WO2021194302A1 - 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법 - Google Patents

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    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present specification relates to an induction heating device and a control method of the induction heating device.
  • a method of heating a container using electrical energy is largely classified into a resistance heating method and an induction heating method.
  • the resistance heating method is a method of heating a container using thermal energy generated when electric energy is supplied to a non-metallic heating element such as a metal resistance wire or silicon carbide.
  • the induction heating method is a method of generating an eddy current in a metal container using a magnetic field generated around the working coil when electric energy is supplied to the working coil to heat the container itself.
  • the induction heating device may include two or more heating zones and two or more working coils corresponding thereto. For example, when a user using an induction heating device having two heating zones puts a container on each of the two heating zones and wants to cook at the same time, power for driving each of the two working coils is supplied. Each working coil is driven with a driving frequency corresponding to a requested output value set by a user.
  • interference noise is generated according to the driving of the working coils.
  • the interference noise generated in this way causes a user who uses the induction heating device to feel a great inconvenience, and also causes the user to suspect the failure of the induction heating device.
  • One of the methods for removing interference noise generated when two or more working coils are driven is to adjust the driving frequency of the working coil being driven so that the difference between the driving frequencies of each working coil is out of the audible frequency band.
  • the driving frequency of the working coil is adjusted, there is a problem that the actual output value of the working coil does not match the requested output value set by the user.
  • the actual output value of the working coil is higher than the required output value, so there is a possibility that the container is overheated.
  • the driving frequency of the working coil being driven is increased to remove the interference noise, the actual output value of the working coil is lower than the required output value, so the container may not be sufficiently heated.
  • An object of the present specification is to prevent the generation of interference noise when two or more working coils are simultaneously driven while maintaining the output value of each working coil to be the same as the required output value set by the user and a control method of the induction heating device is to provide
  • the difference between the first driving frequency and the second driving frequency Control for removing interference noise is performed based on
  • the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in a predetermined first reference range (eg, 8 kHz or more and less than 20 kHz)
  • the first driving frequency and The difference value of the second driving frequency is set equal to a predetermined noise avoidance value (eg, 22 kHz).
  • the first driving frequency and the second driving frequency 2 when the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in a predetermined second reference range (eg, 2 kHz or more and less than 8 kHz), the first driving frequency and the second driving frequency 2 Set the same driving frequency. Since the difference between the first driving frequency and the second driving frequency is out of the audible frequency band or becomes 0 by this control, the interference noise may be removed.
  • a predetermined second reference range eg, 2 kHz or more and less than 8 kHz
  • the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in the predetermined first reference range.
  • the induction heating device according to the specification adjusts the magnitude of the first driving frequency. As such, as the size of the first driving frequency is adjusted, the actual output value of the first working coil may be different from the required output value of the first working coil set by the user.
  • the induction heating apparatus adjusts the duty ratio of the switching signal supplied to the first inverter circuit for supplying current to the first working coil.
  • the induction heating device is a first working coil, a first working coil driven at a first driving frequency corresponding to a first required output value of the first working coil to supply a current to the first working coil an inverter circuit, a second working coil, a second inverter circuit that corresponds to a second required output value of the second working coil and is driven at a second driving frequency greater than the first driving frequency to supply a current to the second working coil;
  • the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in a predetermined first reference range, the duty ratio of the switching signal input to the first inverter circuit and the magnitude of the first driving frequency are adjusted.
  • a controller configured to set a difference value between the first driving frequency and the second driving frequency to be equal to a predetermined noise avoidance value.
  • the controller when the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in a predetermined first reference range, the controller adjusts the duty ratio of the switching signal input to the first inverter circuit.
  • a predetermined reference duty ratio is changed and the magnitude of the first driving frequency is changed to a predetermined noise avoidance frequency.
  • the noise avoidance frequency is a value obtained by subtracting the noise avoidance value from the second driving frequency.
  • the controller is a switching signal input to the first inverter circuit when the actual output value of the first working coil is smaller than the first required output value after the magnitude of the first driving frequency is changed increase the duty ratio of
  • the controller is a switching signal input to the first inverter circuit when the actual output value of the first working coil is greater than the first required output value after the magnitude of the first driving frequency is changed reduce the duty ratio of
  • the actual output value of the first working coil is maintained to be the same as the first required output value.
  • the controller when the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in a predetermined second reference range, the controller sets the first driving frequency and the second driving frequency to be the same set to a value.
  • a first working coil a first inverter circuit driven at a first driving frequency corresponding to a first required output value of the first working coil to supply a current to the first working coil
  • Induction heating comprising two working coils, a second inverter circuit corresponding to the second required output value of the second working coil and driven at a second driving frequency greater than the first driving frequency to supply a current to the second working coil
  • the control method of the apparatus includes: calculating a difference value between the first driving frequency and the second driving frequency; comparing the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency with a predetermined reference range; When the difference between the first driving frequency and the second driving frequency is within a predetermined reference range, the first driving frequency is adjusted by adjusting the duty ratio of the switching signal input to the first inverter circuit and the size of the first driving frequency. and setting a difference value between the frequency and the second driving frequency to be equal to a predetermined noise avoidance value.
  • the step of setting the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency to be the same as a predetermined noise avoidance value is the difference between the first driving frequency and the second driving frequency.
  • the noise avoidance frequency is a value obtained by subtracting the noise avoidance value from the second driving frequency.
  • the step of setting the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency to be the same as a predetermined noise avoidance value includes the first walking after the magnitude of the first driving frequency is changed.
  • the method further includes increasing a duty ratio of a switching signal input to the first inverter circuit when the actual output value of the coil is smaller than the first required output value.
  • the step of setting the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency to be the same as a predetermined noise avoidance value includes the first walking after the magnitude of the first driving frequency is changed.
  • the method further includes reducing a duty ratio of a switching signal input to the first inverter circuit when the actual output value of the coil is greater than the first required output value.
  • the actual output value of the first working coil is maintained to be the same as the first required output value.
  • the method further includes setting the two driving frequencies to the same value.
  • the output value of each working coil is maintained to be the same as the required output value set by the user, and the generation of interference noise by the working coils is prevented.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • 3 is a graph showing an output value corresponding to a driving frequency of each working coil when two working coils are driven.
  • FIG. 4 is a waveform diagram illustrating a duty ratio of a switching signal input to an inverter circuit of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 5 is a graph illustrating a change in an output value of a working coil according to a duty ratio of a switching signal input to an inverter circuit of an induction heating device according to an embodiment of the present specification and control of a driving frequency of the working coil.
  • FIG. 6 is a graph showing changes in the driving frequency and output value of the working coil according to the separation mode noise avoidance control of the induction heating apparatus according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 7 is a graph showing changes in the driving frequency and output value of the working coil according to the separation mode noise avoidance control of the induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • FIG. 8 is a graph showing changes in the driving frequency and output value of the working coil according to the separation mode noise avoidance control of the induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a control method of an induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process in which separation mode noise avoidance control is performed in a control method of an induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • the induction heating device 10 includes a case 102 constituting a body and a cover plate 104 coupled with the case 102 to seal the case 102 .
  • the cover plate 104 is coupled to the upper surface of the case 102 to seal the space formed inside the case 102 from the outside.
  • the cover plate 104 includes a top plate 106 on which a container for cooking food can be placed.
  • the upper plate part 106 may be made of a tempered glass material such as ceramic glass, but the material of the upper plate part 106 may vary depending on the embodiment.
  • the working coil assemblies 122 and 124 and heating regions 12 and 14 respectively corresponding to the upper plate part 106 are formed.
  • lines or figures corresponding to the heating regions 12 and 14 may be printed or displayed on the upper plate portion 106 .
  • the case 102 may have a hexahedral shape with an open top.
  • Working coil assemblies 122 and 124 for heating the container are disposed in the space formed inside the case 102 .
  • an interface unit having a function of allowing a user to apply power or adjusting the power level of each heating region 12 , 14 , and a function of displaying information related to the induction heating device 10 inside the case 102 . (114) is provided.
  • the interface unit 114 may be formed of a touch panel capable of both inputting information and displaying information by touch, but an interface unit 114 having a different structure may be used according to an embodiment.
  • the upper plate part 106 is provided with a manipulation area 118 disposed at a position corresponding to the interface part 114 .
  • characters or images may be preprinted on the manipulation area 118 .
  • a user may perform a desired operation by touching a specific point of the manipulation area 118 with reference to characters or images printed in advance on the manipulation area 118 .
  • information output by the interface unit 114 may be displayed through the manipulation area 118 .
  • a power supply unit 112 for supplying power to the working coil assemblies 122 and 124 or the interface unit 114 is disposed in a space formed inside the case 102 .
  • two working coil assemblies disposed inside the case 102 that is, the first working coil assembly 122 and the second working coil assembly 124 are exemplarily shown, but in the embodiment In some cases, three or more working coil assemblies may be disposed inside the case 102 .
  • the working coil assemblies 122 and 124 include a working coil that forms an induced magnetic field using a high-frequency alternating current supplied by the power supply unit 112 and an insulating sheet for protecting the coil from heat generated by the container.
  • the first working coil assembly 122 includes a first working coil 132 and a first insulating sheet 130 for heating a vessel placed in the first heating region 12 .
  • the second working coil 124 includes a second working coil and a second heat insulating sheet. In some embodiments, the heat insulating sheet may not be disposed.
  • a temperature sensor is disposed at the center of each working coil.
  • a temperature sensor 134 is disposed at the center of the first working coil 134 .
  • a temperature sensor measures the temperature of the vessel placed in each heating zone.
  • the temperature sensor may be a thermistor temperature sensor having a variable resistance in which the resistance value changes according to the temperature of the container, but is not limited thereto.
  • the temperature sensor outputs a sensing voltage corresponding to the temperature of the container, and the sensing voltage output from the temperature sensor is transmitted to the controller.
  • the controller checks the temperature of the container based on the magnitude of the sensing voltage output from the temperature sensor, and performs a preset overheat protection operation when the temperature of the container is greater than or equal to a predetermined reference value.
  • a substrate on which a plurality of circuits or devices including a controller is mounted may be disposed in a space formed inside the case 102 .
  • the controller may perform a heating operation by driving each working coil according to a user's heating start command input through the interface unit 114 .
  • the controller stops the driving of the working coil to end the heating operation.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • the induction heating device 10 is a first rectifying circuit 202, a first smoothing circuit (L1, C1), a first inverter circuit 204, a first working Coil 132 , second rectifying circuit 212 , second smoothing circuits L2 and C2 , second inverter circuit 214 , second working coil 142 , first driving circuit 22 , second driving circuit 24 and a controller 2 .
  • the first rectifying circuit 202 and the second rectifying circuit 212 rectify the AC input voltage supplied from the input power supply 20 to respectively output a voltage having a pulsating waveform.
  • the first rectifying circuit 202 and the second rectifying circuit 212 may each be a circuit (eg, a bridge rectifying circuit) including a plurality of diode elements.
  • the first smoothing circuits L1 and C1 and the second smoothing circuits L2 and C2 smooth the voltage rectified by the first rectifying circuit 202 and the second rectifying circuit 212 to output a DC link voltage, respectively.
  • the first smoothing circuits L1 and C1 include a first inductor L1 and a first DC link capacitor C1
  • the second smoothing circuits L2 and C2 include a second inductor L2 and a second DC link.
  • a capacitor C2 is included.
  • the first inverter circuit 204 and the second inverter circuit 214 convert the DC link voltage output from the first smoothing circuits L1 and C1 and the second smoothing circuits L2 and C2 to the first working coil 132 and Each of the second working coils 142 is converted into an AC voltage for driving.
  • the first inverter circuit 204 and the second inverter circuit 214 may be configured in different topologies.
  • the first inverter circuit 204 includes four switching elements, that is, a first switching element SW1 , a second switching element SW2 , a third switching element SW3 , and a fourth Consists of a full-bridge inverter circuit including a switching element (SW4)
  • the second inverter circuit 214 is two switching elements, namely the fifth switching element (SW5), the sixth switching element (SW6) and two capacitors ( It may be configured as a half-bridge inverter circuit including C3 and C4).
  • the topology of the first inverter circuit 204 and the second inverter circuit 214 may vary according to embodiments.
  • the first inverter circuit 204 and the second inverter circuit 214 are configured in different topologies are the first driving frequency and the second of the first working coil 132 driven by the first inverter circuit 204 .
  • This is to set the second driving frequency of the second working coil 142 driven by the inverter circuit 204 to be different from each other.
  • FIG. 2 when the two inverter circuits are configured as a full-bridge inverter circuit and a half-bridge inverter circuit, respectively, a difference value between the driving frequencies of each working coil becomes large. Accordingly, as will be described later, when the driving frequency is adjusted to remove interference noise, the amount of adjustment of the driving frequency is reduced.
  • the first switching element SW1 and the second switching element SW2 included in the first inverter circuit 204 include the first switching signal S1 and the second switching signal S2 output from the first driving circuit 22 . ) is alternately turned on/off by
  • the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 included in the first inverter circuit 204 include the third switching signal S3 and the fourth switching signal output from the first driving circuit 22 ( S4) is alternately turned on/off.
  • the fifth switching element SW5 and the sixth switching element SW6 included in the second inverter circuit 214 include the fifth switching signal S5 and the sixth switching signal output from the second driving circuit 24 ( S6) is alternately turned on/off.
  • that two switching elements are alternately turned on/off means that when one switching element is turned on, the other switching element is turned off.
  • the first switching element SW1 and the third switching element SW3 are turned on
  • the second switching element SW2 and the fourth switching element SW4 are turned off.
  • the first switching element SW1 and the third switching element SW3 are turned off
  • the second switching element SW2 and the fourth switching element SW4 are turned on.
  • the alternating turn-on/turn-off operation of the switching element is repeatedly performed, the DC link voltage input to each of the inverter circuits 204 and 214 is converted into an AC voltage. Accordingly, alternating current for driving each of the working coils 132 and 142 is supplied to each of the working coils 132 and 142 .
  • the first switching signal S1, the second switching signal S2, the third switching signal S3, the fourth switching signal S4, the fifth switching signal S5, the sixth switching signal S6 are pulse width modulation (PWM) signals each having a predetermined duty ratio.
  • the first working coil 132 When the AC current output from the first inverter circuit 204 is supplied to the first working coil 132 , the first working coil 132 is driven. When the first working coil 132 is driven, an eddy current flows in the vessel placed on the upper portion of the first working coil 132 and the vessel is heated. Similarly, when the AC current output from the second inverter circuit 214 is supplied to the second working coil 142 , the second working coil 214 is driven. When each working coil is driven, the amount of thermal energy supplied to the container varies according to the amount of power generated by the driving of the working coil, that is, the output value of the working coil.
  • the controller 2 determines the driving frequency of each of the working coils 132 and 142 to correspond to the power level for each heating region set by the user.
  • the controller 2 drives each of the working coils 132 and 142 with reference to a table in which a driving frequency corresponding to each power level is recorded or a relational expression between each power level and the driving frequency. frequency can be determined.
  • the controller 2 supplies a control signal corresponding to the determined driving frequency to each of the driving circuits 22 and 24 .
  • Each of the driving circuits 22 and 25 includes switching signals S1, S2, S3, S4, S5, S6) are output.
  • the control interface of the induction heating device 10 When the user operates the control interface of the induction heating device 10 to change the induction heating device 10 to a power-on state, power is supplied to the induction heating device from the input power source 20 and the induction heating device is It is in standby mode. The user then places the vessel on top of the working coil of the induction heating device and gives a command to start heating the working coil by setting the power level for the vessel. When the user gives a heating start command, the output value required for the working coil 132, that is, the required output value is determined according to the power level set by the user.
  • the controller 220 Upon receiving the heating start command by the user, the controller 220 sets a driving frequency corresponding to the requested output value, and supplies a control signal corresponding to the set driving frequency to the driving circuits 22 and 24 . Accordingly, the working coils 132 and 142 are driven while the switching signals S1 , S2 , S3 , S4 , S5 , and S6 are output from the driving circuits 22 and 24 . When the working coils 132 and 142 are driven, an eddy current flows through the vessel and the vessel is heated.
  • the controller 2 calculates a difference value between the first driving frequency of the first working coil 132 and the second driving frequency of the second working coil 142, and the calculated difference value is compared with a predetermined reference range to perform noise avoidance control.
  • the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency means a value obtained by subtracting a small value from a larger value of the first driving frequency and the second driving frequency.
  • 3 is a graph showing an output value corresponding to a driving frequency of each working coil when two working coils are driven.
  • a graph 31 indicating an output value according to a driving frequency of the first working coil 132 and a graph 32 indicating an output value according to a driving frequency of the second working coil 142 are respectively shown.
  • the magnitude of the resonance frequency fr1 of the first working coil 132 is smaller than the magnitude of the resonance frequency fr2 of the second working coil 142 . Accordingly, the magnitude of the first driving frequency fd1 of the first working coil 132 is also smaller than the magnitude of the second driving frequency fd2 of the second working coil 142 .
  • the driving frequency of each working coil is set to a value greater than the limit frequency.
  • the limiting frequency is set to a value equal to the resonant frequency of each working coil or a value greater than the resonant frequency of each working coil. Accordingly, as shown in FIG. 3 , as the driving frequency of each working coil increases, the output value of each working coil decreases.
  • the controller 2 calculates a difference value between the first driving frequency fd1 of the first working coil 132 and the second driving frequency fd2 of the second working coil 142, and sets the calculated difference value to a predetermined value.
  • the noise avoidance control is performed in comparison with the first reference range and the second reference range.
  • the first reference range and the second reference range may be set differently depending on the embodiment.
  • the first reference range may be set to 8 kHz or more and less than 20 kHz
  • the second reference range may be set to 2 kHz or more and less than 8 kHz.
  • boundary values eg, 2, 8, 20
  • boundary values eg, 2, 8, 20
  • the controller 2 performs the separation mode noise avoidance control.
  • the separation mode noise avoidance control removes interference noise by changing the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency to be greater than the maximum boundary value (eg, 20 kHz) of the audible frequency band (eg, 2 kHz to 20 kHz).
  • the controller 2 adjusts the duty ratio of the switching signal input to the first inverter circuit 204 having a first driving frequency smaller than the second driving frequency and the magnitude of the first driving frequency.
  • a difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is set equal to a predetermined noise avoidance value (eg, 22 kHz). Since the difference between the first driving frequency and the second driving frequency is out of the audible frequency band by this control, the interference noise is removed.
  • the noise avoidance value may be set differently according to embodiments.
  • the controller 2 performs coupling mode noise avoidance control.
  • the coupling mode noise avoidance control means removing the interference noise by making the difference between the first driving frequency and the second driving frequency to be 0, which is a value not included in the audible frequency band (eg, 2 kHz to 20 kHz). .
  • the controller 2 sets the first driving frequency and the second driving frequency to the same value. For example, the controller 2 may increase the magnitude of the first driving frequency to be the same as the second driving frequency or decrease the magnitude of the second driving frequency to be the same as the first driving frequency. As another example, the controller 2 may change the first driving frequency and the second driving frequency to a preset frequency value, respectively. Since the difference between the first driving frequency and the second driving frequency becomes 0 by this control, no interference noise is generated.
  • the controller 2 does not change the first driving frequency and the second driving frequency.
  • the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is not included in the first reference range and the second reference range, the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is out of the audible frequency band and no interference noise is generated , the controller 2 maintains the first driving frequency and the second driving frequency unchanged.
  • FIG. 4 is a waveform diagram illustrating a duty ratio of a switching signal input to an inverter circuit of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • the controller 2 controls the duty ratio of the switching signal input to the first inverter circuit and the magnitude of the first driving frequency. to set the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency to be the same as the noise avoidance value.
  • FIG. 4 shows a waveform of a switching signal input to the first inverter circuit 204 or the second inverter circuit 214 of the induction heating device 10 of the present specification.
  • the voltage of the switching signal is alternately changed to a high level and a low level according to a predetermined period (T).
  • T a predetermined period
  • a section in which the voltage of the switching signal is at a high level within one period T of the switching signal is referred to as an on duty section, and a section in which the voltage of the switching signal is at a low level is referred to as an off duty section.
  • the duty ratio of the switching signal is defined as the ratio occupied by the on-duty section t1 within one period T of the switching signal. For example, if one period of the switching signal is 1 second and the time of the on-duty section is 0.5 seconds, the duty ratio of the switching signal is 0.5 or 50%. As another example, if one period of the switching signal is 1 second and the time of the on-duty section is 0.2 seconds, the duty ratio of the switching signal is 0.2 or 20%.
  • the switching signals applied to the inverter circuit alternately represent high-level and low-level voltages. For example, when voltages of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 are at high levels, the second switching signal SW2 and the fourth switching signal SW4 ) is at a low level. As another example, when the voltage of the fifth switching signal SW5 input to the second inverter circuit 214 is at the low level, the voltage of the sixth switching signal SW6 becomes the high level.
  • the controller 2 adjusts the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 among the switching signals input to the first inverter circuit 204 .
  • a method is described.
  • the controller 2 may adjust the duty ratio of the second switching signal SW2 and the fourth switching signal SW4.
  • FIG. 5 is a graph illustrating a change in an output value of a working coil according to a duty ratio of a switching signal input to an inverter circuit of an induction heating device according to an embodiment of the present specification and control of a driving frequency of the working coil.
  • FIG. 5 is a graph showing the driving frequency and output value of the first working coil 132 when the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 is 50%;
  • the driving frequency and the output value of the first working coil 132 are Graphs 52 are each shown.
  • the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 is 50%
  • the actual output value of the first working coil 132 is becomes P1.
  • the actual operation of the first working coil 132 is changed to X2.
  • the output value becomes much larger than P1. Therefore, there is a problem in that the actual output value of the first working coil 132 becomes larger than the first required output value of the first working coil 132 corresponding to the power level set by the user.
  • the controller 2 changes the driving frequency of the first working coil 132 from X1 to X2, the actual output value of the first working coil 132 does not increase and remains the same as P1. .
  • the controller 2 of the induction heating apparatus performs separation mode noise avoidance control
  • the magnitude of the first driving frequency fd1 is smaller than the magnitude of the second driving frequency fd2 .
  • FIG. 6 is a graph showing changes in the driving frequency and output value of the working coil according to the separation mode noise avoidance control of the induction heating apparatus according to an embodiment of the present specification.
  • 6 is a graph showing the driving frequency and output value of the first working coil 132 when the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 is 50%; (61) and a graph 62 representing the driving frequency and output value of the second working coil 142 when the duty ratio of the fifth switching signal SW5 input to the second inverter circuit 214 is 50%, respectively, have.
  • the controller 2 controls the first driving circuit 22 and the second driving circuit 24 each control signal is supplied to Accordingly, the first working coil 132 is driven at the first driving frequency fd1 corresponding to the first required output value P1 corresponding to the power level set by the user.
  • the second working coil 142 is driven at a second driving frequency fd2 corresponding to the second requested output value P2 corresponding to the power level set by the user.
  • the controller 2 controls the first driving frequency fd1 of the first working coil 132 and the second working coil 142 . 2 Calculate the difference value of the driving frequency fd2.
  • the controller 2 determines whether a difference value between the calculated first driving frequency fd1 and the second driving frequency fd2 is included in the first reference range (8 kHz or more and less than 20 kHz). As a result of the determination, if the difference value between the first driving frequency fd1 and the second driving frequency fd2 is included in the first reference range (8 kHz or more and less than 20 kHz), the controller 2 controls the separation mode noise avoidance to remove the interference noise.
  • the controller 2 When the separation mode noise avoidance control is started, the controller 2 first sets the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 to a predetermined reference duty ratio (for example, 20%). Accordingly, as shown in the graph 63, the output value of the first working coil 132 at the same driving frequency as compared to when the duty ratio is 50% (graph 61) is overall lowered.
  • a predetermined reference duty ratio For example, 20%
  • the reference duty ratio may be set differently according to embodiments. Also, in one embodiment of the present specification, the reference duty ratio is the smallest duty ratio (minimum duty ratio) among the duty ratios of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 that can be set by the controller 2 . ), but is not limited thereto.
  • the controller 2 controls the driving frequency of the first working coil 132 . to the noise avoidance frequency fd1'.
  • the noise avoidance frequency fd1' is set to a value (fd2-22 kHz) obtained by subtracting the noise avoidance value 22 kHz from the second driving frequency fd2.
  • the controller 2 determines whether the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first requested output value set by the user . As shown in FIG. 6 , since the actual output value of the first working coil 132 is maintained equal to the first requested output value P1, the controller 2 ends the separation mode noise avoidance control.
  • the driving frequency of the first working coil 132 is changed to the noise avoidance frequency fd1' in a state where the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 is 50%, the first working coil The actual output value of 132 is greater than the first requested output value P1 of the first working coil 132 set by the user.
  • the driving frequency of the first working coil 132 is changed to the noise avoidance frequency fd1'.
  • the actual output value of the first working coil 132 may be maintained the same as P1, which is the first requested output value of the first working coil 132 set by the user.
  • the difference between the noise avoidance frequency fd1 ′ that is the driving frequency of the first working coil 132 and the second driving frequency fd2 is eliminated.
  • FIG. 7 is a graph showing changes in the driving frequency and output value of the working coil according to the separation mode noise avoidance control of the induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • FIG. 7 is a graph showing the driving frequency and output value of the first working coil 132 when the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 is 50%; 71 and a graph 72 indicating the driving frequency and output value of the second working coil 142 when the duty ratio of the fifth switching signal SW5 input to the second inverter circuit 214 is 50% are respectively shown, have.
  • the controller 2 controls the first driving circuit 22 and the second driving circuit 24 each control signal is supplied to Accordingly, the first working coil 132 is driven at the first driving frequency fd1 corresponding to the first requested output value P1 corresponding to the power level set by the user.
  • the second working coil 142 is driven at a second driving frequency fd2 corresponding to the second requested output value P2 corresponding to the power level set by the user.
  • the controller 2 controls the first driving frequency fd1 of the first working coil 132 and the second working coil 142 . 2 Calculate the difference value of the driving frequency fd2.
  • the controller 2 determines whether a difference value between the calculated first driving frequency fd1 and the second driving frequency fd2 is included in the first reference range (8 kHz or more and less than 20 kHz). As a result of the determination, if the difference value between the first driving frequency fd1 and the second driving frequency fd2 is included in the first reference range (8 kHz or more and less than 20 kHz), the controller 2 controls the separation mode noise avoidance to remove the interference noise.
  • the controller 2 When the separation mode noise avoidance control is started, the controller 2 first sets the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 to a predetermined reference duty ratio (for example, 20%). Accordingly, as shown in the graph 73 , the output value of the first working coil 132 at the same driving frequency as compared to when the duty ratio is 50% (graph 71 ) is overall lowered.
  • a predetermined reference duty ratio For example, 20%
  • the reference duty ratio may be set differently according to embodiments. Also, in one embodiment of the present specification, the reference duty ratio is the smallest duty ratio (minimum duty ratio) among the duty ratios of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 that can be set by the controller 2 . ), but is not limited thereto.
  • the controller 2 controls the driving frequency of the first working coil 132 . to the noise avoidance frequency fd1'.
  • the noise avoidance frequency fd1' is set to a value (fd2-22 kHz) obtained by subtracting the noise avoidance value 22 kHz from the second driving frequency fd2.
  • the controller 2 determines whether the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first requested output value set by the user . 7 , the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 is the reference duty ratio (20%), and the driving frequency of the first working coil 132 is the noise avoidance frequency fd1'. ), the actual output value of the first working coil 132 is P3 lower than the first required output value P1.
  • the controller 2 controls the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 is increased to a value higher than the reference duty ratio (eg, 30%). Accordingly, as shown in the graph 74 , the output value of the first working coil 132 at the same driving frequency as compared to when the duty ratio is 20% (graph 73 ) is overall increased.
  • the controller 2 determines that the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first required output value set by the user. judge whether As a result of the determination, since the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first requested output value P1, the controller 2 ends the separation mode noise avoidance control.
  • FIG. 8 is a graph showing changes in the driving frequency and output value of the working coil according to the separation mode noise avoidance control of the induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • FIG. 8 is a graph showing the driving frequency and output value of the first working coil 132 when the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 is 50%; 81 and a graph 82 indicating the driving frequency and output value of the second working coil 142 when the duty ratio of the fifth switching signal SW5 input to the second inverter circuit 214 is 50% are respectively shown, have.
  • the controller 2 controls the first driving circuit 22 and the second driving circuit 24 each control signal is supplied to Accordingly, the first working coil 132 is driven at the first driving frequency fd1 corresponding to the first requested output value P1 corresponding to the power level set by the user.
  • the second working coil 142 is driven at a second driving frequency fd2 corresponding to the second requested output value P2 corresponding to the power level set by the user.
  • the controller 2 controls the first driving frequency fd1 of the first working coil 132 and the second working coil 142 . 2 Calculate the difference value of the driving frequency fd2.
  • the controller 2 determines whether a difference value between the calculated first driving frequency fd1 and the second driving frequency fd2 is included in the first reference range (8 kHz or more and less than 20 kHz). As a result of the determination, if the difference value between the first driving frequency fd1 and the second driving frequency fd2 is included in the first reference range (8 kHz or more and less than 20 kHz), the controller 2 controls the separation mode noise avoidance to remove the interference noise.
  • the controller 2 When the separation mode noise avoidance control is started, the controller 2 first sets the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 input to the first inverter circuit 204 to a predetermined reference duty ratio (for example, 30%). Accordingly, as shown in the graph 83 , the output value of the first working coil 132 at the same driving frequency as compared to when the duty ratio is 50% (graph 81 ) is overall lowered.
  • a predetermined reference duty ratio For example, 30%
  • the reference duty ratio may be set differently according to embodiments. Also, in one embodiment of the present specification, the reference duty ratio is the smallest duty ratio (minimum duty ratio) among the duty ratios of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 that can be set by the controller 2 . ), but is not limited thereto.
  • the controller 2 controls the driving frequency of the first working coil 132 . to the noise avoidance frequency fd1'.
  • the noise avoidance frequency fd1' is set to a value (fd2-22 kHz) obtained by subtracting the noise avoidance value 22 kHz from the second driving frequency fd2.
  • the controller 2 determines whether the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first requested output value set by the user . As shown in FIG. 8 , the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 is the reference duty ratio (30%), and the driving frequency of the first working coil 132 is the noise avoidance frequency fd1'. ), the actual output value of the first working coil 132 becomes P3 higher than the first requested output value P1.
  • the controller 2 controls the duty ratio of the first switching signal SW1 and the third switching signal SW3 to a value lower than the reference duty ratio (eg, 20%). Accordingly, as shown in the graph 84 , the output value of the first working coil 132 at the same driving frequency as compared to when the duty ratio is 30% (graph 83 ) is overall lowered.
  • the controller 2 determines that the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first required output value set by the user. judge whether As a result of the determination, since the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first requested output value P1, the controller 2 ends the separation mode noise avoidance control.
  • the driving frequency For example, the duty ratio of the switching signal input to the inverter circuit of the first driving frequency
  • the driving frequency eg, the first driving frequency
  • the driving frequency having a relatively low magnitude is changed to the noise avoidance frequency, thereby eliminating interference noise caused by simultaneous driving of the first working coil 132 and the second working coil 142 .
  • the controller 2 is Additionally, a duty ratio of a switching signal input to an inverter circuit having a relatively low driving frequency (eg, a first driving frequency) is adjusted. By this control, even after the interference noise is removed, the actual output value of each working coil may be maintained to be the same as the first requested output value set by the user.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • the controller 2 When the first working coil 132 is driven with the first driving frequency and the second working coil 142 is driven with a second driving frequency greater than the first driving frequency, the controller 2 performs the first driving frequency and the second driving frequency. A frequency difference is calculated (902).
  • the controller 2 compares the calculated difference value between the first driving frequency and the second driving frequency with a predetermined reference range ( 904 ).
  • the reference range may include a first reference range for the separation mode noise avoidance control and a second reference range for the coupling mode noise avoidance control.
  • the controller 2 is input to the first inverter circuit 204 for supplying current to the first working coil 132 .
  • the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is set equal to the predetermined noise avoidance value K ( 906 ).
  • step 906 is a duty ratio of the switching signal input to the first inverter circuit 204 when the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in the first predetermined reference range. changing to a predetermined reference duty ratio and changing the magnitude of the first driving frequency to a noise avoidance frequency.
  • the noise avoidance frequency is defined as a value obtained by subtracting the noise avoidance value k from the second driving frequency.
  • step 906 after the magnitude of the first driving frequency is changed, the actual output value of the first working coil 132 is smaller than the first required output value of the first working coil 132, and increasing the duty ratio of the switching signal input to the first inverter circuit 204 .
  • step 906 is the first inverter circuit 204 when the actual output value of the first working coil 132 is greater than the first required output value after the magnitude of the first driving frequency is changed. and reducing a duty ratio of an input switching signal.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a control method of an induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • the controller 2 When the first working coil 132 is driven with the first driving frequency and the second working coil 142 is driven with a second driving frequency greater than the first driving frequency, the controller 2 performs the first driving frequency and the second driving frequency. A frequency difference is calculated ( 1002 ).
  • the controller 2 determines whether the calculated difference between the first driving frequency and the second driving frequency is included in the first reference range (eg, 8 kHz or more and less than 20 kHz) ( 1004 ). As a result of the determination, if the difference value between the first driving frequency and the second driving frequency is included in the first reference range, the controller 2 performs the isolation mode noise avoidance control 1006 to perform the first working coil 132 and the second working frequency (1006). Interference noise caused by simultaneous driving of the coil 142 is eliminated.
  • the first reference range eg, 8 kHz or more and less than 20 kHz
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process in which separation mode noise avoidance control is performed in a control method of an induction heating apparatus according to another embodiment of the present specification.
  • the controller 2 sets the duty ratio of the switching signals (eg, S1 and S3) input to the first inverter circuit 204 to a predetermined reference duty ratio (eg, 20%). ) to (1102).
  • the reference duty ratio may be set differently according to embodiments.
  • the controller 2 decreases the magnitude of the first driving frequency ( 1104 ).
  • the controller 2 may reduce the magnitude of the first driving frequency by changing the first driving frequency to a predetermined noise avoidance frequency.
  • the excitation noise avoidance frequency is defined as a value obtained by subtracting the noise avoidance value k from the second driving frequency.
  • the controller 2 determines whether the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first requested output value of the first working coil 132 set by the user (1106) ).
  • the controller 2 controls the switching input to the first inverter circuit 204 .
  • the duty ratio of the signals (eg, S1 and S3) is adjusted (1108).
  • the controller 2 sends the first inverter circuit 204 to the The duty ratio of the input switching signal is increased.
  • the controller 2 controls the switching signal input to the first inverter circuit 204 . Reduce the duty ratio. When the duty ratio adjustment is completed, the controller 2 performs step 1106 again.
  • step 1106 If it is determined in step 1106 that the actual output value of the first working coil 132 is the same as the first required output value of the first working coil 132 set by the user, the controller 2 controls the separation mode noise avoidance control 1006 ) is terminated.
  • step 1104 if it is determined in step 1104 that the difference between the first driving frequency and the second driving frequency is not included in the first reference range, the controller 2 controls the first driving frequency and the second driving frequency. It is determined whether the difference value of is included in the second reference range (eg, 2 kHz or more and less than 8 kHz) ( 1008 ).
  • the difference value of is included in the second reference range (eg, 2 kHz or more and less than 8 kHz) ( 1008 ).
  • the controller 2 performs coupling mode noise avoidance control ( 1010 ).
  • performing the coupling mode noise avoidance control step 101 includes setting the first driving frequency and the second driving frequency to the same value.
  • step 1008 if it is determined in step 1008 that the difference between the first driving frequency and the second driving frequency is not included in the second reference range, the first working coil 132 and the second working coil 142 are simultaneously driven. Since no interfering noise is generated, the controller 2 keeps the first driving frequency and the second driving frequency unchanged.
  • interference noise generated when two working coils are simultaneously driven is removed.
  • the actual output value of the working coil may be maintained to be the same as the required output value.

Landscapes

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Abstract

본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제1 구동 주파수로 구동되는 제1 워킹 코일과 제2 구동 주파수로 구동되는 제2 워킹 코일이 동시에 구동될 때, 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 기초로 간섭 소음을 제거하기 위한 제어가 수행된다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 제1 구동 주파수의 조절 이후 제1 인버터 회로에 공급되는 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 제1 워킹 코일의 실제 출력값을 제1 워킹 코일의 요구 출력값과 동일하게 조절할 수 있다.

Description

유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법
본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 조리 기구들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 왔으나, 최근에는 전기 에너지를 이용하여 용기를 가열하는 장치들이 사용되고 있다.
전기 에너지를 이용하여 용기를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 분류된다. 저항 가열 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전기 에너지를 공급할 때 발생하는 열 에너지를 이용하여 용기를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 워킹 코일에 전기 에너지를 공급할 때 워킹 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 재질의 용기에 와전류(eddy current)를 발생시켜 용기 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
유도 가열 방식의 원리를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저 유도 가열 장치에 전원이 인가됨에 따라 소정 크기의 고주파 전압이 워킹 코일에 인가된다. 이에 따라 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 주변에는 유도 자계가 발생하게 된다. 이와 같이 발생한 유도 자계의 자력선이 워킹 코일의 상부에 놓인 금속 성분을 포함한 용기의 바닥을 통과하면, 용기 바닥의 내부에 와전류가 발생한다. 이렇게 발생한 와전류가 용기에 흐르면 용기 자체가 가열된다.
유도 가열 장치는 2개 이상의 가열 영역 및 이에 대응되는 2개 이상의 워킹 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어 2개의 가열 영역을 갖는 유도 가열 장치를 사용하는 사용자가 2개의 가열 영역에 각각 용기를 올려 놓고 동시에 조리를 수행하고자 할 경우, 2개의 워킹 코일에 각각 구동을 위한 전력이 공급된다. 각각의 워킹 코일은 사용자에 의하여 설정된 요구 출력값과 대응되는 구동 주파수로 구동된다.
그런데 2개의 워킹 코일이 동시에 구동될 때, 각 워킹 코일의 구동 주파수의 차이값이 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)에 포함되면 워킹 코일의 구동에 따른 간섭 소음이 발생한다. 이와 같이 발생되는 간섭 소음은 유도 가열 장치를 사용하는 사용자가 큰 불편을 느끼게 하며, 사용자가 유도 가열 장치의 고장을 의심하게 하는 원인이 되기도 한다.
2개 이상의 워킹 코일의 구동 시 발생하는 간섭 소음을 제거하기 위한 방법 중 하나는 각 워킹 코일의 구동 주파수의 차이값이 가청 주파수 대역을 벗어나도록 구동 중인 워킹 코일의 구동 주파수를 조절하는 것이다. 그러나 구동 중인 워킹 코일의 구동 주파수가 조절되면 워킹 코일의 실제 출력값이 사용자에 의하여 설정된 요구 출력값과 일치하지 않게 되는 문제가 발생한다.
예컨대 간섭 소음 제거를 위하여 구동 중인 워킹 코일의 구동 주파수가 감소되면 워킹 코일의 실제 출력값이 요구 출력값보다 높아지므로 용기가 과열될 가능성이 있다. 또한 간섭 소음 제거를 위하여 구동 중인 워킹 코일의 구동 주파수가 증가되면 워킹 코일의 실제 출력값이 요구 출력값보다 낮아지므로 용기가 충분히 가열되지 않을 수 있다.
본 명세서의 목적은 2개 이상의 워킹 코일이 동시에 구동될 때 간섭 소음의 발생을 방지하면서 각 워킹 코일의 출력값을 사용자가 설정한 요구 출력값과 동일하게 유지할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 명세서의 실시예들에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제1 구동 주파수로 구동되는 제1 워킹 코일과 제2 구동 주파수로 구동되는 제2 워킹 코일이 동시에 구동될 때, 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 기초로 간섭 소음을 제거하기 위한 제어가 수행된다.
즉, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위(예컨대, 8kHz 이상이고 20kHZ 미만)에 포함되면 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값(예컨대, 22kHZ)과 동일하게 설정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위(예컨대, 2kHz 이상이고 8kHZ 미만)에 포함되면 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수를 동일하게 설정한다. 이러한 제어에 의해서 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 가청 주파수 대역을 벗어나거나 0이 되므로 간섭 소음이 제거될 수 있다.
한편, 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되어 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하기 위해서, 본 명세서에 따른 유도 가열 장치는 제1 구동 주파수의 크기를 조절한다. 이처럼 제1 구동 주파수의 크기가 조절됨에 따라서 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 사용자에 의해서 설정된 제1 워킹 코일의 요구 출력값과 달라질 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로에 공급되는 스위칭 신호의 듀티비를 조절한다. 제1 인버터 회로에 공급되는 스위칭 신호의 듀티비가 조절되면 제1 워킹 코일의 구동 주파수에 대응되는 제1 워킹 코일의 출력값이 달라진다. 따라서 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 제1 구동 주파수의 조절 이후 제1 인버터 회로에 공급되는 스위칭 신호의 듀티비를 조절함으로써 제1 워킹 코일의 실제 출력값을 제1 워킹 코일의 요구 출력값과 동일하게 조절할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 제1 워킹 코일, 상기 제1 워킹 코일의 제1 요구 출력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동되어 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로, 제2 워킹 코일, 상기 제2 워킹 코일의 제2 요구 출력값에 대응되며 상기 제1 구동 주파수보다 큰 제2 구동 주파수로 구동되어 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로 및 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 상기 제1 구동 주파수의 크기를 조절하여 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 제어기를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비로 변경하고 상기 제1 구동 주파수의 크기를 미리 정해진 소음 회피 주파수로 변경한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 회피 주파수는 상기 제2 구동 주파수에서 상기 소음 회피값을 차감한 값이다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 작을 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 증가시킨다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 클 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 감소시킨다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비가 조절된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값은 상기 제1 요구 출력값과 동일하게 유지된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수를 동일한 값으로 설정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제1 워킹 코일, 상기 제1 워킹 코일의 제1 요구 출력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동되어 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로, 제2 워킹 코일, 상기 제2 워킹 코일의 제2 요구 출력값에 대응되며 상기 제1 구동 주파수보다 큰 제2 구동 주파수로 구동되어 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로를 포함하는 유도 가열 장치의 제어 방법은, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 산출하는 단계, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교하는 단계, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 상기 제1 구동 주파수의 크기를 조절하여 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계는 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비로 변경하는 단계 및 상기 제1 구동 주파수의 크기를 미리 정해진 소음 회피 주파수로 변경하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 회피 주파수는 상기 제2 구동 주파수에서 상기 소음 회피값을 차감한 값이다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계는 상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 작을 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 증가시키는 단계를 더 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계는 상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 클 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 감소시키는 단계를 더 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비가 조절된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값은 상기 제1 요구 출력값과 동일하게 유지된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서의 실시예들에 따르면 2개 이상의 워킹 코일이 동시에 구동될 때 각 워킹 코일의 출력값이 사용자가 설정한 요구 출력값과 동일하게 유지되는 동시에 워킹 코일들에 의한 간섭 소음의 발생이 방지된다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성도이다.
도 3은 2개의 워킹 코일이 구동될 때 각 워킹 코일의 구동 주파수에 대응되는 출력값을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 설명하기 위한 파형도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 워킹 코일의 구동 주파수 조절에 따른 워킹 코일의 출력값 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분리 모드 소음 회피 제어 수행에 따른 워킹 코일의 구동 주파수 및 출력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분리 모드 소음 회피 제어 수행에 따른 워킹 코일의 구동 주파수 및 출력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분리 모드 소음 회피 제어 수행에 따른 워킹 코일의 구동 주파수 및 출력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법에서 분리 모드 소음 회피 제어가 수행되는 과정을 나타내는 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 본체를 구성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(104)를 포함한다.
커버 플레이트(104)는 케이스(102)의 상면과 결합하여 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(104)는 음식물의 조리를 위한 용기가 놓일 수 있는 상판부(106)를 포함한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 상판부(106)는 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 재질로 이루어질 수 있으나 상판부(106)의 재질은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
상판부(106)에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)와 각각 대응되는 가열 영역(12, 14)이 형성된다. 사용자가 가열 영역(12, 14)의 위치를 명확하게 인식할 수 있게 하기 위하여, 가열 영역(12, 14)에 대응되는 선이나 도형이 상판부(106) 상에 인쇄 또는 표시될 수 있다.
케이스(102)는 상부가 개방된 육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일 어셈블리(122, 124)가 배치된다. 또한 케이스(102) 내부에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나 각 가열 영역(12, 14)의 파워 레벨을 조절하게 하는 기능과, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(114)가 구비된다. 인터페이스부(114)는 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 이루어질 수 있으나, 실시예에 따라서 다른 구조를 갖는 인터페이스부(114)가 사용될 수도 있다.
또한 상판부(106)에는 인터페이스부(114)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 구비된다. 사용자의 조작을 위하여, 조작 영역(118)에는 문자나 이미지 등이 미리 인쇄될 수 있다. 사용자는 조작 영역(118)에 미리 인쇄된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 터치함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 또한 인터페이스부(114)에 의해서 출력되는 정보는 조작 영역(118)을 통해서 표시될 수 있다.
또한 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)나 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전원부(112)가 배치된다.
참고로 도 1의 실시예에서는 케이스(102) 내부에 배치된 두 개의 워킹 코일 어셈블리, 즉 제1 워킹 코일 어셈블리(122) 및 제2 워킹 코일 어셈블리(124)가 예시적으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 케이스(102) 내부에 세 개 이상의 워킹 코일 어셈블리가 배치될 수도 있다.
워킹 코일 어셈블리(122, 124)는 전원부(112)에 의해 공급되는 고주파 교류 전류를 이용하여 유도 자계를 형성하는 워킹 코일 및 용기에 의해 발생하는 열로부터 코일을 보호하기 위한 단열 시트를 포함한다. 예를 들어 도 1에서 제1 워킹 코일 어셈블리(122)는 제1 가열 영역(12)에 놓여지는 용기를 가열하기 위한 제1 워킹 코일(132) 및 제1 단열 시트(130)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았으나, 제2 워킹 코일(124)은 제2 워킹 코일 및 제2 단열 시트를 포함한다. 실시예에 따라서는 단열 시트가 배치되지 않을 수도 있다.
또한 각각의 워킹 코일의 중심부에는 온도 센서가 배치된다. 예를 들어 도 1에서 제1 워킹 코일(134)의 중심부에는 온도 센서(134)가 배치된다. 온도 센서는 각각의 가열 영역에 놓여진 용기의 온도를 측정한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 온도 센서는 용기의 온도에 따라서 저항값이 변화하는 가변 저항을 갖는 서미스터 온도 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시예에서 온도 센서는 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하며, 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압은 제어기에 전달된다. 제어기는 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압의 크기에 기초하여 용기의 온도를 확인하고, 용기의 온도가 미리 정해진 기준값 이상이면 미리 설정된 과열 보호 동작을 수행한다.
또한 도 1에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 제어기를 포함한 다수의 회로 또는 소자가 실장되는 기판이 배치될 수 있다. 제어기는 인터페이스부(114)를 통해서 입력되는 사용자의 가열 시작 명령에 따라서 각각의 워킹 코일을 구동시켜 가열 동작을 수행할 수 있다. 사용자가 인터페이스부(114)를 통해서 가열 종료 명령을 입력하면 제어기는 워킹 코일의 구동을 중단시켜 가열 동작을 종료시킨다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 제1 정류 회로(202), 제1 평활화 회로(L1, C1), 제1 인버터 회로(204), 제1 워킹 코일(132), 제2 정류 회로(212), 제2 평활화 회로(L2, C2), 제2 인버터 회로(214), 제2 워킹 코일(142), 제1 구동 회로(22), 제2 구동 회로(24), 제어기(2)를 포함한다.
제1 정류 회로(202) 및 제2 정류 회로(212)는 입력 전원(20)으로부터 공급되는 교류 입력 전압을 정류하여 맥동 파형을 갖는 전압을 각각 출력한다. 제1 정류 회로(202) 및 제2 정류 회로(212)는 각각 다수의 다이오드 소자를 포함하는 회로(예컨대, 브릿지 정류 회로)일 수 있다.
제1 평활화 회로(L1, C1) 및 제2 평활화 회로(L2, C2)는 제1 정류 회로(202) 및 제2 정류 회로(212)에 의해서 정류된 전압을 평활화하여 직류 링크 전압을 각각 출력한다. 제1 평활화 회로(L1, C1)는 제1 인덕터(L1) 및 제1 직류 링크 캐패시터(C1)를 포함하고, 제2 평활화 회로(L2, C2)는 제2 인덕터(L2) 및 제2 직류 링크 캐패시터(C2)를 포함한다.
제1 인버터 회로(204) 및 제2 인버터 회로(214)는 제1 평활화 회로(L1, C1) 및 제2 평활화 회로(L2, C2)로부터 출력되는 직류 링크 전압을 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)의 구동을 위한 교류 전압으로 각각 변환한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제1 인버터 회로(204) 및 제2 인버터 회로(214)는 서로 다른 토폴로지로 구성될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 제1 인버터 회로(204)는 4개의 스위칭 소자, 즉 제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4)를 포함하는 풀 브릿지 인버터 회로로 구성되고, 제2 인버터 회로(214)는 2개의 스위칭 소자, 즉 제5 스위칭 소자(SW5), 제6 스위칭 소자(SW6) 및 2개의 캐패시터(C3, C4)를 포함하는 하프 브릿지 인버터 회로로 구성될 수 있다. 그러나 제1 인버터 회로(204) 및 제2 인버터 회로(214)의 토폴로지는 실시예에 따라서 달라질 수 있다.
이처럼 제1 인버터 회로(204) 및 제2 인버터 회로(214)가 서로 다른 토폴로지로 구성되는 것은 제1 인버터 회로(204)에 의해서 구동되는 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수 및 제2 인버터 회로(204)에 의해서 구동되는 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수를 서로 다르게 설정하기 위함이다. 특히 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 인버터 회로가 각각 풀 브릿지 인버터 회로 및 하프 브릿지 인버터 회로로 구성되면 각각의 워킹 코일의 구동 주파수 간의 차이값이 커지게 된다. 이에 따라서, 후술하는 바와 같이 간섭 소음 제거를 위하여 구동 주파수가 조절될 때 구동 주파수의 조절량이 줄어든다.
제1 인버터 회로(204)에 포함되는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 제1 구동 회로(22)로부터 출력되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제2 스위칭 신호(S2)에 의해서 교번적으로 턴 온/턴 오프된다. 또한 제1 인버터 회로(204)에 포함되는 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 제1 구동 회로(22)로부터 출력되는 제3 스위칭 신호(S3) 및 제4 스위칭 신호(S4)에 의해서 교번적으로 턴 온/턴 오프된다.
또한 제2 인버터 회로(214)에 포함되는 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)는 제2 구동 회로(24)로부터 출력되는 제5 스위칭 신호(S5) 및 제6 스위칭 신호(S6)에 의해서 교번적으로 턴 온/턴 오프된다.
본 명세서에서 2개의 스위칭 소자가 교번적으로 턴 온/턴 오프된다는 것은 1개의 스위칭 소자가 턴 온 상태일 때 다른 1개의 스위칭 소자는 턴 오프 상태임을 의미한다. 예를 들어 도 2에서 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제3 스위칭 소자(SW3)가 턴 온 상태일 때, 제2 스위칭 소자(SW2) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴 오프 상태가 된다. 반대로 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제3 스위칭 소자(SW3)가 턴 오프 상태일 때, 제2 스위칭 소자(SW2) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴 온 상태가 된다. 이와 같은 스위칭 소자의 교번적인 턴 온/턴 오프 동작이 반복적으로 수행되면 각각의 인버터 회로(204, 214)에 입력되는 직류 링크 전압이 교류 전압으로 변환된다. 이에 따라서 각각의 워킹 코일(132, 142)의 구동을 위한 교류 전류가 각각의 워킹 코일(132, 142)에 공급된다.
본 명세서에서 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4), 제5 스위칭 신호(S5), 제6 스위칭 신호(S6)는 각각 미리 정해진 듀티 비(duty ratio)를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이다.
제1 인버터 회로(204)로부터 출력되는 교류 전류가 제1 워킹 코일(132)에 공급되면 제1 워킹 코일(132)이 구동된다. 제1 워킹 코일(132)이 구동되면 제1 워킹 코일(132)의 상부에 놓인 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다. 마찬가지로 제2 인버터 회로(214)로부터 출력되는 교류 전류가 제2 워킹 코일(142)에 공급되면 제2 워킹 코일(214)이 구동된다. 각각의 워킹 코일이 구동될 때 워킹 코일의 구동의하여 발생하는 전력의 크기, 즉 워킹 코일의 출력값에 따라서 용기에 공급되는 열 에너지의 크기가 달라진다.
제어기(2)는 사용자가 설정한 각각의 가열 영역에 대한 파워 레벨에 대응되도록 각각의 워킹 코일(132, 142)의 구동 주파수를 결정한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 각각의 파워 레벨에 대응되는 구동 주파수가 기록된 테이블이나 각각의 파워 레벨과 구동 주파수 간의 관계식을 참조하여 각각의 워킹 코일(132, 142)의 구동 주파수를 결정할 수 있다.
제어기(2)는 결정된 구동 주파수에 대응되는 제어 신호를 각각의 구동 회로(22, 24)에 공급한다. 각각의 구동 회로(22, 25)는 제어기(2)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 제어기(220)에 의해서 결정된 구동 주파수에 대응되는 듀티 비를 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 출력한다.
사용자가 유도 가열 장치(10)의 제어 인터페이스를 조작하여 유도 가열 장치(10)를 전원 온(Power On) 상태로 변경하면, 입력 전원(20)으로부터 유도 가열 장치에 전력이 공급되면서 유도 가열 장치는 구동 대기 상태가 된다. 이어서 사용자는 유도 가열 장치의 워킹 코일 상부에 용기를 올려 놓고 용기에 대한 파워 레벨을 설정함으로써 워킹 코일에 대한 가열 시작 명령을 내린다. 사용자가 가열 시작 명령을 내리면, 사용자가 설정한 파워 레벨에 따라서 워킹 코일(132)에 요구되는 출력값, 즉 요구 출력값이 결정된다.
사용자에 의한 가열 시작 명령을 수신한 제어기(220)는 요구 출력값에 대응되는 구동 주파수를 설정하고, 설정된 구동 주파수에 대응되는 제어 신호를 구동 회로(22, 24)에 공급한다. 이에 따라서 구동 회로(22, 24)로부터 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)가 출력되면서 워킹 코일(132, 142)이 구동된다. 워킹 코일(132, 142)이 구동되면 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다.
한편, 사용자가 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨을 설정하고 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨을 설정하여 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 구동되면, 전술한 바와 같은 간섭 소음이 발생할 수 있다. 따라서 본 명세서의 일 실시에에 따른 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교하여 소음 회피 제어를 수행한다. 본 명세서에서, 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수 간의 차이값은 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수 중 큰 값에서 작은 값을 뺀 값을 의미한다.
도 3은 2개의 워킹 코일이 구동될 때 각 워킹 코일의 구동 주파수에 대응되는 출력값을 나타내는 그래프이다.
도 3에는 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수에 따른 출력값을 나타내는 그래프(31) 및 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수에 따른 출력값을 나타내는 그래프(32)가 각각 도시된다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1 워킹 코일(132)의 공진 주파수(fr1)의 크기는 제2 워킹 코일(142)의 공진 주파수(fr2)의 크기보다 작다. 따라서 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수(fd1)의 크기 또한 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수(fd2)의 크기보다 작다.
본 명세서의 일 실시예에서 각 워킹 코일의 구동 주파수는 제한 주파수보다 큰 값으로 설정된다. 여기서 제한 주파수는 각 워킹 코일의 공진 주파수와 같은 값 또는 각 워킹 코일의 공진 주파수보다 큰 값으로 설정된다. 이에 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 각 워킹 코일의 구동 주파수의 크기가 커질수록 각 워킹 코일의 출력값은 작아진다.
제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수(fd1) 및 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값을 미리 정해진 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위와 비교하여 소음 회피 제어를 수행한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위는 각각 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어 제1 기준 범위는 8kHz 이상 20kHZ 미만으로 정해질 수 있고, 제2 기준 범위는 2kHz 이상 8kHZ 미만으로 설정될 수 있다. 그러나 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위의 경계값들(예컨대, 2, 8, 20)은 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다.
만약 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 분리 모드 소음 회피 제어를 수행한다. 본 명세서에서 분리 모드 소음 회피 제어는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)의 최대 경계값(예컨대, 20kHz)보다 크게 변경함으로써 간섭 소음을 제거하는 것을 의미한다.
분리 모드 소음 회피 제어가 시작되면, 제어기(2)는 제2 구동 주파수보다 작은 제1 구동 주파수를 갖는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 제1 구동 주파수의 크기를 조절하여 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값(예컨대, 22kHz)과 동일하게 설정한다. 이러한 제어에 의해서 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 가청 주파수 대역을 벗어나게 되므로 간섭 소음이 제거된다. 소음 회피값은 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다.
만약 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 커플링 모드 소음 회피 제어를 수행한다. 본 명세서에서 커플링 모드 소음 회피 제어는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)에 포함되지 않는 값인 0이 되도록 함으로써 간섭 소음을 제거하는 것을 의미한다.
커플링 모드 소음 회피 제어가 시작되면, 제어기(2)는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수를 동일한 값으로 설정한다. 예를 들어 제어기(2)는 제1 구동 주파수의 크기를 제2 구동 주파수와 동일한 값이 되도록 증가시키거나, 제2 구동 주파수의 크기를 제1 구동 주파수와 동일한 값이 되도록 감소시킬 수 있다. 또 다른 예로 제어기(2)는 미리 설정된 주파수 값으로 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수를 각각 변경할 수 있다. 이러한 제어에 의해서 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 0이 되므로 간섭 소음이 발생하지 않는다.
만약 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위에 포함되지 않으면, 제어기(2)는 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수를 변경하지 않는다. 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위 및 제2 기준 범위에 포함되지 않는 것은 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값 가청 주파수 대역을 벗어나 간섭 소음이 발생하지 않음을 의미하므로, 제어기(2)는 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수를 변경하지 않고 그대로 유지시킨다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 설명하기 위한 파형도이다.
전술한 바와 같이, 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 제1 구동 주파수의 크기를 조절하여 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 소음 회피값과 동일하게 설정한다.
도 4에는 본 명세서의 유도 가열 장치(10)의 제1 인버터 회로(204) 또는 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 스위칭 신호의 파형이 도시된다. 도시된 바와 같이 스위칭 신호의 전압은 미리 정해진 주기(T)에 따라서 하이 레벨 및 로우 레벨로 교번적으로 변경된다. 스위칭 신호의 전압이 하이 레벨일 때 스위칭 소자는 턴 온되고, 스위칭 신호의 전압이 로우 레벨일 때 스위칭 소자는 턴 오프된다.
스위칭 신호의 1주기(T) 내에서 스위칭 신호의 전압이 하이 레벨인 구간은 온 듀티 구간으로 지칭되고, 스위칭 신호의 전압이 로우 레벨인 구간은 오프 듀티 구간으로 지칭된다. 본 명세서에서, 스위칭 신호의 듀티비는 스위칭 신호의 1주기(T) 내에서 온 듀티 구간(t1)이 차지하는 비율로 정의된다. 예를 들어 스위칭 신호의 1주기가 1초이고 온 듀티 구간의 시간이 0.5초이면 스위칭 신호의 듀티비는 0.5 또는 50%가 된다. 또 다른 예로, 스위칭 신호의 1주기가 1초이고 온 듀티 구간의 시간이 0.2초이면 스위칭 신호의 듀티비는 0.2 또는 20%가 된다.
한편, 인버터 회로에 인가되는 스위칭 신호들은 서로 교번적으로 하이 레벨 및 로우 레벨 전압을 나타낸다. 예를 들어 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 전압이 하이 레벨일 때, 제2 스위칭 신호(SW2) 및 제4 스위칭 신호(SW4)의 전압은 로우 레벨이 된다. 다른 예로, 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 제5 스위칭 신호(SW5)의 전압이 로우 레벨일 때, 제6 스위칭 신호(SW6)의 전압은 하이 레벨이 된다.
이하에서는 제어기(2)가 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호 중 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 조절하는 실시예를 기초로 본 명세서의 제어 방법이 설명된다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서 제어기(2)는 제2 스위칭 신호(SW2) 및 제4 스위칭 신호(SW4)의 듀티비를 조절할 수도 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 워킹 코일의 구동 주파수 조절에 따른 워킹 코일의 출력값 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5에는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 50%일 때 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(51) 및 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 20%일 때 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(52)가 각각 도시된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시예에서 제어기(2)가 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 조절하면 워킹 코일의 구동 주파수에 대응되는 출력값이 달라진다.
예를 들어 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 50%일 때 제1 워킹 코일(132)이 X1의 구동 주파수로 구동되면 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 P1이 된다.
만약 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 50%로 유지된 상태에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 X2로 변경되면 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 P1보다 훨씬 더 커지게 된다. 따라서 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값보다 커지게 되는 문제가 있다.
그러나 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 X1으로 유지된 상태에서 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 20%로 감소되면 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 P2로 낮아진다.
또한 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 20%로 유지된 상태에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 X2로 감소되면, 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 다시 P1이 된다.
이러한 제어에 의하면, 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 X1에서 X2로 변경할 때, 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 증가되지 않고 P1으로 동일하게 유지될 수 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어기(2)가 분리 모드 소음 회피 제어를 수행하는 실시예들이 기술된다. 도 6 내지 도 8의 실시예에서, 제1 구동 주파수(fd1)의 크기는 제2 구동 주파수(fd2)의 크기보다 작다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분리 모드 소음 회피 제어 수행에 따른 워킹 코일의 구동 주파수 및 출력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6에는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 50%일 때 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(61) 및 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 제5 스위칭 신호(SW5)의 듀티비가 50%일 때 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(62)가 각각 도시되어 있다.
사용자가 제1 가열 영역(12) 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨을 각각 설정하여 가열 시작 명령을 입력하면 제어기(2)는 제1 구동 회로(22) 및 제2 구동 회로(24)에 각각 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)은 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 제1 요구 출력값인 P1에 대응되는 제1 구동 주파수(fd1)로 구동된다. 또한 제2 워킹 코일(142)은 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 제2 요구 출력값인 P2에 대응되는 제2 구동 주파수(fd2)로 구동된다.
제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 구동되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값을 산출한다.
제어기(2)는 산출된 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값이 제1 기준 범위(8kHz 이상 20kHZ 미만)에 포함되는지 판단한다. 판단 결과 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값이 제1 기준 범위(8kHz 이상 20kHZ 미만)에 포함되면 제어기(2)는 간섭 소음을 제거하기 위하여 분리 모드 소음 회피 제어를 수행한다.
분리 모드 소음 회피 제어가 시작되면, 제어기(2)는 먼저 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비(예컨대, 20%)로 변경한다. 이에 따라서 그래프(63)과 같이, 듀티비가 50%일 때(그래프 (61))와 비교하여 동일한 구동 주파수에서 제1 워킹 코일(132)의 출력값이 전체적으로 낮아진다.
여기서 기준 듀티비는 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다. 또한 본 명세서의 일 실시예에서, 기준 듀티비는 제어기(2)에 의해서 설정될 수 있는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비 중 가장 작은 듀티비(최소 듀티비)로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비(예컨대, 20%)로 변경한 후, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 소음 회피 주파수(fd1')으로 변경시킨다. 여기서 소음 회피 주파수(fd1')는 제2 구동 주파수(fd2)에서 소음 회피값(22kHz)을 차감한 값(fd2-22kHz)으로 설정된다.
제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')으로 변경된 이후 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값과 동일한지 판단한다. 도 6에 도시된 바와 같이 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 제1 요구 출력값인 P1과 동일하게 유지되므로, 제어기(2)는 분리 모드 소음 회피 제어를 종료한다.
만약 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 50%인 상태에서 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')로 변경되면, 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 사용자에 의해서 설정된 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값인 P1보다 커지게 된다.
그러나 본 명세서의 제어 방법에 따라서 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 기준 듀티비로 감소된 이후 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')로 변경되면 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 사용자에 의해서 설정된 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값인 P1과 동일하게 유지될 수 있다.
또한 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')로 변경되면 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수인 소음 회피 주파수(fd1')와 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값(22kHz)이 가청 주파수 대역(2kHz~20kHz)에 포함되지 않으므로 간섭 소음이 제거된다.
도 7은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분리 모드 소음 회피 제어 수행에 따른 워킹 코일의 구동 주파수 및 출력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7에는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 50%일 때 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(71) 및 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 제5 스위칭 신호(SW5)의 듀티비가 50%일 때 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(72)가 각각 도시되어 있다.
사용자가 제1 가열 영역(12) 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨을 각각 설정하여 가열 시작 명령을 입력하면 제어기(2)는 제1 구동 회로(22) 및 제2 구동 회로(24)에 각각 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)은 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 제1 요구 출력값 P1에 대응되는 제1 구동 주파수(fd1)로 구동된다. 또한 제2 워킹 코일(142)은 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 제2 요구 출력값 P2에 대응되는 제2 구동 주파수(fd2)로 구동된다.
제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 구동되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값을 산출한다.
제어기(2)는 산출된 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값이 제1 기준 범위(8kHz 이상 20kHZ 미만)에 포함되는지 판단한다. 판단 결과 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값이 제1 기준 범위(8kHz 이상 20kHZ 미만)에 포함되면 제어기(2)는 간섭 소음을 제거하기 위하여 분리 모드 소음 회피 제어를 수행한다.
분리 모드 소음 회피 제어가 시작되면, 제어기(2)는 먼저 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비(예컨대, 20%)로 변경한다. 이에 따라서 그래프(73)과 같이, 듀티비가 50%일 때(그래프 (71))와 비교하여 동일한 구동 주파수에서 제1 워킹 코일(132)의 출력값이 전체적으로 낮아진다.
여기서 기준 듀티비는 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다. 또한 본 명세서의 일 실시예에서, 기준 듀티비는 제어기(2)에 의해서 설정될 수 있는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비 중 가장 작은 듀티비(최소 듀티비)로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비(예컨대, 20%)로 변경한 후, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 소음 회피 주파수(fd1')으로 변경시킨다. 여기서 소음 회피 주파수(fd1')는 제2 구동 주파수(fd2)에서 소음 회피값(22kHz)을 차감한 값(fd2-22kHz)으로 설정된다.
제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')으로 변경된 이후 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값과 동일한지 판단한다. 도 7에 도시된 바와 같이 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 기준 듀티비(20%)이고 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')이면 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 제1 요구 출력값인 P1보다 낮은 P3이 된다.
판단 결과 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값인 P1보다 낮으므로, 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 기준 듀티비보다 높은 값(예컨대, 30%)으로 증가시킨다. 이에 따라서 그래프(74)와 같이, 듀티비가 20%일 때(그래프 (73))와 비교하여 동일한 구동 주파수에서 제1 워킹 코일(132)의 출력값이 전체적으로 높아진다.
제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 30%로 변경된 이후, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값과 동일한지 판단한다. 판단 결과 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 제1 요구 출력값인 P1과 동일하므로, 제어기(2)는 분리 모드 소음 회피 제어를 종료한다.
도 8은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분리 모드 소음 회피 제어 수행에 따른 워킹 코일의 구동 주파수 및 출력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8에는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 50%일 때 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(81) 및 제2 인버터 회로(214)에 입력되는 제5 스위칭 신호(SW5)의 듀티비가 50%일 때 제2 워킹 코일(142)의 구동 주파수 및 출력값을 나타내는 그래프(82)가 각각 도시되어 있다.
사용자가 제1 가열 영역(12) 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨을 각각 설정하여 가열 시작 명령을 입력하면 제어기(2)는 제1 구동 회로(22) 및 제2 구동 회로(24)에 각각 제어 신호를 공급한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)은 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 제1 요구 출력값 P1에 대응되는 제1 구동 주파수(fd1)로 구동된다. 또한 제2 워킹 코일(142)은 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 제2 요구 출력값 P2에 대응되는 제2 구동 주파수(fd2)로 구동된다.
제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 구동되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 워킹 코일(142)의 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값을 산출한다.
제어기(2)는 산출된 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값이 제1 기준 범위(8kHz 이상 20kHZ 미만)에 포함되는지 판단한다. 판단 결과 제1 구동 주파수(fd1)와 제2 구동 주파수(fd2)의 차이값이 제1 기준 범위(8kHz 이상 20kHZ 미만)에 포함되면 제어기(2)는 간섭 소음을 제거하기 위하여 분리 모드 소음 회피 제어를 수행한다.
분리 모드 소음 회피 제어가 시작되면, 제어기(2)는 먼저 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비(예컨대, 30%)로 변경한다. 이에 따라서 그래프(83)과 같이, 듀티비가 50%일 때(그래프 (81))와 비교하여 동일한 구동 주파수에서 제1 워킹 코일(132)의 출력값이 전체적으로 낮아진다.
여기서 기준 듀티비는 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다. 또한 본 명세서의 일 실시예에서, 기준 듀티비는 제어기(2)에 의해서 설정될 수 있는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비 중 가장 작은 듀티비(최소 듀티비)로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비(예컨대, 30%)로 변경한 후, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수를 소음 회피 주파수(fd1')으로 변경시킨다. 여기서 소음 회피 주파수(fd1')는 제2 구동 주파수(fd2)에서 소음 회피값(22kHz)을 차감한 값(fd2-22kHz)으로 설정된다.
제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')으로 변경된 이후 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값과 동일한지 판단한다. 도 8에 도시된 바와 같이 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 기준 듀티비(30%)이고 제1 워킹 코일(132)의 구동 주파수가 소음 회피 주파수(fd1')이면 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 제1 요구 출력값인 P1보다 높은 P3이 된다.
판단 결과 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값인 P1보다 높으므로, 제어기(2)는 제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비를 기준 듀티비보다 낮은 값(예컨대, 20%)으로 감소시킨다. 이에 따라서 그래프(84)와 같이, 듀티비가 30%일 때(그래프 (83))와 비교하여 동일한 구동 주파수에서 제1 워킹 코일(132)의 출력값이 전체적으로 낮아진다.
제1 스위칭 신호(SW1) 및 제3 스위칭 신호(SW3)의 듀티비가 20%로 변경된 이후, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값과 동일한지 판단한다. 판단 결과 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 제1 요구 출력값인 P1과 동일하므로, 제어기(2)는 분리 모드 소음 회피 제어를 종료한다.
도 6 내지 도 8의 실시예를 통해 알 수 있듯이, 본 명세서에 따른 유도 가열 장치(10)의 제어기(2)에 의해서 수행되는 분리 모드 소음 회피 제어 과정에서는 먼저 상대적으로 낮은 크기를 갖는 구동 주파수(예컨대, 제1 구동 주파수)의 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비가 기준 듀티비로 변경된다. 이후 상대적으로 낮은 크기를 갖는 구동 주파수(예컨대, 제1 구동 주파수)가 소음 회피 주파수로 변경됨으로써 제1 워킹 코일(132)과 제2 워킹 코일(142)의 동시 구동으로 인한 간섭 소음이 제거된다.
또한 주파수 변경에 의하여 간섭 소음이 제거된 이후, 구동 주파수가 변경된 워킹 코일(예컨대, 제1 워킹 코일(132))의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값과 다를 경우, 제어기(2)는 추가적으로 상대적으로 낮은 크기를 갖는 구동 주파수(예컨대, 제1 구동 주파수)의 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 조절한다. 이러한 제어에 의해서, 간섭 소음이 제거된 이후에도 각 워킹 코일의 실제 출력값이 사용자가 설정한 제1 요구 출력값과 동일하게 유지될 수 있다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
제1 워킹 코일(132)이 제1 구동 주파수로 구동되고 제2 워킹 코일(142)이 제1 구동 주파수보다 큰 제2 구동 주파수로 구동되면, 제어기(2)는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 산출한다(902).
제어기(2)는 산출된 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교한다(904). 본 명세서의 일 실시예에서 기준 범위는 분리 모드 소음 회피 제어를 위한 제1 기준 범위 및 커플링 모드 소음 회피 제어를 위한 제2 기준 범위를 포함할 수 있다.
비교 결과 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티비 및 제1 구동 주파수의 크기를 조절함으로써 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값(K)과 동일하게 설정한다(906).
본 명세서의 일 실시예에서, 단계(906)는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비로 변경하는 단계 및 제1 구동 주파수의 크기를 소음 회피 주파수로 변경하는 단계를 포함한다. 여기서 소음 회피 주파수는 제2 구동 주파수에서 소음 회피값(k)을 차감한 값으로 정의된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 단계(906)는 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값보다 작을 경우, 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 증가시키는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 단계(906)는 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 제1 요구 출력값보다 클 경우, 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 감소시키는 단계를 포함한다.
이러한 제어에 의해서, 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비가 조절된 이후 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값은 제1 요구 출력값과 동일하게 유지된다.
도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
제1 워킹 코일(132)이 제1 구동 주파수로 구동되고 제2 워킹 코일(142)이 제1 구동 주파수보다 큰 제2 구동 주파수로 구동되면, 제어기(2)는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값을 산출한다(1002).
제어기(2)는 산출된 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위(예컨대, 8kHz 이상 20kHZ 미만)에 포함되는지 판단한다(1004). 판단 결과 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 분리 모드 소음 회피 제어를 수행(1006)하여 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)의 동시 구동으로 인한 간섭 소음을 제거한다.
도 11은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법에서 분리 모드 소음 회피 제어가 수행되는 과정을 나타내는 흐름도이다.
분리 모드 소음 회피 제어(1006)가 시작되면, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호(예컨대, S1 및 S3)의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비(예컨대, 20%)로 변경한다(1102). 기준 듀티비는 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있다.
다음으로, 제어기(2)는 제1 구동 주파수의 크기를 감소시킨다(1104). 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 제1 구동 주파수를 미리 정해진 소음 회피 주파수로 변경함으로써 제1 구동 주파수의 크기를 감소시킬 수 있다. 여기 소음 회피 주파수는 제2 구동 주파수에서 소음 회피값(k)을 차감한 값으로 정의된다.
제1 구동 주파수의 크기가 감소된 후, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자에 의하여 설정된 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값과 동일한지 판단한다(1106).
판단 결과 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자에 의하여 설정된 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값과 동일하지 않으면, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호(예컨대, S1 및 S3)의 듀티비를 조절한다(1108). 단계(1108)에서, 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자에 의하여 설정된 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값보다 작을 경우, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 증가시킨다. 반대로 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자에 의하여 설정된 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값보다 클 경우, 제어기(2)는 제1 인버터 회로(204)에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 감소시킨다. 듀티비 조절이 완료되면 제어기(2)는 단계(1106)을 다시 수행한다.
단계(1106)에서 제1 워킹 코일(132)의 실제 출력값이 사용자에 의하여 설정된 제1 워킹 코일(132)의 제1 요구 출력값과 동일한 것으로 판단되면, 제어기(2)는 분리 모드 소음 회피 제어(1006)를 종료한다.
다시 도 10을 참조하면, 단계(1104)에서 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함되지 않는 것으로 판단되면 제어기(2)는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제2 기준 범위(예컨대, 2kHz 이상 8kHZ 미만)에 포함되는지 판단한다(1008).
판단 결과 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 커플링 모드 소음 회피 제어를 수행한다(1010). 본 명세서의 일 실시예에서, 커플링 모드 소음 회피 제어 수행 단계(101)는 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
한편, 단계(1008)의 판단 결과 제1 구동 주파수와 제2 구동 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함되지 않으면 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)의 동시 구동에 의한 간섭 소음이 발생하지 않으므로, 제어기(2)는 제1 구동 주파수 및 제2 구동 주파수를 변경하지 않고 그대로 유지시킨다.
전술한 바와 같은 본 명세서의 제어 방법에 의하면, 2개의 워킹 코일이 동시에 구동될 때 발생하는 간섭 소음이 제거된다. 또한 간섭 소음을 제거하기 위하여 워킹 코일의 구동 주파수를 조절하는 과정에서 워킹 코일의 실제 출력값이 요구 출력값과 동일하게 유지될 수 있다.
이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 본 명세서의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시 예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (14)

  1. 제1 워킹 코일;
    상기 제1 워킹 코일의 제1 요구 출력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동되어 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로;
    제2 워킹 코일;
    상기 제2 워킹 코일의 제2 요구 출력값에 대응되며 상기 제1 구동 주파수보다 큰 제2 구동 주파수로 구동되어 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로; 및
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 상기 제1 구동 주파수의 크기를 조절하여 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 제어기를 포함하는
    유도 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비로 변경하고 상기 제1 구동 주파수를 미리 정해진 소음 회피 주파수로 변경하는
    유도 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소음 회피 주파수는
    상기 제2 구동 주파수에서 상기 소음 회피값을 차감한 값인
    유도 가열 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 작을 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 증가시키는
    유도 가열 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 클 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 감소시키는
    유도 가열 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비가 조절된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값은 상기 제1 요구 출력값과 동일하게 유지되는
    유도 가열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는
    유도 가열 장치.
  8. 제1 워킹 코일, 상기 제1 워킹 코일의 제1 요구 출력값에 대응되는 제1 구동 주파수로 구동되어 상기 제1 워킹 코일에 전류를 공급하는 제1 인버터 회로, 제2 워킹 코일, 상기 제2 워킹 코일의 제2 요구 출력값에 대응되며 상기 제1 구동 주파수보다 큰 제2 구동 주파수로 구동되어 상기 제2 워킹 코일에 전류를 공급하는 제2 인버터 회로를 포함하는 유도 가열 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 산출하는 단계;
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교하는 단계;
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비 및 상기 제1 구동 주파수의 크기를 조절하여 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계는
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 미리 정해진 기준 듀티비로 변경하는 단계; 및
    상기 제1 구동 주파수의 크기를 미리 정해진 소음 회피 주파수로 변경하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소음 회피 주파수는
    상기 제2 구동 주파수에서 상기 소음 회피값을 차감한 값인
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계는
    상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 작을 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 증가시키는 단계를 더 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값을 미리 정해진 소음 회피값과 동일하게 설정하는 단계는
    상기 제1 구동 주파수의 크기가 변경된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값이 상기 제1 요구 출력값보다 클 경우, 상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비를 감소시키는 단계를 더 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티비가 조절된 이후 상기 제1 워킹 코일의 실제 출력값은 상기 제1 요구 출력값과 동일하게 유지되는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수의 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면, 상기 제1 구동 주파수와 상기 제2 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
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