KR101852609B1 - A induction heating cooker - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도 가열 장치를 개시한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 사용자가 가열하고자 하는 피가열체에 교번 전류를 인가하고, 교번 전류에 의해 생성되는 자계가 피가열체와 쇄교되어 흐르는 와전류의 공진 주파수를 확인함으로써 피가열체의 재질을 확인하는 용기 판별부 및 확인된 피가열체의 재질에 대응하는 와전류를 흐르게 하여 피가열체를 가열하는 인버터부를 포함한다. The present invention discloses an induction heating apparatus. Specifically, in the induction heating apparatus according to the embodiment of the present invention, the alternating current is applied to the heating target to be heated by the user, and the resonance frequency of the eddy current flowing through the magnetic field generated by the alternating current, And an inverter unit for heating the object to be heated by flowing an eddy current corresponding to the identified material of the object to be heated.

Description

유도 가열 장치{A INDUCTION HEATING COOKER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 일반적으로 유도가열을 이용한 가열장치 구현 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피가열체가 자성체 또는 비자성체인 경우 모두 가열할 수 있도록 하는 유도 가열 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a heating apparatus using induction heating, and more particularly, to an induction heating apparatus capable of heating both a magnetic body and a non-magnetic body.

일반적으로 유도 가열은 가열장치 내부의 유도코일과 피가열체의 저항 성분이 반응하여 피가열체만을 가열하는 방식으로, 유도코일에 전류가 흐르면 주위에 자기장이 형성되고, 이 자기장과 피가열체의 저항 성분에 의해 피가열체에 와전류가 흐르게 되어 피가열체만을 가열하는 방식이다.Generally, induction heating is a method in which a resistance component of an induction coil in a heating device and a resistance component of a heating target react with each other to heat only the heating target. When a current flows through the induction coil, a magnetic field is formed around the induction coil. The eddy current flows through the heating target body by the resistance component and only the heating target is heated.

이와 같은 유도 가열(Induction Heating) 방법을 사용하는 전자기유도 가열장치의 에너지 효율은 약 90%로 에너지 효율이 30 ~40%인 가스레인지, 하이라이트(Hi-Light) 레인지, 핫플레이트(Hot Plate)에 비해 상당히 우수하고 화재위험성이 거의 없고 유해가스가 방출되지 않기 때문에 친환경, 고품격 조리 기구로 각광받고 있으며 대형음식점, 호텔 등을 중심으로 점차 확산되고 있다.The energy efficiency of the electromagnetic induction heating apparatus using the induction heating method is about 90%, and the energy efficiency is 30 to 40% in the gas range, the high-light range and the hot plate. And it is spreading around large restaurants, hotels and the like because it is considerably superior to fire, has no danger of fire, and does not emit harmful gas.

그러나, 이러한 유도 가열 장치는 사용되는 용기의 재질에 따라 가열의 제한을 받는다는 문제점이 있다. 구체적으로, 유도 가열 장치가 피가열체를 가열시에 피가열체에 생기는 소용돌이전류의 방향은 가열코일에 흐르는 전류의 방향과 반대이다. 이 때문에 냄비와 가열코일과의 사이에서 자기에 의한 반발력이 생긴다. 한편, 가열코일과 냄비와의 사이에는 전자력도 작동하기 때문에, 냄비가 철 등의 자성체인 경우에는, 가열코일과 냄비와의 사이에 자기에 의한 인력이 생긴다. 자성체의 냄비에서는 통상 반발력보다도 인력 쪽이 크기 때문에, 냄비는 가열코일에 끌어당겨지게 된다. However, there is a problem that such an induction heating apparatus is limited in heating depending on the material of the container used. Specifically, the direction of the swirling current generated by the induction heating device on the heating target when heating the heating target is opposite to the direction of the current flowing through the heating coil. Because of this, a repulsive force by magnetic force is generated between the pot and the heating coil. On the other hand, since the electromagnetic force also acts between the heating coil and the pot, when the pot is a magnetic body such as iron, a magnetic attractive force is generated between the heating coil and the pot. In a pot of a magnetic body, the attraction is larger than the repulsive force, so that the pot is attracted to the heating coil.

하지만, 알루미늄, 구리 등으로 이루어지는 비자성체의 피가열체의 경우, 상기의 인력은 작동하지 않고 반발력만 작동하게 된다. 이때, 피자성체의 중력이 상기 반발력보다 작게 되는 경우, 비자성체의 피가열체는 가열코일로부터 떨어지게 되는 냄비 들뜸(Pan Floating)이 일어나게 되는 문제점이 있다. However, in the case of a non-magnetic body to be heated body made of aluminum, copper or the like, the attractive force does not work but only the repulsive force is applied. At this time, when the gravitational force of the adhered object becomes smaller than the repulsive force, there is a problem that the non-magnetic object to be heated has a pan float which is separated from the heating coil.

또한, 자성체 및 비자성체 겸용 유도 가열 장치의 경우, 자성체에 비해 비자성체를 가열할 때의 효율이 70% 이하로 현저히 떨어지는 문제점이 발생한다. In addition, in the case of the induction heating apparatus for both the magnetic body and the non-magnetic body, there is a problem that the efficiency when heating the non-magnetic body is significantly lowered to 70% or less as compared with the magnetic body.

아울러, 가열 장치를 이용하여 비자성체의 가열을 위해 600W 이하의 전력 제어 시, 가열 장치의 인버터 전력 소자를 스위칭하는 주파수가 공진 주파수에 가까워지면서 부하가 단락되게 되어, 과전류가 흐르고, 그에 따라 전력소자가 소손되어 연속 제어가 불가능하다는 문제점이 있다. Further, at the time of power control of 600 W or less for the heating of the nonmagnetic material by using the heating device, the frequency for switching the inverter power device of the heating device becomes close to the resonance frequency, and the load is short-circuited so that the overcurrent flows, There is a problem that continuous control is impossible.

한국등록특허공보 제10-1472747호(2014.12.09)Korean Registered Patent No. 10-1472747 (December, 2014)

본 발명의 실시예는 공진 인버터를 복수개 구비한 공진 인버터를 이용하여 자성체 피가열체 및 비자성체 피가열체를 용이하게 가열하기 위한 유도 가열 장치 및 전자 유도 가열 방법을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide an induction heating device and an electromagnetic induction heating method for easily heating a magnetic body heating object and a non-magnetic body heating object using a resonance inverter provided with a plurality of resonance inverters.

본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 사용자가 가열하고자 하는 피가열체에 교번 전류를 인가하고, 상기 교번 전류에 의해 생성되는 자계가 상기 피가열체와 쇄교되어 흐르는 와전류의 공진 주파수를 확인함으로써 상기 피가열체의 재질을 확인하는 용기 판별부; 및 상기 확인된 피가열체의 재질에 대응하는 와전류를 흐르게 하여 상기 피가열체를 가열하는 인버터부를 포함한다. An induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention is characterized in that an alternating current is applied to a heating target to be heated by a user and a resonance frequency of an eddy current flowing through a magnetic field generated by the alternating current A container identifying unit for identifying the material of the object to be heated by checking; And an inverter unit for heating an object to be heated by flowing an eddy current corresponding to the identified material of the heating target.

상기 용기 판별부는, 상기 피가열체에서 흐르는 미세 전류를 주파수 형태로 바꾸어 피가열체의 재질을 판별할 수 있다.The container discriminating unit can discriminate the material of the heating target by changing the minute current flowing in the heating target to a frequency form.

상기 피가열체와 쇄교되어 흐르는 와전류는 피가열체가 가지고 있는 전기적인 인피던스와 결합되어 특정한 공진 주파수를 가진 자계를 발행시키고, 상기 용기 판별부는, 상기 특정한 공진 주파수의 크기를 확인하여, 상기 파가열체의 재질을 판별할 수 있다.And the eddy current flowing in a bridging manner with the heating target is combined with an electrical impedance possessed by the heating target to generate a magnetic field having a specific resonant frequency. The container discriminating unit confirms the magnitude of the specific resonant frequency, Can be determined.

상기 용기 판별부는, 자성체 재질의 피가열체의 공진 주파수보다 비자성체 재질의 피가열체의 공진 주파수가 2배 이상 높게 나타남을 통해 상기 피가열체의 재질을 판별할 수 있다.The container discriminating unit can discriminate the material of the heating target by showing that the resonance frequency of the material to be heated of the nonmagnetic material is higher than the resonance frequency of the heating target of the magnetic material by two times or more.

상기 인버터부는, 전원과 상호 병렬로 연결되는 제1 공진 인버터 및 제2 공진 인버터를 포함하고, 상기 제1 공진 인버터 및 상기 제2 공진 인버터에서, 제1 손실 저감 스버너 커패시터(Cs1) 및 제2 손실 저감 스버너 커패시터(Cs2)가 병렬로 연결될 수 있다.The inverter unit includes a first resonant inverter and a second resonant inverter connected in parallel with a power supply, wherein in the first resonant inverter and the second resonant inverter, a first loss reduction smoothing capacitor (Cs1) and a second loss reduction smoothing capacitor The loss reduction spanner capacitor Cs2 may be connected in parallel.

상기 인버터부는, 상기 용기 판별부에서 판별된 용기 재질에 따라 직렬 보상 커패시터의 값을 가변하여 상기 제1 공진 인버터 및 상기 제2 공진 인버터 사이에서 직렬로 연결되는 제1 링크 공진 커패시터(C1) 및 제2 링크 공진 커패시터(C2)에 흐르는 전류의 위상각을 변형시킬 수 있다.The inverter unit includes a first link resonance capacitor (C1) connected in series between the first resonance inverter and the second resonance inverter by varying the value of the series compensation capacitor according to the container material identified by the container discrimination unit, The phase angle of the current flowing through the two-link resonant capacitor C2 can be deformed.

상기 인버터부는, 상기 제1 링크 공진 커패시터(C1) 및 제2 링크 공진 커패시터(C2)에 흐르는 전류의 위상각을 스위칭 주파수의 2배에 해당하는 공진 전류를 흐르는 위상각으로 제어하여 비자성체인 피가열체를 가열할 수 있다.The inverter unit controls the phase angle of the current flowing through the first link resonant capacitor C1 and the second link resonant capacitor C2 to a phase angle that flows a resonance current corresponding to twice the switching frequency, The heating body can be heated.

상기 인버터부는, 상기 직렬 보상 커패시터를 교체를 통해 공진 주파수를 변경하여 상기 자성체인 피가열체의 가열 후, 비자성체인 피가열체를 연속적으로 가열할 수 있다.The inverter unit can continuously heat the non-magnetic body of the heating target body after heating the heating target body by changing the resonance frequency by replacing the series compensation capacitor.

본 발명의 실시예에 의하면, 유도 가열 장치의 용기 판별부를 통해 피가열체의 자성체 또는 비자성체 여부를 용이하게 확인할 수 있게 된다. 또한, 공진 인버터의 구조를 통해 피가열체의 성질에 따라 가열하는 전력을 제어함으로써, 피가열체를 효율적으로 가열할 수 있게 된다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to easily confirm whether the object to be heated is a magnetic body or a non-magnetic body through the container discrimination unit of the induction heating apparatus. Further, by controlling the electric power to be heated according to the property of the heating target through the structure of the resonant inverter, the heating target can be efficiently heated.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도 가열 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용기 판별부의 구성도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터부의 회로도
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터부의 회로도
1 is a schematic diagram of an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention
2 is a block diagram of a container identifying unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of the inverter unit according to the first embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of the inverter unit according to the second embodiment of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예들을 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시 예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. However, this is an exemplary embodiment only and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely a means for effectively explaining the technical idea of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.In the following description, terms such as " transmission ", "transmission "," transmission ", "reception ", and the like, of a signal or information refer not only to the direct transmission of signals or information from one component to another But also through other components. In particular, "transmitting" or "transmitting" a signal or information to an element is indicative of the final destination of the signal or information and not a direct destination. This is the same for "reception" of a signal or information. Also, in this specification, the fact that two or more pieces of data or information are "related" means that when one piece of data (or information) is acquired, at least a part of the other data (or information) can be obtained based thereon.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도 가열 장치(100)는 전원부(102), 용기 판별부(104), 인버터부(106) 및 스위칭 구동부(108)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, an induction heating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a power supply unit 102, a container determination unit 104, an inverter unit 106, and a switching driver unit 108.

전원부(102)는 유도 가열 장치(100)에 전원을 공급할 수 있다. 구체적으로, 전원부(102)는 외부의 노이즈로부터 유도 가열 장치(100)의 오작동을 방지하기 위한 라인 필터를 구비할 수 있다. 또한, 전원부(102)는 로우 패스 필터를 구비하여, 전원부(102)에서 유도 가열 장치(100)로 직류전압을 제공 시, 제공되는 직류전압에 대하여 로우 패스 필터링을 통해 불필요한 부분을 제거하여 전압을 제공할 수 있다. The power supply unit 102 can supply power to the induction heating apparatus 100. Specifically, the power supply unit 102 may include a line filter for preventing malfunction of the induction heating apparatus 100 from external noise. The power supply unit 102 includes a low-pass filter. When the DC voltage is supplied from the power supply unit 102 to the induction heating apparatus 100, unnecessary portions are removed through low-pass filtering to the supplied DC voltage, .

용기 판별부(104)는 유도 가열 장치(100)에서 가열되고자 하는 피가열체의 재질을 확인할 수 있다. 구체적으로, 용기 판별부(104)는 피가열체의 재질에 따라 반응하여 출력되는 신호의 미세한 주파수를 확인함으로써, 해당 피가열체의 재질을 확인할 수 있다. The container discriminating unit 104 can confirm the material of the heating target to be heated in the induction heating apparatus 100. [ Specifically, the container identifying unit 104 can confirm the material of the target to be heated by checking the minute frequency of the signal that is output in response to the material of the target.

여기서, 도 2의 (a)를 참조하여 설명하면, 용기 판별부(104)는 센서부(112), 전류 생성부(114), 미세 전류 감지부(116) 및 판별부(118)을 포함할 수 있다. 2 (a), the container determination unit 104 includes a sensor unit 112, a current generation unit 114, a micro current sensing unit 116, and a determination unit 118 .

센서부(112)는 유도 가열 장치(100)에 피가열체가 놓여있는지 여부를 확인할 수 있다. 구체적으로, 센서부(112)는 피가열체가 가열되는 위치에 놓여있는지 여부를 확인할 수 있다. 센서부(112)는 예를 들어, 감지 센서, 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등과 같이 물체가 놓여있는지 여부를 확인할 수 있는 다양한 센서로 구성될 수 있다. The sensor unit 112 can confirm whether or not the object to be heated is placed on the induction heating apparatus 100. [ Specifically, the sensor unit 112 can confirm whether or not the heating target is placed in a heated position. The sensor unit 112 may include various sensors that can detect whether an object is placed, such as a sensing sensor, an ultrasonic sensor, an infrared sensor, a laser sensor, or the like.

전류 생성부(114)는 센서부(112)에서 감지된 피가열체로 전류를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 전류 생성부(114)는 감지된 피가열체가 자성체 용기인지 비자성체 용기인지 여부를 판단한 후 와전류를 발생시킨다. 예를 들어, 전류 생성부(114)는 여기 코일(Primary H Field를 만드는 Exciting Coil)로 형성될 수 있다. 전류 생성부(114)는 특정한 주파수를 가진 교번 전류가 인가되는 경우, 제1 자계를 만들 수 있다. 여기서, 교번 전류란 전류의 흐르는 방향이 시간에 따라 주기적으로 변하는 전류로, 예를 들어, 사인파의 파형을 가지는 전류를 의미한다. 즉, 전류 생성부(114)는 교번 전류가 인가되어 제1 자계를 생성하게 되고, 상기 생성된 제1 자계는 피가열체와 쇄교되면서 피가열체에 와전류가 흐르게 된다. 이때, 피가열체에 흐르는 와전류는 피가열체가 가지고 있는 전기적인 인피던스와 결합되어 특정한 공진 주파수를 가진 제2 자계를 발생한다. The current generating unit 114 can generate a current to the heated body detected by the sensor unit 112. [ Specifically, the current generating unit 114 generates an eddy current after determining whether the detected heated object is a magnetic substance container or a non-magnetic substance container. For example, the current generating unit 114 may be formed of an exciting coil (exciting coil for generating a primary H field). The current generating unit 114 can generate a first magnetic field when an alternating current having a specific frequency is applied. Here, the alternating current is a current whose direction of current flow changes periodically with time, for example, a current having a waveform of a sine wave. That is, the current generating unit 114 generates the first magnetic field by applying the alternating current, and the generated first magnetic field is bridged with the heating target and the eddy current flows to the heating target. At this time, the eddy current flowing through the heating target is combined with the electrical impedance possessed by the heating target to generate a second magnetic field having a specific resonant frequency.

미세 전류 감지부(116)는 전류 생성부(114)에 의해 발생된 제2 자계에 의해 흐르는 미세 전류를 감지할 수 있다. 구체적으로, 미세 전류 감지부(116)는 상기 전류 생성부(114)와 피가열체에 의해 발생된 자계와 쇄교하면서 미세 전류 감지부(116) 내 특정 주파수를 가진 미세 교류 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 미세 전류 감지부(116)는 픽업 코일로 형성될 수 있다. The micro-current sensing unit 116 may sense a micro-current flowing by the second magnetic field generated by the current generating unit 114. [ Specifically, the micro-current sensing unit 116 can flow a micro alternating current having a specific frequency in the micro-current sensing unit 116 while bridging the magnetic field generated by the current generating unit 114 and the heating target. For example, the microcurrent sensing unit 116 may be formed of a pickup coil.

여기서, 도 2의 (b)는 전류 생성부(114) 및 미세 전류 감지부(116)의 구조를 나타낸 예시도이다. 도 2의 (b)를 참조하여 설명하면, 전류 생성부(114)는 피가열체에 와전류를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 전류 생성부(114)는 교번 전류가 인가되어 생성된 제1 자계를 생성하고, 상기 생성한 제1 자계는 피가열체와 쇄교되어 피가열체에 와전류를 발생시킬 수 있다. 이때, 미세 전류 감지부(116)는 피가열체에 발생된 와전류와 피가열체의 인피던스를 통해 생성되는 제2 자계의 미세 전류를 감지할 수 있다. Here, FIG. 2 (b) is an exemplary view showing the structure of the current generating unit 114 and the fine current sensing unit 116. Referring to Fig. 2 (b), the current generating unit 114 can generate an eddy current in the heating target. Specifically, the current generating section 114 generates a first magnetic field generated by applying an alternating current, and the generated first magnetic field can be linked with the heating target to generate an eddy current in the heating target. At this time, the micro-current sensing unit 116 can sense the micro-current of the second magnetic field generated through the eddy current generated in the heating target and the impedance of the heating target.

판별부(118)는 미세 전류 감지부(116)에서 흐르는 미세 전류를 통해 피가열체의 재질을 판별할 수 있다. 구체적으로, 판별부(118)는 미세 전류 감지부(116)에서 감지한 미세 전류의 주파수를 확인하여 피가열체의 재질을 판별할 수 있다. 판별부(118)는 상기 확인한 미세 전류의 주파수에 따라 피가열체가 자성체인지 비자성체인지 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 판별부(118)는 피가열체의 재질이 비자성체인 경우가 피가열체의 재질이 자성체인 경우보다 주파수가 2~3배 높게 나타나는 점을 이용하여 피가열체가 자성체인지 비자성체인지 여부를 판단할 수 있다. 이는, 자성체와 비자성체의 공진 주파수가 다소 상이하기 때문으로, 전류 생성부(114) 및 미세 전류 감지부(116)의 설계, 환경 변화 등에 따른 영향을 받더라도, 판별부(118)는 피가열체의 재질에 따라 확인되는 주파수의 성질을 이용하여 정확하게 피가열체의 재질을 판별할 수 있다. The determination unit 118 can determine the material of the heating target through the minute current flowing in the minute current sensing unit 116. Specifically, the determination unit 118 can determine the material of the heating target by checking the frequency of the minute current sensed by the minute current sensing unit 116. The determining unit 118 can determine whether the heated body is a magnetic body or a non-magnetic body according to the frequency of the micro current. For example, when the material to be heated is a non-magnetic material, the discrimination unit 118 uses the fact that the frequency is two to three times higher than that of the material of the object to be heated, Or not. This is because the resonance frequency of the magnetic body is slightly different from that of the nonmagnetic body so that even if the resonance frequency of the magnetic body and the nonmagnetic body are affected by the design of the current generation unit 114 and the microcurrent sensing unit 116, The material of the material to be heated can be accurately discriminated by using the property of the frequency to be checked according to the material of the material to be inspected.

인버터부(106)는 피가열체에 와전류를 흐르게 하여 피가열체를 가열할 수 있다. 구체적으로, 인버터부(106)는 워킹 코일이 마련되어, 상기 용기 판별부(104)에서 판별한 피가열체의 재질에 따라 재질에 맞는 와전류를 흐르게 하여 피가열체를 가열할 수 있다. 인버터부(106)가 피가열체를 가열하는 구체적인 방법은 도 3 및 도 4에서 후술하도록 한다. The inverter unit 106 can heat the heating target by causing an eddy current to flow through the heating target. Specifically, the inverter unit 106 is provided with a working coil so that an eddy current matching the material can be flowed according to the material of the heating target determined by the container discriminating unit 104, thereby heating the heating target. A specific method by which the inverter unit 106 heats the heating target will be described later with reference to FIG. 3 and FIG.

스위칭 구동부(108)는 인버터부(106)의 스위칭을 제어할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 구동부(108)는 스위칭 제어 신호를 통해 인버터부(106)에 마련된 영전압 소프트 스위칭(ZVS : Zero Volatage Switching)의 교번동작을 제어할 수 있다. The switching driver 108 can control the switching of the inverter unit 106. [ Specifically, the switching driver 108 can control the alternating operation of zero voltage switching (ZVS) provided in the inverter unit 106 through the switching control signal.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터부의 회로도이다. 3 is a circuit diagram of an inverter unit according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터부(106)는 제1 공진 인버터(INV1) 및 제2 공진 인버터(INV2)를 포함한다. 제1 공진 인버터(INV1) 및 제2 공진 인버터(INV2)는 전원(E)과 병렬로 연결될 수 있다. As shown in FIG. 3, the inverter unit 106 according to an embodiment of the present invention includes a first resonant inverter INV1 and a second resonant inverter INV2. The first resonance inverter INV1 and the second resonance inverter INV2 may be connected in parallel with the power supply E. [

구체적으로, 인버터부(106)는 제1 인덕터(L1), 제1 스위칭부(Q1), 제1 링크 공진 커패시터(C1) 및 제1 손실 저감 스너버 커패시터(Cs1)을 포함하는 제1 공진 인버터(INV1), 제2 인턱터(L2), 제2 스위칭부(Q2), 제2 링크 공진 커패시터(C2) 및 제2 손실 저감 스너버 커패시터(Cs2), 직렬 보상 커패시터(Cc) 및 워킹코일(L)을 포함한다. 이때, 제1 스위칭부(Q1)는 제1 스위치(S1) 및 제1 다이오드(D1)로 구성되고, 및 제2 스위칭부(Q2)는 제2 스위치(S2) 및 제2 다이오드(D2)로 구성된다. 즉, 인버터부(106)는 시분할 고주파 다중 공진형 소프트 스위칭 인버터 회로로 형성된다.Specifically, the inverter unit 106 includes a first inductor L1, a first switching unit Q1, a first link resonance capacitor C1, and a first loss reduction snubber capacitor Cs1. The second inductor L2, the second switching unit Q2, the second link resonant capacitor C2 and the second loss reduction snubber capacitor Cs2, the series compensation capacitor Cc and the working coil L ). At this time, the first switching unit Q1 is composed of the first switch S1 and the first diode D1, and the second switching unit Q2 is composed of the second switch S2 and the second diode D2 . That is, the inverter unit 106 is formed of a time division high-frequency multi-resonance type soft switching inverter circuit.

제1 공진 인버터(INV1)는 제1 인턱터(L1)과 제1 스위칭부(Q1)가 직렬로 연결되어 형성되고, 제1 인덕터(L1)와 제1 스위칭부(Q1)의 사이에 제1 링크 공진 커패시터(C1)가 병렬로 연결된다.The first resonator inverter INV1 includes a first inductor L1 and a first switching unit Q1 connected in series and a first inductor L1 and a first switching unit Q1, Resonant capacitors C1 are connected in parallel.

제2 공진 인버터(INV2)는 제2 인턱터(L2)과 제2 스위칭부(Q2)가 직렬로 연결되어 형성되고, 제2 인덕터(L2)와 제2 스위칭부(Q2)의 사이에 제2 링크 공진 커패시터(C2)가 병렬로 연결된다.The second resonant inverter INV2 is formed by connecting a second inductor L2 and a second switching unit Q2 in series and a second inductor L2 and a second switching unit Q2 between the second inductor L2 and the second switching unit Q2, The resonance capacitor C2 is connected in parallel.

이때, 제1 공진 인버터(INV1)의 제1 링크 공진 커패시터(C1)와 제2 공진 인버터(INV2)의 제2 링크 공진 커패시터(C2)는 직렬로 연결된다. 또한, 직렬 보상 커패시터(Cc) 및 워킹코일(L)은 직렬로 연결되어 제1 링크 공진 커패시터(C1)와 제2 링크 공진 커패시터(C2) 사이에 연결되고, 제1 스위칭부(Q1) 및 제2 스위칭부(Q2)와 병렬로 연결되도록 형성한다.At this time, the first link resonant capacitor C1 of the first resonant inverter INV1 and the second link resonant capacitor C2 of the second resonant inverter INV2 are connected in series. The series compensation capacitor Cc and the working coil L are connected in series and connected between the first link resonant capacitor C1 and the second link resonant capacitor C2, 2 switching unit Q2 in parallel.

즉, 인버터부(106)는 공진형 인버터에 2개의 인버터(구체적으로, 제1 공진 인버터(INV1) 및 제2 공진 인버터(INV2))가 존재하고, 각 스위칭부(구체적으로 제1 스위칭부(Q1) 및 제2 스위칭부(Q2))에 각각 손실 저감 스너버 캐패시터(Cs1, Cs2)가 병렬로 연결되어, 영전압 소프트 스위치의 작동 시, 열 손실을 감소시킬 수 있다. 인버터부(106)는 상기의 회로 구성을 통해 위상 이동 PWM(pulse width modulation) 기술이 구현될 수 있다. 여기서 PWM 기술이란 스위치의 온, 오프가 일어나는 시간을 조절해 제어하는 기술을 의미한다. 인버터부(106)는 직렬로 연결된 제1 링크 공진 커패시터(C1)과 제2 링크 공진 커패시터(C2) 사이에 직렬 보상 커패시터(Cc) 및 워킹코일(L)이 연결되는 구성을 통해 직렬 보상 커패시터(Cc)에 흐르는 전류를 피가열체의 재질(자성체 또는 비자성체)에 따라 용이하게 제어할 수 있다. That is, the inverter unit 106 includes two inverters (specifically, the first resonance inverter INV1 and the second resonance inverter INV2) in the resonance type inverter, and each switching unit (specifically, the first switching unit The loss reduction snubber capacitors Cs1 and Cs2 are connected in parallel to the first switching unit Q1 and the second switching unit Q2 so that the heat loss can be reduced when the zero voltage soft switch is operated. The inverter unit 106 may be implemented with a phase shift PWM (pulse width modulation) technique through the above circuit configuration. Here, PWM technology refers to a technique of controlling the time when the switch is turned on and off. The inverter unit 106 is connected to a series compensation capacitor C 1 through a configuration in which a series compensation capacitor Cc and a working coil L are connected between a first link resonance capacitor C 1 and a second link resonance capacitor C 2 connected in series Cc) can be easily controlled according to the material (magnetic body or non-magnetic body) of the heating target.

상기의 회로로 구성된 인버터부(106)의 동작은 하기의 도 4를 통해 구체적으로 설명하도록 한다. The operation of the inverter unit 106 configured by the above circuit will be described in detail with reference to FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터부의 동작을 나타내기 위한 예시도이다. 4 is an exemplary diagram illustrating an operation of the inverter unit according to an embodiment of the present invention.

도 4의 참조하면, 도 4의 (a)는 인버터부(106)가 피가열체의 재질에 따라 직렬 보상 커패시터(Cc)의 값을 가변하여 제1 링크 공진 커패시터(C1) 및 제2 링크 공진 커패시터(C2)에 흐르는 전류의 위상각을 변경시키는 것을 나타내기 위한 작동도이고, 도 4의 (b)는 각 모드별 동작 파형을 나타낸 그래프이다. 4, the inverter unit 106 varies the value of the series compensation capacitor Cc according to the material of the heating target, so that the first and second link resonant capacitors C1, And the phase angle of the current flowing through the capacitor C2 is changed. FIG. 4 (b) is a graph showing the operation waveform for each mode.

인버터부(106)는 도 4의 (a)에 도시된 6개의 모드를 기본 동작으로 하여 2개의 공진 인버터(INV1, INV2)가 시분할로 동작할 수 있다. 인버터부(106)는 각 인버터를 통해 제1 링크 공진 커패시터(C1) 및 제2 링크 공진 커패시터(C2)에 흐르는 전류의 위상을 제어함으로써, 비자성체인 경우, 스위칭 주파수의 2배에 해당하는 공진 전류를 흘릴 수 있다. 이를 통해, 인버터부(106)는 비자성체인 피가열체를 가열할 수 있다. The inverter unit 106 can operate in a time division manner with the two resonance inverters INV1 and INV2 using the six modes shown in Fig. 4A as basic operations. The inverter unit 106 controls the phases of the currents flowing through the first link resonant capacitor C1 and the second link resonant capacitor C2 through the respective inverters to provide a resonance frequency corresponding to twice the switching frequency Current can flow. As a result, the inverter unit 106 can heat the heating target which is a non-magnetic material.

도 4의 (a)의 제1 모드는 제1 스위칭부(Q1)의 게이트 신호가 인가되기 전으로, 부하에 연결된 직렬 보상 커패시터(Cc)가 방전됨에 따라 DC 전원 방향으로 전류가 흐른다.In the first mode of FIG. 4A, current flows in the direction of the DC power source as the series compensation capacitor Cc connected to the load is discharged before the gate signal of the first switching unit Q1 is applied.

제2 모드에서는 게이트 신호가 인가되고 제1 스위칭부(Q1)의 제1 다이오드(D1)가 도통되면서 직렬 보상 커패시터(Cc)는 부하 공진 전류에 의해 충전되기 시작한다. 직렬 보상 커패시터(Cc)가 충전되면서 인덕터 전류(iL)는 서서히 줄어든다.In the second mode, the gate signal is applied and the first diode D1 of the first switching unit Q1 conducts, and the series compensation capacitor Cc starts to be charged by the load resonance current. As the series compensation capacitor Cc is charged, the inductor current iL is gradually reduced.

직렬 보상 커패시터(Cc)에 부하 공진 전류가 충전된 후, 제3 모드에서는 제1 인덕터(L1)에 흐르는 전류가 제1 모드에서 흐르던 전류 방향의 반대 방향으로 바뀌고, 제1 스위치(S1)는 낮은 스위칭 손실을 갖는 ZVS(zero voltage switching) 및 ZCS(zero current switching)에서 제어 신호에 따라 턴온된다. 이때, 직렬 보상 커패시터(Cc)는 방전한다.After the load resonance current is charged in the series compensation capacitor Cc, the current flowing in the first inductor L1 in the third mode is changed in the opposite direction to the current direction flowing in the first mode, and the first switch S1 is switched to the low Is turned on according to the control signal at zero voltage switching (ZVS) and zero current switching (ZCS) with switching loss. At this time, the series compensation capacitor Cc discharges.

제4 모드에서는 제1 스위치부(Q1)가 제어 신호에 따라 턴오프되고, 제1 손실 저감 스너버 커패시터(Cs1)을 따라 전류가 흐르고, 제1 인덕터(L1)에 저장된 에너지는 감소하면서 직렬 보상 커패시터(Cc)에 충전된다. 스위치 양단에 걸리는 전압(VQ1)이 서서히 증가한다.In the fourth mode, the first switch unit Q1 is turned off according to the control signal, a current flows along the first loss reduction snubber capacitor Cs1, and the energy stored in the first inductor L1 decreases, And charged into the capacitor Cc. The voltage VQ1 across the switch gradually increases.

제5 모드에서는 손실 저감 스너버 커패시터(Cs1)의 방전이 시작되고 직렬 보상 커패시터(Cc)를 최대로 충전시킨다.In the fifth mode, the discharge of the loss reduction snubber capacitor Cs1 is started and charges the series compensation capacitor Cc to the maximum.

제6 모드에서는 직렬 보상 커패시터(Cc) 및 제1 손실 저감 스너버 커패시터(Cs1)가 방전된다. 이때, 스위치의 컬렉터-에미터 전압(VQ1)이 0인 경우, 제1 모드로 돌아가게 된다. 제 2인버터부(INV2)도 제 1인버터부(INV1)와 동일한 모드로 동작한다. In the sixth mode, the series compensation capacitor Cc and the first loss reduction snubber capacitor Cs1 are discharged. At this time, when the collector-emitter voltage (VQ1) of the switch is 0, it returns to the first mode. The second inverter INV2 also operates in the same mode as the first inverter INV1.

도 4의 (b)를 살펴보면 스위치의 게이트 전압(VG1)은 t1~t6까지 한 주기를 의미한다. 즉, 이 주기는 스위칭주파수를 의미한다.Referring to FIG. 4B, the gate voltage VG1 of the switch means one period from t1 to t6. That is, this period means the switching frequency.

아래 공진 부하전류(iR)의 파형에서 t1~t3은 t1~t6 주기의 1/2에 해당하고 공진 주파수를 의미하며 스위칭주파수의 2배 파형을 의미한다. 즉 공진주파수는 스위칭주파수의 2배 모드로 동작한다. 모드3과 모드4에서 소프트스위칭이 수행되며 이 조건에서 주파수 2배모드인 인버터 셀의 동작은 스위칭 서지를 억제하고 스위치부(Q1)의 높은 스위칭 동작에서 스위칭 손실을 감소시킨다. 영전압 스위칭이 달성되고 스위칭 서지가 억제되면서 EMI 노이즈 레벨이 낮아질 수 있다.In the waveform of the resonant load current (iR) below, t1 to t3 correspond to 1/2 of the t1 to t6 periods and signify the resonant frequency, which means twice the switching frequency. That is, the resonant frequency operates in a mode twice as high as the switching frequency. Soft switching is performed in mode 3 and mode 4, and the operation of the inverter cell in the frequency doubling mode in this condition suppresses the switching surge and reduces the switching loss in the high switching operation of the switch unit Q1. Zero voltage switching is achieved and the switching noise is suppressed and the EMI noise level can be lowered.

모드 3에서 제 1인덕터(L1)를 통하는 전류가 반대방향으로 바뀌면서 제 1스위치(S1)은 스위치 양단 전압이 0인 영전압스위칭(ZVS)과 스위치로 흐르는 전류가 0인 영전류스위칭(ZCS)를 실현하면서 스위치의 스위칭 전력 손실이 감소된다.In Mode 3, the current through the first inductor L1 is changed in the opposite direction, so that the first switch S1 is switched between the zero voltage switching (ZVS) where the voltage across the switch is zero and the zero current switching (ZCS) The switching power loss of the switch is reduced.

또한 모드 4에서 스위치부(Q1)의 게이트 신호가 꺼지면서 스위치 양단 전압(VQ1)이 0일 때 영전압 스위칭(ZVS)를 실현한다. 2번의 ZVS와 1번의 ZCS로 총 3번의 소프트 스위칭이 수행되는 것을 확인할 수 있다.In mode 4, the gate signal of the switch unit Q1 is turned off, and zero voltage switching (ZVS) is realized when the voltage across the switch VQ1 is zero. It can be seen that a total of three soft switching operations are performed with two ZVS and one ZCS.

피가열체의 저항값에 따라서 공진주파수가 달라지며 낮은 저항 금속 부하는 직렬공진커패시터(Cc)를 낮은 값으로 선택하여 스위칭주파수의 2배 값으로 공진주파수를 설정한다. 위상각을 90~180도로 조정하여 최대 2.5[kW]까지 출력조절이 가능하다.The resonant frequency is changed according to the resistance value of the heating target and the resonant frequency is set to twice the switching frequency by selecting the series resonant capacitor Cc as a low value for the low resistance metal load. The phase angle can be adjusted from 90 to 180 degrees and the output can be adjusted up to 2.5 [kW].

높은 저항의 금속 부하에서는 높은 값을 갖는 직렬공진커패시터(Cc)를 선택하고 공진주파수를 스위칭주파수와 같게 설정한다. 위상각을 0~180도로 조정하여 최대 5[kW]까지 출력조절이 가능하다. 이로써 공진주파수를 변경하는 두 동작모드에서 더 넓은 고주파 전력 조절이 가능하다.For a metal load with a high resistance, a series resonant capacitor (Cc) having a high value is selected and the resonance frequency is set equal to the switching frequency. The phase angle can be adjusted from 0 to 180 degrees and the output can be adjusted up to 5 [kW]. This allows for wider frequency power regulation in two modes of operation that change the resonant frequency.

인버터부(106)는 위와 같은 동작을 통해 전류의 위상각을 제어할 수 있다. 구체적으로, 피가열체가 자성체인 경우, 하기의 수학식 수학식 1 내지 5을 통해 공진 주파수(fr)와 스위칭 주파수(fsw)의 관계를 확인할 수 있다. The inverter unit 106 can control the phase angle of the current through the above operation. Specifically, when the heating target is a magnetic body, the relationship between the resonant frequency f r and the switching frequency f sw can be confirmed through the following mathematical equations (1) to (5).

링크 공진 커패시터 C1 및 C2를 흐르는 iR(Q1) 및 iR(Q2)는 각각 사인파이므로 하기의 수학식 1 및 수학식 2로 각각 나타낼 수 있다. I R (Q1) and i R (Q2) flowing through the link resonant capacitors C1 and C2 are sinusoidal waves, respectively, and can be expressed by the following equations (1) and (2) , respectively.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure 112016098943194-pat00001
Figure 112016098943194-pat00001

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016098943194-pat00002
Figure 112016098943194-pat00002

여기서,

Figure 112016098943194-pat00003
Figure 112016098943194-pat00004
Figure 112016098943194-pat00005
의 위상각을 의미한다.here,
Figure 112016098943194-pat00003
The
Figure 112016098943194-pat00004
and
Figure 112016098943194-pat00005
.

이때, 공진 부하 전류 iR은 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the resonance load current i R can be expressed by the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112016098943194-pat00006
Figure 112016098943194-pat00006

이때, fr=fout=fsw, w=2πfsw이므로, 상기 수학식 1 내지 3을 이용하여 수학식 3을 하기의 수학식 4로 나타낼 수 있다. At this time, f r = f out = f sw, w = 2πf can, using the above equations (1) through (3) expressed by Equation (4) to the equation (3) because it is sw.

[수학식 4] &Quot; (4) "

Figure 112016098943194-pat00007
Figure 112016098943194-pat00007

상기의 수학식 4를

Figure 112016098943194-pat00008
에 대하여 정리하면, 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. Equation (4)
Figure 112016098943194-pat00008
The following equation (5) can be obtained.

[수학식 5] &Quot; (5) "

Figure 112016098943194-pat00009
Figure 112016098943194-pat00009

수학식 4에서 나타낸 바와 같이 높은 저항값을 갖는 자성체 금속용기에서 공진 주파수(fr)를 스위칭주파수(fsw)와 동일하게 설계한다. 즉, 비자성체보다 높은 직렬보상커패시터(Cc)값을 설정한 공진주파수(w=2πfsw)에 스위칭주파수를 이와 동일하게 설정한다. The resonance frequency f r is designed to be equal to the switching frequency f sw in the magnetic metal container having a high resistance value as shown in Equation (4). That is, the switching frequency is set equal to the resonance frequency (w = 2πf sw ) where the value of the series compensation capacitor Cc is set higher than the non-magnetic body.

만약, 피가열체가 비자성체인 경우, 하기의 수학식 수학식 6 내지 10을 통해 공진 주파수(fr)와 스위칭 주파수(fsw)의 관계를 확인할 수 있다. If the object to be heated is a non-magnetic material, the relationship between the resonance frequency f r and the switching frequency f sw can be confirmed by the following mathematical equations (6) to (10).

[수학식 6] &Quot; (6) "

Figure 112016098943194-pat00010
Figure 112016098943194-pat00010

[수학식 7] &Quot; (7) "

Figure 112016098943194-pat00011
Figure 112016098943194-pat00011

여기서,

Figure 112016098943194-pat00012
Figure 112016098943194-pat00013
Figure 112016098943194-pat00014
의 위상각을 의미한다.here,
Figure 112016098943194-pat00012
The
Figure 112016098943194-pat00013
and
Figure 112016098943194-pat00014
.

이때, 공진 부하 전류 iR은 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the resonance load current i R can be expressed by the following equation (8).

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure 112016098943194-pat00015
Figure 112016098943194-pat00015

이때, fr=fout=fsw, w=2πfsw이므로, 상기 수학식 6 내지 8을 이용하여 수학식 8을 하기의 수학식 9로 나타낼 수 있다.At this time, f r = f out = f sw, w = 2πf can, using the equation (6) to 8 represented by the equation (9) to the equation (8), so sw.

[수학식 9] &Quot; (9) "

Figure 112016098943194-pat00016
Figure 112016098943194-pat00016

상기의 수학식 9를

Figure 112016098943194-pat00017
에 대하여 정리하면, 하기의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다. Equation (9)
Figure 112016098943194-pat00017
The following equation (10) can be obtained.

[수학식 10] &Quot; (10) "

Figure 112016098943194-pat00018
Figure 112016098943194-pat00018

알루미늄, 구리와 같은 낮은 저항의 비자성체 금속용기는 공진 주파수(fr)를 스위칭주파수(fsw)의 2배로 설계한다. 자성체보다 낮은 직렬보상커패시터(Cc)로 구성함으로써 공진주파수(w=2πfr)를 설계하고 스위칭주파수(w=2πfsw)의 2배값으로 설정한다.A low-resistance non-magnetic metal container such as aluminum or copper has a resonance frequency f r designed to be twice the switching frequency f sw . The resonant frequency (w = 2πf r ) is designed by setting the series compensation capacitor Cc lower than the magnetic body and set to a value twice the switching frequency (w = 2πf sw ).

인버터부(106)는 자성체인 피가열체를 가열한 뒤, 비자성체인 피가열체를 가열하고자 하는 경우, 인버터부(106) 내부의 직렬 보상 커패시터(Cc)의 값을 변경하여 공진 주파수를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 인버터부(106)는 자성체인 피가열체를 가열하기 위해 50kHz로 동작(이 경우, 직렬 보상 커패시터 Cc=800nF)하였다가, 비자성체인 피가열체를 가열하는 경우, 스위칭 주파수는 50Khz로 유지하고, 가변 커패시터인 직렬 보상 커패시터(Cc)를 17nF로 가변하여 공진 주파수를 달리 바꿀 수 있다. 인버터부(106)는 직렬 보상 커패시터(Cc)가 가변되어 작동됨으로써, 피가열체의 재질에 따른 가열이 용이하게 된다. The inverter unit 106 changes the value of the series compensation capacitor Cc in the inverter unit 106 to change the resonance frequency when heating the heating target body which is a magnetic body and then heating the heating target body which is a nonmagnetic body . For example, in a case where the inverter unit 106 operates at 50 kHz (in this case, a series compensation capacitor Cc = 800 nF) in order to heat a heating target body as a magnetic body and then heats the heating target body which is a nonmagnetic body, The resonance frequency can be changed by changing the series compensation capacitor Cc, which is a variable capacitor, to 17 nF. The inverter unit 106 is operated by varying the series compensation capacitor Cc, thereby facilitating heating according to the material of the heating target.

이를 통해, 인버터부(106)는 스위칭 전력 손실을 감소시킬 수 있고, 에너지 절약 효율이 높아져, 높은 전력 밀도를 가질 수 있다. 아울러, 영전압 스위칭이 달성하게 되고, 스위칭 서지가 억제되어 EMI 노이즈 레벨이 두 동작 모드에서 낮아지며, 더 넓은 고주파 전력 조절이 가능하게 된다. In this way, the inverter unit 106 can reduce the switching power loss, increase the energy saving efficiency, and have a high power density. In addition, zero voltage switching is achieved, switching surge is suppressed, the EMI noise level is lowered in both modes of operation, and wider radio frequency power regulation is enabled.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.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 construed as limiting the scope of the present invention. I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

100 : 유도 가열 장치
102 : 전원부
104 : 용기 판별부
106 : 인버터부
108 : 구동부
112 : 센서부
114 : 전류 생성부
116 : 미세 전류 감지부
118: 판별부
100: Induction heating device
102:
104:
106: Inverter section
108:
112:
114:
116: Micro current sensor
118:

Claims (8)

사용자가 가열하고자 하는 피가열체에 교번 전류를 인가하고, 상기 교번 전류에 의해 생성되는 자계가 상기 피가열체와 쇄교되어 흐르는 와전류의 공진 주파수를 확인함으로써 상기 피가열체의 재질을 확인하는 용기 판별부; 및
상기 확인된 피가열체의 재질에 대응하는 와전류를 흐르게 하여 상기 피가열체를 가열하는 인버터부를 포함하며,
상기 인버터부는, 전원과 상호 병렬로 연결되는 제1 공진 인버터 및 제2 공진 인버터를 포함하고, 상기 제1 공진 인버터 및 상기 제2 공진 인버터는 시분할로 동작하며,
상기 제1 공진 인버터는, 상기 전원과 병렬로 연결되는 제1 인덕터, 상기 제1 인덕터와 직렬로 연결되고 상기 전원과 병렬로 연결되는 제1 스위칭과 상기 제1 스위칭의 양단에 병렬로 연결되는 제1 다이오드를 포함하는 제1 스위칭부, 상기 제1 스위칭부의 양단에 병렬로 연결되는 제1 손실 저감 스너버 커패시터, 및 상기 제1 인덕터와 상기 제1 스위칭부 사이에 연결되는 제1 링크 공진 커패시터를 포함하고,
상기 제2 공진 인버터는, 상기 전원과 병렬로 연결되는 제2 인덕터, 상기 제2 인덕터와 직렬로 연결되고 상기 전원과 병렬로 연결되는 제2 스위칭과 상기 제2 스위칭의 양단에 병렬로 연결되는 제2 다이오드를 포함하는 제2 스위칭부, 상기 제2 스위칭부의 양단에 병렬로 연결되는 제2 손실 저감 스너버 캐패시터, 및 상기 제2 인덕터와 상기 제2 스위칭부 사이에 연결되고, 상기 제1 링크 공진 커패시터와 직렬로 연결되는 제2 링크 공진 커패시터를 포함하며,
상기 인버터부는, 상기 제1 링크 공진 커패시터와 상기 제2 링크 공진 커패시터 사이에 연결되는 직렬 보상 커패시터 및 상기 직렬 보상 커패시터와 직렬로 연결되는 워킹 코일을 더 포함하는, 유도 가열 장치.
A container discrimination for confirming the material of the heating target body by applying an alternating current to a heating target to be heated by a user and confirming a resonant frequency of an eddy current flowing through a magnetic field generated by the alternating current, part; And
And an inverter unit for heating an object to be heated by flowing an eddy current corresponding to the identified material of the heating target,
Wherein the inverter unit includes a first resonant inverter and a second resonant inverter connected in parallel to a power source, the first resonant inverter and the second resonant inverter operate in a time-
The first resonant inverter includes a first inductor connected in parallel to the power source, a first inductor connected in series with the first inductor and connected in parallel with the power source, and a second inductor connected in parallel to both ends of the first inductor. 1 diode, a first loss reduction snubber capacitor connected in parallel at both ends of the first switching unit, and a first link resonance capacitor connected between the first inductor and the first switching unit, Including,
The second resonant inverter includes a second inductor connected in parallel to the power source, a second inductor connected in series with the second inductor and connected in parallel with the power source, and a second inductor connected in parallel at both ends of the second inductor. 2 diode, a second loss reduction snubber capacitor connected in parallel at both ends of the second switching unit, and a second loss reducing snubber capacitor connected between the second inductor and the second switching unit, And a second link resonant capacitor connected in series with the capacitor,
Wherein the inverter section further comprises a series compensation capacitor connected between the first link resonant capacitor and the second link resonant capacitor and a working coil connected in series with the series compensation capacitor.
청구항 1에 있어서,
상기 용기 판별부는,
상기 피가열체에서 흐르는 미세 전류를 주파수 형태로 바꾸어 피가열체의 재질을 판별하는, 유도 가열 장치.
The method according to claim 1,
The container determination unit may determine,
And changes the minute current flowing in the heating target body into a frequency form to discriminate the material of the heating target.
청구항 2에 있어서,
상기 피가열체와 쇄교되어 흐르는 와전류는 피가열체가 가지고 있는 전기적인 인피던스와 결합되어 특정한 공진 주파수를 가진 자계를 발행시키고,
상기 용기 판별부는,
상기 특정한 공진 주파수의 크기를 확인하여, 상기 피가열체의 재질을 판별하는, 유도 가열 장치.
The method of claim 2,
An eddy current flowing in a state of being bridged with the object to be heated is combined with an electrical impedance possessed by the heating target to generate a magnetic field having a specific resonant frequency,
The container determination unit may determine,
And confirms the size of the specific resonance frequency to discriminate the material of the heating target.
청구항 3에 있어서,
상기 용기 판별부는,
자성체 재질의 피가열체의 공진 주파수보다 비자성체 재질의 피가열체의 공진 주파수가 2배 이상 높게 나타남을 통해 상기 피가열체의 재질을 판별하는, 유도 가열 장치.
The method of claim 3,
The container determination unit may determine,
Wherein the resonance frequency of the non-magnetic material body is higher than the resonance frequency of the material to be heated of the magnetic material by two or more times, thereby discriminating the material of the object to be heated.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 인버터부는,
상기 용기 판별부에서 판별된 용기 재질에 따라 직렬 보상 커패시터의 값을 가변하여 상기 제1 공진 인버터 및 상기 제2 공진 인버터 사이에서 직렬로 연결되는 제1 링크 공진 커패시터(C1) 및 제2 링크 공진 커패시터(C2)에 흐르는 전류의 위상각을 변형시키는, 유도 가열 장치.
The method according to claim 1,
The inverter unit includes:
A first link resonance capacitor (C1) and a second link resonance capacitor (C1) connected in series between the first resonance inverter and the second resonance inverter by varying a value of the series compensation capacitor according to the container material determined by the container discrimination unit To deform the phase angle of the current flowing in the second capacitor (C2).
청구항 6에 있어서,
상기 인버터부는,
상기 제1 링크 공진 커패시터(C1) 및 제2 링크 공진 커패시터(C2)에 흐르는 전류의 위상각을 스위칭 주파수의 2배에 해당하는 공진 전류를 흐르는 위상각으로 제어하여 비자성체인 피가열체를 가열하는, 유도 가열 장치.
The method of claim 6,
The inverter unit includes:
The phase of the current flowing through the first link resonant capacitor C1 and the second link resonant capacitor C2 is controlled to be a phase angle that flows a resonance current corresponding to twice the switching frequency to heat the object to be heated, Lt; / RTI >
청구항 6에 있어서,
상기 인버터부는,
상기 직렬 보상 커패시터를 교체를 통해 공진 주파수를 변경하여 자성체인 피가열체의 가열 후, 비자성체인 피가열체를 연속적으로 가열하는, 유도 가열 장치.
The method of claim 6,
The inverter unit includes:
And the resonance frequency is changed by replacing the series compensation capacitor to continuously heat the heating target body which is a nonmagnetic body after heating the heating target body which is a magnetic body.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102189491B1 (en) * 2018-08-16 2020-12-11 엘지전자 주식회사 An induction heating type electronic device having enhanced emi reduction performance
KR102137034B1 (en) * 2018-08-16 2020-07-23 엘지전자 주식회사 An induction heating type electronic device having enhanced emi reduction performance
KR102137035B1 (en) * 2018-09-04 2020-07-23 엘지전자 주식회사 An induction heating type electronic device having enhanced emi reduction performance
KR102139357B1 (en) * 2018-09-04 2020-07-29 엘지전자 주식회사 Water purifier having overheating prevention mechanism
KR102137036B1 (en) * 2018-09-04 2020-07-23 엘지전자 주식회사 An induction heating type electronic device having enhanced emi reduction performance
KR20210105206A (en) * 2020-02-18 2021-08-26 엘지전자 주식회사 Cooking apparatus and method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2745247B2 (en) * 1991-02-26 1998-04-28 シャープ株式会社 Induction heating cooker
KR20060036740A (en) * 2004-10-26 2006-05-02 엘지전자 주식회사 Induction heating cooker to limit the power level when input voltage is low and its operating method therefor
JP5225465B2 (en) * 2009-05-26 2013-07-03 三菱電機株式会社 Induction heating cooker and induction heating method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0152839B1 (en) * 1995-05-16 1998-12-15 구자홍 Cooking vessel material decision device for induction heating cooker
KR101472747B1 (en) 2014-06-16 2014-12-15 (주)씨코전자 A power saving safty electric range with easy control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2745247B2 (en) * 1991-02-26 1998-04-28 シャープ株式会社 Induction heating cooker
KR20060036740A (en) * 2004-10-26 2006-05-02 엘지전자 주식회사 Induction heating cooker to limit the power level when input voltage is low and its operating method therefor
JP5225465B2 (en) * 2009-05-26 2013-07-03 三菱電機株式会社 Induction heating cooker and induction heating method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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일본 특허공보 특허 제 2745247호(1998.04.28.) 1부. *

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