[发明专利]感应加热方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用了感应加热的加热方法的技术，特别涉及将加热线圈相邻配置多个进行被加热物的加热的感应加热装置的加热方法。

背景技术

以往，作为进行快速加热的方式，已知感应加热是有效的。但是，依靠感应加热的加热方法，利用电磁感应，所以在将单独地具有功率控制装置(例如逆变器(inverter))的加热线圈邻近配置多个并开动的情况下，在各加热线圈中产生互感。

为了避免互感的影响而正常地运转对各加热线圈馈电的逆变器，需要使各逆变器的频率相同，并且使电流同步(参照专利文献1)。

使频率相同的理由是因为，有不同的频率的互感时逆变器电流、逆变器电压成为失真波形，逆变器不能正常地运转。使电流同步的理由在于，在将互感电压表示为jωM·I2·(cosθ+jsinθ)的情况下，在线圈电流同步的情况下θ＝0，互感电压为jωM·I2，仅剩余互感阻抗的电抗分量。另一方面，在线圈电流不同步的情况下基于θ相位差的互感电压表示为jωM·I2·cosθ-ωM·I2·sinθ，互感阻抗的电阻分量显现。因此，逆变器间的功率分担因互感而变化，对逆变器的功率控制产生影响(再有，ω是角频率，M是起因于相邻的加热线圈间的相互感应的互感，I2是对相邻配置的加热线圈供给的电流)。

在通常的感应加热中谐振锐度为3～10左右，线圈间耦合系数k为0.2左右。在串联逆变器中，产生逆变器电压的10倍的线圈电压。而且，线圈电压的约0.2倍的电压为互感电压。θ＝30度时互感电压的有效部分、即互感阻抗的电阻分量的值与逆变器电压相同而对逆变器的功率控制产生很大的影响。为了避免这种影响，需要电流同步控制。

但是，即使进行电流同步控制，也残留无效部分的互感电压、即互感阻抗的电抗分量产生的电压。这种互感电压因产生影响的一侧的线圈电流变化而变动。此时，谐振电路的谐振电容器、自感和互感产生的阻抗和相位产生变化。因此，逆变器输出的电压和电流间相位随着对方的逆变器控制造成的线圈电流变化或自身的输出电流变化而大幅度地变动。

以往的电流同步控制，进行逆变器的选通脉冲的位置控制从而进行电流同步控制，所以如果不大幅度地控制逆变器电压位置(＝脉冲位置)则电流不能同步。而且，由于用于电流同步控制的脉冲移动范围大，所以存在电流同步控制不能稳定地高速响应的问题、不能使逆变器控制稳定地高速进行的问题。

此外，即使进行电流同步，无效部分的互感电压较大，逆变器需要强于该电压而将输出电压输出，此时的输出相位角较大，功率因数差，所以有需要将反相变换器容量增大的问题。在专利文献2中，为了解决这个问题，提出在加热线圈和逆变器间设置与线圈的互感相反极性的电感来改善功率因数。

但是，在该状态中逆变器输出相位因自身或对方侧的电流变化而变化。在无效部分互感电压较强的情况下，即互感阻抗的电抗分量较大的情况下，逆变器输出相位接近90度或为90度以上，有开关损耗较大、或产生反向功率并成为危险运转的问题。此外，在有效部分互感电压较强的情况下，即互感阻抗的电阻分量较大的情况下，逆变器输出相位接近0度或为0度以下，有不能ZVS(Zero Voltage Switching；零电压开关)运转，开关损耗增大而成为危险运转状态的问题。

上面以电压型逆变器(串联谐振)的例子进行了论述，但即使是电流型逆变器(电压型逆变器)也有同样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2005-529475号公报

专利文献2：日本特开2004-259665号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据上述专利文献中公开的技术，通过进行电流同步控制，能够运转处于互感环境下的逆变器。但是，如上述，需要使电流值变化，同时为了电流同步而大幅度地控制脉冲位置，存在难以进行稳定的高速响应控制的问题，或在使电流值变化时，在无效部分互感较强的情况下，有逆变器输出相位接近90度，在有效部分互感较强时，逆变器输出相位接近0度的现象，存在功率因数差，有可能达到危险运转的问题。