JP2016146234A - Electromagnetic induction heating device - Google Patents

Electromagnetic induction heating device Download PDF

Info

Publication number
JP2016146234A
JP2016146234A JP2015021714A JP2015021714A JP2016146234A JP 2016146234 A JP2016146234 A JP 2016146234A JP 2015021714 A JP2015021714 A JP 2015021714A JP 2015021714 A JP2015021714 A JP 2015021714A JP 2016146234 A JP2016146234 A JP 2016146234A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heated
switching element
igbt
inverter
induction heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015021714A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6407748B2 (en
Inventor
宇留野　純平
Junpei Uruno
純平 宇留野
山田　正明
Masaaki Yamada
山田　　正明
雄樹 西脇
Yuki Nishiwaki
雄樹 西脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Appliances Inc
Original Assignee
Hitachi Appliances Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Appliances Inc filed Critical Hitachi Appliances Inc
Priority to JP2015021714A priority Critical patent/JP6407748B2/en
Publication of JP2016146234A publication Critical patent/JP2016146234A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6407748B2 publication Critical patent/JP6407748B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)
  • Induction Heating Cooking Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient electromagnetic induction heating device inexpensively.SOLUTION: An electromagnetic induction heating device of the present invention is constructed by a DC power supply, a heating coil, and an oscillation capacitor, and includes an upper and lower arm constructed by an oscillation load circuit heating a heated material and a first switching element and a second switching element which are directly connected. The electromagnetic induction heating device is a half-bridge type inverter that converts a DC voltage that the DC power supply outputs into an AC voltage and supplies to the oscillation load circuit. When the heated material is a non-magnetic material, the heated material is heated by a current oscillation inverter, and when the heated material is a magnetic material, the heated material is heated by a voltage oscillation inverter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電磁誘導加熱装置に関し、安価な構成で高いか加熱効率を実現する技術に関するものである。   The present invention relates to an electromagnetic induction heating apparatus, and relates to a technique for realizing high or heating efficiency with an inexpensive configuration.

近年、火を使わずに鍋などの被加熱物を加熱するインバータ方式の電磁誘導加熱装置が広く用いられるようになってきている。電磁誘導加熱装置は、加熱コイルに高周波電流を流し、コイルに近接して配置された金属製の被加熱物に渦電流を発生させ、被加熱物自体の電気抵抗により発熱させる。家庭で使われる誘導加熱としてはＩＨクッキングヒータがある。ＩＨクッキングヒータで調理をするためには火力制御(電力制御)が必須となる。一般に、インバータの駆動周波数を高めることで電力を低下させる方法やインバータの導通比を制御するＰＷＭ制御がある。しかし、周波数制御やＰＷＭ制御ではパルス幅が小さくなると、インバータのスイッチング素子にスパイク上の電流が流れＩＧＢＴの損失が増加する問題がある。   In recent years, an inverter type electromagnetic induction heating apparatus that heats an object to be heated such as a pot without using a fire has been widely used. The electromagnetic induction heating device causes a high-frequency current to flow through a heating coil, generates an eddy current in a metal heated object disposed close to the coil, and generates heat by the electric resistance of the heated object itself. There is an IH cooking heater as induction heating used at home. Thermal power control (power control) is essential for cooking with the IH cooking heater. In general, there are a method of reducing the power by increasing the drive frequency of the inverter and a PWM control for controlling the conduction ratio of the inverter. However, when the pulse width is reduced in frequency control or PWM control, there is a problem that the current on the spike flows through the switching element of the inverter and the loss of the IGBT increases.

このような問題を解決する従来例として、特許第３８３１２９８号に開示されるような電磁誘導加熱装置がある。この公知例は、電流共振インバータにおいて、共振コンデンサに流れる電流期間を制御することで、低電力でのスイッチング素子に流れるスパイク電流を抑え、スイッチング素子の損失を抑制するものである。   As a conventional example for solving such a problem, there is an electromagnetic induction heating device as disclosed in Japanese Patent No. 383298. In this known example, in a current resonance inverter, by controlling the current period flowing through the resonance capacitor, the spike current flowing through the switching element at low power is suppressed and the loss of the switching element is suppressed.

特許第３８３１２９８号Japanese Patent No. 383298

しかし、特許文献１では非磁性であるアルミや銅、ステンレス鍋を加熱する場合は、共振周波数から大きく外れているため、バイパス回路に流れる電流が増加し損失が大きくなり、加熱効率が低下する問題がある。   However, in Patent Document 1, when heating non-magnetic aluminum, copper, and stainless steel pans, since the frequency is greatly deviated from the resonance frequency, the current flowing through the bypass circuit increases, loss increases, and heating efficiency decreases. There is.

本発明は、上述した問題点を解決し、磁性体では電圧共振方式、非磁性体では電流共振方式とすることで、鍋の材質に適した共振周波数で加熱することができ低コストで高効率な電磁誘導加熱装置を提供することである。   The present invention solves the above-mentioned problems and uses a voltage resonance method for magnetic materials and a current resonance method for non-magnetic materials, so that heating can be performed at a resonance frequency suitable for the material of the pan, and low cost and high efficiency. An electromagnetic induction heating device is provided.

前記した課題を解決するため、本発明の電磁誘導加熱装置では、直流電源と、加熱コイルと共振コンデンサで構成され、被加熱物を加熱する共振負荷回路と、第一のスイッチング素子と第二のスイッチング素子を直列に接続した上下アームを有し、前記直流電源が出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記共振負荷回路に供給するハーフブリッジ型のインバータと、前記被加熱物が非磁性体であるときは、電流共振インバータで前記被加熱物を加熱し、前記被加熱物が磁性体であるときは、電圧共振インバータで前記被加熱物を加熱するものである。   In order to solve the above-described problems, in the electromagnetic induction heating device of the present invention, a DC power source, a heating coil and a resonant capacitor, a resonant load circuit for heating an object to be heated, a first switching element, and a second A half-bridge inverter having upper and lower arms in which switching elements are connected in series, converting a DC voltage output from the DC power source into an AC voltage and supplying the AC voltage to the resonant load circuit; and the object to be heated is a non-magnetic material When the object is a current resonance inverter, the object to be heated is heated. When the object to be heated is a magnetic material, the object to be heated is heated by a voltage resonance inverter.

本発明によれば、安価な回路構成で、電流共振インバータと電圧共振インバータを切り替えることで鍋の材質に適したインバータ方式で加熱することができ、低コストで高効率電磁誘導加熱装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can heat by the inverter system suitable for the material of a pot by switching a current resonance inverter and a voltage resonance inverter with an inexpensive circuit structure, and can provide a high-efficiency electromagnetic induction heating apparatus at low cost. .

実施例１の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 1. 実施例１の電磁誘導加熱装置を示す概略の構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an electromagnetic induction heating device according to a first embodiment. 実施例１の電磁誘導加熱装置の第１の動作波形である。3 is a first operation waveform of the electromagnetic induction heating device according to the first embodiment. 実施例１の電磁誘導加熱装置の第２の動作波形である。It is a 2nd operation | movement waveform of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 1. FIG. 実施例１における周波数と入力電力の関係である。It is the relationship between the frequency and input power in Example 1. 実施例１の電流共振インバータにおける電源回路の出力電圧と入力電力の関係である。It is the relationship between the output voltage of the power supply circuit in the current resonance inverter of Example 1, and input power. 実施例１の電流共振インバータにおけるＨサイドＩＧＢＴのＤｕｔｙと入力電力の関係である。It is the relationship between Duty of H side IGBT and input electric power in the current resonance inverter of Example 1. FIG. 実施例２の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 2. 実施例２の電磁誘導加熱装置の動作波形である。It is an operation | movement waveform of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 2. FIG. 実施例２の電流共振インバータにおける電源回路の出力電圧と入力電力の関係である。It is the relationship between the output voltage of a power supply circuit in a current resonance inverter of Example 2, and input electric power. 実施例３の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 3. 実施例３における周波数と入力電力の関係である。It is the relationship between the frequency and input power in Example 3. 実施例４の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 4. 実施例４の電磁誘導加熱装置を示す概略の構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electromagnetic induction heating apparatus of Example 4.

以下、図面を用いながら本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、実施例１における電磁誘導加熱装置１１の回路構成図である。   FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electromagnetic induction heating device 11 according to the first embodiment.

商用電源１から整流回路２を介して、フィルタ３に接続され、フィルタ３の出力であるコンデンサC0の両端に電源回路５が接続され、電源回路の出力である正極端子のノードｐと負極端子のノードｎとの間に、電流共振インバータ４が接続される。   The commercial power supply 1 is connected to the filter 3 via the rectifier circuit 2, the power supply circuit 5 is connected to both ends of the capacitor C 0 that is the output of the filter 3, and the positive terminal node p and the negative terminal are the outputs of the power circuit. A current resonance inverter 4 is connected between the node n.

高周波インバータである電流共振インバータ４は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ５１とＩＧＢＴ５２とが直列接続されたハーフブリッジ回路に、共振回路８の加熱コイル７が接続されて構成される。   The current resonance inverter 4 that is a high-frequency inverter is configured by connecting the heating coil 7 of the resonance circuit 8 to a half bridge circuit in which an IGBT 51 and an IGBT 52 that are switching elements are connected in series.

ＨサイドのＩＧＢＴ５１（第１の半導体スイッチング素子）には、逆並列にダイオードＤ１（第１のダイオード）が接続され、並列にスナバコンデンサ７１（第１のスナバコンデンサ）が接続されている。ＬサイドのＩＧＢＴ５２（第２の半導体スイッチング素子）には、逆並列にダイオードＤ２（第２のダイオード）が接続され、並列にスナバコンデンサ７２（第２のスナバコンデンサ）が接続されている。ここで、ＩＧＢＴ５１，５２の接続点をノードａとする。   A diode D1 (first diode) is connected in reverse parallel to the IGBT 51 (first semiconductor switching element) on the H side, and a snubber capacitor 71 (first snubber capacitor) is connected in parallel. A diode D2 (second diode) is connected in antiparallel to the L-side IGBT 52 (second semiconductor switching element), and a snubber capacitor 72 (second snubber capacitor) is connected in parallel. Here, a connection point of the IGBTs 51 and 52 is a node a.

スナバコンデンサ７１，７２は、ＩＧＢＴ５１，５２のターンオフ時の遮断電流によって充放電される。スナバコンデンサ７１，７２の容量は、ＩＧＢＴ５１，５２のコレクタとエミッタ間の出力容量より十分に大きい。そのため、ターンオフ時にＩＧＢＴ５１，５２に印加される電圧の変化は低減され、ターンオフ損失は抑制される。   The snubber capacitors 71 and 72 are charged and discharged by a cut-off current when the IGBTs 51 and 52 are turned off. The capacity of the snubber capacitors 71 and 72 is sufficiently larger than the output capacity between the collectors and emitters of the IGBTs 51 and 52. Therefore, a change in voltage applied to the IGBTs 51 and 52 at the time of turn-off is reduced, and turn-off loss is suppressed.

共振回路８は、共振コンデンサ８１，８２（第１および第２の共振コンデンサ）と、加熱コイル７とを含んで構成される。ノードｐとノードｎとの間には、共振コンデンサ８１，８２の直列回路が接続されている。共振コンデンサ８１，８２を接続するノードｂと、ＩＧＢＴ５１，５２を接続するノードａとの間には、加熱コイル７が接続される。共振コンデンサ８２の両端にはＩＧＢＴ５３が接続されている。加熱コイル７の共振電流ＩＬの向きは、ノードａからノードｂへの方向（図１の矢印方向）を正とする。   The resonance circuit 8 includes resonance capacitors 81 and 82 (first and second resonance capacitors) and the heating coil 7. A series circuit of resonant capacitors 81 and 82 is connected between the node p and the node n. The heating coil 7 is connected between the node b connecting the resonant capacitors 81 and 82 and the node a connecting the IGBTs 51 and 52. The IGBT 53 is connected to both ends of the resonance capacitor 82. The direction of the resonance current IL of the heating coil 7 is positive in the direction from the node a to the node b (arrow direction in FIG. 1).

制御回路６は、ＩＧＢＴ５１を駆動するドライブ回路６２−１と、ＩＧＢＴ５２を駆動するドライブ回路６２−２と、ＩＧＢＴ５３を駆動するドライブ回路６２−３を備えている。ドライブ回路６２−１，６２−２，６２−３は、いずれも駆動信号発生回路６１によって制御される。   The control circuit 6 includes a drive circuit 62-1 for driving the IGBT 51, a drive circuit 62-2 for driving the IGBT 52, and a drive circuit 62-3 for driving the IGBT 53. The drive circuits 62-1, 62-2, and 62-3 are all controlled by the drive signal generation circuit 61.

図２は、実施例１における電磁誘導加熱装置１１を示す概略の構成図である。電磁誘導加熱装置１１は、整流回路２と、フィルタ３と、電流共振インバータ４と、制御回路６と、加熱コイル７と、トッププレート９１と、磁性体９２とを含んで構成される。電磁誘導加熱装置１１は、トッププレート９１に載置された鍋１０を誘導加熱する。鍋１０は、加熱対象の調理器具である。鍋１０は、トッププレート９１に載置されて、加熱コイル７によって誘導加熱される。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the electromagnetic induction heating device 11 according to the first embodiment. The electromagnetic induction heating device 11 includes a rectifier circuit 2, a filter 3, a current resonance inverter 4, a control circuit 6, a heating coil 7, a top plate 91, and a magnetic body 92. The electromagnetic induction heating device 11 induction-heats the pan 10 placed on the top plate 91. The pan 10 is a cooking appliance to be heated. The pan 10 is placed on the top plate 91 and induction heated by the heating coil 7.

トッププレート９１は、鍋１０を載置するためプレートである。トッププレート９１は、磁気損失の少ない耐熱ガラスなどで構成され、加熱コイル７の上面を覆っている。この耐熱ガラスは結晶化ガラスでも良いし、ホウケイ酸ガラス等の非結晶ガラスでも良い。   The top plate 91 is a plate on which the pan 10 is placed. The top plate 91 is made of heat-resistant glass having a low magnetic loss and covers the upper surface of the heating coil 7. This heat-resistant glass may be crystallized glass or non-crystalline glass such as borosilicate glass.

磁性体９２は、例えば高い透磁率を持つフェライトで構成され、加熱コイル７の下面に設けられる。   The magnetic body 92 is made of ferrite having a high magnetic permeability, for example, and is provided on the lower surface of the heating coil 7.

図３は、実施例１における電磁誘導加熱装置１１の動作を示す第一の波形図である。ここでは、アルミニウムや銅、非磁性ステンレスなどの非磁性金属鍋加熱時の電流共振インバータの通常の加熱動作を示している。   FIG. 3 is a first waveform diagram illustrating the operation of the electromagnetic induction heating device 11 according to the first embodiment. Here, the normal heating operation of the current resonance inverter at the time of heating nonmagnetic metal pans such as aluminum, copper, and nonmagnetic stainless steel is shown.

モードＭ１１において、ＨサイドのＩＧＢＴ５１はオフし、ＬサイドのＩＧＢＴ５２はオン、ＩＧＢＴ５３はオフしている。ＨサイドのＩＧＢＴ５１のコレクタ電圧は、所定値を保つ。ＬサイドのＩＧＢＴ５２のコレクタ電圧は、ほぼ０Ｖである。   In mode M11, the H-side IGBT 51 is off, the L-side IGBT 52 is on, and the IGBT 53 is off. The collector voltage of the H-side IGBT 51 maintains a predetermined value. The collector voltage of the L-side IGBT 52 is approximately 0V.

このとき、電源回路５から共振コンデンサ８１、加熱コイル７、ＩＧＢＴ５２の経路に電流が流れ、共振コンデンサ８２から加熱コイル７、ＩＧＢＴ５２の経路に電流が流れる。ＨサイドのＩＧＢＴ５１はオフしているので電流は流れない。共振コンデンサ８１が電源回路の出力電圧に充電され、共振コンデンサ８２がゼロボルトに放電されると、ＩＧＢＴ５３と逆並列に接続されているダイオードＤ３が導通する。   At this time, a current flows from the power supply circuit 5 to the path of the resonance capacitor 81, the heating coil 7, and the IGBT 52, and a current flows from the resonance capacitor 82 to the path of the heating coil 7 and the IGBT 52. Since the H-side IGBT 51 is off, no current flows. When the resonant capacitor 81 is charged to the output voltage of the power supply circuit and the resonant capacitor 82 is discharged to zero volts, the diode D3 connected in antiparallel with the IGBT 53 becomes conductive.

モードＭ１２において、ダイオードＤ３が導通すると、加熱コイル７、ＩＧＢＴ５２の経路に電流が流れ、制御回路６がＩＧＢＴ５２をターンオフすると、モードＭ１３に遷移する。   In the mode M12, when the diode D3 is turned on, a current flows through the path of the heating coil 7 and the IGBT 52. When the control circuit 6 turns off the IGBT 52, the mode M13 is entered.

モードＭ１３において、ＨサイドのＩＧＢＴ５１とＬサイドのＩＧＢＴ５２は、オフしている。加熱コイル７に蓄えられたエネルギーにより、スナバコンデンサ７１から共振コンデンサ８１、加熱コイル７の経路に電流が流れ、加熱コイル７からスナバコンデンサ７２、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れる。このとき、ＬサイドのＩＧＢＴ５２のコレクタ電圧は、緩やかに上昇し、ゼロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失は小さくなる。ＬサイドのＩＧＢＴ５２のコレクタ電圧（ノードａの電圧）が、正極端子のノードｐの電圧を超えると、モードＭ１４に遷移する。   In mode M13, the H-side IGBT 51 and the L-side IGBT 52 are off. Due to the energy stored in the heating coil 7, a current flows from the snubber capacitor 71 to the path of the resonance capacitor 81 and the heating coil 7, and a current flows from the heating coil 7 to the path of the snubber capacitor 72 and the resonance capacitor 82. At this time, the collector voltage of the L-side IGBT 52 gradually rises to zero voltage switching, and the switching loss is reduced. When the collector voltage of the L-side IGBT 52 (the voltage at the node a) exceeds the voltage at the node p at the positive terminal, the mode M14 is entered.

モードＭ１４において、ダイオードＤ１がオンし、ダイオードＤ１、電源回路５、ダイオードＤ３、加熱コイル７の経路に電流が流れる。制御回路６は、このダイオードＤ１の通電期間中に、ＨサイドのＩＧＢＴ５１のゲートをターンオンする。   In mode M14, the diode D1 is turned on, and a current flows through the path of the diode D1, the power supply circuit 5, the diode D3, and the heating coil 7. The control circuit 6 turns on the gate of the H-side IGBT 51 during the energization period of the diode D1.

インバータ４は、ダイオードＤ１に電流が流れなくなったならば、モードＭ１５に遷移する。   The inverter 4 transitions to the mode M15 when the current stops flowing through the diode D1.

モードＭ１５において、ＩＧＢＴ５１は既にオンしているため、ゼロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失が発生しない。共振コンデンサ８２に蓄えられたエネルギーにより、共振コンデンサ８１からＩＧＢＴ５１、加熱コイル７の経路に電流が流れ、電源回路５からＩＧＢＴ５１、加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れる。これにより、加熱コイル７にエネルギーが蓄積される。   In mode M15, since the IGBT 51 is already turned on, zero voltage switching is performed and no switching loss occurs. Due to the energy stored in the resonance capacitor 82, a current flows from the resonance capacitor 81 to a path of the IGBT 51 and the heating coil 7, and a current flows from the power supply circuit 5 to a path of the IGBT 51, the heating coil 7 and the resonance capacitor 82. Thereby, energy is accumulated in the heating coil 7.

モードＭ１５において、制御回路６がＩＧＢＴ５１をターンオフすると、モードＭ１６に遷移する。   When the control circuit 6 turns off the IGBT 51 in the mode M15, the mode M16 is entered.

モードＭ１６において、ＨサイドのＩＧＢＴ５１とＬサイドのＩＧＢＴ５２は、オフしている。加熱コイル７に蓄えられたエネルギーにより、電源回路５からスナバコンデンサ７１、加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れ、スナバコンデンサ７２から加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れる。このとき、ＩＧＢＴ５１のコレクタ電圧は緩やかに上昇し、ゼロ電圧スイッチングとなる。   In mode M16, the H-side IGBT 51 and the L-side IGBT 52 are off. Due to the energy stored in the heating coil 7, a current flows from the power supply circuit 5 to the path of the snubber capacitor 71, the heating coil 7, and the resonance capacitor 82, and a current flows from the snubber capacitor 72 to the path of the heating coil 7 and the resonance capacitor 82. At this time, the collector voltage of the IGBT 51 gradually rises and zero voltage switching is performed.

次にスナバコンデンサ７１がノードｐの電位まで充電され、スナバコンデンサ７２が放電されると、ダイオードＤ２がオンして、モードＭ１７に遷移する。   Next, when the snubber capacitor 71 is charged to the potential of the node p and the snubber capacitor 72 is discharged, the diode D2 is turned on and the mode M17 is entered.

モードＭ１７において、ダイオードＤ２のオンにより、ダイオードＤ２、加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れ、共振コンデンサ８１、電源回路５、ダイオードＤ２、加熱コイル７の経路に電流が流れる。制御回路６は、このダイオードＤ２の通電期間中に、ＩＧＢＴ５２をターンオンする。ダイオードＤ２に電流が流れなくなったならば、再びモードＭ１１に遷移する。   In mode M17, when the diode D2 is turned on, a current flows through the path of the diode D2, the heating coil 7, and the resonance capacitor 82, and a current flows through the path of the resonance capacitor 81, the power supply circuit 5, the diode D2, and the heating coil 7. The control circuit 6 turns on the IGBT 52 during the energization period of the diode D2. If no current flows through the diode D2, the mode M11 is entered again.

以上のモードＭ１１〜Ｍ１７の６種類の動作を繰り返すことで、加熱コイル７に高周波の共振電流ＩＬが流れ、加熱コイル７の上側のトッププレート９１上に載置された鍋１０を加熱する。   By repeating the six types of operations in the modes M11 to M17, a high-frequency resonance current IL flows through the heating coil 7, and the pan 10 placed on the top plate 91 on the upper side of the heating coil 7 is heated.

図４は、実施例１における電磁誘導加熱装置１１の動作を示す第二の波形図である。ここでは、次に鉄やホーロー、磁性ステンレス鍋加熱時の電圧共振インバータの通常の加熱動作を示している。ＩＧＢＴ５１はオン状態、ＩＧＢＴ５２はオフ状態、ＩＧＢＴ５３をスイッチング動作する。   FIG. 4 is a second waveform diagram illustrating the operation of the electromagnetic induction heating device 11 according to the first embodiment. Here, the normal heating operation of the voltage resonance inverter during heating of iron, enamel, and magnetic stainless steel pan is shown next. The IGBT 51 is turned on, the IGBT 52 is turned off, and the IGBT 53 is switched.

モードＭ２１は、ＩＧＢＴ５３のターンオフからＩＧＢＴ５３のコレクタ電圧のピークまでの期間である。制御回路６がＩＧＢＴ５３をターンオフすると、ＩＧＢＴ５３に流れていた電流は遮断され、モードＭ２１において０Ａを維持する。このとき加熱コイル７に蓄えられたエネルギーにより、加熱コイル７から共振コンデンサ８１、８２の経路に電流が流れる。ＩＧＢＴ５３のコレクタ電圧は、ＩＧＢＴ５３のターンオフ時には０Ｖであるため、ゼロ電圧スイッチングとなる。   The mode M21 is a period from the turn-off of the IGBT 53 to the peak of the collector voltage of the IGBT 53. When the control circuit 6 turns off the IGBT 53, the current flowing through the IGBT 53 is cut off and maintains 0A in the mode M21. At this time, due to the energy stored in the heating coil 7, a current flows from the heating coil 7 to the path of the resonance capacitors 81 and 82. Since the collector voltage of the IGBT 53 is 0 V when the IGBT 53 is turned off, zero voltage switching is performed.

加熱コイル７のエネルギーの放出により、共振電流ＩＬは、次第に減少する。共振コンデンサ８１、８２は充電され、それと共にＩＧＢＴ５３のコレクタ電圧は、正弦波状に上昇する。   As the energy of the heating coil 7 is released, the resonance current IL gradually decreases. The resonant capacitors 81 and 82 are charged, and at the same time, the collector voltage of the IGBT 53 rises in a sine wave shape.

モードＭ２２は、ＩＧＢＴ５３のコレクタ電圧のピークから０Ｖになるまでの期間である。ＩＧＢＴ５３のコレクタ電圧がピークになると、加熱コイル７の共振電流ＩＬが正から負に切り替わり、流れる方向が反転する。このとき共振コンデンサ８１、８２から加熱コイル７の経路に電流が流れる。共振コンデンサ８１、８２は次第に放電され、それと共にＩＧＢＴ５３のコレクタ電圧は、次第に下降する。   Mode M22 is a period from the peak of the collector voltage of IGBT 53 to 0V. When the collector voltage of the IGBT 53 reaches a peak, the resonance current IL of the heating coil 7 is switched from positive to negative, and the flowing direction is reversed. At this time, current flows from the resonance capacitors 81 and 82 to the path of the heating coil 7. The resonant capacitors 81 and 82 are gradually discharged, and at the same time, the collector voltage of the IGBT 53 gradually decreases.

モードＭ２３は、ダイオードＤ３の通電期間である。モードＭ２２において、共振コンデンサ８１、８２が放電して、ＩＧＢＴ５３のコレクタ電圧が０Ｖになると、ダイオードＤ３がオンし、加熱コイル７から電源回路５、ダイオードＤ３の経路に電流が流れる。制御回路６は、ダイオードＤ３の通電期間内にＩＧＢＴ５３のゲートをターンオンする。モードＭ２３において、加熱コイル７のエネルギーがなくなると、共振電流ＩＬが負から正に切り替わり、モードＭ２４に遷移する。   Mode M23 is an energization period of the diode D3. In mode M22, when the resonant capacitors 81 and 82 are discharged and the collector voltage of the IGBT 53 becomes 0 V, the diode D3 is turned on, and a current flows from the heating coil 7 to the path of the power supply circuit 5 and the diode D3. The control circuit 6 turns on the gate of the IGBT 53 during the energization period of the diode D3. In mode M23, when the energy of the heating coil 7 is exhausted, the resonance current IL is switched from negative to positive, and transition is made to mode M24.

モードＭ２４は、ＩＧＢＴ５３の通電期間である。このときＩＧＢＴ５３はゲートオンしているため、すぐさま電流が流れる。これにより、スイッチング損失の発生しないゼロ電圧スイッチングを実現する。電流は、電源回路５から加熱コイル７、ＩＧＢＴ５３の経路に流れる。   Mode M24 is an energization period of the IGBT 53. At this time, since the IGBT 53 is turned on, a current flows immediately. As a result, zero voltage switching without switching loss is realized. The current flows from the power supply circuit 5 to the heating coil 7 and the IGBT 53.

以上のモードＭ２１からモードＭ２４までを繰り返し動作することで、加熱コイル７に高周波の交流電流が流れ、鍋１０を加熱する。   By repeating the operation from the mode M21 to the mode M24, a high-frequency alternating current flows through the heating coil 7, and the pan 10 is heated.

次に電流共振インバータの電力制御方法を説明する。図５にアルミ鍋及び鉄鍋を加熱した時の周波数と入力電力の関係を示す。非磁性体であるアルミ鍋は抵抗が小さいため、共振特性のＱがとても大きく、周波数の変化に対して大きく電力が変動する。このため、電源回路５の出力電圧を変化することで電力を制御する。図６に電源回路５の出力電圧と入力電力の関係を示す。出力電圧５５０Ｖで２ｋＷ、３００Ｖで６００Ｗとなる。入力電力を２ｋＷ以上にするためには、ＨサイドＩＧＢＴ５１のＤｕｔｙを広げ、ＬサイドＩＧＢＴ５２のＤｕｔyを狭くするＰＷＭ制御(Pulse Width Modulation)を行う。図７にＨサイドＩＧＢＴのＤｕｔｙと入力電力の関係を示す。Ｄｕｔyを０.６５まで大きくすることで３ｋＷまで入力電力を増大することができる。以上のように、電圧制御とＰＷＭ制御を組み合わせることで、幅広い電力制御ができる。   Next, a power control method for the current resonance inverter will be described. FIG. 5 shows the relationship between the frequency and the input power when the aluminum pan and the iron pan are heated. Since the aluminum pan, which is a non-magnetic material, has low resistance, the resonance characteristic Q is very large, and the power fluctuates greatly with changes in frequency. For this reason, electric power is controlled by changing the output voltage of the power supply circuit 5. FIG. 6 shows the relationship between the output voltage of the power supply circuit 5 and the input power. The output voltage is 2 kW at 550 V and 600 W at 300 V. In order to increase the input power to 2 kW or more, PWM control (Pulse Width Modulation) is performed to widen the duty of the H-side IGBT 51 and narrow the duty of the L-side IGBT 52. FIG. 7 shows the relationship between the duty of the H-side IGBT and the input power. By increasing the duty to 0.65, the input power can be increased up to 3 kW. As described above, a wide range of power control can be performed by combining voltage control and PWM control.

一方、磁性体である鉄やホーロー鍋を加熱する場合の電力制御方法について説明する。図５に示すように鉄鍋は抵抗が大きいため、共振のＱが小さく緩やかな共振特性となっている。このためインバータの駆動周波数による電力制御が可能となり、インバータ駆動周波数を４０ｋＨｚでは３ｋＷ、６０ｋＨｚとすることで６００Ｗとなる。また、複数の加熱コイルが搭載される場合は、加熱コイル間で干渉音が発生する問題がある。そこで各加熱コイルに接続されるインバータの駆動周波数の差分を可聴周波数以上(２０ｋＨｚ以上)に離す方法と、インバータ駆動周波数を固定にする方法がある。後者の固定周波数で電力を制御する場合は、アルミ鍋と同様に電源回路５の出力電圧を変化させることで可能である。   On the other hand, the electric power control method in the case of heating the iron and enamel pan which are magnetic bodies is demonstrated. As shown in FIG. 5, since the iron pan has a large resistance, the resonance Q is small and the resonance characteristic is gentle. For this reason, electric power control by the drive frequency of an inverter is attained, and it becomes 600W by making an inverter drive frequency into 3kW and 60kHz at 40kHz. Further, when a plurality of heating coils are mounted, there is a problem that interference noise is generated between the heating coils. Therefore, there are a method of separating the difference in drive frequency of the inverter connected to each heating coil to an audible frequency or higher (20 kHz or higher) and a method of fixing the inverter drive frequency. When the electric power is controlled at the latter fixed frequency, it is possible to change the output voltage of the power supply circuit 5 as in the case of the aluminum pan.

以上のように、負荷抵抗の大きい磁性鍋において、電流共振インバータから電圧共振インバータを切替えることで、スイッチング動作する素子を１つにでき、スイッチング損失を低減することができる。   As described above, in a magnetic pan having a large load resistance, by switching the current resonance inverter to the voltage resonance inverter, the number of elements that perform the switching operation can be reduced, and the switching loss can be reduced.

図８は、実施例２における電磁誘導加熱装置１１の回路構成図である。図１に示した実施例１の電磁誘導加熱装置１１と同一の要素には同一の符号を付与している。   FIG. 8 is a circuit configuration diagram of the electromagnetic induction heating device 11 according to the second embodiment. The same reference numerals are given to the same elements as those of the electromagnetic induction heating device 11 of the first embodiment shown in FIG.

実施例２の電磁誘導加熱装置１１の回路は、共振コンデンサ８２と並列にスイッチ８４とＩＧＢＴ５３の直列回路を接続した点である。それ以外は、実施例１の電磁誘導加熱装置１１と同様に構成されている。   The circuit of the electromagnetic induction heating device 11 of Example 2 is that a series circuit of a switch 84 and an IGBT 53 is connected in parallel with the resonance capacitor 82. Other than that, it is comprised similarly to the electromagnetic induction heating apparatus 11 of Example 1. FIG.

図９は、実施例１における電磁誘導加熱装置１１の動作を示す波形図である。ここでは、アルミニウムや銅などの非磁性金属鍋加熱時のインバータの通常の加熱動作を示している。   FIG. 9 is a waveform diagram illustrating the operation of the electromagnetic induction heating device 11 according to the first embodiment. Here, the normal heating operation of the inverter at the time of heating nonmagnetic metal pans, such as aluminum and copper, is shown.

モードＭ３１において、ＨサイドのＩＧＢＴ５１はオフし、ＬサイドのＩＧＢＴ５２はオン、ＩＧＢＴ５３はオフしている。ＨサイドのＩＧＢＴ５１のコレクタ電圧は、所定値を保つ。ＬサイドのＩＧＢＴ５２のコレクタ電圧は、ほぼ０Ｖである。   In mode M31, the H-side IGBT 51 is off, the L-side IGBT 52 is on, and the IGBT 53 is off. The collector voltage of the H-side IGBT 51 maintains a predetermined value. The collector voltage of the L-side IGBT 52 is approximately 0V.

このとき、電源回路５から共振コンデンサ８１、加熱コイル７、ＩＧＢＴ５２の経路に電流が流れ、共振コンデンサ８２から加熱コイル７、ＩＧＢＴ５２の経路に電流が流れる。ＨサイドのＩＧＢＴ５１はオフしているので電流は流れない。モードＭ３１において、制御回路６がＩＧＢＴ５２をターンオフすると、モードＭ３２に遷移する。   At this time, a current flows from the power supply circuit 5 to the path of the resonance capacitor 81, the heating coil 7, and the IGBT 52, and a current flows from the resonance capacitor 82 to the path of the heating coil 7 and the IGBT 52. Since the H-side IGBT 51 is off, no current flows. In the mode M31, when the control circuit 6 turns off the IGBT 52, the mode M32 is entered.

モードＭ３２において、ＨサイドのＩＧＢＴ５１とＬサイドのＩＧＢＴ５２は、オフしている。加熱コイル７に蓄えられたエネルギーにより、スナバコンデンサ７１から共振コンデンサ８１、加熱コイル７の経路に電流が流れ、加熱コイル７からスナバコンデンサ７２、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れる。このとき、ＬサイドのＩＧＢＴ５２のコレクタ電圧は、緩やかに上昇し、ゼロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失は小さくなる。ＬサイドのＩＧＢＴ５２のコレクタ電圧（ノードａの電圧）が、正極端子のノードｐの電圧を超えると、モードＭ３３に遷移する。   In mode M32, the H-side IGBT 51 and the L-side IGBT 52 are off. Due to the energy stored in the heating coil 7, a current flows from the snubber capacitor 71 to the path of the resonance capacitor 81 and the heating coil 7, and a current flows from the heating coil 7 to the path of the snubber capacitor 72 and the resonance capacitor 82. At this time, the collector voltage of the L-side IGBT 52 gradually rises to zero voltage switching, and the switching loss is reduced. When the collector voltage of the L-side IGBT 52 (the voltage at the node a) exceeds the voltage at the node p at the positive terminal, the mode M33 is entered.

モードＭ３３において、ダイオードＤ１がオンし、ダイオードＤ１、共振コンデンサ８１、加熱コイル７の経路に電流が流れ、ダイオードＤ１から電源回路５、共振コンデンサ８２、加熱コイル７の経路に電流が流れる。制御回路６は、このダイオードＤ１の通電期間中に、ＨサイドのＩＧＢＴ５１のゲートをターンオンする。   In mode M33, the diode D1 is turned on, a current flows through the path of the diode D1, the resonance capacitor 81, and the heating coil 7, and a current flows from the diode D1 to the path of the power supply circuit 5, the resonance capacitor 82, and the heating coil 7. The control circuit 6 turns on the gate of the H-side IGBT 51 during the energization period of the diode D1.

電流共振インバータ４は、ダイオードＤ１に電流が流れなくなったならば、モードＭ３４に遷移する。   The current resonance inverter 4 shifts to the mode M34 when the current stops flowing through the diode D1.

モードＭ３４において、ＩＧＢＴ５１は既にオンしているため、ゼロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失が発生しない。共振コンデンサ８２に蓄えられたエネルギーにより、共振コンデンサ８１からＩＧＢＴ５１、加熱コイル７の経路に電流が流れ、電源回路５からＩＧＢＴ５１、加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れる。これにより、加熱コイル７にエネルギーが蓄積される。   In mode M34, since the IGBT 51 is already turned on, zero voltage switching is performed and no switching loss occurs. Due to the energy stored in the resonance capacitor 82, a current flows from the resonance capacitor 81 to a path of the IGBT 51 and the heating coil 7, and a current flows from the power supply circuit 5 to a path of the IGBT 51, the heating coil 7 and the resonance capacitor 82. Thereby, energy is accumulated in the heating coil 7.

モードＭ３４において、制御回路６がＩＧＢＴ５１をターンオフすると、モードＭ３５に遷移する。   In the mode M34, when the control circuit 6 turns off the IGBT 51, the mode M35 is entered.

モードＭ３５において、ＨサイドのＩＧＢＴ５１とＬサイドのＩＧＢＴ５２は、オフしている。加熱コイル７に蓄えられたエネルギーにより、電源回路５からスナバコンデンサ７１、加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れ、スナバコンデンサ７２から加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れる。このとき、ＩＧＢＴ５１のコレクタ電圧は緩やかに上昇し、ゼロ電圧スイッチングとなる。   In mode M35, the H-side IGBT 51 and the L-side IGBT 52 are off. Due to the energy stored in the heating coil 7, a current flows from the power supply circuit 5 to the path of the snubber capacitor 71, the heating coil 7, and the resonance capacitor 82, and a current flows from the snubber capacitor 72 to the path of the heating coil 7 and the resonance capacitor 82. At this time, the collector voltage of the IGBT 51 gradually rises and zero voltage switching is performed.

次にスナバコンデンサ７１がノードｐの電位まで充電され、スナバコンデンサ７２が放電されると、ダイオードＤ２がオンして、モードＭ３６に遷移する。   Next, when the snubber capacitor 71 is charged to the potential of the node p and the snubber capacitor 72 is discharged, the diode D2 is turned on and the mode M36 is entered.

モードＭ３６において、ダイオードＤ２のオンにより、ダイオードＤ２、加熱コイル７、共振コンデンサ８２の経路に電流が流れ、共振コンデンサ８１、電源回路５、ダイオードＤ２、加熱コイル７の経路に電流が流れる。制御回路６は、このダイオードＤ２の通電期間中に、ＩＧＢＴ５２をターンオンする。ダイオードＤ２に電流が流れなくなったならば、再びモードＭ３１に遷移する。   In mode M36, when the diode D2 is turned on, a current flows through the path of the diode D2, the heating coil 7, and the resonance capacitor 82, and a current flows through the path of the resonance capacitor 81, the power supply circuit 5, the diode D2, and the heating coil 7. The control circuit 6 turns on the IGBT 52 during the energization period of the diode D2. If no current flows to the diode D2, the mode M31 is entered again.

以上のモードＭ３１〜Ｍ３６の６種類の動作を繰り返すことで、加熱コイル７に高周波の共振電流ＩＬが流れ、加熱コイル７の上側のトッププレート９１上に載置された鍋１０を加熱する。   By repeating the six types of operations in the above modes M31 to M36, a high-frequency resonance current IL flows through the heating coil 7, and the pan 10 placed on the top plate 91 on the upper side of the heating coil 7 is heated.

鉄やホーロー、磁性ステンレス鍋加熱時の電圧共振インバータの通常の加熱動作では、ＩＧＢＴ５１はオン状態、ＩＧＢＴ５２はオフ状態、スイッチ８４をオンとし、ＩＧＢＴ５３をスイッチング動作する。動作については、実施例１の動作と同一のため説明は割愛する。   In the normal heating operation of the voltage resonance inverter during heating of iron, enamel or magnetic stainless steel pan, the IGBT 51 is turned on, the IGBT 52 is turned off, the switch 84 is turned on, and the IGBT 53 is switched. Since the operation is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

次に電流共振インバータの電力制御方法を説明する。前述した図５に示すように、非磁性体であるアルミ鍋は抵抗が小さいため、共振特性のＱがとても大きく、周波数の変化に対して大きく電力が変動する。このため、電源回路５の出力電圧を変化することで電力を制御する。図１０に電源回路５の出力電圧と入力電力の関係を示す。本実施例では、出力電圧２１５Ｖで３ｋＷ、７０Ｖで３００Ｗとなる。スイッチ８４を設けることで、共振コンデンサ８２の電圧がダイオードＤ３でクランプされることなく、負電圧を充電できるため、低いインバータ電源電圧でも大きな入力電力にできる。   Next, a power control method for the current resonance inverter will be described. As shown in FIG. 5 described above, since the aluminum pan, which is a non-magnetic material, has a low resistance, the resonance characteristic Q is very large, and the power fluctuates greatly with respect to changes in frequency. For this reason, electric power is controlled by changing the output voltage of the power supply circuit 5. FIG. 10 shows the relationship between the output voltage of the power supply circuit 5 and the input power. In this embodiment, the output voltage is 3 kW at 215 V and 300 W at 70 V. By providing the switch 84, a negative voltage can be charged without the voltage of the resonant capacitor 82 being clamped by the diode D3, so that a large input power can be obtained even with a low inverter power supply voltage.

電圧共振インバータの電力制御は、実施例１と同様のため説明は割愛する。   Since the power control of the voltage resonance inverter is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.

図１１は、実施例３における電磁誘導加熱装置１１の回路構成図である。図１に示した実施例１乃至実施例２の電磁誘導加熱装置１１と同一の要素には同一の符号を付与している。   FIG. 11 is a circuit configuration diagram of the electromagnetic induction heating device 11 according to the third embodiment. The same reference numerals are given to the same elements as those of the electromagnetic induction heating device 11 of the first and second embodiments shown in FIG.

実施例３の電磁誘導加熱装置１１の回路は、実施例２の回路構成にＩＧＢＴ５３に共振コンデンサ８５のを並列に接続した点である。それ以外は、実施例１乃至実施例２の電磁誘導加熱装置１１と同様に構成されている。
アルミ鍋や銅鍋加熱時の電流共振インバータの加熱動作は、実施例２と同様のため説明を割愛する。 The circuit of the electromagnetic induction heating device 11 of the third embodiment is that the resonance capacitor 85 is connected in parallel to the IGBT 53 in the circuit configuration of the second embodiment. Other than that, it is comprised similarly to the electromagnetic induction heating apparatus 11 of Example 1 thru | or Example 2.
Since the heating operation of the current resonance inverter at the time of heating the aluminum pan or the copper pan is the same as that of the second embodiment, the description is omitted.

鉄やホーロー、磁性ステンレス鍋加熱時の電圧共振インバータの通常の加熱動作では、ＩＧＢＴ５１はオン状態、ＩＧＢＴ５２はオフ状態、スイッチ８４をオンとし、ＩＧＢＴ５３をスイッチング動作する。動作については、実施例１の動作と同一のため説明は割愛する。   In the normal heating operation of the voltage resonance inverter during heating of iron, enamel or magnetic stainless steel pan, the IGBT 51 is turned on, the IGBT 52 is turned off, the switch 84 is turned on, and the IGBT 53 is switched. Since the operation is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

磁性体である鉄やホーロー鍋を加熱する場合の電力制御方法について説明する。共振コンデンサ８５は共振コンデンサ８１、８２と並列に接続されため、合成共振コンデンサ容量が大きくなり、共振周波数が実施例１よりも小さくなる。このため、図１２に示すよう共振周波数が低くなり、インバータ駆動周波数を２０ｋＨｚでは３ｋＷ、４０ｋＨｚとすることで６００Ｗとなる。これによりインバータのスイッチング損失が小さくなり、加熱効率を向上することが可能になる。
A power control method for heating iron or enamel pan, which is a magnetic material, will be described. Since the resonant capacitor 85 is connected in parallel with the resonant capacitors 81 and 82, the combined resonant capacitor capacity is increased and the resonant frequency is smaller than that of the first embodiment. For this reason, as shown in FIG. 12, the resonance frequency becomes low, and when the inverter drive frequency is 20 kHz, 3 kW and 40 kHz, the resonance frequency becomes 600 W. Thereby, the switching loss of an inverter becomes small and it becomes possible to improve heating efficiency.

図１３は、実施例４における電磁誘導加熱装置１１Ａの回路構成図である。   FIG. 13 is a circuit configuration diagram of the electromagnetic induction heating device 11A in the fourth embodiment.

商用電源１から整流回路２を介して、フィルタ３に接続され、フィルタ３の出力であるコンデンサC0の両端に電源回路５が接続され、電源回路の出力である正極端子のノードｐと負極端子のノードｎとの間に、インバータ４Ａが接続される。   The commercial power supply 1 is connected to the filter 3 via the rectifier circuit 2, the power supply circuit 5 is connected to both ends of the capacitor C 0 that is the output of the filter 3, and the positive terminal node p and the negative terminal are the outputs of the power circuit. Inverter 4A is connected between node n.

高周波インバータであるインバータ４Ａは、ＩＧＢＴ５１とＩＧＢＴ５２とが直列接続されたハーフブリッジ回路に、共振回路８の加熱コイル７が接続されて構成された電流共振インバータと直列に、加熱コイル７Ａとスイッチ４０の並列回路が接続された構成である。   An inverter 4A, which is a high-frequency inverter, includes a heating coil 7A and a switch 40 connected in series with a current resonance inverter configured by connecting a heating coil 7 of a resonance circuit 8 to a half bridge circuit in which an IGBT 51 and an IGBT 52 are connected in series. This is a configuration in which parallel circuits are connected.

ＨサイドのＩＧＢＴ５１（第１の半導体スイッチング素子）には、逆並列にダイオードＤ１（第１のダイオード）が接続され、並列にスナバコンデンサ７１（第１のスナバコンデンサ）が接続されている。ＬサイドのＩＧＢＴ５２（第２の半導体スイッチング素子）には、逆並列にダイオードＤ２（第２のダイオード）が接続され、並列にスナバコンデンサ７２（第２のスナバコンデンサ）が接続されている。ここで、ＩＧＢＴ５１，５２の接続点をノードａとする。   A diode D1 (first diode) is connected in reverse parallel to the IGBT 51 (first semiconductor switching element) on the H side, and a snubber capacitor 71 (first snubber capacitor) is connected in parallel. A diode D2 (second diode) is connected in antiparallel to the L-side IGBT 52 (second semiconductor switching element), and a snubber capacitor 72 (second snubber capacitor) is connected in parallel. Here, a connection point of the IGBTs 51 and 52 is a node a.

スナバコンデンサ７１，７２は、ＩＧＢＴ５１，５２のターンオフ時の遮断電流によって充放電される。スナバコンデンサ７１，７２の容量は、ＩＧＢＴ５１，５２のコレクタとエミッタ間の出力容量より十分に大きい。そのため、ターンオフ時にＩＧＢＴ５１，５２に印加される電圧の変化は低減され、ターンオフ損失は抑制される。   The snubber capacitors 71 and 72 are charged and discharged by a cut-off current when the IGBTs 51 and 52 are turned off. The capacity of the snubber capacitors 71 and 72 is sufficiently larger than the output capacity between the collectors and emitters of the IGBTs 51 and 52. Therefore, a change in voltage applied to the IGBTs 51 and 52 at the time of turn-off is reduced, and turn-off loss is suppressed.

共振回路８は、共振コンデンサ８１，８２（第１および第２の共振コンデンサ）と、加熱コイル７とを含んで構成される。ノードｐとノードｎとの間には、共振コンデンサ８１，８２の直列回路が接続されている。共振コンデンサ８１，８２を接続するノードｂと、ＩＧＢＴ５１，５２を接続するノードａとの間には、加熱コイル７が接続される。共振コンデンサ８２の両端にはＩＧＢＴ５３が接続されている。加熱コイル７の共振電流ＩＬの向きは、ノードａからノードｂへの方向（図１の矢印方向）を正とする。   The resonance circuit 8 includes resonance capacitors 81 and 82 (first and second resonance capacitors) and the heating coil 7. A series circuit of resonant capacitors 81 and 82 is connected between the node p and the node n. The heating coil 7 is connected between the node b connecting the resonant capacitors 81 and 82 and the node a connecting the IGBTs 51 and 52. The IGBT 53 is connected to both ends of the resonance capacitor 82. The direction of the resonance current IL of the heating coil 7 is positive in the direction from the node a to the node b (arrow direction in FIG. 1).

制御回路６Ａは、ＩＧＢＴ５１を駆動するドライブ回路６２−１と、ＩＧＢＴ５２を駆動するドライブ回路６２−２を備えている。ドライブ回路６２−１，６２−２は、いずれも駆動信号発生回路６１によって制御される。   The control circuit 6A includes a drive circuit 62-1 for driving the IGBT 51 and a drive circuit 62-2 for driving the IGBT 52. The drive circuits 62-1 and 62-2 are both controlled by the drive signal generation circuit 61.

図１４は、実施例３における電磁誘導加熱装置１１Ａを示す概略の構成図である。   FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating an electromagnetic induction heating device 11A according to the third embodiment.

電磁誘導加熱装置１１Ａは、整流回路２と、フィルタ３と、インバータ４Ａと、制御回路６Aと、加熱コイル７、７Ａと、トッププレート９１と、磁性体９２，９２Ａとを含んで構成される。電磁誘導加熱装置１１Ａは、トッププレート９１に載置された鍋１０、１０Ａを誘導加熱する。   The electromagnetic induction heating device 11A includes a rectifier circuit 2, a filter 3, an inverter 4A, a control circuit 6A, heating coils 7 and 7A, a top plate 91, and magnetic bodies 92 and 92A. The electromagnetic induction heating device 11A induction heats the pans 10 and 10A placed on the top plate 91.

鍋１０、１０Ａは、加熱対象の調理器具である。鍋１０、１０Ａは、トッププレート９１に載置されて、加熱コイル７または加熱コイル７Ａによって誘導加熱される。   The pots 10 and 10A are cooking utensils to be heated. The pans 10 and 10A are placed on the top plate 91 and are induction-heated by the heating coil 7 or the heating coil 7A.

トッププレート９１は、鍋１０、１０Ａを載置するためプレートである。トッププレート９１は、磁気損失の少ない耐熱ガラスなどで構成され、加熱コイル７、７Ａの上面を覆っている。   The top plate 91 is a plate for placing the pans 10 and 10A. The top plate 91 is made of heat-resistant glass having a small magnetic loss and covers the upper surfaces of the heating coils 7 and 7A.

磁性体９２、９２Ａは、例えば高い透磁率を持つフェライトで構成され、加熱コイル７、７Ａの下面に設けられる。   The magnetic bodies 92 and 92A are made of ferrite having a high magnetic permeability, for example, and are provided on the lower surfaces of the heating coils 7 and 7A.

実施例３では、１つのインバータ回路で電流共振と電圧共振方式の切り替えと加熱コイル７、７Ａの切り替えを同時に行うことを特徴としている。   The third embodiment is characterized in that the switching between the current resonance and the voltage resonance method and the switching between the heating coils 7 and 7A are simultaneously performed with one inverter circuit.

加熱コイル７上に鍋が搭載された場合には、スイッチ４０をオンとして、インバータ４Ａは電流共振インバータとして動作する。動作については、前述した実施例２と同様の動作となる。一方、加熱コイル７Ａに鍋が搭載された場合には、スイッチ４０をオフ、Ｑ２をオンとし、Ｑ１をスイッチング動作することで電圧共振インバータとして動作する。動作については、実施例１の電圧共振インバータと同様の動作となる。   When a pan is mounted on the heating coil 7, the switch 40 is turned on, and the inverter 4A operates as a current resonance inverter. About operation | movement, it becomes the operation | movement similar to Example 2 mentioned above. On the other hand, when a pan is mounted on the heating coil 7A, the switch 40 is turned off, Q2 is turned on, and Q1 is switched to operate as a voltage resonance inverter. About operation | movement, it becomes the same operation | movement as the voltage resonance inverter of Example 1. FIG.

以上のような構成とすることで、１つのインバータ回路で２つの加熱コイルを選択した駆動することができる。これにより回路スペースの削減、コスト低減に大きな効果がある。   With the configuration as described above, two heating coils can be selected and driven by one inverter circuit. This has a great effect on circuit space reduction and cost reduction.

１ 商用電源
１０、１０Ａ 鍋 （被加熱物）
１１，１１Ａ 電磁誘導加熱装置
２ 整流回路
２１ 電源回路
３ フィルタ
４ 電流共振インバータ （高周波インバータ）
５ 電源回路
Ｌ０ インダクタ
Ｃ０ フィルタコンデンサ
Ｄ０ ダイオード
Ｄ１ ダイオード （第１のダイオード）
Ｄ２ ダイオード （第２のダイオード）
Ｄ３ ダイオード （第３のダイオード）
５１ ＩＧＢＴ （第１の半導体スイッチング素子）
５２ ＩＧＢＴ （第２の半導体スイッチング素子）
５３ ＩＧＢＴ （第３の半導体スイッチング素子）
６，６Ａ 制御回路
６１ 駆動信号発生回路
６２ ドライブ回路
６４ 制御手段
７、７Ａ 加熱コイル
７１ スナバコンデンサ （第１のスナバコンデンサ）
７２ スナバコンデンサ （第２のスナバコンデンサ）
８ 共振回路
８１、８２、８５ 共振コンデンサ
４０、８４ スイッチ
９１ トッププレート
９２ 磁性体 1 Commercial power supply 10, 10A Hot pot (object to be heated)
11, 11A Electromagnetic induction heating device 2 Rectifier circuit 21 Power supply circuit 3 Filter 4 Current resonance inverter (high frequency inverter)
5 Power supply circuit L0 Inductor C0 Filter capacitor D0 Diode D1 Diode (first diode)
D2 diode (second diode)
D3 diode (third diode)
51 IGBT (first semiconductor switching element)
52 IGBT (second semiconductor switching element)
53 IGBT (Third semiconductor switching element)
6, 6A Control circuit 61 Drive signal generation circuit 62 Drive circuit 64 Control means 7, 7A Heating coil 71 Snubber capacitor (first snubber capacitor)
72 Snubber capacitor (second snubber capacitor)
8 Resonant circuits 81, 82, 85 Resonant capacitors 40, 84 Switch 91 Top plate 92 Magnetic body

Claims (5)

直流電源と、
加熱コイルと第一の共振コンデンサで構成され、被加熱物を加熱する共振負荷回路と、
第一のスイッチング素子と第二のスイッチング素子を直列に接続した上下アームを有し、前記直流電源が出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記共振負荷回路に供給するハーフブリッジ型のインバータと、
前記被加熱物が非磁性体であるときは、電流共振インバータで前記被加熱物を加熱し、
前記被加熱物が磁性体であるときは、電圧共振インバータで前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
DC power supply,
A resonant load circuit configured to include a heating coil and a first resonant capacitor to heat the object to be heated;
A half-bridge inverter that has upper and lower arms in which a first switching element and a second switching element are connected in series, converts a DC voltage output from the DC power supply into an AC voltage, and supplies the AC voltage to the resonant load circuit; ,
When the object to be heated is a non-magnetic material, the object to be heated is heated by a current resonance inverter,
When the object to be heated is a magnetic substance, the object to be heated is heated by a voltage resonance inverter.
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
さらに、前記第一の共振コンデンサと並列に接続されたスイッチと、を備え、
前記被加熱物が非磁性体であるときには、前記スイッチをオフするとともに、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子を排他的にスイッチングする電流共振インバータで前記被加熱物を加熱し、
前記被加熱物が磁性体であるときには、前記スイッチをオン、前記第二のスイッチング素子をオフするとともに、前記第一のスイッチング素子をスイッチングする電圧共振インバータで前記被加熱物を加熱することを特徴とする誘導加熱装置。
In the electromagnetic induction heating device according to claim 1,
And a switch connected in parallel with the first resonant capacitor,
When the heated object is a non-magnetic material, the switch is turned off and the heated object is heated by a current resonance inverter that exclusively switches the first switching element and the second switching element,
When the object to be heated is a magnetic substance, the switch is turned on, the second switching element is turned off, and the object to be heated is heated by a voltage resonance inverter that switches the first switching element. Induction heating device.
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
さらに、前記第一の共振コンデンサと並列に接続されたスイッチと第三のスイッチング素子の直列回路、を備え、
前記被加熱物が非磁性体であるときには、前記スイッチをオフするとともに、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子を排他的にスイッチングする電流共振インバータで前記被加熱物を加熱し、
前記被加熱物が磁性体であるときには、前記スイッチをオン、前記第二のスイッチング素子をオフ、前記第一のスイッチング素子をオンするとともに、前記第三のスイッチング素子をスイッチングする電圧共振インバータで前記被加熱物を加熱することを特徴とする誘導加熱装置。
In the electromagnetic induction heating device according to claim 1,
Furthermore, a switch connected in parallel with the first resonant capacitor and a series circuit of a third switching element,
When the heated object is a non-magnetic material, the switch is turned off and the heated object is heated by a current resonance inverter that exclusively switches the first switching element and the second switching element,
When the object to be heated is a magnetic body, the voltage resonance inverter that turns on the switch, turns off the second switching element, turns on the first switching element, and switches the third switching element. An induction heating apparatus that heats an object to be heated.
請求項３に記載の電磁誘導加熱装置において、
さらに、前記第三の共振スイッチング素子と並列に接続された第二の共振コンデンサ、を備え、
前記被加熱物が非磁性体であるときには、前記スイッチをオフするとともに、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子を排他的にスイッチングする電流共振インバータで前記被加熱物を加熱し、
前記被加熱物が磁性体であるときには、前記スイッチをオン、前記第二のスイッチング素子をオフ、前記第一のスイッチング素子をオンするとともに、前記第三のスイッチング素子をスイッチングする電圧共振インバータで前記被加熱物を加熱することを特徴とする誘導加熱装置。
In the electromagnetic induction heating device according to claim 3,
And a second resonant capacitor connected in parallel with the third resonant switching element,
When the heated object is a non-magnetic material, the switch is turned off and the heated object is heated by a current resonance inverter that exclusively switches the first switching element and the second switching element,
When the object to be heated is a magnetic body, the voltage resonance inverter that turns on the switch, turns off the second switching element, turns on the first switching element, and switches the third switching element. An induction heating apparatus that heats an object to be heated.
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
さらに、前記ハーフブリッジインバータと直列に接続された第２の加熱コイルと、
該第２の加熱コイルと並列に接続されたスイッチと、を備え、
前記被加熱物が非磁性体であるときには、前記スイッチをオンするとともに、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子を排他的にスイッチングする電流共振インバータで前記被加熱物を加熱し、
前記被加熱物が磁性体であるときには、前記スイッチをオフ、前記第二のスイッチング素子をオンするとともに、前記第一のスイッチング素子をスイッチングする電圧共振インバータで前記被加熱物を加熱することを特徴とする誘導加熱装置。 In the electromagnetic induction heating device according to claim 1,
A second heating coil connected in series with the half-bridge inverter;
A switch connected in parallel with the second heating coil,
When the object to be heated is a non-magnetic material, the switch is turned on, and the object to be heated is heated by a current resonance inverter that exclusively switches the first switching element and the second switching element,
When the object to be heated is a magnetic substance, the switch is turned off, the second switching element is turned on, and the object to be heated is heated by a voltage resonance inverter that switches the first switching element. Induction heating device.
JP2015021714A 2015-02-06 2015-02-06 Electromagnetic induction heating device Active JP6407748B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015021714A JP6407748B2 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Electromagnetic induction heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015021714A JP6407748B2 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Electromagnetic induction heating device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016146234A true JP2016146234A (en) 2016-08-12
JP6407748B2 JP6407748B2 (en) 2018-10-17

Family

ID=56685472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015021714A Active JP6407748B2 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Electromagnetic induction heating device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6407748B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106793220A (en) * 2016-12-20 2017-05-31 珠海格力电器股份有限公司 Capacitor discharge method and circuit of electromagnetic heating device and electromagnetic oven
CN107819401A (en) * 2016-09-13 2018-03-20 株式会社东芝 Power inverter
CN110662318A (en) * 2018-12-13 2020-01-07 株洲诺天电热科技有限公司 Power supply part arrangement method and device for medium-high frequency electric heating equipment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004178969A (en) * 2002-11-27 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induction heating cooking device
JP2007080752A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Hitachi Appliances Inc Induction heating cooking device
JP2009017749A (en) * 2007-07-09 2009-01-22 Fujitsu Ten Ltd Power supply circuit, power supply control device, and power supply device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004178969A (en) * 2002-11-27 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induction heating cooking device
JP2007080752A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Hitachi Appliances Inc Induction heating cooking device
JP2009017749A (en) * 2007-07-09 2009-01-22 Fujitsu Ten Ltd Power supply circuit, power supply control device, and power supply device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107819401A (en) * 2016-09-13 2018-03-20 株式会社东芝 Power inverter
CN107819401B (en) * 2016-09-13 2020-09-29 株式会社东芝 Power conversion device
CN106793220A (en) * 2016-12-20 2017-05-31 珠海格力电器股份有限公司 Capacitor discharge method and circuit of electromagnetic heating device and electromagnetic oven
CN106793220B (en) * 2016-12-20 2023-02-03 珠海格力电器股份有限公司 Capacitor discharge method and circuit of electromagnetic heating device and electromagnetic oven
CN110662318A (en) * 2018-12-13 2020-01-07 株洲诺天电热科技有限公司 Power supply part arrangement method and device for medium-high frequency electric heating equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP6407748B2 (en) 2018-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5086043B2 (en) Power converter and control method of power converter
JP4652983B2 (en) Induction heating device
JP4909662B2 (en) Electromagnetic induction heating device
JP5909402B2 (en) Power conversion device and induction heating device using the same
JP2005500796A (en) Power supply for induction heating or melting
JP4910004B2 (en) Electromagnetic induction heating device
KR102152631B1 (en) Induction heating apparatus
JP5178378B2 (en) Power converter and control method of power converter
JP2016143568A (en) Electromagnetic induction heating device
JP2004319296A (en) Electromagnetic induction heating device
JP6407748B2 (en) Electromagnetic induction heating device
JP4301244B2 (en) Induction heating cooker
Geetha et al. A single switch parallel quasi resonant converter topology for induction heating application
JP7045295B2 (en) Electromagnetic induction heating device
JP4366413B2 (en) Electromagnetic induction heating device
JP6452576B2 (en) Electromagnetic induction heating device
JP4313331B2 (en) Induction heating device
JP2019067690A (en) Electromagnetic induction heating device
JP7344740B2 (en) electromagnetic induction heating device
KR102306811B1 (en) Induction heat cooking apparatus and method for driving the same
JP4284372B2 (en) Electromagnetic induction heating device
JP7222806B2 (en) Electromagnetic induction heating device
JP7107746B2 (en) electromagnetic induction cooker
Raeber et al. Analysis on the use of non-resonant inverters in single-phase induction heating applications
JP6916098B2 (en) Electromagnetic induction heating cooker

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170117

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170124

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180919

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6407748

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350