유도 가열 시스템의 낮은 저항 용기 가열 성능 향상을 위한 최적 고조파 선택 기법

Abstract

가정용 유도 가열기는 기존의 가열 방식과 비교하여 높은 효율과 높은 안전성 그리고 고속 가열의 이점으로 인해 빠르게 성장하고 있다. 그러나 유도 가열 방식의 단점 중 하나는 제한적인 용기의 가열 범위이다. 낮은 저항을 갖는 용기는 큰 전류를 유도하기 때문에 스위치의 전류 제한으로 인해 적절한 가열을 위한 출력 전달이 불가능하다. 이는 코일의 턴 수를 증가시키거나 스위칭 주파수를 높여 용기의 등가저항을 증가시킴으로써 해결할 수 있다. 그러나 코일의 턴 수를 증가시킬 경우 높은 저항을 갖는 용기의 가열이 불가능한 문제가 있다. 또한 스위칭 주파수를 높이는 방식의 경우 고성능 스위치를 요구하기 때문에 전체 시스템 비용이 증가한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존에 Third Harmonic Modulation (THM) 방식이 제안되었으나, 기본파의 영향으로 인해 ZVS 실패의 가능성이 높아 제한된 가열 성능을 가진다. 본 논문에서는 낮은 저항을 갖는 용기 가열 성능 향상을 위한 최적 고조파 선택 기법을 제안한다. 1-kW급 직렬 공진형 인버터 시작품을 통해 제안된 기법의 타당성을 검증한다.