專利名稱：感應(yīng)加熱設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及感應(yīng)加熱設(shè)備，如感應(yīng)加熱烹調(diào)單元，在感應(yīng)加熱烹調(diào)單元內(nèi)能夠有效地加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載，例如鋁鍋；本實用新型還涉及感應(yīng)加熱型熱水器、加濕器、熨斗等等。
背景技術(shù)：
就常規(guī)感應(yīng)加熱設(shè)備例如感應(yīng)加熱烹調(diào)設(shè)備來說，例如日本專利申請No.1989-246783中公開了能夠在加熱鋁鍋時防止鍋振動噪聲和功率因數(shù)減少的技術(shù)，并且例如在日本專利申請No.2001-160484中公開了用于減小轉(zhuǎn)換損耗和用于利用高頻波加熱鋁鍋的技術(shù)。
圖9是包括在上述日本專利申請No.1989-246783中的電路。在圖9中，用來整流100v的AC(交流)電源以便輸出DC(直流)電壓的橋接電路2包括兩個半導(dǎo)體閘流管3、4和兩個二極管5、6。半導(dǎo)體閘流管3、4控制導(dǎo)向角并且在啟動操作的基礎(chǔ)上將DC電壓減小到大約20v以便設(shè)置低輸出功率。如果負載檢測器24檢測到適合負載的存在，則輸出控制器26通過改變DC電壓控制輸出功率。
而且，輸入波形整形器23激勵晶體管10以便根據(jù)輸入設(shè)置單元25輸出的信號生成預(yù)定波形的輸入電流，并且輸入電流檢測器22從而增加功率因數(shù)。通過晶體管10接通時在扼流線圈8內(nèi)積累能量并且然后通過在晶體管10斷開時將能量經(jīng)由二極管9傳輸?shù)诫娙萜?1實現(xiàn)功率因數(shù)的增加。
此外，為了加熱鋁鍋，通過改變加熱線圈18的匝數(shù)和諧振電容器19的電容將流過加熱線圈18的電流的頻率從20kHz增加到50kHz。
然而，上述的現(xiàn)有具有許多問題即，為了有效地加熱鋁鍋和鐵鍋，需要能夠改變加熱線圈18的匝數(shù)的成本昂貴且復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)；和為了適應(yīng)50kHz的諧振頻率，需要將轉(zhuǎn)換裝置15、17的激勵頻率設(shè)置為同樣的50kHz，因此在轉(zhuǎn)換裝置15、17內(nèi)引起了巨大的轉(zhuǎn)換損耗；和如果采用諧振點跟蹤方法減少轉(zhuǎn)換損耗，因此需要諸如控制電路之類的附加電路和改變用于輸出功率改進的電路的電源電壓。
日本專利申請No.2001-160484具有上述問題，如圖10到12所示。
在日本專利申請No.2001-160484中，流過加熱線圈18和諧振電容器19的諧振電流的頻率設(shè)置為提供給晶體管15、17的激勵信號的頻率的至少兩倍，響應(yīng)來自用于檢測流過加熱線圈18的電流的諧振電流檢測器30的信號，因而通過增加流過加熱線圈18的電流的頻率同時抑制晶體管15、17的轉(zhuǎn)換損耗實現(xiàn)鋁鍋的加熱。
在用于低輸出功率模式的輸出控制方法中，如圖11A所示，晶體管15在它的集電極電流Ic1的信號從正值變成零時的第一瞬間斷開，而晶體管17在它的集電極電流Ic2的信號從正值變成零時的第三瞬間斷開。此外，在高輸出功率模式中，如圖11B所示，晶體管15在它的集電極電流的信號從正值變成零時的第二瞬間斷開，而晶體管17也在它的集電極電流Ic2的信號從正值變成零時的第二瞬間斷開。
或者，在低輸出功率模式中，如圖12A所示，晶體管15在接通后經(jīng)過時間t1時斷開，時間t1比諧振電流的半周期短，而晶體管17在它的集電極電流Ic2從正值降低到零時的第三瞬間斷開。然而，在高輸出功率模式中，如圖12B所示，晶體管15在它的集電極電流Ic1從第一時間(對應(yīng)諧振電流的一半周期的晶體管15的接通時間)的正值降低為零時的瞬間斷開，而晶體管17在它的集電極電流Ic2的信號從正值變成零時的第三瞬間斷開。
然而，日本專利申請No.2001-160484的現(xiàn)有技術(shù)感應(yīng)加熱設(shè)備具有如下的某些缺點。即，通過圖11A、11B中的控制方法不能實現(xiàn)連續(xù)輸出工致，并且通過圖12A、12B中的控制方法不能實現(xiàn)良好的輸出控制，因為接通時間的變化引起太多的輸出功率變化。而且，因為通過圖11A、11B和圖12A、12B的控制方法不能平滑流過加熱線圈18的電流的包絡(luò)，因此出現(xiàn)鍋振動噪聲，其頻率是工業(yè)用輸入功率頻率的兩倍。
日本專利申請No.1989-246783具有鍋振動噪聲產(chǎn)生的問題，在其中，通過降低提供給倒相器的輸入功率控制輸出功率。然而，即使將這種方法與日本專利申請No.2001-160484公開的方法結(jié)合也不能實現(xiàn)適合的輸出控制，因為諧振電流減弱因而不能維持。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本實用新型的目的是提供能夠利用充足的大輸出功率加熱鋁鍋的感應(yīng)加熱設(shè)備，其中可以利用優(yōu)良的可控性連續(xù)不斷地調(diào)整輸出功率同時抑制轉(zhuǎn)換裝置中的鍋振動噪聲和轉(zhuǎn)換損耗的產(chǎn)生。
根據(jù)本實用新型，如果通過加熱線圈產(chǎn)生的磁場加熱具有高導(dǎo)電性和低滲透性的負載，則流過轉(zhuǎn)換裝置或反并聯(lián)二極管(用作反向?qū)щ娧b置)的諧振電流以比轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間短的周期諧振，同時進一步通過增強和平滑電路增強和平滑DC電壓，然后為了維持諧振電流的振幅比激勵時間內(nèi)的某個值高，將該DC電壓提供用于倒相器，以便通過降低轉(zhuǎn)換裝置的激勵頻率抑制轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換損耗，并且同時將具有比激勵頻率高的頻率的諧振電流提供用于加熱線圈。因此，可以使用高輸出功率加熱具有高導(dǎo)電性和低滲透性的負載，例如鋁等。
而且，提供了用于增強和平滑供應(yīng)給倒相器的輸入DC電壓的增強和平滑電路以便在轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間期間抑制諧振電流的峰到峰值減弱到零，在加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載的情況下，可以通過將轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間改變成比諧振電流的一個周期大而穩(wěn)定地控制輸出功率，和/或可以減小轉(zhuǎn)換裝置的負擔(接通損耗)。
根據(jù)本實用新型的第一方面，提供了感應(yīng)加熱設(shè)備，包括具有轉(zhuǎn)換裝置的倒相器、與轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的反并聯(lián)二極管(用作反向?qū)щ娧b置)、加熱線圈和諧振電容器，其中倒相器通過接通轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生流過加熱線圈的諧振電流；增強和平滑電路；和控制電路，用于控制轉(zhuǎn)換裝置的接通時間，其中，如果通過加熱線圈產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載，則流過轉(zhuǎn)換裝置或反并聯(lián)二極管的諧振電流以比轉(zhuǎn)換裝置的接通時間短的周期諧振，并且通過增強和平滑電路增強和平滑DC電壓，然后為了維持諧振電流的振幅等于或高于接通時間期間的預(yù)定值，將該DC電壓提供給倒相器。從而，通過降低轉(zhuǎn)換裝置的激勵頻率抑制轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換損耗，并且同時將具有比激勵頻率高的頻率的諧振電流提供用于加熱線圈。因此，可以使用高輸出功率加熱具有高導(dǎo)電性和低滲透性的負載，例如鋁等。
而且，提供了用于增強和平滑供應(yīng)給倒相器的輸入DC電壓的增強和平滑電路以便在轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間期間抑制諧振電流的峰到峰值減弱到零，在加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載的情況下，可以通過將轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間改變成比諧振電流的一個周期大而穩(wěn)定地控制輸出功率，和/或可以減小轉(zhuǎn)換裝置的負擔(接通損耗)。
根據(jù)本實用新型的第二方面，提供感應(yīng)加熱設(shè)備，包括包括具有第一串聯(lián)連接器的諧振電路的倒相器，第一串聯(lián)連接器包括串聯(lián)的第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置；與第一轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第一反并聯(lián)二極管(用作第一反向?qū)щ娧b置)；與第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二反并聯(lián)二極管(用作第二反向?qū)щ娧b置)；和與第一和第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二串聯(lián)連接器，包括加熱線圈和諧振電容器，其中倒相器通過接通第一和第二轉(zhuǎn)換裝置諧振；增強和平滑電路；和控制電路，用于排他地接通第一和第二轉(zhuǎn)換裝置，其中，如果通過加熱線圈產(chǎn)生磁場加熱高導(dǎo)電性和滲透性負載，則流過第一轉(zhuǎn)換裝置或第一反并聯(lián)二極管的諧振電流以比第一轉(zhuǎn)換裝置的接通時間短的周期諧振，并且通過增強和平滑電路增強和平滑DC電壓，然后為了維持諧振電流的振幅等于或高于接通時間期間的預(yù)定值，將該DC電壓提供給倒相器。因為使用兩個轉(zhuǎn)換裝置代替了僅僅一個轉(zhuǎn)換裝置，從而可以減小轉(zhuǎn)換裝置的負擔，并且同時通過改變轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間比值和/或激勵頻率，可以根據(jù)負載實現(xiàn)良好和準確的輸出功率控制。
而且，提供了用于增強和平滑供應(yīng)給倒相器的輸入DC電壓的增強和平滑電路以便在轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間期間抑制諧振電流的峰到峰值減弱到零，在加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載的情況下，可以通過將轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間改變成比諧振電流的一個周期大而穩(wěn)定地控制輸出功率，和/或可以減小轉(zhuǎn)換裝置的負擔(接通損耗)。
根據(jù)本實用新型的第三方面，具體地說，通過包括在倒相器中的至少一個轉(zhuǎn)換裝置的接通時間確定DC電壓的增強電平。即，通過調(diào)整激勵時間和增強電平實現(xiàn)適合的輸出功率控制。
根據(jù)本實用新型的第四方面，具體地說，增強和平滑電路包括平滑電容器，與包括第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的第一串聯(lián)連接器并聯(lián)；和與第二轉(zhuǎn)換裝置串聯(lián)的扼流線圈，其中，第二轉(zhuǎn)換裝置接通時，能量在扼流線圈處積累，然后通過斷開第二轉(zhuǎn)換裝置能量經(jīng)由第一反并聯(lián)二極管傳輸?shù)狡交娙萜鳌Ｒ蚨?，供?yīng)給扼流線圈的脈動DC電壓的包絡(luò)平滑和增強，同時能量在第二平滑電容器處積累。并且將這個作為電源的平滑DC電壓提供給包括第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的諧振電路。因此，本實用新型第二方面描述的感應(yīng)加熱設(shè)備安全地以簡單電路結(jié)構(gòu)具體化。
根據(jù)本實用新型的第五方面，具體地說，在通過加熱線圈產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載的情況下，流過第二轉(zhuǎn)換裝置或第二反并聯(lián)二極管的諧振電流以比第二轉(zhuǎn)換裝置的接通時間短的周期諧振。因此，利用第一和第二轉(zhuǎn)換裝置之間負擔的平均分配，諧振電流的頻率能夠容易地增加，使得第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間(或接通時間)變得比諧振電流周期長。因而，在扼流線圈處積累的能量的數(shù)量變大并且增強電平增加，使得本實用新型第二方面描述的操作，即控制流過第一轉(zhuǎn)換裝置的諧振電流的峰到峰值在第一轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間期間不降為零的操作，容易地具體化。
根據(jù)本實用新型的第六方面，具體地說，通過具有當?shù)诙D(zhuǎn)換裝置接通時用于向扼流線圈提供能量的附加平滑電容器，可以防止在扼流線圈處積累能量的高頻分量泄漏進電源。
根據(jù)本實用新型的第七方面，具體地說，在最大輸出功率模式，控制電路在接通第一轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流流過時輸出第一轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號，或者在接通第二轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流流過時輸出第二轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號。因此，在最大輸出功率可以減少第二和第一轉(zhuǎn)換裝置的接通損耗。
根據(jù)本實用新型的第八方面，在最大輸出功率模式中，控制電路在接通第一轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流從其峰值減小到零時的周期內(nèi)輸出第一轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號，或者在接通第二轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流從其峰值減小到零時的周期內(nèi)輸出第二轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號。因此，當諧振電流流過時可以斷開第一和第二轉(zhuǎn)換裝置。而且，當諧振電流正向流過第一和第二反并聯(lián)二極管時分別接通第一和第二轉(zhuǎn)換裝置。
根據(jù)本實用新型的第九方面，其中通過加熱線圈產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載，流過第一轉(zhuǎn)換裝置和第一反并聯(lián)二極管的第一諧振電流或流過第二轉(zhuǎn)換裝置和第二反并聯(lián)二極管的第二諧振電流以第一或第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間的大約2/3為周期諧振，使得當諧振電流達到第二峰值時轉(zhuǎn)換裝置斷開。因此，在斷開轉(zhuǎn)換裝置任意之一時的諧振電流的數(shù)量變得比在諧振電流的第三峰值處斷開轉(zhuǎn)換裝置任意之一時的諧振電流的數(shù)量大。
因此，在斷開第二轉(zhuǎn)換裝置后，可以容易地執(zhí)行穩(wěn)定交換用于電流正向流過第一反并聯(lián)二極管，并且防止了第一轉(zhuǎn)換裝置接通模式的出現(xiàn)，從而減少了轉(zhuǎn)換損耗和高頻噪聲。類似地，在斷開第一轉(zhuǎn)換裝置后，這些也可以發(fā)生在第二轉(zhuǎn)換裝置和第二反并聯(lián)二極管中。在后面將描述的本實用新型第四或第五方面中，第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間變得比諧振電流的激勵時間長，使得在扼流線圈處積累的能量的數(shù)量增加。因此，增強電平也增加，使得能夠更有效地執(zhí)行上述操作。
根據(jù)本實用新型的第十方面，其中通過加熱線圈產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性負載，第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間的比值設(shè)置為大約1，并且流過第一轉(zhuǎn)換裝置或第一反并聯(lián)二極管的諧振電流以第一轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間的大約2/3為周期諧振。因此，當諧振電流以它們的正向流過第一和第二反并聯(lián)二極管時第一和第二轉(zhuǎn)換裝置接通，同時當諧振電流以它們的正向流過第一和第二轉(zhuǎn)換裝置時第二轉(zhuǎn)換裝置斷開。
而且，因為諧振電流以第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間的大約2/3為周期諧振，所以轉(zhuǎn)換裝置能夠在諧振電流的第二峰值周圍斷開。因此，當諧振電流減弱少量時轉(zhuǎn)換裝置斷開。因而，交換被穩(wěn)定地執(zhí)行，用于諧振電流在斷開第一和第二轉(zhuǎn)換裝置后以它們的正向流過第二和第一反并聯(lián)二極管，從而能夠抑制轉(zhuǎn)換裝置的接通模式出現(xiàn)和避免轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換損耗和高頻噪聲。此外，頻率為轉(zhuǎn)換裝置的激勵頻率三倍的諧振電流可以提供用于加熱線圈。
根據(jù)本實用新型的第十一方面，在啟動加熱操作中，通過改變第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間的比值和然后通過改變激勵頻率增加輸出功率，從而能夠容易地檢測負載。即在低輸出功率模式下，可以通過改變激勵時間的比值穩(wěn)定地改變傳輸給高導(dǎo)電性和低滲透性負載例如鋁，或鐵質(zhì)負載的輸出功率，因此能夠在低輸出功率模式下準確地檢測負載。
而且，在達到激勵時間的預(yù)定比值、激勵時間，或輸出功率后，為了在高導(dǎo)電性和低滲透性負載情況下的相位的特定范圍內(nèi)激勵和斷開轉(zhuǎn)換裝置，激勵時間的比值設(shè)置為恒定值。當維持激勵時間的比值為恒定值時，斷開相位和激勵頻率改變，使得可以在不顯著增加轉(zhuǎn)換裝置損耗的情況下調(diào)整輸出功率。
根據(jù)本實用新型的第十二方面，在啟動加熱操作時，第一轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間設(shè)置為比諧振電流的諧振周期短，然后通過改變第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間比值直到達到某個激勵時間或激勵時間的某個比值而增加輸出功率。在此期間，可以準確和安全地檢測負載是否是高導(dǎo)電性和低滲透性。如果檢測到的負載是高導(dǎo)電性和低滲透性，則分散地增大第一轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間以便降低輸出功率，然后通過不斷地增大激勵時間的長度將輸出功率從低電平穩(wěn)定地增大到期望電平。
根據(jù)本實用新型的第十三方面，在通過加熱線圈產(chǎn)生的磁場加熱鐵質(zhì)負載或非磁性負載的情況下，諧振電流以比第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間長的周期諧振。并且如果利用最大輸出功率加熱鐵質(zhì)材料或非磁性不銹鋼負載，則為了在電流正向流過第一和第二轉(zhuǎn)換裝置時斷開第一和第二轉(zhuǎn)換裝置，諧振補償電容器與諧振電容器并聯(lián)，從而產(chǎn)生比高導(dǎo)電性和低滲透性負載大的電容。因而在鐵質(zhì)材料或非磁性不銹鋼負載的情況下，諧振周期變長并且同時諧振電流增大。而且由于DC電壓Vdc由扼流線圈增強，諧振電流的幅值變大。因此，如果通過在能夠使轉(zhuǎn)換裝置在電流正向流過轉(zhuǎn)換裝置時斷開的范圍內(nèi)建立最大輸出功率抑制接通轉(zhuǎn)換損耗，最大輸出功率可以比現(xiàn)有技術(shù)的最大輸出功率大。
在現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)烹調(diào)設(shè)備中，為了改變傳輸給負載的磁場強度(安培-匝數(shù))，通過改變加熱線圈的匝數(shù)實現(xiàn)使用相同倒相器的鋁質(zhì)鍋和鐵質(zhì)鍋的選擇性加熱。然而，根據(jù)本實用新型，通過第二轉(zhuǎn)換裝置和扼流線圈的增強操作實現(xiàn)轉(zhuǎn)換匝數(shù)的效果，并且通過使用諧振補償電容器調(diào)整諧振電容，以便可以通過使用相同的加熱線圈加熱寬范圍材料的負載。
根據(jù)本實用新型的第十四方面，可以在沒有將諧振補償電容器連接到諧振電容器即低電容的情況下開始本實用新型實施例的操作，并且逐漸地增加輸出，同時無論負載是鐵質(zhì)材料或高導(dǎo)電性和低滲透性均可檢測。如果發(fā)現(xiàn)負載是鐵質(zhì)，則停止其操作并且通過接通繼電器將諧振補償電容器與諧振電容器并聯(lián)，即高電容且激勵頻率重新設(shè)置在低頻率。
然而，如果檢測到負載是高導(dǎo)電性和低滲透性，則輸出繼續(xù)增大直到達到激勵時間的某個比值或某個輸出功率，然后固定激勵時間的比值但改變轉(zhuǎn)換裝置的激勵頻率以便達到適合的輸出功率。因此，根據(jù)具有高導(dǎo)電性和低滲透性負載和鐵質(zhì)負載之間的辨別結(jié)果，利用低輸出功率，選擇適合的諧振電容和適合的激勵方法，因而實現(xiàn)適合的輸出功率。


通過下面優(yōu)選實施例結(jié)合附圖的描述，本實用新型的上述和其他目的和特征將變得很清楚，其中圖1示出了根據(jù)本實用新型第一實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備的電路；圖2描述了根據(jù)本實用新型第一實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備各部分的電流或電壓的波形；圖3示出了根據(jù)本實用新型第一實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備各部分的電流或電壓的其他波形；圖4提供了根據(jù)本實用新型第一實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備的輸入功率的控制特性；圖5提供了根據(jù)本實用新型第二實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備的電路；圖6提供了根據(jù)本實用新型第三實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備的電路；圖7描述了根據(jù)本實用新型第三實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備各部分的電流或電壓的波形；圖8提供了根據(jù)本實用新型第三實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備各部分的電流或電壓的其他波形；圖9示出了常規(guī)感應(yīng)加熱設(shè)備電路的例子；圖10是常規(guī)感應(yīng)加熱設(shè)備電路的另一個例子；圖11示出了圖10中的常規(guī)感應(yīng)加熱設(shè)備各部分的電流或電壓的波形；圖12示出了圖10中的常規(guī)感應(yīng)加熱設(shè)備各部分的電流或電壓的其他波形；和圖13描述了圖10中的常規(guī)感應(yīng)加熱設(shè)備各部分的電流或電壓的其他波形。
具體實施方式
(實施例1)現(xiàn)在參照附圖描述本實用新型的第一實施例。
圖1示出了本實用新型第一實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備的電路圖。電源51是200v低頻率工業(yè)用AC電源，電源51連接到橋接電路52的輸入端。第一平滑電容器53和包括扼流線圈54和第二轉(zhuǎn)換裝置57的串聯(lián)連接器連接到橋接電路52的輸出端之間。加熱線圈59面對要加熱的鋁鍋61。在此，鍋61不僅可以由Al、Cu制成，而且可以由Al、Cu質(zhì)材料制成。
數(shù)字標號50表示倒相器。第二平滑電容器62的低電位端和第二轉(zhuǎn)換裝置57的發(fā)射極連接到橋接電路52的負極端，第二平滑電容器62的高電位端連接到第一轉(zhuǎn)換裝置55(IGBT絕緣控制極雙極晶體管)的集電極(高電位端)。第一轉(zhuǎn)換裝置(IGBT)55的低電位端連接到扼流線圈54和第二轉(zhuǎn)換裝置(IGBT)57的高電位端的接合點。包括加熱線圈59和諧振電容器60的串聯(lián)連接器與第二轉(zhuǎn)換裝置57并聯(lián)。
第一二極管56(作為第一反向?qū)щ娧b置的第一反并聯(lián)二極管)以反并聯(lián)方式(第一二極管的負極連接到第一轉(zhuǎn)換裝置55的集電極)連接到第一轉(zhuǎn)換裝置55，而第二二極管58(作為第二反向?qū)щ娧b置的第二反并聯(lián)二極管)以反并聯(lián)方式連接到第二轉(zhuǎn)換裝置57。緩沖電容器64與第二轉(zhuǎn)換裝置57并聯(lián)。包括諧振補償電容器65和繼電器66的串聯(lián)連接器與諧振電容器60并聯(lián)。來自用于檢測電源51提供的輸入電流的輸入電流檢測器67的檢測信號和來自用于檢測流過加熱線圈59的電流的諧振電流檢測器的另一個檢測信號供應(yīng)給控制電路63，而控制電路63輸出激勵信號到第一轉(zhuǎn)換裝置55和第二轉(zhuǎn)換裝置57的控制極和繼電器66的激勵線圈(未示出)。
如上所述構(gòu)造的感應(yīng)加熱設(shè)備的操作將在下面詳細說明。電源51的功率當其流過橋接電路52時經(jīng)歷全波整流，并且然后全波整流功率供應(yīng)給連接到橋接電路52輸出端的第一平滑電容器53。第一平滑電容器53作為用于提供具有高頻率電流的倒相器50的電源。
圖2A和2B提供了圖1電路中各個部分的電流和電壓的波形，并且在圖2A的情形下，輸出功率例如2KW比圖2B中的功率大。參照圖2A，示出了流過第一轉(zhuǎn)換裝置55和第一二極管56的電流的波形Ic1；流過第二轉(zhuǎn)換裝置57和第二二極管58的電流的波形Ic2；第二轉(zhuǎn)換裝置57的集電極和發(fā)射極之間的電位差波形Vce2；供應(yīng)給第一轉(zhuǎn)換裝置55的控制極的激勵電壓波形Vg1；供應(yīng)給第二轉(zhuǎn)換裝置57的控制極的激勵電壓波形Vg2；和流過加熱線圈59的電流的波形IL。如圖2A、2B所示，第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57排他地接通。
如果輸出功率是2KW(圖2A)，則控制電路63從時間t0到時間t1，即圖2A中Vg2的曲線圖中示出的激勵時間(或接通時間)T2(大約24μs)，輸出接通信號到第二轉(zhuǎn)換裝置57的控制極。在激勵時間T2期間，包括第二轉(zhuǎn)換裝置57、第二二極管58、加熱線圈59和諧振電容器60的第一閉環(huán)電路諧振，其中加熱線圈59的匝數(shù)(40T)、諧振電容器60的電容(0.04μF)和激勵時間T2的確定使得鋁鍋的諧振周期(1/f)大約為激勵時間T2的2/3。扼流線圈54在第二轉(zhuǎn)換裝置57的激勵時間T2期間以磁能形式存儲平滑電容器53的靜電能。
接下來，第二轉(zhuǎn)換裝置57當流過其的諧振電流在諧振電流的第二峰值之后減小到零時，即當?shù)诙D(zhuǎn)換裝置57的集電極電流正向流動時，在時間t1處斷開。
然后，因為第二轉(zhuǎn)換裝置57斷開，所以扼流線圈54連接到轉(zhuǎn)換裝置57集電極的一端的電位增強，并且如果扼流線圈54該端的電位超過第二平滑電容器62的電位，則存儲在扼流線圈54內(nèi)的磁能通過使第二平滑電容器經(jīng)由第一二極管56充電而釋放。第二平滑電容器62的電壓增強到(在本實用新型的實施例中增強到500v)比橋接電路52的峰值DC輸出電壓(例如283v)高。增強電平取決于第二轉(zhuǎn)換裝置57的接通時間，所以，接通時間較長時，第二平滑電容器62的電壓較高。
同樣地，當包括第二平滑電容器62、第二轉(zhuǎn)換裝置57或第一二極管56、加熱線圈59和諧振電容器60的第二閉環(huán)電路諧振時，作為DC電源的第二平滑電容器62的電壓電平增強。因此，圖2A中Ic1的曲線圖示出的流過第一轉(zhuǎn)換裝置55的諧振電流的峰到峰值和圖2A中Ic2的曲線圖示出的流過第二轉(zhuǎn)換裝置57的另一個諧振電流的峰到峰值不減小到零，使得能夠利用高輸出功率感應(yīng)地加熱鋁鍋并且通過連續(xù)不斷地增大和減小功率電平控制輸出功率。
并且如圖2A中Vg1和Vg2的曲線圖所示，控制電路63在時間t2處即在用于防止兩個轉(zhuǎn)換裝置同時接通的從t1開始的某個暫停期間d1過后輸出另一個激勵信號到第一轉(zhuǎn)換裝置55的控制極。諧振電流開始流過第二閉環(huán)電路。在這種情形下，激勵時間T2以類似T1的方式建立，以便第二轉(zhuǎn)換裝置57接通時，諧振電流以激勵時間T1的大約2/3的周期流過。
因此，流過加熱線圈59的電流IL具有如圖2A所示的波形，以便激勵周期(T1、T2和暫停d1的總和)大約是諧振電流周期的三倍，其中第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57均考慮。因而，如果第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵頻率大約是20kHz，則流過加熱線圈59的諧振電流的頻率大約是60kHz。
圖3示出了工業(yè)用電源51的輸如電壓波形、包括加熱線圈59和諧振電容器60的串聯(lián)連接器的電壓波形Vc2和流過加熱線圈59的電流波形IL。橋接電路52的輸出電壓具有通過圖3所示的工業(yè)用電源51電壓的全波整流獲得的脈動電流波形，但是因為利用第二平滑電容器62平滑流過加熱線圈59的電流的包絡(luò)，如圖3中IL的曲線圖所示，所以可以防止在工業(yè)用電源頻率兩倍的頻率時產(chǎn)生的鍋振動噪聲，例如通過圖13中IL的曲線圖中示出的現(xiàn)有技術(shù)的加熱線圈的電流IL。
圖2B中的波形是以低功率模式例如450W獲得。圖2B中的波形Ic1、Ic2、Vc2、Vg1和Vg2分別對應(yīng)于圖2A中的波形Ic1、Ic2、Vc2、Vg1和Vg2。在此，通過建立分別比第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵時間T1、T2短的第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵時間T1’和第二轉(zhuǎn)換裝置57的激勵時間T2’執(zhí)行輸出功率的控制。
在圖2A中，如果第二轉(zhuǎn)換裝置57在流過第一二極管56的電流達到最大值時的時間t5處接通，則輸出功率達到最小值或接近最小值。然而，如果在流過第一轉(zhuǎn)換裝置55的電流開始從零增大到用于第二時間(時間t6處)的正值之后，該電流通過諧振重新達到零(未示出)時，第一轉(zhuǎn)換裝置55斷開同時第二轉(zhuǎn)換裝置57接通，則獲得最大輸出功率(諧振點功率控制)。
通過上述原理，在低輸出功率模式例如輸出功率設(shè)置在450W的情況下，激勵時間T1’比最大輸出功率例如2KW的激勵時間短，但是第一轉(zhuǎn)換裝置55在電流以圖2B所示的正向流過第一轉(zhuǎn)換裝置55的時間t3’處斷開。因而，隨著第一轉(zhuǎn)換裝置55在最大輸出功率和低輸出功率模式的兩種情況下斷開，緩沖電容器64和加熱線圈59借助于加熱線圈59處的積累能量諧振，第一轉(zhuǎn)換裝置55集電極的電位減小，并且第一轉(zhuǎn)換裝置55的發(fā)射極和集電極之間的電壓差慢慢地增大，使得開關(guān)損耗的減小。
因此，第一轉(zhuǎn)換裝置55的斷開損耗可以減小。此外，因為當?shù)诙D(zhuǎn)換裝置57接通時正向供應(yīng)的電壓電平可以降低到零或比較小的值，所以可以防止接通損耗或噪聲出現(xiàn)。
接下來，在啟動操作時，控制電路63在恒定頻率(大約21kHz)處控制繼電器66斷開或者激勵第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57。第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵時間比諧振電流的諧振周期短，并且激勵時間的比值和輸出功率設(shè)置為最小。然后，激勵時間的比值慢慢地增大。在此同時控制電路63通過參照輸入電流檢測器67和諧振電流檢測器68的檢測輸出檢測負載鍋(load pot)61的材料。如果控制電路63發(fā)現(xiàn)材料為鐵質(zhì)，則控制電路63停止加熱和控制繼電器66接通，并且以低輸出功率重新啟動加熱。此時，控制電路63將第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵時間的比值和輸出功率設(shè)置為最小，然后不斷地增大激勵時間的比值直到獲得期望的輸出功率，同時維持恒定頻率(大約21kHz)。
然而，如果發(fā)現(xiàn)材料不是鐵質(zhì)并且當達到激勵時間的預(yù)定比值時，以這樣的模式執(zhí)行操作，即諧振電流的周期變得比第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵時間短，如圖2B所示。在此，建立激勵時間使得輸出功率較低。
圖4提供了第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵頻率恒定時第二轉(zhuǎn)換裝置57的輸入功率對接通時間的曲線圖。在如圖4所示本實用新型的實施例中，在1/2周期的點周圍可以獲得大約2KW的輸出，并且當使第二轉(zhuǎn)換裝置57的激勵時間從曲線圖中的該點縮短時，輸出可以線性地減小。因此，通過建立激勵時間或激勵時間比值的下限(Tonmin)和上限(Tonmax)實現(xiàn)穩(wěn)定控制。
如上所述，如果通過根據(jù)本實用新型實施例的加熱線圈59產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性例如鋁、銅等的負載，則流過第一轉(zhuǎn)換裝置55和第一二極管56的諧振電流通過加熱線圈59和諧振電容器60以比兩個轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間T1、T2短的周期諧振，使得頻率比第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵頻率高(在此實施例中高1.5倍)的電流可以提供用于加熱線圈59。而且，因為作為高頻電源的平滑電容器62的電壓分別通過扼流線圈54和第二平滑電容器62增強和平滑，所以諧振電流的振幅可以在每個激勵周期T、T’內(nèi)增強，因而諧振電流增強的振幅甚至可以在進入諧振電流的第二周期后維持，并且因此通過在進入諧振電流的第二周期后改變每個轉(zhuǎn)換裝置的激勵停止時間可以獲得較大的輸出功率范圍。
此外，作為增強器的扼流線圈54根據(jù)第二轉(zhuǎn)換裝置57的激勵時間改變增強電平。例如，隨著第二轉(zhuǎn)換裝置57的接通時間變長，由于扼流線圈54的增強操作平滑電容器62的電壓變高，并且能夠使用在輸出功率控制中。
而且，因為在通過第二轉(zhuǎn)換裝置57接通而在扼流線圈54積累的能量經(jīng)由第一二極管56傳輸?shù)降诙交娙萜?2時執(zhí)行增強操作，所以脈動電流的輸入可以通過簡單電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成平滑高電壓的電源。此外，因為加熱線圈59具有高頻電流、從平滑高電壓的電源獲得和平滑的電流包絡(luò)，所以能夠抑制鍋振動噪聲的產(chǎn)生。
此外，如果通過加熱線圈59產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性例如鋁、銅等的負載，則流過第二轉(zhuǎn)換裝置57和第二二極管58的諧振電流以比第二轉(zhuǎn)換裝置57的激勵時間T2短的周期諧振。因此，當考慮總諧振電流(Ic1和Ic2之和)時，可以看出，在第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵時間期間的總諧振電流的波數(shù)增加。
而且，通過具有當?shù)诙D(zhuǎn)換裝置57接通時用于向扼流線圈54提供能量的第一平滑電容器53，可以防止在扼流線圈54處積累能量的高頻分量泄漏進電源51。
此外，在最大輸出功率模式中，控制電路63在接通第一轉(zhuǎn)換裝置55隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流流過時輸出第一轉(zhuǎn)換裝置55的斷開信號，或者在接通第二轉(zhuǎn)換裝置57隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流流過時輸出第二轉(zhuǎn)換裝置57的斷開信號。因此，第二轉(zhuǎn)換裝置57和第一轉(zhuǎn)換裝置55的接通損耗可以減少。
并且，在最大輸出功率模式中，控制電路63在接通第一轉(zhuǎn)換裝置55隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流從其峰值減小到零時的周期內(nèi)輸出第一轉(zhuǎn)換裝置55的斷開信號，或者在接通第二轉(zhuǎn)換裝置57隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流從其峰值減小到零時的周期內(nèi)輸出第二轉(zhuǎn)換裝置57的斷開信號。因此，可以抑制第二轉(zhuǎn)換裝置57或第一轉(zhuǎn)換裝置55的接通損耗。此外，在減少它的激勵時間的情況下，可以降低輸出功率，并且也可以抑制接通損耗，因為每個轉(zhuǎn)換裝置即使在低輸出功率模式也不容易激勵進接通模式。
而且，如果第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵時間的比值設(shè)置在大約1，并且同時通過加熱線圈59產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性的負載，則流過第一轉(zhuǎn)換裝置55和第一二極管56的諧振電流以第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵時間的大約2/3的周期諧振。從而，在第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57兩者的激勵時間的一個周期期間內(nèi)可以分配諧振電流的三個波數(shù)。因此，具有大約三倍于激勵頻率的高頻分量的電流可以提供用于加熱線圈59。并且同時，可以做出穩(wěn)定輸出功率控制，因為當電流流過第一二極管56時可以開始第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵并且當電流正向流過第一轉(zhuǎn)換裝置55時可以停止它的激勵，這些同樣也可以應(yīng)用于第二轉(zhuǎn)換裝置57和第二二極管58。
此外，在啟動操作中，通過改變第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵時間的比值并且然后通過改變激勵頻率增加輸出功率，從而使得負載容易檢測。也就是說，通過改變激勵時間的比值，傳輸給高導(dǎo)電性和低滲透性例如鋁等的負載或傳輸給鐵質(zhì)負載的輸出功率可以在低輸出功率模式下穩(wěn)定不斷地改變，并且從而可以在低輸出功率模式下準確地檢測負載。
而且，在達到激勵時間的預(yù)定比值、激勵時間，或輸出功率后，為了在高導(dǎo)電性和低滲透性負載情況下的相位的特定范圍內(nèi)激勵和斷開轉(zhuǎn)換裝置，激勵時間的比值設(shè)置為恒定值。當維持激勵時間的比值為恒定值時，斷開相位和激勵頻率改變，使得可以在不顯著增加轉(zhuǎn)換裝置損耗的情況下調(diào)整輸出功率。
此外，在啟動操作時，第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵時間設(shè)置為比諧振電流的諧振周期短，然后通過改變第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵時間比值直到達到某個激勵時間或激勵時間的某個比值而增加輸出功率。在此期間，可以準確和安全地檢測負載是否是高導(dǎo)電性和低滲透性。如果檢測到的負載是高導(dǎo)電性和低滲透性，則分散地增大第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵時間以便降低輸出功率，然后通過不斷地增大激勵時間的長度將輸出功率從低電平穩(wěn)定地增大到期望電平。
此外，在通過加熱線圈59產(chǎn)生的磁場加熱鐵質(zhì)負載或非磁性負載情況下，諧振電流以比第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的激勵時間長的周期諧振。并且如果利用最大輸出功率加熱鐵質(zhì)材料或非磁性不銹鋼負載，則為了在電流正向流過第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57時斷開第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57，諧振補償電容器65與諧振電容器60并聯(lián)，從而產(chǎn)生比高導(dǎo)電性和低滲透性負載大的電容。因而在鐵質(zhì)材料或非磁性不銹鋼負載的情況下，諧振周期變長并且同時諧振電流增大。此外，因為通過扼流線圈54增強DC電壓Vdc，所以諧振電流的振幅變大。因此，如果通過在能夠使轉(zhuǎn)換裝置在電流正向流過轉(zhuǎn)換裝置時斷開的范圍內(nèi)建立最大輸出功率抑制接通轉(zhuǎn)換損耗，最大輸出功率可以比現(xiàn)有技術(shù)的最大輸出功率大。
在現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)烹調(diào)設(shè)備中，為了改變傳輸給負載61的諧振頻率和磁場強度(安培-匝數(shù))，通過同時改變加熱線圈59和諧振電容器的匝數(shù)實現(xiàn)使用相同倒相器的鋁質(zhì)鍋和鐵質(zhì)鍋的選擇性加熱。然而，根據(jù)本實用新型，通過第二轉(zhuǎn)換裝置57和扼流線圈54的增強操作實現(xiàn)轉(zhuǎn)換匝數(shù)的效果，并且通過使用諧振補償電容器65調(diào)整諧振電容，以便可以通過相同的加熱線圈59加熱寬范圍材料的負載。
而且，可以在沒有將諧振補償電容器65連接到諧振電容器60即低電容的情況下開始本實用新型實施例的操作，和不斷地增加輸出；同時無論負載是鐵質(zhì)材料或高導(dǎo)電性和低滲透性均可檢測。如果發(fā)現(xiàn)負載是鐵質(zhì)，則停止操作并且通過接通繼電器66將諧振補償電容器65連接到諧振電容器60以便獲得高電容。然后操作可以在低激勵頻率下重新開始，獲得較長的諧振周期和增大的電流。并且同時因為通過扼流線圈54和第二平滑電容器62增強DC電壓Vdc，所以諧振電流變大。因此，如果通過在能夠使轉(zhuǎn)換裝置在電流正向流過轉(zhuǎn)換裝置時斷開的范圍內(nèi)建立最大輸出功率抑制接通轉(zhuǎn)換損耗，最大輸出功率可以比現(xiàn)有技術(shù)的最大輸出功率大。
然而，如果檢測到負載是高導(dǎo)電性和低滲透性，則輸出繼續(xù)增大直到達到激勵時間的某個比值或某個輸出功率，然后固定激勵時間的比值但改變激勵時間以便將輸出功率增大到某個值。因此，兩種情形均可執(zhí)行所謂的軟啟動操作，也就是，首先以低輸出功率檢測負載的材料，然后以穩(wěn)定方式將輸出功率增大到某個輸出值或極限值。
而且，在圖1中，第一平滑電容器53和第二平滑電容器62的電容的比值可以依據(jù)情形的不同而適應(yīng)性地確定。例如，如果前者的電容設(shè)置為1000μF而后者的電容設(shè)置為15μF，流過加熱線圈59的電流的包絡(luò)的平滑電平增加。在這種情形下，有利于將扼流線圈插入第一平滑電容器53的輸入功率線路。相反，如果前者的電容設(shè)置為10μF而后者的電容設(shè)置為100μF，則可以抑制功率因數(shù)的降低，但是在這種情況下，需要費用較高的第二平滑電容器62因為需要具有高擊穿電壓。
在圖1中，應(yīng)注意到第二平滑電容器62的低電位端可以連接到橋接電路52的正極并且緩沖電容器64可以與第一轉(zhuǎn)換裝置55并聯(lián)以便具有相同的效果。
此外，諧振電容器60的低電位端可以連接到第一轉(zhuǎn)換裝置55的集電極(高電位)；并且通過將電容器60的電容分成兩個，分開的電容器分別地連接到第一轉(zhuǎn)換裝置55的集電極和第二轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)射極(低電位)從而獲得相同的效果。并且連接到第一或第二轉(zhuǎn)換裝置55、57的諧振電路不限于本實用新型的實施例。可以對本實用新型優(yōu)選實施例中公開的內(nèi)容做出適當?shù)母摹?br> 盡管在本實用新型優(yōu)選實施例中對感應(yīng)加熱烹調(diào)設(shè)備做出了描述，但是本實用新型同樣也適合于其他類型的用于加熱高導(dǎo)電性和低滲透性例如鋁鍋的負載的感應(yīng)加熱設(shè)備，如熱水器和熨斗等。
(實施例2)現(xiàn)在參照附圖描述根據(jù)本實用新型第二優(yōu)選實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備。圖5示出了本實用新型第二優(yōu)選實施例的電路圖。本實用新型第一和第二實施例的電路結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于在第二實施例中，第一平滑電容器71和扼流線圈72位于電源51和橋接電路52之間。
現(xiàn)在描述本實用新型第二實施例的操作。數(shù)字標號50表示倒相器，控制電路63如同本實用新型第一實施例一樣分別地接通和斷開第一和第二轉(zhuǎn)換裝置55、57以便獲得需要的輸入功率。在第一實施例的圖1中，當?shù)谝晦D(zhuǎn)換裝置55接通時，電流流過加熱線圈59并且同時電流的一部分從扼流線圈54返回到第一平滑電容器53。與此相反，通過采用第二實施例的結(jié)構(gòu)，橋接電路52阻塞返回電流，以便沒有電流返回到第一平滑電容器，從而輸入功率能夠有效地傳輸?shù)郊訜峋€圈59和鍋61。因為高頻電流流過橋接電路52中的二極管，所以快速二極管(fast diode)優(yōu)選用于橋接電路52中的二極管類型。
同樣，根據(jù)第二實施例，沒有電流返回到第一平滑電容器71。結(jié)果，輸入功率沒有浪費地提供用于電路，以便因而實現(xiàn)更加有效的能夠加熱鋁鍋的感應(yīng)加熱設(shè)備。
(實施例3)現(xiàn)在參照附圖描述根據(jù)本實用新型第三優(yōu)選實施例的感應(yīng)加熱設(shè)備。圖6示出了本實用新型第三優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)。電源51是工業(yè)用電源，電源51通過橋接電路52整流并且經(jīng)由扼流線圈80供應(yīng)給晶體管87的集電極。晶體管87的集電極連接到二極管82的正極并且二極管82的負極連接到平滑電容器81具有高電位的第一端。平滑電容器81具有低電位的第二端連接到橋接電路52的負極。
數(shù)字標號79表示倒相器，和扼流線圈83的一端連接到平滑電容器81的第一端而扼流線圈83的另一端連接到晶體管88的集電極。包括加熱線圈89和諧振電容器91的串聯(lián)連接器連接到晶體管88的兩端，并且包括諧振電容器92和繼電器93的另一個串聯(lián)連接器與諧振電容器91并聯(lián)?？刂齐娐?5激勵晶體管88并且同時通過監(jiān)控來自用于檢測電源51提供的輸入電流的輸入電流檢測器67和用于檢測流過加熱線圈89的電流的諧振電流檢測器94的兩個檢測信號而檢測鍋負載的材料。并且根據(jù)檢測結(jié)果，控制電路85輸出控制信號或激勵信號以便增強控制電路86、繼電器93和晶體管88。增強控制電路86根據(jù)控制電路85輸出的控制信號輸出激勵信號到晶體管87。
現(xiàn)在描述上述結(jié)構(gòu)的操作?？刂齐娐?5控制用于作為增壓換流器的扼流線圈80的晶體管87的接通和斷開。因而，橋接電路52的輸出Vdc被增強和平滑，并且經(jīng)由二極管82供應(yīng)給平滑電容器81的兩端。增強和平滑電壓用作提供倒相器79的高頻電流的電源。扼流線圈83經(jīng)由二極管82和扼流線圈80連接到橋接電路52的正極，并且扼流線圈83在晶體管斷開時用作晶體管88的零電流轉(zhuǎn)換。
此外，二極管84以反并聯(lián)方式連接到晶體管88，并用作沿晶體管88內(nèi)電流的反向返回的諧振電流的電流通道。晶體管88在接通時產(chǎn)生諧振電流以便給負載90提供高頻磁場，該諧振電流的頻率由加熱線圈89和諧振電容器91確定。
通過使用微型計算機等，控制電路85根據(jù)輸入功率控制晶體管88。如果控制電路85檢測到加熱線圈89加熱的鍋90是高導(dǎo)電性和低滲透性材料例如鋁等，則控制電路85激勵晶體管88，如圖7所示，同時繼電器93斷開；但是如果控制電路85檢測到鍋90為鐵質(zhì)材料，則控制電路85通過激勵晶體管88實現(xiàn)最大輸出功率，如圖8所示，同時接通繼電器93以便給諧振電容器91填加電容。
圖7提供了根據(jù)本實用新型第三優(yōu)選實施例的電路的各部分的波形，其中包括流過晶體管88和二極管84的電流Ic、晶體管88的集電極和發(fā)射極之間的電壓Vce、流過加熱線圈89的電流IL，和由控制電路85供應(yīng)給晶體管88的電壓Vge。
控制電路85傳輸激勵信號給晶體管88的控制極并且控制接通晶體管88。然后加熱線圈89和諧振電容器91產(chǎn)生的諧振電流流過晶體管88。因為諧振電流的頻率至少兩倍于激勵信號的頻率，所以諧振電流最終變成零，然后諧振電流反向流過二極管84；但是因為諧振電流連續(xù)不斷地流過加熱線圈89，所以由諧振頻率確定的高頻磁場提供給鍋90。也就是說，可以如同第一實施例的激勵頻率增加至少兩倍的情況一樣實現(xiàn)相同效果。
在提供如上所述的需要輸出功率之后，控制電路85在電流流過二極管84時斷開晶體管88，并且在預(yù)置時間周期之后，控制電路85重新接通晶體管88，可以按照期望重復(fù)這個過程。
如圖8所示，如果鍋90的材料是鐵質(zhì)，則晶體管88的激勵周期T’是暫停時間T2’和諧振周期T1’之和，由加熱線圈89的電感以及諧振電容器91和諧振補償電容器92的電容之和確定；并且考慮到轉(zhuǎn)換損耗通常將激勵頻率(1/T’)設(shè)置為20～30kHz。
反之，如果控制電路85檢測到鍋90的材料是鋁等，則諧振電容器92不增加從而提高諧振頻率并且通過晶體管87和扼流線圈80增大增強電平。
同樣地，在晶體管88的激勵周期T期間，由減小Ic的衰減，通過減小暫停周期T2和通過維持諧振電流Ic的振幅在遍及整個所需波數(shù)內(nèi)在某個值之上實現(xiàn)最大輸出功率，如圖7所示。
在此，由與鍋90連接的加熱線圈89的電感和諧振電容器91的電容確定的諧振頻率設(shè)置為至少是晶體管88的激勵頻率1/T的兩倍，即在僅僅一個轉(zhuǎn)換操作中的諧振電流的至少兩個周期的恒定頻率。這是因為如果鋁鍋等被加熱，鍋的表層電阻與諧振頻率的平方根成比例。在上述方法中，通過增加表層效果同時抑制轉(zhuǎn)換損耗，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁鍋、多層鍋等的加熱。
同樣，根據(jù)本實用新型第三優(yōu)選實施例，如果通過在加熱線圈89處產(chǎn)生的磁場加熱高導(dǎo)電性和低滲透性的負載90，則流過轉(zhuǎn)換裝置88和二極管84的諧振電流以比轉(zhuǎn)換裝置88的激勵時間短的周期諧振。并且通過調(diào)整用于增強DC電壓Vdc的扼流線圈80、轉(zhuǎn)換裝置87、二極管82，和用于平滑增強電壓的平滑電容器81可以實現(xiàn)諧振電流的零電流轉(zhuǎn)換，其中調(diào)整扼流線圈80是為了維持諧振電流的振幅在激勵時間期間比某個電平高。簡單地說，轉(zhuǎn)換裝置88的激勵頻率設(shè)置為比諧振頻率低，并且執(zhí)行零電流轉(zhuǎn)換，使得鋁鍋可以在避免鍋振動噪聲同時減小轉(zhuǎn)換損耗的情況下加熱。
根據(jù)本實用新型的感應(yīng)加熱烹調(diào)設(shè)備，包括與電源并聯(lián)的橋接電路；與橋接電路DC輸出端并聯(lián)的第一平滑電容器；扼流墊圈，其兩端之一連接到橋接電路DC輸出端的正極；第一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置，其發(fā)射極連接到扼流線圈的另一端；第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置，其集電極連接到扼流線圈的另一端并且其發(fā)射極連接到DC輸出端的正極；與第一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第一二極管；與第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二二極管；串聯(lián)連接器，包括串聯(lián)的加熱線圈和諧振電容器，與第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)；連接到第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)射極和第一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置的集電極的第二平滑電容器；和用于控制第一和第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置以便實現(xiàn)某個輸出的控制器。
根據(jù)本實用新型的另一個感應(yīng)加熱烹調(diào)設(shè)備，包括與電源并聯(lián)的濾波電容器；與電源串聯(lián)的扼流線圈；連接到扼流線圈的橋接電路；第一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置，其發(fā)射機連接到橋接電路DC輸出端的正極；第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置，其集電極連接到DC輸出端的正極并且其發(fā)射極連接到DC輸出端的負極；與第一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第一二極管；與第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二二極管；串聯(lián)連接器，包括并聯(lián)的加熱線圈和諧振電容器，與第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)；連接到第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)射極和第一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置的集電極的第二平滑電容器；和用于控制第一和第二半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換裝置以便實現(xiàn)某個輸出的控制器。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施例對本實用新型作了描述，但是應(yīng)理解本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以在不背離本實用新型下面權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下做出各種改變和更改。
權(quán)利要求1.一種感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于，包括具有轉(zhuǎn)換裝置的倒相器、與轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的反向?qū)щ娧b置、用于通過產(chǎn)生磁場加熱負載的加熱線圈，和諧振電容器單元，其中，倒相器通過接通轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生流過加熱線圈的諧振電流；控制電路，用于控制轉(zhuǎn)換裝置的接通時間，和增強和平滑電路，用于增強和平滑輸入的DC電壓以便向倒相器提供增強和平滑DC電壓，其中，如果負載是高導(dǎo)電性和低滲透性材料，則流過轉(zhuǎn)換裝置或反向?qū)щ娧b置的諧振電流以比轉(zhuǎn)換裝置的接通時間短的周期諧振并且諧振電流的振幅保持在接通時間期間等于或高于預(yù)定值。
2.一種感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于，包括包括具有第一串聯(lián)連接器的諧振電路的倒相器，第一串聯(lián)連接器包括串聯(lián)的第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置；與第一轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第一反向?qū)щ娧b置；與第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二反向?qū)щ娧b置；和包括用于通過產(chǎn)生磁場加熱負載的加熱線圈和與第一或第二轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的諧振電容器單元的第二串聯(lián)連接器，其中，倒相器通過接通第一和第二轉(zhuǎn)換裝置諧振；控制電路，用于排他地接通第一和第二轉(zhuǎn)換裝置；和增強和平滑電路，用于增強和平滑輸入的DC電壓以便向倒相器提供增強和平滑DC電壓，其中，如果負載是高導(dǎo)電性和低滲透性材料，則流過第一轉(zhuǎn)換裝置或第一反向?qū)щ娧b置的諧振電流以比第一轉(zhuǎn)換裝置的接通時間短的周期諧振并且諧振電流的振幅保持在接通時間期間等于或高于預(yù)定值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，DC電壓的增強電平通過包括在倒相器中的至少一個轉(zhuǎn)換裝置的接通時間確定。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，增強和平滑電路包括平滑電容器，與包括第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的第一串聯(lián)連接器并聯(lián)；和與第二轉(zhuǎn)換裝置串聯(lián)的扼流線圈，其中，當?shù)诙D(zhuǎn)換裝置接通時，能量在扼流線圈中積累，然后通過斷開第二轉(zhuǎn)換裝置能量經(jīng)由第一反向?qū)щ娧b置傳輸?shù)狡交娙萜鳌?br> 5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，如果負載是高導(dǎo)電性和低滲透性材料，則流過第二轉(zhuǎn)換裝置或第二反向?qū)щ娧b置的諧振電流以比第二轉(zhuǎn)換裝置的接通時間短的周期諧振。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，還包括附加平滑電容器，用于在第二轉(zhuǎn)換裝置接通時將能量提供給扼流線圈。
7.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，在最大輸出功率模式中，控制電路在接通第一轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始后諧振電流流過時輸出第一轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號，或者在接通第二轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流流過時輸出第二轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號。
8.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，在最大輸出功率模式中，控制電路在接通第一轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流從其峰值減小到零時的周期內(nèi)輸出第一轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號，或者在接通第二轉(zhuǎn)換裝置隨后諧振電流的第二周期開始之后諧振電流從其峰值減小到零時的周期內(nèi)輸出第二轉(zhuǎn)換裝置的斷開信號。
9.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，如果負載是高導(dǎo)電性和低滲透性材料，流過第一轉(zhuǎn)換裝置或第一反向?qū)щ娧b置的第一諧振電流和流過第二轉(zhuǎn)換裝置或第二反向?qū)щ娧b置的第二諧振電流分別地以第一或第二轉(zhuǎn)換裝置的接通時間的大約2/3為周期諧振。
10.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的接通時間的比值設(shè)置為大約1，并且如果負載是高導(dǎo)電性和低滲透性材料，則流過第一轉(zhuǎn)換裝置或第一反并聯(lián)二極管的諧振電流以第一轉(zhuǎn)換裝置的接通時間的大約2/3為周期諧振。
11.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，在加熱操作的啟動中，通過改變第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的接通時間的比值然后通過改變第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的激勵頻率增加輸出功率。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，其中，在啟動加熱操作時，第一轉(zhuǎn)換裝置的接通時間設(shè)置為比諧振電流的諧振周期短，然后通過改變第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的接通時間比值增加輸出功率；并且在達到預(yù)定接通時間或接通時間的預(yù)定比值后，增加第一轉(zhuǎn)換裝置的接通時間以便降低輸出功率，然后通過逐步地增加接通時間將輸出功率從低電平增加到期望電平。
13.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，其中，如果負載是鐵質(zhì)材料或非磁性不銹鋼，則諧振電流以比第一或第二轉(zhuǎn)換裝置的接通時間長的周期諧振；在使用最大輸出功率加熱鐵質(zhì)材料或非磁性不銹鋼負載的情況下，為了在電流正向流過第一和第二轉(zhuǎn)換裝置的每一個時斷開第一和第二轉(zhuǎn)換裝置，諧振電容器單元的電容被增大到大于負載為高導(dǎo)電性和低滲透性材料情形下的電容。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，其中，當啟動加熱操作時，諧振電容器單元設(shè)置為具有第一電容并且逐漸地增加設(shè)備的輸出功率；當增加輸出功率時，檢查負載是鐵質(zhì)材料還是高導(dǎo)電性和低滲透性材料，并且如果發(fā)現(xiàn)負載是鐵質(zhì)材料，則加熱操作停止并且諧振電容器轉(zhuǎn)換成具有第二電容，第二電容比第一電容大，然后加熱操作以降低的激勵頻率重新開始；但是如果檢測到負載是高導(dǎo)電性和低滲透性材料，則輸出功率繼續(xù)增大直到達到接通時間的預(yù)定比值或預(yù)定輸出功率，然后接通時間比值維持在大體上恒定的值并且改變轉(zhuǎn)換裝置的接通時間，直到達到目標輸出功率。
專利摘要一種感應(yīng)加熱設(shè)備，可以在抑制鍋振動噪聲的情況下加熱鋁鍋等。在第二轉(zhuǎn)換裝置57接通期間，能量在扼流線圈54處積累，同時具有比第二轉(zhuǎn)換裝置57的接通時間或第一轉(zhuǎn)換裝置55的激勵時間短的周期的諧振電流在加熱線圈59處產(chǎn)生，使得在第二轉(zhuǎn)換裝置57斷開期間，即第一轉(zhuǎn)換裝置55接通期間，在扼流線圈54處積累的能量傳輸?shù)降诙交娙萜?2。然后輸出功率從平滑電容器62提供給加熱線圈59，從而減小輸入電壓的脈動電流引起的鍋振動噪聲。
文檔編號H05B6/04GK2618402SQ0320337
公開日2004年5月26日 申請日期2003年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月1日
發(fā)明者弘田泉生, 藤田篤志, 宮內(nèi)貴宏, 北泉武, 藤井裕二, 新山浩次, 大森英樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社