[發明專利]高頻介質加熱用電力控制裝置

有效

• 申請號: 201310454359.1
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103716931A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 末永治雄;守屋英明;城川信夫;木下學;森川久
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H05B6/68
• 分類號: H05B6/68;H05B6/66
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及像微波爐等那樣使用了作為微波產生裝置的磁控管的高頻加熱，尤其是涉及對逆變器電源電路進行控制的高頻介質加熱用電力控制裝置，其中，所述逆變器電源電路用于對該磁控管進行驅動控制。

背景技術

由于現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。在當前的各個領域中都在積極地推進電源的小型化、輕量化和低成本化。在利用由磁控管產生的微波來烹調食品的高頻加熱裝置領域中，對于用于驅動磁控管的電源，可以通過使用了開關元件的逆變器電源電路來實現小型化和輕量化。

尤其是在作為本發明的對象的高頻逆變器電源電路中，使用了利用兩個開關元件（晶體管）來構成電橋臂的諧振型電路方式（例如，參照專利文獻1）。

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構，晶體管的集電極-發射極間的耐壓小于單晶體管型，不需要很大的耐壓。因此，在成為電橋臂結構時，晶體管的集電極-發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。

接下來，對此類逆變器電源電路的諧振特性進行說明。圖5是示出由電感L和電容C構成串聯諧振電路的此類逆變器電源電路中的諧振特性的波形圖。

圖5的（a）是示出對逆變器電源電路的串聯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，橫軸對應于開關頻率[f]，縱軸對應于流過漏磁變壓器的一次側的電流[I]。

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，橫軸對應于開關頻率[f]，縱軸對應于漏磁變壓器的二次側產生的電壓。

串聯諧振電路的阻抗在諧振頻率為f0時達到最小，并隨著遠離該諧振頻率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I1最大，隨著頻率向f1、f2、f3增大，電流I1減少。

在實際的逆變器動作中，將高于諧振頻率f0的特定頻率范圍（例如，f1～f3）設為使用范圍。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載特性，與商用電源的相位相應地改變開關頻率。

在逆變器動作中，例如，利用圖5的（a）所示的特性曲線（A）的諧振特性調整開關頻率，在不需要將磁控管施加電壓相對于商用電源電壓的升壓比設得較高的、商用電源的瞬時電壓最高的90度和270度附近的相位處，將開關頻率設定為最高值。

例如，在以200W來使用微波爐的高頻輸出的情況下，開關頻率設定為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，開關頻率被設定得低。此外，在以1000W來使用高頻輸出的情況下，設定為更低的開關頻率。

當然，輸入功率或者輸入電流等是受控制的，因而該開關頻率隨著商用電源的電壓、磁控管溫度等的變化而變化。

此外，在商用電源的瞬時電壓最低的0度和180度附近的相位處，按照不施加高電壓則不進行高頻振蕩的磁控管特性，將開關頻率降低到諧振頻率f0附近，提高磁控管施加電壓相對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定得較大。

如上所述，通過按照電源的每個相位來改變逆變器動作的開關頻率，能夠實現基波（商用電源頻率）成分多且高頻波成分少的電流波形。

圖6是專利文獻1所記載的雙晶體管電橋臂結構，示出了利用半導體開關元件進行驅動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1半導體開關元件103、第2半導體開關元件104、第1電容器105、第2電容器106、第3電容器107（平滑電容器）、二次側整流電路（全波倍壓整流電路）111、磁控管112和驅動部113構成。

直流電源101對商用電源進行全波整流而形成直流電壓VDC，并將所形成的直流電壓VDC經由第1半導體開關元件103施加于第2電容器106與漏磁變壓器102的一次繞組108的串聯電路。第1半導體開關元件103與第2半導體開關元件104串聯連接，漏磁變壓器102的一次繞組108和第2電容器106的串聯電路與第2半導體開關元件104并聯連接。

第1電容器105與第2半導體開關元件104并聯連接。由漏磁變壓器102的二次繞組109產生的高電壓輸出被二次側整流電路111轉換成直流高電壓，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對磁控管112的陰極提供電流。