高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其為了防止對(duì)磁控管（12）和漏磁變壓器（2）的二次側(cè)整流電路施加過大的電壓并且縮短直到磁控管開始振蕩所需的時(shí)間而具有磁控管振蕩檢測(cè)部（54），該磁控管振蕩檢測(cè)部（54）在檢測(cè)到磁控管開始振蕩之后，在經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間后使得磁控管振蕩檢測(cè)信息（23）有效，該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置具有如下結(jié)構(gòu)：根據(jù)磁控管振蕩檢測(cè)信息，切換到對(duì)磁控管的施加電壓進(jìn)行控制的電壓控制或者對(duì)逆變器電源電路的輸入電流進(jìn)行控制的功率控制，并且將開關(guān)頻率的最低頻率切換為第1頻率（f1）或比第1頻率高的第2頻率（f11）。
【專利說明】高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及像微波爐等那樣使用了作為微波產(chǎn)生裝置的磁控管的高頻加熱，尤其是涉及對(duì)逆變器電源電路進(jìn)行控制的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中，所述逆變器電源電路用于對(duì)該磁控管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]由于現(xiàn)有的安裝于高頻加熱裝置的電源又重又大，因此期望其小型化和輕量化。在當(dāng)前的各個(gè)領(lǐng)域中都在積極地推進(jìn)電源的小型化、輕量化和低成本化。在利用由磁控管產(chǎn)生的微波來烹調(diào)食品的高頻加熱裝置領(lǐng)域中，對(duì)于用于驅(qū)動(dòng)磁控管的電源，可以通過使用了開關(guān)元件的逆變器電源電路來實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。
[0003]尤其是在作為本發(fā)明的對(duì)象的高頻逆變器電源電路中，使用了利用兩個(gè)開關(guān)元件(晶體管)來構(gòu)成電橋臂的諧振型電路方式(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]如果是單晶體管型的逆變器(接通/斷開的脈寬控制)，則需要使用晶體管的集電極-發(fā)射極間的耐壓為1000伏左右的晶體管。但是，通過成為雙晶體管電橋臂結(jié)構(gòu)，晶體管的集電極-發(fā)射極間的耐壓小于單晶體管型，不需要很大的耐壓。因此，在成為電橋臂結(jié)構(gòu)時(shí)，晶體管的集電極-發(fā)射極間的耐壓只要為600V左右就足夠了，因而可以使用便宜的晶體管，有利于裝置的低成本化。
[0005]接下來，對(duì)此類逆變器電源電路的諧振特性進(jìn)行說明。圖5是示出由電感L和電容C構(gòu)成串聯(lián)諧振電路的此類逆變器電源電路中的諧振特性的波形圖。
[0006]圖5的(a)是示出對(duì)逆變器電源電路的串聯(lián)諧振電路施加恒定電壓的情況下的頻率-電流特性的圖。在圖5的(a)中，橫軸對(duì)應(yīng)于開關(guān)頻率[f]，縱軸對(duì)應(yīng)于流過漏磁變壓器的一次側(cè)的電流[I]。
[0007]此外，圖5的(b)是示出圖5的(a)所示的情況下的頻率-電壓特性的圖。在圖5的(b)中，橫軸對(duì)應(yīng)于開關(guān)頻率[f]，縱軸對(duì)應(yīng)于漏磁變壓器的二次側(cè)產(chǎn)生的電壓。
[0008]串聯(lián)諧振電路的阻抗在諧振頻率為f0時(shí)達(dá)到最小，并隨著遠(yuǎn)離該諧振頻率f0而增大。因此，如圖5的(a)的特性曲線(A)所示，在諧振頻率f0處，電流Il最大，隨著頻率向H、f2、f3增大，電流Il減少。
[0009]在實(shí)際的逆變器動(dòng)作中，將高于諧振頻率f0的特定頻率范圍(例如，fl?f3)設(shè)為使用范圍。此外，在所輸入的電源為商用電源這樣的交流電的情況下，如后所述，按照磁控管的非線性負(fù)載特性，與商用電源的相位相應(yīng)地改變開關(guān)頻率。
[0010]在逆變器動(dòng)作中，例如，利用圖5的(a)所示的特性曲線(A)的諧振特性調(diào)整開關(guān)頻率，在不需要將磁控管施加電壓相對(duì)于商用電源電壓的升壓比設(shè)得較高的、商用電源的瞬時(shí)電壓最高的90度和270度附近的相位處，將開關(guān)頻率設(shè)定為最高值。
[0011]例如，在以200W來使用微波爐的高頻輸出的情況下，開關(guān)頻率設(shè)定為f3附近，與以200W來使用高頻輸出的情況相比，在以500W來使用高頻輸出的情況下，開關(guān)頻率被設(shè)定得低。此外，在以1000W來使用高頻輸出的情況下，設(shè)定為更低的開關(guān)頻率。[0012]當(dāng)然，輸入功率或者輸入電流等是受控制的，因而該開關(guān)頻率隨著商用電源的電壓、磁控管溫度等的變化而變化。
[0013]此外，在商用電源的瞬時(shí)電壓最低的O度和180度附近的相位處，按照不施加高電壓則不進(jìn)行高頻振蕩的磁控管特性，將開關(guān)頻率降低到諧振頻率--附近，提高磁控管施加電壓相對(duì)于商用電源電壓的升壓比，將商用電源的從磁控管輸出微波的相位范圍設(shè)定得較大。
[0014]如上所述，通過按照電源的每個(gè)相位來改變逆變器動(dòng)作的開關(guān)頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)基波(商用電源頻率)成分多且高頻波成分少的電流波形。
[0015]圖6是專利文獻(xiàn)I所記載的雙晶體管電橋臂結(jié)構(gòu)，示出了利用半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的諧振型高頻加熱裝置的一例。在圖6中，高頻加熱裝置由直流電源101、漏磁變壓器102、第I半導(dǎo)體開關(guān)兀件103、第2半導(dǎo)體開關(guān)兀件104、第I電容器105、第2電容器106、第3電容器107 (平滑電容器)、二次側(cè)整流電路(全波倍壓整流電路)111、磁控管112和驅(qū)動(dòng)部113構(gòu)成。
[0016]直流電源101對(duì)商用電源進(jìn)行全波整流而形成直流電壓VDC，并將所形成的直流電壓VDC經(jīng)由第I半導(dǎo)體開關(guān)兀件103施加于第2電容器106與漏磁變壓器102的一次繞組108的串聯(lián)電路。第I半導(dǎo)體開關(guān)元件103與第2半導(dǎo)體開關(guān)元件104串聯(lián)連接，漏磁變壓器102的一次繞組108和第2電容器106的串聯(lián)電路與第2半導(dǎo)體開關(guān)元件104并聯(lián)連接。
[0017]第I電容器105與第2半導(dǎo)體開關(guān)元件104并聯(lián)連接。由漏磁變壓器102的二次繞組109產(chǎn)生的高電壓輸出被二次側(cè)整流電路111轉(zhuǎn)換成直流高電壓，并被施加于磁控管112的陽極-陰極之間。漏 磁變壓器102的三次繞組110對(duì)磁控管112的陰極提供電流。
[0018]第I半導(dǎo)體開關(guān)元件103由IGBT和與其并聯(lián)連接的續(xù)流二極管(flywheeldiode)構(gòu)成。第2半導(dǎo)體開關(guān)元件104也同樣由IGBT和續(xù)流二極管構(gòu)成。
[0019]驅(qū)動(dòng)部113在其內(nèi)部具有用于形成第I半導(dǎo)體開關(guān)元件103和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件104的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振蕩部，由該振蕩部形成預(yù)定頻率的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)部113向第I半導(dǎo)體開關(guān)元件103和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件104提供互補(bǔ)形式的通/斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0020]其結(jié)果是，第I半導(dǎo)體開關(guān)元件103和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件104交替地被驅(qū)動(dòng)。
[0021]然而，在微波爐的逆變器電源電路的情況下，在逆變器電源電路開始工作后直到磁控管112開始振蕩的期間內(nèi)，磁控管112的有效電阻大致呈現(xiàn)為無限大(開路)。
[0022]因此，漏磁變壓器102的二次側(cè)的阻抗視為開路，漏磁變壓器102的一次繞組108的有效電感變大。其結(jié)果是，與第2電容器106的諧振頻率例如降低到圖5的(a)的特性曲線(B)所示的fOl,諧振的銳度(=Q)升高。
[0023]如圖5的(b)所示的特性曲線(D)所示，此時(shí)在漏磁變壓器102的二次側(cè)產(chǎn)生的電壓非常高，因此需要進(jìn)行電壓控制，以防止對(duì)磁控管112施加過大的電壓。
[0024]此外，在漏磁變壓器102的電壓控制中，為了縮短直到磁控管112開始振蕩所需的時(shí)間，需要更多地流過磁控管112的陰極電流(加熱器電流)。
[0025]為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制對(duì)磁控管112施加過大的電壓以及縮短磁控管112開始振蕩之前所需的時(shí)間這兩個(gè)課題，如下進(jìn)行開關(guān)頻率調(diào)制控制。在商用電源的瞬時(shí)電壓最高的90度和270度附近的相位處，將開關(guān)頻率設(shè)定得較高，抑制漏磁變壓器102的三次繞組110的電壓相對(duì)于商用電源的電壓的升壓比。另一方面，在商用電源的瞬時(shí)電壓最低的O度和180度附近的相位處，將開關(guān)頻率降低到諧振頻率fOl附近，提高升壓比。
[0026]上述電壓控制例如使用了如下電路結(jié)構(gòu)等:將漏磁變壓器102的一次繞組108與第2電容器106的諧振電路的連接點(diǎn)(E)的最大電壓控制為恒定值。此外，作為開關(guān)頻率控制信號(hào)的基礎(chǔ)波形，例如使用了商用電源的電壓的雙波整流波形信息。
[0027]但是，如上所述，在磁控管112開始振蕩以前的期間，諧振電路的銳度非常高，因此電壓控制不容易穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)對(duì)磁控管112和二次側(cè)整流電路111施加過大的電壓，從而導(dǎo)致部件損壞。
[0028]此外，在振湯剛剛開始后的磁控管112中，振湯不穩(wěn)定，因此存在各易引起I旲變(異常振蕩)的問題。
[0029]在產(chǎn)生模變時(shí)的磁控管112中，有時(shí)，與穩(wěn)定振蕩時(shí)相比其工作電壓(ebm)變得非常高，或者其有效電阻瞬時(shí)成為大致無限大(開路)。因此，對(duì)二次側(cè)整流電路111施加的電壓容易過大，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致部件損壞。
[0030]專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-58252號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0031]本發(fā)明的課題在于，在磁控管開始振蕩以前的期間內(nèi)，即在諧振電路的銳度非常高的期間內(nèi)，進(jìn)行電壓控制，該電壓控制能夠防止對(duì)磁控管、二次側(cè)整流電路(全波倍壓整流電路)施加過大的電壓，且能夠縮短直到磁控管開始振蕩所需的時(shí)間。本發(fā)明的目的在于，提供如下的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置通過附加極其簡(jiǎn)單的電路，能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)如下效果:即使在磁控管剛剛開始振蕩之后產(chǎn)生模變的期間內(nèi)，也能夠防止對(duì)二次側(cè)整流電路施加過大的電壓。
[0032]本發(fā)明的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置具有:形成對(duì)交流電源的電壓進(jìn)行整流而得到的直流電源的直流電源電路、至少一組以上的具有兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件的串聯(lián)電路、由漏磁變壓器的一次繞組與電容器串聯(lián)連接而成的諧振電路、以及與所述漏磁變壓器的二次繞組連接的對(duì)磁控管提供高電壓的整流電路，
[0033]該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置具有控制逆變器電源電路的控制電路，該逆變器電源電路對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的通/斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)制而轉(zhuǎn)換成高頻電力，并將漏磁變壓器的二次側(cè)產(chǎn)生的輸出施加于所述磁控管來對(duì)該磁控管進(jìn)行振蕩驅(qū)動(dòng)，其中，
[0034]所述控制電路具有磁控管振蕩檢測(cè)部，該磁控管振蕩檢測(cè)部根據(jù)所述交流電源的輸入電流檢測(cè)所述磁控管的振蕩開始，在檢測(cè)到所述磁控管的振蕩開始后，經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后使得磁控管振蕩檢測(cè)信息有效，
[0035]并且所述制御電路具有:
[0036]電壓/功率控制功能，其切換到控制所述磁控管的施加電壓的電壓控制或控制所述逆變器電源電路的輸入電流的功率控制來進(jìn)行控制；以及
[0037]最低頻率限制功能，其將所述開關(guān)頻率的最低頻率切換到第I頻率或者高于所述第I頻率的第2頻率而限制所述逆變器電源電路，
[0038]所述控制電路構(gòu)成為:[0039]在所述逆變器電源電路開始工作時(shí)，執(zhí)行所述電壓控制并且將所述開關(guān)頻率的最低頻率設(shè)定為所述第2頻率，并且
[0040]在所述磁控管振蕩檢測(cè)部使得所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效后，執(zhí)行所述功率控制并將所述開關(guān)頻率的最低頻率切換為所述第I頻率來進(jìn)行控制。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供如下的可靠性高的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置:在磁控管的穩(wěn)定振蕩以前的期間，至少可靠地防止對(duì)磁控管施加過大的電壓，并且縮短了直到磁控管的穩(wěn)定振蕩為止的時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的雙晶體管電橋臂結(jié)構(gòu)的逆變器電源電路和對(duì)逆變器電源電路進(jìn)行控制的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置的控制電路的電路圖。
[0043]圖2的(a)是示出實(shí)施方式I的控制電路的振蕩電路的一例的電路圖，(b)是示出三角波載波的頻率狀態(tài)根據(jù)開關(guān)頻率控制信號(hào)的電位而變化的波形圖。
[0044]圖3的(a)是示出在實(shí)施方式I的控制電路中磁控管穩(wěn)定振蕩時(shí)形成的各點(diǎn)的波形圖，(b)是示出在實(shí)施方式I的控制電路中磁控管不穩(wěn)定振蕩時(shí)等形成的各點(diǎn)的波形圖。
[0045]圖4是示出實(shí)施方式I的控制電路中的混合電路和最低頻率限制電路的一部分的框圖。
[0046]圖5的(a)是示出對(duì)逆變器電源電路的串聯(lián)諧振電路施加了恒定電壓的情況下的頻率-電流特性的波形圖，(b)是示出圖5的(a)所示的情況下的頻率-電壓特性的波形圖。
[0047]圖6是示出現(xiàn)有的由雙晶體管電橋的開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)的諧振型高頻加熱裝置的電路圖
[0048]標(biāo)號(hào)說明
[0049]I直流電源，2漏磁變壓器，3第I半導(dǎo)體開關(guān)元件，4第2半導(dǎo)體開關(guān)元件8 一次繞組，9 二次繞組，10三次繞組，11 二次側(cè)整流電路，12磁控管，17輸入電流信號(hào)(輸入電流信息)，19輸入電流比較信號(hào)(輸入電流比較信息)，20功率控制信號(hào)(功率控制信息)，22磁控管振蕩比較信號(hào)(磁控管振蕩比較信息)，23磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)(磁控管振蕩檢測(cè)信息)，25諧振電路電壓信號(hào)(諧振電路電壓信息)，26諧振電壓比較信號(hào)(諧振電壓比較信息)，27諧振電壓控制信號(hào)(諧振電壓控制信息)，31電源電壓波形信號(hào)(電源電壓波形信息)，33開關(guān)頻率控制信號(hào)，34混合電路，41開關(guān)脈沖生成部，42輸入電流波形信息，50輸入電流檢測(cè)部，51輸入電壓檢測(cè)部，52諧振電壓比較部，53輸入電流比較部，54磁控管振蕩檢測(cè)部，100控制電路。
【具體實(shí)施方式】
[0050]本發(fā)明的第I方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置對(duì)逆變器電源電路進(jìn)行控制，其中，該逆變器電源電路具有:
[0051]直流電源電路，其形成對(duì)交流電源的電壓進(jìn)行整流而得到的直流電源；
[0052]至少一組以上的串聯(lián)電路，其被輸入所述直流電源，并且具有至少兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件；[0053]諧振電路，其由漏磁變壓器的一次繞組和電容器串聯(lián)連接而成，并且與所述串聯(lián)電路連接；以及
[0054]整流電路，其與所述漏磁變壓器的二次繞組連接，對(duì)磁控管提供高電壓，
[0055]所述高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置中的控制電路具有:
[0056]輸入電流檢測(cè)部，其檢測(cè)所述交流電源的輸入電流，輸出輸入電流信息；
[0057]輸入電壓檢測(cè)部，其檢測(cè)所述交流電源的輸入電壓，輸出電源電壓波形信息；
[0058]諧振電壓比較部，其根據(jù)從所述漏磁變壓器取出的諧振電路電壓信息，輸出諧振電壓控制信息；
[0059]輸入電流比較部，其根據(jù)所述輸入電流信息輸出功率控制信息；
[0060]磁控管振蕩檢測(cè)部，其將所述輸入電流信息與磁控管振蕩比較信息進(jìn)行比較，當(dāng)從所述輸入電流信息超過預(yù)定的閾值起經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間時(shí)，視為所述磁控管處于穩(wěn)定振蕩而使磁控管振蕩檢測(cè)信息有效；
[0061]混合電路，其按照根據(jù)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息而選擇的所述諧振電壓控制信息或所述功率控制信息，基于所述電源電壓波形信息形成開關(guān)頻率控制信息；
[0062]最低頻率限制電路，其根據(jù)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息選擇預(yù)定的最低頻率，限制從所述混合電路輸出的所述開關(guān)頻率控制信息的最低頻率；以及
[0063]開關(guān)脈沖生成部，其根據(jù)來自所述最低頻率限制電路的所述開關(guān)頻率控制信息，形成驅(qū)動(dòng)各個(gè)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸出到各個(gè)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件。
[0064]在如上這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第I方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置中，在磁控管開始穩(wěn)定振蕩以前的期間，能夠防止對(duì)磁控管和漏磁變壓器的二次側(cè)的整流電路施加過大的電壓，并且縮短直到磁控管開始穩(wěn)定振蕩所需的時(shí)間。此外，在本發(fā)明的第I方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置中，通過附加簡(jiǎn)單的電路，能夠消除銳度非常高的諧振電路的影響。
[0065]本發(fā)明的第2方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置可以構(gòu)成為:在所述的第I方式中，在所述磁控管振蕩檢測(cè)部使所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效以前的不穩(wěn)定振蕩期間，所述最低頻率限制電路將從所述混合電路輸出的開關(guān)頻率控制信息中的最低電位鉗制于比所述磁控管穩(wěn)定振蕩時(shí)的電位低的電位，限制開關(guān)頻率的最低頻率。
[0066]本發(fā)明的第3方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置可以構(gòu)成為:在所述的第I方式或第2方式中，在所述磁控管振蕩檢測(cè)部使所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效的穩(wěn)定振蕩期間，所述最低頻率限制電路將從所述混合電路輸出的開關(guān)頻率控制信息中的最低電位鉗制于比所述磁控管不穩(wěn)定振蕩的期間中的電位高的電位，使得開關(guān)頻率的最低頻率比不穩(wěn)定振蕩期間低。
[0067]本發(fā)明的第4方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置可以構(gòu)成為:在所述第I方式?第3方式中，在所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效以前的不穩(wěn)定振蕩期間，所述混合電路構(gòu)成為根據(jù)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息，使所述諧振電壓控制信息作用于所述開關(guān)頻率控制信息，執(zhí)行電壓控制，該電壓控制對(duì)所述磁控管的不穩(wěn)定振蕩期間中的所述磁控管的施加電壓進(jìn)行控制。
[0068]本發(fā)明的第5方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置可以構(gòu)成為:在所述第I方式?第4方式中，所述磁控管振蕩檢測(cè)部將所述輸入電流信息與所述磁控管振蕩比較信息進(jìn)行比較，根據(jù)表示所述輸入電流信息的電位超過表示所述預(yù)定的閾值的電位而檢測(cè)到所述磁控管的振蕩開始，在從該振蕩開始起經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間之后，視為所述磁控管處于穩(wěn)定振蕩而使所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效。
[0069]本發(fā)明的第6方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置可以構(gòu)成為，在所述第I方式?第5方式中，所述混合電路構(gòu)成為，當(dāng)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息被設(shè)為有效時(shí)，使所述功率控制信息作用于所述開關(guān)頻率控制信息，執(zhí)行對(duì)所述磁控管的穩(wěn)定振蕩期間中輸入到所述逆變器電源電路的輸入電流進(jìn)行控制的功率控制。
[0070]本發(fā)明的第7方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置可以構(gòu)成為:在所述第I方式?第6方式中，所述混合電路在輸出有效的磁控管振蕩檢測(cè)信息的穩(wěn)定振蕩期間，替代電源電壓波形信息，而使用了對(duì)所述交流電源的輸入電流進(jìn)行整流得到的輸入電流波形信
肩、O
[0071]本發(fā)明的第8方式的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置可以構(gòu)成為，
[0072]該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置具有:形成對(duì)交流電源的電壓進(jìn)行整流而得到的直流電源的直流電源電路、至少一組以上的具有兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件的串聯(lián)電路、由漏磁變壓器的一次繞組與電容器串聯(lián)連接而成的諧振電路、以及與所述漏磁變壓器的二次繞組連接的對(duì)磁控管提供高電壓的整流電路，
[0073]該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置具有控制逆變器電源電路的控制電路，該逆變器電源電路對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的通/斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)制而轉(zhuǎn)換成高頻電力，并將漏磁變壓器的二次側(cè)產(chǎn)生的輸出施加于所述磁控管來對(duì)該磁控管進(jìn)行振蕩驅(qū)動(dòng)，其中，
[0074]所述控制電路具有磁控管振蕩檢測(cè)部，該磁控管振蕩檢測(cè)部根據(jù)所述交流電源的輸入電流檢測(cè)所述磁控管的振蕩開始，在檢測(cè)到所述磁控管的振蕩開始后，經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后使得磁控管振蕩檢測(cè)信息有效，
[0075]并且所述制御電路具有:
[0076]電壓/功率控制功能，其切換到控制所述磁控管的施加電壓的電壓控制或控制所述逆變器電源電路的輸入電流的功率控制來進(jìn)行控制；以及
[0077]最低頻率限制功能，其將所述開關(guān)頻率的最低頻率切換到第I頻率或者高于所述第I頻率的第2頻率而限制所述逆變器電源電路，
[0078]所述控制電路構(gòu)成為:
[0079]在所述逆變器電源電路開始工作時(shí)，執(zhí)行所述電壓控制并且切換到所述第2頻率，并且
[0080]在所述磁控管振蕩檢測(cè)部使得所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效后，執(zhí)行所述功率控制并且切換到所述第I頻率來進(jìn)行控制。
[0081 ] 在如上這樣構(gòu)成的本發(fā)明的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置中，在磁控管開始穩(wěn)定振蕩以前的期間，能夠防止對(duì)磁控管和二次側(cè)整流電路施加過大的電壓，縮短直到磁控管開始振蕩所需的時(shí)間，并且通過附加簡(jiǎn)單的電路，能夠消除銳度非常高的諧振電路的影響。
[0082]以下，作為本發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖對(duì)高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置不限于以下實(shí)施方式所述的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置的結(jié)構(gòu)，還包含基于與以下實(shí)施方式中說明的技術(shù)思想相同的技術(shù)思想的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置的結(jié)構(gòu)。
[0083](實(shí)施方式I)
[0084]圖1示出了用于驅(qū)動(dòng)作為微波產(chǎn)生裝置的磁控管的雙晶體管電橋臂結(jié)構(gòu)的逆變器電源電路以及控制該逆變器電源電路的動(dòng)作的本發(fā)明的實(shí)施方式I的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置。在實(shí)施方式I中，對(duì)雙晶體管電橋臂結(jié)構(gòu)的逆變器電源電路進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于由多個(gè)晶體管構(gòu)成的逆變器電源電路。
[0085]如圖1所示，在該雙晶體管電橋結(jié)構(gòu)的逆變器電源電路中，漏磁變壓器2的一次側(cè)的主電路由直流電源電路1、漏磁變壓器2、第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3、第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4、第I電容器5、第2電容器6和第3電容器7 (平滑電容器)構(gòu)成，其中，直流電源電路I形成對(duì)商用電源進(jìn)行整流/平滑而得到的直流電源。此外，逆變器電源電路還包含漏磁變壓器2的二次側(cè)，漏磁變壓器2的二次側(cè)與二次側(cè)整流電路11連接。實(shí)施方式I中的二次側(cè)整流電路11是由兩個(gè)電容器65、67的串聯(lián)體與兩個(gè)二極管66、68的串聯(lián)體并聯(lián)連接而構(gòu)成的。在兩個(gè)電容器65、67的連接點(diǎn)與兩個(gè)二極管66、68的連接點(diǎn)之間，設(shè)置有漏磁變壓器2的二次繞組9。該二次側(cè)整流電路11對(duì)磁控管12提供高電壓。
[0086]直流電源I對(duì)商用電源進(jìn)行全波整流而形成直流電壓VDC，并將形成的直流電壓VDC經(jīng)由第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3施加于第2電容器6與漏磁變壓器2的一次繞組8的串聯(lián)電路。第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3與第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4串聯(lián)連接，漏磁變壓器2的一次繞組8和第2電容器6的串聯(lián)電路與第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4并聯(lián)連接。
[0087]第I電容器5與第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4并聯(lián)連接，并被設(shè)定為比第2電容器6小的電容。第I電容器5具有抑制尖峰噪聲的緩沖作用。在實(shí)施方式I的逆變器電源電路中，由第I電容器5、第2電容器6和漏磁變壓器2的一次繞組8構(gòu)成緩沖電路13。由漏磁變壓器2的二次繞組9產(chǎn)生的高電壓輸出被二次側(cè)整流電路11轉(zhuǎn)換成直流高電壓，并被施加于磁控管12的陽極69-陰極70之間。漏磁變壓器2的三次繞組10對(duì)磁控管12的陰極70提供電流。
[0088]第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3由IGBT以及與其并聯(lián)連接的續(xù)流二極管構(gòu)成。第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4也同樣由IGBT和續(xù)流二極管構(gòu)成。此外，作為半導(dǎo)體開關(guān)元件，例如也可以使用晶閘管(thyristor)、GTO開關(guān)元件等開關(guān)元件。
[0089]高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置的控制電路100以對(duì)第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4互補(bǔ)地進(jìn)行通/斷驅(qū)動(dòng)的方式，輸出期望的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0090]其結(jié)果是，按照期望的開關(guān)動(dòng)作交替地驅(qū)動(dòng)第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4。
[0091]如圖1所示，對(duì)逆變器電源電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件3、4的開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置的控制電路100具有:檢測(cè)逆變器電源電路的商用電源的輸入電流的輸入電流檢測(cè)部50、檢測(cè)商用電源的輸入電壓的輸入電壓檢測(cè)部51、諧振電壓比較部52、輸入電流比較部53、以及磁控管振蕩檢測(cè)部54。此外，控制電路100中還設(shè)置有混合電路34、最低頻率限制電路35和開關(guān)脈沖生成部41，其中，開關(guān)脈沖生成部41輸出使半導(dǎo)體開關(guān)元件3、4分別接通/斷開的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0092]控制電路100中的輸入電流檢測(cè)部50由檢測(cè)商用電源的輸入電流的電流互感器14、對(duì)來自電流互感器14的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行整流的第I整流電路15和對(duì)來自第I整流電路15的信號(hào)進(jìn)行平滑的平滑電路16構(gòu)成，并形成輸入電流信號(hào)17 (輸入電流信息)。
[0093]輸入電壓檢測(cè)部51具有檢測(cè)商用電源的輸入電壓的第2整流電路29和分壓電路30，并形成電源電壓波形信號(hào)(電源電壓波形信息)31。
[0094]諧振電壓比較部52將從漏磁變壓器2的一次繞組8與第2電容器6的連接點(diǎn)(E)取出的諧振電路電壓信號(hào)(諧振電路電壓信息)25與諧振電壓比較信號(hào)(諧振電壓比較信息)26進(jìn)行比較，輸出諧振電壓控制信號(hào)(諧振電壓控制信息)27。此外，在諧振電壓比較部52的比較電路中，將被設(shè)定為諧振電壓比較信號(hào)26的電壓作為閾值來比較電壓。
[0095]輸入電流比較部53將根據(jù)高頻輸出而設(shè)定的輸入電流比較信號(hào)(輸入電流比較信息)19與來自輸入電流檢測(cè)部50的輸入電流信號(hào)17進(jìn)行比較，形成功率控制信號(hào)(功率控制信息)20。此外，在輸入電流比較部53的比較電路中，將被設(shè)定為輸入電流比較信號(hào)19的電壓作為閾值來比較電壓。
[0096]磁控管振蕩檢測(cè)部54根據(jù)輸入電流信號(hào)17超過了磁控管振蕩比較信號(hào)(磁控管振蕩比較信息)22而檢測(cè)到磁控管12開始振蕩，并經(jīng)由鎖存電路和延遲電路44輸出磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)(磁控管振蕩檢測(cè)信息)23。此外，在磁控管振蕩檢測(cè)部54的比較電路中，將磁控管振蕩比較信號(hào)22的電壓作為閾值而與輸入電流信號(hào)17進(jìn)行比較。
[0097]混合電路34將電源電壓波形信號(hào)31反轉(zhuǎn)，并基于其交流成分以及根據(jù)磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23而選擇的諧振電壓控制信息27和功率控制信息20，形成開關(guān)頻率控制信號(hào)33。
[0098]最低頻率限制電路35將從混合電路34輸出的開關(guān)頻率控制信號(hào)33切換為根據(jù)磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23選擇的第2頻率或者比第2頻率低的第I頻率，來限制最低頻率。
[0099]開關(guān)脈沖生成部41由振蕩電路37、比較器39以及驅(qū)動(dòng)器40a、40b構(gòu)成，其中，振蕩電路37根據(jù)所輸入的開關(guān)頻率控制信號(hào)33受到頻率控制，生成三角波載波36，比較器39對(duì)三角波載波36與限幅(slice)信號(hào)38進(jìn)行比較，驅(qū)動(dòng)器40a、40b將比較器39的輸出轉(zhuǎn)換成使第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4分別接通/斷開的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0100]圖2的(a)是示出由開關(guān)頻率控制信號(hào)33控制并形成三角波載波36的振蕩電路37的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0101]在圖2的(a)中，振蕩電路37構(gòu)成為，通過反映了電流112的110、Ill對(duì)電容器43進(jìn)行充電/放電，并根據(jù)參考電壓V10、V20分別切換充電/放電。此外，如圖2的(a)所示，構(gòu)成為，參考電壓V10、V20分別被輸入到比較器164、165中，并輸入到對(duì)充電/放電進(jìn)行切換的鎖存電路166中。
[0102]該充電/放電電流IlO (充電)、111 (放電)反映了開關(guān)頻率控制信號(hào)33的電位，并構(gòu)成為在電位更低時(shí)轉(zhuǎn)換成更大的電流。
[0103]因此，其振蕩頻率根據(jù)開關(guān)頻率控制信號(hào)33的電位而變化，在電位更低時(shí)振蕩頻
率更高。
[0104]圖2的(b)的波形示出了所述開關(guān)頻率控制信號(hào)33的電位與三角波載波36的頻率之間的關(guān)系。在圖2的(b)中，開關(guān)頻率控制信號(hào)33的電位較低的情況用實(shí)線的三角波載波來表示，開關(guān)頻率控制信號(hào)33的電位較高的情況用虛線的三角波載波來表示。此外，在后述的圖3中，也是用相同的線型來表示該關(guān)系。
[0105]圖3的(a)、(b)是控制電路100中形成的各點(diǎn)處的波形圖。此外，圖3的(a)、(b)中的波形圖表示實(shí)施方式I中的控制電路100的概念性的動(dòng)作，并非表示實(shí)際的波形。圖3的(a)是從磁控管振蕩檢測(cè)部54輸出了磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23以后、即磁控管振蕩檢測(cè)信息(23)有效以后的各點(diǎn)的波形圖。換言之，是磁控管12穩(wěn)定地振蕩時(shí)的各點(diǎn)的波形圖。另一方面，圖3的(b)示出了磁控管不穩(wěn)定振蕩時(shí)、以及從剛剛啟動(dòng)起到磁控管振蕩檢測(cè)部54輸出磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23以前的期間內(nèi)的各點(diǎn)的波形圖。
[0106]在圖3的(a)的磁控管穩(wěn)定振蕩時(shí)的波形圖中，(I)示出了從輸入電壓檢測(cè)部51輸出的電源電壓波形信號(hào)31的示例，(2)示出了從混合電路34輸出的開關(guān)頻率控制信號(hào)33的示例，(3)示出了在開關(guān)脈沖生成部41中形成的三角波載波36和限幅信號(hào)38的示例，(4)示出了第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4的各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示例，并且(5)示出了各個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件3、4的開關(guān)頻率的示例。此外，圖3的(b)的(I)?(5)的波形圖與圖3的(a)的(I)?(5)的波形圖對(duì)應(yīng)。
[0107]如圖3的(a)的波形圖所示，輸入到混合電路34中的電源電壓波形信號(hào)31被反轉(zhuǎn)，根據(jù)來自輸入電流比較部53的功率控制信號(hào)20在上下方向上進(jìn)行電位轉(zhuǎn)換，形成開關(guān)頻率控制信號(hào)33 (參照?qǐng)D3的(a)的(2))。
[0108]此外，開關(guān)頻率控制信號(hào)33的高電位側(cè)受到最低頻率限制電路35的電位Vl的鉗制，被限制為最低頻率fl。
[0109]將頻率根據(jù)開關(guān)頻率控制信號(hào)33的電位而變化的三角波載波36與限幅信號(hào)38進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4的各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(參照?qǐng)D3 的(a)的(4))。
[0110]如圖3的(a)的(5)所示，第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4的各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開關(guān)頻率的大致變化根據(jù)交流電源相位而變化。即，在交流電源相位為O度(360度)和180度附近時(shí)，商用電源的瞬時(shí)電壓值較低，因而以降低開關(guān)頻率、對(duì)瞬時(shí)輸入功率的下降進(jìn)行校正的方式發(fā)揮作用。
[0111]另一方面，在交流電源相位為90度和270度附近時(shí)，商用電源的瞬時(shí)電壓值較高，因而以提高開關(guān)頻率、抑制瞬時(shí)輸入功率的增大的方式發(fā)揮作用。
[0112]通過如上這樣地構(gòu)成，成為如下這樣的結(jié)構(gòu):在交流電源的全部相位中抑制了輸入功率的峰值，并在更大范圍的相位中抑制了輸入功率的下降，即抑制了輸入電流波形的失真。
[0113]此外，在圖3的(a)的(2)、(5)中，在開關(guān)頻率控制信號(hào)33和半導(dǎo)體開關(guān)元件3、4的開關(guān)頻率的波形中，實(shí)線的波形示出了被控制(校正)為比虛線的波形低的輸入功率的情況。圖3的(a)的(2)、(5)所示的實(shí)線的波形與虛線的波形之間的上下方向的位移是由來自輸入電流比較部53的功率控制信號(hào)20控制的。
[0114]另一方面，如圖3的(b)所示，在磁控管不穩(wěn)定振蕩時(shí)以及輸出磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23以前的期間內(nèi)，從輸入電壓檢測(cè)部51輸出的電源電壓波形信號(hào)31被反轉(zhuǎn)，根據(jù)來自諧振電壓比較部52的諧振電壓控制信號(hào)27在上下方向上進(jìn)行電位轉(zhuǎn)換。此外，電源電壓波形信號(hào)31受到最低頻率限制電路35的電位V2的鉗制，被限制為最低頻率fll。此時(shí)的高電位側(cè)的鉗制被設(shè)定為比穩(wěn)定振蕩時(shí)(圖3的(a)所示的Vl的情況)低的電位V2，開關(guān)頻率的最低頻率ΠI升高。
[0115]如上所述，如圖3的(b)的波形圖所示，被輸入到混合電路34的電源電壓波形信號(hào)31被反轉(zhuǎn)，根據(jù)來自諧振電壓比較部52的諧振電壓控制信號(hào)27在上下方向上進(jìn)行電位轉(zhuǎn)換，形成開關(guān)頻率控制信號(hào)33 (參照?qǐng)D3的(b)的(2))。此時(shí)，開關(guān)頻率控制信號(hào)33的高電位側(cè)受到最低頻率限制電路35的電位V2的鉗制，被限制為最低頻率fll。
[0116]將頻率根據(jù)開關(guān)頻率控制信號(hào)33的電位而變化的三角波載波36與限幅信號(hào)38進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4的各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(參照?qǐng)D3 的(b)的(4))。
[0117]如圖3的(b)的(5)所示，第I半導(dǎo)體開關(guān)元件3和第2半導(dǎo)體開關(guān)元件4的各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開關(guān)頻率的大致變化根據(jù)交流電源相位而變化。即，在交流電源相位為O度(360度)和180度附近時(shí)，商用電源的瞬時(shí)電壓值較低，因而以降低開關(guān)頻率、對(duì)瞬時(shí)輸入功率的下降進(jìn)行校正的方式發(fā)揮作用。
[0118]如圖3的(b)所示，在磁控管不穩(wěn)定振蕩時(shí)以及輸出磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23以前的期間內(nèi)，與磁控管穩(wěn)定振蕩時(shí)同樣，在交流電源相位為O度(360度)和180度附近時(shí)，商用電源的瞬時(shí)電壓值較低，因而以降低開關(guān)頻率、對(duì)磁控管的瞬時(shí)加熱功率的下降進(jìn)行校正的方式發(fā)揮作用。
[0119]此外，在交流電源相位為90度和270度附近時(shí)，商用電源的瞬時(shí)電壓值較高，因而以提高開關(guān)頻率、抑制高壓變壓器二次側(cè)的瞬時(shí)電壓增大、即抑制磁控管的瞬時(shí)施加電壓的方式發(fā)揮作用。
[0120]通過如上這樣地構(gòu)成，成為如下這樣的結(jié)構(gòu):能夠在交流電源的全部相位中抑制對(duì)磁控管施加的電壓的峰值，并且在更大范圍的相位中對(duì)加熱功率的下降進(jìn)行校正。即，在實(shí)施方式I的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置中，成為能夠在磁控管啟動(dòng)時(shí)提供更大的電力的結(jié)構(gòu)，縮短磁控管從啟動(dòng)到穩(wěn)定振蕩所需的時(shí)間。
[0121]此外，在磁控管剛剛開始振蕩后，將諧振電壓控制信號(hào)27 (諧振電壓控制信息)作為控制信號(hào)來抑制磁控管的瞬時(shí)施加電壓，因此能夠?qū)⑤斎牍β室种频幂^低。
[0122]因此，通過使用實(shí)施方式I的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，基本不需要來自磁控管12的陰極70的熱電子，難以發(fā)生熱電子不足，因而成為難以產(chǎn)生由熱電子不足引起的模變的結(jié)構(gòu)。
[0123]此外，在圖3的(b)的(2)、(5)中，在開關(guān)頻率控制信號(hào)33和半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)頻率的波形中，實(shí)線的波形示出了將對(duì)磁控管施加的電壓控制(校正)得比虛線的波形低的情況。如后所述，圖3的(b)的(2)、(5)所示的實(shí)線的波形與虛線的波形之間的上下方向的位移是由來自諧振電壓比較部52的諧振電壓控制信息27控制的。
[0124]圖4是示出混合電路34和最低頻率限制電路35的一例的電路圖。在混合電路34中，從輸入電壓檢測(cè)部51輸入的電源電壓波形信號(hào)31 (電源電壓波形信息)在經(jīng)過反轉(zhuǎn)處理后，通過電容耦合提取出其交流成分。
[0125]在輸入電流比較部53中，對(duì)來自輸入電流檢測(cè)部50的輸入電流信號(hào)17 (輸入電流信息)的值(電位)與根據(jù)高頻輸出而設(shè)定的輸入電流比較信號(hào)(輸入電流比較信息)19的閾值(電位)進(jìn)行比較。在輸入電流信號(hào)17比輸入電流比較信號(hào)19高的情況下，輸入電流比較部53輸出功率控制信號(hào)20。當(dāng)所輸出的功率控制信號(hào)(功率控制信息)20被輸入到混合電路34時(shí)，在混合電路34中，閉合開關(guān)SWl，降低開關(guān)頻率控制信號(hào)33的直流成分，將極性控制為提高開關(guān)頻率的方向即降低輸入電流的方向。[0126]在諧振電壓比較部52中，在漏磁變壓器2的一次繞組8與第2電容器6的連接點(diǎn)(E)取出的諧振電路電壓信號(hào)(諧振電路電壓信息)25的值(電位)比諧振電壓比較信號(hào)26的閾值(電位)高的情況下，輸出諧振電壓控制信號(hào)27。在從諧振電壓比較部52被輸入了諧振電壓控制信號(hào)27的混合電路34中，閉合開關(guān)SW2，降低開關(guān)頻率控制信號(hào)33的直流成分，控制為提高開關(guān)頻率的方向即降低諧振電路電壓信號(hào)(諧振電壓信息)25的方向的極性。該諧振電壓通過漏磁變壓器2等，被反映到磁控管12的施加電壓中。
[0127]在實(shí)施方式I中的逆變器電源電路開始開關(guān)動(dòng)作時(shí)(不穩(wěn)定振蕩時(shí))，由于磁控管振蕩檢測(cè)部54沒有檢測(cè)到磁控管12的振蕩，所以不輸出磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23，磁控管振蕩檢測(cè)信息無效，因而閉合開關(guān)SW3 (b)，使諧振電壓控制信號(hào)27對(duì)開關(guān)頻率控制信號(hào)33的作用有效。因此，在實(shí)施方式I中的逆變器電源電路中，在磁控管開始振蕩時(shí)(不穩(wěn)定振蕩時(shí))，執(zhí)行對(duì)磁控管12的施加電壓進(jìn)行控制的電壓控制功能。
[0128]在磁控管振蕩檢測(cè)部54中，根據(jù)輸入電流信號(hào)(輸入電流信息)17的值(電位)超過磁控管振蕩比較信號(hào)(磁控管振蕩比較信息)22的閾值(電位)而檢測(cè)到磁控管12開始振蕩。在從檢測(cè)到開始振蕩到經(jīng)過由延遲電路44設(shè)定的預(yù)定時(shí)間為止的期間，持續(xù)進(jìn)行上述電壓控制功能。
[0129]此外，磁控管振蕩檢測(cè)部54根據(jù)輸入電流信號(hào)17超過磁控管振蕩比較信號(hào)22而檢測(cè)到磁控管12開始振蕩，在經(jīng)過了由延遲電路44設(shè)定的預(yù)定時(shí)間之后，輸出作為有效的磁控管振蕩檢測(cè)信息的磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23?；旌想娐?4在被輸入了磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23時(shí)，閉合開關(guān)SW3(a)，使功率控制信號(hào)20對(duì)開關(guān)頻率控制信號(hào)33的作用有效。因此，在實(shí)施方式I的逆變器電源電路中，在從磁控管開始振蕩起經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間后，執(zhí)行對(duì)逆變器電源電路的輸入電流進(jìn)行控制的功率控制功能。
[0130]在如上這樣構(gòu)成的混合電路34中，反轉(zhuǎn)后的電源電壓波形信號(hào)31的交流成分根據(jù)諧振電壓控制信號(hào)27或者功率控制信號(hào)20受到控制，被輸入到最低頻率限制電路35。
[0131]在最低頻率限制電路35中，在沒有輸出磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23的期間(不穩(wěn)定振蕩期間)，即在磁控管振蕩檢測(cè)信息無效的期間，開關(guān)SW4與(b)側(cè)(參照?qǐng)D4)連接而選擇電壓V2。
[0132]如上所述，在從磁控管振蕩檢測(cè)部54輸出了磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23時(shí)，開關(guān)SW4與(a )側(cè)(參照?qǐng)D4 )連接，選擇比電壓V2高的電壓VI。
[0133]因此，根據(jù)磁控管12的不穩(wěn)定振蕩/穩(wěn)定振蕩的狀態(tài)，切換開關(guān)頻率控制信號(hào)33的高電位側(cè)的限制值、即開關(guān)頻率的最低側(cè)限制頻率，在磁控管12不穩(wěn)定振蕩時(shí)和開始振蕩時(shí)，控制為第2頻率(fll)，在輸出了磁控管振蕩檢測(cè)信息23的穩(wěn)定振蕩之后，切換到比第2頻率(fll)低的第I頻率(fI)來進(jìn)行控制。
[0134]如上所述，在實(shí)施方式I的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置中，在磁控管12不穩(wěn)定振蕩時(shí)和開始振蕩時(shí)，通過將最低頻率限制為避開了諧振頻率fOl的第2頻率(Π1)，由此以如下方式進(jìn)行工作:使得電壓控制功能穩(wěn)定地工作，并且抑制了磁控管開始振蕩時(shí)的模變。另一方面，在磁控管12穩(wěn)定振蕩時(shí)，通過將最低頻率限制為比第2頻率(Π1)低且避開了諧振頻率(fOl)的第I頻率(Π)，能夠使得功率控制功能穩(wěn)定地工作，同時(shí)能夠降低輸入電流波形的失真。
[0135]此外，雖然未圖示，但實(shí)施方式I的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置也可以構(gòu)成為:在輸出有效的磁控管振蕩檢測(cè)信息(磁控管振蕩檢測(cè)信號(hào)23)的期間，替代圖4中的電源電壓波形信息(電源電壓波形信號(hào)31)，而使用通過圖1所示的電流互感器14和第I整流電路15而得到的輸入電流波形信息(輸入電流波形信號(hào)42)。這樣構(gòu)成的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置對(duì)于輸入電源電流波形的失真的校正更為有效。
[0136]如上這樣地使用輸入電流波形信息來替代電源電壓波形信息的方式是基于以下原理:能夠通過相反極性來對(duì)輸入電流波形信息中包含的輸入電源電流波形的失真信息進(jìn)行校正(抵消)。
[0137]在本發(fā)明中，在磁控管開始穩(wěn)定振蕩以前的期間內(nèi)進(jìn)行電壓控制，該電壓控制能夠防止對(duì)磁控管和漏磁變壓器的二次側(cè)的整流電路施加過大的電壓并且縮短直到磁控管穩(wěn)定振蕩為止的時(shí)間，并且通過附加簡(jiǎn)單的電路，能夠消除銳度非常高的諧振電路的影響。
[0138]此外，根據(jù)本發(fā)明，即使在磁控管剛剛開始穩(wěn)定振蕩后、其振蕩尚不穩(wěn)定的期間，也能夠防止對(duì)磁控管和漏磁變壓器的二次側(cè)的整流電路施加過大的電壓。
[0139]此外，根據(jù)本發(fā)明，即使在磁控管的穩(wěn)定振蕩期間，也進(jìn)行能夠降低輸入電流波形失真的功率控制，并且能夠消除銳度高的諧振電路的影響。
[0140]根據(jù)本發(fā)明的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，在磁控管不穩(wěn)定振蕩時(shí)和開始振蕩時(shí)，能夠控制為既限制了磁控管施加電壓的峰值又增大了陰極的輸入功率，因此既能防止對(duì)磁控管和二次側(cè)整流電路施加過大的電壓，又能縮短直到開始振蕩所需的時(shí)間。
[0141]此外，根據(jù)本發(fā)明，在從磁控管開始振蕩到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間為止的期間、即在磁控管的振蕩不穩(wěn)定的期間，執(zhí)行電壓控制功能，既能防止對(duì)磁控管和二次側(cè)整流電路施加過大的電壓，又能夠抑制模變。
[0142]此外，根據(jù)本發(fā)明，在磁控管振蕩時(shí)，起到了既能抑制瞬時(shí)輸入功率的峰值又能擴(kuò)大商用電源中的磁控管振蕩的相位范圍的作用，因而能夠抑制商用電源的電流波形的失真。
[0143]在實(shí)施方式中，已經(jīng)以一定的詳細(xì)度對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是實(shí)施方式的公開內(nèi)容可改變結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，在不脫離所請(qǐng)求的本發(fā)明的范圍和思想的情況下，可以改變實(shí)施方式中的要素組合或順序。
[0144]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0145]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可在短時(shí)間內(nèi)使磁控管穩(wěn)定地振蕩的可靠性高的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，因而對(duì)于像微波爐等那樣使用了磁控管的高頻加熱是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其對(duì)逆變器電源電路進(jìn)行控制，其中，該逆變器電源電路具有: 直流電源電路，其形成對(duì)交流電源的電壓進(jìn)行整流而得到的直流電源； 至少一組以上的串聯(lián)電路，其被輸入所述直流電源，并且具有至少兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件； 諧振電路，其由漏磁變壓器的一次繞組和電容器串聯(lián)連接而成，并且與所述串聯(lián)電路連接；以及 整流電路，其與所述漏磁變壓器的二次繞組連接，對(duì)磁控管提供高電壓， 所述高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置中的控制電路具有: 輸入電流檢測(cè)部，其檢測(cè)所述交流電源的輸入電流，輸出輸入電流信息； 輸入電壓檢測(cè)部，其檢測(cè)所述交流電源的輸入電壓，輸出電源電壓波形信息； 諧振電壓比較部，其根據(jù)從所述漏磁變壓器取出的諧振電路電壓信息，輸出諧振電壓控制信息； 輸入電流比較部，其根據(jù)所述輸入電流信息輸出功率控制信息； 磁控管振蕩檢測(cè)部，其將所述輸入電流信息與磁控管振蕩比較信息進(jìn)行比較，當(dāng)從所述輸入電流信息超過閾值起經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間時(shí)，視為所述磁控管處于穩(wěn)定振蕩而使磁控管振蕩檢測(cè)信息有效; 混合電路，其按照根據(jù)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息而選擇的所述諧振電壓控制信息或所述功率控制信息，基于所述電源電壓波形信息形成開關(guān)頻率控制信息； 最低頻率限制電路，其根據(jù)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息選擇預(yù)定的最低頻率，限制從所述混合電路輸出的所述開關(guān)頻率控制信息的最低頻率；以及 開關(guān)脈沖生成部，其根據(jù)來自所述最低頻率限制電路的所述開關(guān)頻率控制信息，形成驅(qū)動(dòng)各個(gè)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸出到各個(gè)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中， 該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置構(gòu)成為:在所述磁控管振蕩檢測(cè)部使所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效以前的不穩(wěn)定振蕩期間，所述最低頻率限制電路將從所述混合電路輸出的開關(guān)頻率控制信息中的最低電位鉗制于比所述磁控管穩(wěn)定振蕩時(shí)的電位低的電位，限制開關(guān)頻率的最低頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中， 該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置構(gòu)成為:在所述磁控管振蕩檢測(cè)部使所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效的穩(wěn)定振蕩期間，所述最低頻率限制電路將從所述混合電路輸出的開關(guān)頻率控制信息中的最低電位鉗制于比所述磁控管不穩(wěn)定振蕩的期間中的電位高的電位，使得開關(guān)頻率的最低頻率比不穩(wěn)定振蕩期間低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中， 該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置構(gòu)成為:在所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效以前的不穩(wěn)定振蕩期間，所述混合電路構(gòu)成為根據(jù)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息，使所述諧振電壓控制信息作用于所述開關(guān)頻率控制信息，該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置執(zhí)行對(duì)所述磁控管的不穩(wěn)定振蕩期間中的所述磁控管的施加電壓進(jìn)行控制的電壓控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中，該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置構(gòu)成為:所述磁控管振蕩檢測(cè)部將所述輸入電流信息與所述磁控管振蕩比較信息進(jìn)行比較，根據(jù)表示所述輸入電流信息的電位超過表示所述預(yù)定閾值的電位的情況而檢測(cè)到所述磁控管的振蕩開始，在從該振蕩開始起經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間之后，視為所述磁控管處于穩(wěn)定振蕩而使所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中， 該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置構(gòu)成為:所述混合電路構(gòu)成為，當(dāng)所述磁控管振蕩檢測(cè)信息被設(shè)為有效時(shí)，使所述功率控制信息作用于所述開關(guān)頻率控制信息，該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置執(zhí)行對(duì)所述磁控管的穩(wěn)定振蕩期間中輸入到所述逆變器電源電路的輸入電流進(jìn)行控制的功率控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中的任意一項(xiàng)所述的高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中， 該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置構(gòu)成為:所述混合電路在輸出了有效的磁控管振蕩檢 測(cè)信息的穩(wěn)定振蕩期間，替代電源電壓波形信息，而使用對(duì)所述交流電源的輸入電流進(jìn)行整流得到的輸入電流波形信息。
8.一種高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置，其中， 該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置具有:形成對(duì)交流電源的電壓進(jìn)行整流而得到的直流電源的直流電源電路、至少一組以上的具有兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件的串聯(lián)電路、由漏磁變壓器的一次繞組與電容器串聯(lián)連接而成的諧振電路、以及與所述漏磁變壓器的二次繞組連接的對(duì)磁控管提供高電壓的整流電路， 該高頻介質(zhì)加熱用電力控制裝置具有控制逆變器電源電路的控制電路，該逆變器電源電路對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的通/斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)制而轉(zhuǎn)換成高頻電力，并將漏磁變壓器的二次側(cè)產(chǎn)生的輸出施加于所述磁控管來對(duì)該磁控管進(jìn)行振蕩驅(qū)動(dòng)，其中， 所述控制電路具有磁控管振蕩檢測(cè)部，該磁控管振蕩檢測(cè)部根據(jù)所述交流電源的輸入電流檢測(cè)所述磁控管的振蕩開始，在檢測(cè)到所述磁控管的振蕩開始后，經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后使得磁控管振蕩檢測(cè)信息有效， 并且所述制御電路具有: 電壓/功率控制功能，其切換到控制所述磁控管的施加電壓的電壓控制或控制所述逆變器電源電路的輸入電流的功率控制來進(jìn)行控制；以及 最低頻率限制功能，其將所述開關(guān)頻率的最低頻率切換到第I頻率或者高于所述第I頻率的第2頻率而限制所述逆變器電源電路， 所述控制電路構(gòu)成為: 在所述逆變器電源電路開始工作時(shí)，執(zhí)行所述電壓控制并且將所述開關(guān)頻率的最低頻率設(shè)定為所述第2頻率，并且 在所述磁控管振蕩檢測(cè)部使得所述磁控管振蕩檢測(cè)信息有效后，執(zhí)行所述功率控制并且將所述開關(guān)頻率的最低頻率切換為所述第I頻率來進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】H05B6/66GK103716931SQ201310454359
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】末永治雄, 守屋英明, 城川信夫, 木下學(xué), 森川久 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社