KR101291864B1 - Dielectric Heating Machine and Using Method By RMS Pulse Control Mechanism - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실효적 펄스제어를 이용한 유전체 가열 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 유전체 가열 방법에 있어서, 고전압 펄스를 출력하되, 출력 제어를 고주파 기본파 성분에서 저주파 신호가 중첩되도록 제어부를 통해 제어하여 출력부를 통해 출력하고, 저주파 중첩성분의 시비율을 조절하여 출력이득을 실효적으로 제어하는 것을 특징으로 한다. 또한, 유전체 가열 장치에 있어서, 입력전압을 직류로 변환시키는 정류부, 상기 정류부에서 출력되는 전력의 역률 및 THD를 개선하는 역률 개선부, 상기 역률개선부에서 출력되는 전력을 공급받아 정전압 및 정전류화 시키는 전원 변환부, 상기 전원변환부를 통해 공급되는 전력을 통해 고전압 펄스를 출력하기 위한 출력부 및 상기 출력부에서 출력되는 고주파 성분에 저주파 신호를 중첩시켜 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a dielectric heating method and an apparatus using effective pulse control, and in the dielectric heating method, a high voltage pulse is output, and the output control is controlled through a control unit so that a low frequency signal is superimposed on a high frequency fundamental wave component. It outputs through the negative, it is characterized in that the output gain is effectively controlled by adjusting the rate of application of the low frequency superposition component. In the dielectric heating apparatus, a rectifier for converting an input voltage into a direct current, a power factor improving unit for improving the power factor and THD of the power output from the rectifying unit, and receiving a power output from the power factor improving unit for constant voltage and constant current And a control unit for controlling the output unit to output a high frequency pulse through the power supplied through the power conversion unit, and to output the low frequency signal superimposed on the high frequency component output from the output unit.

Description

실효적 펄스제어를 이용한 유전체 가열 방법 및 그 장치{Dielectric Heating Machine and Using Method By RMS Pulse Control Mechanism}Dielectric heating method and apparatus using effective pulse control {Dielectric Heating Machine and Using Method By RMS Pulse Control Mechanism}

본 발명은 실효적 펄스제어를 이용한 유전체 가열 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 유전체 특히, 인체와 같은 강유전체를 효율적으로 가열시킬 수 있는 유전체 가열 방법 및 가열 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
The present invention relates to a dielectric heating method and apparatus thereof using effective pulse control, and more particularly, to provide a dielectric heating method and a heating device capable of efficiently heating a dielectric, particularly a ferroelectric such as a human body. There is this.

일반적으로 유전가열장치는 보통 비전도 전기적 성질을 가진 재질에 적용되는 것으로서, 가열되는 물질은 두 전극 사이에 놓이게 되며, 고주파 형태의 에너지가 전극에 가해져 매우 빠른 비율로 부하 전체에 열을 발생시키는 장치이다.In general, dielectric heating devices are generally applied to materials having non-conductive electrical properties. Heated materials are placed between two electrodes, and high frequency energy is applied to the electrodes to generate heat at a very high rate. to be.

유전 가열은 이미 알려진 바와 같이 유전체에 강력한 전계를 걸어, 유전체를 구성하고 있는 분자나 원자, 이온, 전자 등의 분극을 유발하고, 전계의 방향을 빠르게 바꿈(주파수 성분으로 전계를 교번 또는 펄스형태로 여기시킴)으로써 빠르게 분자의 운동을 유발하여 물질의 구성 분자 외 요소의 유전손실로 인하여 발생하는 가열방식이다. 따라서 분극운동의 정도를 바꿀 수 있는 방법적 제안은 현재와 같은 출력전압의 레벨을 바꾸는 복잡한 제어시스템과 이 전압을 강제적으로 조절하기 위해 구비되어야 하는 파워레일상의 전류제한 기구 등의 구성이 전체 회로의 전류 통류량에 장해요인으로 작용할 뿐 아니라, 상대적으로 소자 및 구성요소에 미치는 악영향이 상당함으로 제어방식에 있어 개선의 여지가 있는 것이 사실이다.Dielectric heating applies a strong electric field to the dielectric as is already known, induces polarization of molecules, atoms, ions, and electrons constituting the dielectric, and rapidly changes the direction of the electric field. Excitation) is a heating method that occurs due to the dielectric loss of constituent extra-molecular elements of the material by causing the movement of molecules quickly. Therefore, the method proposed to change the degree of polarization motion is composed of a complex control system that changes the level of the output voltage as it is present, and the configuration of the current limiting mechanism on the power rail to be forcibly regulated. It is true that there is room for improvement in the control method because it not only acts as a barrier to current flow, but also has a significant adverse effect on elements and components.

KR 10-0904883호KR 10-0904883 도 1은 종래기술에 따른 유전 가열장치의 구성도이다. 그 구성을 살펴보면, 주파수 안정형 유전가열장치에 있어서, 출력 주파수를 생성시키는 크리스털 발진기(11)와, 상기 크리스털 발진기(11)의 출력 주파수를 일차적으로 분주하는 일차 분주기(12)와, 상기 일차 분주기(12)로 분주된 주파수가 입력되는 위상비교기(13)와, 상기 위상비교기(13)의 출력이 입력되는 전압제어 발진기(15)와, 상기 전압제어 발진기(15)의 출력이 입력되어, 상기 위상비교기(13)로 피드백(Feed back)시키는 이차 분주기(14)로 구성되는 위상잠금루프(10)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 종래의 유전 가열방법으로는 출력전압의 레벨을 상승하강 시키는 방법으로 가열정도를 조절하는 방법을 주로 사용되고 있다.1 is a block diagram of a dielectric heating apparatus according to the prior art. Looking at the configuration, in the frequency stable dielectric heating device, the crystal oscillator 11 for generating an output frequency, the primary frequency divider 12 for dividing the output frequency of the crystal oscillator 11 and the primary frequency divider A phase comparator 13 into which a frequency divided by a period 12 is input, a voltage controlled oscillator 15 to which an output of the phase comparator 13 is input, and an output of the voltage controlled oscillator 15 are input, It is characterized in that it comprises a phase locking loop (10) composed of a secondary divider (14) fed back to the phase comparator (13). As the conventional dielectric heating method, a method of controlling the degree of heating is mainly used by increasing or decreasing the level of the output voltage. 상기의 종래의 기술정도를 그대로 적용하면 전류제한을 위한 출력회로의 복잡성, 및 과전류 과전압에 대한 즉시적인 대책이 높은 출력전압을 고려할 때 순시적이고 즉시적인 출력전압의 제어가 불가능하며, 피가열체에 대한 적절한 가열정도를 유지하기 위해서 급격한 전압의 상승 또는 하강의 절차를 거처야 하는 문제점이 곧바로 제어기의 안정성에 영향을 미치는 기술적인 문제가 있다. 특히 전류를 제한하기 위한 부스트방식의 스위칭 소자를 배치한 회로구조에서는 전류를 제한하기 위한 시비율의 제어과정에서 경우에 따라서 막대한 전력의 손실이 유발되는 문제점과 함께 최악의 경우 스위칭 소자가 파괴되는 심각한 문제를 유발하고 시스템 전체의 안정성 및 안전성에 치명적 결과를 초래하는 문제점이 있다.If the above prior art degree is applied as it is, it is impossible to control the instantaneous and immediate output voltage considering the complexity of the output circuit for current limitation and the immediate countermeasure against overcurrent overvoltage, considering the high output voltage. The problem of having to go through a sudden voltage rise or fall procedure in order to maintain a proper heating degree is a technical problem that directly affects the stability of the controller. In particular, in the circuit structure in which the boost type switching element for limiting the current is arranged, in the case of controlling the ratio of the current limiting factor, a huge power loss is caused in some cases, and in the worst case, the switching element is destroyed. There are problems that can cause problems and have fatal consequences for the stability and safety of the entire system.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 출력되는 펄스를 일정한 주기를 두고 펄스를 출력하는 시간과 정지하는 시간의 비율을 조절하는 방법으로 출력 제어가 가능하여 전력 손실을 최소화하며, 시스템의 안정성 및 안전성을 확보할 수 있는 유전체 가열방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
The present invention for solving the above problems is a method of controlling the ratio of the time to output the pulse and the time to stop the output pulse at a certain period to the output control is possible to minimize the power loss, system stability and An object of the present invention is to provide a dielectric heating method capable of ensuring safety.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유전체 가열 방법에 있어서, 고전압 펄스를 출력하되, 출력 제어를 고주파 기본파 성분에서 저주판 신호가 중첩되도록 제어부를 통해 제어하여 출력부를 통해 출력하고, 시비율을 조절하여 출력이득을 실효적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the dielectric heating method, outputs a high voltage pulse, the output control is controlled through the control unit so that the low plate signal is superimposed on the high frequency fundamental wave components and output through the output unit, fertilization It is characterized by effectively controlling the output gain by adjusting the rate.

또한, 상기 출력부는, 푸쉬풀, 플라이백, 브릿지 토폴로지 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.The output unit may include one of a push pull, a flyback, and a bridge topology.

또한, 상기 제어부는, 고주파 기본파에 저주파 중첩파를 동시에 발생되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit may control to generate a low frequency superimposed wave simultaneously with the high frequency fundamental wave.

또한, 유전체 가열 장치에 있어서, 입력전압을 직류로 변환시키는 정류부, 상기 정류부에서 출력되는 전력의 역률 및 THD를 개선하는 역률 개선부, 상기 역률개선부에서 출력되는 전력을 공급받아 정전압 및 정전류화 시키는 전원 변환부, 상기 전원 변환부를 통해 공급되는 전력을 통해 고전압 펄스를 출력하기 위한 출력부 및 상기 출력부에서 출력되는 고주파 성분에 저주파 신호를 중첩시켜 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the dielectric heating apparatus, a rectifier for converting an input voltage into a direct current, a power factor improving unit for improving the power factor and THD of the power output from the rectifying unit, and receiving a power output from the power factor improving unit for constant voltage and constant current And a control unit for controlling the output unit to output a high frequency pulse through the power supplied through the power conversion unit, and to output the high frequency component superimposed on the high frequency component output from the output unit.

또한, 상기 출력부는, 푸쉬풀, 플라이백, 브릿지 토폴로지 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.The output unit may include one of a push pull, a flyback, and a bridge topology.

또한, 상기 출력부는, 스위칭 소자를 통해 트랜스포머에 전력을 공급하여 출력하되, 상기 스위칭 소자는 게이트구동드라이버를 통해 구동하고자 하는 주파수를 트랜스포머에 공급하며, 게이트 구동을 위한 펄스생성장치와 상기 펄스생성장치에서 생성되는 펄스에 저주파 펄스를 인가하기 위한 논리회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.The output unit supplies power to the transformer through a switching element and outputs the power, wherein the switching element supplies a frequency to be driven to the transformer through a gate driving driver, and generates a pulse generator and a pulse generator for driving the gate. It characterized in that it comprises a logic circuit for applying a low frequency pulse to the pulse generated by.

또한, 상기 제어부는, 임의의 유전체 또는 피가열체의 고전압 연속 펄스 인가 시 시간에 따른 온도상승곡선 데이터가 저장부에 기 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the controller is characterized in that the temperature rise curve data over time is pre-stored in the storage unit when applying a high voltage continuous pulse of any dielectric or the object to be heated.

또한, 상기 제어부는, 상기 출력부에 출력되는 수 KHz 이상의 기본파 출력에 수 Hz의 저주파 성분을 혼합하여 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The controller may be configured to control a low frequency component of several Hz to be output to a fundamental wave output of several KHz or more output to the output unit.

또한, 상기 전원변환부에서 출력되는 전력의 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하고, 상기 전류검출부에서 검출된 전류의 상대 전압값을 비교하여 상기 제어부로 입력하는 오차증폭기를 더 포함하며, 상기 오차증폭기에서 출력되는 전류가 기준전압(Vref) 보다 높을 때 기준치를 판단하여 상기 출력부의 스위칭 신호를 제어하는 것을 특징으로 한다.
The apparatus may further include a current detector configured to detect a current of power output from the power converter, and an error amplifier configured to compare a relative voltage value of the current detected by the current detector to be input to the controller. When the current output from the reference voltage (Vref) is higher than the reference value is characterized in that for controlling the switching signal of the output unit.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 고전압펄스의 기본주파수 성분을 연속적으로 출력함과 동시에 저주파 성분을 중첩시키면 출력되는 고전압 펄스는 저주파성분에 대해서 실효적으로 출력조절이 가능해 진다.According to the present invention configured and operated as described above, when the fundamental frequency components of the high voltage pulse are continuously output and the low frequency components are superimposed, the high voltage pulses to be output can be effectively controlled for the low frequency components.

특히, 이와 같은 실효적 제어방법은 유전가열과 같은 대상 시료가 회로에 직접 연결되어 있는 전기 전자적 부하가 아닌 유전체 또는 이와 유사한 가열시료에 대해서 전기에너지를 열에너지의 형태로 전환하여 가온정도를 제어하는 비교적 반응이 전자전기적 부하보다 느린 부하에 대해서는 종래의 제어방식 보다 효과적인 이점이 있다.
In particular, such an effective control method is a comparative method of controlling the degree of heating by converting electrical energy into the form of thermal energy for a dielectric or similar heating sample that is not an electrical or electronic load in which a target sample such as dielectric heating is directly connected to a circuit. For loads with slower response than electro-electrical loads, there is an advantage over conventional control schemes.

도 1은 종래기술에 따른 유전 가열장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 실효적 펄스를 이용한 유전체 가열장치의 전체 신호, 전원 및 출력부간 논리, 전기적 연결 구조를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 실효적 펄스를 이용한 유전체 가열장치의 전체 구성에 대한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 실효적 펄스제어를 이용한 유전체 가열방법의 혼합게이트신호를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 혼합게이트 신호에 대한 고전압펄스의 출력파형을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 혼합게이트 신호에 대한 고전압펄스의 파형에 대한 온도상승의 유형을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 설계 방법대로 시스템을 구현 시 출력되는 시비율별 저주파 중첩파형에 대한 고전압 펄스의 출력파형을 나타낸 도면.
1 is a block diagram of a dielectric heating apparatus according to the prior art,
2 is a block diagram showing a logic, electrical connection structure between the entire signal, power and output of the dielectric heating apparatus using the effective pulse according to the present invention,
3 is a block diagram of the overall configuration of a dielectric heating apparatus using an effective pulse according to the present invention;
4 is a diagram illustrating a mixed gate signal of a dielectric heating method using effective pulse control according to the present invention;
5 is a view showing an output waveform of a high voltage pulse for the mixed gate signal according to the present invention;
6 is a view showing the type of temperature rise for a waveform of a high voltage pulse for a mixed gate signal according to the present invention;
FIG. 7 is a diagram illustrating an output waveform of a high voltage pulse with respect to a low frequency superimposed waveform for each aspect ratio output when the system is implemented according to the design method of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실효적 펄스제어를 이용한 유전체 가열 방법 및 그 장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the dielectric heating method and apparatus using effective pulse control according to the present invention.

본 발명에 따른 실효적 펄스를 이용한 유전체 가열방법은, 유전체 가열 방법에 있어서, 고전압 펄스를 출력하되, 출력 제어를 고주파 기본파 성분에서 저주파 신호가 중첩되도록 제어부를 통해 제어하여 출력부를 통해 출력하고, 저주파 중첩성분의 시비율을 조절하여 출력이득을 실효적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.In the dielectric heating method using an effective pulse according to the present invention, in the dielectric heating method, while outputting a high voltage pulse, the output control is controlled through the control unit so that the low frequency signal is superimposed on the high frequency fundamental wave component, and output through the output unit, It is characterized by effectively controlling the output gain by adjusting the rate of application of the low frequency superposition components.

또한, 유전체 가열 장치는 유전체 가열 장치에 있어서, 입력전압을 직류로 변환시키는 정류부, 상기 정류부에서 출력되는 전력의 역률 및 THD를 개선하는 역률 개선부, 상기 역률개선부에서 출력되는 전력을 공급받아 정전압 및 정전류화 시키는 전원 변환부, 상기 전원 변환부를 통해 공급되는 전력을 통해 고전압 펄스를 출력하기 위한 출력부 및 상기 출력부에서 출력되는 고주파 성분에 저주파 신호를 중첩시켜 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the dielectric heating apparatus, the dielectric heating apparatus includes a rectifier for converting an input voltage into a direct current, a power factor improving unit for improving the power factor and THD of the power output from the rectifying unit, and a constant voltage supplied with the power output from the power factor improving unit. And a control unit configured to control the constant current to be outputted by outputting a high frequency pulse from the output unit for outputting a high voltage pulse through the power supplied through the power converter, and outputting the high frequency component output from the output unit. It features.

본 발명에 따른 실효적 펄스 제어를 이용한 유전체 가열 방법 및 장치는 고주파 기본파에 저주파를 중첩시켜 출력하고, 저주파 중첩성분의 시비율을 조절함으로써 출력이득을 실효적으로 제어하는 것을 주요 기술적 요지로 한다. Dielectric heating method and apparatus using the effective pulse control according to the present invention is to superimpose the low frequency to the high frequency fundamental wave and output, and to effectively control the output gain by adjusting the ratio of the low frequency superimposed component as the main technical gist. .

도 2는 본 발명에 따른 실효적 펄스를 이용한 유전체 가열장치의 전체 신호, 전원 및 출력부간 논리, 전기적 연결 구조를 나타낸 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 실효적 펄스를 이용한 유전체 가열장치의 전체 구성에 대한 블록도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유전체 가열장치는 크게, 정류부(100), 역률 개선부(110), 전원 변환부(120), 출력부(130) 및 제어부(140)로 구성된다.2 is a block diagram showing the overall signal, power and output logic between the dielectric heating device using the effective pulse according to the present invention, the structure showing the electrical connection structure, Figure 3 is a whole of the dielectric heating device using the effective pulse in accordance with the present invention A block diagram of the configuration. As shown, the dielectric heating apparatus according to the present invention includes a rectifier 100, a power factor improving unit 110, a power converter 120, an output unit 130, and a controller 140.

구체적으로, 상용전력을 입력 받아 직류로 변환하는 필터부(미부호)를 포함하는 정류부(100)와, 역률 및 THD를 개선하는 역률 개선부(110), 출력부로 안정된 직류전력을 공급하고 정전압 및 정전류화 하는 전원 변환부(120), 그리고 고전압 펄스를 생성하고 출력하기 위한 출력부(130)와 이를 제어하기 위한 제어부(140)로 구성된다.Specifically, the rectifier 100 includes a filter unit (unsigned) for receiving commercial power and converting it into a direct current, a power factor improving unit 110 for improving power factor and THD, and a stable DC power supply to the output unit A power converter 120 for constant current, and an output unit 130 for generating and outputting a high voltage pulse and a control unit 140 for controlling the same.

상기 정류부와 역률 개선부, 전원 변환부는 전기적 구조는 공지의 일반적인 설계에 따를 수 있는 것으로, 공지의 기술 중에는 다양한 실시예가 있음으로 그의 가장 모범적인 예에 따라 실시할 수 있음으로 상세한 설명은 생략하기로 한다. The rectifier, the power factor improving unit, and the power conversion unit may be configured according to a general design known in the art. Since there are various embodiments in the known technology, the detailed description thereof may be omitted. do.

한편, 본 발명의 주요 구성인 출력부의 설계에 있어서, 상기 출력부는 푸쉬풀, 플라이백, 브릿지 토폴로지를 이용할 수 있으며 높은 전압 변환비를 갖는 트랜스포머에 전력을 공급한다. 전력을 공급하는 방식을 MosFET(모스펫)과 같은 스위칭 소자를 이용하는 방식으로 하며, 구동하고자 하는 주파수의 전력을 트랜스포머에 공급하기 위하여 스위칭 소자에 매칭(게이트, 베이스 요구전압)이 되는 게이트 구동드라이버(141)를 사용한다. 게이트를 구동함에 있어, 펄스를 생성하기 위한 기본 구동을 연속적으로 발생시키는 펄스발생 장치와 이 펄스를 저주파 성분의 제어신호와 결합하기 위한 논리회로인 AND게이트로 연결되는 각각의 펄스생성장치 및 제어부[140(마이컴 ; MCU)]을 적용하거나 이 모든 기본파, 저주파 중첩파를 동시에 발생 제어하는 하나의 제어부를 통하여 제어되도록 구성할 수 있다.On the other hand, in the design of the output unit, which is the main configuration of the present invention, the output unit may use a push-pull, flyback, bridge topology, and supplies power to a transformer having a high voltage conversion ratio. A method of supplying power is to use a switching element such as a MosFET, and a gate driving driver 141 matching to the switching element (gate and base required voltage) in order to supply power of a frequency to be driven to a transformer. ). In driving the gate, each pulse generator and control unit connected to a pulse generator for continuously generating a basic drive for generating a pulse and an AND gate, which is a logic circuit for combining the pulse with a control signal of a low frequency component [ 140 (Miccom; MCU)] may be applied or configured to be controlled through one control unit that simultaneously generates and controls all of these fundamental and low frequency overlapping waves.

여기서 상기 제어부는 아래와 같은 기본적 논리구조 또는 소프트웨어가 이식되어 있어야 한다.Here, the control unit should be implanted with the following basic logic structure or software.

1. 기본파성분의 스위칭 주기를 갖는 주파수 fs성분의 펄스를 발생시키는 알고리즘(기본 스위칭 주파수를 연속으로 발생시킬 수 있는 반복알고리즘).1. An algorithm for generating pulses of the frequency fs component having a switching period of the fundamental wave component (an iterative algorithm capable of generating the fundamental switching frequency continuously).

2. 사전에 특정 유전체 또는 피가열체의 고전압 연속펄스 인가 시 시간에 따른 온도상승곡선 데이터를 수치화한 데이터를 가진다.2. It has the data of temperature rise curve data according to time when high voltage continuous pulse is applied to specific dielectric or heating element in advance.

3. 선택된 피가열체에 따른 저주파 성분의 시비율을 선택하도록 하는 조건 및 하드웨어적 인터페이스 구조를 가진다.3. It has a condition and hardware interface structure to select the application rate of low frequency components according to the selected heating element.

4. 피가열체에 따른 시비율 증가로 인한, 연속온도상승 대비, 온도의 실효적 감소율 데이터를 가진다.4. It has data of effective decrease rate of temperature compared with continuous temperature increase due to increase of application rate according to the heating element.

5. 실효적 온도증가분에 대한 목표온도에 대한 출력정지데이터.5. Output stop data for target temperature for effective temperature increments.

6. 상기의 논리구조 중 온도조절과 관련한 논리구조를 수동적으로 전환할 수 있는 신호입력 및 이에 대한 펄스생성구조.6. Signal input and pulse generation structure for switching the logic structure related to temperature control among the above logic structure.

7. 전류검출부에서 인출된 전류의 상대전압 값을 비교하여 마이컴으로 입력하는 오차증폭기 구조를 가지며, 오차증폭기에서 출력되는 신호가 Vref 값보다 높아질 때 전류는 기준치를 판단, 스위칭 신호를 제어하도록 구성된다.7. The error amplifier structure compares the relative voltage value of the current drawn by the current detector and inputs it to the microcomputer. When the signal output from the error amplifier becomes higher than the Vref value, the current is configured to determine the reference value and control the switching signal. .

또한, 상술한 제어부 조건과 더불어, 구체적인 출력제어를 실효적으로 행하기 위해서는 아래의 방법을 적용하여 제어할 수 있다. 고주파 출력을 제어하는 여러 방법 중 가장 구현이 간편하면서 부하로 작용하는 유전체에 에너지를 적절히 가감하여 조절할 수 있는 방법으로 실효치 제어방식을 앞서 제시하였으며 메카니즘은 출력을 제어하기 위해서 일정시간 동안 펄스를 출력하고 일정시간 출력을 정지시키는 방식으로 일종의 Burst방식 출력 제어의 형태이다. 다만 종래의 방법과는 다른 특징은 수백 KHz이상의 기본파 출력을 수 Hz의 저주파 성분을 혼합한 형태로 출력한다는 것이 특징이며, 전력전달 시스템과 같이 응답이 빨라야 하는 시스템에는 적용이 부적합하나 본 발명에서는 유전체와 같은 비교적 응답이 둔한 부하의 가열제어에 적용하여 실효제어를 하기에는 아주 적합한 것으로 판단한다.In addition to the control condition described above, in order to effectively perform specific output control, the following method can be applied and controlled. Among the various methods of controlling the high frequency output, the effective value control method is presented as a method that can easily adjust energy by appropriately adding or subtracting energy to the dielectric acting as a load.The mechanism outputs pulses for a certain time to control the output. It is a kind of Burst type output control that stops output for a certain time. However, a feature different from the conventional method is that it outputs a fundamental frequency output of several hundred KHz or more in the form of a mixture of low frequency components of several Hz, and is not suitable for a system that requires fast response, such as a power delivery system. It is judged to be very suitable for effective control by applying to heating control of relatively insensitive load such as dielectric.

도 4는 본 발명에 따른 실효적 펄스제어를 이용한 유전체 가열방법의 혼합게이트신호를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명에 따른 혼합게이트 신호에 대한 고전압펄스의 출력파형을 나타낸 도면, 도 6은 본 발명에 따른 혼합게이트 신호에 대한 고전압펄스의 파형에 대한 온도상승의 유형을 나타낸 도면, 도 7은 본 발명의 설계 방법대로 시스템을 구현 시 출력되는 시비율 별 저주파 중첩파형에 대한 고전압 펄스의 출력파형을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 비교적 고주파인 기본 스위칭 주파수

Figure 112011093762126-pat00001
에 저주파
Figure 112011093762126-pat00002
를 간단히 AND 연산을 통하여 혼합하면
Figure 112011093762126-pat00003
의 혼합파형이 생성되며 이 혼합파형을 이용하여 특정한 전력변환 계통을 제어할 때
Figure 112011093762126-pat00004
Figure 112011093762126-pat00005
의 변조파의 형태로 출력이 된다.4 is a diagram illustrating a mixed gate signal of a dielectric heating method using effective pulse control according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing an output waveform of a high voltage pulse for a mixed gate signal according to the present invention, and FIG. Figure 7 shows the type of temperature rise for the waveform of the high voltage pulse for the mixed gate signal according to the present invention, FIG. 7 shows the output waveform of the high voltage pulse for the low frequency superimposed waveform for each ratio output when the system is implemented according to the design method of the present invention. The figure shown. Relatively high fundamental switching frequency as shown
Figure 112011093762126-pat00001
Low frequency to
Figure 112011093762126-pat00002
Is simply a simple AND operation
Figure 112011093762126-pat00003
Mixed waveforms are generated, and the mixed waveforms are used to control a specific power conversion system.
Figure 112011093762126-pat00004
silver
Figure 112011093762126-pat00005
The output is in the form of a modulated wave.

이때, 기본파 펄스

Figure 112011093762126-pat00006
의 실효값을
Figure 112011093762126-pat00007
,
Figure 112011093762126-pat00008
의 주기를
Figure 112011093762126-pat00009
, On Time을
Figure 112011093762126-pat00010
, Off Time을
Figure 112011093762126-pat00011
하면, 아래와 [수학식 1]과 같은 식으로 정리할 수 있다.
At this time, fundamental wave pulse
Figure 112011093762126-pat00006
The effective value of
Figure 112011093762126-pat00007
,
Figure 112011093762126-pat00008
Cycle of
Figure 112011093762126-pat00009
On Time
Figure 112011093762126-pat00010
, Off Time
Figure 112011093762126-pat00011
Then, it can be summarized as shown in [Equation 1].

Figure 112011093762126-pat00012
Figure 112011093762126-pat00012

아울러 제어에 대한 온도제어의 특성은 도 6에 표시된 것과 같이 출력이 인가될 때 상승하며 출력이 정지되는 순간 감소하는 특성을 보임으로 유전체 전체의 입장에서는 최대출력으로 가열하였을 시 보다. 저주파성분의 턴온 시비율을 늘리고 줄임으로서 가온의 정도를 적절히 제어할 수 있다.
In addition, the characteristics of temperature control for the control are increased when the output is applied as shown in FIG. 6 and decreases at the moment when the output is stopped. The degree of warming can be properly controlled by increasing and decreasing the turn-on ratio of the low frequency components.

이와 같이 구성되는 본 발명은 출력되는 펄스를 일정한 주기를 두고 펄스를 출력하는 시간과 정지하는 시간의 비율을 조절하는 방법으로 출력 제어가 가능하여 전력 손실을 최소화하며, 시스템의 안정성 및 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
The present invention configured as described above is a method of controlling the ratio of output time and stop time of outputting pulses at regular intervals to output power, minimizing power loss, and ensuring stability and safety of the system. There are advantages to it. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. On the contrary, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

100 : 정류부
110 : 역률 개선부
120 : 전원 변환부
121 : 전류 검출부
122 : 오차증폭기
130 : 출력부
140 : 제어부
141 : 구동드라이브
150 : 저장부
160 : 입/출력부
100: rectification part
110: power factor improvement unit
120: power conversion unit
121: current detector
122: error amplifier
130:
140:
141: drive drive
150:
160: input / output unit

Claims (9)

정류부, 역률 개선부, 전원 변환부, 출력부 및 제어부를 포함하는 유전체 가열장치를 이용하여 피가열 대상의 유전체 양단의 전극에 고전압 펄스를 인가함으로써 유전체를 가열하는 유전체 가열 방법에 있어서,
상기 출력부에 의해 고전압 펄스를 출력하되, 고전압 펄스의 고주파 기본파 성분에 저주파 신호가 중첩되도록 상기 제어부에 의해 상기 출력부를 제어하여 고전압 펄스를 출력하고, 상기 제어부에 의해 상기 출력부를 제어하여 일정 시간 동안 펄스를 출력하고 일정 시간 동안 출력을 정지시키는 방식으로 저주파 중첩성분의 시비율을 조절하여 출력이득을 제어하며,
상기 전원변환부에서 출력되는 전력의 전류를 전류 검출부에 의해 검출하고, 상기 전류검출부에 의해 검출된 전류의 상대 전압값을 오차증폭기에 의해 비교하여 상기 제어부로 입력하며, 상기 제어부에 의해 상기 오차증폭기에서 출력되는 전류가 기준전압(Vref)보다 높을 때 기준치를 판단하여 상기 출력부의 스위칭 신호를 제어하는 유전체 가열 방법.
In a dielectric heating method for heating a dielectric by applying a high voltage pulse to the electrodes across the dielectric to be heated by using a dielectric heating apparatus including a rectifying unit, a power factor improving unit, a power conversion unit, an output unit, and a control unit,
The output unit outputs a high voltage pulse, and outputs a high voltage pulse by controlling the output unit by the control unit so that a low frequency signal is superimposed on a high frequency fundamental wave component of the high voltage pulse, and controlling the output unit by the control unit for a predetermined time. The output gain is controlled by adjusting the rate of application of low frequency superposition components by outputting pulse and stopping output for a certain time.
The current of the power output from the power conversion unit is detected by the current detector, the relative voltage value of the current detected by the current detector is compared to the error amplifier and input to the controller, the error amplifier by the controller And controlling the switching signal of the output unit by determining a reference value when the current output from the reference voltage is higher than the reference voltage Vref.
제 1항에 있어서, 상기 출력부는,
푸쉬풀, 플라이백, 브릿지 토폴로지 중 어느 하나로 구성되는 유전체 가열 방법.
The image processing apparatus according to claim 1,
Dielectric heating method consisting of any one of push-pull, flyback, bridge topology.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
고주파 기본파에 저주파 중첩파를 동시에 발생되도록 제어하는 유전체 가열 방법.
The apparatus of claim 1,
Dielectric heating method for controlling the high frequency fundamental wave to generate the low frequency superimposed wave at the same time.
유전체 가열 장치에 있어서,
입력전압을 직류로 변환시키는 정류부;
상기 정류부에서 출력되는 전력의 역률 및 THD를 개선하는 역률 개선부;
상기 역률개선부에서 출력되는 전력을 공급받아 정전압 및 정전류화 시키는 전원 변환부;
상기 전원 변환부를 통해 공급되는 전력을 통해 고전압 펄스를 출력하기 위한 출력부; 및
상기 출력부에서 출력되는 고전압 펄스의 고주파 성분에 저주파 신호를 중첩시켜 출력되도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 전원변환부에서 출력되는 전력의 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하고, 상기 전류검출부에서 검출된 전류의 상대 전압값을 비교하여 상기 제어부로 입력하는 오차증폭기를 더 포함하며, 상기 제어부에 의해 상기 오차증폭기에서 출력되는 전류가 기준전압(Vref)보다 높을 때 기준치를 판단하여 상기 출력부의 스위칭 신호를 제어하는 유전체 가열 장치.
In a dielectric heating device,
A rectifier for converting an input voltage into a direct current;
A power factor improving unit for improving power factor and THD of power output from the rectifier;
A power converter configured to receive the power output from the power factor improving unit and convert the power into a constant voltage and a constant current;
An output unit for outputting a high voltage pulse through power supplied through the power converter; And
And a controller configured to superimpose and output a low frequency signal on a high frequency component of a high voltage pulse output from the output unit.
And a current detector for detecting a current of the power output from the power converter, and comparing the relative voltage value of the current detected by the current detector to an input to the controller. And a reference value when the current output from the error amplifier is higher than the reference voltage Vref to control the switching signal of the output unit.
제 4항에 있어서, 상기 출력부는,
푸쉬풀, 플라이백, 브릿지 토폴로지 중 어느 하나로 구성되는 유전체 가열 장치.
The method of claim 4, wherein the output unit,
Dielectric heating device consisting of any one of push-pull, flyback and bridge topologies.
제 4항에 있어서, 상기 출력부는,
스위칭 소자를 통해 트랜스포머에 전력을 공급하여 고전압 펄스를 출력하되,
상기 스위칭 소자는 게이트구동드라이버를 통해 구동하고자 하는 주파수를 트랜스포머에 공급하며,
게이트 구동을 위한 펄스생성장치와 상기 펄스생성장치에서 생성되는 펄스에 저주파 펄스를 인가하기 위한 논리회로를 포함하는 유전체 가열 장치.
The method of claim 4, wherein the output unit,
Powers the transformer through a switching element to output a high voltage pulse,
The switching device supplies a frequency to the transformer to drive through a gate drive driver,
And a logic circuit for applying a low frequency pulse to the pulse generated by the pulse generator.
제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
임의의 유전체 또는 피가열체에 고전압 연속 펄스 인가 시 시간에 따른 온도상승곡선 데이터가 저장되어 있는 저장부를 구비하는 유전체 가열 장치.
The method of claim 4, wherein the control unit,
A dielectric heating apparatus having a storage unit in which a temperature rising curve data is stored with time when a high voltage continuous pulse is applied to an arbitrary dielectric material or a heated object.
제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 출력부에서 출력되는 수백KHz 이상의 기본파에 수Hz의 저주파 성분을 혼합하여 출력되도록 상기 출력부를 제어하는 유전체 가열 장치.
The method of claim 4, wherein the control unit,
Dielectric heating device for controlling the output unit to be output by mixing a low-frequency component of several Hz to the fundamental wave of several hundred KHz or more output from the output unit.
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