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2023-09-11 167

最新の IH クックトップ

誘導調理は、電気発熱体を通じて熱エネルギーを鍋/鍋の底に伝達することにより、従来の加熱に取って代わりました。鍋の底内を循環する誘導電流の原理に基づいて動作します。 IH調理器が適切に機能するには、鍋の底がコイルに物理的に近い必要があり、特定の金属、つまり透磁率の高い金属のみが適しています。

原理は一般的な電源トランスと同様で、コイルが一次側、ポットの底が二次側になります。最新の誘導充電技術とも多くの類似点があります。

鍋を加熱するために必要な熱は、底層を循環する渦電流、より具体的にはこれらの電流の流れによってもたらされる抵抗から得られます。誘導結合により、エネルギーの約 90% が伝達されて鍋内に熱が発生します。一般的な滑らかなガラストップのストーブはエネルギーの約 70% しか伝達できないため、損失は XNUMX 分の XNUMX に削減されます。

使用されるトポロジーは溶接回路と大きく変わりません。主AC電源は整流され、インバータとコントローラ用の小型補助電源を駆動します。インバーターは銅コイルに電流を誘導し、ポット内に渦電流を誘導する電磁場を生成します。発生する熱は、鍋の底の抵抗に誘導電流の二乗を乗じたものに等しくなります - 「ジュール効果」として知られています

図 5: 典型的な IH クックトップ回路の概要

溶接機とは異なり、IH調理器の制御方式は通常、周波数変化方式です。これは単純な方法ですが、広い範囲にわたる出力電力に必要な周波数範囲を制御することが課題となります。

誘導調理器に必要な高周波でも、共振コンバータ回路は高効率で動作できます。したがって、このアプリケーションには共振回路コンバータ、特に共振ハーフブリッジ (RHB) コンバータと擬似共振 (QR) インバータが一般的に使用されます。 RHB コンバータは、広範囲の負荷を処理できるため、特に好まれています。通常、電力損失を最小限に抑えるために、ゼロ電流スイッチング (ZCS) やゼロ電圧スイッチング (ZVS) などの高度な制御技術が使用されます。

図 6: RHB および QR トポロジの典型的な例

このトポロジの費用対効果の高さにより、QR コンバータは低電力 (ピーク電力 2W 未満) IH クックトップアプリケーションでよく使用されます。

太陽光発電インバーターとUPS

高速スイッチングを必要とするアプリケーションでハーフブリッジトポロジを使用する場合、次のような多くの課題があります。

- 達成できる出力電圧は 2 つだけです

- スイッチング損失が大きくなる可能性がある

- 大きなゲートを運転するのは難しい場合があります

- コンポーネントの応力は信頼性に影響します

- リップル電流と EMI の増加には、広範なフィルタリングが必要です

- 高電圧 DC バスと互換性がありません

- 熱設計は簡単ではありません

最新のアプリケーションでは、HB トポロジは、無停電電源装置 (UPS) や太陽光発電 (PV) インバータなどの重要なアプリケーションに置き換えられています。 I タイプおよび T タイプとして知られる 3 レベルのトポロジが主流になりつつあります。

損失を低減し、高調波歪みを低減し、より小型のコンポーネントの使用を可能にするために能動デバイスの両端間の電圧を低減することを含む、改善が必要な多くの側面がある。最も重要なことは、これらのトポロジーはスイッチング損失を大幅に削減でき、98 kHz ～ 16 kHz の範囲の高周波数でスイッチングする場合に最大 40% の効率を達成できることです。

図 7: I タイプおよび T タイプのコンバータトポロジには、HB と比較して多くの利点があります