KR100230789B1 - Full bridge induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다부하 풀 브릿지 유도 가열 조리기에 관한 것으로, 종래에는 하나의 인버터로 하나의 버너를 구성하여 조합한 형태로 구성되어 각 버너사이에 간섭음이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 입력전압의 역률을 향상시키기 위한 필터용 캐패시터(Cf)와, 역병렬 다이오드와 보조공진 캐패시터를 갖는 스위치(S1~S4)가 두 개씩 직렬로 연결된 폴(POLE)이 병렬로 연결되고 별도의 제어신호에 의해 스위칭 동작을 하는 스위칭부(100)와, 각 폴의 스위치 연결점 사이에 두 개의 LC 공진탱크(Lr과 Cr1, Lr1과 Cr2)로 이루어져 제1,제2의 가열판을 상기 스위칭부(100)의 스위칭 동작에 따라 선택적으로 가열할 수 있도록 한 가열부(200)와, 상기 각 폴의 스위치 연결점 사이에 연결되어 상기 두 개의 LC 공진탱크를 선택할 수 있도록 한 부하선택 릴레이(RY)로 구성하고, 하나의 인버터로 두 개 이상의 부하를 시분할 제어를 통하여 각 버너사이의 간섭음을 제거하고, 하나의 제어회로로 두 개이상의 부하를 제어해 전체 시스템의 가격 및 크기를 줄이도록 한 것이다.The present invention relates to a multi-load full bridge induction heating cooker, and conventionally has a problem in that interference sounds are generated between the burners, which are configured by combining one burner with one inverter. Therefore, in the present invention, a filter capacitor (Cf) for improving the power factor of the input voltage and a pole (POLE) in which two switches (S1 to S4) having an antiparallel diode and an auxiliary resonance capacitor are connected in series are connected in parallel. Switching unit 100 for switching operation by a separate control signal and two LC resonant tanks (Lr and Cr1, Lr1 and Cr2) between the switch connection point of each pole to switch the first and second heating plates A load selection relay RY connected between a heating unit 200 for selectively heating according to the switching operation of the unit 100 and a switch connection point of each pole to select the two LC resonant tanks. In order to reduce the price and size of the entire system by eliminating interference between each burner through time-sharing control of two or more loads with one inverter, and controlling two or more loads with one control circuit. It is.
Description
본 발명은 큰 출력을 낼 수 있는 다부하 풀 브릿지 유도 가열 조리기에 관한 것으로, 특히 하나의 인버터로 두 개 이상의 부하를 간섭음 없이 동시에 가열할 수 있도록 한 다부하 풀 브릿지 유도 가열 조리기에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-load full bridge induction heating cooker capable of producing a large output, and more particularly, to a multi-load full bridge induction heating cooker capable of simultaneously heating two or more loads with one inverter without interference.
종래 다출력형 전자 유도 가열 조리기의 회로 구성은, 제 1 도에 도시된 바와같이, 입력되는 상용전원(AC)을 직류전압으로 정류시켜 출력하는 정류부(1a)과; 상기 정류부(1a)를 통해 정류된 직류전압을 평활하는 평활부(2a)와, 상기 평활부(2a)를 통한 직류전압에 직렬로 구성된 역병렬 다이오드를 갖는 두개의 스위치로 이루어지고 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 워킹코일에 공진전압을 제공하는 인버터(3a)와, 상기 인버터(3a)에 의한 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전자기 유도효과로 가열되어질 가열판에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 워킹코일과 공진콘덴서로 이루어진 가열부(4a)로 이루어진 가열장치(10a)로 구성된다.The circuit configuration of the conventional multi-output electromagnetic induction heating cooker, as shown in Figure 1, the rectifying unit (1a) for rectifying and outputting the commercial power (AC) input to a DC voltage; It consists of two switches having a
그리고, 상기 가열장치가 여러개 병렬로 연결되어(10a,10b,...) 구성된다.Then, the heating device is connected in parallel (10a, 10b, ...) is configured.
이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the conventional technology configured as described above are as follows.
각 인버터에 스위치가 1개만 사용되는 1석식 전자 유도 가열 조리기로 구성하는 것도 가눙하지만 출력전력이 일반적으로 120W 이하로 제한되기 때문에 보다 큰 출력을 얻기 위해서는 도 1에서와 같이 구성한다.It is also possible to configure a single-seat electromagnetic induction heating cooker in which only one switch is used in each inverter, but since the output power is generally limited to 120 W or less, a larger output is configured as shown in FIG. 1.
즉, 하나의 상용전원에 여러개의 인버터가 병렬로 연결된다.That is, several inverters are connected in parallel to one commercial power supply.
이와같은 구성을 갖는 회로의 동작에 대하여 살펴보면, 입력되는 상용전원(AC)을 정류부(1a)에서 브릿지 다이오드를 이용하여 정류시키고 이때 만들어진 직류전압은 평활부(2a)의 필터 인덕터(Lf1)와 커패시터(Cf1)에 의해 평활되어 일정한 직류전압으로 만들어진다.Referring to the operation of the circuit having such a configuration, the input commercial power (AC) is rectified by the bridge diode in the rectifier (1a) and the DC voltage produced at this time and the filter inductor (L f1 ) of the smoothing unit (2a) It is smoothed by the capacitor C f1 and made to a constant DC voltage.
이렇게 만들어진 직류전압이 인버터(3a)에 공급되는 상태에서, 먼저 스위치(S2)를 온시키면 공진탱크에 입력전압이 가해지고 워킹코일(Lr1)의 전류가 공진에 의해서 증가하고 공진 커패시터(Cr1)에는 공진전류에 의해서 충전된다.When the DC voltage thus produced is supplied to the
얼마후에 스위치(S2)를 오프하고 스위치(S1)를 온하게 되면, 상기 공진 커패시터(Cr1)의 충전에너지의 방전에 의해서 워킹코일(Lr1)의 전류는 반대방향으로 흐르게 된다.After a while, when the switch S2 is turned off and the switch S1 is turned on, the current of the working coil L r1 flows in the opposite direction by the discharge of the charging energy of the resonant capacitor C r1 .
상기의 동작을 가청주파수 이상의 높은 주파수로 반복시켜 주면 워킹코일(Lr1) 위에 있는 가열판에 적절한 출력을 전달할 수 있게 된다.If the above operation is repeated at a higher frequency than the audible frequency, an appropriate output can be transmitted to the heating plate on the working coil L r1 .
상기에서 인버터부(3a)의 스위치(S1)(S2)를 구동하기 위한 스위칭 구동신호는 미도시된 마이크로 프로세서에서 내보낸다.In the above, the switching driving signal for driving the switches S1 and S2 of the
이상의 동작에 의하여 1개의 가열판을 구동하게 되는데, 가령 여러개의 가열판을 구동할 경우에는 제 1 도에 도시한 가열장치(10a)(10b)를 상용전원(AC)에 여러개 병렬로 연결하면 된다.One heating plate is driven by the above operation. For example, when driving several heating plates,
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 일반적인 주파수 제어를 통해서 출력을 제어하므로 만일 각 가열판 위에 다른 크기의 용기를 놓거나 또는 다른 출력을 내고 있을 경우에는 인접한 가열판 사이에서 동작주파수의 차이에 의한 간섭음이 발생하는 문제점과 각각 별개의 제어회로를 갖는 인버터로 각각 하나의 워킹코일에 전력을 공급하기 때문에 전체 시스템이 커지고 가격 또한 비싸지게 되는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, since the output is controlled through a general frequency control, if a different sized container is placed on each heating plate or a different output is made, interference sounds are generated due to a difference in operating frequencies between adjacent heating plates. There is a problem in that the entire system becomes large and expensive because power is supplied to each working coil as an inverter having a separate control circuit.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 하나의 인버터로 두 개이상의 부하를 시분할 제어를 통하여 간섭음 없이 동시에 가열할 수 있도록 한 다부하 풀 브릿지 유도 가열 조리기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to provide a multi-load full bridge induction heating cooker capable of simultaneously heating two or more loads with one inverter without time interference control through time division control. .
본 발명의 다른 목적은 하나의 제어회로로 두 개 이상의 부하를 제어함으로써 전체 시스템의 가격 및 크기를 줄이도록 한 다부하 풀 브릿지 유도 가열 조리기를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a multi-load full bridge induction cooker that reduces the cost and size of the overall system by controlling two or more loads with one control circuit.
도 1은 종래 다출력형 전자 유도 가열 조리기의 회로 구성도.1 is a circuit diagram of a conventional multi-output electromagnetic induction heating cooker.
도 2는 본 발명의 다부하 풀 브릿지 유도 가열 조리기의 회로 구성도.2 is a circuit diagram of a multi-load full bridge induction heating cooker of the present invention.
도 3은 도 2에서, 각 워킹코일 구동시 스위칭 상태 및 인덕터전류 파형도.3 is a diagram illustrating a switching state and an inductor current waveform in driving each working coil in FIG. 2.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
100 : 스위칭부 200 : 가열부100: switching unit 200: heating unit
S1~S4 : 스위치 Ca1~Ca2 : 보조공진 캐패시터S1 ~ S4: Switch Ca1 ~ Ca2: Auxiliary Resonance Capacitor
Ry : 부하선택 릴레이 Lr1,Lr2 : 워킹코일Ry: Load selection relay Lr1, Lr2: Working coil
Cr1,Cr2 : 공진 캐패시터Cr1, Cr2: Resonant Capacitor
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력전압의 역률을 향상시키기 위한 필터용 캐패시터와, 역병렬 다이오드와 보조공진 캐패시터를 갖는 짝수개의 스위치가 두 개씩 직렬로 연결된 폴(POLE)이 병렬로 연결되고 별도의 제어신호에 의해 스위칭 동작을 하는 스위칭부와, 각 폴의 스위치 연결점 사이에 두 개의 LC 공진탱크로 이루어져 제1,제2의 가열판을 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 선택적으로 가열할 수 있도록 한 가열부와, 상기 각 폴의 스위치 연결점 사이에 연결되어 상기 두 개의 LC 공진탱크를 선택할 수 있도록 한 부하선택 릴레이를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a filter capacitor for improving the power factor of the input voltage, and an even number of switches having an anti-parallel diode and an auxiliary resonant capacitor connected in series to each other in parallel. A switching unit which performs a switching operation by a control signal of and two LC resonant tanks between the switch connection points of the poles so as to selectively heat the first and second heating plates according to the switching operation of the switching unit. And a load selection relay connected between the switch connection points of the poles to select the two LC resonant tanks.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 다부하 풀 브릿지 유도 가열 조리기의 회로 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력전압의 역률을 향상시키기 위한 필터용 캐패시터(Cf)와, 역병렬 다이오드와 보조공진 캐패시터를 갖는 스위치(S1~S4)가 두 개씩 직렬로 연결된 폴(POLE)이 병렬로 연결되고 별도의 제어신호에 의해 스위칭 동작을 하는 스위칭부(100)와, 각 폴의 스위치 연결점 사이에 두 개의 LC 공진탱크(Lr과 Cr1, Lr1과 Cr2)로 이루어져 제1,제2의 가열판을 상기 스위칭부(100)의 스위칭 동작에 따라 선택적으로 가열할 수 있도록 한 가열부(200)와, 상기 각 폴의 스위치 연결점 사이에 연결되어 상기 두 개의 LC 공진탱크를 선택할 수 있도록 한 부하선택 릴레이(Ry)로 구성한다.FIG. 2 is a circuit diagram of a multi-load full bridge induction cooker according to the present invention. As shown therein, a switch having a filter capacitor Cf for improving the power factor of an input voltage, an antiparallel diode, and an auxiliary resonance capacitor is shown. (S1 ~ S4) two poles connected in series are connected in parallel and the
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
풀 브릿지 유도 가열 조리기는 하프 브릿지 유도 가열 조리기 보다는 큰 출력을 낼 수 있는 회로구조로, 3kW 이상의 높은 출력을 낼 수 있다.Full bridge induction heating cooker is a circuit structure that can output a larger output than half bridge induction heating cooker, it can output a high power of 3kW or more.
현재까지는 주로 산업용으로 사용되었으나 가정용이나 업소용으로도 응용범위를 확대할 수 있다.It has been mainly used for industrial purposes up to now, but it can be extended to home use or business use.
먼저, Lr1이 동작할 경우를 설명하면 다음과 같다.First, the case where Lr1 operates will be described.
부하선택 릴레이(Ry)는 2번단자에 연결되고 도 3에서와 같이 스위치(S2,S3)은 오프되고 스위치(S1,S4)가 온되면, 공진탱크(Lr과 Cr1)에는 필터 캐패시터(Cf)에 의해 평활된 직류전압(Vd)이 인가되고 공진을 시작하여 워킹코일(Lr1)에는 도 3에서와 같이 전류가 상승한다.When the load selection relay Ry is connected to
공진 반주기가 지나기 전에 스위치(S1,S4)를 오프시키면 보조 캐패시터(Ca1,Ca2,Ca3,Ca4)와 공진탱크(Lr1과 Cr1)가 보조공진을 해서 보조 캐패시터(Ca2,Ca3)의 전압은 필터 캐패시터(Cf)에 의한 직류전압(Vd)에서 영까지 떨어지고 그 사이 보조 캐패시터(Ca1,Ca4)의 전압은 영에서 Vd전압까지 상승한다.If the switches S1 and S4 are turned off before the resonant half-cycle passes, the auxiliary capacitors Ca1, Ca2, Ca3, and Ca4 and the resonant tanks L r1 and C r1 perform auxiliary resonance, so that the voltages of the auxiliary capacitors Ca2 and Ca3 are reduced. The DC voltage V d by the filter capacitor C f drops to zero, and the voltages of the auxiliary capacitors Ca1 and Ca4 rise from zero to V d voltage therebetween.
이후에 스위치(S2,S3)의 역병렬 다이오드(Da2,Da3)가 도통되어 공진탱크(Lr1과 Cr1)에는 입력전압 Vd가 역으로 가해진다.Thereafter, the antiparallel diodes Da2 and Da3 of the switches S2 and S3 are conducted so that the input voltage Vd is reversely applied to the resonant tanks L r1 and C r1 .
그러면 입력전압(Vd)과 공진 캐패시터(Cr1)에 충전된 전압에 의해서 계속 공진이 일어나고 이때 스위치(S2,S3)을 영전압의 조건에서 온시킨다.This is due to the charged voltage to the input voltage (Vd) and the resonant capacitor (C r1) continues resonance taking place this time turns on the switch (S2, S3) in the condition of zero voltage.
계속된 공진에 의해서 공진전류에 영으로 떨어지고 이번에는 반대방향으로 공진에 의해서 공진전류가 증가한다.The resonance causes the resonance current to fall to zero, and this time, the resonance current increases in the opposite direction.
공진 반주기가 지나기 전에 스위치(S1)를 오프시키면 보조 캐패시터(Ca1,Ca2,Ca3,Ca4)와 공진탱크(Lr1과 Cr1)가 다시 보조공진을 해서 보조 캐패시터(Ca1,Ca4)의 전압은 Vd에서 영까지 떨어지고 그 사이 보조 캐패시터(Ca2,Ca3)의 전압은 영에서 Vd까지 상승한다. If the switch S1 is turned off before the resonant half-cycle passes, the auxiliary capacitors Ca1, Ca2, Ca3, Ca4 and the resonant tanks L r1 and C r1 perform auxiliary resonance again, and the voltage of the auxiliary capacitors Ca1, Ca4 is V. d drops to zero, while the voltages of the auxiliary capacitors Ca2 and Ca3 rise from zero to V d .
이후에 스위치(S1,S4)의 역병렬 다이오드(Da1,Da4)가 도통되어 공진탱크(Lr1과 Cr1)에는 전압Vd가 가해진다.Thereafter, the antiparallel diodes Da1 and Da4 of the switches S1 and S4 are turned on so that the voltage V d is applied to the resonant tanks L r1 and C r1 .
그러면 계속 공진이 일어나고 이때 스위치(S1,S4)를 영전압의 조건에서 온시킨다. 계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지면 한 주기의 동작이 끝나고 같은 동작이 반복된다.Then, resonance occurs continuously and the switches S1 and S4 are turned on under the condition of zero voltage. If the resonance current drops to zero due to the continuous resonance, one cycle of operation ends and the same operation is repeated.
이렇게 유기된 전류의 크기와 주파수에 따라서 교류자속이 발생하고, 이 자속에 의해서 부하에는 와전류(eddy current)가 발생한다.The alternating magnetic flux is generated according to the magnitude and frequency of the induced current, and the eddy current is generated in the load by the magnetic flux.
상기 와전류에 의한 주울열이 발생하게 되고, 이 열이 부하용기를 직접 가열하게 된다.Joule heat is generated by the eddy current, and this heat directly heats the load vessel.
만일 워킹코일(Lr2)을 동작시키려면 부하 선택릴레이(Ry)를 1번단자에 연결하고 앞에서 언급한 동작을 하면 부하에 원하는 출력을 공급할 수 있다.If you want to operate working coil (L r2 ), connect load selection relay (Ry) to
그리고, 시분할을 통해서 두 개의 공진탱크(Lr1과 Cr1,Lr2과 Cr2)에 의해 가열 동작을 번갈아서 해주면 가열시 간섭음이 없이 두 버너를 동시에 가열할 수 있다.In addition, if the heating operation is alternated by two resonant tanks (L r1 and C r1, L r2 and C r2 ) through time division, the two burners can be heated simultaneously without interference noise during heating.
상술한 바와 같이, 본 발명은 하나의 인버터로 두 개 이상의 부하를 시분할 제어를 통하여 각 버너사이의 간섭음을 제거하고, 하나의 제어회로로 두 개이상의 부하를 제어해 전체 시스템의 가격 및 크기를 줄이도록 한 효과가 있다.As described above, the present invention eliminates the interference between each burner through time-sharing control of two or more loads with one inverter, and controls two or more loads with one control circuit to reduce the price and size of the entire system. The effect is to reduce it.
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