WO2013088595A1 - 誘導加熱装置とその制御方法 - Google Patents
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- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
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- H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
- H05B2213/07—Heating plates with temperature control means
Definitions
- the present invention is used in general homes, restaurants, offices, factories, etc., and has a plurality of inverters, each of which is individually switched and driven by an exclusive heating device and a control method thereof About.
- FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of an induction heating cooker according to the prior art.
- the induction heating cooker according to the prior art includes a rectifier circuit 22, a smoothing circuit 23, heating coils 24a and 24b, resonant capacitors 25a and 25b, switching elements 26a and 26b, and oscillation circuits 27a and 27b.
- an input current detection circuit 28 a power supply voltage detection circuit 29, a microcomputer 30, and inverter circuits 31a and 31b.
- the rectifier circuit 22 rectifies the power source from the AC power source 21 which is a commercial power source, for example, and the smoothing circuit 23 smoothes the rectified output to obtain a DC power source.
- the inverter circuit 31a includes a heating coil 24a, a resonance capacitor 25a, and a switching element 26a.
- the inverter circuit 31b includes a heating coil 24b, a resonance capacitor 25b, and a switching element 26b.
- the oscillation circuits 27a and 27b drive the switching elements 26a and 26b of the inverter circuits 31a and 31b, respectively.
- the input current detection circuit 28 detects the value of the input current
- the power supply voltage detection circuit 29 detects the AC power supply voltage.
- the microcomputer 30 inputs values detected by the input current detection circuit 28 and the power supply voltage detection circuit 29 and controls the inverter circuits 31a and 31b to oscillate.
- the microcomputer 30 controls the oscillation circuits 27a and 27b to be driven alternately.
- the power value calculated by the microcomputer 30 from the current value input by the input current detection circuit 28 and the voltage value input by the power supply voltage detection circuit 29 while controlling the oscillation circuit 27a is an inverter circuit 31a. It is used for power correction.
- the power value calculated by the microcomputer 30 from the current value input by the input current detection circuit 28 and the voltage value input by the power supply voltage detection circuit 29 is an inverter circuit. It is used for power correction of 31b (see, for example, Patent Document 1).
- the inverter circuit 31a is 2 kW
- the inverter circuit 31b is 1 kW
- the oscillation circuits 27a and 27b intermittently operate as described above, for example, alternately every half cycle
- the inverter circuit 31a needs to output 4kW in a half cycle in order to obtain an output of 2kW on average.
- the inverter circuit 31b needs to output 2 kW in a half cycle in order to obtain an average output of 1 kW.
- the input power of the induction heating cooker changes greatly to 4 kW and 2 kW every time the oscillation circuits 27a and 27b are driven alternately every half cycle.
- the commercial AC voltage in the house fluctuates in synchronization with this, and there is a risk that, for example, lighting flickering occurs.
- An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an induction heating apparatus capable of preventing a flicker phenomenon such as flickering of lighting equipment caused by a change in input power generated by alternately driving two inverter circuits. It is in providing the control method.
- an induction heating device includes a rectifier circuit that rectifies a power supply from an AC power supply, a smoothing circuit that smoothes the output after rectification to obtain a DC power supply, and a heating coil.
- An input current detection circuit for detecting the first and second oscillation circuits for supplying drive signals to the switching elements of the first and second inverter circuits, and driving the first and second oscillation circuits.
- An induction heating apparatus comprising control means for controlling and operating means for setting each average input power of the first and second inverter circuits, wherein the control means includes the first and second oscillations.
- Each of the input current values is increased / decreased at a predetermined timing so that the value detected by the input current detection circuit is equal to the average input power set by the operation means.
- the induction heating device is operated with a drive time ratio, a cycle time, and an input current to be controlled determined by a combination of the set average input powers
- the control means is the first or the second by the operation means.
- the amount of steady power change generated by alternating driving of the two inverter circuits is limited, and the transitional time until the target control current is reached is shortened by changing the heating heating power setting or the like.
- the power difference can be controlled with a reduced state and frequency, the occurrence of flicker phenomenon (flickering of lighting equipment, etc.) can be prevented, or it can be improved to a level at which the user does not feel uncomfortable. It is possible to provide an induction heating device that is high quality and easy to use.
- FIG. 2 is a timing chart showing control timings of two oscillation circuits 7a and 7b in FIG. 3 is a timing chart showing the operation and input power of each switching element (6a, 6c; 6b, 6d) when the two oscillation circuits 7a, 7b of FIG. 1 are alternately driven with a cycle of 5 zero volt pulses.
- 3 is a timing chart showing the operation and input power of each switching element (6a, 6c; 6b, 6d) when the two oscillation circuits 7a, 7b of FIG. 1 are alternately driven with a cycle of 6 zero volt pulses.
- An induction heating apparatus includes a rectifier circuit that rectifies a power supply from an AC power supply, a smoothing circuit that smoothes the output after rectification to obtain a DC power supply, a heating coil, a resonant capacitor, and a switching circuit.
- First and second inverter circuits that include elements and are connected in parallel to the output of the smoothing circuit and convert the DC power source to high-frequency AC, and an input current that detects an input current to the rectifier circuit or the smoothing circuit A detection circuit; first and second oscillation circuits that supply drive signals to the switching elements of the first and second inverter circuits; and control means that controls driving of the first and second oscillation circuits.
- An induction heating device comprising operating means for setting the average input power of each of the first and second inverter circuits, wherein the control means drives the first and second oscillation circuits alternately.
- Each input current value is increased / decreased at every predetermined timing so that the value detected by the input current detection circuit becomes the average input power set by the operating means, and the first and second oscillation circuits
- the drive time ratio and the cycle time of the first and second oscillation circuits By setting the drive time ratio and the cycle time of the first and second oscillation circuits to be variable so that the amount of power change generated at each drive switching is not more than a predetermined amount, the set average input power is set.
- the induction heating device is operated with a drive time ratio, a cycle time, and an input current to be controlled determined by a combination of the control means, and the control means is at least one of the first and second inverter circuits by the operation means.
- the first and second inverter circuits are changed. Until the input current value reaches a predetermined value necessary for obtaining the average input power, the drive time ratio and the cycle time of the first and second oscillation circuits are shorter than the cycle time after the change. It controls by the period time of this.
- the operating inverter circuit is continuously operated to supply a high-frequency alternating current to the heating coil included in the configuration.
- the driving cycle of the switching element or the timing for increasing or decreasing the driving time is set to one control time unit, for example, every zero point of the AC power supply, etc., so that high-speed processing capability is not required and the control circuit is configured with an inexpensive control circuit. be able to.
- the operation means When the operation means is set to operate both the first and second inverter circuits, the input current value of each inverter circuit, the drive time ratio, which are determined to obtain each set average input power,
- the first and second inverter circuits are driven alternately by setting the cycle time. Thereby, the average input power of each inverter circuit will be added to each to-be-heated body, and each to-be-heated body can be heated with desired average input power.
- the difference between the input current values of the first and second inverter circuits is less than the desired value, the operation can be reduced while reducing the power consumption when viewed from the AC power supply side, so that the AC power supply is connected in parallel. This reduces the influence of voltage fluctuations on other devices that are used, and particularly in electric lamps, flickering of illuminance due to flicker can hardly occur.
- the drive time ratio and cycle time of each inverter circuit determined by the setting of the average input power of the other inverter circuit and the control time are controlled.
- a power input current value is selected, and control is performed again so that the difference between the input current values of the inverter circuits becomes a predetermined value.
- the selected drive time ratio is 1 with respect to 1 until the input current value of each inverter circuit reaches the selected input current value and the difference between the input current values becomes a predetermined value stably. If it is close to 0 or larger than about 1 by 5 or more, each inverter circuit increases or decreases the input current value for each control time unit.
- the inverter circuit on the longer time side quickly reaches the selected input current value
- the inverter circuit on the shorter drive time side takes time to reach the selected input current value.
- the difference between the input current values of the inverter circuits does not become a predetermined value, so that a large difference occurs in the input current value, and adverse effects such as flickering occur, and the target average input power can be obtained. It takes time, the controllability deteriorates, and the cooking performance deteriorates in the cooking device.
- the input to be controlled by each inverter circuit Until the current value is reached, the drive time ratio and the cycle time, for example, the drive time ratio is 1 and the cycle time is 2 control units, the input current value of each inverter circuit reaches the input current value selected immediately. After this, it can be changed to the selected drive time ratio and cycle time so that the average input power of each inverter circuit can be set, reducing the occurrence of flicker and preventing the deterioration of power controllability. Can do.
- the induction heating device in particular, in the first aspect, at least of the temperature of the heated object and the ambient temperature of the first or second inverter circuit.
- Temperature detecting means for detecting one of the temperature detecting means, wherein the control means replaces the setting of the average input power of at least one of the first or second inverter circuit with the operating means, instead of the temperature detecting means.
- the setting of the average input power of at least one of the first or second inverter circuit is changed according to the detected temperature or the amount of temperature change.
- the drive time ratio of each inverter circuit determined by the setting of the average input power of the other inverter circuit are selected, and control is performed again so that the difference between the input current values of the inverter circuits becomes a predetermined value.
- the selected drive time ratio is 1 with respect to 1 until the input current value of each inverter circuit reaches the selected input current value and the difference between the input current values becomes a predetermined value stably. If it is close to 0 or larger than about 1 by 5 or more, each inverter circuit increases or decreases the input current value for each control time unit.
- the inverter circuit on the longer time side quickly reaches the selected input current value, but the inverter circuit on the shorter drive time side takes time to reach the selected input current value. During this period, the difference between the input current values of the inverter circuits does not become a predetermined value, so that a large difference occurs in the input current value, and adverse effects such as flickering occur, and the target average input power can be obtained. It takes time, the controllability deteriorates, and the cooking performance deteriorates in the cooking device.
- the input to be controlled by each inverter circuit Until the current value is reached, the drive time ratio and the cycle time, for example, the drive time ratio is 1 and the cycle time is 2 control units, the input current value of each inverter circuit reaches the input current value selected immediately. After this, it can be changed to the selected drive time ratio and cycle time so that the average input power of each inverter circuit can be set, reducing the occurrence of flicker and preventing the deterioration of power controllability. Can do.
- control means is configured to change the setting of the average input power, so that the post-change should be operated.
- the predetermined cycle time is set by shortening the drive time of the first or second oscillation circuit on the longer drive time side. It is characterized by controlling to.
- control means may drive the drive time of the first and second oscillation circuits. Control is performed so that the predetermined cycle time is obtained by setting the ratio to substantially 1.
- control means sets the drive time of the first or second oscillation circuit on the short drive time side to the short drive time side. By setting so as to be equal to the drive time of the second or first oscillation circuit, the control is performed so as to be the predetermined cycle time.
- the drive time may be changed only on the longer drive time side, and can be realized with a simpler control algorithm.
- the induction heating apparatus in particular, in any one of the first to fifth aspects, further comprises a zero volt detection circuit for detecting a zero point of the AC power supply, and the control means includes The predetermined timing is controlled so that the drive switching of the first and second oscillation circuits coincides with the timing of the output signal from the zero volt detection circuit.
- the cycle of the zero point is 100 Hz or 120 Hz and does not require a particularly high speed processing capability, so that it can be realized by an inexpensive control circuit such as a microcomputer.
- the control means controls the drive switching of the first and second oscillation circuits in the vicinity of the zero point of the AC power supply, so that the instantaneous value of the AC power supply is low when driving the first and second oscillation circuits is switched. Since the charging voltage to the smoothing capacitor is suppressed to a low level and the inrush current generated at the initial operation of each of the first and second inverter circuits can be suppressed to a low level. Occurrence can be prevented.
- a control method for an induction heating device includes a first and second inverter circuit that includes a heating coil, a resonant capacitor, and a switching element, and converts a DC power source into high-frequency AC, and the rectifier circuit or An input current detection circuit for detecting an input current to the smoothing circuit; first and second oscillation circuits for supplying drive signals to the switching elements of the first and second inverter circuits; A control method for an induction heating apparatus, comprising operating means for setting each average input power of the second inverter circuit, for controlling driving of the first and second oscillation circuits, wherein the first and second The second oscillation circuit is driven alternately, and each input current value is set to a predetermined type so that a value detected by the input current detection circuit becomes an average input power set by the operation means.
- Driving time of the first and second oscillation circuits so that the amount of change in power generated at each switching of the first and second oscillation circuits is less than or equal to a predetermined amount.
- the drive time ratio of the first and second oscillation circuits as well as Characterized in that the period time and controlling at short predetermined cycle time than the cycle time of the changed.
- the operating inverter circuit is continuously operated to supply a high-frequency alternating current to the heating coil included in the configuration.
- the driving cycle of the switching element or the timing for increasing or decreasing the driving time is set to one control time unit, for example, every zero point of the AC power supply, etc., so that high-speed processing capability is not required and the control circuit is configured with an inexpensive control circuit. be able to.
- the operation means When the operation means is set to operate both the first and second inverter circuits, the input current value of each inverter circuit, the drive time ratio, which are determined to obtain each set average input power,
- the first and second inverter circuits are driven alternately by setting the cycle time. Thereby, the average input power of each inverter circuit will be added to each to-be-heated body, and each to-be-heated body can be heated with desired average input power.
- the difference between the input current values of the first and second inverter circuits is less than the desired value, the operation can be reduced while reducing the power consumption when viewed from the AC power supply side, so that the AC power supply is connected in parallel. This reduces the influence of voltage fluctuations on other devices that are used, and particularly in electric lamps, flickering of illuminance due to flicker can hardly occur.
- the drive time ratio and cycle time of each inverter circuit determined by the setting of the average input power of the other inverter circuit and the control time are controlled.
- a power input current value is selected, and control is performed again so that the difference between the input current values of the inverter circuits becomes a predetermined value.
- the selected drive time ratio is 1 with respect to 1 until the input current value of each inverter circuit reaches the selected input current value and the difference between the input current values becomes a predetermined value stably. If it is close to 0 or larger than about 1 by 5 or more, each inverter circuit increases or decreases the input current value for each control time unit.
- the inverter circuit on the longer time side quickly reaches the selected input current value
- the inverter circuit on the shorter drive time side takes time to reach the selected input current value.
- the difference between the input current values of the inverter circuits does not become a predetermined value, so that a large difference occurs in the input current value, and adverse effects such as flickering occur, and the target average input power can be obtained. It takes time, the controllability deteriorates, and the cooking performance deteriorates in the cooking device.
- the input to be controlled by each inverter circuit Until the current value is reached, the drive time ratio and the cycle time, for example, the drive time ratio is 1 and the cycle time is 2 control units, the input current value of each inverter circuit reaches the input current value selected immediately. After this, it can be changed to the selected drive time ratio and cycle time so that the average input power of each inverter circuit can be set, reducing the occurrence of flicker and preventing the deterioration of power controllability. Can do.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the induction heating cooker
- FIG. 2 is a timing chart showing control timings of the two oscillation circuits 7a and 7b in FIG.
- the induction heating cooker includes, for example, a rectifier circuit 2 including a bridge-connected diode that rectifies a power source from an AC power source 1 that is a commercial power source, a choke coil 3a, and a smoothing capacitor 3b.
- a rectifier circuit 2 including a bridge-connected diode that rectifies a power source from an AC power source 1 that is a commercial power source, a choke coil 3a, and a smoothing capacitor 3b.
- a first inverter circuit 11a connected in parallel to the output of the smoothing circuit 3 and including the first switching elements 6a and 6c, the first resonant capacitor 5a, and the first heating coil 4a
- a second inverter circuit 11b including a second switching element 6b, 6d, a second resonant capacitor 5b, and a second heating coil 4b, which is connected in parallel to the output of the circuit 3, and includes a first heating coil 4a; Or, by supplying a high-frequency current from the second heating coil 4b, a pan placed on the first heating coil 4a or the second heating coil 4b, etc. Performing induction heating by applying a high frequency alternating magnetic field to the heating body (not shown).
- the control unit 10 includes a microcomputer, and generates operation signals to the first oscillation circuit 7a and the second oscillation circuit 7b, respectively, in order to control the operations of the first inverter circuit 11a and the second inverter circuit 11b.
- the first oscillation circuit 7a and the second oscillation circuit 7b output a drive pulse to the corresponding inverter circuits 11a and 11b to correspond to the first switching elements 6a and 6c, or the second switching elements. While driving 6b and 6d, the high frequency current supplied to the 1st heating coil 4a or the 2nd heating coil 4b is controlled by changing the drive time ratio or drive frequency.
- the input current detection circuit 8 detects the input current value from the AC power source 1 to the rectifier circuit 2 and outputs the detected input current value to the control unit 10, and the zero volt detection circuit 9 performs the reversal of the positive / negative voltage of the AC power source 1.
- the timing (zero point) is detected, and the detected positive / negative voltage inversion timing (zero point) is output to the control unit 10.
- the operation unit 12 is configured by a switch or the like, and the user starts and stops the operation of the device and sets the average input power to the object to be heated.
- the temperature detection unit 13 is placed in the vicinity of the measurement target, and the detected temperature value and temperature gradient value are input to the control unit 10 to change the setting of the average input power of each inverter circuit 11a, 11b. .
- FIG. 2A shows the voltage level of the AC power supply 1
- FIG. 2B shows the detection signal of the zero volt detection circuit 9
- FIGS. 2C and 2D show the first and first voltages, respectively.
- 2 (E) and FIG. 2 (F) are drive signals for the first and second switching elements 6a and 6b, respectively
- (G) is the input power of the induction heating cooker. Respectively.
- the first switching elements 6a and 6c and the second switching elements 6b and 6d have a predetermined switching period, for example, 20 kHz or more, regardless of the set average input power of the first inverter circuit 11a and the second inverter circuit 11b. It is driven at a high-frequency cycle that cannot be heard by the human ear.
- the on-time of the first and second switching elements 6a and 6b limits half the switching period to the maximum on-time. Further, since the first and second switching elements 6c and 6d are driven exclusively from the first and second switching elements 6a and 6b, respectively, the time that is half of the switching period is limited to the minimum on-time. is doing. That is, the maximum output power is obtained when the ON times of the first switching elements 6a and 6c and the second switching elements 6b and 6d are each half of the switching period.
- the operating inverter circuit is continuously operated to correspond to the first or second heating coil 4a.
- 4b is supplied with an alternating magnetic field generated from the first or second heating coil 4a, 4b to the object to be heated, and the eddy current generated in the object is heated. Joule heat is generated in the heating body, induction heating is performed, and the corresponding first switching elements 6a and 6c are set so that the output of the input current detection circuit 8, that is, the value corresponding to the input current value becomes a desired value.
- the desired input power can be obtained by increasing or decreasing the drive period or drive time of the second switching elements 6b and 6d.
- the control unit 10 When the operation unit 12 selects the heating operation of the first inverter circuit 11a and the second inverter circuit 11b, the control unit 10 that has received the signal from the operation unit 12 receives the first oscillation circuit 7a and the second oscillation circuit. 7b starts transmission of control signals to drive the first switching elements 6a and 6c and the second switching elements 6b and 6d, respectively.
- the control timing of the first oscillation circuit 7a by the control unit 10 is controlled so as to operate in the period T1, as shown in FIG.
- the first switching elements 6a and 6c are driven with a high-frequency switching period in the period T1 by the operation of the first oscillation circuit 7a.
- the control timing of the second oscillation circuit 7b is controlled so as to operate in the period T2, as shown in FIG.
- the second switching elements 6b and 6d are driven with a high-frequency switching period in the period T2 by the operation of the second oscillation circuit 7b.
- the first and second oscillation circuits 7a and 7b operate intermittently and at predetermined intervals in the periods T1 and T2, respectively, the first switching elements 6a and 6c and the second switching elements 6b, Similarly, 6d is also driven intermittently in a period T1 and T2 and alternately in a predetermined cycle with a high-frequency switching cycle.
- the zero volt detection circuit 9 detects a high level signal on the positive side and a low level signal on the negative side of the AC power supply 1, and Since the falling edge from the high level to the low level and the rising edge from the low level to the high level are detected when the voltage level is in the vicinity of the zero point, the detection signal is a pulse signal in the period of the AC power supply 1.
- the pulse signal is referred to as ZVP (zero volt pulse).
- the control unit 10 detects the zero point of the voltage level of the AC power supply 1 based on the input signal of the zero volt detection circuit 9, and switches the operation of the first and second oscillation circuits 7a and 7b to the zero point of the voltage level of the AC power supply 1. Do in the vicinity. For example, when switching the operation from the first oscillation circuit 7a to the second oscillation circuit 7b, when the zero volt detection circuit 9 detects a rising or falling edge, the first oscillation circuit 7a that is in operation is first operated. Is stopped, and then the operation of the second oscillation circuit 7b is started. That is, the same applies to the case where the operation is switched from the second oscillation circuit 7b to the first oscillation circuit 7a.
- the operation period T1 of the first oscillation circuit 7a and the operation period T2 of the second oscillation circuit 7b are It becomes a half cycle unit (an integral multiple of a half cycle) of the cycle of the AC power source 1.
- the first and second oscillation circuits 7a and 7b have one cycle. It operates alternately as 5ZVP.
- the input power of the induction heating cooker when the first and second oscillation circuits 7a and 7b are operated is such that the first inverter circuit 11a operates with the input power P1 during the period T1. Since the second inverter circuit 11b operates with the input power P2 during the period T2, the input power of the induction heating cooker is P1 and P2 each time the first and second oscillation circuits 7a and 7b operate alternately. It is fluctuating. Since the first inverter circuit 11a is an intermittent operation that operates at 3ZVP in the cycle 5ZVP, it obtains an average input power that is 3/5 times the input power P1. Further, since the second inverter circuit 11b is an intermittent operation that operates at 2ZVP in the cycle 5ZVP, an average input power that is 2/5 times the input power P2 is obtained.
- FIG. 3 is a timing chart showing the operation and input power of each switching element (6a, 6c; 6b, 6d) when the two oscillation circuits 7a, 7b of FIG. 1 are alternately driven at a cycle of 5ZVP.
- 4 is a timing chart showing the operation and input power of each switching element (6a, 6c; 6b, 6d) when the two oscillation circuits 7a, 7b of FIG. 1 are alternately driven with a cycle of 6ZVP.
- FIG. 3A is a voltage level of the AC power supply 1
- FIG. 3B is a detection signal of a zero volt detection circuit 9
- FIGS. 3C and 3D are first and second voltages, respectively.
- the operating state of the oscillation circuits 7a and 7b, FIG. 3 (E) shows the input power of the induction heating cooker, and shows the case where the voltage of the AC power supply 1 is 200V and the frequency is 50Hz.
- FIG. 4 is the same as FIG. 3
- FIG. 4A is the voltage level of the AC power supply 1
- FIG. 4B is the detection signal of the zero volt detection circuit 9, and FIGS. 4C and 4D.
- FIG. 4 (E) shows the input power of the induction heating cooker, the voltage of the AC power supply 1 is 200 V, and the frequency is 50 Hz. .
- the first and second oscillation circuits 7a and 7b operate intermittently and alternately at predetermined intervals in the periods T1 and T2, respectively. Regardless of the set powers P1 and P2 of the two inverter circuits 11a and 11b, the controller 10 is controlled so as to operate at either 5ZVP or 6ZVP. The periods T1 and T2 are changed and controlled by the set powers P1 and P2 of the first and second inverter circuits 11a and 11b.
- the period is 300 milliseconds or less, and the first and second oscillation circuits 7a and 7b The number of switching operations per minute is determined to be 400 times or more. Since the frequency of the AC power supply 1 is a commercial frequency in the present embodiment, it is either 50 Hz or 60 Hz, and the half cycle differs from 50 Hz to 10 milliseconds and 60 Hz to 8.3 milliseconds.
- the period 5ZVP is 50 milliseconds at 50 Hz and 42 milliseconds at 60 Hz
- the period 6ZVP is 60 milliseconds at 50 Hz and 50 milliseconds at 60 Hz.
- the cycle 5ZVP is 2400 times at 50Hz and 2880 times at 60Hz.
- the period 6ZVP satisfies the condition because 50 Hz is 2000 times and 60 Hz is 2400 times.
- the period is not limited to 5ZVP and 6ZVP, and may be set to any value as long as the above-described conditions are satisfied. Since the time of one cycle is 300 milliseconds or less, it is arbitrarily possible up to a maximum of 30 ZVP if the AC power supply 1 is 50 Hz, and a maximum of 36 ZVP if it is 60 Hz.
- the periods T1 and T2 are determined as follows.
- the operation period T1 of the first oscillation circuit 7a is calculated by (cycle) ⁇ (set power P1 of the first inverter circuit 11a) / (total power of the first and second inverter circuits 11a and 11b (P1 + P2)). To do. Since the periods T1 and T2 are controlled with the half cycle of the AC power supply 1 as the minimum unit, if the calculation result is not divisible, it is rounded to the first decimal place.
- the operation period T2 of the second oscillation circuit 7b is calculated by (period) ⁇ (period T1), and the result is reflected in the operation.
- the first and second oscillation circuits 7a and 7b operate alternately with a period of 5ZVP
- the set power P1 and P2 of the first and second inverter circuits 11a and 11b are both 1 kW and the total power is 2 kW
- the first inverter circuit 11a is an intermittent operation that operates at 3ZVP in a cycle of 5ZVP, and requires input power 5/3 times the set power to obtain an average input power of 1 kW. It is necessary to operate at 7 kW.
- the second inverter circuit 11b is an intermittent operation that operates at 2ZVP in a cycle of 5ZVP, and input power that is 5/2 times the set power is required to obtain an average input power of 1 kW. It is necessary to operate with a power of 2.5 kW. Therefore, as shown in FIG. 3E, the input power of the induction heating cooker fluctuates between 1.7 kW and 2.5 kW every time the first and second oscillation circuits 7a and 7b operate alternately in the period 5ZVP. Will do.
- the first inverter circuit 11a is an intermittent operation that operates at 3ZVP in the cycle 6ZVP, and 6/3 times the set power is required to obtain an average input power of 1 kW. Therefore, in the period T1, the input power is 2 kW. Need to work with.
- the second inverter circuit 11b is an intermittent operation that operates at 3ZVP in the period 6ZVP, it is necessary to operate at an input power of 2 kW in the period T2. Therefore, as shown in FIG. 4E, in the period 6ZVP, the input power of the induction heating cooker is constant at 2 kW even when the first and second oscillation circuits 7a and 7b operate alternately.
- the controller 10 determines whether the cycle is operated at 5ZVP or 6ZVP, and whether or not the power fluctuation amount generated every time the first and second oscillation circuits 7a and 7b operate alternately is equal to or less than a specified value. Select by.
- the specified value of the power fluctuation amount is 400 W
- the input power of the induction heating cooker is 1.7 kW.
- the power fluctuation amount is 800 W
- the input power is constant at 2 kW in the period 6ZVP (FIG. 4E)
- the power fluctuation amount is 0. It becomes.
- the control unit 10 determines that the operation at the cycle 5ZVP operating at the specified value or more is not allowed with the alternating operation of the first and second oscillation circuits 7a and 7b at the cycle 6ZVP operating at the specified value or less as a solution. Do.
- the power fluctuation amount may be less than the specified value for both the cycles 5ZVP and 6ZVP. Therefore, in the embodiment of the present invention, the operation is performed in the cycle with the smaller power fluctuation amount.
- the protection operation protects the electrical responsibility of the electronic components constituting the inverter circuit such as the switching element and the resonance capacitor from the breakdown level when the audible range is set to 20 kHz first.
- the input power is limited.
- the input power that can be output from the inverter circuit on the side where the input power is limited is used as a reference so that it is within the specified value.
- the input power of the inverter circuit is also restricted to suppress the occurrence of flicker.
- the average input power of the first inverter circuit 11a is “400 W setting”
- the average input power of the second inverter circuit 11b is From the state of operating at “2000W setting”, drive time ratio 1: 5, and cycle time 6ZVP
- the average input power of the first inverter circuit 11a is “700W setting”
- the average input power of the second inverter circuit 11b is
- the control is performed so that the input power of the first inverter circuit 11 a is about 2300 W and the input power of the second inverter circuit 11 b is about 2400 W before the setting is changed.
- the power difference is about 100 W, which is a specified value of 400 W or less. If the setting is changed from this state, after the change, the input power of the first inverter circuit 11a is about 1400W, the input power of the second inverter circuit 11b is about 1400W, the driving time ratio is 3: 3, and the cycle time is 6ZVP. Thus, the average input power of each inverter circuit after the change can be operated as 700 W.
- the drive time ratio is 1: 1, the cycle time is 2ZVP, the drive time of the first inverter circuit 11a is kept at 1ZVP, and the drive time of the second inverter circuit 11b is changed from 5ZVP.
- Change to 1ZVP change the drive time or drive frequency of each switching element so that the input power of each inverter circuit is about 1400 W, and subtract from the input power of each inverter circuit before the change.
- the operation is performed to decrease every 100W. According to this operation, as shown in FIGS.
- the first inverter circuit 11a is in the 9th cycle (after 17ZVP), and the second inverter circuit 11b is in the 10th cycle.
- Each eye (after 20ZVP) reaches about 1400W. Since the input power of both inverter circuits has reached the target, the drive time ratio to be operated after the change is 3: 3 and the cycle time is 6ZVP, so that each of the first inverter circuit 11a and the second inverter circuit 11b Each object to be heated can be heated with an average input power of about 700 W.
- the setting can be changed.
- the operation can be improved by reducing the input power of each inverter circuit after the changed driving time ratio and cycle time are set, but conversely the first inverter circuit 11a.
- the average input power of the second inverter circuit 11b is set to "700W setting”
- the average input power of the first inverter circuit 11a is set to "400W setting”
- the second inverter If the average input power of the circuit 11 b is set to “2000 W setting”, the same problem occurs if the drive time ratio is changed first.
- the drive time ratio is adjusted to 1: 1 on the shorter drive time side, and the cycle time is 2ZVP so that each inverter circuit can increase or decrease each input power in a substantially equal time, The input power after the change is quickly reached, the power fluctuation at the time of switching between them is reduced, and the occurrence of flicker is suppressed.
- the drive time ratio is not necessarily adjusted to the short drive time side but may be 1ZVP: 1ZVP.
- the temperature detector 13 is placed in the vicinity of the first inverter circuit 11a or the second inverter circuit 11b, and the temperature of the atmosphere in the vicinity of the inverter circuit is detected.
- the temperature exceeds 90 ° C.
- the average input power is reduced.
- the temperature falls below about 85 ° C.
- the average input power is returned.
- the same operation as when the setting of the average input power is changed by the operation unit 12 is performed, and the drive time ratio is set to 1: 1 on the short drive time side, and the cycle time is 2ZVP.
- Each input power can be increased / decreased over time, the changed input power is quickly reached, power fluctuation during switching between them is reduced, and flicker generation is suppressed.
- the drive time ratio is not necessarily substantially 1, and may be around the range in which the effects of the present invention can be obtained.
- the amount of power change during the stable operation generated by the alternate driving of the first and second inverter circuits 11a and 11b and during the transient operation immediately after the setting change of the average input power is limited.
- flickering such as flickering of the lighting device can be prevented, or the level can be improved so that the user does not feel uncomfortable.
- the output of the zero volt detection circuit 9 allows the control unit 10 to control the drive switching of the first and second oscillation circuits 7a and 7b near the zero point of the voltage level of the AC power supply 1.
- the instantaneous value of the AC power supply 1 is a low voltage, and particularly if the capacitance of the smoothing capacitor 3b is about several tens of ⁇ F, substantially the full-wave rectified voltage waveform. Therefore, in the vicinity of the zero point, the charging voltage to the smoothing capacitor 3b is kept low, and the inrush current generated during each initial operation of the first and second inverter circuits 11a and 11b can be kept low.
- An inexpensive low-speed microcomputer that can prevent the generation of abnormal sounds such as start-up sounds and roaring sounds, and does not require high-speed processing by setting the control change timing to a relatively low ms order. Can be realized by such, it is possible to suppress the cost of the equipment.
- the present invention is not limited to this, and can be applied to an induction heating apparatus such as an induction heating rice cooker.
- the induction heating device can prevent flickering such as flickering of lighting equipment caused by a change in power generated by alternately driving two inverter circuits. Or it can provide to the induction heating cooker, the induction heating rice cooker, etc. which operate
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Abstract
誘導加熱装置の制御部(10)は、第1及び第2の発振回路(7a,7b)を交互に駆動させ、入力電流検知回路(8)が検知する値が操作部(12)にてそれぞれ設定された平均入力電力となるように各入力電流値を所定のタイミング毎に増減させ、かつ、第1及び第2の発振回路(7a,7b)の駆動切り替え毎に発生する電力変化量が所定量以下とするように、第1及び第2の発振回路(7a,7b)の駆動時間比及び周期時間を可変して制御することにより、設定された平均入力電力の組合せにより定めた駆動時間比、周期時間、及び制御すべき入力電流で誘導加熱装置を動作させる。
Description
本発明は、一般家庭やレストラン及びオフィス、あるいは工場などで使用され、複数個のインバータを有し、各インバータを個々に切り替えて排他的に駆動する制御機能を備えた誘導加熱装置とその制御方法に関する。
従来技術に係る誘導加熱装置について、誘導加熱調理器を例に図面を参照して説明する。
図6は、従来技術に係る誘導加熱調理器の回路構成を示すブロック図である。図6において、従来技術に係る誘導加熱調理器は、整流回路22と、平滑回路23と、加熱コイル24a,24bと、共振コンデンサ25a,25bと、スイッチング素子26a,26bと、発振回路27a,27bと、入力電流検知回路28と、電源電圧検知回路29と、マイクロコンピュータ30と、インバータ回路31a,31bとを備えて構成される。ここで、整流回路22は例えば商用電源である交流電源21からの電源を整流し、平滑回路23は整流後の出力を平滑して直流電源を得る。そして、インバータ回路31aは加熱コイル24aと共振コンデンサ25aとスイッチング素子26aとを備えて構成され、インバータ回路31bは加熱コイル24bと共振コンデンサ25bとスイッチング素子26bとを備えて構成される。発振回路27a,27bはそれぞれ、インバータ回路31a,31bの各スイッチング素子26a,26bを駆動する。そして、入力電流検知回路28は入力電流の値を検出し、電源電圧検知回路29は交流電源電圧を検出する。マイクロコンピュータ30は、入力電流検知回路28、電源電圧検知回路29により検知した値を入力して、インバータ回路31a,31bが発振するように制御する。
以上のように構成された誘導加熱調理器において、マイクロコンピュータ30は発振回路27a,27bの駆動を交互に行うように制御する。また、発振回路27aを制御している間に入力電流検知回路28により入力された電流値と電源電圧検知回路29により入力された電圧値からマイクロコンピュータ30で演算された電力値は、インバータ回路31aの電力補正などに利用される。同様に、発振回路27bを制御している間に入力電流検知回路28により入力された電流値と電源電圧検知回路29により入力された電圧値からマイクロコンピュータ30で演算された電力値は、インバータ回路31bの電力補正などに利用される(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来技術に係る構成では、インバータ回路31aを2kW、インバータ回路31bを1kWで発振回路27a,27bによって前述のように間欠的に、例えば半周期毎に交互に運転しようとすると、インバータ回路31aは、平均2kWの出力を得るために半周期で4kWの出力を出す必要がある。同様にインバータ回路31bは、平均1kWの出力を得るために半周期で2kWの出力を出す必要がある。このことは、発振回路27a,27bが半周期毎に交互に駆動する毎に誘導加熱調理器の入力電力が4kW、2kWと大きく変わることを意味している。住宅内でこのような装置を使用した場合、住宅内の商用交流電圧はこれに同期して変動し、例えば照明のちらつきなどが発生する恐れがあった。
本発明の目的は前記従来の課題を解決し、2つのインバータ回路の交互駆動によって発生する入力電力の変化を原因とした、照明機器のちらつき等のフリッカ現象を防止することができる誘導加熱装置とその制御方法を提供することにある。
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る誘導加熱装置は、交流電源からの電源を整流する整流回路と、前記整流後の出力を平滑して直流電源を得る平滑回路と、加熱コイル、共振コンデンサ及びスイッチング素子を含み、前記平滑回路の出力に並列に接続され、前記直流電源を高周波交流に変換する第1及び第2のインバータ回路と、前記整流回路又は前記平滑回路への入力電流を検知する入力電流検知回路と、前記第1及び第2のインバータ回路の各スイッチング素子に駆動信号を供給する第1及び第2の発振回路と、前記第1及び第2の発振回路の駆動を制御する制御手段と、前記第1及び第2のインバータ回路の各平均入力電力を設定する操作手段を備えた誘導加熱装置であって、前記制御手段は、前記第1及び第2の発振回路を交互に駆動させ、前記入力電流検知回路が検知する値が前記操作手段にてそれぞれ設定された平均入力電力となるように各入力電流値を所定のタイミング毎に増減させ、かつ、前記第1及び第2の発振回路の駆動切り替え毎に発生する電力変化量が所定量以下とするように、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を可変して制御することにより、設定された平均入力電力の組合せにより定めた駆動時間比、周期時間、及び制御すべき入力電流で前記誘導加熱装置を動作させ、前記制御手段は、前記操作手段で前記第1又は前記第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更した場合には、変更後の設定された平均入力電力の組合せで定めた駆動時間比及び周期時間に変更する前に、前記各第1及び第2のインバータ回路の入力電流値が平均入力電力を得るために必要な定めた値に到達するまでは、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を前記変更後の周期時間よりも短い所定の周期時間にて制御することを特徴とする。
上記構成によれば、2つのインバータ回路の交互駆動によって発生する定常的な電力変化量を制限すると共に、加熱火力設定の変更等により、目的の制御電流に到達するまでの過渡的な時間を短縮して、電力差が大きくなる状態や頻度を減じて制御することができるため、フリッカ現象(照明機器のちらつき等)の発生を防止、あるいは使用者が違和感を感じないレベルに改善することができる、高品質で使い勝手の良い誘導加熱装置を提供することができる。
本発明の第1の態様に係る誘導加熱装置は、交流電源からの電源を整流する整流回路と、前記整流後の出力を平滑して直流電源を得る平滑回路と、加熱コイル、共振コンデンサ及びスイッチング素子を含み、前記平滑回路の出力に並列に接続され、前記直流電源を高周波交流に変換する第1及び第2のインバータ回路と、前記整流回路又は前記平滑回路への入力電流を検知する入力電流検知回路と、前記第1及び第2のインバータ回路の各スイッチング素子に駆動信号を供給する第1及び第2の発振回路と、前記第1及び第2の発振回路の駆動を制御する制御手段と、前記第1及び第2のインバータ回路の各平均入力電力を設定する操作手段を備えた誘導加熱装置であって、前記制御手段は、前記第1及び第2の発振回路を交互に駆動させ、前記入力電流検知回路が検知する値が前記操作手段にてそれぞれ設定された平均入力電力となるように各入力電流値を所定のタイミング毎に増減させ、かつ、前記第1及び第2の発振回路の駆動切り替え毎に発生する電力変化量が所定量以下とするように、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を可変して制御することにより、設定された平均入力電力の組合せにより定めた駆動時間比、周期時間、及び制御すべき入力電流で前記誘導加熱装置を動作させ、前記制御手段は、前記操作手段で前記第1又は前記第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更した場合には、変更後の設定された平均入力電力の組合せで定めた駆動時間比及び周期時間に変更する前に、前記各第1及び第2のインバータ回路の入力電流値が平均入力電力を得るために必要な定めた値に到達するまでは、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を前記変更後の周期時間よりも短い所定の周期時間にて制御することを特徴とする。
従って、前記操作手段にて第1又は第2のインバータ回路の一方だけを動作させる設定とした場合は、動作する側のインバータ回路を連続動作させて構成に含まれる加熱コイルに高周波交流電流を供給することにより、その加熱コイルから発生する交番磁界を被加熱体に印加して、その被加熱体に発生する渦電流にて被加熱体にジュール熱を発生させて、誘導加熱を行い、入力電流検知回路の出力、すなわち入力電流値に対応する値が所望の値になるように、スイッチング素子の駆動周期又は、駆動時間を増減させて、所望の入力電力(=交流電源電圧×入力電流)を得ることができる。このとき、スイッチング素子の駆動周期又は、駆動時間を増減させるタイミングは1制御時間単位、例えば交流電源の零点毎等とすることで、高速な処理能力を必要とせず、安価な制御回路で構成することができる。
前記操作手段により、第1及び第2のインバータ回路の両方を動作させる設定とした場合には、設定された各平均入力電力を得るべく定められた各インバータ回路の入力電流値、駆動時間比、周期時間に設定して、第1及び第2のインバータ回路を交互に駆動する。これにより、各インバータ回路の平均入力電力が各被加熱体に加えられることになり、各被加熱体を所望の平均入力電力で加熱することができる。この際、第1及び第2のインバータ回路の入力電流値の差が所望値以下となるので、交流電源側からみた時の消費電力変動を軽減した動作ができることによって、この交流電源に並列に接続された他の機器へ電圧変動の影響を低減し、特に電灯においてはフリッカによる照度のちらつきが生じ難くできる。
さらに、操作手段で一方のインバータ回路の平均入力電力の設定を変更した場合には、他方のインバータ回路の平均入力電力の設定とで定められた各インバータ回路の駆動時間比と周期時間及び制御すべき入力電流値を選定して、再び各インバータ回路の入力電流値の差が所定値となるように制御する。但し、この際、各インバータ回路の入力電流値が選定した入力電流値に到達して安定して入力電流値の差が所定値となるまでの間、選定された駆動時間比が1に対して0に近く小さいあるいは1に対して5程度以上大きいという場合には、各インバータ回路は1制御時間単位毎に入力電流値を増加あるいは減少させて行くが、駆動時間に大きく差がある場合は駆動時間が長い側のインバータ回路が選定した入力電流値に速く到達する一方、駆動時間が短い側のインバータ回路は選定した入力電流値に到達するのに時間がかかってしまう。この間に、各インバータ回路の入力電流値の差が所定値にならないために、入力電流値に大きな差が生じ、フリッカなどの悪影響が出てしまうと共に、目的とする平均入力電力となるのにも時間がかかり、制御性の悪化、調理器では、調理性能が悪化してしまう。
そこで、どちらかのインバータ回路の平均入力電力の設定が変更され、再び別の駆動時間比と周期時間及び制御すべき入力電流値での制御が開始した際に、各インバータ回路の制御すべき入力電流値に到達するまでは駆動時間比と周期時間は、例えば、駆動時間比を1、周期時間を2制御単位として、各インバータ回路の入力電流値が早急に選定した入力電流値に到達する。この後に、選定した駆動時間比と周期時間とに変更して、各インバータ回路の平均入力電力が設定したものとなるようにでき、フリッカの発生を低減すると共に、電力制御性の悪化を防ぐことができる。
また、本発明の第2の態様に係る誘導加熱装置は、特に、前記第1の態様において、被加熱体の温度と、前記第1又は第2のインバータ回路の周囲の温度とのうちの少なくとも一方を検知する温度検知手段をさらに備え、前記制御手段は、前記操作手段で前記第1又は第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更した場合に代えて、前記温度検知手段が検知した温度あるいは温度変化量に応じて、前記第1又は第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更する場合とすることを特徴とする。
従って、前記温度検知手段が検知した温度や温度勾配に応じて一方の平均入力電力を変更した場合でも、他方のインバータ回路の平均入力電力の設定とで定められた各インバータ回路の駆動時間比と周期時間及び制御すべき入力電流値を選定して、再び各インバータ回路の入力電流値の差が所定値となるように制御する。但し、この際、各インバータ回路の入力電流値が選定した入力電流値に到達して安定して入力電流値の差が所定値となるまでの間、選定された駆動時間比が1に対して0に近く小さいあるいは1に対して5程度以上大きいという場合には、各インバータ回路は1制御時間単位毎に入力電流値を増加あるいは減少させて行くが、駆動時間に大きく差がある場合は駆動時間が長い側のインバータ回路が選定した入力電流値に速く到達するが、駆動時間が短い側のインバータ回路は選定した入力電流値に到達するのに時間がかかってしまう。この間に、各インバータ回路の入力電流値の差が所定値にならないために、入力電流値に大きな差が生じ、フリッカなどの悪影響が出てしまうと共に、目的とする平均入力電力となるのにも時間が掛かり、制御性の悪化、調理器では、調理性能が悪化してしまう。
そこで、どちらかのインバータ回路の平均入力電力の設定が変更され、再び別の駆動時間比と周期時間及び制御すべき入力電流値での制御が開始した際に、各インバータ回路の制御すべき入力電流値に到達するまでは駆動時間比と周期時間は、例えば、駆動時間比を1、周期時間を2制御単位として、各インバータ回路の入力電流値が早急に選定した入力電流値に到達する。この後に、選定した駆動時間比と周期時間とに変更して、各インバータ回路の平均入力電力が設定したものとなるようにでき、フリッカの発生を低減すると共に、電力制御性の悪化を防ぐことができる。
さらに、本発明の第3の態様に係る誘導加熱装置は、特に、第1又は第2の態様において、前記制御手段は、平均入力電力の設定が変更されることで、動作すべき変更後の前記第1及び前記第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間において、駆動時間の長い側の前記第1又は第2の発振回路の駆動時間を短くすることで前記所定の周期時間となるように制御することを特徴とする。
従って、第1及び第2のインバータ回路の各入力電流値が選定した値に到達する時間の差を減少して、各入力電流値が所定値以上となる時間を短縮して、フリッカの発生を低減すると共に、電力制御性の悪化を防ぐことができる。
またさらに、本発明の第4の態様に係る誘導加熱装置は、特に、第1~第3のいずれか1つの態様において、前記制御手段は、前記第1及び前記第2の発振回路の駆動時間比を実質的に1に設定することにより、前記所定の周期時間となるように制御することを特徴とする。
従って、第1及び第2のインバータ回路の各入力電流値が選定した値に到達する時間の差を減少して、各入力電流値が所定値以上となる時間を短縮して、フリッカの発生を低減すると共に、電力制御性の悪化を防ぐことができる。
また、本発明の第5の態様に係る誘導加熱装置は、特に、第4の態様において、前記制御手段は、駆動時間が長い側の前記第1又は第2の発振回路の駆動時間を短い側の前記第2又は第1の発振回路の駆動時間と同等となるように設定することにより、前記所定の周期時間となるように制御することを特徴とする。
従って、第1及び第2のインバータ回路の各入力電流値が選定した値に到達した後に、駆動時間を変更するのは駆動時間が長い側だけで良く、より簡潔な制御アルゴリズムで実現できる。
さらに、本発明の第6の態様に係る誘導加熱装置は、特に、第1~第5のいずれか1つの態様において、前記交流電源の零点を検知するゼロボルト検知回路をさらに備え、前記制御手段は、前記所定のタイミングを、前記第1及び前記第2の発振回路の駆動切り替えを前記ゼロボルト検知回路からの出力信号のタイミングに一致するように制御することを特徴とする。
従って、交流電源、例えば商用周波の場合は、零点の周期は100Hzや120Hzであり、特に高速な処理能力を必要としないので、安価なマイクロコンピュータなどの制御回路で実現することができると共に、前記制御手段は、第1及び第2の発振回路の駆動切り替えを交流電源の零点近傍で制御することにより、第1及び第2の発振回路の駆動切り替え時に交流電源の瞬時値は低電圧であるため平滑コンデンサへの充電電圧が低く抑えられて、第1及び第2のインバータ回路の各初期動作時に発生する突入電流を低く抑えることができるため、その際の起動音や唸り音等の異音の発生を防止することが可能となる。
本発明の第7の態様に係る誘導加熱装置の制御方法は、加熱コイル、共振コンデンサ及びスイッチング素子を含み、直流電源を高周波交流に変換する第1及び第2のインバータ回路と、前記整流回路又は前記平滑回路への入力電流を検知する入力電流検知回路と、前記第1及び前記第2のインバータ回路の各スイッチング素子に駆動信号を供給する第1及び第2の発振回路と、前記第1及び前記第2のインバータ回路の各平均入力電力を設定する操作手段を備え、前記第1及び前記第2の発振回路の駆動を制御するための誘導加熱装置の制御方法であって、前記第1及び前記第2の発振回路を交互に駆動させ、前記入力電流検知回路が検知する値が前記操作手段にてそれぞれ設定された平均入力電力となるように各入力電流値を所定のタイミング毎に増減させ、かつ、前記第1及び前記第2の発振回路の駆動切り替え毎に発生する電力変化量が所定量以下とするように、前記第1及び前記第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を可変して制御することにより、設定された平均入力電力の組合せにより定めた駆動時間比、周期時間、及び制御すべき入力電流で前記誘導加熱装置を動作させるステップと、前記操作手段で前記第1又は第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更した場合には、変更後の設定された平均入力電力の組合せで定めた駆動時間比及び周期時間に変更する前に、前記各第1及び第2のインバータ回路の入力電流値が平均入力電力を得るために必要な定めた値に到達するまでは、前記第1及び前記第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を前記変更後の周期時間よりも短い所定の周期時間にて制御するステップとを含むことを特徴とする。
従って、前記操作手段にて第1又は第2のインバータ回路の一方だけを動作させる設定とした場合は、動作する側のインバータ回路を連続動作させて構成に含まれる加熱コイルに高周波交流電流を供給することにより、その加熱コイルから発生する交番磁界を被加熱体に印加して、その被加熱体に発生する渦電流にて被加熱体にジュール熱を発生させて、誘導加熱を行い、入力電流検知回路の出力、すなわち入力電流値に対応する値が所望の値になるように、スイッチング素子の駆動周期又は、駆動時間を増減させて、所望の入力電力(=交流電源電圧×入力電流)を得ることができる。このとき、スイッチング素子の駆動周期又は、駆動時間を増減させるタイミングは1制御時間単位、例えば交流電源の零点毎等とすることで、高速な処理能力を必要とせず、安価な制御回路で構成することができる。
前記操作手段により、第1及び第2のインバータ回路の両方を動作させる設定とした場合には、設定された各平均入力電力を得るべく定められた各インバータ回路の入力電流値、駆動時間比、周期時間に設定して、第1及び第2のインバータ回路を交互に駆動する。これにより、各インバータ回路の平均入力電力が各被加熱体に加えられることになり、各被加熱体を所望の平均入力電力で加熱することができる。この際、第1及び第2のインバータ回路の入力電流値の差が所望値以下となるので、交流電源側からみた時の消費電力変動を軽減した動作ができることによって、この交流電源に並列に接続された他の機器へ電圧変動の影響を低減し、特に電灯においてはフリッカによる照度のちらつきが生じ難くできる。
さらに、操作手段で一方のインバータ回路の平均入力電力の設定を変更した場合には、他方のインバータ回路の平均入力電力の設定とで定められた各インバータ回路の駆動時間比と周期時間及び制御すべき入力電流値を選定して、再び各インバータ回路の入力電流値の差が所定値となるように制御する。但し、この際、各インバータ回路の入力電流値が選定した入力電流値に到達して安定して入力電流値の差が所定値となるまでの間、選定された駆動時間比が1に対して0に近く小さいあるいは1に対して5程度以上大きいという場合には、各インバータ回路は1制御時間単位毎に入力電流値を増加あるいは減少させて行くが、駆動時間に大きく差がある場合は駆動時間が長い側のインバータ回路が選定した入力電流値に速く到達する一方、駆動時間が短い側のインバータ回路は選定した入力電流値に到達するのに時間がかかってしまう。この間に、各インバータ回路の入力電流値の差が所定値にならないために、入力電流値に大きな差が生じ、フリッカなどの悪影響が出てしまうと共に、目的とする平均入力電力となるのにも時間がかかり、制御性の悪化、調理器では、調理性能が悪化してしまう。
そこで、どちらかのインバータ回路の平均入力電力の設定が変更され、再び別の駆動時間比と周期時間及び制御すべき入力電流値での制御が開始した際に、各インバータ回路の制御すべき入力電流値に到達するまでは駆動時間比と周期時間は、例えば、駆動時間比を1、周期時間を2制御単位として、各インバータ回路の入力電流値が早急に選定した入力電流値に到達する。この後に、選定した駆動時間比と周期時間とに変更して、各インバータ回路の平均入力電力が設定したものとなるようにでき、フリッカの発生を低減すると共に、電力制御性の悪化を防ぐことができる。
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態に係る誘導加熱装置である誘導加熱調理器を例に取り上げ、図面を参照して説明する。図1は、上記誘導加熱調理器の構成を示すブロック図であり、図2は図1の2つの発振回路7a,7bの制御タイミングを示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施の形態に係る誘導加熱装置である誘導加熱調理器を例に取り上げ、図面を参照して説明する。図1は、上記誘導加熱調理器の構成を示すブロック図であり、図2は図1の2つの発振回路7a,7bの制御タイミングを示すタイミングチャートである。
図1において、本実施の形態に係る誘導加熱調理器は、例えば商用電源である交流電源1からの電源を整流するブリッジ接続されたダイオードから成る整流回路2と、チョークコイル3a及び平滑コンデンサ3bからなる平滑回路3と、平滑回路3の出力に並列に接続されかつ第1のスイッチング素子6a,6cと第1の共振コンデンサ5aと第1の加熱コイル4aを含む第1のインバータ回路11aと、平滑回路3の出力に並列に接続されかつ第2のスイッチング素子6b,6dと第2の共振コンデンサ5bと第2の加熱コイル4bを含む第2のインバータ回路11bとを備え、第1の加熱コイル4a又は第2の加熱コイル4bから高周波電流を供給することにより、第1の加熱コイル4a又は第2の加熱コイル4b上に載置した鍋等の被加熱体(図示せず)に高周波交番磁界を印加して誘導加熱を行う。
制御部10は、マイクロコンピュータを備え、第1のインバータ回路11a及び第2のインバータ回路11bの動作を制御するべく、それぞれ第1の発振回路7a及び第2の発振回路7bに動作信号を発生して出力し、第1の発振回路7a及び第2の発振回路7bは対応する各インバータ回路11a,11bに駆動パルスを出力して対応する第1のスイッチング素子6a,6c、又は第2のスイッチング素子6b,6dを駆動すると共に、その駆動時間比、あるいは駆動周波数を可変して第1の加熱コイル4a又は第2の加熱コイル4bへ供給する高周波電流を制御する。
入力電流検知回路8は、交流電源1から整流回路2への入力電流値を検知してその検知した入力電流値を制御部10に出力し、ゼロボルト検知回路9は交流電源1の正負電圧反転のタイミング(零点)を検知してその検知した正負電圧反転のタイミング(零点)を制御部10に出力する。操作部12はスイッチ等で構成され、使用者によって、機器動作の開始、停止や被加熱体への平均入力電力の設定を行うものである。温度検知部13は測定対象の近傍に載置され、この検知した温度値や温度勾配値は制御部10に入力されて、各インバータ回路11a,11bの平均入力電力の設定変更を行うものである。
また、図2において、図2(A)は交流電源1の電圧レベル、図2(B)はゼロボルト検知回路9の検出信号、図2(C)及び図2(D)はそれぞれ第1及び第2の発振回路7a,7bの動作状態、図2(E)及び図2(F)はそれぞれ第1及び第2のスイッチング素子6a,6bの駆動信号、(G)は誘導加熱調理器の入力電力をそれぞれ表している。
第1のスイッチング素子6a,6c及び第2のスイッチング素子6b,6dは、第1のインバータ回路11a及び第2のインバータ回路11bの設定平均入力電力に関わらず、所定のスイッチング周期、例えば20kHz以上の人間の耳には聞こえない高周波の周期で駆動している。第1及び第2のスイッチング素子6a,6bのオン時間は、前記スイッチング周期の半分の時間を最大オン時間になるよう制限している。また、第1及び第2のスイッチング素子6c、6dはそれぞれ第1及び第2のスイッチング素子6a,6bとは排他的に駆動するため、前記スイッチング周期の半分の時間を最小オン時間になるよう制限している。すなわち、第1のスイッチング素子6a,6c及び第2のスイッチング素子6b,6dのオン時間がそれぞれスイッチング周期の半分のときに最大出力電力を得る。
以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作及び作用を説明する。
操作部12にて第1又は第2のインバータ回路11a,11bの一方だけを動作させる設定とした場合は、動作する側のインバータ回路を連続動作させて対応する第1又は第2の加熱コイル4a,4bに高周波交流電流を供給することにより、その第1又は第2の加熱コイル4a,4bから発生する交番磁界を被加熱体に印加して、その被加熱体に発生する渦電流にて被加熱体にジュール熱を発生させて、誘導加熱を行い、入力電流検知回路8の出力、すなわち入力電流値に対応する値が所望の値になるように、対応する第1のスイッチング素子6a,6c、又は第2のスイッチング素子6b,6dの駆動周期又は駆動時間を増減させて、所望の入力電力を得ることができる。つまり、力率がほぼ1の場合、入力電力=交流電源電圧×入力電流で定められるので、入力電流を制御することで、自ずと入力電力を制御することができる。このとき、対応するスイッチング素子の駆動周期又は駆動時間を増減させるタイミングは1制御時間単位、例えば交流電源の零点毎等とすることで、高速な処理能力を必要とせず、安価な制御回路で構成することができる。
操作部12により第1のインバータ回路11a及び第2のインバータ回路11bの加熱動作を選択すると、操作部12からの信号を受信した制御部10は、第1の発振回路7a及び第2の発振回路7bにそれぞれ制御信号の送信を開始して、第1のスイッチング素子6a,6c及び第2のスイッチング素子6b,6dの組をそれぞれ駆動させる。
制御部10による第1の発振回路7aの制御タイミングは、図2(C)に示すように、期間T1で動作するように制御する。第1のスイッチング素子6a,6cは、図2(E)に示すように、第1の発振回路7aの動作により期間T1で高周波のスイッチング周期で駆動する。また、第2の発振回路7bの制御タイミングは、図2(D)に示すように、期間T2で動作するように制御する。第2のスイッチング素子6b,6dは、図2(F)に示すように、第2の発振回路7bの動作により期間T2で高周波のスイッチング周期で駆動する。すなわち、第1及び第2の発振回路7a,7bはそれぞれ期間T1及びT2で間欠的にかつ所定の周期で交互に動作するため、第1のスイッチング素子6a,6c及び第2のスイッチング素子6b,6dも同様、それぞれ期間T1及びT2で間欠的にかつ所定の周期で交互に高周波のスイッチング周期で駆動する。
次に、制御部10による第1及び第2の発振回路7a,7bの動作の切り替えタイミングについて説明する。まず、ゼロボルト検知回路9は、図2(A)及び図2(B)に示すように、交流電源1の電圧レベルが正側でハイレベル信号を、負側でローレベル信号を検出し、かつハイレベルからローレベルへの立ち下がり及びローレベルからハイレベルへの立ち上がりエッジを電圧レベルが零点近傍でそれぞれ検出するため、検出信号は交流電源1の周期でのパルス信号となる。以下、当該パルス信号をZVP(ゼロボルトパルス)という。
制御部10は、ゼロボルト検知回路9の入力信号により交流電源1の電圧レベルの零点を検知して、第1及び第2の発振回路7a,7bの動作の切り替えを交流電源1の電圧レベルの零点近傍で行う。例えば、第1の発振回路7aから第2の発振回路7bに動作を切り替える場合には、ゼロボルト検知回路9が立ち上がりあるいは立ち下がりエッジを検出した時点で、まず動作中である第1の発振回路7aの動作を停止させて、その後に第2の発振回路7bの動作を開始させる。すなわち、第2の発振回路7bから第1の発振回路7aに動作を切り替える場合も同様である。また、前述のように第1及び第2の発振回路7a,7bの動作の切り替えは零点近傍で行うため、第1の発振回路7aの動作期間T1及び第2の発振回路7bの動作期間T2は、交流電源1の周期の半周期単位(半周期の整数倍)となる。図2(B)~図2(D)に示すように、期間T1はZVPが3パルス、期間T2はZVPが2パルスであるため、第1及び第2の発振回路7a,7bは1周期が5ZVPとして交互に動作している。
第1及び第2の発振回路7a,7bが動作した場合の誘導加熱調理器の入力電力は、図2(G)に示すように、期間T1では第1のインバータ回路11aが入力電力P1で動作して、期間T2では第2のインバータ回路11bが入力電力P2で動作するため、第1及び第2の発振回路7a,7bが交互に動作する毎に誘導加熱調理器の入力電力はP1及びP2で変動している。第1のインバータ回路11aは周期5ZVP中の3ZVPで動作する間欠動作であるため、入力電力P1の3/5倍の平均入力電力を得る。また、第2のインバータ回路11bは周期5ZVP中の2ZVPで動作する間欠動作であるため、入力電力P2の2/5倍の平均入力電力を得ることとなる。
次に、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの設定平均入力電力が共に1kWが選択されているときについて、図3及び図4を参照して説明する。図3は図1の2つの発振回路7a,7bを1周期が5ZVPとして交互に駆動した場合の各スイッチング素子(6a,6c;6b,6d)の動作と入力電力を示すタイミングチャートであり、図4は図1の2つの発振回路7a,7bを1周期が6ZVPとして交互に駆動した場合の各スイッチング素子(6a,6c;6b,6d)の動作と入力電力を示すタイミングチャートである。
図3において、図3(A)は交流電源1の電圧レベル、図3(B)はゼロボルト検知回路9の検出信号、図3(C)及び図3(D)はそれぞれ第1及び第2の発振回路7a,7bの動作状態、図3(E)は誘導加熱調理器の入力電力を表し、交流電源1の電圧は200V、周波数は50Hzの場合を示している。また、図4も図3と同様であり、図4(A)は交流電源1の電圧レベル、図4(B)はゼロボルト検知回路9の検出信号、図4(C)及び図4(D)はそれぞれ第1及び第2の発振回路7a,7bの動作状態、図4(E)は誘導加熱調理器の入力電力を表し、交流電源1の電圧は200V、周波数は50Hzの場合を示している。
図3及び図4に示すように、第1及び第2の発振回路7a,7bはそれぞれ期間T1及びT2で間欠的にかつ所定の周期で交互に動作するが、当該周期は、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの各設定電力P1,P2に関わらず5ZVPあるいは6ZVPのいずれかで動作するように制御部10により制御されている。また、期間T1及びT2は、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの各設定電力P1,P2により変更されて制御されている。
周期の選定は、1周期の時間は、調理器として使用者に火力感有無による違和感が生じ難い、例えば本実施の形態では300ミリ秒以下として、かつ第1及び第2の発振回路7a,7bの1分間当たりの動作の切り替え回数が400回以上となるように決定している。交流電源1の周波数は、本実施の形態では商用周波であるので50Hzあるいは60Hzのいずれかであり、半周期は50Hzが10ミリ秒、60Hzが8.3ミリ秒と異なる。よって、周期5ZVPは50Hzが50ミリ秒、60Hzが42ミリ秒となり、周期6ZVPは50Hzが60ミリ秒、60Hzが50ミリ秒となるため、条件を満たしている。第1及び第2の発振回路7a,7bの1分間当たりの動作の切り替え回数についても同様に、1周期当たり2回の切り替えが発生するため、周期5ZVPは50Hzが2400回、60Hzが2880回となり、周期6ZVPは50Hzが2000回、60Hzが2400回となるため、条件を満たしている。なお、周期は5ZVP及び6ZVPに限定されるものではなく、前述に示した条件を満たしていればいずれに設定しても良い。1周期の時間は300ミリ秒以下とするため、交流電源1が50Hzであれば最大30ZVPまで、60Hzであれば最大36ZVPまでで任意に可能である。
本実施の形態において、期間T1及びT2は以下のように決定する。第1の発振回路7aの動作期間T1は、(周期)×(第1のインバータ回路11aの設定電力P1)/(第1及び第2のインバータ回路11a,11bの合計電力(P1+P2))により計算する。期間T1及びT2は交流電源1の半周期を最小単位として制御するため、計算結果が割り切れない場合には小数点以下第1位の四捨五入により整数化する。第2の発振回路7bの動作期間T2は、(周期)-(期間T1)により算出し、その結果を動作に反映する。
以上の構成により、まず、第1及び第2の発振回路7a,7bが周期5ZVPで交互に動作する場合について、図3を用いて説明する。第1及び第2のインバータ回路11a,11bの設定電力P1,P2は共に1kWが選択されて合計電力は2kWとなるため、第1及び第2の発振回路7a,7b各動作期間T1、T2は、T1=3ZVP、T2=2ZVPと計算される。第1のインバータ回路11aは周期5ZVP中の3ZVPで動作する間欠動作であり、平均入力電力1kWを得るために設定電力の5/3倍の入力電力が必要であるため、期間T1では入力電力1.7kWで動作する必要がある。また、第2のインバータ回路11bは周期5ZVP中の2ZVPで動作する間欠動作であり、平均入力電力1kWを得るために設定電力の5/2倍の入力電力が必要であるため、期間T2で入力電力2.5kWで動作する必要がある。よって、図3(E)に示すように、周期5ZVPでは第1及び第2の発振回路7a,7bが交互に動作する毎に誘導加熱調理器の入力電力は1.7kW及び2.5kWで変動することになる。
次に、第1及び第2の発振回路7a,7bが周期6ZVPで交互に動作する場合について、図4を用いて説明する。第1及び第2の発振回路7a,7b各動作期間T1、T2は、T1=3ZVP、T2=3ZVPと計算される。第1のインバータ回路11aは周期6ZVP中の3ZVPで動作する間欠動作であり、平均入力電力1kWを得るために設定電力の6/3倍の入力電力が必要であるため、期間T1では入力電力2kWで動作する必要がある。第2のインバータ回路11bも同様、周期6ZVP中の3ZVPで動作する間欠動作であるため、期間T2で入力電力2kWで動作する必要がある。よって、図4(E)に示すように、周期6ZVPでは第1及び第2の発振回路7a,7bが交互に動作する場合にも誘導加熱調理器の入力電力は2kWで一定となる。
制御部10は、周期を5ZVP及び6ZVPのどちらで動作するかを、第1及び第2の発振回路7a,7bが交互に動作する毎に発生する電力変動量が規定値以下であるか否かにより選択する。
本実施の形態では、この電力変動量の規定値を400Wとしており、第1及び第2の発振回路7a,7bが周期5ZVPで交互に動作する場合は誘導加熱調理器の入力電力は1.7kW及び2.5kWで変動するため(図3(E))、電力変動量は800Wとなり、また、周期6ZVPでは入力電力は2kWで一定となるため(図4(E))、電力変動量は0となる。これらを前述の規定値400Wと比較すると、周期5ZVPでは規定値を超えた電力変動で動作して、周期6ZVPでは規定値以下で動作することとなる。制御部10は、規定値以下で動作する周期6ZVPでの第1及び第2の発振回路7a,7bの交互動作を是として、規定値以上で動作する周期5ZVPでの動作を非とする判定を行う。
なお、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの設定電力P1,P2によっては周期5ZVP及び6ZVP共に電力変動量が規定値以下となる場合があるが、このときはどちらで動作しても問題がないため、本発明の実施の形態では電力変動量が小さい方の周期により動作するものとしている。
また、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの設定電力P1,P2の全ての組み合わせで、周期5ZVP及び6ZVPのいずれかでも、電力変動量が規定値以上となってしまう場合には、本実施の形態では周期30ZVPでの動作を指定できるようにして、さらにきめ細かい電力設定ができるようにしている。
第1又は第2のインバータ回路11a,11bの少なくとも一方が必要とする入力電力に到達しない場合、例えば第1のスイッチング素子6a,6c又は第2のスイッチング素子6b,6dの駆動周波数の下限(本実施の形態では、可聴域20kHzに設定)に先に到達した時や、スイッチング素子や共振コンデンサ等のインバータ回路を構成する電子部品の電気的責務を破壊レベルから保護する保護動作(共振電圧制限等)により、入力電力に制限をかけた場合が当てはまるが、このときは、この入力電力に制限がかかった側のインバータ回路の出力可能な入力電力を基準にして、規定値以内となるように他方のインバータ回路の入力電力をも制限をかけてフリッカ発生を抑制している。
さらに、操作部12で両方のインバータ回路の平均入力電力の設定を変更した場合、例えば、第1のインバータ回路11aの平均入力電力が「400W設定」、第2のインバータ回路11bの平均入力電力が「2000W設定」、駆動時間比1:5、周期時間6ZVPで動作している状態から、第1のインバータ回路11aの平均入力電力が「700W設定」、第2のインバータ回路11bの平均入力電力が「700W設定」に設定を変更した時は図5に示すように、設定変更前は第1のインバータ回路11aの入力電力約2300W、第2のインバータ回路11bの入力電力約2400Wとなるように制御しているので、その電力差は約100Wとなり、規定値400W以下にできている。この状態から設定変更を行うと、変更後は、第1のインバータ回路11aの入力電力約1400W、第2のインバータ回路11bの入力電力約1400W、駆動時間比3:3、周期時間6ZVPとすることで、変更後の各インバータ回路の平均入力電力を共に700Wとして動作させることができる。
しかし、本実施の形態では、まず、駆動時間比を1:1、周期時間2ZVPとして、第1のインバータ回路11aの駆動時間を1ZVPのままで、第2のインバータ回路11bの駆動時間を5ZVPから1ZVPに変更して、各インバータ回路の入力電力が約1400Wとなるように各スイッチング素子の駆動時間あるいは駆動周波数を変化させて、変更前の各インバータ回路の入力電力から減じて行く、例えば、本実施の形態では動作している間(2ZVPの内の1ZVP間)に100W毎に減少させる動作をしている。この動作によると、図5(F)、図5(G)及び図5(H)に示すように第1のインバータ回路11aは9周期目(17ZVP後)、第2のインバータ回路11bは10周期目(20ZVP後)にそれぞれ約1400Wに到達する。そして両方のインバータ回路の入力電力が目標に到達したので、変更後に動作すべき駆動時間比3:3、周期時間6ZVPとすることで、第1のインバータ回路11a及び第2のインバータ回路11bの各平均入力電力が約700Wとして各被加熱体を加熱することができる。この場合設定変更から20ZVP=200msで変更後の設定にすることができ、かつ、その際の第1及び第2のインバータ回路11a,11bの切り替え時の電力変動は最大でも200Wにできる。
ところが、上記変更時の制御を実施しない場合、変更前の駆動時間比、周期時間を各々維持したままの1:5、6ZVPで同様の変更を行うと、図5(C)、図5(D)及び図5(E)に示すように、第1のインバータ回路11aは9周期目(49ZVP後)、第2のインバータ回路11bは2周期目(12ZVP後)にそれぞれ約1400Wに到達する。この場合、設定変更から49ZVP=490ms必要となり、かつ、その際の第1及び第2のインバータ回路11a,11bの切り替え時の電力変動は最大600W発生することになる。これは変更前の駆動時間比が一方が1でかつ周期時間が長くなれば長くなるほど変更後の動作にできる時間が延びて必要な平均入力電力になるのに時間がかかることによる調理性能の劣化となると共に、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの切り替え時の電力変動が大きい状態が長く続いてしまうということになり、この間にフリッカが発生してしまうことに繋がる。この対策として、設定の変更がなされて、まず、変更後の駆動時間比、周期時間にした後に、各インバータ回路の入力電力を減じる動作とすれば改善できるが、逆に第1のインバータ回路11aの平均入力電力が「700W設定」、第2のインバータ回路11bの平均入力電力が「700W設定」である設定から、第1のインバータ回路11aの平均入力電力が「400W設定」、第2のインバータ回路11bの平均入力電力が「2000W設定」である設定にした場合には駆動時間比を先に変更してしまうと、同様の不具合が発生する。
それ故、上述した設定が変更されたら、駆動時間比を駆動時間の短い側に合わせ1:1、周期時間2ZVPとして、各インバータ回路が略均等な時間で各入力電力を増減できるようにして、変更後の入力電力に速く到達させ、その間の切り替え時の電力変動を低減し、フリッカ発生を抑制している。なお、このとき、周期時間は短い方が有利となるため、駆動時間比を駆動時間の短い側に合わせるのではなく、必ず1ZVP:1ZVPとしても良い。
また、本実施の形態では、温度検知部13を第1のインバータ回路11a又は第2のインバータ回路11bの近傍に載置し、インバータ回路近傍の雰囲気の温度を検知しており、この温度が約90℃を超えると、平均入力電力を減じ、約85℃を下回ると平均入力電力を戻す動作を行う。この場合も操作部12にて平均入力電力の設定を変更した時と同様の動作を行い、駆動時間比を駆動時間の短い側に合わせ1:1、周期時間2ZVPとして、各インバータ回路が均等な時間で各入力電力を増減できるようにして、変更後の入力電力に速く到達させ、その間の切り替え時の電力変動を低減し、フリッカ発生を抑制している。
なお、駆動時間比は必ずしも実質的に1にする必要は無く、本発明の効果が得られる範疇で前後しても良い。
以上のように、本実施の形態において、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの交互駆動によって発生する安定動作時、並びに平均入力電力の設定変更直後の過渡動作時の電力変化量を制限して制御することができ、照明機器のちらつき等のフリッカ発生を防止、あるいは使用者が違和感を感じないレベルに改善することが可能となる。
また、ゼロボルト検知回路9の出力により、制御部10は、第1及び第2の発振回路7a,7bの駆動切り替えを交流電源1の電圧レベルの零点近傍で制御することができるため、第1及び第2の発振回路7a,7bの駆動切り替え時に交流電源1の瞬時値は低電圧である、特に平滑コンデンサ3bの静電容量が数十μF程度であれば、実質的にほぼ全波整流電圧波形となるため、零点近傍では平滑コンデンサ3bへの充電電圧が低く抑えられて、第1及び第2のインバータ回路11a,11bの各初期動作時に発生する突入電流を低く抑えることができ、その際の起動音や唸り音等の異音の発生を防止できると共に、制御の変更タイミングを比較的低速なmsオーダーとして高速処理を必要とせず、安価な低速動作のマイクロコンピュータ等で実現でき、機器のコストアップを抑制することが可能となる。
以上の実施の形態については、誘導加熱調理器について説明しているが、本発明はこれに限らず、誘導加熱炊飯器等の誘導加熱装置にも適用することができる。
以上詳述したように、本発明に係る誘導加熱装置は、2つのインバータ回路の交互駆動により発生する電力変化を原因とした照明機器のちらつき等のフリッカを防止することができるため、一般家庭用あるいは業務用に係わらず、交互駆動により動作する誘導加熱調理器や誘導加熱炊飯器等に提供できる。
1…交流電源、
2…整流回路、
3…平滑回路、
3a…チョークコイル、
3b…平滑コンデンサ、
4a…第1の加熱コイル、
4b…第2の加熱コイル、
5a…第1の共振コンデンサ、
5b…第2の共振コンデンサ、
6a,6c…第1のスイッチング素子、
6b,6d…第2のスイッチング素子、
7a…第1の発振回路、
7b…第2の発振回路、
8…入力電流検知回路、
9…ゼロボルト検知回路、
10…制御部、
11a…第1のインバータ回路、
11b…第2のインバータ回路、
12…操作部、
13…温度検知部。
2…整流回路、
3…平滑回路、
3a…チョークコイル、
3b…平滑コンデンサ、
4a…第1の加熱コイル、
4b…第2の加熱コイル、
5a…第1の共振コンデンサ、
5b…第2の共振コンデンサ、
6a,6c…第1のスイッチング素子、
6b,6d…第2のスイッチング素子、
7a…第1の発振回路、
7b…第2の発振回路、
8…入力電流検知回路、
9…ゼロボルト検知回路、
10…制御部、
11a…第1のインバータ回路、
11b…第2のインバータ回路、
12…操作部、
13…温度検知部。
Claims (7)
- 交流電源からの電源を整流する整流回路と、
前記整流後の出力を平滑して直流電源を得る平滑回路と、
加熱コイル、共振コンデンサ及びスイッチング素子を含み、前記平滑回路の出力に並列に接続され、前記直流電源を高周波交流に変換する第1及び第2のインバータ回路と、
前記整流回路又は前記平滑回路への入力電流を検知する入力電流検知回路と、
前記第1及び第2のインバータ回路の各スイッチング素子に駆動信号を供給する第1及び第2の発振回路と、
前記第1及び第2の発振回路の駆動を制御する制御手段と、
前記第1及び第2のインバータ回路の各平均入力電力を設定する操作手段を備えた誘導加熱装置であって、
前記制御手段は、前記第1及び第2の発振回路を交互に駆動させ、前記入力電流検知回路が検知する値が前記操作手段にてそれぞれ設定された平均入力電力となるように各入力電流値を所定のタイミング毎に増減させ、かつ、前記第1及び第2の発振回路の駆動切り替え毎に発生する電力変化量が所定量以下とするように、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を可変して制御することにより、設定された平均入力電力の組合せにより定めた駆動時間比、周期時間、及び制御すべき入力電流で前記誘導加熱装置を動作させ、
前記制御手段は、前記操作手段で前記第1又は第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更した場合には、変更後の設定された平均入力電力の組合せで定めた駆動時間比及び周期時間に変更する前に、前記各第1及び前記第2のインバータ回路の入力電流値が平均入力電力を得るために必要な定めた値に到達するまでは、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を前記変更後の周期時間よりも短い所定の周期時間にて制御することを特徴とする誘導加熱装置。 - 被加熱体の温度と、前記第1又は第2のインバータ回路の周囲の温度とのうちの少なくとも一方を検知する温度検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記操作手段で前記第1又は第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更した場合に代えて、前記温度検知手段が検知した温度あるいは温度変化量に応じて、前記第1又は第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更する場合とすることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱装置。 - 前記制御手段は、平均入力電力の設定が変更されることで、動作すべき変更後の前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間において、駆動時間の長い側の前記第1又は第2の発振回路の駆動時間を短くすることで前記所定の周期時間となるように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導加熱装置。
- 前記制御手段は、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比を実質的に1に設定することにより、前記所定の周期時間となるように制御することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。
- 前記制御手段は、駆動時間が長い側の前記第1又は第2の発振回路の駆動時間を短い側の前記第2又は第1の発振回路の駆動時間と同等となるように設定することにより、前記所定の周期時間となるように制御することを特徴とする請求項4に記載の誘導加熱装置。
- 前記交流電源の零点を検知するゼロボルト検知回路をさらに備え、
前記制御手段は、前記所定のタイミングを、前記第1及び第2の発振回路の駆動切り替えを前記ゼロボルト検知回路からの出力信号のタイミングに一致するように制御することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 - 加熱コイル、共振コンデンサ及びスイッチング素子を含み、直流電源を高周波交流に変換する第1及び第2のインバータ回路と、
前記整流回路又は前記平滑回路への入力電流を検知する入力電流検知回路と、
前記第1及び第2のインバータ回路の各スイッチング素子に駆動信号を供給する第1及び第2の発振回路と、
前記第1及び第2のインバータ回路の各平均入力電力を設定する操作手段を備え、前記第1及び前記第2の発振回路の駆動を制御するための誘導加熱装置の制御方法であって、
前記第1及び第2の発振回路を交互に駆動させ、前記入力電流検知回路が検知する値が前記操作手段にてそれぞれ設定された平均入力電力となるように各入力電流値を所定のタイミング毎に増減させ、かつ、前記第1及び第2の発振回路の駆動切り替え毎に発生する電力変化量が所定量以下とするように、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を可変して制御することにより、設定された平均入力電力の組合せにより定めた駆動時間比、周期時間、及び制御すべき入力電流で前記誘導加熱装置を動作させるステップと、
前記操作手段で前記第1又は第2のインバータ回路の少なくとも一方の平均入力電力の設定を変更した場合には、変更後の設定された平均入力電力の組合せで定めた駆動時間比及び周期時間に変更する前に、前記各第1及び第2のインバータ回路の入力電流値が平均入力電力を得るために必要な定めた値に到達するまでは、前記第1及び第2の発振回路の駆動時間比及び周期時間を前記変更後の周期時間よりも短い所定の周期時間にて制御するステップとを含むことを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
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