WO2021225373A1

WO2021225373A1 - 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법

Info

Publication number: WO2021225373A1
Application number: PCT/KR2021/005645
Authority: WO
Inventors: 정시훈; 강계룡; 김한나
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2021-11-11
Also published as: KR20210135854A; AU2021268495A1; EP3908077A1; CN115517016A; US11882640B2; US20210352773A1

Abstract

본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에서, 사용자가 제1 워킹 코일 또는 제2 워킹 코일의 요구 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하면, 제어기는 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정한다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 제어기는 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값을 미리 정해진 제1 기준 범위와 비교한다. 산출된 차이값이 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기는 제1 인버터 회로 또는 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하고, 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경한다.

Description

유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법

본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

유도 가열 장치는 워킹 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 재질의 용기에 와전류(eddy current)를 발생시킴으로써 용기를 가열하는 장치이다. 유도 가열 장치가 구동되면 고주파 전류가 워킹 코일에 인가된다. 이에 따라 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 주변에는 유도 자계가 발생한다. 이와 같이 발생한 유도 자계의 자력선이 워킹 코일의 상부에 놓인 금속 성분을 포함한 용기의 바닥을 통과하면, 용기 바닥의 내부에 와전류가 발생한다. 이렇게 발생한 와전류가 용기에 흐르면 용기 자체가 가열된다.

유도 가열 장치는 2개 이상의 가열 영역 및 이에 대응되는 2개 이상의 워킹 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어 사용자가 2개의 가열 영역에 각각 용기를 올려 놓고 가열 시작 명령을 입력하면, 각각의 워킹 코일은 사용자에 의하여 설정된 요구 전력값과 대응되는 구동 주파수로 구동된다.

도 1은 2개의 워킹 코일을 포함하는 유도 가열 장치가 구동될 때 각각의 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 1에는 유도 가열 장치의 각 가열 영역에 용기가 놓인 상태에서 2개의 워킹 코일이 각각 구동될 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선, 즉 제1 워킹 코일의 공진 특성 곡선(31) 및 제2 워킹 코일의 공진 특성 곡선(32)이 각각 도시되어 있다. 도 1에서 제1 워킹 코일의 공진 주파수는 fr1이고, 제2 워킹 코일의 공진 주파수는 fr2이다.

도 1에서 제1 워킹 코일의 제1 요구 전력값은 P1이고, 제2 워킹 코일의 요구 전력값은 P2이다. 따라서 제1 워킹 코일은 제1 요구 전력값(P1)과 대응되는 제1 구동 주파수(f1)로 구동되고, 제2 워킹 코일은 제2 요구 전력값(P2)과 대응되는 제2 구동 주파수(f2)로 구동된다.

도 1에 도시된 바와 같이 2개의 워킹 코일이 동시에 구동될 때, 각 워킹 코일의 구동 주파수의 차이값(f2-f1)이 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)에 포함되면 워킹 코일의 구동에 따른 간섭 소음이 발생한다. 이러한 간섭 소음은 유도 가열 장치를 사용하는 사용자가 큰 불편을 느끼게 하며, 사용자가 유도 가열 장치의 고장을 의심하게 하는 원인이 되기도 한다.

종래 기술에 따르면, 각 워킹 코일의 구동 주파수의 차이값(f2-f1)이 가청 주파수 대역을 벗어나게 하기 위해서, 2개의 워킹 코일 중 적어도 하나의 워킹 코일의 구동 주파수가 임의로 조절된다. 그러나 간섭 소음을 줄이기 위해서 워킹 코일의 구동 주파수가 임의로 조절되면, 워킹 코일의 출력 전력값이 사용자에 의해서 설정된 요구 전력값과 일치하지 않게 되는 문제가 있다.

본 명세서의 목적은 2개의 워킹 코일이 동시에 구동될 때 워킹 코일의 출력 전력값을 요구 전력값과 동일하게 유지하면서 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음을 방지할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 명세서의 목적은 서로 다른 특성을 갖는 여러 종류의 용기를 가열할 때 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음을 방지할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 명세서의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일을 포함한다. 제1 워킹 코일은 사용자에 의해서 설정되는 제1 요구 전력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동되고, 제2 워킹 코일은 사용자에 의해서 설정되는 제2 요구 전력값에 대응되는 제2 구동 주파수로 구동된다.

본 명세서의 일 실시예에서, 사용자가 제1 워킹 코일 또는 제2 워킹 코일의 요구 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하면, 제어기는 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정한다. 예를 들어 사용자가 제2 워킹 코일의 요구 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하면 제2 워킹 코일의 구동 주파수는 제3 구동 주파수로 변경되어야 한다.

그러나 제2 워킹 코일이 제3 구동 주파수로 구동되면 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일에 의한 간섭 소음이 발생할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 일 실시예에 따른 제어기는 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일(예를 들어, 제1 워킹 코일)의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값을 미리 정해진 제1 기준 범위(예컨대, 5kHz 이상이고 20kHz 이하)와 비교한다.

산출된 차이값이 제1 기준 범위에 포함된다는 것은 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일에 의한 간섭 소음이 발생하는 것을 의미한다. 따라서 간섭 소음을 방지하기 위하여, 본 명세서의 일 실시예에 따른 제어기는 제1 인버터 회로 또는 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경한다.

본 명세서의 일 실시예에서, 제어기는 제1 인버터 회로 또는 제2 인버터 회로의 동작 모드를 풀 브릿지 모드에서 하프 브릿지 모드로 변경한다. 제1 인버터 회로 또는 제2 인버터 회로의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 변경되면 제1 워킹 코일 또는 제2 워킹 코일의 전체 주파수 대역에서 출력 전력값이 낮아진다. 이에 따라서 제1 워킹 코일의 구동 주파수 및 제2 워킹 코일의 구동 주파수의 차이값은 가청 주파수 대역의 경계값(예컨대, 20kHz)보다 커진다. 이러한 제어에 의해서 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음이 방지된다.

본 명세서의 일 실시예에서, 제어기는 제1 인버터 회로 또는 제2 인버터 회로의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이면 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하고, 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이면 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경한다.

제1 인버터 회로 또는 제2 인버터 회로의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경되면 제1 워킹 코일 또는 제2 워킹 코일의 구동 주파수를 변경하지 않고 제1 워킹 코일 또는 제2 워킹 코일의 출력 전력값을 조절할 수 있다. 따라서 제1 워킹 코일 또는 제2 워킹 코일의 출력 전력값이 제3 요구 전력값과 동일하게 조절되더라도 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음이 방지된다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 제1 워킹 코일, 상기 제1 워킹 코일의 제1 요구 전력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동되어 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로, 제2 워킹 코일, 상기 제2 워킹 코일의 제2 요구 전력값에 대응되는 제2 구동 주파수로 구동되어 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로 및 상기 제1 워킹 코일 또는 상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값이 제3 요구 전력값으로 변경되면 상기 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정하고, 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 상기 제3 구동 주파수의 차이값을 산출하고, 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하고, 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 제어기를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수보다 작고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 인버터 회로의 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 변경하고, 상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수를 상기 제3 요구 전력값과 대응되는 제4 구동 주파수로 변경한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 인버터 회로는 가변 캐패시터부 및 상기 가변 캐패시터부와 연결되는 릴레이부를 포함하고, 상기 제어기는 상기 릴레이부에 포함된 다수의 릴레이를 열거나 닫아서 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스 값을 하기 [수학식 1]의 (Cr,h)로 설정한다.

[수학식 1]

(여기서, (fr,h)는 상기 제2 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 주파수와 동일한 값이고, 상기 Lr은 상기 제2 인버터 회로에 포함되는 제2 인덕터의 인덕턴스 값임)

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수가 상기 제4 구동 주파수로 변경된 이후 상기 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수와 동일하고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하고, 상기 전력 제어 모드에 따라서 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값과 동일하게 조절한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하고, 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 상기 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 상기 제1 워킹 코일을 제1 요구 전력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동시키는 단계, 상기 제2 워킹 코일을 제2 요구 전력값에 대응되는 제2 구동 주파수로 구동시키는 단계, 상기 제1 워킹 코일 또는 상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값이 제3 요구 전력값으로 변경되면 상기 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정하는 단계, 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 상기 제3 구동 주파수의 차이값을 산출하는 단계, 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계 및 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계는 상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수보다 작고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 인버터 회로의 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 변경하는 단계 및 상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수를 상기 제3 요구 전력값과 대응되는 제4 구동 주파수로 변경하는 단계를 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 인버터 회로는 가변 캐패시터부 및 상기 가변 캐패시터부와 연결되는 릴레이부를 포함하고, 상기 제1 인버터 회로의 동작 모드가 상기 하프 브릿지 모드로 변경되면 상기 릴레이부에 포함된 다수의 릴레이가 열리거나 닫힘으로써 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스 값이 하기 [수학식 1]의 (Cr,h)로 설정된다.

[수학식 1]

또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수가 상기 제4 구동 주파수로 변경된 이후 상기 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하는 단계를 더 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계는 상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수와 동일하고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계 및 상기 전력 제어 모드에 따라서 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값과 동일하게 조절하는 단계를 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계는 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하는 단계 및 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 상기 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계를 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계는 상기 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계는 상기 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함한다.

본 명세서에 따른 유도 가열 장치는 2개의 워킹 코일이 동시에 구동될 때 워킹 코일의 출력 전력값을 요구 전력값과 동일하게 유지하면서 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음을 방지할 수 있다.

또한 본 명세서에 따른 유도 가열 장치는 서로 다른 특성을 갖는 여러 종류의 용기를 가열할 때 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음을 방지할 수 있다.

도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성도이다.

도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 풀 브릿지 모드일 때 스위칭 신호, 입력 전압, 공진 전류의 파형을 각각 나타낸다.

도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이고 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드일 때 스위칭 신호, 입력 전압, 공진 전류의 파형을 각각 나타낸다.

도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이고 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 위상 변이 모드일 때 스위칭 신호, 입력 전압, 공진 전류의 파형을 각각 나타낸다.

도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 풀 브릿지 모드일 때 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 풀 브릿지 모드인 상태에서 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 펄스 주파수 변조 모드로 설정될 때, 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정될 때, 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 설정될 때 유도 가열 장치의 전력 변환 효율을 각각 나타내는 그래프이다.

도 9는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 하프 브릿지 모드일 때 스위칭 신호, 입력 전압, 공진 전류의 파형을 각각 나타낸다.

도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이고 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드일 때 스위칭 신호, 입력 전압, 공진 전류의 파형을 각각 나타낸다.

도 11은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 하프 브릿지 모드일 때 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 12는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 인버터 회로의 동작 모드가 하프 브릿지 모드인 상태에서 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 펄스 주파수 변조 모드로 설정될 때와 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정될 때 유도 가열 장치의 전력 변환 효율을 각각 나타내는 그래프이다.

도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 공진 주파수와 제2 워킹 코일의 공진 주파수가 서로 다른 상태에서 제1 워킹 코일의 요구 전력값이 변경되었을 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 14는 도 13의 실시예에서 간섭 소음 방지를 위해 제1 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 변경될 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 15는 본 명세서의 다른 실시예에서 제1 워킹 코일의 공진 주파수와 제2 워킹 코일의 공진 주파수가 서로 동일한 상태에서 제1 워킹 코일의 요구 전력값이 변경되었을 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 16은 도 15의 실시예에서 간섭 소음 방지를 위해 제1 워킹 코일의 전력 제어 모드가 변경될 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 17은 본 명세서의 다른 실시예에서 제1 워킹 코일의 공진 주파수와 제2 워킹 코일의 공진 주파수가 서로 동일한 상태에서 제2 워킹 코일의 요구 전력값이 변경되었을 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 18은 도 17의 실시예에서 간섭 소음 방지를 위해 제2 워킹 코일의 전력 제어 모드가 변경될 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 19는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 2을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 본체를 구성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(104)를 포함한다.

커버 플레이트(104)는 케이스(102)의 상면과 결합하여 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(104)는 음식물의 조리를 위한 용기가 놓일 수 있는 상판부(106)를 포함한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 상판부(106)는 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 재질로 이루어질 수 있으나 상판부(106)의 재질은 실시예에 따라 달라질 수 있다.

상판부(106)에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)와 각각 대응되는 가열 영역(12, 14)이 형성된다. 사용자가 가열 영역(12, 14)의 위치를 명확하게 인식할 수 있게 하기 위하여, 가열 영역(12, 14)에 대응되는 선이나 도형이 상판부(106) 상에 인쇄 또는 표시될 수 있다.

케이스(102)는 상부가 개방된 육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일 어셈블리(122, 124)가 배치된다. 또한 케이스(102) 내부에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나 각 가열 영역(12, 14)의 파워 레벨을 조절하게 하는 기능과, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(114)가 구비된다. 인터페이스부(114)는 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 이루어질 수 있으나, 실시예에 따라서 다른 구조를 갖는 인터페이스부(114)가 사용될 수도 있다.

또한 상판부(106)에는 인터페이스부(114)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 구비된다. 사용자의 조작을 위하여, 조작 영역(118)에는 문자나 이미지 등이 미리 인쇄될 수 있다. 사용자는 조작 영역(118)에 미리 인쇄된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 터치함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 또한 인터페이스부(114)에 의해서 출력되는 정보는 조작 영역(118)을 통해서 표시될 수 있다.

사용자는 인터페이스부(114)를 통해서 각각의 가열 영역(12, 14)의 파워 레벨을 설정할 수 있다. 파워 레벨은 조작 영역(118) 상에 숫자(예컨대, 1, 2, 3, ..., 9)로 표시될 수 있다. 각각의 가열 영역(12, 14)에 대한 파워 레벨이 설정되면 각각의 가열 영역(12, 14)과 대응되는 워킹 코일의 요구 전력값 및 구동 주파수가 결정된다. 제어기는 결정된 구동 주파수에 기초하여 각각의 워킹 코일의 출력 전력값이 사용자에 의하여 설정된 요구 전력값과 일치하도록 각각의 워킹 코일을 구동시킨다.

또한 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)나 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전원부(112)가 배치된다.

참고로 도 2의 실시예에서는 케이스(102) 내부에 배치된 두 개의 워킹 코일 어셈블리, 즉 제1 워킹 코일 어셈블리(122) 및 제2 워킹 코일 어셈블리(124)가 예시적으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 케이스(102) 내부에 세 개 이상의 워킹 코일 어셈블리가 배치될 수도 있다.

워킹 코일 어셈블리(122, 124)는 전원부(112)에 의해 공급되는 고주파 교류 전류를 이용하여 유도 자계를 형성하는 워킹 코일 및 용기에 의해 발생하는 열로부터 코일을 보호하기 위한 단열 시트를 포함한다. 예를 들어 도 2에서 제1 워킹 코일 어셈블리(122)는 제1 가열 영역(12)에 놓여지는 용기를 가열하기 위한 제1 워킹 코일(132) 및 제1 단열 시트(130)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았으나, 제2 워킹 코일 어셈블리(124)는 제2 워킹 코일 및 제2 단열 시트를 포함한다. 실시예에 따라서는 단열 시트가 배치되지 않을 수도 있다.

또한 각각의 워킹 코일의 중심부에는 온도 센서가 배치된다. 예를 들어 도 2에서 제1 워킹 코일(134)의 중심부에는 온도 센서(134)가 배치된다. 온도 센서는 각각의 가열 영역에 놓여진 용기의 온도를 측정한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 온도 센서는 용기의 온도에 따라서 저항값이 변화하는 가변 저항을 갖는 서미스터 온도 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서의 일 실시예에서 온도 센서는 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하며, 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압은 제어기에 전달된다. 제어기는 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압의 크기에 기초하여 용기의 온도를 확인하고, 용기의 온도가 미리 정해진 기준값 이상이면 워킹 코일의 출력 전력값을 낮추거나 워킹 코일의 구동을 중단시키는 과열 보호 동작을 수행한다.

또한 도 2에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 제어기를 포함한 다수의 회로 또는 소자가 실장되는 기판이 배치될 수 있다. 제어기는 인터페이스부(114)를 통해서 입력되는 사용자의 가열 시작 명령에 따라서 각각의 워킹 코일을 구동시켜 가열 동작을 수행할 수 있다. 사용자가 인터페이스부(114)를 통해서 가열 종료 명령을 입력하면 제어기는 워킹 코일의 구동을 중단시켜 가열 동작을 종료시킨다.

도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 제1 정류 회로(202), 제1 평활화 회로(L1, C1), 제1 인버터 회로(204), 제1 워킹 코일(132), 제2 정류 회로(212), 제2 평활화 회로(L3, C5), 제2 인버터 회로(214), 제2 워킹 코일(142), 제1 구동 회로(22), 제2 구동 회로(24), 제어기(2)를 포함한다.

제1 정류 회로(202)는 다수의 다이오드 소자(D1, D2, D3, D4)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 제1 정류 회로(202)는 브릿지 다이오드 회로일 수 있으며, 실시예에 따라 다른 회로일 수 있다. 제1 정류 회로(202)는 전원 장치(20)로부터 공급되는 교류 입력 전압을 정류하여 맥동 파형을 갖는 전압을 출력한다.

제1 평활화 회로(L1, C1)는 제1 정류 회로(202)에 의해서 정류된 전압을 평활화하여 직류 링크 전압을 출력한다. 제1 평활화 회로(L1, C1)는 제1 인덕터(L1) 및 제1 직류 링크 캐패시터(C1)를 포함한다.

제1 인버터 회로(204)는 제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4), 제2 인덕터(L2), 다수의 캐패시터를 포함하는 가변 캐패시터부(C2, C3, C4), 릴레이부(206)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)의 제1 인버터 회로(204)는 4개의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)를 포함하는 풀 브릿지 회로로 구성된다.

제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4)는 각각 제1 구동 회로(22)로부터 출력되는 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)에 의해서 턴 온 및 턴 오프된다. 각각의 스위칭 소자((SW1, SW2, SW3, SW4)는 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 하이 레벨일 때 턴 온되고, 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 로우 레벨일 때 턴 오프된다.

각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 임의의 스위칭 소자들은 서로 상보적으로 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 예를 들어 임의의 동작 모드에서, 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴 온(턴 오프) 되는 동안 제2 스위칭 소자(SW2)는 턴 오프(턴 온)될 수 있다. 본 명세서에는 서로 상보적으로 턴 온 및 턴 오프되는 스위칭 소자들이 '서로 상보적인' 스위칭 소자들로 지칭된다.

또한 각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 임의의 스위칭 소자들은 서로 동일하게 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 예를 들어 임의의 동작 모드에서, 제1 스위칭 소자(SW1)는 제3 스위칭 소자(SW3)와 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 본 명세서에는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프되는 스위칭 소자들이 '서로 대응되는' 스위칭 소자들로 지칭된다.

제1 인버터 회로(204)에 포함된 스위칭 소자들(SW1, SW2, SW3, SW4)의 턴 온 및 턴 오프 동작, 즉 스위칭 동작에 의해서, 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 직류 링크 전압이 교류 전압(교류 전류)으로 변환된다. 제1 인버터 회로(204)에 의해서 변환되는 교류 전압(교류 전류)은 제2 인덕터(L2), 제1 워킹 코일(132) 및 다수의 가변 캐패시터부(C2, C3, C4)로 공급된다. 제1 인버터 회로(204)에 의해서 교류 전압(교류 전류)이 공급되면 제1 워킹 코일(132)에 공진 현상이 발생하여 용기에 열 에너지가 공급된다.

본 명세서에서 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)는 각각 미리 정해진 듀티 비(duty ratio)를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이다.

릴레이부(206)는 각각의 가변 캐패시터부(C2, C3, C4)와 직렬로 연결되는 다수의 릴레이를 포함한다. 릴레이부(206)에 포함되는 각각의 릴레이는 제어기(2)의 제어 신호에 의해서 열리거나 닫힐 수 있다.

본 명세서에서, 제어기(2)의 제어에 의해서 닫힌 릴레이의 개수에 따라서 가변 캐패시터부(C2, C3, C4)의 전체 캐패시턴스 값이 달라질 수 있다. 즉, 제어기(2)는 릴레이부(206)에 포함된 릴레이를 열거나 닫음으로써 가변 캐패시터부(C2, C3, C4)의 캐패시턴스 값을 조절할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(202)의 동작 모드를 결정하고, 가변 캐패시터부(C2, C3, C4)의 캐패시턴스 값이 제1 인버터 회로(202)의 동작 모드와 대응되도록 릴레이부(206)에 포함된 각각의 릴레이의 개폐 상태를 제어할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 가변 캐패시터부(C2, C3, C4)의 캐패시턴스 값에 따라서 워킹 코일(132)에 흐르는 공진 전류의 주파수가 조절될 수 있다.

도 3의 실시예에서 가변 캐패시터부는 병렬로 연결되는 3개의 캐패시터(C2, C3, C4)를 포함한다. 그러나 가변 캐패시터부에 포함되는 캐패시터의 개수는 실시예에 따라서 달라질 수 있다. 또한 가변 캐패시터부에 포함되는 캐패시터의 연결 상태(직렬 또는 병렬)는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 제2 정류 회로(212)는 다수의 다이오드 소자(D5, D6, D7, D8)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 제2 정류 회로(212)는 브릿지 다이오드 회로일 수 있으며, 실시예에 따라 다른 회로일 수 있다. 제2 정류 회로(212)는 전원 장치(20)로부터 공급되는 교류 입력 전압을 정류하여 맥동 파형을 갖는 전압을 출력한다.

제2 평활화 회로(L3, C5)는 제2 정류 회로(212)에 의해서 정류된 전압을 평활화하여 직류 링크 전압을 출력한다. 제2 평활화 회로(L3, C5)는 제3 인덕터(L3) 및 제2 직류 링크 캐패시터(C5)를 포함한다.

제2 인버터 회로(214)는 제6 캐패시터(C6), 제7 캐패시터(C7), 제5 스위칭 소자(SW5), 제6 스위칭 소자(SW6)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)의 제2 인버터 회로(214)는 2개의 스위칭 소자(SW5, SW6)를 포함하는 하프 브릿지 회로로 구성된다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서, 제2 인버터 회로(214)는 제1 인버터 회로(204)와 마찬가지로 4개의 스위칭 소자를 포함하는 풀 브릿지 회로로 구성될 수도 있다.

제5 스위칭 소자(SW5), 제6 스위칭 소자(SW6)는 각각 제2 구동 회로(24)로부터 출력되는 제5 스위칭 신호(S5), 제6 스위칭 신호(S6)에 의해서 상보적으로 턴 온 및 턴 오프된다.

도 3에는 각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)가 IGBT 소자인 실시예가 도시되어 있으나, 각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)는 실시예에 따라서 다른 타입의 스위칭 소자(예컨대, BJT 또는 FET 등)일 수도 있다.

제2 인버터 회로(214)에 포함된 스위칭 소자들(SW5, SW6)의 턴 온 및 턴 오프 동작, 즉 스위칭 동작에 의해서, 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 직류 링크 전압이 교류 전압(교류 전류)으로 변환된다. 제2 인버터 회로(214)에 의해서 변환되는 교류 전압(교류 전류)은 제2 워킹 코일(142)로 공급된다. 제2 인버터 회로(214)에 의해서 교류 전압(교류 전류)이 공급되면 제2 워킹 코일(142)에 공진 현상이 발생하여 용기에 열 에너지가 공급된다.

본 명세서에서 제5 스위칭 신호(S5), 제6 스위칭 신호(S6)는 각각 미리 정해진 듀티 비를 갖는 PWM 신호이다.

각각의 인버터 회로(204, 214)로부터 출력되는 교류 전류가 공급되면 각각의 워킹 코일(132, 142)이 구동된다. 각각의 워킹 코일(132, 142)이 구동되면 각각의 워킹 코일(132, 142)의 상부에 놓인 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다. 각각의 워킹 코일(132, 142)이 구동될 때 실제로 발생하는 전력의 크기, 즉 각각의 워킹 코일(132, 142)의 출력 전력값에 따라서 용기에 공급되는 열 에너지의 크기가 달라진다.

제어기(2)는 사용자가 가열 영역에 대하여 설정한 파워 레벨에 대응되도록 각각의 워킹 코일(132, 142)의 구동 주파수를 결정한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 각각의 파워 레벨에 대응되는 구동 주파수가 기록된 테이블이나 각각의 파워 레벨과 구동 주파수 간의 관계식을 참조하여 각각의 워킹 코일(132, 142)의 구동 주파수를 결정할 수 있다. 또한 사용자가 설정한 파워 레벨에 따라서 각각의 워킹 코일(132, 142)이 출력해야 하는 전력의 크기, 즉 요구 전력값이 결정된다.

제어기(2)는 결정된 구동 주파수에 대응되는 제어 신호를 각각의 구동 회로(22, 44)에 공급한다. 각각의 구동 회로(22, 24)는 제어기(2)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 제어기(2)에 의해서 결정된 구동 주파수에 대응되는 듀티비를 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 출력한다.

사용자가 유도 가열 장치(10)의 인터페이스부를 조작하여 유도 가열 장치(10)를 전원 온(Power On) 상태로 변경하면, 전원 장치(20)로부터 유도 가열 장치에 전력이 공급되면서 유도 가열 장치(10)는 구동 대기 상태가 된다. 이어서 사용자는 유도 가열 장치(10)의 각각의 워킹 코일(132, 142) 상부에 용기를 올려 놓고 용기에 대한 파워 레벨을 설정함으로써 각각의 워킹 코일(132, 142)에 대한 가열 시작 명령을 입력한다. 사용자가 가열 시작 명령을 입력하면, 사용자가 설정한 파워 레벨에 따라서 각각의 워킹 코일(132, 142)에 요구되는 전력값, 즉 요구 전력값이 결정된다.

사용자에 의한 가열 시작 명령을 수신한 제어기(2)는 각각의 워킹 코일(132, 142)의 요구 전력값에 대응되는 구동 주파수를 결정하고, 결정된 구동 주파수에 대응되는 제어 신호를 각각의 구동 회로(22, 24)에 공급한다. 이에 따라서 각각의 구동 회로(22, 24)로부터 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)가 출력되고, 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)가 각각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)에 입력되면서 각각의 워킹 코일(132, 142)이 구동된다. 각각의 워킹 코일(132, 142)이 구동되면 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다.

한편, 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수로 구동되어 용기가 가열되고 있을 때, 사용자에 의해서 제1 워킹 코일(132) 또는 제2 워킹 코일(142)의 요구 전력값이 제3 요구 전력값으로 바뀔 수 있다. 예를 들어 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력값이 제1 요구 전력값(예컨대, 2000W)에서 제3 요구 전력값(예컨대, 500W)으로 바뀌면, 제어기(2)는 제1 워킹 쾨일(132)의 구동 주파수를 제3 요구 전력값(예컨대, 500W)에 대응되는 제3 구동 주파수로 변경해야 한다.

이처럼 제1 워킹 코일(132) 또는 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수가 제3 구동 주파수로 변경되면, 구동 주파수가 변경되지 않은 나머지 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값에 따라서 간섭 소음이 발생할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132) 또는 제2 워킹 코일(142)의 요구 전력값이 제3 요구 전력값으로 변경되면 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정한다. 전술한 바와 같은 간섭 소음을 방지하기 위하여, 제어기(2)는 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값을 산출한다. 본 명세서에서, 2개의 구동 주파수들 간의 차이값은 2개의 구동 주파수들중 큰 값에서 작은 값을 뺀 값을 의미한다.

제어기(2)는 산출된 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위(예컨대, 5kHz 이상이고 20kHz 이하)에 포함되면 간섭 소음 방지를 위해 제1 인버터 회로(204) 또는 제2 인버터 회로(214)의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경한다.

본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수가 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수보다 작고, 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 간섭 소음 방지를 위해 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 풀 브릿지 모드에서 하프 브릿지 모드로 변경하고, 제3 요구 전력값과 대응되는 제1 워킹 코일(132)의 제4 구동 주파수를 결정한다. 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 제4 주파수로 변경한다.

제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드에서 하프 브릿지 모드로 변경되면, 제1 워킹 코일(132)의 전체 주파수 대역에서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 낮아진다. 따라서 제3 요구 전력값과 대응되는 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수, 즉 제4 구동 주파수가 낮아진다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수(제4 구동 주파수) 및 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수(제2 구동 주파수) 간의 차이값이 미리 정해진 소음 회피값(예컨대, 22kHz) 이상의 값이 된다. 본 명세서에서, 소음 회피값은 가청 주파수 대역의 경계값 중 최대값(예컨대, 20kHz)보다 큰 값으로 설정될 수 있으며, 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수가 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수와 동일하고, 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하고, 변경된 전력 제어 모드에 따라서 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값과 동일하게 조절한다.

본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이면 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경할 수 있다. 또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이면 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정되면, 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경할 수 있다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 설정되면, 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절함으로써 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경할 수 있다.

이처럼 전력 제어 모드가 변경된 이후 변경된 전력 제어 모드에 따라서 워킹 코일의 출력 전력값이 제3 요구 전력값으로 변경되면, 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동 주파수는 변경되지 않고 그대로 유지된다. 따라서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수의 차이값이 가청 주파수 대역을 벗어나게 되어 간섭 소음이 방지된다.

본 명세서의 다른 실시예에서, 제어기(2)는 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위(예컨대, 2kHz 이상이고 5kHz 미만)에 포함되면 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수를 동일하게 설정할 수 있다. 이러한 제어에 의해서 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)의 구동으로 인한 간섭 소음의 발생이 방지된다.

또한 본 명세서의 다른 실시예에서, 제어기(2)는 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위에 포함되지 않을 경우 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동 주파수를 제3 구동 주파수로 설정하고 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수를 변경하지 않는다. 이는 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위에 포함되지 않으면 간섭 소음이 발생하지 않기 때문이다.

참고로 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위의 경계값들은 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있다.

제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드일 때, 제어기(2)는 도 4에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)를 출력하도록 구동 회로(22)에 제어 신호를 인가한다.

또한 제어기(2)는 도 4에 도시된 바와 같이 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 1주기(TS1) 동안 제1 워킹 코일(132)에 공급되는 공진 전류가 1회 출력되도록, 다시 말해서 제1 워킹 코일(132)에 공급되는 공진 전류의 주파수가 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 주파수의 1배가 되도록 하기 위하여, 가변 캐패시터부(C1, C2, C3)의 캐패시턴스 값을 하기 [수학식 1]과 같이 Cr,f로 설정한다.

[수학식 1]에서 (fr,f)는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 주파수와 동일하고, Lr은 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값을 의미한다.

제어기(2)는 가변 캐패시터부(C1, C2, C3)의 전체 캐패시턴스 값이 [수학식 1]의 캐패시턴스 값(Cr,f)과 일치하도록 릴레이부(206)에 포함된 릴레이들을 각각 열거나 닫는다. 가변 캐패시터부(C1, C2, C3)의 캐패시턴스 값 조절이 완료되면 제어기(2)는 제1 구동 회로(22)를 통해서 도 4에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)를 제1 인버터 회로(204)에 공급한다. 이에 따라서 용기에 대한 가열이 수행된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 스위칭 신호는 1주기(TS1) 내에서 턴 온 구간 및 턴 오프 구간을 갖는다. 본 명세서에서 턴 온 구간의 시간은 턴 온 시간(TS11)으로 지칭되고, 턴 오프 구간의 시간은 턴 오프 시간(TS12)으로 지칭된다. 또한 1주기(TS1)에 대한 턴 온 시간(TS11)의 비율이 스위칭 신호의 듀티비(duty ratio)로 지칭된다. 예를 들어 제1 스위칭 신호(S1)의 1주기(TS1)가 1초이고 턴 온 시간(TS11)이 0.5초일 경우, 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비는 50%(또는 0.5)이다.

도 4을 참조하면, 제1 스위칭 소자(SW1)는 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 상보적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제3 스위칭 소자(SW3)는 제4 스위칭 소자(SW4)와 서로 상보적으로 턴 온 및 턴 오프된다.

도 4에는 도 4의 회로도에서 a노드 및 b노드 사이의 전압의 크기인 Vab의 파형이 도시되어 있다. 여기서 Vab는 제1 워킹 코일(132)에 입력되는 입력 전압의 크기인 입력 전압값(Vin)과 동일하다. 또한 도 4에는 제1 워킹 코일(132)에 입력되는 입력 전류, 즉 공진 전류의 파형이 도시되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드일 때, 입력 전압(Vab) 및 공진 전류는 서로 동일한 주파수를 갖는다. 또한 입력 전압(Vab) 및 공진 전류의 주파수는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 주파수와 동일하다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 전압 이득은 최대값(예컨대, 1)으로 유지되므로 용기에 대한 안정적인 전력 공급이 가능해진다.

제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 결정되면 제어기(2)는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티비를 조절한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 턴 온 시간(TS11)(또는 제2 스위칭 신호(S2) 및 제3 스위칭 신호(S3)의 턴 오프 시간) 및 제2 스위칭 신호(S2) 및 제3 스위칭 신호(S3)의 턴 온 시간(TS12)(또는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 턴 오프 시간)에 따라서 입력 전압의 크기(Vab) 및 공진 전류의 크기가 각각 달라진다. 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값은 입력 전압의 크기(Vab) 및 공진 전류의 크기에 따라서 달라지므로, 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 턴 온 시간(TS11), 즉 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 듀티비를 조절함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 수 있다.

예를 들어 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 턴 온 시간(TS11)을 증가시킴으로써, 다시 말해서 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 듀티비를 증가시킴으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 증가시킬 수 있다. 반대로 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 턴 온 시간(TS11)을 감소시킴으로써, 다시 말해서 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 듀티비를 감소시킴으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 감소시킬 수 있다.

도 5의 실시예에서 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 듀티비는 도 4의 실시예의 제1 스위칭 신호(S1) 및 제4 스위칭 신호(S4)의 듀티비보다 작다. 따라서 도 5의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 도 4의 실시예의 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값보다 작다.

제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 결정되면 제어기(2)는 서로 대응되는 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 서로 대응되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차(또는 제2 스위칭 신호(S2) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차)에 따라서 입력 전압의 크기(Vab) 및 공진 전류의 크기가 각각 달라진다. 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값은 입력 전압의 크기(Vab) 및 공진 전류의 크기에 따라서 달라지므로, 제어기(2)는 서로 대응되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차를 조절함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 수 있다.

예를 들어 제어기(2)는 서로 대응되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차를 감소시킴으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 증가시킬 수 있다. 반대로 제어기(2)는 서로 대응되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차를 증가시킴으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 감소시킬 수 있다.

도 6의 실시예에서 서로 대응되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차(90°)는 도 13의 실시예의 서로 대응되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차(0°)보다 크다. 따라서 도 6의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 도 4의 실시예의 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값보다 작다.

본 명세서의 일 실시예에서, 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드일 때, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력값을 미리 정해진 기준 전력값과 비교하여 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 결정할 수 있다. 예를 들어 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력값이 기준 전력값보다 작으면 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 결정하고, 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력값이 기준 전력값보다 작지 않으면 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드를 위상 변이 모드로 결정할 수 있다.

도 7에는 풀 브릿지 모드에서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비가 50%일 때 제1 워킹 코일(132)의 공진 특성 곡선(41) 및 풀 브릿지 모드에서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비가 30%일 때 제1 워킹 코일(132)의 공진 특성 곡선(42)이 각각 도시되어 있다. 도 7에서 fr은 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수이다.

도 7에 도시된 바와 같이 풀 브릿지 모드에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 f1일 때, 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비가 50%로 설정되면 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 P1이 된다. 그러나 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 f1으로 유지하면서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비를 50%에서 30%로 감소시키면 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 P2로 감소한다. 따라서 제어기(2)는 풀 브릿지 모드에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 동일한 값으로 유지하면서, 비대칭 펄스 폭 변조 방식에 따라서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비를 조절하는 것만으로도 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값을 조절할 수 있다.

또한 도 7의 그래프는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차가 0°일 때의 공진 특성 곡선(41) 및 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차가 90°일 때의 공진 특성 곡선(42)일 수도 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 풀 브릿지 모드에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 f1일 때, 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차가 0°로 설정되면 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 P1이 된다. 그러나 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 f1으로 유지하면서 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차를 90°로 증가시키면 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 P2로 감소한다. 따라서 제어기(2)는 풀 브릿지 모드에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 동일한 값으로 유지하면서, 위상 변이 방식에 따라서 제1 스위칭 신호(S1) 및 제3 스위칭 신호(S3) 간의 위상차를 조절하는 것만으로도 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 수 있다.

도 8에는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드인 상태에서 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 펄스 주파수 변조 모드일 때, 즉 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 조절하여 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 때 각각의 입력 전력값에 대한 전력 변환 효율을 나타내는 그래프(43)가 도시되어 있다.

또한 도 8에는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드인 상태에서 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드일 때, 즉 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 변경하지 않고 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 때 각각의 입력 전력값에 대한 전력 변환 효율을 나타내는 그래프(44)가 도시되어 있다.

또한 도 8에는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드인 상태에서 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 위상 변이 모드일 때, 즉 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 변경하지 않고 서로 대응되는 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 때 각각의 입력 전력값에 대한 전력 변환 효율을 나타내는 그래프(45)가 도시되어 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 입력 전력값의 전 범위에 걸쳐서 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드 또는 위상 변이 모드로 설정될 때의 전력 변환 효율이 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 펄스 주파수 변조 모드로 설정될 때의 전력 변환 효율보다 높다. 따라서 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드로 설정된 상태에서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 비대칭 펄스 폭 변조 방식 또는 위상 변이 방식으로 조절함으로써 종래의 유도 가열 장치에 비해 제1 워킹 코일(132)의 전력 변환 효율이 증대된다.

제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 결정되면, 제어기(2)는 도 9에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)를 출력하도록 제1 구동 회로(22)에 제어 신호를 인가한다.

또한 제어기(2)는 도 9에 도시된 바와 같이 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 1주기(TS2) 동안 제1 워킹 코일(132)에 공급되는 공진 전류가 1회 출력되도록, 다시 말해서 제1 워킹 코일(132)에 공급되는 공진 전류의 주파수가 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 주파수의 1배가 되도록 하기 위하여, 가변 캐패시터부(C1, C2, C3)의 캐패시턴스 값을 하기 [수학식 2]와 같이 Cr,h로 설정한다.

[수학식 2]에서 (fr,h)는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 주파수와 동일하고, Lr은 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값을 의미한다.

제어기(2)는 가변 캐패시터부(C1, C2, C3)의 전체 캐패시턴스 값이 [수학식 8]의 캐패시턴스 값(Cr,h)과 일치하도록 릴레이부(206)에 포함된 릴레이들을 각각 열거나 닫는다. 가변 캐패시터부(C1, C2, C3)의 캐패시턴스 값 조절이 완료되면 제어기(2)는 제1 구동 회로(22)를 통해서 도 9에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)를 인버터 회로(204)에 공급한다. 이에 따라서 용기에 대한 가열이 수행된다.

도 9를 참조하면, 제1 스위칭 소자(SW1)는 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 상보적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제3 스위칭 소자(SW3)는 지속적으로 턴 온 상태를 유지하고, 제4 스위칭 소자(SW4)는 지속적으로 턴 오프 상태를 유지한다.

도 9에는 도 4의 회로도에서 a노드 및 b노드 사이의 전압의 크기인 Vab의 파형이 도시되어 있다. 여기서 Vab는 제1 워킹 코일(132)에 입력되는 입력 전압의 크기인 입력 전압값(Vin)과 동일하다. 또한 도 9에는 제1 워킹 코일(132)에 입력되는 입력 전류, 즉 공진 전류의 파형이 도시되어 있다.

도 9에 도시된 바와 같이 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드일 때, 입력 전압(Vab) 및 공진 전류는 서로 동일한 주파수를 갖는다. 또한 입력 전압(Vab) 및 공진 전류의 주파수는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 주파수와 동일하다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 전압 이득은 최대값(예컨대, 1)으로 유지되므로 용기에 대한 안정적인 전력 공급이 가능해진다.

한편, 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 결정되면 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 결정한다. 비대칭 펄스 폭 변조 모드에서, 제어기(2)는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 주파수를 그대로 유지하면서 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티비를 조절함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 수 있다.

제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 결정되면 제어기(2)는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티비를 조절한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭 신호(S1)의 턴 온 시간(TS21)(또는 제2 스위칭 신호(S2)의 턴 오프 시간) 및 제2 스위칭 신호(S2)의 턴 온 시간(TS22)(또는 제1 스위칭 신호(S1)의 턴 오프 시간)에 따라서 입력 전압의 크기(Vab) 및 공진 전류의 크기가 각각 달라진다. 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값은 입력 전압의 크기(Vab) 및 공진 전류의 크기에 따라서 달라지므로, 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(S1)의 턴 온 시간(TS21), 즉 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비를 조절함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 수 있다.

예를 들어 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(S1)의 턴 온 시간(TS21)을 증가시킴으로써, 다시 말해서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비를 증가시킴으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 증가시킬 수 있다. 반대로 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(S1)의 턴 온 시간(TS21)을 감소시킴으로써, 다시 말해서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비를 감소시킴으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 감소시킬 수 있다.

도 10의 실시예에서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비는 도 9의 실시예의 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비보다 작다. 따라서 도 10의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값은 도 9의 실시예의 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값보다 작다.

도 11에는 하프 브릿지 모드에서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비가 50%일 때 제1 워킹 코일(132)의 공진 특성 곡선(51) 및 하프 브릿지 모드에서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비가 30%일 때 제1 워킹 코일(132)의 공진 특성 곡선(52)이 각각 도시되어 있다. 도 11에서 fr은 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수이다.

도 11에 도시된 바와 같이 하프 브릿지 모드에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 f1일 때, 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비가 50%로 설정되면 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 P1이 된다. 그러나 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 f1으로 유지하면서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비를 50%에서 30%로 감소시키면 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값은 P2로 감소한다. 따라서 제어기(2)는 하프 브릿지 모드에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 동일한 값으로 유지하면서, 비대칭 펄스 폭 변조 방식에 따라서 제1 스위칭 신호(S1)의 듀티비를 조절하는 것만으로도 제1 워킹 코일(132)의 실제 전력값을 조절할 수 있다.

도 12에는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드인 상태에서 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 펄스 주파수 변조 모드일 때, 즉 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 조절하여 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 때 각각의 입력 전력값에 대한 전력 변환 효율을 나타내는 그래프(53)가 도시되어 있다.

또한 도 12에는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드인 상태에서 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드일 때, 즉 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 변경하지 않고 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 조절할 때 각각의 입력 전력값에 대한 전력 변환 효율을 나타내는 그래프(54)가 도시되어 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 입력 전력값의 전 범위에 걸쳐서 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정될 때의 전력 변환 효율이 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 펄스 주파수 변조 모드로 설정될 때의 전력 변환 효율보다 높다. 따라서 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 설정된 상태에서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 비대칭 펄스 폭 변조 방식으로 조절함으로써 종래의 유도 가열 장치에 비해 제1 워킹 코일(132)의 전력 변환 효율이 증대된다.

전술한 바와 같이 본 명세서에 따른 유도 가열 장치(10)는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 풀 브릿지 모드 또는 하프 브릿지 모드로 설정하여 용기를 가열할 수 있다. 따라서 간섭 소음 없이 다양한 특성을 갖는 용기를 가열할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법의 실시예들이 기술된다.

도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 공진 주파수와 제2 워킹 코일의 공진 주파수가 서로 다른 상태에서 제1 워킹 코일의 요구 전력값이 변경되었을 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다. 또한 도 14는 도 13의 실시예에서 간섭 소음 방지를 위해 제1 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 변경될 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 13을 참조하면, 사용자는 제1 가열 영역(12)에 용기를 올려 놓고 가열 시작 명령을 입력한다. 사용자가 제1 가열 영역(12)에 대하여 설정한 파워 레벨과 대응되는 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 전력값은 P1이고, 제1 요구 전력값(P1)과 대응되는 구동 주파수는 16kHz이다. 이에 따라서 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 풀 브릿지 모드로 설정하고 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수를 16kHz로 설정하고 제1 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)은 공진 특성 곡선(61)과 같은 공진 특성을 나타낸다. 제1 워킹 코일(132)은 16kHz의 구동 주파수로 구동되며 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값은 P1이 된다. 이 때 제1 워킹 코일(204)의 공진 주파수는 14kHz이다.

또한 사용자는 제2 가열 영역(14)에 용기를 올려 놓고 가열 시작 명령을 입력한다. 사용자가 제2 가열 영역(14)에 대하여 설정한 파워 레벨과 대응되는 제2 워킹 코일(142)의 제2 요구 전력값은 P2이고, 제2 요구 전력값(P2)와 대응되는 구동 주파수는 37kHz이다. 이에 따라서 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수를 37kHz로 설정하고 제2 구동 회로(24)에 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제2 워킹 코일(142)은 공진 특성 곡선(62)과 같은 공진 특성을 나타낸다. 제2 워킹 코일(142)은 37kHz의 구동 주파수로 구동되며 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력값은 P2가 된다. 이 때 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수는 35kHz이다.

제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 구동되어 용기가 가열되고 있을 때, 사용자는 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨을 감소시킨다. 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨이 낮아지면 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력값은 P1에서 P3으로 낮아진다.

제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일, 즉 제1 워킹 코일(132)의 새로운 요구 전력값인 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 구동 주파수인 제3 구동 주파수를 결정한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 제3 주파수는 19kHz로 결정된다.

제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 제3 구동 주파수와 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일(제2 워킹 코일(142))의 구동 주파수(제2 구동 주파수)의 차이값을 산출한다. 도 13의 실시예에서, 제3 구동 주파수(19kHz)와 제2 구동 주파수(37kHz)의 차이값은 18이다.

제어기(2)는 산출된 차이값(18)이 미리 정해진 제1 기준 범위(예컨대, 5kHz 이상이고 20kHz 이하)에 포함되는지 확인한다. 산출된 차이값(18)이 제1 기준 범위에 포함되므로, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 변경한다. 이에 따라서 제1 인버터 회로(204)에는 도 9에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호들(S1, S2, S3, S4)이 각각 입력된다.

제1 인버터 회로(204)가 하프 브릿지 모드로 구동되면 제1 워킹 코일(132)의 전체 주파수 범위에서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 감소한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)은 도 14에 도시된 공진 특성 곡선(63)과 같은 새로운 공진 특성을 갖는다.

제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 변경한 후 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 제4 구동 주파수를 결정한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 제4 구동 주파수는 15kHz이다.

제1 인버터 회로(204)의 동작 모드 변경에 의해서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 제4 구동 주파수로 변경되면, 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수(37kHz)와 제1 워킹 코일(132)의 제4 구동 주파수(15kHz)의 차이값(22)은 미리 정해진 소음 회피값(예컨대, 22) 이상의 값이 되어 제2 기준 범위를 벗어나게 된다. 따라서 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)을 제4 구동 주파수(15kHz)로 구동시키고, 제2 워킹 코일(142)을 제2 구동 주파수(37kHz)로 구동시킨다. 이러한 제어에 의해서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 P1에서 P3으로 변경되더라도 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)의 구동으로 인한 간섭 소음이 발생하지 않는다.

한편, 도 10과 같이 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 변경된 이후 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력값이 변경되면, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경할 수 있다. 즉, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 변경하지 않고 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 변경함으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 변경할 수 있다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서, 제어기(2)는 도 10과 같이 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드로 변경된 이후 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력값이 변경된 이후에도 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 변경하여 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 변경할 수 있다.

도 15는 본 명세서의 다른 실시예에서 제1 워킹 코일의 공진 주파수와 제2 워킹 코일의 공진 주파수가 서로 동일한 상태에서 제1 워킹 코일의 요구 전력값이 변경되었을 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다. 또한 도 16은 도 15의 실시예에서 간섭 소음 방지를 위해 제1 워킹 코일의 전력 제어 모드가 변경될 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 15를 참조하면, 사용자는 제1 가열 영역(12)에 용기를 올려 놓고 가열 시작 명령을 입력한다. 사용자가 제1 가열 영역(12)에 대하여 설정한 파워 레벨과 대응되는 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 전력값은 P1이고, 제1 요구 전력값(P1)과 대응되는 구동 주파수는 22kHz이다. 이에 따라서 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 풀 브릿지 모드로 설정하고 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수를 22kHz로 설정하고 제1 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)은 공진 특성 곡선(65)과 같은 공진 특성을 나타낸다. 제1 워킹 코일(132)은 22kHz의 구동 주파수로 구동되며 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값은 P1이 된다. 이 때 제1 워킹 코일(204)의 공진 주파수는 20kHz이다.

또한 사용자는 제2 가열 영역(14)에 용기를 올려 놓고 가열 시작 명령을 입력한다. 사용자가 제2 가열 영역(14)에 대하여 설정한 파워 레벨과 대응되는 제2 워킹 코일(142)의 제2 요구 전력값은 P2이고, 제2 요구 전력값(P2)와 대응되는 구동 주파수는 22kHz이다. 이에 따라서 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수를 22kHz로 설정하고 제2 구동 회로(24)에 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제2 워킹 코일(142)은 공진 특성 곡선(65)과 같은 공진 특성을 나타낸다. 제2 워킹 코일(142)은 22kHz의 구동 주파수로 구동되며 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력값은 P2가 된다. 이 때 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수는 22kHz이다. 즉, 도 15의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수는 서로 동일하다.

제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일, 즉 제1 워킹 코일(132)의 새로운 요구 전력값인 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 구동 주파수인 제3 구동 주파수를 결정한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 제3 주파수는 30kHz로 결정된다.

제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 제3 구동 주파수와 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일(제2 워킹 코일(142))의 구동 주파수(제2 구동 주파수)의 차이값을 산출한다. 도 13의 실시예에서, 제3 구동 주파수(22kHz)와 제2 구동 주파수(30kHz)의 차이값은 8이다.

제어기(2)는 산출된 차이값(8)이 미리 정해진 제1 기준 범위(예컨대, 5kHz 이상이고 20kHz 이하)에 포함되는지 확인한다. 산출된 차이값(18)이 제1 기준 범위에 포함되고 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이므로, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경한다.

제1 인버터 회로(204)의 전력 제어 모드가 변경되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 제1 구동 주파수(22kHz)로 그대로 유지하면서 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호들의 듀티비 또는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절하여 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 P3으로 조절한다. 제어기(2)가 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호들의 듀티비를 감소시키거나 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호들 간의 위상차를 증가시킴으로써 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 감소되며, 제1 워킹 코일(132)은 도 16에 도시된 공진 특성 곡선(66)과 같은 새로운 공진 특성을 갖는다.

결국 도 16에 도시된 바와 같이 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 P3으로 변경되더라도, 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수는 서로 동일하다. 이러한 제어에 의해서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 P1에서 P3으로 변경되더라도 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)의 구동으로 인한 간섭 소음이 발생하지 않는다.

도 15 및 도 16의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수는 서로 동일하고, 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 전력값(P1) 및 제2 워킹 코일(142)의 제2 요구 전력값(P2)은 서로 동일하다. 그러나 본 명세서에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수가 서로 동일하지 않고, 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 전력값(P1) 및 제2 워킹 코일(142)의 제2 요구 전력값(P2)이 서로 동일하지 않더라도 적용될 수 있다.

도 17은 본 명세서의 다른 실시예에서 제1 워킹 코일의 공진 주파수와 제2 워킹 코일의 공진 주파수가 서로 동일한 상태에서 제2 워킹 코일의 요구 전력값이 변경되었을 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다. 또한 도 18은 도 17의 실시예에서 간섭 소음 방지를 위해 제2 워킹 코일의 전력 제어 모드가 변경될 때 각 워킹 코일의 공진 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

도 17을 참조하면, 사용자는 제1 가열 영역(12)에 용기를 올려 놓고 가열 시작 명령을 입력한다. 사용자가 제1 가열 영역(12)에 대하여 설정한 파워 레벨과 대응되는 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 전력값은 P1이고, 제1 요구 전력값(P1)과 대응되는 구동 주파수는 22kHz이다. 이에 따라서 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 풀 브릿지 모드로 설정하고 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수를 22kHz로 설정하고 제1 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)은 공진 특성 곡선(65)과 같은 공진 특성을 나타낸다. 제1 워킹 코일(132)은 22kHz의 구동 주파수로 구동되며 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력값은 P1이 된다. 이 때 제1 워킹 코일(204)의 공진 주파수는 20kHz이다.

제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 구동되어 용기가 가열되고 있을 때, 사용자는 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨을 감소시킨다. 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨이 낮아지면 제2 워킹 코일(142)의 요구 전력값은 P2에서 P3으로 낮아진다.

제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일, 즉 제2 워킹 코일(142)의 새로운 요구 전력값인 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 구동 주파수인 제3 구동 주파수를 결정한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 제3 요구 전력값(P3)에 대응되는 제3 주파수는 30kHz로 결정된다.

제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 제3 구동 주파수와 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일(제1 워킹 코일(132))의 구동 주파수(제1 구동 주파수)의 차이값을 산출한다. 도 13의 실시예에서, 제3 구동 주파수(22kHz)와 제1 구동 주파수(30kHz)의 차이값은 8이다.

제어기(2)는 산출된 차이값(8)이 미리 정해진 제1 기준 범위(예컨대, 5kHz 이상이고 20kHz 이하)에 포함되는지 확인한다. 산출된 차이값(18)이 제1 기준 범위에 포함되고 제2 인버터 회로(214)의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이므로, 제어기(2)는 제2 인버터 회로(214)의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경한다.

제2 인버터 회로(214)의 전력 제어 모드가 변경되면, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수를 제2 구동 주파수(22kHz)로 그대로 유지하면서 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 스위칭 신호들의 듀티비를 조절하여 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력값을 P3으로 조절한다. 제어기(2)가 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 스위칭 신호들의 듀티비를 감소시킴으로써, 제2 워킹 코일(122)은 도 18에 도시된 공진 특성 곡선(67)과 같은 새로운 공진 특성을 갖는다.

결국 도 18에 도시된 바와 같이 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력값이 P3으로 변경되더라도, 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수와 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수는 서로 동일하다. 이러한 제어에 의해서 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력값이 P2에서 P3으로 변경되더라도 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)의 구동으로 인한 간섭 소음이 발생하지 않는다.

도 17 및 도 18의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수는 서로 동일하고, 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 전력값(P1) 및 제2 워킹 코일(142)의 제2 요구 전력값(P2)은 서로 동일하다. 그러나 본 명세서에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수가 서로 동일하지 않고, 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 전력값(P1) 및 제2 워킹 코일(142)의 제2 요구 전력값(P2)이 서로 동일하지 않더라도 적용될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)의 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)을 사용자가 설정한 제1 요구 전력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동시킨다(702). 또한 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)을 사용자가 설정한 제2 요구 전력값에 대응되는 제2 구동 주파수로 구동시킨다(704).

제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 구동되고 있는 상태에서 사용자가 제1 워킹 코일(132) 또는 제2 워킹 코일(142)의 요구 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하면, 제어기(2)는 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정한다(706).

제어기(2)는 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값을 산출한다(708).

제어기(2)는 산출된 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 제1 인버터 회로(204) 또는 제2 인버터 회로(214)의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경한다(710).

본 명세서의 일 실시예에서, 제1 인버터 회로(204) 또는 제2 인버터 회로(214)의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계(710)는 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수가 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수보다 작고 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 제1 인버터 회로(204)의 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 변경하는 단계 및 제1 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 제3 요구 전력값과 대응되는 제4 구동 주파수로 변경하는 단계를 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제1 인버터 회로(204) 또는 제2 인버터 회로(214)의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계(710)는 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수가 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수와 동일하고 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 제3 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계 및 변경된 전력 제어 모드에 따라서 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값과 동일하게 조절하는 단계를 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제1 인버터 회로(204) 또는 제2 인버터 회로(214)의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계(710)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이면 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하는 단계 및 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이면 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계를 포함한다.

다시 도 19를 참조하면, 단계(710)을 통해서 동작 모드 또는 전력 제어 모드의 변경이 완료된 후 제어기(2)는 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경한다(712).

본 명세서의 일 실시예에서, 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계(712)는 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정되면 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함한다.

또한 본 명세서의 일 실시예에서, 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계(712)는 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 설정되면 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절함으로써 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함한다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 본 명세서에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은 제1 인버터 회로(132)의 구동 주파수가 제4 구동 주파수로 변경된 이후 제1 인버터 회로(132)의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 본 명세서의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시 예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims

제1 워킹 코일;

상기 제1 워킹 코일의 제1 요구 전력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동되어 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로;

제2 워킹 코일;

상기 제2 워킹 코일의 제2 요구 전력값에 대응되는 제2 구동 주파수로 구동되어 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로; 및

상기 제1 워킹 코일 또는 상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값이 제3 요구 전력값으로 변경되면 상기 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정하고, 요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 상기 제3 구동 주파수의 차이값을 산출하고, 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하고, 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 제어기를 포함하는

유도 가열 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는

상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수보다 작고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 인버터 회로의 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 변경하고, 상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수를 상기 제3 요구 전력값과 대응되는 제4 구동 주파수로 변경하는

유도 가열 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 인버터 회로는

가변 캐패시터부; 및

상기 가변 캐패시터부와 연결되는 릴레이부를 포함하고,

상기 제어기는

상기 릴레이부에 포함된 다수의 릴레이를 열거나 닫아서 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스 값을 하기 [수학식 1]의 (Cr,h)로 설정하는

유도 가열 장치.

[수학식 1]

(여기서, (fr,h)는 상기 제2 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 주파수와 동일한 값이고, 상기 Lr은 상기 제2 인버터 회로에 포함되는 제2 인덕터의 인덕턴스 값임)
제2항에 있어서,

상기 제어기는

상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수가 상기 제4 구동 주파수로 변경된 이후 상기 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하는

유도 가열 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는

상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수와 동일하고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하고, 상기 전력 제어 모드에 따라서 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값과 동일하게 조절하는

유도 가열 장치.
제5항에 있어서,

상기 제어기는

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하고,

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 상기 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는

유도 가열 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는

상기 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는

유도 가열 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어기는

상기 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는

유도 가열 장치.
제1 워킹 코일을 제1 요구 전력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동시키는 단계;

제2 워킹 코일을 제2 요구 전력값에 대응되는 제2 구동 주파수로 구동시키는 단계;

상기 제1 워킹 코일 또는 상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값이 제3 요구 전력값으로 변경되면 상기 제3 요구 전력값에 대응되는 제3 구동 주파수를 결정하는 단계;

요구 전력값이 변경되지 않은 워킹 코일의 구동 주파수와 상기 제3 구동 주파수의 차이값을 산출하는 단계;

상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계; 및

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함하는

유도 가열 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,

상기 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계는

상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수보다 작고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 인버터 회로의 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 변경하는 단계; 및

상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수를 상기 제3 요구 전력값과 대응되는 제4 구동 주파수로 변경하는 단계를 포함하는

유도 가열 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,

상기 제1 인버터 회로는

가변 캐패시터부; 및

상기 가변 캐패시터부와 연결되는 릴레이부를 포함하고,

상기 제1 인버터 회로의 동작 모드가 상기 하프 브릿지 모드로 변경되면 상기 릴레이부에 포함된 다수의 릴레이가 열리거나 닫힘으로써 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스 값이 하기 [수학식 1]의 (Cr,h)로 설정되는

유도 가열 장치의 제어 방법.

[수학식 1]

(여기서, (fr,h)는 상기 제2 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 주파수와 동일한 값이고, 상기 Lr은 상기 제2 인버터 회로에 포함되는 제2 인덕터의 인덕턴스 값임)
제10항에 있어서,

상기 제1 인버터 회로의 구동 주파수가 상기 제4 구동 주파수로 변경된 이후 상기 제1 인버터 회로의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하는 단계를 더 포함하는

유도 가열 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,

상기 제1 인버터 회로 또는 상기 제2 인버터 회로의 동작 모드 또는 전력 제어 모드를 변경하는 단계는

상기 제1 워킹 코일의 공진 주파수가 상기 제2 워킹 코일의 공진 주파수와 동일하고 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계; 및

상기 전력 제어 모드에 따라서 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값과 동일하게 조절하는 단계를 포함하는

유도 가열 장치의 제어 방법.
제13항에 있어서,

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 전력 제어 모드를 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계는

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 하프 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 변경하는 단계; 및

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 동작 모드가 풀 브릿지 모드이면 상기 전력 제어 모드를 상기 비대칭 펄스 폭 변조 모드 및 상기 위상 변이 모드 중 어느 하나로 변경하는 단계를 포함하는

유도 가열 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계는

상기 전력 제어 모드가 비대칭 펄스 폭 변조 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함하는

유도 가열 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,

상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계는

상기 전력 제어 모드가 위상 변이 모드로 설정되면 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 구동을 위한 스위칭 신호들 간의 위상차를 조절함으로써 상기 요구 전력값이 변경된 워킹 코일의 출력 전력값을 상기 제3 요구 전력값으로 변경하는 단계를 포함하는

유도 가열 장치의 제어 방법.