 나타낸 그래프이다.2 is a graph schematically showing the amount of change in the average anode current with respect to the filament voltage of the ultra-high frequency heating apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 초고주파 가열장치의 평균양극전류에 대한 고주파정합출력 및 첨두양극전압의 변화량을 개략적으로 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph schematically showing the variation of the high frequency matching output and the peak anode voltage with respect to the average anode current of the ultra-high frequency heating apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 초고주파 가열장치의 제어방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.Figure 4 is a flow chart schematically showing a control method of the ultra-high frequency heating apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 초고주파 가열장치의 제어방법중 출력 전력 제어방법을 개략적으로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram schematically illustrating a method of controlling an output power of a method for controlling an ultra-high frequency heating apparatus according to the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 초고주파 가열장치의 제어방법중 필라멘트 전압 제어방법을 개략적으로 나타낸 블록도이다.Figure 6 is a block diagram schematically showing a filament voltage control method of the control method of the ultra-high frequency heating apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100: 전원부 200: 전력제어부100: power supply unit 200: power control unit

210: 센싱 릴레이 220: 메인 콘트롤러210: sensing relay 220: main controller

230: SCR 드라이브 240: 메인 SMPS230: SCR drive 240: main SMPS

251∼254: 실리콘 정류기 1∼4 260: 스택251 to 254: Silicon rectifiers 1 to 4 260: Stack

300: 필라멘트변압기 400: 양극변압기300: filament transformer 400: anode transformer

410: 다이오드 420: 리액터410: diode 420: reactor

430: 커패시터 440: 저항430: capacitor 440: resistance

500: 마그네트론500: magnetron

본 발명은 상용전원을 공급하는 전원부와, 필라멘트의 가열에 의하여 방출된 전자를 가속 충돌시켜 초고주파를 발생하도록 된 마그네트론과, 상기 마그네트론의 상기 필라멘트와 양극(陽極) 단자에 필요한 전압을 공급하는 필라멘트변압기 및 양극변압기와 사용자가 출력을 조절할 수 있는 스택을 포함하여 구성되는 종래의 초고주파 가열장치에 있어서, 상기 필라멘트변압기와 양극변압기는 독립하여 제어되도록 분리 형성되고, 상기 마그네트론의 평균양극전류를 전류감지수단을 이용하여검출하여 상기 평균양극전류가 소정의 범위를 벗어나는 경우 상기 평균양극전류의 크기와 선형적인 관계에 있는 필라멘트전압을 제어하여 소정의 평균양극전류값을 유지하도록 함으로써, 결과적으로 상기 마크네트론의 출력이 정합출력이 되도록 제어하는 전력제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a power supply unit for supplying commercial power, a magnetron configured to generate high frequency waves by accelerating collision of electrons emitted by heating of the filament, and a filament transformer for supplying a voltage required for the filament and the positive terminal of the magnetron. And a positive electrode transformer and a stack capable of adjusting the output of the user, wherein the filament transformer and the positive electrode transformer are separately formed so as to be independently controlled, and the average positive current of the magnetron is sensed by current. If the average positive current is detected by using a deviation from the predetermined range by controlling the filament voltage in a linear relationship with the magnitude of the average positive current to maintain a predetermined average positive current value, consequently the Mark netron To control the output of the output to be the matched output It characterized by consisting of a control unit.

상기 전력제어부는 마이크로프로세서 및 그 주변 회로로 구성되는 메인콘트롤러와 상기 메인콘트롤러에 의해 제어되는 실리콘정류기 드라이버(SCR DRIVER)와 ,상기 필라멘트변압기와 양극변압기의 제1차측 입력단에 직렬로 연결되어 상기 실리콘정류기 드라이버의 구동에 따라 상기 필라멘트변압기와 양극변압기의 입력 전압을 위상 제어 하는 다수개의 실리콘정류기(SCR)과 상기 실리콘정류기(SCR)의 양단의 전류 및 전압의 크기를 검출하는 전류감지수단 및 전압감지수단과, 상기 전류감지수단 및 전압감지수단에 의하여 감지된 전류값 및 전압값과 사용자의 조작 신호을 상기 메인콘트롤러에 전송 또는 단속하는 센싱 릴레이와 상기 메인콘트롤러에 필요한 전원을 공급하는 스위칭모드전원(SMPS:Switching Mode Power Supply)로 구성된다.The power controller includes a main controller comprising a microprocessor and peripheral circuits thereof, a silicon rectifier driver (SCR driver) controlled by the main controller, and connected in series to a primary input terminal of the filament transformer and the anode transformer. Current sensing means and voltage sensing for detecting the magnitude of the current and voltage at both ends of the plurality of silicon rectifiers (SCR) and the silicon rectifier (SCR) for phase control of the input voltages of the filament transformer and the anode transformer according to the driving of the rectifier driver. Switching mode power supply (SMPS) for supplying the power required for the main controller, a sensing relay for transmitting or interrupting the current value and the voltage value sensed by the current sensing means and the voltage sensing means and a user's operation signal to the main controller. : Switching Mode Power Supply).

상기 양극변압기의 출력단에는 변압된 전원을 전파정류하는 다이오드를 구비하고, 상기 양극변압기의 2차측에는 직렬로 연결되어 있으며 상기 다이오드에서 전파정류된 전원이 과다하게 회로에 유입되는 것을 방지하고 회로에 유입되는 제 3, 5고조파를 제한하기 위하여 리액터를 구비하며, 상기 양극변압기의 2차측에는 병렬로 연결되어 있으며 평활작용을 하는 커패시터를 구비한다. 상기 다이오드(410)는 마그네트론에 안정된 직류전원을 공급하기 위해 애벌랜치 타입(Avalanch Type)의정류 다이오드가 바람직한데, 상기 애벌랜치 타입의 정류 다이오드는 동작가능전압의 4배 이상의 내압을 가지는 타입으로 전압강하율이 15% 이내가 되도록 해야 마그네트론의 입력특성을 필요충분조건으로 갖게된다. 상기 리액터(420)는 회로에 직렬로 연결되어 있는 직렬 리액터로서 15∼100mH 의 인덕턴스(Inductance)를 가지며 제 3, 제5 고조파 유입시 전자유도작용을 일으켜 기본파 대비 0.5% 이내로 감소시키는 기능을 수행하고, 상기 커패시터(430)는 입력전압의 맥동율(Ripple Rate)을 1% 이내로 유지할 수 있도록 평활도를 개선하는 역할을 수행하고, 상기 저항(440)은 다이오드(410)와 접지사이에 불평형회로가 구성되어 영상전류가 대지로 흘러갈때 전류제한저항으로 사용된다. 상기 커패시터(430)는 절연거리확보와 고압에서 회로의 안정성을 확보할 수 있도록 세라믹(Ceramic)형으로 하는 것이 바람직하다.An output terminal of the anode transformer is provided with a diode for full-wave rectification of the transformed power, and the secondary side of the anode transformer is connected in series and prevents excessively full-wave rectified power from flowing into the circuit and entering the circuit A reactor is provided to limit the third and fifth harmonics, and the secondary side of the anode transformer includes a capacitor connected in parallel and having a smoothing action. The diode 410 is preferably an avalanche type rectifier diode in order to supply stable DC power to the magnetron. The avalanche type rectifier diode has a breakdown voltage of four times or more the operational voltage. It should be within 15% to have the input characteristics of the magnetron as necessary and sufficient conditions. The reactor 420 is a series reactor connected in series to a circuit, and has an inductance of 15 to 100 mH, and induces an electromagnetic induction upon inflow of third and fifth harmonics, thereby reducing the function within 0.5% of the fundamental wave. In addition, the capacitor 430 serves to improve the smoothness to maintain the ripple rate of the input voltage within 1%, and the resistor 440 has an unbalanced circuit between the diode 410 and ground. It is used as current limiting resistor when image current flows to earth. The capacitor 430 is preferably of a ceramic type so as to secure an insulation distance and ensure the stability of the circuit at a high voltage.

이하 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 이하의 설명에서는 상기 필라멘트변압기의 전원으로 단상 교류 전원을 사용하고, 양극변압기의 전원으로 삼상 교류 전원을 사용하는 경우를 예시하여 설명하나 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되어 적용되는 것은 아님에 유의하여야 한다.In the following description, a single phase AC power is used as the power supply of the filament transformer, and a three phase AC power supply is used as the power supply of the positive electrode transformer. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto. Care must be taken.

도 1에 도시된 바와 같이 단상 또는 삼상의 교류전원은 전원부(100)에서 TB1(Terminal Board 1) 및 TB2(Terminal Board 2)를 거쳐 상기 전력제어부(200)의 상기 실리콘 정류기(Silicon Controlled Rectifier) SCR 1∼4(251∼254)에 입력된다.As shown in FIG. 1, the single-phase or three-phase AC power is supplied from the power supply unit 100 via a terminal board 1 (TB1) and a terminal board 2 (TB2) to the silicon rectifier (Silicon Controlled Rectifier) SCR of the power control unit 200. It is input to 1-4 (251-254).

상기 전력제어부(200)의 상기 실리콘 정류기 SCR 1∼4(251∼254)에서는 필라멘트변압기(300) 및 양극변압기(400)에 입력되는 상용 교류전압을 위상제어(Phase Control)방식을 사용하여 제어하며, 상기 전류감지수단(도시되지 않음)에서 검출된 전류 IR, IS및 IU는 마그네트론에 입력되는 양극전류값을 제어하기 위한 검출소자로 사용되는데, 상기 전류 IU는 필라멘트변압기(300)에 입력되고, 상기 전류 IR, IS는 양극변압기(400)에 입력된다.In the silicon rectifiers SCR 1 to 4 (251 to 254) of the power control unit 200, a commercial AC voltage input to the filament transformer 300 and the anode transformer 400 is controlled by using a phase control method. The currents I R , I S and I U detected by the current sensing means (not shown) are used as detection elements for controlling the anode current value input to the magnetron, wherein the current I U is the filament transformer 300. The current I R , I S is input to the anode transformer 400.

또한, 전류검출수단에서 검출된 전류 IR, IS및 IU는 입출력검출단(도시되지 않음)을 통해 상기 전력제어부(200)의 상기 센싱 릴레이(Sensing Relay)(210)에 입력되며, 회로의 일측 소정부위에서 직접 검출된 전압값도 상기 입출력검출단(도시되지 않음)을 통해 상기 전력제어부(200)의 센싱 릴레이(Sensing Relay)(210)에 입력된다.In addition, the currents I R , I S and I U detected by the current detection means are input to the sensing relay 210 of the power control unit 200 through an input / output detection terminal (not shown), and a circuit A voltage value directly detected at one predetermined portion of the input signal is also input to a sensing relay 210 of the power control unit 200 through the input / output detection terminal (not shown).

상기 센싱 릴레이(210)에 입력된 값은 다시 메인 콘트롤러(Main Contolller)(220)에 입력되고, 상기 메인 콘트롤러(220)에서는 비교 및 연산과정을 거쳐 적절한 제어동작을 수행하게 된다.The value input to the sensing relay 210 is input to the main controller 220 again, and the main controller 220 performs an appropriate control operation through a comparison and calculation process.

또한, 상기 필라멘트변압기(300)에서는 전력제어부(200)의 실리콘 정류기 (251∼254)에서 제어된 전원부(100)의 전압을 소정의 전압으로 변압하여 발진작용을 하는 마그네트론(500)에 공급하는데, 일반적으로 전원이 인가된 상태에서(예열시) 표준제품인 경우 필라멘트전압(Ef)은 4.0 V, 평균양극전류(Ibm)는 0 ㎃를 나타낸다.In addition, the filament transformer 300 converts the voltage of the power supply unit 100 controlled by the silicon rectifiers 251 to 254 of the power control unit 200 to a predetermined voltage and supplies the magnetron 500 to the oscillation function. In general, the filament voltage (E f ) is 4.0 V and the average positive current (I bm ) is 0 경우 in the case of standard products with power applied (at the time of preheating).

도 2에 도시된 그래프는 상기 필라멘트전압(Ef)에 대한 평균양극전류(Ibm)의 변화량을 나타나는데, 전원이 인가된 상태에서(예열시) 필라멘트전압(Ef)과 평균양극전류(Ibm)는 일정한 값을 유지하나, 안정된 상태에서는 도2에 도시된 바와 같이 서로 선형적인 관계를 가지면 변화한다. 여기에서 필라멘트전압을 변화시켜 평균양극전류값을 제어할 수 있음을 알 수 있다.The graph shown in FIG. 2 shows the amount of change in the average anode current I bm with respect to the filament voltage E f , where the filament voltage E f and the average cathode current I bm ) is maintained at a constant value, but changes in a stable state as long as it has a linear relationship with each other as shown in FIG. Here, it can be seen that the average positive current value can be controlled by changing the filament voltage.

본 발명의 일실시례로 상기 필라멘트전압(Ef)은 초기값이 4 V 를 기준으로 최대값 4 + 0.2 V 와 최소값 4 - 0.2 V 정도를 유지하며, 안정된 동작을 할 경우에는 필라멘트전압(Ef)이 2.2 V, 평균양극전류(Ibm)가 840㎃ 가 된다.In an embodiment of the present invention, the filament voltage E f maintains a maximum value of 4 + 0.2 V and a minimum value of 4-0.2 V based on an initial value of 4 V. When the filament voltage E is stable, f ) is 2.2 V and the average anode current I bm is 840 mA.

상기 도2에 나타낸 그래프는 상기 평균양극전류(Ibm)에 따른 고주파정합출력 (Po)과 첨두양극전압(Ebm)의 변화곡선을 나타내는 도 3의 그래프와 연관시켜서 생각할 수 있다.The graph shown in Figure 2 can be thought to associate with the graph of Figure 3 showing a change curve of the high frequency matching output (P o) and the peak positive voltage (E bm) in accordance with the average cathode current (I bm).

2차측 고압회로의 피드백을 하기 위해서 도 3의 그래프를 예를 들어 설명하면 필라멘트전압(Ef)과 평균양극전류(Ibm)가 소정의 전압, 전류값에 도달하면 필라멘트의 전자방출이 시작되어 안정되는데, 즉 일실시례로 필라멘트전압(Ef)이 2.2 V, 평균양극전류(Ibm)가 840 ㎃가 되면 필라멘트의 전자방출이 시작되어 발진을 할 수 있는 상태가 되고, 고주파 출력을 2,000 W로 설정하게 되면 평균양극전류(Ibm)가570 ㎃, 첨두양극전압(Ebm)은 4,930 Vp가 됨을 알 수 있으며, 평균양극전류(Ibm)가 570 ㎃ 일때의 필라멘트전압(Ef)은 약 2.8 V (표준품의 경우)가 됨을 알 수 있다. 즉, 고주파 출력량을 설정하면 필라멘트가 공급하는 전압의 크기에 따른 양극전류의 값이 정해지고, 이때 발진부(마그네트론)에서 정해진 첨두양극전압(Ebm)에 의한 평균양극전류값(Ibm)이 일치해야 원하는 정합출력이 얻어지게 된다.For example, in order to provide feedback of the secondary high voltage circuit, the graph of FIG. 3 will be described. For example, when the filament voltage E f and the average anode current I bm reach a predetermined voltage and current value, electron emission of the filament is started. In other words, when the filament voltage (E f ) is 2.2 V and the average anode current (I bm ) is 840 ㎃, the electron emission of the filament starts and oscillation becomes possible, and the high frequency output is 2,000. If it is set to W, it can be seen that the average anode current (I bm ) is 570 ㎃ and the peak anode voltage (E bm ) is 4,930 V p , and the filament voltage (E f ) when the average anode current (I bm ) is 570 ㎃ ) Is about 2.8 V (for standard products). That is, when the high frequency output amount is set, the value of the anode current according to the magnitude of the voltage supplied by the filament is determined, and at this time, the average anode current value I bm by the peak anode voltage E bm determined by the oscillator (magnetron) is matched The desired matching output will be obtained.

위의 상관관계를 수치해석법으로 계산하면 다음과 같은 수학식이 성립한다.When the above correlation is calculated by numerical method, the following equation is established.

Ef= a + b * Ibm E f = a + b * I bm

Po= ε+ (α+ β* Ebm+ γEbm 2- δ* Ef)* Ibm P o = ε + (α + β * E bm + γE bm 2 -δ * E f ) * I bm

상기 수학식에서In the above equation

Po: 고주파정합출력, Ebm: 첨두양극전압, Ef: 필라멘트전압,P o : High frequency matching output, E bm : Peak positive voltage, E f : Filament voltage,

Ibm: 평균양극전류, a, b, α, β, γ, δ : 상수I bm : average positive current, a, b, α, β, γ, δ: constant

즉, 수학식 1에서 표현된 바와 같이 필라멘트전압(Ef)은 초기에( 평균양극전류값이 0일때) 임의의 값 a 로 나타나며, 이후 평균양극전류값(Ibm)이 증가함에 따라 임의의 비례상수 b 에 의해 1차함수(선형함수)로 표현된다. 도 2에 표시된 그래프에 따르면 필라멘트전압(Ef)과 평균양극전류값(Ibm)의 관계는 반비례의 형태이므로 상기 비례상수 b는 음의정수로 나타나게 된다.That is, as represented by Equation 1, the filament voltage E f is initially represented by a random value a (when the average positive current value is 0), and then increases as the average positive current value I bm increases. It is expressed as a linear function by the proportional constant b. According to the graph shown in FIG. 2, since the relationship between the filament voltage E f and the average positive current value I bm is inversely proportional, the proportional constant b is represented as a negative integer.

또한, 수학식 2에서 표현된 바와 같이 고주파정합출력(Po)은 최소자승법에 의해 2차 함수로 간략하게 표현될 수 있는데 고주파정합출력(Po)은 초기에( 평균양극전류값이 0일때) 임의의 값 ε로 나타나며, 이후 필라멘트전압(Ef)에 의해 평균양극전류(Ibm)가 정해지면, 상기 평균양극전류값(Ibm)과 첨두양극전압(Ebm) 및 필라멘트전압(Ef)에 의해 근사적으로 계산할 수 있다.In addition, as shown in Equation 2, the high frequency match output (P o ) can be simply expressed as a quadratic function by the least-squares method, but the high frequency match output (P o ) is initially (when the average positive current value is zero). ) If the average positive current I bm is determined by the filament voltage E f , the average positive current value I bm , the peak positive voltage E bm , and the filament voltage E f ) can be approximated.

이하 발명의 상세한 구동방식을 상술한다.Hereinafter, a detailed driving method of the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이 전원을 'ON'으로 전환하면 전원부(100)에서 유입된 단상 또는 삼상의 교류전원은 터미널보드(TB1,TB2)를 통해 상기 전력제어부(200)의 실리콘 정류기 SCR 1∼4(251∼254)에서 제어되어 필라멘트변압기 (300) 및 양극변압기(400)에 전달된다.As shown in FIG. 1, when the power is switched to 'ON', the single-phase or three-phase AC power introduced from the power supply unit 100 passes through the terminal boards TB1 and TB2 and the silicon rectifiers SCR 1 to 1 of the power control unit 200. It is controlled at 4 251 to 254 and is transmitted to the filament transformer 300 and the anode transformer 400.

따라서 필라멘트변압기(300)와 양극변압기(400)에는 필라멘트전압(Ef)과 첨두양극전압(Ebm)이 발생되고, 이때 조작자가 스택(Stack)(260)의 파워조절부(도시되지 않음)를 이용하여 출력량을 조절하면 상기 전력제어부(200)의 메인 콘트롤러(220)에서는 비교 및 연산과정을 수행하여 적절한 제어동작을 수행한다.Therefore, the filament transformer 300 and the positive voltage transformer 400 generates a filament voltage (E f ) and a peak positive voltage (E bm ), in which the operator power control unit (not shown) of the stack (260) When the output amount is adjusted by using the controller, the main controller 220 of the power controller 200 performs a comparison operation and performs an appropriate control operation.

상기 스택(Stack)(260)은 방열판(도시되지 않음) 및 파워 조절부(도시되지 않음)가 내장되어 있으므로 조작자가 상기 파워조절부를 수동으로 조절하여 전력제어부(200)의 고주파출력을 임의로 설정할 수 있도록 되어 있는데, 부하(Applicator)의 변화량에 대해 출력을 가변시키기 위해 마그네트론은 첨두양극전압(Ebm)과 평균양극전류(Ibm)의 크기 변화에 따라 고주파 정합출력을 변화시킨다.Since the stack 260 includes a heat sink (not shown) and a power control unit (not shown), an operator can manually set the high frequency output of the power control unit 200 by manually adjusting the power control unit. In order to vary the output with respect to the amount of change in the applicator, the magnetron changes the high frequency matching output according to the change of the peak positive voltage (E bm ) and the average positive current (I bm ).

한편, 전원이 'ON' 상태로 전환되면 필라멘트변압기(300)와 양극변압기(400)에 전원이 공급되고, 이때 필라멘트전압(Ef)과 평균양극전류(Ibm)가 소정의 전압, 전류값에 도달하면 필라멘트의 전자방출이 시작되어 안정되는데, 일실시례로서 필라멘트전압(Ef)이 2.2 V, 평균양극전류(Ibm)가 840 ㎃가 되면 필라멘트의 전자방출이 시작되어 발진을 할 수 있는 상태가 되고, 조작자가 상기 스택(260)의 파워조절부를 조절하여 고주파출력을 2,000 W로 설정하게 되면 평균양극전류(Ibm)가 570 ㎃, 첨두양극전압(Ebm)은 4,930 Vp가 되며, 이때의 필라멘트전압(Ef)은 약 2.8 V 가 된다.On the other hand, when the power is switched to the 'ON' state, power is supplied to the filament transformer 300 and the anode transformer 400, wherein the filament voltage (E f ) and the average positive current (I bm ) is a predetermined voltage, current value When the filament reaches the electron emission of the filament is started and stabilized. For example, when the filament voltage (E f ) is 2.2 V and the average positive current (I bm ) is 840 전자, the electron emission of the filament is started to oscillate When the operator adjusts the power control unit of the stack 260 to set the high frequency output to 2,000 W, the average positive current I bm is 570 ㎃ and the peak positive voltage E bm is 4,930 V p . At this time, the filament voltage E f is about 2.8 V.

즉, 고주파출력을 설정하면 필라멘트변압기(300)가 공급하는 전압의 크기에 따른 양극전류의 값이 정해지고, 이때 마그네트론(500)에서 정해진 첨두양극전압 (Ebm)에 의한 평균양극전류값(Ibm)이 일치해야 원하는 정합출력이 얻어지게 된다.That is, when the high frequency output is set, the value of the anode current according to the magnitude of the voltage supplied from the filament transformer 300 is determined, and at this time, the average anode current value I by the peak anode voltage E bm determined by the magnetron 500. bm ) must match to get the desired matching output.

또한, 상기 전력제어부(200)의 메인 콘트롤러(220)에서는 상기 전류 감지 수단을 통해 검출된 전류값과 상기 전압 감지 수단에 의하여 검출된 전압값을 입출력검출단 및 센싱 릴레이(210)를 통해 입력받고, 소정의 연산과정을 거쳐 고주파정합출력(Po)을 계산하며, 상기 계산된 고주파정합출력(Po)을 미리 설정되어 있는 기준고주파정합출력(Po_ref)과 비교하고, 그 오차를 비례적분제어하며, 위상에 따라 오차분을 균일화 시키기 위해 세타 스케일링(Theta Scaling) 하고, 트리거링(Triggering)을 하기위해 실리콘 정류기 SCR 1∼4(251∼254)를 이용하여 위상제어를 함으로써 전력제어 및 필라멘트 전압제어를 한다.In addition, the main controller 220 of the power controller 200 receives the current value detected by the current sensing means and the voltage value detected by the voltage sensing means through the input / output detection terminal and the sensing relay 210. The high frequency matching output (P o ) is calculated through a predetermined calculation process, the calculated high frequency matching output (P o ) is compared with a preset reference frequency matching output (P o_ref ), and the error is proportionally integrated. Power control and filament voltage by controlling theta scaling to equalize the error according to the phase, and phase control using silicon rectifiers SCR 1 to 4 (251 to 254) for triggering. Take control.

여기에서 필라멘트전압(Ef)과 평균양극전류(Ibm)은 선형적으로 변화하므로 전력제어부(200)의 메인 콘트롤러(220)의 메모리에 미리 설정 저장 되어 있는 Ef-IbmTable을 기준으로 하여, 양극변압기(400) 1차측의 전류 IR및 IS를 전류감지수단으로 감지하여 양극전류에 발생한 무효전력분(자화전류)을 보상하여 안정된 전류가 공급되도록 필라멘트변압기(300)의 1차측값을 비교하고 추종제어하며, 이에 대응되는 양극전압은 전압강하에 대한 보상분을 미리 메인 콘트롤러(220)에 입력시켜 실제 마그네트론(500)에 입력되는 값과 비교제어한다.Since the filament voltage E f and the average anode current I bm change linearly, the f f -I bm table previously stored in the memory of the main controller 220 of the power control unit 200 is used as a reference. By detecting the current I R and I S of the primary side of the anode transformer 400 with current sensing means, the primary side of the filament transformer 300 is supplied so that a stable current is supplied by compensating reactive power (magnetization current) generated in the anode current. The value is compared and followed by the control, and the positive voltage corresponding thereto is compared with the value input to the actual magnetron 500 by inputting the compensation for the voltage drop into the main controller 220 in advance.

상기 Ef-IbmTable은 도 2에 나타낸 필라멘트전압(Ef)에 대한 평균양극전류 (Ibm)의 변화량을 수치화하여 만든 Table이며, 미리 전력제어부(200)의 메인 콘트롤러(220)의 메모리에 기억되어 있다.The E f -I bm Table is a table created by quantifying a change amount of the average anode current I bm with respect to the filament voltage E f shown in FIG. 2, and is a memory of the main controller 220 of the power controller 200 in advance. Remembered.

한편, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 입출력검출단으로부터 전달된 전압값과 전류값은 전력제어부(200)의 센싱 릴레이(210)를 통해 메인 콘트롤러(220)에 전달되고, 상기 메인 콘트롤러(220)에서는 SCR 드라이브(230)를 통해 실리콘정류기(251∼254)를 제어함으로써 필라멘트전압(Vp)이 소정의 전압값을유지하도록 조절한 후(스텝10), 그때의 첨두양극전압(Ebm)이 소정의 전압값을 나타내는가를 판단하여(스텝11), 상기 첨두양극전압(Ebm)이 소정의 전압값을 나타내지 않는 경우에는 피드백하여 SCR 드라이브(230)를 통해 실리콘정류기(251∼254)를 제어함으로써 필라멘트전압(Vp)을 제어하고(스텝10), 첨두양극전압(Ebm)이 소정의 전압값을 나타내는 경우에는 조작자가 조절한 파워조절부의 상태에 따라 미리 메인 콘트롤러(220)의 메모리에 저장되어 있는 기준 고주파정합출력 (Po_ref)을 읽어들인 후(스텝12), 상기 기준 고주파정합출력 (Po_ref)과 센싱 릴레이 (210)에서 전달된 입력값을 이용하여 계산된 고주파정합출력(Po)을 연산기를 통해 연산하고, 그 오차를 비례적분제어하며, 위상에 따라 오차분을 균일화 시키기 위해 세타 스케일링(Theta Scaling) 하고, 실리콘 정류기 SCR 1∼4(251∼254)를 통한 위상제어에 의하여 필라멘트 전압을 제어함으로써 마그네트론의 정합출력을 전압제어를 된다.(스텝13)Meanwhile, as illustrated in FIGS. 4 to 6, the voltage value and the current value transmitted from the input / output detection terminal are transmitted to the main controller 220 through the sensing relay 210 of the power control unit 200, and the main controller 220. At 220, after controlling the silicon rectifiers 251 to 254 through the SCR drive 230, the filament voltage V p is adjusted to maintain a predetermined voltage value (step 10), and then the peak anode voltage E at that time. It is determined whether bm ) represents a predetermined voltage value (step 11), and when the peak anode voltage E bm does not represent a predetermined voltage value, it is fed back to the silicon rectifiers 251 to 254 through the SCR drive 230. Control the filament voltage (V p ) (step 10), and when the peak positive voltage (E bm ) indicates a predetermined voltage value, the main controller 220 is previously controlled in accordance with the state of the power control unit adjusted by the operator. Stored in memory A and reads the high frequency matching output (P o_ref) (step 12), the reference high frequency matching output (P o_ref) and sensing relay 210 is the high frequency matching output (P o) calculated by using the input value passed from the computing unit Theta is scaled to equalize the error according to the phase, and the filament voltage is controlled by phase control through the silicon rectifiers SCR 1 to 4 (251 to 254). By controlling the voltage, the matching output of the magnetron is controlled by voltage (Step 13).

또한, 센싱 릴레이(210)를 통해 필라멘트전류(Ib)을 읽어들이고(스텝14), 센싱 릴레이(210)에서 전달된 필라멘트전압값(Ef)과 평균양극전류값(Ibm)을 이용하여 메인 콘트롤러(220)에 미리 설정되어 있는 Ef-IbmTable(도2 참고)에 의한 기준 필라멘트전압값(Ef_ref)과 센싱 릴레이(210)에서 전달된 필라멘트전압값(Ef)을 연산기를 통해 연산하고, 그 오차를 비례적분제어하며, 위상에 따라 오차분을 균일화 시키기 위해 세타 스케일링(Theta Scaling) 하고, 트리거링(Triggering)을 하기위해 실리콘 정류기 SCR 1∼4(251∼254)를 이용하여 위상제어를 함으로써 필라멘트전압제어 (스텝15)를 하며, 그에 따라 다시 피드백하여 출력전력을 제어한다.In addition, the filament current I b is read through the sensing relay 210 (step 14), and the filament voltage value E f and the average positive current value I bm transmitted from the sensing relay 210 are used. The reference filament voltage value E f_ref and the filament voltage value E f transmitted from the sensing relay 210 are calculated using the E f -I bm Table (see FIG. 2) preset in the main controller 220. Using the silicon rectifiers SCR 1 to 4 (251 to 254) to perform theta scaling and theta scaling to equalize the error according to the phase, and to trigger the error. The filament voltage control (step 15) is performed by the phase control, and accordingly the feedback is controlled again to control the output power.

본 발명은 필라멘트전압(Ef)과 평균양극전류(Ibm) 및 첨두양극전압(Ebm)을 전력제어부(200)에 내장된 메인 콘트롤러(220)를 통해 피드백 제어함으로써 마그네트론(500)의 동작특성을 최적제어하므로 다음과 같은 효과가 있다.The present invention operates the magnetron 500 by feedback control of the filament voltage E f , the average anode current I bm , and the peak anode voltage E bm through a main controller 220 built in the power controller 200. Optimal control of characteristics has the following effects.

첫째로 부하의 크기나 형상의 변화에 대해서 균일가열 및 최적가열이 가능하고, 둘째로 전력량을 제어하므로 생산성 향상 및 제조원가의 절감이 가능하며, 세째로 가열온도의 제어가 용이하여 다양한 물체(고무의 가황, 해동 또는 살균)의 가열이 가능하고 조작자가 가열시간을 용이하게 조절할 수 있으므로 공장자동화가 가능하고, 넷째로 마그네트론의 수명 및 신뢰성이 향상되고, 다섯째로 과도전류 유입시 회로의 사전 차단에 의해 부품보호를 할 수 있으며, 여섯째로 부하의 수분함유율이 급격한 변화가 발생하는 경우 출력을 단계적으로 조절하여 화재예방이 가능하며, 일곱째로 기동시 일시적으로 전자파가 투입되면 피가열물이 과열되어 발화되는 것을 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.Firstly, uniform heating and optimal heating are possible for the change of load size or shape, and secondly, it is possible to improve productivity and reduce manufacturing cost by controlling the amount of power. Third, it is easy to control heating temperature and various objects (rubber of Vulcanization, thawing or sterilization) and the operator can easily adjust the heating time, thus enabling factory automation. Fourth, the life and reliability of the magnetron is improved. Sixth, it is possible to protect parts, and if the moisture content of load is changed suddenly, it is possible to prevent fire by adjusting the output step by step. There is an effect that can be prevented in advance.

Claims (7)

상용전원을 공급하는 전원부와, 필라멘트의 가열에 의하여 방출된 전자를 가속 충돌시켜 초고주파를 발생하도록 된 마그네트론과, 상기 마그네트론의 상기 필라멘트와 양극(陽極) 단자에 필요한 전압을 공급하는 필라멘트변압기 및 양극변압기와, 사용자가 출력을 조절할 수 있는 스택을 포함하여 구성되는 종래의 초고주파 가열장치에 있어서, 상기 필라멘트변압기와 양극변압기는 독립하여 제어되도록 분리 형성하고, 상기 필라멘트변압기 및 양극변압기의 입력단에서 필라멘트전류와 양극전류를 검출하여 정합출력 오차값을 계산한 후, 이를 필라멘트전압을 통하여 보상하는 전력제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초고주파 가열장치.A power supply unit for supplying commercial power, a magnetron configured to generate ultra-high frequency waves by accelerating collision of electrons emitted by heating of the filament, a filament transformer and a cathode transformer for supplying a voltage required for the filament and the positive terminal of the magnetron. And, in the conventional ultra-high frequency heating device configured to include a stack that the user can adjust the output, the filament transformer and the anode transformer is formed separately to be controlled independently, and the filament current at the input terminal of the filament transformer and the anode transformer Ultra-high frequency heating device characterized in that it comprises a power control unit for detecting the anodic current to calculate the matching output error value, and then compensate for this through the filament voltage. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전력제어부는 마이크로프로세서 및 그 주변 회로로 구성되는 메인콘트롤러와, 상기 메인콘트롤러에 의해 제어되는 실리콘정류기 드라이버(SCR DRIVER)와 ,상기 필라멘트변압기와 양극변압기의 제1차측 입력단에 직렬로 연결되어 상기 실리콘정류기 드라이버의 구동에 따라 상기 필라멘트변압기와 양극변압기의 입력 전압을 위상 제어 하는 다수개의 실리콘정류기(SCR)와, 상기 실리콘정류기(SCR)의 양단의 전류 및 전압의 크기를 검출하는 전류감지수단 및 전압감지수단과, 상기 전류감지수단 및 전압감지수단에 의하여 감지된 전류값 및 전압값과 사용자의 조작 신호을 상기 메인콘트롤러에 전송 또는 단속하는 센싱 릴레이와, 상기 메인콘트롤러에 필요한 전원을 공급하는 스위칭모드전원(SMPS:Switching Mode Power Supply)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초고주파 가열장치.The power control unit is connected to the main controller consisting of a microprocessor and its peripheral circuit, a silicon rectifier driver (SCR DRIVER) controlled by the main controller and the first input side of the filament transformer and the anode transformer in series A plurality of silicon rectifiers (SCR) for phase-controlling input voltages of the filament transformer and the anode transformer according to the driving of a silicon rectifier driver, and current sensing means for detecting the magnitudes of current and voltage at both ends of the silicon rectifier (SCR); Switching mode for supplying the voltage sensing means, a sensing relay for transmitting or intermitting the current value and voltage value sensed by the current sensing means and the voltage sensing means and the user's operation signal to the main controller, and the power required for the main controller It is configured to include a power supply (SMPS: Switching Mode Power Supply) High frequency heating apparatus made with. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극변압기는 출력단에 구비되어 변압된 전원을 전파정류하는 다이오드와, 2차측에 직렬로 연결되어 상기 다이오드에서 전파정류된 전원이 과다하게 회로에 유입되는 것을 방지하고 회로에 유입되는 제 3, 5고조파를 제한하는 리액터와, 2차측에 병렬로 연결되어 평활작용을 하는 커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초고주파 가열장치.The anode transformer is provided in the output terminal and the diode for full-wave rectification of the transformed power, and is connected in series to the secondary side to prevent the excessively full-wave rectified power from the diode flowing into the circuit 3, 5 A reactor for limiting harmonics and an ultra-high frequency heating device, characterized in that it comprises a capacitor connected in parallel to the secondary side to perform a smoothing action. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 다이오드(410)의 하단에 소정의 값을 갖는 저항(440)을 연결하여 양극전류값을 검출하고, 검출된 전류값을 상기 전력제어부(200)의 센싱 릴레이(210)에 입력하여 필라멘트변압기(300)와 양극변압기(400)에서 출력되는 전류값과 비교하는 것을 특징으로 하는 초고주파 가열장치.A resistor 440 having a predetermined value is connected to a lower end of the diode 410 to detect a positive current value, and the detected current value is input to the sensing relay 210 of the power control unit 200 to provide a filament transformer ( 300) and the ultra-high frequency heating device, characterized in that compared with the current value output from the anode transformer (400). 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 평활작용을 하는 커패시터(430)는 절연거리확보와 고내압으로 할 수 있도록 세라믹(Ceramic)형으로 하는 선형 출력 가변장치를 갖는 초고주파 가열장치.The smoothing capacitor (430) is a high-frequency heating device having a linear output variable device of the ceramic (Ceramic) type to ensure the insulation distance and high withstand voltage. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 다이오드는 마그네트론(500)에 안정된 직류전원을 공급하기 위해 애벌런치형(Avalanche Type) 고압 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 선형 출력 가변장치를 갖는 초고주파 가열장치.The diode is an ultra-high frequency heating device having a linear output variable device, characterized in that using an avalanche type high voltage diode to supply a stable DC power to the magnetron (500). 상용전원을 공급하는 전원부와, 필라멘트의 가열에 의하여 방출된 전자를 가속 충돌시켜 초고주파를 발생하도록 된 마그네트론과, 상기 마그네트론의 상기 필라멘트와 양극(陽極) 단자에 필요한 전압을 공급하는 필라멘트변압기 및 양극변압기와, 사용자가 출력을 조절할 수 있는 스택을 포함하여 구성되는 종래의 초고주파 가열장치에 있어서, 상기 필라멘트변압기와 양극변압기는 독립하여 제어되도록 분리 형성하고, 상기 필라멘트변압기와 양극변압기의 입력단에서 필라멘트전류 또는 양극전류를 검출하여 정합출력 오차값을 계산한 후, 이를 상기 필라멘트변압기의 입력전압을 통하여 보상하는 것을 특징으로 하는 전력제어형 초고주파 가열장치의 정합출력제어방법.A power supply unit for supplying commercial power, a magnetron configured to generate ultra-high frequency waves by accelerating collision of electrons emitted by heating of the filament, a filament transformer and a cathode transformer for supplying a voltage required for the filament and the positive terminal of the magnetron. And, in the conventional ultra-high frequency heating device configured to include a user-controlled stack, the filament transformer and the anode transformer is formed separately to be controlled independently, the filament current or at the input terminal of the filament transformer The method of matching output control of a power-controlled ultra-high frequency heating device, characterized in that the detection of the anode current to calculate the matching output error value, and then compensates for this through the input voltage of the filament transformer.
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