JP2019040785A - Induction heating apparatus for cooking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、調理器用の誘導加熱装置のインバータ制御回路に関するものである。 The present invention relates to an inverter control circuit of an induction heating device for a cooker.
近年、誘導加熱器のインバータから発せられる電気的雑音を低減する方法として、スイッチング素子のオンオフの周波数を決定する発振手段の発振周波数を、基本周波数(f0)を中心に周波数をf0→f0+Δf→f0−Δf→f0と上下に変化させて制御することで雑音成分を低減する誘導加熱調理器が特許文献1に公開されている。 In recent years, as a method of reducing the electrical noise generated from the inverter of the induction heater, the oscillation frequency of the oscillation means for determining the on / off frequency of the switching element is set to the frequency f0 → f0 + Δf → f0 with the fundamental frequency (f0) as the center. Patent Document 1 discloses an induction heating cooker that reduces a noise component by controlling by changing up and down from −Δf → f0.
特許文献1の場合、基本周波数(f0)を中心に周波数をf0→f0+Δf→f0−Δf→f0と上下に変化させて制御を行っている過程で、周波数をf0+Δfからf0−Δfと急激に変動させるタイミングが発生する。 In the case of Patent Document 1, the frequency is fluctuated rapidly from f0 + Δf to f0−Δf in the process of changing the frequency up and down from f0 → f0 + Δf → f0−Δf → f0 around the basic frequency (f0). Timing occurs.
この周波数に基づいて高速でON,OFFしているスイッチング素子には、加熱コイルと共振コンデンサからなる共振回路が接続され、また加熱コイルで加熱される負荷(鍋)の大きさ、材質、載置位置によって流れる電流が異なる。さらに、調理中に負荷の位置が常に変化する場合があり、その場合も同様に流れる電流が変化する。 A switching circuit that is turned on and off at high speed based on this frequency is connected to a resonance circuit consisting of a heating coil and a resonance capacitor, and the size, material, and placement of the load (pan) heated by the heating coil. The current that flows depends on the position. Further, the position of the load may always change during cooking, and in that case, the flowing current also changes.
このような使われ方の時、前記高速でON,OFFしているスイッチング素子の周波数を前記急激に変化させたタイミングと前記負荷の移動とが重なった場合、スイッチング素子のON,OFFタイミングとスイッチング素子を流れる電流の変化でスイッチング素子の損出が大きくなりスイッチング素子を損傷する可能性があるため、回路設計に時間を要し、回路と部品の裕度を大きくとる必要が予想される。 In such a usage, when the frequency of the switching element that is turned ON / OFF at a high speed overlaps with the movement of the load, the ON / OFF timing of the switching element and the switching Since the loss of the switching element is increased due to a change in the current flowing through the element and the switching element may be damaged, it is expected that the circuit design takes time and the margin of the circuit and parts needs to be increased.
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、交流電源を整流して直流電源に変換する整流回路と、前記直流電源をスイッチング素子により高周波電流に変換して加熱コイルおよび共振コンデンサを有する共振回路に供給し、前記加熱コイルの近傍に配置された負荷を加熱するインバータ部と、前記直流電源を流れる電流を検知する電流検出手段と、前記負荷を加熱する時に、前記電流検出手段を処理し出力電力の把握を行い、前記スイッチング素子のON時間を変更する制御手段とを備え、該制御手段は、前記スイッチング素子のON時間の変更は増加分と減算分とを略同じにするものである。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and includes a rectifier circuit that rectifies an AC power source and converts it into a DC power source, a DC coil that converts the DC power source into a high frequency current by a switching element, and a heating coil. An inverter unit for supplying a resonance circuit having a resonance capacitor and heating a load disposed in the vicinity of the heating coil, a current detection means for detecting a current flowing through the DC power supply, and the current when the load is heated Control means for processing the detection means to grasp the output power and changing the ON time of the switching element, and the control means changes the ON time of the switching element substantially the same as the increment and subtraction. It is to make.
本発明によれば、雑音防止コンデンサや雑音除去用コイルを小容量の物にしながら、特別にスイッチング素子の部品裕度を大きくする事無く使い勝手の良い調理器用の誘導加熱装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an induction heating device for a cooker that is easy to use without specially increasing the component tolerance of a switching element while making a noise prevention capacitor and a noise removal coil small in capacity.
以下、本発明の一実施例についてジャー炊飯器を例に図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail using a jar rice cooker as an example with reference to the drawings.
図1は本発明の誘導加熱装置のインバータ制御回路の一実施例の回路ブロック図である。 FIG. 1 is a circuit block diagram of an embodiment of an inverter control circuit of the induction heating apparatus of the present invention.
図において、1は交流の商用電源である。2は整流回路で、複数の整流器で構成され、入力は交流の商用電源1に接続され、商用電源1から供給される交流電源を整流して直流電源に変換し出力する。チョークコイル3の一端は電流検出手段14を介して整流回路2のプラス端子に接続され、他端は平滑コンデンサ4の一端(高圧側端子)と接続され、平滑コンデンサ4の他端は接地される。5は平滑回路で、チョークコイル3と平滑コンデンサ4とで形成され、整流回路2が出力した直流電源を平滑する。 In the figure, reference numeral 1 denotes an AC commercial power source. Reference numeral 2 denotes a rectifier circuit, which is composed of a plurality of rectifiers. The input is connected to an AC commercial power source 1, and the AC power supplied from the commercial power source 1 is rectified and converted into a DC power source for output. One end of the choke coil 3 is connected to the plus terminal of the rectifier circuit 2 via the current detection means 14, the other end is connected to one end (high voltage side terminal) of the smoothing capacitor 4, and the other end of the smoothing capacitor 4 is grounded. . A smoothing circuit 5 is formed by the choke coil 3 and the smoothing capacitor 4 and smoothes the DC power output from the rectifier circuit 2.
6は加熱コイルで、共振コンデンサ7に並列に接続され、その一端は平滑コンデンサ4の高圧側端子に接続される。8はIHジャー炊飯器の内釜(負荷)で、加熱コイル6の近傍に配置され、加熱コイル6の発生する磁束により誘導加熱される。9は加熱コイル6、共振コンデンサ7、および内釜8から成る共振回路である。 A heating coil 6 is connected in parallel to the resonance capacitor 7, and one end thereof is connected to the high-voltage side terminal of the smoothing capacitor 4. Reference numeral 8 denotes an inner pot (load) of the IH jar rice cooker, which is disposed near the heating coil 6 and is induction-heated by the magnetic flux generated by the heating coil 6. A resonance circuit 9 includes a heating coil 6, a resonance capacitor 7, and an inner hook 8.
10はスイッチング素子で、コレクタ端子は加熱コイル6の平滑回路5との接続点とは異なる一端に接続され、エミッタ端子は接地され、高速スイッチングされることにより共振回路9すなわち加熱コイル6に高周波電流を流すものである。 Reference numeral 10 denotes a switching element. The collector terminal is connected to one end different from the connection point of the heating coil 6 with the smoothing circuit 5, the emitter terminal is grounded, and high-frequency switching is performed in the resonance circuit 9, that is, the heating coil 6. It is what flows.
11はダイオードで、カソード端子、アノード端子はそれぞれスイッチング素子10のコレクタ端子、エミッタ端子に接続される。12はインバータ部で、スイッチング素子10およびダイオード11で形成される。 A diode 11 has a cathode terminal and an anode terminal connected to a collector terminal and an emitter terminal of the switching element 10, respectively. Reference numeral 12 denotes an inverter unit, which is formed of a switching element 10 and a diode 11.
13はドライブ回路で、出力はスイッチング素子10のベース端子に接続され、入力された信号を駆動に適した駆動電圧に変換してスイッチング素子10を駆動する。 Reference numeral 13 denotes a drive circuit whose output is connected to the base terminal of the switching element 10 and converts the input signal into a driving voltage suitable for driving to drive the switching element 10.
18はマイクロコンピュータで、出力端子OUT1は電力を設定するパルス信号を出力し、ドライブ回路13に接続されている。入力端子IN1は後記電流検出手段14に接続され、入力端子IN2は後記電圧検出手段15に接続され、入力端子IN3は後記電源周波数検出手段16に接続され、入力端子IN4はトリガー回路17の出力端子に接続される。また、マイクロコンピュータ18は複数の加熱モードを有している。 Reference numeral 18 denotes a microcomputer, and an output terminal OUT1 outputs a pulse signal for setting power and is connected to the drive circuit 13. The input terminal IN1 is connected to the current detection means 14 described later, the input terminal IN2 is connected to the voltage detection means 15 described later, the input terminal IN3 is connected to the power supply frequency detection means 16 described later, and the input terminal IN4 is the output terminal of the trigger circuit 17. Connected to. The microcomputer 18 has a plurality of heating modes.
15は電圧検出手段で商用電源1の電圧を検出している。また商用電源を整流した1周期の波形内の任意の電圧も検出することができる。16は電源周波数検出手段で電源波形0Vを検出し商用電源の周波数を検出することができる。14は電流検出手段で、検出部が電源1と整流回路2との間に接続され、出力部がマイクロコンピュータ18の入力端子IN1に接続され、加熱コイル6に流れる電流を検出してマイクロコンピュータ18に入力し、マイクロコンピュータ18はこの電流値からインバータ部12の出力電力の把握や内釜8の検出を行う。 Reference numeral 15 denotes voltage detection means for detecting the voltage of the commercial power source 1. In addition, it is possible to detect an arbitrary voltage within a one-cycle waveform obtained by rectifying the commercial power supply. Reference numeral 16 denotes a power supply frequency detection means which can detect a power supply waveform 0V and detect the frequency of the commercial power supply. Reference numeral 14 denotes current detection means. The detection unit is connected between the power source 1 and the rectifier circuit 2, the output unit is connected to the input terminal IN1 of the microcomputer 18, and the microcomputer 18 detects the current flowing through the heating coil 6. The microcomputer 18 grasps the output power of the inverter unit 12 and detects the inner hook 8 from this current value.
次に、内釜8を加熱する場合の動作ついて説明する。先ず、加熱開始前における回路の状態及びマイクロコンピュータ18の動作を説明する。交流の電源が、商用電源1から整流回路2に供給され、整流回路2によって整流され、平滑回路5によって平滑されて直流の電源に変換される。 Next, the operation for heating the inner pot 8 will be described. First, the state of the circuit and the operation of the microcomputer 18 before the start of heating will be described. An AC power source is supplied from the commercial power source 1 to the rectifier circuit 2, rectified by the rectifier circuit 2, smoothed by the smoothing circuit 5, and converted into a DC power source.
この直流電源は、マイクロコンピュータ18が選択した内釜8を共振回路9、及びこれに繋がるインバータ部12内のスイッチング素子10が駆動された時に、これらの回路に電流を供給するべく準備状態にある。マイクロコンピュータ18は通電され、図示していない使用者からの加熱開始の信号が入力されるまで、出力端子OUT1からアクティブな信号を出力することなく待機している。 This DC power source is in a ready state to supply current to the resonance circuit 9 and the switching element 10 in the inverter unit 12 connected to the inner pot 8 selected by the microcomputer 18 when the resonance circuit 9 is driven. . The microcomputer 18 is energized and stands by without outputting an active signal from the output terminal OUT1 until a heating start signal from a user (not shown) is input.
使用者の加熱開始の信号がマイクロコンピュータ18に入力されると、マイクロコンピュータ18はその旨を理解し、以下のように加熱動作を開始する。加熱開始の信号により、マイクロコンピュータ18は出力端子OUT1から内釜8に適した電力設定パルス信号を出力し、この信号はドライブ回路13を経由してインバータ部12内のスイッチング素子10のベースへ伝達され、スイッチング素子10が駆動される。スイッチング素子10が駆動されることにより、前記直流電源から共振回路9に電流が供給され、加熱コイル6やスイッチング素子10等に電流が流れ始める。 When the user's heating start signal is input to the microcomputer 18, the microcomputer 18 understands that fact and starts the heating operation as follows. In response to the heating start signal, the microcomputer 18 outputs a power setting pulse signal suitable for the inner pot 8 from the output terminal OUT1, and this signal is transmitted to the base of the switching element 10 in the inverter unit 12 via the drive circuit 13. Then, the switching element 10 is driven. When the switching element 10 is driven, a current is supplied from the DC power source to the resonance circuit 9 and a current starts to flow through the heating coil 6 and the switching element 10.
マイクロコンピュータ18の出力端子OUT1から出力される所定のパルス信号のОN時間のみスイッチング素子10に電流が流れ、前述のパルス信号がОFFとなった後にスイッチング素子10のコレクタ端子とエミッタ端子間に発生する電圧即ち共振電圧の0Vを検出するトリガー回路17が動作を始め、その出力がマイクロコンピュータ18の入力端子IN4に伝達される。 A current flows through the switching element 10 only during the ON time of a predetermined pulse signal output from the output terminal OUT1 of the microcomputer 18, and the pulse signal is generated between the collector terminal and the emitter terminal of the switching element 10 after being turned OFF. The trigger circuit 17 that detects the voltage, that is, the resonance voltage of 0 V, starts operating, and its output is transmitted to the input terminal IN 4 of the microcomputer 18.
トリガー回路17の信号がマイクロコンピュータ18に伝達されると、マイクロコンピュータ18はその信号に同期する周波数でパルス信号を出力端子OUT1より出力される。以後、前記信号はマイクロコンピュータ18の出力端子OUT1→ドライブ回路13→スイッチング素子10→トリガー回路17→マイクロコンピュータ18の入力端子IN4→・・・・・・とループ状に伝達される。これにより、スイッチング素子10がマイクロコンピュータ18によるONタイミングで周期的に駆動されるため、加熱コイル6に高周波電流が持続して流れ、内釜8の加熱が行われる。 When the signal of the trigger circuit 17 is transmitted to the microcomputer 18, the microcomputer 18 outputs a pulse signal from the output terminal OUT1 at a frequency synchronized with the signal. Thereafter, the signal is transmitted in a loop from the output terminal OUT1 of the microcomputer 18, the drive circuit 13, the switching element 10, the trigger circuit 17, the input terminal IN4 of the microcomputer 18, and so on. Thereby, since the switching element 10 is periodically driven at the ON timing by the microcomputer 18, the high-frequency current continuously flows through the heating coil 6, and the inner pot 8 is heated.
電流検出手段14はこの高周波電流に対応して前記直流電源に流れる電流を検出してマイクロコンピュータ18の入力端子IN1に入力し、マイクロコンピュータ18は入力された一次電流を適宜処理して、出力電力の把握等を行う。 The current detection means 14 detects the current flowing through the DC power supply in response to the high-frequency current and inputs it to the input terminal IN1 of the microcomputer 18. The microcomputer 18 appropriately processes the input primary current to output power. To understand.
図2は共振回路9を高周波駆動した場合のスイッチング素子10の電圧電流波形を示したものである。スイッチング素子10のОN時間tは、マイクロコンピュータ18の出力端子OUT1から出力される所定のパルス信号のОN時間により決まるものである。商用電源1を整流回路2によって整流された半波波形を1サイクルとすると、スイッチング素子10のОN時間tは、前述の1サイクル内は固定の値としている。その場合、基本波は1つの固定周波数となるため、機器から発せられる雑音は大きな値となる。 FIG. 2 shows a voltage / current waveform of the switching element 10 when the resonance circuit 9 is driven at a high frequency. The ON time t of the switching element 10 is determined by the ON time of a predetermined pulse signal output from the output terminal OUT1 of the microcomputer 18. Assuming that a half-wave waveform obtained by rectifying the commercial power supply 1 by the rectifier circuit 2 is one cycle, the ON time t of the switching element 10 is a fixed value within the above-described one cycle. In this case, since the fundamental wave has one fixed frequency, the noise generated from the device has a large value.
そこで、図2に示すようにスイッチング素子10のON時間の変更は増加分と減算分とを略同じにすることで、ОN時間の一度の増加や一度の減算でON時間に大きな変化を発生させないもので、t、t+x1、t+x2、t+x1、t、t−x1、t−x2、t−x1、t、・・・と繰り返すことで基本波の周波数を変化させて複数となり機器から発せられる雑音を周波数ごとに分散することが可能となり、雑音の最大値を抑制し、雑音防止コンデンサや雑音除去用コイルを小容量の安価な物にすることができる。また、誘導加熱調理器に適用した場合、前記周波数の変化を小さくすることで、スイッチング素子10に流れる電流の変化も小さくすることで、ON,OFFしているスイッチング素子10の周波数の変化したタイミングと調理中の負荷(鍋)の移動とが重なった場合、スイッチング素子10の損出に対する裕度が保たれる。 Therefore, as shown in FIG. 2, when the ON time of the switching element 10 is changed, the increment and decrement are made substantially the same, so that a large change in the ON time is not caused by one increase or decrease of the ON time. By repeating t, t + x1, t + x2, t + x1, t, t-x1, t-x2, t-x1, t,..., The frequency of the fundamental wave is changed and plural noises are emitted from the device. It becomes possible to disperse for each frequency, and the maximum value of noise can be suppressed, and a noise prevention capacitor and a noise removal coil can be made small and inexpensive. In addition, when applied to an induction heating cooker, the frequency change timing of the switching element 10 that is turned on and off is reduced by reducing the change in the frequency and thereby reducing the change in the current flowing through the switching element 10. When the movement of the load (pan) during cooking overlaps, the margin for loss of the switching element 10 is maintained.
以上の説明はIH式のジャー炊飯器にて行ったが、内釜8を一般の鍋として加熱する誘導加熱調理器でもよい。また、前記マイクロコンピュータ18は同等の動作をする制御手段18としてもよい。 Although the above description was performed by the IH type jar rice cooker, the induction cooking device which heats the inner pot 8 as a general pot may be used. The microcomputer 18 may be a control means 18 that performs an equivalent operation.
1・・・商用電源、2・・・整流回路、3・・・チョークコイル、4・・・平滑コンデンサ、5・・・平滑回路、6・・・加熱コイル、7・・・共振コンデンサ、8・・・内釜、9・・・共振回路、10・・・スイッチング素子、11・・・ダイオード、12・・・インバータ部、13・・・ドライブ回路、14・・・電流検出手段、15・・・電圧検出手段、16・・・電源周波数検出手段、17・・・トリガー回路、18・・・マイクロコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Commercial power supply, 2 ... Rectifier circuit, 3 ... Choke coil, 4 ... Smoothing capacitor, 5 ... Smoothing circuit, 6 ... Heating coil, 7 ... Resonance capacitor, 8 ... Inner hook, 9 ... Resonant circuit, 10 ... Switching element, 11 ... Diode, 12 ... Inverter part, 13 ... Drive circuit, 14 ... Current detection means, 15 ..Voltage detection means, 16 ... power supply frequency detection means, 17 ... trigger circuit, 18 ... microcomputer
Claims (1)
前記直流電源をスイッチング素子により高周波電流に変換して加熱コイルおよび共振コンデンサを有する共振回路に供給し、
前記加熱コイルの近傍に配置された負荷を加熱するインバータ部と、
前記直流電源を流れる電流を検知する電流検出手段と、
前記負荷を加熱する時に、前記電流検出手段を処理し出力電力の把握を行い、前記スイッチング素子のON時間を変更する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記スイッチング素子のON時間の変更は増加分と減算分とを略同じにすることを特徴とする調理器用の誘導加熱装置。 A rectifier circuit that rectifies an AC power supply and converts it to a DC power supply;
The DC power supply is converted into a high-frequency current by a switching element and supplied to a resonance circuit having a heating coil and a resonance capacitor,
An inverter unit for heating a load disposed in the vicinity of the heating coil;
Current detection means for detecting a current flowing through the DC power supply;
A control means for processing the current detection means to grasp output power when heating the load, and changing an ON time of the switching element;
The induction heating device for a cooking appliance, wherein the control means changes the ON time of the switching element so that an increment and a subtraction are substantially the same.
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