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비자성체 용기 가열을 위한 Induction Cooker 공진 네트워크 설계 및 검증
Resonant Network Design and Verification of Induction Cooker for Heating Nonmagnetic Vessel 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.22 no.6, 2017년, pp.504 - 509  

장은수 (Dept. of Electrical Eng., Sungkyunkwan University) ,  박상민 (Dept. of Electrical Eng., Sungkyunkwan University) ,  주동명 (Dept. of Electrical Eng., Sungkyunkwan University) ,  이병국 (Dept. of Electrical Eng., Sungkyunkwan University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a procedure for designing a resonant network for induction cookers that enables the induction heating of magnetic and non-magnetic vessels. In order to design such network, the range of operating frequency must be determined according to the material of the vessels by measuring s...

주제어

#Half bridge control   #Half bridge converter   #IH(Induction Heating)   #Nonmagnetic vessel   #Resonant converter   #Resonant network design  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 자성체 용기뿐만 아니라 비자성체 용기의 가열이 가능한 Induction Cooker의 공진 네트워크를 설계 하였다. 용기 재질에 따라 상이한 등가 저항을 고려하여 워킹 코일을 설계하였고, 이를 통해 워킹 코일 측에 투영된 각 용기 재질 별 등가 저항 및 등가 인덕턴스 파라미터를 측정하여 용기 재질 별 가열이 용이한 최적의 동작 주파수 및 커패시턴스를 설계하였다.
  • 따라서 최대 입력 전력 조건에서 워킹 코일에 흐르는 전류의 크기가 커패시터 절체 방식에 비해 작은 장점을 갖는다[2]-[3]. 본 논문에서는 커패시터 절체 방식을 사용하여 자성체 용기와 비자성체 용기의 가열이 가능한 Induction Cooker의 워킹 코일을 설계한다. 또한 용기 및 워킹 코일의 부하 모델링을 통해 전력 변환장치의 최적 동작 주파수 및 커패시턴스를 고려한 전력 변환 장치의 공진 네트워크를 설계한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Induction Cooker는 어떻게 설계 되어있는가? 기존 Induction Cooker는 Induction 전용 용기, 비자성체 용기 밑면에 철가루를 도포한 이종 용기 등의 자성체 용기 가열을 목적으로 제어 알고리즘 및 공진 네트워크가 설계되어있다. 하지만 상당 수 가정에서는 알루미늄과 같은 비자성체 용기를 주로 사용하므로 기존 Induction Cooker를 통한 용기 가열이 제한되어 용기의 사용성이 낮아지는 단점을 갖는다.
Induction Cooker의 사용성이 낮은 이유는 무엇인가? 기존 Induction Cooker는 Induction 전용 용기, 비자성체 용기 밑면에 철가루를 도포한 이종 용기 등의 자성체 용기 가열을 목적으로 제어 알고리즘 및 공진 네트워크가 설계되어있다. 하지만 상당 수 가정에서는 알루미늄과 같은 비자성체 용기를 주로 사용하므로 기존 Induction Cooker를 통한 용기 가열이 제한되어 용기의 사용성이 낮아지는 단점을 갖는다. 따라서 Induction Cooker의 용기 사용성 증대를 위해 용기를 판별 및 용기 재질에 따라 공진 네트워크를 변경하여 자성체뿐만 아니라 비자성체 용기도 모두 가열이 가능한 시스템의 설계 기술이 필요하다.
자성체뿐만 아니라 비자성체 용기 모두 가열할 수 있는 Induction Cooker를 설계할 때 고려사항은 무엇인가? 자성체 및 비자성체 용기 가열이 모두 가능한 Induction Cooker 공진 네트워크의 설계 고려사항은 워킹 코일 절연 내량 및 턴 수, 용기 재질에 따른 전력변환장치의 동작 주파수, 공진 커패시터의 커패시턴스 등이 있다. 비저항, 비투자율과 같은 물질의 고유 특성은 용기의 등가 저항 및 등가 인덕턴스에 영향을 미친다.
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참고문헌 (9)

  1. H. Sadakata, A. Fujita, S. Sumiyoshi, and H. Omori, "Latest practical developments of triplex series load resonant frequency-operated high frequency inverter for induction-heated low resistivity metallic appliances in consumer built-in cooktops," Proc, IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC 2010), pp. 1825-1832, Feb. 2010. 

  2. I. Milan, J. M Burdio, J. Acero. O. Lucia and S. Llorente, "Series resonant inverter with selective harmonic operation applied to all-metal domestic induction heating," IET Power Electron., Vol. 4, No. 5, pp. 587-592, 2011. 

    상세보기 crossref

  3. T. Tanaka, "A new induction cooking range for heating any kind metal vessels," IEEE Trans. Consum. Electron., Vol. 35, No. 3, pp. 635-641, Aug. 1989. 

    상세보기 crossref

  4. D. Simha, B. P. K. Sadhu, N. Pal, "Computation of induction and AC resistance of a twisted litz-wire for high frequency induction cooker," International Conference on Industrial Electronics, Control and Robotics. (IECR 2010) pp. 85-90, Dec. 2010. 

  5. S. R. Ghuge, M. R. Roda, "Summary of overall toplogies of an induction cooker for home use (298)," International Conference on Energy System and Application (ICESA 2015), pp. 655-657, Oct. 2015. 

  6. K. A. Kwon, Y. C. Jung, J. T. Kim and W. J. Yang, "Induction Heating for Aluminium Vessel and Application," The Institute of Electronics Engineers of Korea, pp. 864-867, July 1995. 

  7. H. S. Roh, K. A. Kwon, and W. J. Yang, "The analysis of inverter circuit with induction heating load," The Korean Institute of Electrical Engineers, pp. 424-427 July 1995. 

  8. Y. S. Kwon, S. B. Yoo, D. S. Hyun "A study on the improvement of performance and stability of induction heating system," The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 48, No. 8, pp. 417-425, Aug. 1999. 

  9. International Electrotechnical Commission Standard, IEC 60335-2-9, 2012 

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