KR101604748B1 - 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 병렬연결된 적어도 두개 이상의 가열부를 구비하고 상기 가열부에 공급되는 공진전류를 검출하여 상기 가열부에 조리용기가 설치되었는지를 판단하고 판단된 결과에 따라 단일의 인버터를 이용하여 공진전류를 조절함으로써, 고가의 인버터 및 릴레이 등의 계전 장치의 사용을 줄여 비용을 절감할 수 있고, 계전 장치의 온오프 동작으로 발생하는 소음을 줄일 수 있다.
단일 인버터, 복수의 가열부, 병렬 연결 구조

Description

단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기{Indution Heating Cooktop with a single inverter and Control Method thereof}
본 발명은 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단일의 인버터를 이용하여 두개 이상의 가열부에 공급되는 공진전류를 조절하는 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기에 관한 것입니다.
일반적으로, 유도가열 전기조리기는 워킹코일(Working Coil) 또는 가열코일에 고주파의 전류를 흐르게 하고, 이로 인하여 발생하는 강력한 자력선이 조리용기를 통과할 때 와류전류(Eddy Current)가 흘러 용기 자체가 가열되는 방식에 의해서 조리 기능을 수행하는 전기조리 장치이다.
이러한 유도가열 전기조리기의 기본적인 가열원리를 살펴보면, 가열코일에 전류가 인가됨에 따라 자성체인 조리용기가 유도(Induction) 가열에 의해 열을 생성하고, 이와 같이 생성된 열에 의하여 조리용기 자체가 가열되어 조리가 이루어지게 된다.
유도가열 전기조리기에 이용되는 인버터는 가열코일에 고주파의 전류가 흐르도록 가열코일에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 인버터는 통상 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어진 스위칭 소자를 구동시킴으로써 고주파의 전류를 가열코일에 흐르도록 하여 가열코일에 고주파 자계가 형성하도록 한다.
인버터는 입력되는 전원을 스위칭하는 스위칭소자와 직렬로 연결되고, 이 스위칭소자의 출력전압에 의해서 구동되는 가열코일이 직렬 연결된 스위칭소자의 접속점에 연결되어 있다. 그리고, 가열코일의 다른 일측은 공진 콘덴서에 연결된다.
스위칭소자의 구동은 구동부에 의해서 이루어지며, 구동부에서 출력되는 스위칭시간에 제어되어 스위칭소자가 서로 교호로 동작되면서 가열코일로 고주파의 전압을 인가한다. 그리고, 구동부로터 인가되는 스위칭소자의 온오프 시간은 점차적으로 보상되는 형태로 제어되기 때문에 가열코일에 공급되는 전압은 저전압에서 고전압으로 변한다.
이와 같은 유도가열 전기조리기가 두 개의 가열코일을 포함하는 경우 각각의 가열코일에 고주파의 전류를 흐르도록 하기 위하여 각각의 코일에 인가되는 전압을 고주파수로 스위칭하기 위하여 두 개의 인버터를 구비한다.
고효율, 고출력이 가능한 유도 가열 조리기기의 시장 확대의 Neck과제는 고주파 전류를 발생시키는 인버터의 높은 가격 비중에 있다고 하겠다. 본 발명은 Half bridge 공진형 인버터의 변형을 통해 부품 저감을 꾀하여 가격을 저감할 수 있는 방법을 제시한다.
상기와 같이 종래기술에 따른 유도가열 전기조리기는 조리 용기를 가열하는 가열코일의 개수에 따라 고가의 반도체 스위칭 소자, 고전력 수동소자와 구동회로를 포함하는 인버터를 구비해야 하므로, 인버터의 사용에 따른 제조 단가가 높아진다.
또한, 두개 이상의 인버터를 구비한 종래기술에 따른 유도가열 전기조리기는 두 인버터를 상이한 주파수로 구동하는 경우에 출력주파수의 차이가 가청주파수 이내인 것이 일반적이며, 이와 같은 주파수의 차이에 의해서 발생하는 소음이 사용자에게 불쾌감을 준다.
본 발명에 따른 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기는 복수의 가열부에 조리용기가 단일의 인버터를 이용하여 적어도 두개의 가열코일에 고주파의 전류를 공급하기 위하여 새로운 가열코일의 구조를 창안하고, 이로 인하여 유도가열 전기조리기의 제조단가를 저감하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기는 릴레이등의 계전 장치를 이용하지 않고 단일의 인버터를 이용하여 적어도 두개의 가열코일에 고주파 전류를 제공하므로, 계전장치의 온오프에 따른 소음의 발생을 방지하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 전원부와; 상기 직류전원을 스위칭하여 교류전압을 제공하는 단일의 인버터와; 상기 교류전압에 의한 고주파의 전류를 공급받아 와류전류를 유도시켜 조리용기를 가열시키는 복수의 가열부와; 상기 전원부에서 출력되는 DC링크전류와 상기 복수의 가열부에 공급되는 공진전류를 검출하는 전류 검출부와; 설정된 입력과 상기 검출된 전류에 따라 상기 복수의 가열부의 부하의 유무를 판단하여 상기 복수의 가열부와 상기 인버터를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
상기 제어신호에 따라 인버터의 스위칭을 제어하는 인버터 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단일의 인버터는 제1,2스위칭 소자의 각각이 상하로 직렬연결되고, 상기 제2스위칭소자와 병렬연결된 제3스위칭 소자로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 단일의 인버터는 상기 제1스위칭 소자와 상기 제2스위칭 소자는 교대로 온오프되며, 상기 제2,3스위칭 소자는 동기되어 온오프되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가열부는, 상기 인버터로부터 상기 고주파 전류를 입력받아 고주파 자계를 형성하는 가열코일과; 상기 가열코일과 직렬연결되어 상기 가열코일에 공진전류를 흐르게 하는 공진 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열부는, 제1가열코일과 제1커패시터로 구성된 제1가열부와, 제2가열코일과 제2커패시터로 구성된 제2가열부로 구성되며, 상기 제1가열부와 제2가열부는 병렬연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 전류 검출부는, 상기 전원부와 상기 인버터 사이에 형성된 제1변류기를 통하여 DC링크 전류를 검출하는 전원전류 검출부와; 상기 인버터로부터 상기 제1,2가열부의 각각에 형성된 제2,3변류기를 통하여 공진 전류를 검출하는 공진전류 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 검출된 공진 전류와 기준 공진 전류를 비교하여 상기 제1,2가열부의 각각에 조리용기가 놓여있는지를 판단하는 부하 검출부를 포함하는 것이 가능하다.
상기 부하 검출부는 상기 조리용기의 유무 판단시 상기 복수의 가열부의 각각에 공진전류가 공급되도록 상기 인버터를 제어하는 부하검출 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 검출된 DC링크 전류와 기준 전원전류를 비교하여 상기 DC 링크 전류가 상기 기준 전원전류를 초과하지 않도록 상기 인버터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 검출된 공진전류와 상기 설정입력을 비교하여 상기 공진 전류가 상기 설정입력을 초과하지 않도록 상기 단일의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 제1,2가열부의 각각에 대한 설정입력이 동일한 경우에는 상기 제2,3스위칭 소자의 온오프 빈도가 동일하도록 상기 단일의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 제1,2가열부의 각각에 대한 설정입력이 상이한 경우에 상기 제2,3스위칭 소자의 온오프 빈도가 상기 각각의 설정입력에 따라 상이하게 제어하도록 상기 단일의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 단일 인버터의 출력 전원의 주파수가 상기 가열코일과 상기 공진커패시터에 의해 결정되는 공진주파수 보다 높게 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열코일과 상기 커패시터에 의하여 결정되는 공진주파수는 가청주파수보다 높은 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기는 두개 이상의 가열코일을 구비하더라도 단일의 인버터를 이용하여 가열코일을 가열할 수 있는 코일 구조를 가지므로, 유도가열 전기조리기의 제조단가를 줄이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기는 하나의 인버터를 이용하고, 릴레이 등의 계전장치를 사용하지 않음으로써, 계전 장치의 온오프 동작에 의한 소음의 발생을 방지하는 효과가 있다.
Relay같은 절환 장치 대신 고주파 스위치 추가하여 BNR 선택을 통해 BNR 선택 시에도 절환 소음을 없애고 신뢰성 향상을 도모하고 복수 BNR 동작 시 윗단 스위치를 공용화 함으로써 인버터 제작 비용을 저감하는 효과를 가진다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 인버터와 병렬 연결된 두개의 가열부를 구비한 유도가열 전기조리기의 구성을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단일 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 전원부(20)와; 상기 직류전원을 스위칭하여 교류전압을 제공하는 단일의 인버터(100)와; 상기 교류전압에 의한 고주파의 전류를 공급받아 와류전류를 유도시켜 조리용기를 가열시키는 복수의 가열부(200,300)와;상기 전원부에서 출력되는 링크전류와 상기 복수의 가열부에 공급되는 공진전류를 검출하는 전류 검출부(400)와; 설정된 입력과 상기 검출된 전류에 따라 상기 복수의 가열부의 부하의 유무를 판단하여 상기 복수의 가열부와 상기 인버터를 제어하는 제어부(600) 포함한다.
상기 유도가열 전기조리기는 상기 제어신호에 따라 인버터의 스위칭을 제어하는 인버터 구동부(500)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부(600)는 상기 검출된 공진 전류와 기준 공진 전류를 비교하여 상 기 제1,2가열부의 각각에 조리용기가 놓여있는지를 판단하는 부하 검출부(610)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단일의 인버터(100)는 제1스위칭 소자(110)와 제2스위칭 소자(120)의 각각이 상하로 직렬연결되고, 상기 제2스위칭소자와 병렬연결된 제3스위칭 소자(130)로 형성된다.
상기 단일의 인버터(100)는 상기 제1스위칭 소자와 상기 제2스위칭 소자는 교대로 온오프되며, 상기 제2,3스위칭 소자는 동기되어 온오프되도록 형성되어 있다.
상기 가열부는, 제1가열코일(210)과 제1커패시터(220)로 구성된 제1가열부(200)와, 제2가열코일(310)과 제2커패시터(320)로 구성된 제2가열부(300)로 구성되며, 상기 제1가열부와 제2가열부는 병렬연결되어 있다. 상기 제1,2가열코일(210,310)은 상기 인버터로부터 상기 고주파 전류를 입력받아 고주파 자계를 형성하고, 상기 제1,2커패시터(220,320)의 각각은 상기 제1,2가열코일의 각각과 직렬연결되어 상기 제1,2가열코일에 공진전류를 흐르게 한다. 여기서, 상기 제1,2커패시터의 각각은 공진 커패시터로 불리기도 한다.
상기 전류 검출부(400)는, 상기 전원부와 상기 인버터 사이에 형성된 제1변류기를 통하여 DC링크 전류를 검출하는 전원전류 검출부(410)와; 상기 인버터로부터 상기 제1,2가열부의 각각에 형성된 제2,3변류기를 통하여 공진 전류를 검출하는 공진전류 검출부(420)를 포함한다.
상기 부하 검출부(610)는 상기 조리용기의 유무 판단시 상기 복수의 가열부 의 각각에 공진전류가 공급되도록 상기 인버터를 제어하는 부하검출 제어신호를 생성한다.
상기 제어부(600)는 상기 검출된 DC링크 전류와 기준 전원전류를 비교하여 상기 DC 링크 전류가 상기 기준 전원전류를 초과하지 않도록 상기 인버터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
상기 제어부(600)는 상기 검출된 공진전류와 상기 설정입력을 비교하여 상기 공진전류가 상기 설정입력을 초과하지 않도록 상기 단일의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
상기 제어부(600)는 상기 제1,2가열부의 각각에 대한 설정입력이 동일한 경우에는 상기 제2,3스위칭 소자의 온오프 빈도가 동일하도록 상기 단일의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
상기 제어부(600)는 상기 제1,2가열부의 각각에 대한 설정입력이 상이한 경우에 상기 제2,3스위칭 소자의 온오프 빈도가 상기 각각의 설정입력에 따라 상이하게 제어하도록 상기 단일의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
상기 제어부(600)는 상기 단일 인버터의 출력 전원의 주파수가 상기 가열코일과 상기 공진커패시터에 의해 결정되는 공진주파수 보다 높게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
상기 제1,2가열코일(210, 310)과 상기 제1,2커패시터(220, 320)는 각각에 의하여 결정되는 공진주파수가 가청주파수보다 높게되도록 선택되는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1의 전기조리기의 인버터의 상측의 공통 스위칭 소자는 닫히고, 아래쪽의 개별 스위칭 소자가 개방된 상태의 등가 회로도이고, 도 3은 도 1의 전기조리기의 인버터의 상측의 공통 스위칭 소자는 개방되고, 아래쪽의 개별 스위칭 소자가 모두 닫힌 상태의 등가 회로도이다.
도 4는 도 1의 유도가열 전기조리기의 병렬연결된 두 가열부 중 제1가열부에만 고주파의 전류가 공급되는 상태의 회로도이고, 도 5는 도 1의 유도가열 전기조리기의 병렬연결된 두 가열부 중 제2가열부에만 고주파의 전류가 공급되는 상태의 회로도이고, 도 6은 도 1의 유도가열 전기조리기의 병렬연결된 두 제1,2가열부의 각각에 고주파의 전류가 공급되는 상태의 회로도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하여, 상기 유도가열 전기조리기의 동작을 상세히 설명하겠다.
상기 인버터는 상기 전원부(20)의 출력단자와 연결되어 있고, 직렬연결된 두 개의 스위칭 소자와 상기 두개의 스위칭 소자의 각각과 병렬연결된 두개의 콘덴서를 포함하고 있다. 일반적으로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 상기 스위칭 소자로 사용된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유도가열의 전기조리기는 교류전원(AC)을 입력받고, 전원부(20)는 입력받은 교류전원(AC)을 정류 및 평활하여 직류전원을 출력한다.
상기 인버터(100)는 인버터 구동부(500)의 구동신호에 따라 공통 스위칭 소자(110)과 개별 스위칭 소자(120,130)을 교대로 온오프하여, 상기 제1,2가열부(200,300)로 고주파 전류를 공급을 제어한다. 이 경우에, 상기 개별 스위칭 소자(120,130)는 동기되어 온오프된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2가열부(200,300)가 모두 동작하고 있는 상태이고 공통 스위칭 소자(110)가 온되고, 개별 스위칭 소자(120,130)는 오프되는 경우에 상기 전원부(20)에서 출력되는 고주파 전류는 공통 스위칭 소자(110)를 통하여 제1가열부(200)와 제2가열부(300)에 공급된다. 상기 제1가열부에서는 상기 고주파 전류의 일부가 제1가열코일(210)과 제1공진커패시터(220)를 통하여 흐르고, 상기 제2가열부에서는 상기 고주파 전류의 남은 일부가 제2가열코일(310) 및 제2공진 커패시터(320)을 통하여 흐르게 된다.
여기서, 상기 고주파 공진전류(Ii)는 상기 제1가열부에 공급되는 고주파 전류(I1)와 상기 제2가열부에 공급되는 고주파 전류(I2)의 합과 같다. 이 경우, 상기 I1과 I2의 크기는 제1가열부와 제2가열부의 임피던스의 크기에 의하여 결정된다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공통 스위칭 소자(110)은 오프되고, 개별 스위칭 소자(120,130)의 각각이 온되는 경우에는 상기 제1가열부를 구성하는 제1가열코일(210) 및 제1공진커패시터(220)가 하나의 LC 공진 탱크회로를 형성하고, 상기 제2가열부를 구성하는 제2가열코일(310) 및 제2공진커패시터(320)가 또 다른 하나의 LC 공진 탱크회로를 형성한다.
이 경우에는 상기 제1,2가열부(200,300)에 놓여진 각각의 조리용기는 전원부(20)로부터 전원를 공급받는 것이 아니라, 상기 제1,2가열부에서 형성된 각각의 LC 공진 탱크회로의 제1가열코일(210) 및 제1공진 커패시터(220)과, 제2가열코 일(310)과 제2공진 커패시터(320)의 각각에 저장된 에너지를 이용한다.
즉, 상기 공통 스위칭 소자(110)가 온되고, 상기 두개의 개별 스위칭 소자(120,130)가 오프된 상태에서 제1가열코일(210) 및 제1공진 커패시터(220)과, 제2가열코일(310)과 제2공진 커패시터(320)의 각각은 상기 전원부(20)로부터 전원을 공급받아 상기 에너지를 저장한다.
상기와 같이, 상기 인버터의 공통 스위칭 소자(110)와 두개의 개별 스위칭 소자(120,130)를 교대로 온오프함으로써, 상기 제1,2가열코일(210,310)에 고주파 전류가 흘러 고주파 자속이 발생한다.
여기서, 상기 공통 스위칭 소자(110) 및 두개의 개별 스위칭 소자(120,130)의 각각에 병렬 연결된 커패시터(111,121,131)는 상기 상측 및 하측 스위칭 소자가 스위칭 동작을 할 경우에 발생되는 스위칭 손실을 감소시키는 역할을 수행한다.
상기 전류검출부(500)는 제어부(600)의 제어신호에 따라 전류검출소자(CT0)를 이용하여 입력전류를 검출하여 미리 설정된 기준전류와 비교한다. 여기서, 기준전류는 상기 공통 스위칭 소자의 정격을 초과하지 않는 값으로 정해진다.
상기 제어부(00)는 전반적인 제어를 수행한다. 상기 제어부(600)는 검출된 전류 값과 조리명령에 따라 상기 스위칭소자(110,120,130)가 온오프 동작하여 상기 가열코일과 전자기적으로 결합된 조리용기가 적절하게 가열되도록 상기 인버터 구동부(500)를 제어한다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1가열부(200) 만을 작동시키는 경우에는 상기 인버터 구동부(500)는 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 개별 스위칭 소자 중 제2가열부에 공급되는 전원을 온오프하는 제2가열부를 위한 개별 스위칭 소자(130)는 오프 상태를 유지하고, 상기 제1전류검출소자(CT1)에 의하여 검출된 공진전류와 상기 조리명령에 따라 상기 공통 스위칭 소자(110)와 상기 제1가열부를 위한 개별 스위칭 소자(120)의 온오프 스위칭을 제어한다.
반면에, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2가열부(300) 만을 작동시키는 경우에는 상기 인버터 구동부(500)는 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 개별 스위칭 소자 중 제1가열부에 공급되는 전원을 온오프하는 제1가열부를 위한 개별 스위칭 소자(120)는 오프 상태를 유지하고, 상기 제2전류검출소자(CT2)에 의하여 검출된 공진전류와 상기 조리명령에 따라 상기 공통 스위칭 소자(110)와 상기 제2가열부를 위한 개별 스위칭 소자(130)의 온오프 스위칭을 제어한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1,2가열부(200,300)를 모두 작동시키는 경우에는 상기 인버터 구동부(500)는 상기 제어부(600)의 제어신호, 상기 제1,2전류검출소자(CT1,CT2)에 의하여 검출된 공진전류와 상기 조리명령에 따라 상기 공통 스위칭 소자(110)와 상기 제1,2가열부를 위한 개별 스위칭 소자(120,130)의 온오프 스위칭을 제어한다.
이 경우에도, 제1가열부(200)와 제2가열부(300)의 가열정도가 다른 경우에는 즉, 예를 들어 제1가열부의 발열량이 1[KW]가 되고, 제2가열부의 발열량이 500[W]가 되도록 조리명령이 입력된다면, 상기 제1가열부를 위한 개별 스위칭 소자(120)과 상기 제2가열부를 위한 개별 스위칭 소자(130)를 제어하기 위한 제어신호의 듀티비가 2:1이 되도록 제어할 수 있다.
이와 같이 상기 제1,2가열부를 모두 작동시키거나 어느 하나만을 작동 시키는 경우에, 부하 검출부(610)는 상기 공진 전류 검출부에서 검출한 제1,2가열부의 각각에 공급되는 제1,2 공진전류와 기준 전류를 비교하여 그 비교값에 따라 상기 제1,2 가열부의 각각에 조리 용기가 장착되어 있는 지를 확인할 수 있다.
즉, 상기 인버터 구동부(500)는 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 제1가열부에 조리용기가 놓여 졌을 경우 부하(용기)를 판별하기 위해 상기 공통 스위칭 소자(110)와 개별 스위칭 소자(120) 또는 상기 공통 스위칭 소자(110)와 개별 스위칭 소자(130)를 번갈아 동작시켜 부하(조리용기)가 어느 가열부에 위치해 있는가를 판별한 후 부하가 상기 제1가열부(200)에 있다고 판단되면 개별 스위칭 소자(130)를 오프시키고 공통 스위칭 소자와 개별 스위칭 소자(120) 만을 온오프 동작시켜 제1가열코일(210)에 고주파 전류를 흐르도록 상기 단일의 인버터(100)를 제어한다.
상기 제2가열부(300)에 조리용기가 놓여 있는 경우에도 상기 인버터 구동부(500)는 상기와 유사한 방법으로 상기 개별스위칭 소자(120)를 오프시키고 공통 스위칭 소자(110)와 개별 스위칭 소자(130) 만을 온오프 동작시켜 제2가열코일(210)에 고주파 전류를 흐르도록 상기 단일의 인버터(100)를 제어한다.
또한, 상기 인버터 구동부(500)는 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 제1,2가열부의 모두에 조리용기가 놓여 졌을 경우에도 상기와 유사한 방법으로 부하(조리용기)의 유무를 판단하고, 부하가 제1,2가열부의 모두에 있다고 판단되면 공통 스위칭 소자(110)와 두개의 개별 스위칭 소자(120,130)를 모두 온오프 동작시켜 제1,2가열코일(210,310)의 모두에 고주파 전류를 흐르도록 상기 단일의 인버터(100)를 제어한다.
이 경우에 상기 인버터 구동부(500)는 개별 스위칭 소자(120,130)는 동기화된 구동 펄스에 따라 동일한 시점에서 온오프할 수 있도록 하고, 상기 공통 스위칭 소자(110)는 상기 제1,2가열부의 각각에 흐르는 전류를 공용하도록 스위칭시킨다.
상기 공통 또는 개별 스위칭 소자가 견딜 수 있는 입력 전력은 3.6kW를 넘지 못하도록 되어 있는데 이는 한 상의 AC전원으로 부터 사용할 수 정격 전류가 15A를 넘지 못하기 때문이다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 제1,2가열부를 선택하기 위한 절환 방법으로는 릴레이와 같은 절환 장치를 이용하여 코일의 직병렬 구성을 변경하는 것이 아니라, 하나의 스위칭 소자를 공통으로 사용하는 변형된 하프 브릿지(Half bridge) 공진형 인버터 토폴로지를 제시하여 두 개의 가열부의 작동을 선택할 수 있도록 하였다.
따라서, 두개의 가열부를 포함하는 유도가열 전기조리기는 단일의 인버터를 사용하여 각각의 가열부에 선택적으로 전원을 공급하는 경우에도 릴레이 등의 절환 장치를 사용하지 않으므로 가열부의 선택시 절환 장치등에서 발생화는 절환 소음을 제거하고, 고주파의 대전류로 인한 릴레이 등의 절환장치의 손상 등으로 인한 전기조리기의 수명 단축이나 오동작을 방지할 수 있다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계 에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도가열 전기조리기의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 전기조리기의 인버터의 상측의 공통 스위칭 소자는 닫히고, 아래쪽의 개별 스위칭 소자가 개방된 상태의 등가 회로도이다.
도 3은 도 1의 전기조리기의 인버터의 상측의 공통 스위칭 소자는 개방되고, 아래쪽의 개별 스위칭 소자가 모두 닫힌 상태의 등가 회로도이다.
도 4는 도 1의 유도가열 전기조리기의 병렬연결된 두 가열부 중 제1가열부에만 고주파의 전류가 공급되는 상태의 회로도이다.
도 5는 도 1의 유도가열 전기조리기의 병렬연결된 두 가열부 중 제2가열부에만 고주파의 전류가 공급되는 상태의 회로도이다.
도 6은 도 1의 유도가열 전기조리기의 병렬연결된 두 제1,2가열부의 각각에 고주파의 전류가 공급되는 상태의 회로도이다.

Claims (15)

  1. 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 전원부와;
    상기 직류전원을 스위칭하여 교류전압을 제공하는 단일의 인버터와;
    상기 교류전압에 의한 고주파의 전류를 공급받아 와류전류를 유도시켜 조리용기를 가열시키는 복수의 가열부와;
    상기 전원부에서 출력되는 DC링크전류와 상기 복수의 가열부에 공급되는 공진전류를 검출하는 전류 검출부와;
    설정된 입력과 상기 검출된 전류에 따라 상기 복수의 가열부의 부하의 유무를 판단하여 상기 복수의 가열부와 상기 인버터를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 단일의 인버터를 구비하고,
    상기 단일의 인버터는 제1 내지 제3 스위칭 소자로 형성되고,
    상기 제1 및 제2 스위칭 소자는 직렬로 연결되고,
    상기 제2 스위칭 소자와 상기 제3 스위칭 소자는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기조리기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호에 따라 인버터의 스위칭을 제어하는 인버터 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일의 인버터는 상기 제1스위칭 소자와 상기 제2스위칭 소자는 교대로 온오프되며, 상기 제2,3스위칭 소자는 동기되어 온오프되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는,
    상기 인버터로부터 상기 고주파 전류를 입력받아 고주파 자계를 형성하는 가열코일과;
    상기 가열코일과 직렬연결되어 상기 가열코일에 공진전류를 흐르게 하는 공진 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열부는,
    제1가열코일과 제1커패시터로 구성된 제1가열부와, 제2가열코일과 제2커패시터로 구성된 제2가열부로 구성되며, 상기 제1가열부와 제2가열부는 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 전류 검출부는,
    상기 전원부와 상기 인버터 사이에 형성된 제1변류기를 통하여 DC링크 전류를 검출하는 전원전류 검출부와;
    상기 인버터로부터 상기 제1,2가열부의 각각에 형성된 제2,3변류기를 통하여 공진 전류를 검출하는 공진전류 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출된 DC링크 전류와 기준 전원전류를 비교하여 상기 DC 링크 전류가 상기 기준 전원전류를 초과하지 않도록 상기 인버터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출된 공진전류와 상기 설정입력을 비교하여 상기 공진전류가 상기 설정입력을 초과하지 않도록 상기 단일의 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단일 인버터의 출력 전원의 주파수가 상기 가열코일과 상기 공진커패시터에 의해 결정되는 공진주파수 보다 높게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단일의 인버터를 구비한 유도가열 전기조리기.
  15. 삭제
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