유도 가열 시스템의 신뢰성 향상을 위한 실시간 최소 스위칭 주파수 추적 기법

Abstract

본 논문에서는 유도 가열 (Induction Heating; IH) 시스템의 신뢰성을 향상시키기 위한 실시간 최소 스위칭 주파수 추적 기법을 제안하고자 한다. IH 시스템이 높은 효율로 동작하기 위해 하프 브리지 직렬 공진 인버터는 ZVS가 달성되는 유도성 부하 영역에서 동작해야 한다. 그러나 용기와 IH 코일의 온도, 용기에 대한 IH 코일의 상대적인 위치, 용기의 재질 등에 따라 IH 시스템의 등가 임피던스가 변화하여 공진주파수가 변한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 실시간 임피던스 추정을 이용하여 공진주파수를 정확히 추적하고, 스너버 커패시터를 고려한 최소 스위칭 주파수를 도출한다. 전력 제어 시 도출된 최소 스위칭 주파수로 동작영역을 제한함으로써 하프 브리지 직렬 공진 인버터는 유도성 부하영역에서 ZVS가 보장되며, 선형제어 영역 하에서 최소의 스위칭이 가능하다. 2.2-kW급 하프 브리지 직렬 공진 인버터 시작품을 통해 제안하는 최소 스위칭 주파수 추적기법의 타당성을 검증하였다.