JP2007294344A - Induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム製の鍋のような高導電率かつ低透磁率の被加熱物と、鉄製の鍋のような低導電率かつ高透磁率の被加熱物とを効率よく誘導加熱できるようにした誘導加熱調理器などとして用いられる誘導加熱装置に関するものである。 The present invention is capable of efficiently induction-heating an object to be heated having high conductivity and low magnetic permeability such as an aluminum pot and an object to be heated having low conductivity and high permeability such as an iron pot. The present invention relates to an induction heating device used as an induction heating cooker.
従来、この種の誘導加熱装置においては、被加熱物の材質や厚みによってスイッチング素子の制御方法や共振電流の共振周波数が異なるため、被加熱物の材質判定回路を設け、それぞれの被加熱物に最適な状態で加熱するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では、特に、インバータの制御方法、すなわち動作モードの切り換え点付近の特性を持つ被加熱物において、動作モードを誤って判別することがある。その誤った動作モードで駆動することにより、スイッチング素子の温度が本来の正常動作時の温度以上に上昇し、スイッチング素子の温度があるしきい値を上回るとスイッチング素子の保護回路が働き、被加熱物への加熱量を下げてスイッチング素子の温度が低下するように制御してしまうことがある。また、その反対に、被加熱物の材質判定回路の誤った判別により、スイッチング素子の温度が本来の正常動作時の温度以下になるとともに被加熱物への加熱量が定格まで上昇しないこともある。また、インバータの動作中に被加熱物が移動するなどして被加熱物の特性が変化した場合も、被加熱物の材質判定回路が動作モードを誤って判別した状態と同様の結果が得られてしまう。さらに、誤った動作モードでインバータを動作し続けると、加熱コイルなどスイッチング素子以外の部品も高温になり、各部品の破壊の原因となる可能性もある。さらに、回路部品の発熱が多い状態でインバータを動作すると、回路全体での電力損失が多くなり効率を下げることにもなる。 However, in the above-described conventional configuration, the operation mode may be erroneously determined particularly in an object to be heated having a characteristic in the vicinity of the inverter control method, that is, the operation mode switching point. By driving in the wrong operation mode, the temperature of the switching element rises above the original normal operation temperature, and when the switching element temperature exceeds a certain threshold value, the protection circuit of the switching element is activated and heated. There is a case where control is performed so that the temperature of the switching element is lowered by reducing the heating amount to the object. On the other hand, due to an erroneous determination in the material determination circuit of the object to be heated, the temperature of the switching element may become lower than the original normal operation temperature and the amount of heating to the object to be heated may not rise to the rating. . Also, when the characteristics of the object to be heated change due to movement of the object to be heated during the operation of the inverter, the same result as when the material judgment circuit of the object to be heated has mistakenly determined the operation mode is obtained. End up. Furthermore, if the inverter is continuously operated in an incorrect operation mode, parts other than the switching element such as a heating coil also become high temperature, which may cause destruction of each part. Further, if the inverter is operated in a state where the circuit parts generate a lot of heat, the power loss in the entire circuit increases and the efficiency is lowered.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被加熱物の材質判定回路が動作モードの誤った判別をしても、スイッチング素子の温度情報をインバータの動作モードを切り換える判断として制御回路にフィードバックすることにより、被加熱物の特性に応じて、定格の電力を維持して出力することができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and even if the material determination circuit of the object to be heated makes an incorrect determination of the operation mode, the temperature information of the switching element is used as a determination to switch the operation mode of the inverter. An object of the present invention is to provide an induction heating device capable of maintaining and outputting a rated power according to the characteristics of an object to be heated by feedback.
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、第1のスイッチング素子と、第2のスイッチング素子と、第1の逆導通素子と、第2の逆導通素子と、加熱コイルと、共振コンデンサと、電源と、制御回路と、材質判定回路と、温度検知回路とを備え、前記制御回路は、前記温度検知回路から前記制御回路に出力される検知信号に伴い、前記制御回路から前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子に出力する制御信号を変化させ、前記第1のスイッチング素子の導通開始後から前記第1のスイッチング素子が非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期をインバータの駆動中においても変化させて、定格の出力電力を維持しつつ、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の温度があるしきい値を下回るように制御するものである。 In order to solve the conventional problems, an induction heating apparatus according to the present invention includes a first switching element, a second switching element, a first reverse conducting element, a second reverse conducting element, and a heating coil. And a resonance capacitor, a power source, a control circuit, a material determination circuit, and a temperature detection circuit, and the control circuit includes a detection signal output from the temperature detection circuit to the control circuit. The control signal output to the first switching element and the second switching element is changed from the start of conduction of the first switching element to the inverter until the first switching element is turned off. The period of the resonant current that flows is changed even during driving of the inverter, and the rated output power is maintained and the temperatures of the first switching element and the second switching element are maintained. And controls to be below a certain threshold.
これによって、スイッチング素子の温度があるしきい値を下回るようにインバータの動作モードを切り換えるため、被加熱物の材質判定回路の誤った動作モードの判別が原因で出力電力が下がることがないように制御することができる。また、被加熱物の特性により定まる定格の出力電力を維持するようにインバータの動作モードを切り換えるため、スイッチング素子の温度が正常動作時の温度以下で、かつ電力が定格まで出力しないことがないようにできる。さらに、スイッチング素子の駆動周波数を効率よく変化することにより、被加熱物の特性が変化しても高出力で加熱することができる。 As a result, the operation mode of the inverter is switched so that the temperature of the switching element falls below a certain threshold value, so that the output power does not decrease due to the erroneous operation mode discrimination of the material judgment circuit of the object to be heated. Can be controlled. In addition, since the inverter operating mode is switched so as to maintain the rated output power determined by the characteristics of the object to be heated, the temperature of the switching element is below the normal operating temperature and power is not output to the rated value. Can be. Further, by efficiently changing the drive frequency of the switching element, it is possible to heat with high output even if the characteristics of the object to be heated change.
本発明の誘導加熱装置は、定格の出力電力を維持しつつ、スイッチング素子などの回路部品の発熱を最大限に抑えて、被加熱物の特性に応じて高出力で加熱することができる。 The induction heating device of the present invention can heat at high output according to the characteristics of the object to be heated while maximizing heat generation of circuit components such as switching elements while maintaining rated output power.
第1の発明は、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子の直列接続体と、前記第1のスイッチング素子に並列に接続された第1の逆導通素子と、前記第2のスイッチング素子に並列に接続された第2の逆導通素子と、前記第1のスイッチング素子または前記第2のスイッチング素子に並列に接続された加熱コイルおよび共振コンデンサを含む共振回路とを内包して、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の排他的導通により前記共振回路に共振電流を供給するインバータと、前記インバータに電力を供給する電源と、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子を導通制御する制御回路と、被加熱物の特性を判別する材質判定回路と、前記第1のスイッチング素子または前記第2のスイッチング素子の温度を直接または間接的に検知してその検知信号を前記制御回路に出力する温度検知回路とを備え、前記制御回路は、前記温度検知回路から前記制御回路に出力される検知信号に伴い、前記制御回路から前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子に出力する制御信号を変化させ、前記第1のスイッチング素子の導通開始後から前記第1のスイッチング素子が非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期をインバータの駆動中においても変化させて、定格の出力電力を維持しつつ、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の温度があるしきい値を下回るように制御する誘導加熱装置としたものである。これによって、スイッチング素子の温度があるしきい値を下回るようにインバータの動作モードを切り換えるため、被加熱物の材質判定回路の誤った動作モードの判別が原因で出力電力が下がることがないように制御することができる。また、被加熱物の特性により定まる定格の出力電力を維持するようにインバータの動作モードを切り換えるため、スイッチング素子の温度が正常動作時の温度以下で、かつ電力が定格まで出力しないことがないようにできる。さらに、スイッチング素子の駆動周波数を効率よく変化することにより、被加熱物の特性が変化しても高出力で加熱することができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a serial connection body of a first switching element and a second switching element, a first reverse conducting element connected in parallel to the first switching element, and the second switching element. Including a second reverse conducting element connected in parallel and a resonant circuit including a heating coil and a resonant capacitor connected in parallel to the first switching element or the second switching element; An inverter that supplies a resonance current to the resonance circuit by exclusive conduction between the switching element and the second switching element, a power source that supplies power to the inverter, the first switching element, and the second switching element A control circuit for controlling conduction, a material determination circuit for determining characteristics of the object to be heated, and the first switching element or the second switching element. A temperature detection circuit that directly or indirectly detects the temperature of the element and outputs the detection signal to the control circuit, the control circuit being accompanied by a detection signal output from the temperature detection circuit to the control circuit The control signal output from the control circuit to the first switching element and the second switching element is changed, and the first switching element is turned off after the first switching element is turned on. By changing the period of the resonance current flowing through the inverter by the time the inverter is being driven to maintain the rated output power, the temperature of the first switching element and the second switching element is set to a certain threshold value. The induction heating device is controlled to be lower. As a result, the operation mode of the inverter is switched so that the temperature of the switching element falls below a certain threshold value, so that the output power does not decrease due to the erroneous operation mode discrimination of the material judgment circuit of the object to be heated. Can be controlled. In addition, since the inverter operating mode is switched so as to maintain the rated output power determined by the characteristics of the object to be heated, the temperature of the switching element is below the normal operating temperature and power is not output to the rated value. Can be. Further, by efficiently changing the drive frequency of the switching element, it is possible to heat with high output even if the characteristics of the object to be heated change.
第2の発明は、特に、第1の発明において、制御回路は、第1のスイッチング素子または第2のスイッチング素子の温度があるしきい値を上回る場合、前記第1のスイッチング素子の導通開始後から流れる共振電流の周期を1周期増やすように制御することにより、スイッチング素子の温度を低下し、被加熱物の特性に応じた出力で加熱を維持することができる。また、1回のスイッチング動作中に流れる共振電流の周期が多くなることにより、被加熱物に加わる共振電流の周波数に対してスイッチング素子のスイッチング回数が少なくなり、スイッチング損失を少なくすることができる。 According to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, when the temperature of the first switching element or the second switching element exceeds a certain threshold value, after the conduction of the first switching element starts By controlling so that the period of the resonance current flowing from 1 increases by one period, the temperature of the switching element can be lowered, and heating can be maintained at an output corresponding to the characteristics of the object to be heated. Further, since the period of the resonance current flowing during one switching operation is increased, the number of switching times of the switching element is reduced with respect to the frequency of the resonance current applied to the object to be heated, and the switching loss can be reduced.
第3の発明は、特に、第1の発明において、制御回路は、出力電力が定格値を下回る場合、第1のスイッチング素子の導通開始後から流れる共振電流の周期を1周期減らすように制御することにより、共振電流の周期を1周期減らす前に比べて力率の高い状態で駆動することになるため、出力電力を高くすることができる。 In a third aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, when the output power is lower than the rated value, the control circuit controls the period of the resonance current that flows after the conduction of the first switching element is reduced by one period. As a result, the power is driven with a higher power factor than before reducing the period of the resonance current by one period, so that the output power can be increased.
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、制御回路は、第1のスイッチング素子の導通開始後、前記第1のスイッチング素子に電流が流れている期間内において前記第1のスイッチング素子の駆動停止タイミングを変更してなることにより、スイッチング素子の導通開始時の共振電流はスイッチング素子に並列に接続された逆導通素子に流れているため、導通開始時のスイッチング素子で発生する損失をなくすことができる。また、スイッチング素子に電流が流れている期間内であれば任意のタイミングでオフすることができるので、出力電力を任意に可変することができる。 According to a fourth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to third aspects of the invention, the control circuit may be configured so that a current flows through the first switching element after the conduction of the first switching element. By changing the drive stop timing of the first switching element, the resonance current at the start of conduction of the switching element flows through the reverse conduction element connected in parallel to the switching element. Loss generated in the element can be eliminated. Further, since it can be turned off at an arbitrary timing as long as the current flows in the switching element, the output power can be arbitrarily varied.
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、インバータに電力を供給する電源は、昇圧平滑手段により昇圧されかつ平滑されてインバータに供給され、供給電圧を変更してなることにより、スイッチング素子の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期が変化しても、電源電圧を調節することにより出力電力を調節することができる。 In the fifth invention, in particular, in any one of the first to fourth inventions, the power supply for supplying power to the inverter is boosted and smoothed by the boost smoothing means and supplied to the inverter to change the supply voltage. Thus, even if the period of the resonance current flowing through the inverter changes from the start of conduction of the switching element to the non-conduction state, the output power can be adjusted by adjusting the power supply voltage.
第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明において、共振コンデンサは、2つ以上の値を切り換えることにより共振回路の共振周波数を変化してなることにより、スイッチング素子の駆動周波数を大きく変えることなく、スイッチング素子の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期を変化させることができるので、スイッチング素子のスイッチング損失をあまり変化させることなく、被加熱物の特性に応じた動作モードでインバータを動作することができる。 In a sixth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fifth aspects of the invention, the resonant capacitor is formed by changing the resonant frequency of the resonant circuit by switching two or more values. Since the period of the resonance current flowing through the inverter can be changed from the start of conduction of the switching element to the non-conduction state without greatly changing the drive frequency, the switching loss of the switching element can be changed without much change. The inverter can be operated in an operation mode according to the characteristics of the heated object.
第7の発明は、特に、第1〜第6のいずれか1つの発明において、加熱コイルの電流を検知してその検知信号を制御回路に出力する電流検知回路と、共振コンデンサの電圧を検知してその検知信号を前記制御回路に出力する電圧検知回路との少なくとも1つを備え、前記制御回路は、前記電流検知回路または前記電圧検知回路から前記制御回路に出力される検知信号に伴い、前記制御回路から前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子に出力する制御信号を変化させ、前記加熱コイルの耐電流および前記共振コンデンサの耐電圧を超えないように制御してなることにより、インバータの動作モードを変化することで回路部品の破壊が生じるようであれば、出力電力が定格以下でもインバータの動作モードを切り換えないようにして回路部品の破壊を防ぐことができる。またその反対に、スイッチング素子の温度があるしきい値を上回る場合、インバータの動作モードを変化することで回路部品の破壊が生じるようであれば、スイッチング素子の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期を変化することによって、スイッチング素子の温度が下回る場合でも、インバータの動作モードを切り換えず出力を下げてスイッチング素子の温度が低下するように制御して、回路部品の破壊を防ぐことができる。 In a seventh aspect of the invention, in particular, in any one of the first to sixth aspects of the invention, a current detection circuit that detects the current of the heating coil and outputs the detection signal to the control circuit, and a voltage of the resonance capacitor are detected. And at least one of a voltage detection circuit that outputs the detection signal to the control circuit, and the control circuit includes the detection signal output from the current detection circuit or the voltage detection circuit to the control circuit, and By changing the control signal output from the control circuit to the first switching element and the second switching element, and controlling so as not to exceed the withstand current of the heating coil and the withstand voltage of the resonant capacitor, If circuit components are destroyed by changing the inverter operating mode, do not switch the inverter operating mode even if the output power is below the rated value. It is possible to prevent breakage of the circuit component to. On the other hand, if the switching element temperature exceeds a certain threshold, if the operation mode of the inverter is changed and the circuit components are destroyed, the switching element becomes non-conductive after the start of conduction. By changing the period of the resonant current flowing through the inverter until the switching element temperature falls, the circuit is controlled so that the output is lowered without switching the inverter operation mode and the switching element temperature is lowered. Can prevent destruction.
以下、本発明の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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における誘導加熱装置を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an induction heating apparatus according to
図1に示すように、本実施の形態における誘導加熱装置は、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の直列接続体と、第1のスイッチング素子12に並列に接続された第1の逆導通素子12aと、第2のスイッチング素子13に並列に接続された第2の逆導通素子13aと、第1のスイッチング素子12または第2のスイッチング素子13に並列に接続された、加熱コイル14および共振コンデンサ15を含む共振回路と、前記共振回路を内包して、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の排他的導通により共振回路に共振電流を供給するインバータを備えている。また、インバータに電力を供給する電源11と、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13を導通制御する制御回路17と、加熱コイル14により加熱される鍋などの被加熱物16と、被加熱物16の特性を判別する材質判定回路19と、第1のスイッチング素子12または第2のスイッチング素子13の温度を直接または間接的に検知してその検知信号を制御回路17に出力する温度検知回路18も備えている。そして、制御回路17は、温度検知回路18から制御回路17に出力される検知信号に伴い、制御回路17から第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13に出力する制御信号を変化させ、第1のスイッチング素子12の導通開始後から第1のスイッチング素子12が非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期をインバータの駆動中においても変化させて、定格の出力電力を維持しつつ、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の温度があるしきい値を下回るように制御するものである。
As shown in FIG. 1, the induction heating apparatus according to the present embodiment includes a series connection body of a
また、第2のスイッチング素子13と並列にスナバコンデンサ20を接続しており、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13がオンからオフに遷移する際に生じるスイッチング損失を抑えるようにしている。
Also, a
次に、上記構成における誘導加熱装置の動作を説明する。 Next, operation | movement of the induction heating apparatus in the said structure is demonstrated.
インバータはSingle Ended Push Pull型であり、定常時には一般に知られているような制御で動作する。 The inverter is of a single end push pull type, and operates under control as is generally known in a steady state.
インバータの動作直後、被加熱物16の材質判定回路19の判別により、第1のスイッチング素子12の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期が2周期である(図2参照)場合、この動作モードにおいて第1のスイッチング素子12か第2のスイッチング素子13の温度があるしきい値を上回るようであれば、第1のスイッチング素子12の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期を3周期にする(図3参照)ことにより、スイッチング素子の温度を低下させる。またその反対に、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の温度が正常動作時の温度以下で、かつ電力が定格まで出力できない状態であれば、第1のスイッチング素子12の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期を3周期から2周期に変化することにより定格の電力を出力する。
Immediately after the operation of the inverter, the period of the resonance current flowing through the inverter from the start of conduction of the
上記制御方法において、第1のスイッチング素子12の1回のスイッチング動作中に流れる共振電流の周期を変化することにより、被加熱物16への加熱量を調節することができる。そして、第1のスイッチング素子12または第2のスイッチング素子13の温度があるしきい値を上回る場合、第1のスイッチング素子12の導通開始後から流れる共振電流の周期を1周期増やすことにより、スイッチング素子の温度を低下し、被加熱物16の特性に応じた出力で加熱を維持することができる。また、1回のスイッチング動作中に流れる共振電流の周期が多くなることにより、被加熱物16に加わる共振電流の周波数に対してスイッチング素子のスイッチング回数が少なくなり、スイッチング損失を少なくすることができる。すなわち、1回のスイッチング動作中に流れる共振電流の周期が多いほど、被加熱物16に表れる共振電流の周波数に対して第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13のスイッチング回数が少なくなり、スイッチング損失を少なくすることができる。
In the above control method, the amount of heating to the object to be heated 16 can be adjusted by changing the period of the resonance current that flows during one switching operation of the
さらに、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の温度があるしきい値よりも下回るようにインバータの動作モードを変更するため、被加熱物16の材質判定回路19の誤った動作モードの判別が原因で出力電力が下がることがないように制御することができる。
Further, since the operation mode of the inverter is changed so that the temperature of the
さらに、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の温度が正常動作時の温度以下で、かつ電力が定格まで出力していない状態であれば、定格の出力電力を維持するようにインバータの動作モードを変更し、出力電力を高くすることができる。
Further, if the temperature of the
さらに、出力電力が定格値を下回る場合、第1のスイッチング素子12の導通開始後から流れる共振電流の周期を1周期減らすことにより、共振電流の周期を1周期減らす前に比べて力率の高い状態で駆動することになるため、出力電力を高くすることができる。
Further, when the output power is lower than the rated value, the power factor is higher than before reducing the period of the resonance current by reducing the period of the resonance current by one period by reducing the period of the resonance current flowing after the
さらに、制御回路17は、第1のスイッチング素子12の導通開始後、第1のスイッチング素子12に電流が流れている期間内において第1のスイッチング素子12の駆動停止タイミングを変更することにより、第2のスイッチング素子13の導通開始時における共振電流は第2のスイッチング素子13と並列に接続された逆導通素子13aに流れているため、導通開始時のスイッチング素子13で発生するスイッチング損失をなくすことができる。
Further, the
さらに、第1のスイッチング素子12に電流が流れている任意の期間内において、第1のスイッチング素子12をオフすることにより、出力電力を任意に可変することができる。
Further, the output power can be arbitrarily varied by turning off the
以上のように、本実施の形態では、被加熱物16の材質判定回路19の結果だけでなく、インバータの駆動中における第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の温度もインバータの動作モードの変化に反映することにより、被加熱物16に応じて最大の電力を出力することができる。また、駆動停止タイミングを工夫することにより、出力電力を任意に可変でき、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13で発生するスイッチング損失を減らすことができる。
As described above, in the present embodiment, not only the result of the
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2における誘導加熱装置を示すものである。実施の形態1と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows an induction heating device according to
本実施の形態において実施の形態1と異なる点は、インバータの電源11を昇圧しかつ平滑することができるように昇圧平滑回路21を設けたこと、制御回路17から発生する信号により共振コンデンサ15の容量を2つ以上の値に切り換えることができるようにしたこと、加熱コイル14の電流を検知してその検知信号を制御回路17に出力するために電流検知回路22を設けたことである。なお、図示していないが、共振コンデンサ15の電圧を検知してその検知信号を制御回路17に出力する電圧検知回路を、電流検知回路22に代えて設けるか、あるいは併用するようにしている。
The present embodiment is different from the first embodiment in that a boosting smoothing
上記誘導加熱装置において、インバータへの供給電圧を変更することにより、第1のスイッチング素子12の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期が変化しても、出力電力を任意の値に調節することができる。
In the above induction heating device, even if the period of the resonance current flowing through the inverter changes from the start of conduction of the
また、共振コンデンサ15は、2つ以上の容量を切り換えることで共振回路の共振周波数を変化することにより、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の駆動周波数を大きく変えることなく、第1のスイッチング素子12の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期を変化させることができるので、第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13のスイッチング損失をあまり変化させることなく、被加熱物16の特性に応じた動作モードでインバータを動作することができる。
The
さらに、加熱コイル14の電流検知回路22または共振コンデンサ15の電圧検知回路の少なくとも1つを備え、制御回路17は、電流検知回路22または電圧検知回路から制御回路17に出力される検知信号に伴い、制御回路17から第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13に出力する制御信号を変化し、加熱コイル14の耐電流や共振コンデンサ15の耐電圧を超えないように制御することにより、インバータの動作モードを変化することで回路部品の破壊が生じるようであれば、出力電力が定格以下でもインバータの動作モードを切り換えないようにして回路部品の破壊を防ぐことができる。またその反対に、第1のスイッチング素子12か第2のスイッチング素子13の温度があるしきい値を上回る場合、インバータの動作モードを変化することで回路部品の破壊が生じるようであれば、第1のスイッチング素子12の導通開始後から非導通状態になるまでにインバータに流れる共振電流の周期を変化することによって第1のスイッチング素子12か第2のスイッチング素子13の温度が下回る場合でも、インバータの動作モードを切り換えず出力を下げて第1のスイッチング素子12と第2のスイッチング素子13の温度が低下するように制御して回路部品の破壊を防ぐことができる。
Further, the
以上のように、本実施の形態では、インバータの電源電圧や共振コンデンサ15の容量を変更することにより、被加熱物16に応じて最大の電力を出力することができる。また、電流検知回路22または電圧検知回路を設けることにより、被加熱物16の最適な動作モードを追求することで回路部品の崩壊を招くことがないようにすることができる。
As described above, in the present embodiment, the maximum power can be output according to the object to be heated 16 by changing the power supply voltage of the inverter and the capacity of the
なお、実施の形態1、2における制御方法は、2つのスイッチング素子の直列接続体を用いたインバータの型であればどのインバータにおいても応用は可能であるので、高出力電力が必要な場合には、フルブリッジ型に適用することもできるものであって、インバータ方式は限定されるものではない。 The control method in the first and second embodiments can be applied to any inverter as long as it is an inverter type using a series connection body of two switching elements. Further, the present invention can be applied to a full bridge type, and the inverter system is not limited.
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、定格の出力電力を維持しつつ、スイッチング素子などの回路部品の発熱を最大限に抑えて、被加熱物の特性に応じて高出力で加熱することができるので、被加熱物がいくつかの特性を持つ可能性があり、それによってインバータの動作モードを変更する全てのインバータシステムにおいて利用することができる。そのため、IHクッキングヒーターのように被加熱物が変化する家電民生用品のみならず、業務用品を含め全ての誘導加熱装置に適用可能である。 As described above, the induction heating device according to the present invention is capable of heating at a high output according to the characteristics of the object to be heated while maximizing the heat generation of circuit components such as switching elements while maintaining the rated output power. As a result, the object to be heated may have several characteristics, which can be utilized in all inverter systems that change the operating mode of the inverter. Therefore, it can be applied to all induction heating apparatuses including business appliances as well as household appliances and household appliances in which the object to be heated changes like an IH cooking heater.
11 電源
12 第1のスイッチング素子
12a 第1の逆導通素子
13 第2のスイッチング素子
13a 第2の逆導通素子
14 加熱コイル
15 共振コンデンサ
16 被加熱物
17 制御回路
18 温度検知回路
19 材質判定回路
21 昇圧平滑回路
22 電流検知回路
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