JP6278331B2 - 誘導加熱用商用周波−高周波コンバータおよびその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、単相商用周波数交流を昇圧し、力率改善を行うと同時に、誘導加熱(IH)負荷へ共振状の高周波電流を供給することができるダイレクト方式の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータに関するものである。
家電、民生用及び業務用誘導加熱(IH)機器には、商用周波交流(UFAC)電源から高周波交流(HFAC)の誘導加熱(IH)負荷へと高効率に電力変換を行うプロセスが不可欠である。既に実用化されている従来のIH用電源装置として、フルブリッジ(FB)ダイオード整流回路と力率改善回路(PFCコンバータ;Power Factor Correction Converter)から、高周波インバータを介してIH負荷へ電力を供給する3段階式の回路(図22を参照)をベースに、PFC回路とハーフブリッジ高周波インバータを一体化させて2段式としたブーストハーフブリッジ(BHB)のAC−ACコンバータが知られている(図23を参照)。
しかしながら、BHBのAC−ACコンバータの場合、UFAC電源を全波整流するためFBダイオード整流回路が不可欠であり、それによる電力変換効率の低下と冷却部を含めた装置の小型化の問題がある。
しかしながら、BHBのAC−ACコンバータの場合、UFAC電源を全波整流するためFBダイオード整流回路が不可欠であり、それによる電力変換効率の低下と冷却部を含めた装置の小型化の問題がある。
また、FBダイオード整流回路を用いず、商用周波交流(UFAC)から高周波交流(HFAC)へダイレクトに電力変換できる1段式AC−ACコンバータが提案されている(図24を参照)。1段式AC−ACコンバータ場合、非平滑DCリンク部を介して、商用周波交流(UFAC)から高周波交流(HFAC)へダイレクトに電力変換することから、FBダイオード整流回路を除去できると同時に、力率改善(PFC)も実現できる。
しかしながら、1段式AC−ACコンバータ場合、回路構造上、電源電圧に対する昇圧機能を持ち得ず、その結果、より高出力を要するIH負荷への応用が困難であるといった問題点がある。
しかしながら、1段式AC−ACコンバータ場合、回路構造上、電源電圧に対する昇圧機能を持ち得ず、その結果、より高出力を要するIH負荷への応用が困難であるといった問題点がある。
また、誘導加熱調理器の誘導加熱コイルに高周波電流を供給する電力供給回路において、誘導加熱コイルの一端を交流電源と接続し、それぞれ誘導加熱コイルの他端と交流電源を接続する第1及び第2の電路を設け、第1及び第2の電路にそれぞれスイッチング素子と、キャパシタとを介設し、それぞれ第1及び第2の電路のスイッチング素子を迂回して、誘導加熱コイルの他端側とキャパシタ側を接続する整流素子を介設した迂回電路を設けると共に、交流電源の極性に応じて、一方のスイッチング素子を駆動する駆動回路を設けたIH調理器用の電力供給回路が知られている(特許文献1を参照)。
特許文献1に開示された電力供給回路は、ダイオード等の整流素子でブリッジを構成した整流回路を備えていないため、発熱量が低減され、また整流回路がない分、部品点数が低減されるという利点がある。
しかしながら、電源電圧に対する昇圧機能を持ち得ず、その結果、より強い火力を要するIH調理器など比較的電流容量の大きいIH負荷への応用が困難であるといった問題がある。
特許文献1に開示された電力供給回路は、ダイオード等の整流素子でブリッジを構成した整流回路を備えていないため、発熱量が低減され、また整流回路がない分、部品点数が低減されるという利点がある。
しかしながら、電源電圧に対する昇圧機能を持ち得ず、その結果、より強い火力を要するIH調理器など比較的電流容量の大きいIH負荷への応用が困難であるといった問題がある。
上記状況に鑑みて、本発明は、入力となる単相商用周波電源から高周波出力まで1段の回路構成にて直接電力変換可能で、かつ、ダイオード整流回路と力率改善昇圧コンバータが不要な誘導加熱用商用周波−高周波コンバータを提供することを目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明者らは、鋭意研究の結果、FBダイオード整流回路を持たない上で昇圧機能を有するブーストハーフブリッジ(BHB)インバータ構造を備え、商用周波交流(UFAC)から高周波交流(HFAC)へダイレクトに電力変換できる1段式AC−ACコンバータを完成した。
すなわち、本発明の第1の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、下記1)〜7)を備える。
1)交流電源
2)ローサイドの第1スイッチとハイサイドの第2スイッチが直列接続され、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ並列に逆並列ダイオードが接続されたインバータレッグ
3)ローサイドの第1非平滑DCリンクキャパシタとハイサイドの第2非平滑DCリンクキャパシタが直列接続され、インバータレッグに並列に設けられたキャパシタユニット
4)第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続された、被加熱物を誘導加熱するワークコイル
5)第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続されたリアクトル
6)第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタの接続中点から分岐して接続された共振キャパシタ
7)ワークコイルに並列接続されたキャパシタ
1)交流電源
2)ローサイドの第1スイッチとハイサイドの第2スイッチが直列接続され、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ並列に逆並列ダイオードが接続されたインバータレッグ
3)ローサイドの第1非平滑DCリンクキャパシタとハイサイドの第2非平滑DCリンクキャパシタが直列接続され、インバータレッグに並列に設けられたキャパシタユニット
4)第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続された、被加熱物を誘導加熱するワークコイル
5)第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続されたリアクトル
6)第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタの接続中点から分岐して接続された共振キャパシタ
7)ワークコイルに並列接続されたキャパシタ
そして、上記4)のワークコイルと上記6)の共振キャパシタが直列接続され、上記5)のリアクトルと上記1)の交流電源の一端が直列接続され、交流電源の他端から分岐して半波整流用の第1ダイオードを介して上記2)のインバータレッグの第1スイッチ側と接続され、交流電源の他端から分岐して半波整流用の第2ダイオードを介して上記2)のインバータレッグの第2スイッチ側と接続される。
上記構成によれば、第1スイッチおよび第2スイッチのオン/オフ切り替え時、すなわち転流時に、共振電流が第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタおよび共振キャパシタを通過しないため、各キャパシタの移動電荷量が低減する。その結果、第1スイッチおよび第2スイッチの高周波駆動時に対して、第1キャパシタと第2キャパシタおよび共振キャパシタの耐熱定格が抑えられるため、より高効率化の効果が得られる。
上記構成によれば、単相商用周波数電源に基づいて、半波整流用ダイオードとリアクトル(インダクタ)に加えて自励式パワー半導体スイッチ(例えば、IGBT,パワーMOSFETなど)を使用したハーフブリッジ回路を高速にオン/オフ動作(スイッチング動作)させて、誘導加熱負荷(ワークコイル)に高周波の電流を供給できる。
上記構成によれば、入力となる単相商用周波電源から高周波出力まで1段の回路にて直接電力変換可能で、ダイオード整流回路と力率改善昇圧コンバータが不要とできる。また、高効率かつ装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。また、パワー半導体スイッチのゼロ電圧ソフトスイッチングが実現可能で、これにより高出力から低出力まで低スイッチング損失と低電磁ノイズを実現できる。さらに、各相制御による三相電源システムへも拡張が可能である。
上記構成によれば、単相商用周波数電源に基づいて、半波整流用ダイオードとリアクトル(インダクタ)に加えて自励式パワー半導体スイッチ(例えば、IGBT,パワーMOSFETなど)を使用したハーフブリッジ回路を高速にオン/オフ動作(スイッチング動作)させて、誘導加熱負荷(ワークコイル)に高周波の電流を供給できる。
上記構成によれば、入力となる単相商用周波電源から高周波出力まで1段の回路にて直接電力変換可能で、ダイオード整流回路と力率改善昇圧コンバータが不要とできる。また、高効率かつ装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。また、パワー半導体スイッチのゼロ電圧ソフトスイッチングが実現可能で、これにより高出力から低出力まで低スイッチング損失と低電磁ノイズを実現できる。さらに、各相制御による三相電源システムへも拡張が可能である。
本発明の第2の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、下記1´)〜7´)を備える。
1´)交流電源
2´)ローサイドの第1スイッチとハイサイドの第2スイッチが直列接続され、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ並列に逆並列ダイオードが接続されたインバータレッグ
3´)ローサイドの第1非平滑DCリンクキャパシタとハイサイドの第2非平滑DCリンクキャパシタが直列接続され、インバータレッグに並列に設けられたキャパシタユニット
4´)第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続された、被加熱物を誘導加熱するワークコイル
5´)交流電源の一端と直列接続されたリアクトル
6´)第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタの接続中点から分岐して接続された共振キャパシタ
7´)ワークコイルに並列接続されたキャパシタ
1´)交流電源
2´)ローサイドの第1スイッチとハイサイドの第2スイッチが直列接続され、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ並列に逆並列ダイオードが接続されたインバータレッグ
3´)ローサイドの第1非平滑DCリンクキャパシタとハイサイドの第2非平滑DCリンクキャパシタが直列接続され、インバータレッグに並列に設けられたキャパシタユニット
4´)第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続された、被加熱物を誘導加熱するワークコイル
5´)交流電源の一端と直列接続されたリアクトル
6´)第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタの接続中点から分岐して接続された共振キャパシタ
7´)ワークコイルに並列接続されたキャパシタ
そして、上記4´)のワークコイルと上記6´)の共振キャパシタが直列接続され、上記1´)の交流電源の他端が第1スイッチと第2スイッチの接続中点に接続され、上記5´)のリアクトルの他端から分岐して半波整流用の第2ダイオードを介して上記2)のインバータレッグの第2スイッチ側と接続され、リアクトルの他端から分岐して半波整流用の第1ダイオードを介して上記2)のインバータレッグの第1スイッチ側と接続される。
第2の観点の構成によれば、第1の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータと同様に、単相商用周波数電源に基づいて、半波整流用ダイオードとリアクトル(インダクタ)に加えて自励式パワー半導体スイッチ(例えば、IGBT,パワーMOSFETなど)を使用したハーフブリッジ回路を高速にオン/オフ動作(スイッチング動作)させて、誘導加熱負荷(ワークコイル)に高周波の電流を供給できる。入力となる単相商用周波電源から高周波出力まで1段の回路にて直接電力変換可能で、ダイオード整流回路と力率改善昇圧コンバータが不要となる。パワー半導体スイッチのゼロ電圧ソフトスイッチングが実現可能で、これにより高出力から低出力まで低スイッチング損失と低電磁ノイズを実現できる。
第2の観点の構成によれば、第1の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータよりも、各相制御による三相電源システムへも拡張に有利である。
第2の観点の構成によれば、第1の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータよりも、各相制御による三相電源システムへも拡張に有利である。
本発明の第3の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、第1の観点又は第2の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータのインバータレッグにおいて、ワークコイルにキャパシタが並列接続される替わりに、ワークコイルと共振キャパシタとの直列接続部の2節点間に並列にキャパシタが接続される構成を成す。
第3の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータによれば、第1スイッチおよび第2スイッチのオン/オフ切り替え時、すなわち転流時に、共振電流が第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタを通過しないため、各キャパシタの移動電荷量が低減する。その結果、第1スイッチおよび第2スイッチの高周波駆動時に対して、第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタの耐熱定格が抑えられるため、第1および第2の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータに準じたより高効率化の効果が得られる。また、電圧クランプ動作がより効果的となり、ZVS動作を確保しやくなる。
第3の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータによれば、第1スイッチおよび第2スイッチのオン/オフ切り替え時、すなわち転流時に、共振電流が第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタを通過しないため、各キャパシタの移動電荷量が低減する。その結果、第1スイッチおよび第2スイッチの高周波駆動時に対して、第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタの耐熱定格が抑えられるため、第1および第2の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータに準じたより高効率化の効果が得られる。また、電圧クランプ動作がより効果的となり、ZVS動作を確保しやくなる。
本発明の第4の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、第1の観点又は第2の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータのキャパシタユニットにおいて、ハイサイドもしくはローサイドの非平滑DCリンクキャパシタが除去される構成を成す。
第4の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータでは、キャパシタユニットのキャパシタを1つにし、すなわち、非平滑(脈動)リンクキャパシタを1つにまとめ、回路構造上の簡単化を図るものである。なお、かかる構成の場合、共振キャパシタが直流成分を持つことから、IH負荷と直列の共振キャパシタ容量は若干増加する。
第4の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータでは、キャパシタユニットのキャパシタを1つにし、すなわち、非平滑(脈動)リンクキャパシタを1つにまとめ、回路構造上の簡単化を図るものである。なお、かかる構成の場合、共振キャパシタが直流成分を持つことから、IH負荷と直列の共振キャパシタ容量は若干増加する。
ここで、本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、第1スイッチと第2スイッチのパルス幅変調制御(PWM制御)により、リアクトルを介して、電源電圧に対してキャパシタユニットの電圧(脈動DCリンク電圧)を昇圧することが好ましい。
本発明の第5の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、第1の観点又は第2の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータのインバータレッグにおいて、ワークコイルにキャパシタが並列接続される替わりに、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ或は一方に一括して並列にゼロ電圧ソフトスイッチング(ZVS)用ロスレススナバキャパシタが接続される構成を成す。
次に、本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの制御方法について説明する。
本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの制御方法は、本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの制御方法であって、下記a)〜c)のステップを備える。
a)第1スイッチと第2スイッチの非対称パルス幅変調(PWM)制御を行うステップ
b)正の半サイクルの時は第1スイッチのオン時比率ならびに負の半サイクルの時は第2スイッチのオン時比率によって、キャパシタユニットの昇圧比を決定するステップ
c)交流電源の電圧極性に応じて非対称パルス幅変調制御のパルスパターンが入れ替わるように制御を行うステップ
本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの制御方法は、本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの制御方法であって、下記a)〜c)のステップを備える。
a)第1スイッチと第2スイッチの非対称パルス幅変調(PWM)制御を行うステップ
b)正の半サイクルの時は第1スイッチのオン時比率ならびに負の半サイクルの時は第2スイッチのオン時比率によって、キャパシタユニットの昇圧比を決定するステップ
c)交流電源の電圧極性に応じて非対称パルス幅変調制御のパルスパターンが入れ替わるように制御を行うステップ
本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータによれば、入力となる単相商用周波電源から高周波出力まで1段の回路にて直接電力変換可能で、ダイオード整流回路と力率改善昇圧コンバータが不要できるといった効果がある。
また、本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータによれば、ダイオード整流回路と力率改善昇圧コンバータが不要であるため、高効率化が図れ、また装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。
さらに、パワー半導体スイッチのゼロ電圧ソフトスイッチングが実現可能で、高出力から低出力まで低スイッチング損失と低電磁ノイズを実現できる。
また、本発明の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータによれば、ダイオード整流回路と力率改善昇圧コンバータが不要であるため、高効率化が図れ、また装置の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。
さらに、パワー半導体スイッチのゼロ電圧ソフトスイッチングが実現可能で、高出力から低出力まで低スイッチング損失と低電磁ノイズを実現できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
なお、実施例1〜5は、それぞれ上述の説明の第1の観点〜第5の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータに相当する。
なお、実施例1〜5は、それぞれ上述の説明の第1の観点〜第5の観点の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータに相当する。
(回路構成)
図1に、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成図を示す。図1に示す回路において、vinは商用周波交流(UFAC)電源、Lbは昇圧用入力リアクトル、D3とD4は逆流阻止用ダイオード、Q1とQ2はそれぞれローサイドの第1スイッチ(アクティブスイッチ)とハイサイドの第2スイッチ(アクティブスイッチ)、C1とC2はそれぞれローサイドの第1キャパシタ(非平滑DCリンクキャパシタ)とハイサイドの第2キャパシタ(非平滑DCリンクキャパシタ)、C0は共振キャパシタ、R0−L0は等価実効抵抗R0および等価実効インダクタンスL0の直列回路として表されるIH負荷である。ここで、アクティブスイッチ(Q1,Q2)と非平滑DCリンクキャパシタ(C1,C2)とにより、AC昇圧部を形成する。これと同時に、アクティブスイッチ(Q1,Q2)とR0−L0で表されるIH負荷およびその力率改善と直列共振を兼ねた共振キャパシタC0から成るブーストハーフブリッジ(BHB)の高周波共振形(HF−R)インバータを形成する。また、アクティブスイッチ(Q1,Q2)と、R0−L0で表されるIH負荷に並列接続されたキャパシタCrを用いたゼロ電圧ソフトスイッチング(ZVS)動作を達成する。
図1に、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成図を示す。図1に示す回路において、vinは商用周波交流(UFAC)電源、Lbは昇圧用入力リアクトル、D3とD4は逆流阻止用ダイオード、Q1とQ2はそれぞれローサイドの第1スイッチ(アクティブスイッチ)とハイサイドの第2スイッチ(アクティブスイッチ)、C1とC2はそれぞれローサイドの第1キャパシタ(非平滑DCリンクキャパシタ)とハイサイドの第2キャパシタ(非平滑DCリンクキャパシタ)、C0は共振キャパシタ、R0−L0は等価実効抵抗R0および等価実効インダクタンスL0の直列回路として表されるIH負荷である。ここで、アクティブスイッチ(Q1,Q2)と非平滑DCリンクキャパシタ(C1,C2)とにより、AC昇圧部を形成する。これと同時に、アクティブスイッチ(Q1,Q2)とR0−L0で表されるIH負荷およびその力率改善と直列共振を兼ねた共振キャパシタC0から成るブーストハーフブリッジ(BHB)の高周波共振形(HF−R)インバータを形成する。また、アクティブスイッチ(Q1,Q2)と、R0−L0で表されるIH負荷に並列接続されたキャパシタCrを用いたゼロ電圧ソフトスイッチング(ZVS)動作を達成する。
2つのアクティプスイッチQ1とQ2の非対称PWMパターンに基づく高周彼スイッチングにより、入力リアクトルLbを介して商用交流電源vinを非平滑DCリンク部(vd)で昇圧する。そのため、C1とC2の電庄は、図2に示すように、それぞれ商用交流周波の半波整流の包絡線に沿って変動する。
また同時に、C1,C2およびC0はL0と直列共振を得て、C1−C0−L0−R0−Q1及びC2−Q2−R0−L0−C0のネットワークにおけるHF−Rインバータ動作を行う。ここで、回路の動作周波数fsを、HF−Rインバータの負荷共振周波数frより高い誘導性負荷領域に設定することにより、各アクティプスイッチQ1とQ2は、ZVSターンオフおよびゼロ電圧・ゼロ電流ソフトスイッチング(ZVZCS)ターンオンを実現する。
また同時に、C1,C2およびC0はL0と直列共振を得て、C1−C0−L0−R0−Q1及びC2−Q2−R0−L0−C0のネットワークにおけるHF−Rインバータ動作を行う。ここで、回路の動作周波数fsを、HF−Rインバータの負荷共振周波数frより高い誘導性負荷領域に設定することにより、各アクティプスイッチQ1とQ2は、ZVSターンオフおよびゼロ電圧・ゼロ電流ソフトスイッチング(ZVZCS)ターンオンを実現する。
実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、FBダイオード整流回路を除去したブリッジレスかつ昇圧機能を有しているため、高効率かつPFC機能をよりシンプルな回路構造で実現することができる。
IH負荷での高周波電力制御として、Q1とQ2の非対称PWMを適用する。ここで、vin>0の正の半サイクルではQ1、vin<0の負の半サイクルではQ2のオン時比率により脈動リンク部vdの昇圧比は決定される。そのため、図3に示すように商用電源の極性に応じて、Q1とQ2のスイッチゲート駆動パルスパターンを相互に切り替える必要がある。
この時、回路動作(高周波スイッチングサイクル)1周期TSにおける主スイッチのオン期間をTonと定義すると、そのオン時の比率Dは下記数式(1)で表すことができる。
IH負荷での高周波電力制御として、Q1とQ2の非対称PWMを適用する。ここで、vin>0の正の半サイクルではQ1、vin<0の負の半サイクルではQ2のオン時比率により脈動リンク部vdの昇圧比は決定される。そのため、図3に示すように商用電源の極性に応じて、Q1とQ2のスイッチゲート駆動パルスパターンを相互に切り替える必要がある。
この時、回路動作(高周波スイッチングサイクル)1周期TSにおける主スイッチのオン期間をTonと定義すると、そのオン時の比率Dは下記数式(1)で表すことができる。
(回路動作)
次に、図1に示す回路構成の回路動作について図4〜12を参照して説明する。
図4に、電源電圧が正の半サイクルvin>0における実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの理論動作波形を示す。電源電圧が正の半サイクルvin>0において、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの動作は、以下に述べる6つの動作モードから成る。実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、図4に示すように、時間の経過に従い、アクティブスイッチ(Q1,Q2)をそれぞれのゲートトリガ信号によってオン・オフ制御することによって、t0〜t6の区間において高周波電力変換を行う。
以下、t0〜t6の各区間(tn〜tn+1;n=0〜5)における実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの6つの動作モードについて説明する。なお、図5は6つの動作モードのモード遷移図を示している。
次に、図1に示す回路構成の回路動作について図4〜12を参照して説明する。
図4に、電源電圧が正の半サイクルvin>0における実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの理論動作波形を示す。電源電圧が正の半サイクルvin>0において、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの動作は、以下に述べる6つの動作モードから成る。実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータは、図4に示すように、時間の経過に従い、アクティブスイッチ(Q1,Q2)をそれぞれのゲートトリガ信号によってオン・オフ制御することによって、t0〜t6の区間において高周波電力変換を行う。
以下、t0〜t6の各区間(tn〜tn+1;n=0〜5)における実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの6つの動作モードについて説明する。なお、図5は6つの動作モードのモード遷移図を示している。
<Mode1:区間t0〜t1>
モード1は、ローサイドスイッチ複流モードである。図6に示すように、ローサイドスイッチQ1がオン状態であり、電源電流iinはvin−Lb−S1−D3の経路で流れて、入力リアクトルLbにエネルギーが蓄えられる。一方、HF−Rインバータ部では、C1−C0−L0−R0−S1の経路で電流が流れており、アクティブスイッチQ1がターンオフするまで継続する。
モード1は、ローサイドスイッチ複流モードである。図6に示すように、ローサイドスイッチQ1がオン状態であり、電源電流iinはvin−Lb−S1−D3の経路で流れて、入力リアクトルLbにエネルギーが蓄えられる。一方、HF−Rインバータ部では、C1−C0−L0−R0−S1の経路で電流が流れており、アクティブスイッチQ1がターンオフするまで継続する。
<Mode2:区間t1〜t2>
モード2は、部分共振ZVSモードである。図7に示すように、時刻t1にてスイッチS1のゲート信号を取り除くと、電源電流iinはvin−Lb−Cr−C0−C1−D3の経路を流れる。同時に、HF−Rインバータ部ではIH負荷および並列キャパシタCrの経路からなる直列共振回路を形成するため、Q1の端子電圧vQ1はゼロ電圧の状熊から傾きを持ちながら上昇し、ZVSターンオフ動作を開始するとともに、Q2の端子電圧vQ2は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降し始める。
モード2は、部分共振ZVSモードである。図7に示すように、時刻t1にてスイッチS1のゲート信号を取り除くと、電源電流iinはvin−Lb−Cr−C0−C1−D3の経路を流れる。同時に、HF−Rインバータ部ではIH負荷および並列キャパシタCrの経路からなる直列共振回路を形成するため、Q1の端子電圧vQ1はゼロ電圧の状熊から傾きを持ちながら上昇し、ZVSターンオフ動作を開始するとともに、Q2の端子電圧vQ2は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降し始める。
<Mode3:区間t2〜t3>
モード3は、ハイサイドスイッチ複流モードである。図8に示すように、時刻t2にてvQ1がvdまで達して、Q1のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時に、vQ2がゼロまで下降するとIH負荷電流と電源電流iinが合わさり逆並列ダイオードD2へ転流し、C2―C0―L0―R0―D2の経路で電流が流れる。この間にS2にゲート駆動パスルを供給し、Q2のZVZCSターンオンを実現する。
モード3は、ハイサイドスイッチ複流モードである。図8に示すように、時刻t2にてvQ1がvdまで達して、Q1のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時に、vQ2がゼロまで下降するとIH負荷電流と電源電流iinが合わさり逆並列ダイオードD2へ転流し、C2―C0―L0―R0―D2の経路で電流が流れる。この間にS2にゲート駆動パスルを供給し、Q2のZVZCSターンオンを実現する。
<Mode4:区間t3〜t4>
モード4は、ハイサイドスイッチ単流モードである。図9に示すように、時刻t3にてQ2を流れる電流iQ2がD2 からS2へ転流すると、C2からIH負荷へ電力が供給されるモードとなり、C2−S2−R0−L0−C0の経路で電流が流れる。一方、電源電流iinは、Vin−Lb−R0−L0−C0−C1−D3の経路で流れ、電源からもIH負荷へ電力を供給する状態となる。
モード4は、ハイサイドスイッチ単流モードである。図9に示すように、時刻t3にてQ2を流れる電流iQ2がD2 からS2へ転流すると、C2からIH負荷へ電力が供給されるモードとなり、C2−S2−R0−L0−C0の経路で電流が流れる。一方、電源電流iinは、Vin−Lb−R0−L0−C0−C1−D3の経路で流れ、電源からもIH負荷へ電力を供給する状態となる。
<Mode5:区間t4〜t5>
モード5は、部分共振ZVSモードである。図10に示すように、時刻t4にてS2へのゲート信号を除去すると、R0−L0−Crの直列共振が起こり、vQ2はゼロ電圧の状態から緩やかに上昇し、Q2のZVSターンオフ動作を開始する。一方、Cr端子電圧の緩やか変化とともにvQ1は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降する区間となる。
モード5は、部分共振ZVSモードである。図10に示すように、時刻t4にてS2へのゲート信号を除去すると、R0−L0−Crの直列共振が起こり、vQ2はゼロ電圧の状態から緩やかに上昇し、Q2のZVSターンオフ動作を開始する。一方、Cr端子電圧の緩やか変化とともにvQ1は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降する区間となる。
<Mode6:区間t5〜t6>
モード6は、ローサイドスイッチ単流モードである。図11に示すように、時刻t5にてvQ2がvdに達して、Q2のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時にvQ1がゼロまで降下し、Q1の逆並列ダイオードD1が順バイアスとなり導通する。この間、スイッチS1ヘゲート駆動パルスを供給すると、Q1はZVZCSターンオン動作を得る。
モード6は、ローサイドスイッチ単流モードである。図11に示すように、時刻t5にてvQ2がvdに達して、Q2のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時にvQ1がゼロまで降下し、Q1の逆並列ダイオードD1が順バイアスとなり導通する。この間、スイッチS1ヘゲート駆動パルスを供給すると、Q1はZVZCSターンオン動作を得る。
次に、電源電圧が負の半サイクルvin<0において、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの動作は、以下に述べる6つの動作モードから成る。図12に、電源電圧が負の半サイクルvin<0における実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの6つの動作モードのモード遷移図を示す。
以下、t0’〜t6 ’の各区間における実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの6つの動作モードについて説明する。
なお、vin<0の負の半サイクルでは、Q1とQ2,D3とD4,C1とC2での転流現象が入れ替わり、Vin>0と同様の動作モード遷移を示す。
以下、t0’〜t6 ’の各区間における実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの6つの動作モードについて説明する。
なお、vin<0の負の半サイクルでは、Q1とQ2,D3とD4,C1とC2での転流現象が入れ替わり、Vin>0と同様の動作モード遷移を示す。
<Mode1’:区間t0’〜t1 ’>
モード1’は、ハイサイドスイッチ複流モードである。ハイサイドスイッチQ2がオン状態であり、電源電流iinはvin−D4−S2−Lbの経路で流れて、入力リアクトルLbにエネルギーが蓄えられる。一方、HF−Rインバータ部では、C2−S2−R0−L0−C0の経路で電流が流れており、アクティブスイッチQ2がターンオフするまで継続する。
モード1’は、ハイサイドスイッチ複流モードである。ハイサイドスイッチQ2がオン状態であり、電源電流iinはvin−D4−S2−Lbの経路で流れて、入力リアクトルLbにエネルギーが蓄えられる。一方、HF−Rインバータ部では、C2−S2−R0−L0−C0の経路で電流が流れており、アクティブスイッチQ2がターンオフするまで継続する。
<Mode2’:区間t1’〜t2 ’>
モード2’は、部分共振ZVSモードである。時刻t1’にてスイッチS2のゲート信号を取り除くと、電源電流iinはvin−D4−C2−C0−Cr−Lbの経路を流れる。これと同時に、HF−Rインバータ部ではIH負荷および並列キャパシタCrの経路からなる直列共振回路を形成するため、Q2の端子電圧vQ2はゼロ電圧の状熊から傾きを持ちながら上昇し、ZVSターンオフ動作を開始するとともに、Q1の端子電圧vQ1は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降し始める。
モード2’は、部分共振ZVSモードである。時刻t1’にてスイッチS2のゲート信号を取り除くと、電源電流iinはvin−D4−C2−C0−Cr−Lbの経路を流れる。これと同時に、HF−Rインバータ部ではIH負荷および並列キャパシタCrの経路からなる直列共振回路を形成するため、Q2の端子電圧vQ2はゼロ電圧の状熊から傾きを持ちながら上昇し、ZVSターンオフ動作を開始するとともに、Q1の端子電圧vQ1は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降し始める。
<Mode3’:区間t2’〜t3 ’>
モード3’は、ローサイドスイッチ複流モードである。時刻t2’にてvQ2がvdまで達して、Q2のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時に、vQ1がゼロまで下降するとIH負荷電流と電源電流iinが合わさり逆並列ダイオードD1へ転流し、C1―D1―R0―L0―C0の経路で電流が流れる。この間にS1へゲート駆動パスルを供給し、Q1のZVZCSターンオンを実現する。
モード3’は、ローサイドスイッチ複流モードである。時刻t2’にてvQ2がvdまで達して、Q2のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時に、vQ1がゼロまで下降するとIH負荷電流と電源電流iinが合わさり逆並列ダイオードD1へ転流し、C1―D1―R0―L0―C0の経路で電流が流れる。この間にS1へゲート駆動パスルを供給し、Q1のZVZCSターンオンを実現する。
<Mode4’:区間t3’〜t4 ’>
モード4’は、ローサイドスイッチ単流モードである。時刻t3’にてQ1を流れる電流iQ1がD1 からS1へ転流すると、C1からIH負荷へ電力が供給されるモードとなり、C1−C0−L0−R0−S1の経路で電流が流れる。一方、電源電流iinは、Vin−D4−C2−C0−L0−R0−Lbの経路で流れ、電源からもIH負荷へ電力を供給する状態となる。
モード4’は、ローサイドスイッチ単流モードである。時刻t3’にてQ1を流れる電流iQ1がD1 からS1へ転流すると、C1からIH負荷へ電力が供給されるモードとなり、C1−C0−L0−R0−S1の経路で電流が流れる。一方、電源電流iinは、Vin−D4−C2−C0−L0−R0−Lbの経路で流れ、電源からもIH負荷へ電力を供給する状態となる。
<Mode5’:区間t4’〜t5 ’>
モード5’は、部分共振ZVSモードである。時刻t4’にてS1へのゲート信号を除去すると、HF−Rインバータ部ではIH負荷および並列キャパシタCrの経路からなる直列共振回路を形成するため、vQ1はゼロ電圧の状態から緩やかに上昇し、Q1のZVSターンオフ動作を開始する。一方、Cr端子電圧の緩やか変化とともに、vQ2は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降する区間となる。
モード5’は、部分共振ZVSモードである。時刻t4’にてS1へのゲート信号を除去すると、HF−Rインバータ部ではIH負荷および並列キャパシタCrの経路からなる直列共振回路を形成するため、vQ1はゼロ電圧の状態から緩やかに上昇し、Q1のZVSターンオフ動作を開始する。一方、Cr端子電圧の緩やか変化とともに、vQ2は脈動リンク電圧vdから緩やかに下降する区間となる。
<Mode6’:区間t5’〜t6 ’>
モード6’は、ハイサイドスイッチ単流モードである。時刻t5’にてvQ1がvdに達して、Q1のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時にvQ2がゼロまで降下し、Q2の逆並列ダイオードD2が順バイアスとなり導通する。この間、スイッチS2ヘゲート駆動パルスを供給すると、Q2はZVZCSターンオン動作を得る。
モード6’は、ハイサイドスイッチ単流モードである。時刻t5’にてvQ1がvdに達して、Q1のZVSターンオフ動作が完了する。これと同時にvQ2がゼロまで降下し、Q2の逆並列ダイオードD2が順バイアスとなり導通する。この間、スイッチS2ヘゲート駆動パルスを供給すると、Q2はZVZCSターンオン動作を得る。
比較例として、従来の2段階式ブーストハーフブリッジ(BHB)のAC−ACコンバータと、実施例1の商用周波−高周波コンバータにおける、導通素子とその経路を下記表1に示す。2段階式ブーストハーフブリッジ(BHB)のAC−ACコンバータでは、UFAC−DC変換により、常時2つのダイオードと1つのアクティブスイッチまたは環流用として働く逆並列ダイオードを加えた3素子となる。これに対して、実施例1の商用周波−高周波コンバータでは、逆流阻止用の1ダイオードと1つのアクティブスイッチまたは環流用として働く逆並列ダイオードを加えた2素子となる。これにより、回路の導通損失を低減することが可能となり、電力変換効率の向上できる。また、使用するパワー半導体スイッチ数の低減から低コスト化も期待できる。
実施例1の商用周波−高周波コンバータの基本動作特性について、下記表2に示す回路パラメータに基づきシミユレーションにより検証した結果を説明する。
ローサイドスイッチQ1のオン時比率D=0.5におけるシミユレーション波形を図13および図14に示す。図13より電源電圧vinおよび電源電流iinの波形からPFC動作が確認でき、また脈動リンク電圧vdの波形より電源電圧vinの昇圧動作が確認できる。
加えて、図14より2つのアクティブスイッチ(Q1,Q2)は、ターンオン時にZVZCS、ターンオフ時にZVS動作をそれぞれ達成していることが確認でき、IH負荷へ高周波共振電流を供給する様子がわかる。
加えて、図14より2つのアクティブスイッチ(Q1,Q2)は、ターンオン時にZVZCS、ターンオフ時にZVS動作をそれぞれ達成していることが確認でき、IH負荷へ高周波共振電流を供給する様子がわかる。
なお、電源電圧vinのゼロクロスに付近(vin=10V)におけるQ1とQ2のスイッチング波形を調べると、電源からの供給電力が極めて小さい領域であることから、部分共振によるZVS動作に必要な磁気エネルギーがHF−Rインバータで確保できず、その結果、完全なZVS動作から外れることがわかった。しかしながら、この共振崩れに起因するスイッチ転流時の電力損失は小さく、回路全体の性能へはさしたる影響はないと考える。
実施例1の商用周波−高周波コンバータの高周波ZVS動作を確認するため、上記表2の回路パラメータに基づいた試作器により評価した。試作器は,高周波リッツ線(撚り数105)による平面型IHワークコイル(ターン数23)を適用し、絶縁体(アクリル樹脂板) を介して磁性ステンレス鍋を実負荷として使用した。
図15および図16に、D=0.4時におけるQ1とQ2のスイッチング波形を示す。図より、ローサイド/ハイサイドの両スイッチともに、ZVZCSターンオン、ZVSターンオフ動作をそれぞれ達成していることが確認できる。
図15および図16に、D=0.4時におけるQ1とQ2のスイッチング波形を示す。図より、ローサイド/ハイサイドの両スイッチともに、ZVZCSターンオン、ZVSターンオフ動作をそれぞれ達成していることが確認できる。
また、図17に非対称PWMに基づく電力特性を示す。定格出力2.8kWから最小0.1kWまで非対称PWMにより連続的に高周波電力制御を実現できていることから、例として家庭用IH調理器に適した電力レギュレーション機能を備えることがわかる。なお、実測電力変換効率として、P0=2.2kWにて95.3% の最高効率を確認できた。
図18は、実施例2の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成図を示している。実施例2の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータでは、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータと比べ、交流電源をローサイドではなくハイサイドに配置した回路構成となっている。
電源をハイサイドに配置することにより、三相電源システムへの拡張に有利となる。
なお、後述する実施例3〜5の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成において、交流電源をローサイドではなくハイサイドに配置した回路構成にしても構わない。電源をハイサイドに配置することにより、三相電源システムへの拡張に有利となる。
電源をハイサイドに配置することにより、三相電源システムへの拡張に有利となる。
なお、後述する実施例3〜5の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成において、交流電源をローサイドではなくハイサイドに配置した回路構成にしても構わない。電源をハイサイドに配置することにより、三相電源システムへの拡張に有利となる。
三相電源システムへの拡張に有利となるのは、三相電源の中性点(例えば、星形結線)が対地に対して同電位となり安定化するため、対地容量を経由して漏洩電流が軽減され、トリップ現象や伝導性ノイズが抑制されるからである。
また、実施例2の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータでは、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータのようなローサイドタイプにおける導通経路と、電源極性との対応が逆になる。すなわち、ハイサイドタイプにおける電源が正の半サイクルの電流経路は、ローサイドタイプにおける電源が負の半サイクルの電流経路に対応している。また反対に、ハイサイドタイプにおける電源が負の半サイクルの電流経路は、ローサイドタイプにおける電源が正の半サイクルの電流経路に対応する。
また、実施例2の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータでは、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータのようなローサイドタイプにおける導通経路と、電源極性との対応が逆になる。すなわち、ハイサイドタイプにおける電源が正の半サイクルの電流経路は、ローサイドタイプにおける電源が負の半サイクルの電流経路に対応している。また反対に、ハイサイドタイプにおける電源が負の半サイクルの電流経路は、ローサイドタイプにおける電源が正の半サイクルの電流経路に対応する。
図19は、実施例3の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成図を示している。実施例3の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータでは、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータと比べ、インバータレッグにおいて、ワークコイルにキャパシタCrが並列接続される替わりに、R0−L0で表されるIH負荷とC0で表される共振キャパシタとの直列接続部の2節点間に並列にキャパシタCrが接続された回路構成である。
図19に示すように、IH負荷と直列に接続された共振キャパシタC0との間を内包するように、a−b端子間にダイレクトに並列キャパシタCrを結線する方が、より効果的にZVS動作を確保しやくなる。
図19に示すように、IH負荷と直列に接続された共振キャパシタC0との間を内包するように、a−b端子間にダイレクトに並列キャパシタCrを結線する方が、より効果的にZVS動作を確保しやくなる。
図20は、実施例4の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成図を示している。実施例4の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータでは、実施例1の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータと比べ、キャパシタユニットにおいて、ローサイドの第1非平滑DCリンクキャパシタが除去されたシングルエンドプッシュプル型回路構成である。
図21に、実施例5の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの回路構成図を示す。図21に示す回路において、vinは商用周波交流(UFAC)電源、Lbは昇圧用入力リアクトル、D3とD4は逆流阻止用ダイオード、Q1とQ2はそれぞれローサイドの第1スイッチ(アクティブスイッチ)とハイサイドの第2スイッチ(アクティブスイッチ)、C1とC2はそれぞれローサイドの第1キャパシタ(非平滑DCリンクキャパシタ)とハイサイドの第2キャパシタ(非平滑DCリンクキャパシタ)、C0は共振キャパシタ、R0−L0は等価実効抵抗R0および等価実効インダクタンスL0の直列回路として表されるIH負荷である。ここで、アクティブスイッチ(Q1,Q2)と非平滑DCリンクキャパシタ(C1,C2)とにより、AC昇圧部を形成する。これと同時に、アクティブスイッチ(Q1,Q2)とR0−L0で表されるIH負荷およびその力率改善と直列共振を兼ねた共振キャパシタC0から成るブーストハーフブリッジ(BHB)の高周波共振形(HF−R)インバータを形成し、アクティブスイッチ(Q1,Q2)それぞれに或は一方に一括して並列接続されるロスレススナバキャパシタ(CS1,CS2)を用いたゼロ電圧ソフトスイッチング(ZVS)動作を達成する。
本発明の誘導加熱用高周波インバータは、電磁調理器(誘導加熱調理器)、水蒸気を含む流体加熱装置、動力的強力超音波発生装置(超音波洗浄機,超音波ホモジナイザーなど)、超音波溶接機、レーザープリンタなど、高周波交流電流を要する電気機器や電気設備に有用である。
vin 商用交流電源
iin 電源電流
Q1,Q2 アクティブスイッチ
D1,D2 逆並列ダイオード
D3〜D6 逆流阻止/整流ダイオード
C1,C2 非平滑DCリンクキャパシタ
Lb 昇圧用リアクトル
R0 IH負荷等価実効抵抗
L0 IH負荷等価実効インダクタンス
C0 直列共振キャパシタ
Cr 並列キャパシタ
CS1,CS2 ZVS用ロスレススナバキャパシタ
iin 電源電流
Q1,Q2 アクティブスイッチ
D1,D2 逆並列ダイオード
D3〜D6 逆流阻止/整流ダイオード
C1,C2 非平滑DCリンクキャパシタ
Lb 昇圧用リアクトル
R0 IH負荷等価実効抵抗
L0 IH負荷等価実効インダクタンス
C0 直列共振キャパシタ
Cr 並列キャパシタ
CS1,CS2 ZVS用ロスレススナバキャパシタ
Claims (8)
- 交流電源と、
ローサイドの第1スイッチとハイサイドの第2スイッチが直列接続され、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ並列に逆並列ダイオードが接続されたインバータレッグと、
ローサイドの第1非平滑直流(DC)リンクキャパシタとハイサイドの第2非平滑DCリンクキャパシタが直列接続され、前記インバータレッグに並列に設けられたキャパシタユニットと、
第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続された、被加熱物を誘導加熱するワークコイルと、
第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続されたリアクトルと、
第1キャパシタと第2キャパシタの接続中点から分岐して接続された共振キャパシタと、
を備え、
前記ワークコイルと前記共振キャパシタが直列接続され、
前記ワークコイルにキャパシタが並列接続され、
前記リアクトルと前記交流電源の一端が直列接続され、
前記交流電源の他端から分岐して半波整流用の第1ダイオードを介して前記インバータレッグの第1スイッチ側と接続され、
前記交流電源の他端から分岐して半波整流用の第2ダイオードを介して前記インバータレッグの第2スイッチ側と接続された、
ことを特徴とする誘導加熱用商用周波−高周波コンバータ。 - 交流電源と、
ローサイドの第1スイッチとハイサイドの第2スイッチが直列接続され、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ並列に逆並列ダイオードが接続されたインバータレッグと、
ローサイドの第1キャパシタとハイサイドの第2キャパシタが直列接続され、前記インバータレッグに並列に設けられたキャパシタユニットと、
第1スイッチと第2スイッチの接続中点から分岐して接続された、被加熱物を誘導加熱するワークコイルと、
前記交流電源の一端と直列接続されたリアクトルと、
第1非平滑DCリンクキャパシタと第2非平滑DCリンクキャパシタの接続中点から分岐して接続された共振キャパシタと、
を備え、
前記ワークコイルと前記共振キャパシタが直列接続され、
前記ワークコイルにキャパシタが並列接続され、
前記交流電源の他端が第1スイッチと第2スイッチの接続中点に接続され、
前記リアクトルの他端から分岐して半波整流用の第1ダイオードを介して前記インバータレッグの第1スイッチ側と接続され、
前記リアクトルの他端から分岐して半波整流用の第2ダイオードを介して前記インバータレッグの第2スイッチ側と接続された、
ことを特徴とする誘導加熱用商用周波−高周波コンバータ。 - 前記インバータレッグにおいて、前記ワークコイルにキャパシタが並列接続される替わりに、前記ワークコイルと前記共振キャパシタとの直列接続部の2節点間に並列にキャパシタが接続されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータ。
- 前記キャパシタユニットにおいて、ローサイドの第1キャパシタが除去されたことを特徴とするシングルエンドプッシュプル型の請求項1又は2に記載の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータ。
- 前記インバータレッグにおいて、前記ワークコイルにキャパシタが並列接続される替わりに、第1スイッチと第2スイッチにそれぞれ或は一方に一括して並列にゼロ電圧ソフトスイッチング(ZVS)用ロスレススナバキャパシタが接続されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータ。
- 第1スイッチと第2スイッチのパルス幅変調制御(PWM制御)により、前記リアクトルを介して、電源電圧に対して前記キャパシタユニットの電圧(非平滑DCリンク電圧)を昇圧し得る、ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の誘導加熱用商用周波−高周波コンバータ。
- 請求項1〜6の何れかの誘導加熱用商用周波−高周波コンバータを備える誘導加熱調理器。
- 請求項1〜6の何れかの誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの制御方法であって、
第1スイッチと第2スイッチの非対称パルス幅変調制御(PWM制御)を行うステップと、
正の半サイクルの時は第1スイッチのオン時比率ならびに負の半サイクルの時は第2スイッチのオン時比率によって、前記キャパシタユニットの昇圧比を決定するステップと、
前記交流電源の電圧極性に応じて非対称パルス幅変調制御のパルスパターンが入れ替わるように制御を行うステップ、
を備えたことを特徴とする誘導加熱用商用周波−高周波コンバータの制御方法。
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