JP3713058B2 - High frequency induction heating device - Google Patents
High frequency induction heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3713058B2 JP3713058B2 JP13870894A JP13870894A JP3713058B2 JP 3713058 B2 JP3713058 B2 JP 3713058B2 JP 13870894 A JP13870894 A JP 13870894A JP 13870894 A JP13870894 A JP 13870894A JP 3713058 B2 JP3713058 B2 JP 3713058B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- circuit
- determination unit
- output
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、交流電源を全波整流することにより得られた脈流のスイッチングを行うことにより、加熱コイルに高周波電力を供給する高周波誘導加熱装置に係り、より詳細には、直列共振回路の共振周波数を自動探査する高周波誘導加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電源の小型化を可能とする高周波誘導加熱装置として、特開平3−216989号に示される技術が提案されている。この従来技術は、交流電源を全波整流することにより得られる脈流を所定周波数でスイッチングする構成としている。すなわち、平滑用のリアクトルおよびコンデンサを省略して、電源の体積の減少を図った構成となっている。そしてスイッチングにより得られた高周波電力を、パルストランスを介して加熱コイルとコンデンサとからなる直列共振回路に供給している。このため直列共振回路に流れる電流は、脈流の各サイクル毎に、脈流の波形形状に対応して増減を繰り返し、その最小値は0である。
【0003】
このため脈流の各サイクルにおいて、直列共振回路に流れる電流が少なくなるときには、直列共振回路に流れる電流に基づいた位相同期は不安定となる。このため直列共振回路の電流値が最大時の数分の1以下となる期間では、直列共振回路の共振周波数に近似した周波数である基準信号に位相同期した信号を用いてスイッチングを行っている。そして電流値が十分な値となる期間では、直列共振回路に流れる電流波形に位相同期する信号でもってスイッチングを行っている。そのため電流が充分な期間では、直列共振回路に供給される高周波電力の周波数は、直列共振回路の共振周波数に正確に一致しており、その結果として高い加熱効率を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記構成を高周波遠心鋳造器に適用した場合には、以下に示す問題が生じる。すなわち、高周波遠心鋳造器に使用される鋳型の形状は、鋳造しようとする製品の形状に対応した形状となり、大型形状の鋳型が使用される場合もあれば、小型形状の鋳型が使用される場合もある。このため鋳型の形状の大小に対応して、加熱コイルにも種々の大きさが必要となる。
【0005】
一方、加熱コイルは、大きさが異なるとインピーダンスも異なる。このため加熱コイルとコンデンサとからなる直列共振回路の周波数は、加熱コイル毎に異なった周波数となる。このことは、直列共振回路に供給される高周波電力の周波数を、加熱コイルのそれぞれに対応した周波数とする必要があることを意味する。つまり、形状の異なる加熱コイルの取り換えを可能にするには、高周波電力の周波数を、加熱コイルに応じて変更可能とする必要がある。このような構成とする場合、各加熱コイルに応じた周波数設定が必要となり、加熱操作時の手間が増加する。また設定を間違ったときには、効率の悪い加熱が行われると共に、スイッチング回路の負担が増大し、素子破壊の可能性が高まるという問題を生じる。
【0006】
また加熱コイルに、共振周波数の識別を示す突起や透過孔等を設け、本体側に突起や透過孔の位置を識別する識別手段を設けることは、構造的な複雑さを招くという問題を生じる。
【0007】
本発明は上記課題を解決するため創案されたものであって、請求項1記載の発明の目的は、直列共振回路の周波数と高周波電力の周波数とが接近すると直列共振回路に流れる電流が増加することに着目し、基準信号の周波数を変更する毎に直列共振回路に流れる電流を判定することにより、共振周波数が異なる直列共振回路が接続されたときにも、最適周波数の高周波電力を自動で供給することのできる高周波誘導加熱装置を提供することにある。
【0008】
また、直列共振回路に流れる電流値の判定を、ロック信号が所定タイミングにおいて送出されるかどうかの判定とすることにより、共振判定部の構成を簡単なものとすることのできる高周波誘導加熱装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1記載の発明の高周波誘導加熱装置は、交流電源を全波整流することにより得られる脈流をスイッチングし、スイッチングすることによって得られた高周波電力を直列共振回路に供給するスイッチング回路と、指定された周波数の信号を基準信号として生成する基準信号源と、直列共振回路に流れる電流値と予め定められた設定値との比較を行い、前記電流値が前記設定値を超えない場合にはアンロック信号を出力し、前記電流値が前記設定値を超える場合にはロック信号を出力する電流判定部と、位相同期出力がスイッチングのタイミングを示す信号としてスイッチング回路に送出され、アンロック信号が出力されるときには基準信号に位相同期を行い、ロック信号が出力されるときには直列共振回路に流れる信号に位相同期を行うPLL回路と、直列共振回路に流れる高周波電力の電流値を検出し、検出した電流値が予め定められた基準値を超えるときには周波数近似信号を送出する共振判定部と、基準信号源が生成する基準信号の周波数の指定を行う毎に前記共振判定部から周波数近似信号が送出されるかどうかを判定し、その周波数近似信号が送出されたときには、このときの基準信号の周波数を直列共振回路に対応する周波数と判定する周波数判定部とを備えた構成としている。
【0010】
また上記高周波誘導加熱装置は、共振判定部を、前記電流値が前記設定値を超える場合に前記ロック信号が出力されるタイミングをロックタイミングとして、このロックタイミングより遅れたタイミングにおいて、ロック信号が出力されているかどうかを判定し、出力されているときには周波数近似信号を送出する構成としている。
【0011】
【作用】
請求項1記載の発明の作用を以下に示す。
【0012】
スイッチング回路から送出される高周波電力の周波数が、直列共振回路の共振周波数から隔たっている場合では、直列共振回路のインピーダンスは高く、流れる高周波電力の電流値は小さい。そのため電流判定部からはアンロック信号が送出されるのみである。この結果、PLL回路は基準信号に位相同期した出力を送出することから、スイッチング回路は基準信号の周波数でもってスイッチングを行う。
【0013】
すなわち、周波数判定部が指定した周波数が、直列共振回路の共振周波数と隔たる場合では、スイッチング回路は基準信号に従ってスイッチングを行う。また共振判定部は、このとき直列共振回路に流れる高周波電力の電流値が小さいことから周波数近似信号を生成しない。このため周波数判定部は、指定した周波数が、スイッチング回路に接続された直列共振回路の共振周波数ではないと判定し、基準信号源に新たなる周波数の指定を行う。
【0014】
一方、周波数判定部が指定した周波数と直列共振回路の共振周波数との差異が所定範囲内の場合では、直列共振回路のインピーダンスは低く、高周波電力の電流値が大きくなる。このため電流判定部からはロック信号が送出され、PLL回路からは、直列共振回路に流れる信号に位相同期した出力が送出される。その結果、直列共振回路に流れる高周波電力の電流値は、さらに増大し、共振判定部からは周波数近似信号が送出される。このため周波数判定部は、指定した周波数が直列共振回路の共振周波数に対応する周波数であると判定する。
【0016】
ロック信号が送出されるのは、脈流の波高値に対応して変化する直列共振回路の電流値が設定値を超える場合である。またロックタイミングは、基準信号の周波数と直列共振回路の共振周波数との差異と脈流の波高値との関係によって定まるタイミングである。このことは、直列共振回路の周波数と基準信号の周波数とが所定範囲内の差異であるときには、ロックタイミングは既知の範囲内のタイミングとなることを意味する。
【0017】
そのため、この既知の範囲より遅れたタイミングにおいては、直列共振回路の周波数と基準信号の周波数とが所定範囲内の関係にあるときには、既にロック信号が出力されていることになる。つまりロックタイミングより遅れたタイミングにおいてロック信号が出力されていると判定されることは、周波数判定部が指定した周波数が、直列共振回路の共振周波数に対応する周波数であることを示す。
【0018】
また、このことは、直列共振回路の電流値と設定値との比較を行う比較回路が、共振判定部においては不要となることを意味する。
【0019】
【実施例】
以下に、本発明の一実施例について図面を参照しつつ説明する。
【0020】
図1は、本発明の高周波誘導加熱装置の一実施例の電気的構成を示すブロック図である。
【0021】
図において、整流回路11は、ダイオードブリッジによって構成され、単相200Vの交流電源31の全波整流を行うことにより得られた脈流32をスイッチング回路16に供給するブロックとなっている。
【0022】
スイッチング回路16は、4つのスイッチング素子を用いた構成となっており、スイッチング素子にはパワーMOSFETが用いられている。そして整流回路11より与えられた脈流32に対して、極性の非反転と反転とを交互に繰り返すスイッチングを行い、スイッチングすることにより得られた高周波電力を、パルストランスPTを介して直列共振回路21に供給する。
【0023】
加熱コイルLは、高周波遠心鋳造機に用いられる加熱コイルである。そのためパルストランスPTには、鋳型の形状に対応して作成された種々の大きさの加熱コイルLが交換接続される。このため加熱コイルLとコンデンサCとからなる直列共振回路21の共振周波数は、接続される加熱コイルLの形状に応じて変化し、最も低い共振周波数は300KHz、最も高い共振周波数は750KHzである。そして、その他の加熱コイルLを接続したときの共振周波数は、この範囲内にある。
【0024】
電流判定部23は、直列共振回路21に流れ、カレントトランス22によって検出される電流値を、予め定められた設定値と比較するブロックである。より詳細には、カレントトランス22によって検出される電流波形は、脈流32が、300〜800KHzの範囲内の周波数でスイッチングされた波形であるため、カレントトランス22の出力から包絡線を検出する直流結合の包絡線検出回路を備えている。この包絡線検出回路により検出される波形は、脈流32の波形に近似した波形(図2の符号36参照)である。そして包絡線検出回路から出力された波形が設定値を超えない期間では、その出力37にアンロック信号(Lレベル)を出力する。また出力された波形が設定値を超える期間では出力37にロック信号(Hレベル)を出力する。
【0025】
なお、上記した包絡線検出回路には種々の構成を用いることが可能であるが、本実施例では、回路構成を簡単なものとするため、半波整流回路と、300KHz以上の周波数成分を除去する直流結合の積分回路とからなる包絡線検波回路を用いている。
【0026】
移相回路24は、カレントトランス22によって検出された検出波形に対し、その内部に設けられた可変抵抗器の設定値に対応した角度の移相を行い、移相した検出波形をPLL回路19に送出するブロックであり、交流電源31の力率の改善を行うものである。
【0027】
基準信号源20は、直列共振回路21の共振周波数の範囲に対応して、300〜800KHzの範囲内において、10KHz間隔でもって、指定された周波数の信号を生成するブロックとなっている。そして生成した信号を、基準信号としてPLL回路19に送出する。より詳細には、10MHz等の基準信号の生成回路、PLL回路、および分周の比率を外部から設定可能な分周回路等によって構成され、外部から周波数指定が可能な周波数合成回路(従来技術として公知)である。
【0028】
PLL回路19は、位相比較器、ループフィルタ、チャージポンプ、VCOからなる従来技術として公知の位相同期部17と、基準信号源20から出力される基準信号と移相回路24の出力とを切り換えるスイッチ18とによって構成されている。そして電流判定部23からアンロック信号が出力されるときには、基準信号を位相同期部17に導き、基準信号に位相同期する。またロック信号が出力されるときには、移相回路24の出力を位相同期部17に導き、直列共振回路21の信号に位相同期する。そして位相同期した出力を、スイッチングのタイミングを示す信号としてスイッチング回路16に送出する。
【0029】
ゼロクロス検出回路12は、交流電源31の電圧が0Vとなるタイミングの検出を行い、図2の符号33により示すように、検出したタイミングを立ち上がりエッジで示すゼロクロスパルスの列を生成する。そして生成したパルスをスタート回路13、共振判定部14、および周波数判定部15に送出する。
【0030】
スタート回路13は、CPU等を主要部として構成された制御部から、加熱開始を指示するスタート信号38が与えられると、交流電源31がゼロクロスする時刻までスタート信号38を遅延させることにより、スイッチング回路16の動作をソフトスタートさせるためのブロックである。そして、遅延したスタート信号35を、スイッチング回路16と周波数判定部15とに送出する。
【0031】
共振判定部14は、直列共振回路に流れる高周波電力の電流値を検出し、検出した電流値が予め定められた設定値を超えるときには周波数近似信号を送出するブロックとなっている。
【0032】
詳細には、直列共振回路21の共振周波数と基準信号の周波数とが所定範囲内にあるとき、ロック信号が出力されるタイミングをロックタイミング(図2の時刻T7)として、このロックタイミングT7より期間t2だけ遅れたタイミングを検出タイミングと呼ぶとすると、ゼロクロスパルスに期間t1の遅延を与えることによって、検出タイミングを示すパルス列(符号39参照)を生成する。そして、このパルス列39のエッジにより示される検出タイミングT2,T4,T5,T8,・・・において、直列共振回路21の電流値が設定値を超えているかどうかを判定する。
【0033】
より具体的には、判定の基準となる基準値を、電流判定部23における設定値(V1により示す)と等しい値に設定する。そして、検出タイミングT2,T4,T5,T8,・・・において、出力37のレベルが、ロック信号が送出されていることを示すHレベルである場合、直列共振回路21の電流値は設定値以上であると判定する。また検出タイミングT2,T4,T5,T8,・・・において、出力37のレベルが、アンロック信号が出力されていることを示すLレベルである場合、直列共振回路21の電流値は設定値以下であると判定する。
【0034】
周波数判定部15は、基準信号源20が生成する基準信号の周波数の指定を行った後、共振判定部14から周波数近似信号が送出されるかどうかを判定するブロックとなっている。そして周波数近似信号が送出されたときには、このときの基準信号の周波数を直列共振回路21に対応する周波数と判定する。
【0035】
以下に、本発明の一実施例の動作について説明する。
【0036】
直列共振回路21に高周波電力を供給するとき、高周波電力の周波数が直列共振回路21の共振周波数より低い場合では、交流電源31の力率を悪化させる。この力率の悪化を防止するため、スタート信号35による動作開始の指示が時刻T1において与えられたとすると、周波数判定部15は、基準信号の周波数を、最高周波数の800KHzとするための指示を基準信号源20に与える。またスイッチング回路16は時刻T1となったとき、スタート信号35に従ってスイッチング動作を開始する。このため直列共振回路21には800KHzの高周波電力が供給される。この状態において周波数判定部15は、時刻T3を示すパルスが与えられる以前において、共振判定部14から周波数近似信号が送出されるのを待つ。
【0037】
直列共振回路21の共振周波数は400KHzであり、800KHzから大きく隔たっているので、直列共振回路21に流れる電流値は小さい。このため時刻T2となったときにも、直列共振回路21の電流値は設定値V1以下に留まることとなり、電流判定部23は、出力37のレベルを、アンロック信号を示すLレベルに維持する。その結果、共振判定部14からは周波数近似信号が送出されない。
【0038】
この状態が継続して時刻T3となると、周波数判定部15は、基準信号の周波数を790KHzにするための指示を基準信号源20に与え、上記と同様に、共振判定部14から周波数近似信号が送出されるのを待つ。このときも周波数近似信号が送出されないことから、以後、周波数判定部15は、ゼロクロスパルスが導かれる毎に、基準信号源20に与える周波数の指示値を10KHzずつ低くしていく。そして指示を与える毎に、共振判定部14から周波数近似信号が送出されるのを待つ動作を繰り返す。
【0039】
周波数判定部15が時刻T9に基準信号源20に与えた基準信号の周波数の指示値は450KHzである。この450KHzの周波数は直列共振回路21の共振周波数の400KHzに近いことから、直列共振回路21の電流値は増加を示している。そして時刻T6では、電流値が設定値V1を超え、電流判定部23は、出力37に、ロック信号を示すHレベルを送出する。しかし時刻T6は検出タイミングT5より遅れた時刻であり、時刻T5では出力37はLレベルであるので、共振判定部14は周波数近似信号を送出しない。このため周波数判定部15は、時刻T10において、基準信号の周波数を440KHzとする旨の指示を基準信号源20に与える。
【0040】
時刻T10以後では440KHzの高周波電力が直列共振回路21に与えられる。このため直列共振回路21の電流値は増大しており、ロックタイミングT7において電流値が設定値V1を超える。すなわち、検出タイミングT8では、出力37は、ロック信号が送出されていることを示すHレベルとなる。そのため共振判定部14の出力34には、周波数近似信号であるHレベルが送出される。
【0041】
この結果、周波数判定部15は、440KHzが、接続された加熱コイルLに対応する周波数であると判定し、以後、基準信号源20に指示する周波数を440KHzに固定する。そのためPLL回路19は、電流判定部23がアンロック信号を出力する期間では440KHzの出力をスイッチング回路16に送出する。またロック信号が出力される期間では、直列共振回路21に流れる信号に位相同期した出力をスイッチング回路16に送出する。
【0042】
上記した動作による加熱では、高周波電力の周波数が直列共振回路21の共振周波数に一致する期間(直列共振回路21の電流値が最大となる期間であり、ロック信号の送出期間)と、脈流のサイクルの単位期間との比率は、略最大値となる。そのため加熱効率は最大となる。
【0043】
このことから、ロックタイミングT7と検出タイミングT8との隔たり期間t2については、ノイズ等の影響によって、ゼロクロスパルスの送出タイミングがばらつくと共にロックタイミングT7がばらついた場合にも、時刻T8が時刻T7より後の時刻となることが保証される範囲で、小さい値に設定する程、加熱効率が良くなる。そのため本実施例においても、期間t2は小さな値を採用している。
【0044】
なお、共振判定部14の構成を、ロック信号が出力されると周波数近似信号を送出する構成とした場合では、時刻T9において基準信号源20に与えた周波数の指示値が、以後の加熱における基準信号の周波数となる。このことは、時刻T9から時刻T10に到る期間に示した電流波形による加熱となり、直列共振回路21の共振周波数に一致した高周波電力が供給される期間が短く、効率の悪い加熱となる。
【0045】
以下に補足的な説明を行うと、周波数判定部15は、800KHzを開始周波数として、順次10KHzづつ低下した周波数値を指示する構成としているので、所定周波数に達するまでの所要時間については、最悪の場合では、脈流32の50サイクル分の時間となる。この所要時間は、60Hz地域では約0.4秒、50Hz地域では0.5秒に過ぎず、種々の加熱コイルLの平均値では、0.2〜0.3秒である。そのため、加熱の開始の指示が与えられる毎に周波数探査を行う構成としているにも関わらず、実用的には、加熱開始の遅れは支障のない値となっている。
【0046】
また基準信号の指示値を、周波数の高い側から低くなる方向に変化させているので、加熱時の基準信号の周波数は、直列共振回路21の共振周波数より高い周波数となることから、加熱時の力率の悪化を防止することが可能になるという効果を得ている。
【0047】
請求項1記載の発明に係る高周波誘導加熱装置は、脈流をスイッチングして得られた高周波電力を直列共振回路に供給するスイッチング回路と、指定された周波数の信号を基準信号として生成する基準信号源と、直列共振回路に流れる電流値と設定値との比較を行い、前記電流値が前記設定値を超えない場合にはアンロック信号、超える場合にはロック信号を出力する電流判定部と、その出力がスイッチングのタイミングを示し、アンロック信号の出力時には基準信号に、ロック信号の出力時には直列共振回路に流れる信号に位相同期するPLL回路と、直列共振回路の電流値を検出し、検出した電流値が予め定められた設定値を超えるとき周波数近似信号を送出する共振判定部と、基準信号の周波数を指定する毎に、周波数近似信号が送出されるかどうかを判定し、周波数近似信号が送出されたときには、このときの指定値を直列共振回路に対応する周波数と判定する周波数判定部とを備えている。そのため接続された直列共振回路の共振周波数に最適となる基準信号の周波数が自動探査されることとなり、共振周波数が異なる直列共振回路が接続されたときにも、最適周波数の高周波電力を自動で供給することが可能となっている。
【0048】
また上記高周波誘導加熱装置は、共振判定部を、前記電流値が前記設定値を超える場合にロック信号が出力されるタイミングをロックタイミングとして、このロックタイミングより遅れたタイミングにおいて、ロック信号が出力されているかどうかを判定し、出力されているときには周波数近似信号を送出する構成としている。そのため直列共振回路の電流値と設定値との比較回路が不要となり、共振判定部の構成を簡単なものとすることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高周波誘導加熱装置の一実施例の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例の主要信号を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
14 共振判定部
15 周波数判定部
16 スイッチング回路
19 PLL回路
20 基準信号源
21 直列共振回路
23 電流判定部
31 交流電源
32 脈流
L 加熱コイル[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a high-frequency induction heating apparatus that supplies high-frequency power to a heating coil by switching a pulsating flow obtained by full-wave rectification of an AC power supply, and more specifically, resonance of a series resonance circuit. The present invention relates to a high-frequency induction heating apparatus that automatically searches for a frequency.
[0002]
[Prior art]
As a high-frequency induction heating device capable of reducing the size of a power supply, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-216989 has been proposed. This prior art is configured to switch a pulsating flow obtained by full-wave rectification of an AC power supply at a predetermined frequency. That is, the smoothing reactor and the capacitor are omitted, and the volume of the power source is reduced. And the high frequency electric power obtained by switching is supplied to the series resonance circuit which consists of a heating coil and a capacitor | condenser through a pulse transformer. For this reason, the current flowing through the series resonance circuit repeatedly increases and decreases corresponding to the waveform shape of the pulsating flow for each cycle of the pulsating flow, and the minimum value thereof is zero.
[0003]
For this reason, when the current flowing through the series resonant circuit decreases in each cycle of the pulsating flow, the phase synchronization based on the current flowing through the series resonant circuit becomes unstable. Therefore, switching is performed using a signal that is phase-synchronized with a reference signal that is a frequency approximate to the resonance frequency of the series resonance circuit during a period in which the current value of the series resonance circuit is a fraction of the maximum. In a period in which the current value is sufficient, switching is performed using a signal that is phase-synchronized with the current waveform flowing through the series resonance circuit. For this reason, in a period in which the current is sufficient, the frequency of the high-frequency power supplied to the series resonance circuit exactly matches the resonance frequency of the series resonance circuit, and as a result, high heating efficiency is obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above configuration is applied to a high-frequency centrifugal caster, the following problems occur. In other words, the shape of the mold used in the high-frequency centrifugal caster is a shape corresponding to the shape of the product to be cast. There is also. For this reason, the heating coil needs to have various sizes corresponding to the shape of the mold.
[0005]
On the other hand, the impedance of the heating coil varies with the size. For this reason, the frequency of the series resonance circuit which consists of a heating coil and a capacitor turns into a different frequency for every heating coil. This means that the frequency of the high frequency power supplied to the series resonance circuit needs to be a frequency corresponding to each of the heating coils. That is, in order to be able to replace heating coils having different shapes, it is necessary to change the frequency of the high-frequency power according to the heating coil. In the case of such a configuration, it is necessary to set a frequency according to each heating coil, which increases the labor during the heating operation. Further, when the setting is wrong, inefficient heating is performed, and the burden on the switching circuit is increased, which causes a problem that the possibility of element destruction increases.
[0006]
Also, providing the heating coil with protrusions and transmission holes for identifying the resonance frequency and providing identification means for identifying the positions of the protrusions and the transmission holes on the main body side causes a problem of incurring structural complexity.
[0007]
The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to increase the current flowing through the series resonant circuit when the frequency of the series resonant circuit and the frequency of the high frequency power approach each other. Paying attention to this, every time the frequency of the reference signal is changed, the current flowing through the series resonant circuit is judged, so even when a series resonant circuit with a different resonant frequency is connected, high-frequency power with the optimum frequency is automatically supplied. An object of the present invention is to provide a high-frequency induction heating device that can do this.
[0008]
Also, the determination of the current flowing through the series resonant circuit, by a determined locking signal of whether delivered at a predetermined timing, high-frequency induction heating device which can be made simple the structure of the resonant determination unit Is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the high frequency induction heating apparatus according to the first aspect of the present invention switches a pulsating flow obtained by full-wave rectification of an AC power source, and converts the high frequency power obtained by the switching into a series resonance circuit. A switching circuit to be supplied, a reference signal source that generates a signal of a specified frequency as a reference signal, a current value flowing through a series resonance circuit and a predetermined set value are compared, and the current value is the set value When the current value exceeds the set value, a current determination unit that outputs a lock signal and a phase-synchronized output sent to the switching circuit as a signal indicating the switching timing When the unlock signal is output, phase synchronization is performed with the reference signal, and when the lock signal is output, the signal flows to the series resonance circuit. A PLL circuit that performs phase synchronization with the signal, a resonance determination unit that detects a current value of high-frequency power flowing in the series resonance circuit, and sends a frequency approximation signal when the detected current value exceeds a predetermined reference value; and a reference Each time the frequency of the reference signal generated by the signal source is specified, it is determined whether or not a frequency approximate signal is sent from the resonance determination unit. When the frequency approximate signal is sent, the frequency of the reference signal at this time is determined. Is configured to include a frequency determination unit that determines a frequency corresponding to the series resonance circuit.
[0010]
The high-frequency induction heating device outputs a lock signal at a timing later than the lock timing, with the resonance determination unit taking the timing at which the lock signal is output when the current value exceeds the set value as the lock timing. The frequency approximate signal is transmitted when it is output.
[0011]
[Action]
The operation of the invention of claim 1 will be described below.
[0012]
When the frequency of the high frequency power transmitted from the switching circuit is separated from the resonance frequency of the series resonance circuit, the impedance of the series resonance circuit is high and the current value of the flowing high frequency power is small. Therefore, an unlock signal is only sent from the current determination unit. As a result, since the PLL circuit sends out an output that is phase-synchronized with the reference signal, the switching circuit performs switching at the frequency of the reference signal.
[0013]
That is, when the frequency specified by the frequency determination unit is separated from the resonance frequency of the series resonance circuit, the switching circuit performs switching according to the reference signal. The resonance determination unit does not generate a frequency approximation signal because the current value of the high-frequency power flowing through the series resonance circuit at this time is small. For this reason, the frequency determination unit determines that the specified frequency is not the resonance frequency of the series resonance circuit connected to the switching circuit, and specifies a new frequency for the reference signal source.
[0014]
On the other hand, when the difference between the frequency specified by the frequency determination unit and the resonance frequency of the series resonance circuit is within a predetermined range, the impedance of the series resonance circuit is low and the current value of the high-frequency power is large. For this reason, a lock signal is sent from the current determination unit, and an output that is phase-synchronized with the signal flowing through the series resonance circuit is sent from the PLL circuit. As a result, the current value of the high frequency power flowing through the series resonance circuit further increases, and a frequency approximation signal is sent from the resonance determination unit. Therefore, the frequency determination unit determines that the specified frequency is a frequency corresponding to the resonance frequency of the series resonance circuit.
[0016]
The lock signal is transmitted when the current value of the series resonance circuit that changes in response to the peak value of the pulsating flow exceeds the set value. The lock timing is determined by the relationship between the difference between the frequency of the reference signal and the resonance frequency of the series resonance circuit and the peak value of the pulsating flow. This means that when the frequency of the series resonant circuit and the frequency of the reference signal are different within a predetermined range, the lock timing is a timing within a known range.
[0017]
For this reason, at the timing delayed from the known range, when the frequency of the series resonance circuit and the frequency of the reference signal are in a predetermined range, the lock signal has already been output. That is, it is determined that the lock signal is output at a timing delayed from the lock timing indicates that the frequency specified by the frequency determination unit is a frequency corresponding to the resonance frequency of the series resonance circuit.
[0018]
This also means that a comparison circuit that compares the current value of the series resonance circuit with the set value is not required in the resonance determination unit.
[0019]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an embodiment of the high-frequency induction heating apparatus of the present invention.
[0021]
In the figure, the
[0022]
The switching
[0023]
The heating coil L is a heating coil used for a high-frequency centrifugal casting machine. For this reason, heating coils L of various sizes created corresponding to the shape of the mold are exchanged and connected to the pulse transformer PT. For this reason, the resonance frequency of the
[0024]
The
[0025]
Although various configurations can be used for the envelope detection circuit described above, in this embodiment, in order to simplify the circuit configuration, a half-wave rectifier circuit and a frequency component of 300 KHz or more are removed. An envelope detection circuit comprising a DC coupling integrating circuit is used.
[0026]
The phase shift circuit 24 shifts the detected waveform detected by the
[0027]
The reference signal source 20 is a block that generates a signal having a specified frequency at intervals of 10 KHz within a range of 300 to 800 KHz corresponding to the range of the resonance frequency of the series
[0028]
The
[0029]
The zero
[0030]
When a
[0031]
The
[0032]
Specifically, when the resonance frequency of the
[0033]
More specifically, the reference value serving as a determination reference is set to a value equal to the set value (indicated by V1) in the
[0034]
The
[0035]
The operation of one embodiment of the present invention will be described below.
[0036]
When high frequency power is supplied to the
[0037]
The resonance frequency of the
[0038]
When this state continues and time T3 is reached, the
[0039]
The reference value of the frequency of the reference signal given to the reference signal source 20 by the
[0040]
After time T10, high-frequency power of 440 kHz is applied to the
[0041]
As a result, the
[0042]
In the heating by the above-described operation, a period in which the frequency of the high-frequency power matches the resonance frequency of the series resonance circuit 21 (a period in which the current value of the
[0043]
From this, regarding the interval t2 between the lock timing T7 and the detection timing T8, even when the transmission timing of the zero cross pulse varies and the lock timing T7 varies due to the influence of noise or the like, the time T8 is later than the time T7. The heating efficiency improves as the value is set to a smaller value within a range in which it is guaranteed that the time is reached. Therefore, also in this embodiment, a small value is adopted for the period t2.
[0044]
When the
[0045]
If the supplementary explanation is given below, the
[0046]
In addition, since the indicated value of the reference signal is changed in the direction of decreasing from the higher frequency side, the frequency of the reference signal at the time of heating is higher than the resonance frequency of the
[0047]
A high-frequency induction heating device according to claim 1 is a switching circuit that supplies high-frequency power obtained by switching a pulsating flow to a series resonance circuit, and a reference signal that generates a signal having a specified frequency as a reference signal. A current value flowing through a series resonance circuit and a set value, and a current determination unit that outputs an unlock signal when the current value does not exceed the set value, and outputs a lock signal when the current value exceeds the set value; The output indicates the switching timing, and when the unlock signal is output, the reference signal is detected, and when the lock signal is output, the PLL circuit that is phase-synchronized with the signal flowing through the series resonance circuit and the current value of the series resonance circuit are detected and detected. a resonance determination unit for transmitting a frequency approximation signal when exceeding a preset value the current value predetermined for each to specify the frequency of the reference signal, the frequency approximation signal delivered Determining whether, when the frequency approximation signal is sent out, and a frequency and determining the frequency determining unit to the corresponding value specified for this time series resonant circuit. Therefore, the frequency of the reference signal that is optimal for the resonance frequency of the connected series resonance circuit is automatically searched, and even when series resonance circuits with different resonance frequencies are connected, high-frequency power of the optimum frequency is automatically supplied. It is possible to do.
[0048]
The high-frequency induction heating device uses the resonance determination unit to output a lock signal at a timing delayed from the lock timing, with the lock signal being output when the current value exceeds the set value. The frequency approximate signal is transmitted when it is output. Therefore, a comparison circuit between the current value of the series resonance circuit and the set value is not required, and the configuration of the resonance determination unit can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an embodiment of a high-frequency induction heating apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing main signals of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
14
Claims (1)
指定された周波数の信号を基準信号として生成する基準信号源と、
前記直列共振回路に流れる電流値と予め定められた設定値との比較を行い、前記電流値が前記設定値を超えない場合にはアンロック信号を出力し、前記電流値が前記設定値を超える場合にはロック信号を出力する電流判定部と、
位相同期出力がスイッチングのタイミングを示す信号として前記スイッチング回路に送出され、前記アンロック信号が出力されるときには前記基準信号に位相同期を行い、前記ロック信号が出力されるときには前記直列共振回路に流れる信号に位相同期を行うPLL回路と、
前記直列共振回路に流れる前記高周波電力の電流値を検出し、前記電流値が前記設定値を超える場合に前記ロック信号が出力されるタイミングをロックタイミングとして、このロックタイミングより遅れたタイミングにおいて、前記ロック信号が出力されているかどうかを判定し、出力されているときには周波数近似信号を送出する共振判定部と、
前記基準信号源が生成する前記基準信号の周波数の指定を行う毎に前記共振判定部から前記周波数近似信号が送出されるかどうかを判定し、この周波数近似信号が送出されたときには、そのときの基準信号の周波数を前記直列共振回路に対応する周波数と判定する周波数判定部と、
前記交流電源の電圧が0Vとなるタイミングの検出を行い、検出したタイミングを示すゼロクロスパルスを生成し、生成したゼロクロスパルスを前記共振判定部及び周波数判定部に送出するゼロクロス検出回路とを備え、
前記共振判定部は前記ゼロクロスパルスから遅延させた検出タイミングにおいて前記ロック信号が出力されているかどうかを判定し、また、前記周波数判定部は前記ゼロクロスパルスが導かれる毎に基準信号源に周波数の指示を与え、基準信号源は指定された周波数の信号を生成することを特徴とする高周波誘導加熱装置。A switching circuit that switches a pulsating flow obtained by full-wave rectification of an AC power supply and supplies high-frequency power obtained by switching to a series resonance circuit;
A reference signal source that generates a signal of a specified frequency as a reference signal;
The current value flowing through the series resonant circuit is compared with a predetermined set value, and when the current value does not exceed the set value, an unlock signal is output, and the current value exceeds the set value. In this case, a current determination unit that outputs a lock signal;
A phase-synchronized output is sent to the switching circuit as a signal indicating switching timing. When the unlock signal is output, phase synchronization is performed with the reference signal, and when the lock signal is output, the phase-synchronized output flows to the series resonant circuit. A PLL circuit that performs phase synchronization with the signal;
The current value of the high-frequency power flowing through the series resonance circuit is detected, and the timing at which the lock signal is output when the current value exceeds the set value is set as a lock timing, and at a timing delayed from the lock timing, a resonance determination unit for sending the frequency approximation signal when the lock signal is determined whether the output is outputted,
Every time the frequency of the reference signal generated by the reference signal source is designated, it is determined whether or not the frequency approximate signal is transmitted from the resonance determining unit, and when this frequency approximate signal is transmitted, A frequency determination unit that determines a frequency of a reference signal as a frequency corresponding to the series resonant circuit;
The voltage of the AC power supply performs detection timing becomes 0V, generates a zero cross pulse indicating the detected timing, Bei example a zero crossing detector circuit for transmitting the generated zero-cross pulse in the resonator determination unit and a frequency determination section,
The resonance determination unit determines whether the lock signal is output at a detection timing delayed from the zero cross pulse, and the frequency determination unit indicates a frequency to the reference signal source every time the zero cross pulse is introduced. the given reference signal source frequency induction heating apparatus characterized that you generate a signal of a specified frequency.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13870894A JP3713058B2 (en) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | High frequency induction heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13870894A JP3713058B2 (en) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | High frequency induction heating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088047A JPH088047A (en) | 1996-01-12 |
| JP3713058B2 true JP3713058B2 (en) | 2005-11-02 |
Family
ID=15228275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13870894A Expired - Lifetime JP3713058B2 (en) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | High frequency induction heating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3713058B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100895089B1 (en) * | 2002-12-02 | 2009-04-28 | 주식회사 포스코 | Induction Heating Equipment Reference Frequency Automatic Inverter For Hot Plating |
| JP4625881B2 (en) * | 2004-04-23 | 2011-02-02 | 有限会社金沢大学ティ・エル・オー | Resonance frequency detection method and magnetic field generator |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP13870894A patent/JP3713058B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088047A (en) | 1996-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4112287A (en) | Central oscillator for induction range using triac burner controls | |
| JPS5820226B2 (en) | static power converter | |
| JPH10225129A (en) | Non-contact power supply equipment | |
| JPH07505995A (en) | Continuous in-phase switched mode resonant converter power supplies | |
| JP6985577B2 (en) | Resonant rectifier circuit with capacitor sensing | |
| WO1997034446A1 (en) | High-frequency inverter and induction cooking device using the same | |
| US4758940A (en) | Control circuit for insuring super-resonant operation of resonant converter | |
| US6009007A (en) | Pulse-density-modulated controller with dynamic sequence | |
| US4847746A (en) | Inverter to feed a load having an inductive component | |
| JP3713058B2 (en) | High frequency induction heating device | |
| JP4045138B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JP2004022501A (en) | Electromagnetic induction heating arrangement | |
| CN110324921B (en) | Induction heating device and drive control method thereof | |
| JP3711483B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JPS6271476A (en) | Resonance type inverter circuit | |
| JPS6142392B2 (en) | ||
| CN102612186B (en) | Control system and method for electric heating device and quasi-resonant reflux device thereof | |
| JP2000021557A (en) | Induction heating cooker | |
| KR0129233B1 (en) | Inverter control circuit of high frequency heating apparatus | |
| JP3207948B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JPH0329989Y2 (en) | ||
| JP2009092835A (en) | Induction heating apparatus | |
| JP2002075623A (en) | Induction heating cooker and control method thereof | |
| JP2512531B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JPH03145091A (en) | Electromagnetic cooking appliance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041110 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050302 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050427 |
|
| 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: 20050727 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050819 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090826 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090826 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100826 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100826 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100826 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100826 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110826 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110826 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120826 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120826 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130826 Year of fee payment: 8 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |