高频加热电源设备制造技术

本发明专利技术涉及高频加热设备并且提供频率调制的跟踪方法，以防止根据磁控管的温度变化而随时变化的振荡阈值ｅｂｍ的谐波电流分量的扩展。将用于驱动第一半导体开关元件（３）和第二半导体开关元件（４）的驱动信号传送到驱动控制ＩＣ单元（１４），并且使用输入参考信号Ｒｅｆ来执行输入电流固定控制。在这种情况下，将输入参考信号Ｒｅｆ的输入电流的变化量理解为累积信息ＰＯＷ，并且在ｅｂｍ跟踪偏置电路（２０）的电阻器网络中最佳地配置恒定常数。从而，通过将偏置给予频率调制波形来提供操作频率上升的部分然后执行频率调制跟踪。以这种方式，通过轻松地处理温度变化所引起的振荡阈值ｅｂｍ的变化，已经防止了谐波电流分量的扩展。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在诸如通过驱动磁控管执行电介质加热过程的微波炉之类的高频加热设备的领域中抑制谐波电流分量的控制。
技术介绍
因为烹调器具的特性，所以已经要求在诸如在家庭中所使用的微波炉之类的、基于高频加热的烹调器具中所使用的电源尺寸小并且重量轻。最好，用于放置电源的空间较小，以便容易地对其进行运输并且增大厨房中的烹调空间。为此，微波炉正变得更小和更轻，并且通过使用开关电源以较低的成本制造。结果，电源输出包含由电源的开关操作而产生的许多谐波分量的电流波形。此外，微波炉为了缩短烹调时间消耗多至2000瓦特。结果，也增加了电流的绝对值，并且使得难于满足电源的谐波性能。考虑到这些问题，已经提出了用于抑制谐波电流分量的产生的控制方法(改进措施)(例如，见专利文献1)。图9示出了用于高频加热设备的磁控管驱动电源(反相器(inverter)电源)的一个示例图。磁控管驱动电源由直流(DC)电源1、漏磁变压器2、第一半导体开关元件3、第一电容器5(缓冲器(snubber)电容器)、第二电容器6(谐振电容器)、第三电容器7(平滑电容器)、第二半导体开关元件4、驱动单元13、全波电压倍增器(doubler)整流电路11和磁控管12构成。DC电源1通过执行对商业电源的全波整流，将DC电压VDC施加给包括第二电容器6和漏磁变压器2的第一线圈绕组(coil winding)8的串连电路。第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4彼此串连，而包括第二电容器6和漏磁变压器2的第一线圈绕组8的串连电路并联到第二半导体开关元件4。第一电容器5并联到第二半导体开关元件4并且作为防止开关过程期间的浪涌(surging)电流(电压)的缓冲器工作。在全波电压倍增器整流电路11中，将漏磁变压器2的第二线圈绕组9中所产生的高AC电压输出变换为高DC电压，然后将其施加在磁控管12的阳极和阴极之间。漏磁变压器2的第三线圈绕组10将电流提供给磁控管12的阴极。由IGBT和与IGBT并联的续流二极管(flywheel diode)构成第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4的每一个。当然，第一和第二半导体开关元件3和4不限于这种，还可以使用晶闸管、GTP开关装置等。驱动单元13在其中具有用于产生驱动第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4的驱动信号的振荡单元。该振荡单元以预定频率产生方波，并且将驱动信号传送到第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4。紧接着截止第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4中的任何一个之后，另一个半导体开关元件的两端的电压较高。因此，当将其任何一个截止时，产生类似尖峰(spike-like)的浪涌电流，因此产生不必要的损耗和噪声。然而，通过提供停滞时间(dead time)，可以将截止延迟直到该两端的电压变为0V为止。因此，可以抑制不必要的损耗和噪声。当然，可以将相同的操作类似地应用于逆开关过程的情况。将省略对通过启动单元13所产生的驱动信号的每个操作模式的详细描述(参考专利文献2)。然而，图12中所示的电路配置的特征是由第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4所产生的电压等于DC电源电压VDC，也就是，240√2＝339V，甚至在欧洲在一般家庭里也使用最高电压240V。因此，即使考虑诸如雷电电涌或者突然电压降之类的紧急情况，也可以将第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4用作具有针对600V等的电阻的低成本装置(例如，见专利文献2)。随后，图10示出了在反相器电源电路(其中电感L和电容器C构成谐振电路)中的这种谐振特性。图10是示出在将预定电压施加到反相器谐振电路并且频率f0是谐振频率时的电流特性和工作电压的图。在实际反相器操作期间，在从比频率f0高的f1到f2的频率范围中使用电流和频率的曲线特性I1(实线)。也就是，当谐振频率为f0时，电流I1具有最大值，并且电流I1随着频率范围从F1到F3增加而减小。这是因为，由于当电流I1在从f1到f3的频率范围中接近低频时，电流I1接近谐振频率，因此在漏磁变压器的第二线圈中流动的电流增加。相反，由于电流I1在电流I1接近高频时，电流I1变为远离谐振频率，所以漏磁变压器的第二线圈绕组的电流下降。用于驱动作为非线性负载的磁控管的反相器电源通过改变频率获得希望的输出。例如，分别在200W、600W和1200W的情况下f3、f2和f1附近，可以获得在LC电源中不能获得的连续输出。此外，使用交流商业电源。因此，当不将高电压施加到电源相位0°和180°的附近时，在根据高频不振荡的磁控管特性的相位上，将反相器操作频率配置到其中谐振电流增加的f1的附近。以这种方式，可以通过提高所施加的磁控管电压对商业电源电压的助推比(boosting ratio)来增加传送电波的传导角。结果，可以通过在每个电源相位中改变反相器操作频率来实现基波分量多而谐波分量小的电流波形。从而，图11是示出所施加的电压(即磁控管辐射微波所需要的振荡阈值ebm)的温度变化的特性的图。横轴表示在磁控管振荡之后流动的阳极电流Ia，而竖轴表示磁控管的阳极和阴极之间所施加的电压。将磁控管偏置到负电压。振荡大约为-4V的所施加电压，阳极电流开始流动，而且从天线辐射出微波。磁控管的振荡阈值ebm是与温度有关的，并且当温度更高时其可能下降。这是因为在电子螺旋运动时使用磁体，并且磁性由于在阴极单元中正在振荡时电子碰撞所导致从1900K到2100K的高温而下降。为了避免上述现象，需要将磁控管配置为水冷型，使得温度变化变得非常小。然而，因为安装条件和成本原因，所以难于将普通家用微波炉配置为水冷型的，因此将大多数家用微波炉配置为风冷型的。因此，当温度以连续活动动的方式上升时，振荡阈值ebm下降直到-3KV。在图中的实线指示室温的状态，而虚线指示在温度上升时的特性。以这种方式，对磁控管的变化所导致的振荡阈值ebm的变化进行跟踪的反馈控制是非常重要的。毕竟，电源的谐波性能依赖于在室温的初始状态中频率调制波形的形状如何而很好地变化，以便防止谐波分量的发生。专利文献1JP-A-2004-006384专利文献2JP-A-2000-058252
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，由于在考虑实际使用的情况下根据规定时间几次测量电源的谐波，所以需要这样的解决方案解决在传统配置中由磁控管的温度变化所导致的振荡阈值ebm的变化。然而，当不能执行对振荡阈值ebm的变化的跟踪的良好反馈控制时，当测量电源的谐波时，标准值可能在最后的时间偏离。用于解决问题的装置为了解决上述问题，已经作出了本专利技术，从而提供这样的配置能够通过关于磁控管的振荡阈值ebm的变化累积输入电流的变化量作为累积信息、以容易和最佳的方式来对振荡阈值ebm的变化进行跟踪，并且根据所述累积信息来改变频率调制波形的偏置。根据具有上述配置的本专利技术，当测量电源的谐波时可以防止谐波分量在最后的时间增加，并且允许输入电流关于磁控管的温度变化所导致的振荡阈值ebm的变化是均匀的。此外，可以增加标准值的余量程度。本专利技术的优点根据本专利技术的高频加热设备，由于执行频率调制控制的反馈控制如此地对磁控管的温度变化所导致的振荡阈值ebm的变化进行跟踪，所以可以增加标准值的余量程度，同时可以防止谐波分量。此外，可以甚至在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频加热设备，其通过允许半导体开关元件使用商业电源执行高频开关操作来驱动磁控管，其中，通过累积输入电流的变化量作为累积信息并且根据该累积信息执行反馈控制，来执行带有在该磁控管温度变化所导致的振荡阈值ｅｂｍ的下降的输入电流固定控制 。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：守屋英明，末永治雄，酒井伸一，城川信夫，木下学，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]