KR101120659B1 - Current source type induction heating system for unity power factor input - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류형 유도가열 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입력측에 커패시터를 제거하여, 전력효율 고정회로(PFC 회로:Power Factor Correction 회로, 이하 'PFC 회로'라 함)를 사용하지 않고도 단위역률의 입력이 가능하여 고 역률화를 실현할 수 있고, 소자의 파괴나 단락회로 보호에 강인한 단위 역률 입력을 위한 전류형 유도가열 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a current-type induction heating system, more specifically, by removing a capacitor on the input side, unit power factor without using a power efficiency fixed circuit (PFC circuit: Power Factor Correction circuit, hereinafter referred to as 'PFC circuit') The present invention relates to a current-type induction heating system for inputting a unit power factor which is capable of inputting and realizes high power factor and is robust against element breakdown and short circuit protection.

Description

단위 역률 입력을 위한 전류형 유도가열 시스템{Current source type induction heating system for unity power factor input}Current type induction heating system for unity power factor input

본 발명은 전류형 유도가열 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입력측에 커패시터를 제거하여, 전력효율 고정회로(PFC 회로:Power Factor Correction 회로, 이하 'PFC 회로'라 함)를 사용하지 않고도 단위역률의 입력이 가능하여 고 역률화를 실현할 수 있고, 소자의 파괴나 단락회로 보호에 강인한 단위 역률 입력을 위한 전류형 유도가열 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a current-type induction heating system, more specifically, by removing a capacitor on the input side, unit power factor without using a power efficiency fixed circuit (PFC circuit: Power Factor Correction circuit, hereinafter referred to as 'PFC circuit') The present invention relates to a current-type induction heating system for inputting a unit power factor which is capable of inputting and realizes high power factor and is robust against element breakdown and short circuit protection.

최근 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)를 비롯한 IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor), SCR(Silicon Control Rectifier), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등 전력용 반도체의 눈부신 발전으로 인해 고주파를 이용하는 공진 시스템의 하나인 유도가열 시스템의 연구가 활발하다.Recently, due to the remarkable development of power semiconductors such as Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), Integrated Gate Commutated Thyristor (IGCT), Silicon Control Rectifier (SCR), and Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) The research of phosphorus induction heating system is active.

유도가열 시스템이란 공진부에서 발생하는 전자기 유도현상을 이용하여 부하를 가열하는 시스템으로, 가스나 화석연료 등을 사용하는 기존의 가열 시스템에 비해 청결성, 안정성, 신뢰성, 경량성, 효율성이 뛰어나 경제적인 측면에서 우위를 확보하고 있다.Induction heating system is a system that heats the load by using electromagnetic induction phenomenon generated in the resonator. It is economical because it is superior in cleanliness, stability, reliability, light weight and efficiency compared to the existing heating system using gas or fossil fuel. It has an edge in terms of aspect.

일반적으로, 유도가열 시스템은 공진부에 전류을 공급하는 인버터부를 포함하는데 상기 인버터부의 입력으로써 전류원을 사용할 것인가 혹은 전압원을 사용할 것인가에 따라 전류형 유도가열 시스템과 전압형 유도가열 시스템으로 구분할 수 있다.In general, the induction heating system includes an inverter unit for supplying a current to the resonator unit, and may be classified into a current type induction heating system and a voltage type induction heating system depending on whether a current source or a voltage source is used as an input of the inverter unit.

또한, 전류형 유도가열 시스템은 전압형 유도가열 시스템과 비교하여 과부하 시에도 소자 파괴의 위험이 적고 단락회로 보호에 강인한 장점이 있다.In addition, the current type induction heating system has the advantage of low risk of device destruction even under overload and robust to short circuit protection compared to the voltage type induction heating system.

한편, 상기 인버터부의 입력역률을 향상시켜 고 역률화를 실현함으로써 효율이 높은 유도가열 시스템의 개발이 활발하다.
On the other hand, by improving the input power factor of the inverter unit to realize a high power factor, the development of induction heating system with high efficiency is active.

본 발명자들은 종래의 전류형 유도가열 시스템의 장점을 유지한 채, PFC 회로를 사용하지 않고 단위 역률의 입력을 인버터부로 공급하여 고효율을 실현할 수 있는 유도가열 시스템을 개발하고자 연구 노력한 결과, 컨버터부에 커패시터를 제거하여 전류와 전압이 동상이 되게 함으로써 단위 역률을 이루며 공진을 할 수 있는 전류형 유도가열 시스템의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors researched to develop an induction heating system capable of realizing high efficiency by supplying a unit power factor input to the inverter unit without using a PFC circuit while maintaining the advantages of the conventional current type induction heating system. The current configuration of the current-type induction heating system capable of resonating with unit power factor by removing the capacitors and making the current and the voltage in phase are completed, thereby completing the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 PFC회로를 구비하지 않고도 단위 역률을 이루며 공진하여 고 효율을 달성할 수 있고, 입력으로써 전류원을 사용하여 소자 파괴의 위험이 적고 단락회로 보호에 강인한 전류형 인버터의 장점을 갖는 전류형 유도가열 시스템을 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to achieve a high efficiency by resonating unit power factor without having a PFC circuit, and to reduce the risk of device destruction by using a current source as an input, and to provide the advantages of a current inverter that is robust to short circuit protection. It is to provide a current type induction heating system having.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상용전원을 정류하여 직류전원을 출력하는 정류부, 상기 직류전원을 스위칭하여 입력 전류원을 출력하는 컨버터부, 상기 입력 전류원을 전자기로 변환하여 외부의 부하가 유도가열 되게 하는 공진부 및 상기 공진부에 상기 입력 전류원이 순방향 및 역방향으로 번갈아 흐르게 하여 상기 입력 전류원이 전자기로 변환되게 하는 인버터부를 포함하고, 상기 컨버터부는 상기 입력 전류원과 상기 컨버터부의 전압이 서로 동상이 되게 출력하여 단위역률의 입력 전류원이 상기 공진부로 공급되게 하는 전류형 유도가열 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a rectifying unit for rectifying commercial power to output a DC power, a converter unit for switching the DC power to output an input current source, and converting the input current source to electromagnetic to induce external heating. And an inverter unit for causing the input current source to alternately flow in the forward and reverse directions so that the input current source is converted to electromagnetic, and the converter unit causes the voltage of the input current source and the converter unit to be in phase with each other. The present invention provides a current type induction heating system that outputs an input current source having a unit power factor to the resonator.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 컨버터부는 일단이 상기 정류부의 일단에 연결되어 상기 직류전원을 단속하는 벅 스위치, 일단이 상기 벅 스위치의 타단에 연결되고 타단은 상기 인버터부의 일단에 연결되며, 상기 직류전원을 충전 또는 방전하여 상기 입력 전류원을 상기 인버터부에 공급하는 입력측 인덕터 및 일단이 상기 벅 스위치와 상기 입력측 인덕터의 사이 단에 연결되고, 타단은 상기 정류부의 타단 및 상기 인버터부의 타단에 연결되며, 상기 벅 스위치가 '오프'되었을 때, 상기 입력측 인덕터와 상기 인버터부 간에 환류패스를 만드는 환류 다이오드를 포함한다.In a preferred embodiment, the converter unit is connected to one end of the buck switch to control the DC power, one end is connected to the other end of the buck switch and the other end is connected to one end of the inverter unit, the DC power An input inductor and one end of which is charged or discharged to supply the input current source to the inverter part, and one end is connected between the buck switch and the input side inductor, and the other end is connected to the other end of the rectifying part and the other end of the inverter part, When the buck switch is 'off', it includes a reflux diode that makes a reflux path between the input side inductor and the inverter unit.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 공진부는 병렬로 연결된 공진용 인덕터와 공진용 커패시터를 포함하는 병렬 공진부로 구성된다.In a preferred embodiment, the resonator is composed of a parallel resonator including a resonant inductor and a resonant capacitor connected in parallel.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 인버터부는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제1 스위칭 소자는 일단이 상기 입력측 인덕터의 타단에 연결되고, 상기 제2 스위칭 소자는 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단은 상기 환류 다이오드의 타단에 연결되며, 상기 제3 스위칭 소자는 일단이 상기 입력측 인덕터의 타단에 연결되고, 상기 제4 스위칭 소자는 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단은 상기 환류 다이오드의 타단에 연결되어, 상기 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자가 풀-브리지 형태를 이루며, 상기 공진부는 일단이 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 사이 단에 연결되고, 타단은 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 사이 단에 연결된다.In an exemplary embodiment, the inverter unit includes a first switching element, a second switching element, a third switching element, and a fourth switching element, one end of which is connected to the other end of the input side inductor. One end of the second switching element is connected to the other end of the first switching element, the other end is connected to the other end of the reflux diode, and the third switching element is connected to the other end of the input side inductor and the fourth switching One end of the device is connected to the other end of the third switching device, and the other end is connected to the other end of the reflux diode, such that the first switching device, the second switching device, the third switching device, and the fourth switching device are full-bridged. The resonator has one end connected to an end between the first switching element and the second switching element, and the other end is connected to the third switching element and the second switching element. 4 is connected between the terminal of the switching element.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 '온'되었을 때, 상기 입력 전류원은 상기 공진부에 순방향으로 흐르고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 '온'되었을 때, 상기 입력 전류원은 상기 공진부에 역방향으로 흘러, 상기 공진부가 상기 입력 전류원을 전자기로 변환하게 한다.
In a preferred embodiment, when the first switching element and the fourth switching element is 'on', the input current source flows in the forward direction to the resonator portion, the second switching element and the third switching element is 'on'', The input current source flows in the reverse direction to the resonator, causing the resonator to convert the input current source to electromagnetic.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 본 발명의 전류형 유도가열 시스템에 의하면 PFC회로를 구비하지 않고 컨버터부의 전압 및 전류가 동상이 되게 하여 공진부가 단위 역률을 이루며 공진하게 함으로써 고 효율을 달성할 수 효과가 있다.First, according to the current-type induction heating system of the present invention, it is possible to achieve high efficiency by allowing the resonator to achieve a unit power factor so that the voltage and current of the converter unit become in phase without providing a PFC circuit.

또한, 본 발명의 전류형 유도가열 시스템에 의하면, 공진부의 입력으로써 전류원을 사용함으로써, 소자 파괴의 위험이 적고 단락회로 보호에 강인한 전류형 인버터의 장점을 모두 갖는 효과가 있다.
In addition, according to the current type induction heating system of the present invention, the use of a current source as an input of a resonator unit has the effect of reducing the risk of element breakdown and having all the advantages of a current type inverter that is robust to short circuit protection.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 유도가열 시스템을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 유도가열 시스템의 입력 역률을 시뮬레이션한 결과 파형을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 유도가열 시스템의 인버터부 스위칭 동작을 시뮬레이션한 결과 파형을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a current-type induction heating system according to an embodiment of the present invention,
2 is a view showing a waveform as a result of simulating the input power factor of the current-type induction heating system according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing a waveform as a result of simulating the inverter switching operation of the current-type induction heating system according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention were selected as general terms as widely used as possible, but in some cases, the terms arbitrarily selected by the applicant are included. In this case, the meanings described or used in the detailed description of the present invention are considered, rather than simply the names of the terms. The meaning should be grasped.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류형 유도가열 시스템(100)은 정류부(110), 컨버터부(120), 인버터부(130) 및 공진부(140)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the current-type induction heating system 100 according to an embodiment of the present invention includes a rectifying unit 110, a converter unit 120, an inverter unit 130, and a resonance unit 140.

상기 정류부(110)는 상용전원(Vs)을 정류하여 직류전원을 출력하며, 일반적인 다이오드 브리지로 구성된다.The rectifier 110 rectifies the commercial power (V s ) and outputs a DC power, and is composed of a general diode bridge.

그러나 상기 정류부(110)는 다이오드를 사용하지 않고, MOSFET나 IGBT와 같은 스위칭 소자를 이용하여 브리지를 구성할 수도 있다.However, the rectifier 110 may form a bridge using a switching element such as a MOSFET or an IGBT without using a diode.

상기 컨버터부(120)는 상기 정류부(110)에서 출력되는 직류전원을 스위칭하여 입력 전류원(IL)을 생성하며, 생성된 입력 전류원(IL)을 아래에서 설명할 공진부(140)로 출력한다.The converter unit 120 generates an input current source I L by switching the DC power output from the rectifier 110, and outputs the generated input current source I L to the resonator 140 to be described below. do.

또한, 상기 컨버터부(120)는 벅 스위치(121), 입력측 인덕터(122) 및 환류 다이오드(123)를 포함하여 구성된다.In addition, the converter unit 120 includes a buck switch 121, an input side inductor 122, and a flyback diode 123.

또한, 상기 벅 스위치(121)는 일단이 상기 정류부(110)의 일단에 연결되며, 상기 정류부(110)에서 출력되는 직류전원을 불연속적인 전원이 되도록 단속하고, 스위칭 주파수에 따라 상기 직류전원을 변압하는 역할을 한다.In addition, one end of the buck switch 121 is connected to one end of the rectifying unit 110, the DC power output from the rectifying unit 110 is interrupted so as to be a discontinuous power, and transforms the DC power according to the switching frequency It plays a role.

또한, 상기 입력측 인덕터(122)는 일단이 상기 벅 스위치(121)에 타단에 연결되고, 타단은 아래에서 설명할 인버터부(130)의 일단에 연결되며, 상기 벅 스위치(121)에 의해 단속된 전원을 충전 또는 방전하여, 상기 입력 전류원(IL)을 생성하며, 생성된 입력 전류원(IL)을 상기 인버터부(130)에 공급한다.In addition, one end of the input side inductor 122 is connected to the other end of the buck switch 121, the other end is connected to one end of the inverter unit 130, which will be described below, and is interrupted by the buck switch 121. The input current source I L is generated by charging or discharging power, and the generated input current source I L is supplied to the inverter unit 130.

또한, 상기 환류 다이오드(123)는 일단이 상기 벅 스위치(121)와 상기 입력측 인덕터(122)의 사이 단에 연결되고, 타단은 상기 정류부(110)의 타단 및 상기 인버터부(130)의 타단에 연결되며, 상기 벅 스위치(121)가 '오프'되었을 때, 상기 입력측 인덕터(122)와 상기 인버터부(130)에 상기 입력 전류원(IL)이 흐를 수 있도록 환류패스를 만드는 역할을 한다.In addition, one end of the reflux diode 123 is connected between the buck switch 121 and the input side inductor 122, and the other end is connected to the other end of the rectifier 110 and the other end of the inverter 130. When the buck switch 121 is 'off', it plays a role of creating a reflux path to allow the input current source I L to flow through the input side inductor 122 and the inverter unit 130.

그러나, 상기 환류 다이오드(123)는 다이오드 소자를 사용하지 않고, MOSFET나 IGBT와 같은 스위칭 소자를 이용하여 구성할 수도 있다.However, the flyback diode 123 may be configured by using a switching element such as a MOSFET or an IGBT without using a diode element.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터부(120)는 일반적인 벅 컨버터에서 DC링크에 구비되어 전압을 평활하는 평활용 커패시터가 제거된 형태이며, 상기 평활용 커패시터가 제거된 이유로 상기 환류 다이오드(123)의 양단 즉 DC링크단의 전압과, 상기 입력 전류원(IL)이 동상을 이룬다.That is, the converter unit 120 according to an embodiment of the present invention has a form in which a smoothing capacitor for smoothing a voltage is provided in a DC link in a general buck converter and the smoothing capacitor is removed. The voltage across the terminal 123, i.e., the DC link terminal, and the input current source I L are in phase.

따라서, 상기 컨버터부(120)는 아래에서 설명할 공진부(140)에 단위 역률의 입력을 공급할 수 있으며, PFC회로를 구비하지 않고 간단한 회로의 구성만으로 고효율의 유도가열 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the converter unit 120 can supply an input of unit power factor to the resonator unit 140 to be described below, and can provide a high efficiency induction heating system with a simple circuit configuration without a PFC circuit. There is.

또한, 상기 인버터부(130)의 입력으로 전류원(IL)을 사용하므로, 단락회로 보호에 강인에 강인하고, 과부하시 소자파손의 위험이 거의 없는 전류형 컨버터의 장점을 갖는다.In addition, since the current source I L is used as the input of the inverter unit 130, it is robust to short circuit protection and has an advantage of a current converter having little risk of element breakdown when overloaded.

상기 인버터부(130)는 아래에서 설명할 공진부(140)에 상기 입력 전류원(IL)이 순방향 및 역방향으로 번갈아 흐를 수 있도록 스위칭하며, 상기 입력 전류원(IL)이 상기 공진부(140)에서 전자기로 변환되게 한다.The inverter unit 130 switches the input current source I L to the resonator 140 to be described below so that the input current source I L alternates in the forward and reverse directions, and the input current source I L is connected to the resonator 140. To be converted to electromagnetic.

또한, 상기 인버터부(130)는 제1 스위칭 소자(131), 제2 스위칭 소자(132), 제3 스위칭 소자(133) 및 제4 스위칭 소자(134)의 네 개의 스위칭 소자를 포함하여 구성되고, 각 스위칭 소자는 상기 입력 전류원(IL)이 역류하는 것을 방지하는 역류 방지용 다이오드(131a)와 연결된다.In addition, the inverter unit 130 includes four switching elements: a first switching element 131, a second switching element 132, a third switching element 133, and a fourth switching element 134. Each switching element is connected to a backflow prevention diode 131a which prevents the input current source I L from flowing backward.

또한, 상기 제1 스위칭 소자(131)는 일단이 상기 입력측 인덕터(122)의 타단에 연결되고, 상기 제2 스위칭 소자(132)는 일단이 상기 제1 스위칭 소자(131)의 타단에 연결되고, 타단은 상기 환류 다이오드(123)의 타단에 연결되며, 상기 제3 스위칭 소자(133)는 일단이 상기 입력측 인덕터(122)의 타단에 연결되고, 상기 제4 스위칭 소자(134)는 일단이 상기 제3 스위칭 소자(133)의 타단에 연결되고, 타단은 상기 환류 다이오드(123)의 타단에 연결되어, 상기 제1 스위칭 소자(131), 제2 스위칭 소자(132), 제3 스위칭 소자(133) 및 제4 스위칭 소자(134)가 풀-브리지 형태를 이룬다.In addition, one end of the first switching element 131 is connected to the other end of the input side inductor 122, and one end of the second switching element 132 is connected to the other end of the first switching element 131. The other end is connected to the other end of the flyback diode 123, one end of the third switching element 133 is connected to the other end of the input side inductor 122, one end of the fourth switching element 134 is the first It is connected to the other end of the third switching element 133, the other end is connected to the other end of the reflux diode 123, the first switching element 131, the second switching element 132, the third switching element 133 And the fourth switching element 134 forms a full-bridge.

상기 공진부(140)는 상기 인버터부(130)에서 스위칭된 상기 입력 전류원(IL)을 전자기로 변환하는 역할을 하며, 공진용 인덕터(141) 및 공진용 커패시터(142)가 서로 병렬로 연결된 병렬 공진부로 구성된다.The resonator 140 converts the input current source I L switched from the inverter unit 130 to electromagnetic, and the resonant inductor 141 and the resonant capacitor 142 are connected in parallel with each other. It consists of a parallel resonator.

또한, 상기 공진부(140)는 일단이 상기 제1 스위칭 소자(131) 및 상기 제2 스위칭 소자(132)의 사이 단에 연결되고, 타단은 상기 제3 스위칭 소자(133) 및 상기 제4 스위칭 소자(134)의 사이 단에 연결되며, 상기 제1 스위칭 소자 (131)및 상기 제4 스위칭 소자(134)가 '온'되었을 때, 상기 입력 전류원(IL)은 상기 공진부(140)에 순방향으로 흐르고, 상기 제2 스위칭 소자(132) 및 상기 제3 스위칭 소자(133)가 '온'되었을 때, 상기 입력 전류원(IL)은 상기 공진부(140)에 역방향으로 흘러 상기 공진용 인덕터(141)에서 전자기가 발생하고, 외부에 부하가 전자기 유도현상에 의해 가열되게 된다.In addition, one end of the resonator 140 is connected between the first switching element 131 and the second switching element 132, and the other end of the third switching element 133 and the fourth switching. The input current source I L is connected to the resonator 140 when the first switching element 131 and the fourth switching element 134 are 'on'. When the second switching element 132 and the third switching element 133 are 'on', the input current source I L flows in the reverse direction to the resonator 140 when the second switching element 132 and the third switching element 133 are turned on. Electromagnetic is generated at 141, and the load is externally heated by the electromagnetic induction phenomenon.

도 2의 그래프(a)는 상기 컨버터부(120)의 전압(VD)과 상기 입력 전류원(IL)의 파형을 보여주는 그래프이고, 도 2의 그래프(b)는 상기 공진부(140)의 공진전압(Vout)과 공진전류(Iout)의 파형을 보여주는 그래프로써, 상기 컨버터부(120)와 상기 공진부(140)의 전압 및 전류가 서로 동상(in phase)인 것을 확인할 수 있으며, 단위 역률을 이루며 상기 공진부(140)가 공진하는 것을 알 수 있다.2 is a graph showing a waveform of the voltage V D and the input current source I L of the converter unit 120, and a graph b of FIG. 2 is a graph of the resonator unit 140. As a graph showing the waveforms of the resonant voltage (V out ) and the resonant current (I out ), it can be seen that the voltage and current of the converter unit 120 and the resonator unit 140 are in phase with each other. It can be seen that the resonance unit 140 achieves a unit power factor.

도 4의 그래프(a)는 상기 인버터부(130)의 제3 스위치(133)의 양단전압(VSW3)을 보여주는 그래프이고, 도 4의 그래프(b)는 상기 제3 스위치(133)의 게이트 신호이며, 도 4의 그래프(c)와 그래프(d)는 각각 상기 공진부(140)의 공진전압(Vout)과 공진전류(Iout)를 보여주는 그래프로써, 상기 제3 스위치(133)는 상기 제3 스위치(133)의 양단전압(VSW3)과 상기 공진부(140)의 공진전압(Vout)이 '0'[V]일 때, '온' 또는 '오프'되어 영 전압 스위칭이 이루어져, 스위칭 손실을 매우 줄일 수 있는 것을 알 수 있다. A graph (a) of FIG. 4 is a graph showing the voltage V SW3 at both ends of the third switch 133 of the inverter unit 130, and a graph (b) of FIG. 4 is a gate of the third switch 133. The graph (c) and the graph (d) of FIG. 4 are graphs showing the resonant voltage V out and the resonant current I out of the resonator 140, respectively, and the third switch 133 is When both voltages V SW3 of the third switch 133 and the resonant voltage V out of the resonator 140 are '0' [V], 'zero' or 'off' results in zero voltage switching. It can be seen that the switching loss can be greatly reduced.

또한, 도 4에서는 상기 제3 스위치(133)의 영 전압 스위칭 동작을 상정하여 도시하였으나, 상기 제1 스위치(131), 상기 제2 스위치(132) 및 상기 제4 스위치(134)의 스위칭 동작도 상기 제3 스위치(133)의 스위칭 동작과 실질적으로 동일하며 영 전압 스위칭 동작이 수행된다.
In addition, although FIG. 4 assumes a zero voltage switching operation of the third switch 133, a switching operation of the first switch 131, the second switch 132, and the fourth switch 134 is also illustrated. Substantially the same as the switching operation of the third switch 133, a zero voltage switching operation is performed.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the present invention. Various changes and modifications will be possible.

100:전류형 유도가열 시스템 110:정류부
120:컨버터부 121:벅 스위치
122:입력측 인덕터 123:환류 다이오드
130:인버터부 131,132,133,134:스위칭 소자
140:공진부 141:공진용 인덕터
142:공진용 커패시터100: current type induction heating system 110: rectifier
120: converter 121: buck switch
122: input side inductor 123: free-wheel diode
130: Inverter 131, 132, 133, 134: Switching element
140: resonance part 141: resonance inductor
142: resonance capacitor

Claims (5)

상용전원을 정류하여 직류전원을 출력하는 정류부;
상기 직류전원을 스위칭하여 입력 전류원을 출력하는 컨버터부;
상기 입력 전류원을 전자기로 변환하여 외부의 부하가 유도가열 되게 하는 공진부; 및
상기 공진부에 상기 입력 전류원이 순방향 및 역방향으로 번갈아 흐르게 하여 상기 입력 전류원이 전자기로 변환되게 하는 인버터부;를 포함하고,
상기 컨버터부는 상기 입력 전류원과 상기 컨버터부의 전압이 서로 동상이 되게 출력하여 단위역률의 입력 전류원이 상기 공진부로 공급되게 하는 전류형 유도가열 시스템.
A rectifier for rectifying commercial power and outputting DC power;
A converter unit for outputting an input current source by switching the DC power source;
A resonator for converting the input current source into electromagnetic and causing an external load to be inductively heated; And
And an inverter unit causing the input current source to alternately flow in the forward and reverse directions to the resonator unit so that the input current source is converted to electromagnetic.
And the converter unit outputs the input current source and the voltage of the converter unit in phase with each other so that an input current source having a unit power factor is supplied to the resonator unit.
제 1 항에 있어서,
상기 컨버터부:는
일단이 상기 정류부의 일단에 연결되어 상기 직류전원을 단속하는 벅 스위치;
일단이 상기 벅 스위치의 타단에 연결되고 타단은 상기 인버터부의 일단에 연결되며, 상기 직류전원을 충전 또는 방전하여 상기 입력 전류원을 상기 인버터부에 공급하는 입력측 인덕터; 및
일단이 상기 벅 스위치와 상기 입력측 인덕터의 사이 단에 연결되고, 타단은 상기 정류부의 타단 및 상기 인버터부의 타단에 연결되며, 상기 벅 스위치가 '오프'되었을 때, 상기 입력측 인덕터와 상기 인버터부 간에 환류패스를 만드는 환류 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류형 유도가열 시스템.
The method of claim 1,
The converter section:
A buck switch having one end connected to one end of the rectifying unit to regulate the DC power;
An input inductor having one end connected to the other end of the buck switch and the other end connected to one end of the inverter unit, and charging or discharging the DC power to supply the input current source to the inverter unit; And
One end is connected to the end between the buck switch and the input side inductor, the other end is connected to the other end of the rectifier and the other end, and when the buck switch is 'off', reflux between the input side inductor and the inverter part A reflux diode making a path; Current induction heating system comprising a.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공진부는 병렬로 연결된 공진용 인덕터와 공진용 커패시터를 포함하는 병렬 공진부인 것을 특징으로 하는 전류형 유도가열 시스템.
The method according to claim 1 or 2,
The resonator is a current-type induction heating system, characterized in that the parallel resonator including a resonant inductor and a resonant capacitor connected in parallel.
제 3 항에 있어서,
상기 인버터부는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 포함하고,
상기 제1 스위칭 소자는 일단이 상기 입력측 인덕터의 타단에 연결되고,
상기 제2 스위칭 소자는 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단은 상기 환류 다이오드의 타단에 연결되며,
상기 제3 스위칭 소자는 일단이 상기 입력측 인덕터의 타단에 연결되고,
상기 제4 스위칭 소자는 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단은 상기 환류 다이오드의 타단에 연결되어, 상기 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자, 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자가 풀-브리지 형태를 이루며,
상기 공진부는 일단이 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 사이 단에 연결되고, 타단은 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자의 사이 단에 연결되는 것을 특징으로 하는 전류형 유도가열 시스템.
The method of claim 3, wherein
The inverter unit includes a first switching device, a second switching device, a third switching device and a fourth switching device,
One end of the first switching element is connected to the other end of the input side inductor,
One end of the second switching element is connected to the other end of the first switching element, and the other end is connected to the other end of the reflux diode.
One end of the third switching element is connected to the other end of the input side inductor,
One end of the fourth switching element is connected to the other end of the third switching element, and the other end thereof is connected to the other end of the reflux diode, so that the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element. Form a full-bridge,
The resonator has one end connected to an end between the first switching element and the second switching element, and the other end is connected to the end between the third switching element and the fourth switching element. system.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 '온'되었을 때, 상기 입력 전류원은 상기 공진부에 순방향으로 흐르고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 '온'되었을 때, 상기 입력 전류원은 상기 공진부에 역방향으로 흘러, 상기 공진부가 상기 입력 전류원을 전자기로 변환하게 하는 것을 특징으로 하는 전류형 유도가열 시스템. The method of claim 4, wherein
When the first switching element and the fourth switching element are 'on', the input current source flows in the forward direction in the resonant portion, and when the second switching element and the third switching element are 'on', the input The current source flows in the reverse direction to the resonator unit, the current type induction heating system, characterized in that the resonator to convert the input current source to electromagnetic.
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