CN102577597A - 具有至少两个加热元件和功率电子装置的灶台 - Google Patents

Abstract

本发明从一种灶台出发，该灶台具有至少两个加热元件（10a-10d）和用于连接至家用电网的单个相（14）的功率电子装置（12），其中功率电子装置（12）包括用于分别向一个或多个加热元件（10a-10d）供应加热电流的多个电流供应单元（22a，22b），以及该灶台具有开关装置（24），该开关装置具有用于使电流供应单元与加热元件（10a-10d）连接和/或使电流供应单元与加热元件（10a-10d）断开的多个机电继电器（26a-26d；28a，28b）。为了更灵活地设计电流供应单元（22a，22b）与加热元件（10a-10d）之间的对应关系，该对应关系使将电流供应单元（22a，22b）交替用于多个加热元件（10a-10d）所需的转换过程数目减少并且简化关于电磁兼容的标准的实现，提出了，加热元件（10a-10d）中的至少一个分别与机电继电器（26a-26d）中的至少两个的至少两个输出极之一固定连接。

Description

具有至少两个加热元件和功率电子装置的灶台

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有至少两个加热元件和功率电子装置的灶台。

背景技术

由EP 0 986 287 B1和由EP 0 971 562 B1已知如下灶台，这些灶台包括多个加热元件和用于将灶台连接到家用电网的一个或多个相的功率电子装置。通常将分别具有滤波器和整流器的分开的功率电子装置用于家用电网的每个相。仅连接到家用电网的单个相的灶台通常是成本低的和结构简单的并且由于家用电网的功率限制而具有例如最大可以为4.6 kW的有限加热功率。

另一方面，存在使灶台装备有大量加热元件的趋势，这些加热元件可灵活地使用并且可根据置于灶台上的炊具的大小和/或位置接通或断开。在此类灶台中使用可彼此独立地操作的电流供应单元，这些电流供应单元分别用于加热炊具并且能够通过开关装置灵活地与对应于相应炊具的加热元件接线。此外已知的是，使用能够建立或断开电流供应单元与加热元件之间的连接的机电继电器来实现此类开关装置。

此类开关装置通常将大量的加热元件（例如矩阵灶台的小型感应器）与数目小得多的电流供应单元（例如逆变器）联结。开关装置因此沿加热元件的方向分叉并且每个加热元件通常对应于分叉树状结构的一个分支的末端。每个加热元件因此可以按恰好一种方式与一个电流供应单元连接。该规则的例外情况可在具有所谓升压模式（Booster-Modus）的灶台中找到，其中能够将两个电流供应单元连接在一起以操作单个加热元件。相应的机电继电器打开或关闭这两个电流供应单元之间的电桥，尤其是感应灶台的两个逆变器之间的电桥。由于加热功率在升压模式中应当刚好集中在一个加热元件上，因此在该开关电桥与加热元件之间分别布置另一开关，该另一开关能使不将进行加热的加热元件与电流供应装置分开。

为了展现成本节约潜力，能够将可用资源灵活地用于不同的加热元件是重要的。在此应当注意，同时使用具有非常多加热元件的灶台的所有加热元件是不可能的，并且即使在所有加热区或加热元件均被使用的情况下也仅在非常罕见的情形中必须以最大功率来操作每个加热元件。

发明内容

因此，本发明所基于的任务在于，更灵活地设计电流供应单元与加热元件之间的对应关系，减少对于将电流供应单元交替用于多个加热元件而言所必需的转换过程的数量，并且简化关于电磁兼容的标准的实现。此外，本发明所基于的任务还在于，当开关装置中的开关之一由于故障而无法使用时还能够实现灶台的应急操作。

该任务尤其是通过具有权利要求1的特征的灶台解决。由从属权利要求得出本发明的其他有利的构型。

本发明尤其从具有至少两个加热元件和用于连接至家用电网的单个相的功率电子装置的灶台出发。该功率电子装置包括用于分别向一个或多个加热元件供应加热电流的多个电流供应单元。此外，该灶台还包括具有多个机电继电器的开关装置，该多个机电继电器用于使电流供应单元与加热元件连接和/或使电流供应单元与加热元件断开。

本发明尤其涉及具有至少三个加热区或至少三个加热元件的灶台，该至少三个加热区或至少三个加热元件由家用电网的单个相馈电并且例如布置在边长在60 cm与80 cm之间的盖板下面。

提出了，这些加热元件中的至少一个加热元件分别与机电继电器中的至少两个机电继电器的至少两个输出极中的一个输出极固定连接。由此实现冗余的开关装置，在该冗余的开关装置中能够可选地通过两个不同的路径来向加热元件供应加热电流，其中每条路径包括两个继电器之一。切换可能性的数目以及电流供应单元与加热元件之间的可能对应关系的数目得到显著提高，并且由此灶台的灵活性得到提高。

由于感应灶台相比于辐射灶台具有短的响应时间，因此感应灶台特别适用于时分复用操作。因此，本发明的优点在其应用于感应灶台时特别明显。在此情形中，加热元件是感应器，并且电流供应单元包括逆变器，该逆变器能够从来自家用电网的经整流和在必要时经滤波的电流中产生高频加热电流。感应灶台中加热电流的频率通常在20 kHz与100 kHz之间。

由于通过本发明能够简化可用能量到加热元件或加热区上的分布，因而还能够以功率电子装置的较小的额定功率来达到满意的结果。尤其可以将加热元件的额定功率的总和选择成大于功率电子装置的额定功率。功率电子装置的额定功率通常刚好在家用电网的一相的最大可用功率以下并且可以例如对于德国为4.6 kW。功率电子***需要的最大功率还可以根据可用功率以可调节的方式进行设计。这种调节可以与其他的国家调节（例如，时区和/或语言）组合进行。

此外还提出，在两个继电器的无开关电流状态下或“常闭”（NC）状态下，这两个继电器中的恰好一个继电器将加热元件与电流供应单元之一相连接，而另一个继电器则断开至相同的电流供应单元或另一电流供应单元的连接。由此还可以在由于故障而没有开关电流可用时实现加热元件的操作。

此外还提出，每个加热元件分别与机电继电器中的至少两个机电继电器的至少两个输出极中的一个输出极固定连接。由此可以为每个加热元件实现冗余的电流供应。替换于此地，还可以将一个或多个加热元件与仅单个机电继电器的至少两个输出极中的一个输出极相连接。

当功率电子装置包括共同用于所有电流供应单元的低通滤波器和整流器时，可以实现由于硬件的共同使用而导致的成本节约潜力。

作为机电继电器尤其是可以使用单极换向开关，其中两个输出极可与不同的加热元件相连接。在此情形中还提出，继电器的共同中间端子与电流供应单元相连接，并且继电器的两个输出极分别与加热元件相连接或者沿相应方向布置在加热元件与电流供应单元之间的连接中。

可以通过电流供应单元与加热元件之间的连接中的多个串联的继电器来实现开关装置进一步提高的灵活性。开关装置可以尤其包括多个分支层。

还可以为不同的加热元件不同地设计分支层的数目或者串联的继电器的数目。例如可以是有意义的是，如此设计开关装置，即布置在中间的加热元件可以与特别大数目的电流供应单元或逆变器相连接，而布置在灶台边缘处的加热元件可以与较少数目的电流供应单元相连接。由此，布置在中间的加热元件能够非常灵活地与加热区中的其他加热元件组合，这对于布置在加热区边缘处的加热元件而言不是同等程度必需的。

附图说明

从以下的附图描述中得出其他优点。附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含大量组合的特征。专业人员也将适当地单独观察这些特征并且将它们概括成有意义的其他组合。

图1示意性地示出灶台的结构，该灶台具有多个加热元件和用于连接到家用电网的单个相的功率电子装置；

图2示意性地示出根据本发明的一个替换构型的灶台的结构；

图3示意性地示出根据本发明的另一个替换构型的灶台的结构；以及

图4在本发明思想的概括中示意性地示出灶台的结构。

具体实施方式

图1示意性地示出具有四个加热元件10a-10d和功率电子装置12的灶台。该功率电子装置用于将灶台连接到家用电网的单个相14并且向整个灶台供应该相14的电流。

该功率电子装置包括滤波器16和整流器18，该滤波器16和整流器18对从家用电网汲取的交流电流进行滤波并将其转换成直流电流，该直流电流经历由衰减电容器20进行的进一步滤波。滤波器16是低通滤波器，其防止灶台由于来自家用电网的强脉冲而损坏以及从灶台进入家用电网的放大闪变的反馈。

在图1所示的实施例中，功率电子组件还包括两个电流供应单元22a、22b，它们被构造为逆变器并且由此处未示出的控制单元操作为使得产生具有期望加热频率的加热电流。这两个逆变器22a、22b在此可以产生具有不同加热频率、不同振幅和/或不同负载周期或相位的加热电流，以便在加热元件10a-10d中产生期望的加热功率。加热元件10a-10d是产生具有加热电流频率的高频磁场的感应器。该磁场在置于灶台上在相关加热元件10a-10d区域中的炊具的铁磁底面中产生涡流，该炊具通过该涡流被加热。

在电流供应单元22a、22b与加热元件10a-10d之间布置具有机电继电器26a-26d的开关装置24。继电器26a-26d是单极换向开关，其共同的中间端子分别与两个其他继电器28a、28b的一个极连接。这些其他继电器28a、28b通过其中间端子分别与电流供应单元22a、22b连接。每个电流供应单元22a、22b可以通过继电器26a、26b、28a-28d的合适切换与每个加热元件10a-10d连接。加热元件10a-10d在其侧分别与开关装置24的第二继电器层的两个不同继电器26a-26d的两个输出极固定连接。由此，每个加热元件10a-10d可以同时与两个电流供应单元22a、22b连接，以便将全部可用能量集中到相关加热元件10a-10d上。在此情形中，这两个构造为逆变器的电流供应单元22a、22b产生具有相同加热频率的加热电流以避免破坏性的干扰。

与加热元件10a-10d之一连接的继电器26a-26d的输出极被选择为，使得在继电器26a-26d的无开关电流的状态下两个继电器中的恰好一个继电器将加热元件10a-10d与电流供应单元22a、22b之一连接，而另一个继电器26a-26d断开至另一个电流供应单元22a、22b的连接。加热元件10a因此例如与继电器26b的常闭（NC）输出极连接并且与继电器26c的常开（NO）输出极连接。

加热元件10a-10d的额定功率的总和大于功率电子装置12的额定功率或者家用电网的相14的额定功率。例如，加热元件10a-10d的额定功率的总和可以是7.2 kW并且功率电子装置的额定功率可以是4.6 kW。

通过开关装置24的在图1中所示的两层结构，在加热元件10a-10d与电流供应单元22a、22b之间的连接中分别布置了两个串联的继电器28a、28b、26a-26d。

图2示出本发明的另一实施例。为了避免重复，以下描述基本上限于与图1中所示的实施例的不同之处，而关于相同的特征可参照图1中的描述。

在图2所示的实施例中，灶台包括三个加热元件10a-10c并且开关装置24仅包括总共4个继电器28a、28b、26a、26b。加热元件10a仅分别通过一个继电器28a、28b与电流供应单元22a、22b连接，而加热元件10b、10c分别通过两个串联的继电器26a、28a或26b、28b与电流供应单元22a、22b连接。

图3示出本发明的另一个替换实施例，该实施例仅具有两个继电器26a、26b和三个加热元件10a、10b、10c。这些加热元件中仅中间的加热元件10b与两个继电器26a、26b的输出极连接，而加热元件10a分别与仅一个继电器26a、26b的输出极连接。

图4示出根据本发明的感应灶台的结构的概括，该感应灶台具有M个电流供应单元22.1-22.M或逆变器以及通过开关装置24与电流供应单元22.1-22.M连接的N个加热元件10.1-10.N。有M<N成立。装置24的分支级30.1-30.K的数目K至少与大于来自电流供应单元数目M的二进制对数的最小整数一样大。

开关装置24可以安装在分开的电路板上或者与电流供应单元22.1-22.M一起安装在单个电路板上。这同样适用于低通滤波器16和整流器18。这些元件也可以安装在分开的电路板上或者与电流供应单元22.1-22.M一起安装在较大的电路板上。

本发明不仅可用于具有四个固定地预先给定的加热区的传统布局（Muldenspiegel）而且也可用于具有大量加热元件的矩阵灶台，这些加热元件布置在网栅中并且能够灵活地组合以加热单个锅。图3中的拓扑尤其适用于具有所谓的Paella（西班牙海鲜饭）加热区的布局，其中在灶台的中间借助中间的加热元件10b产生大的加热区以加热Paella平底锅。

附图标记

10 加热元件

12 功率电子装置

14 相

16 滤波器

18 整流器

20 衰减电容器

22 电流供应单元

24 开关装置

26 继电器

28 继电器

30 分支级

Claims (11)

1.一种灶台，其具有至少两个加热元件（10a-10d）和用于连接到家用电网的单个相（14）的功率电子装置（12），其中所述功率电子装置（12）包括用于分别向一个或多个加热元件（10a-10d）供应加热电流的多个电流供应单元（22a，22b），以及所述灶台具有开关装置（24），所述开关装置具有用于使所述电流供应单元与所述加热元件（10a-10d）连接和/或使所述电流供应单元与所述加热元件（10a-10d）断开的多个机电继电器（26a-26d；28a，28b），

其特征在于，所述加热元件（10a-10d）中的至少一个加热元件分别与所述机电继电器（26a-26d）中的至少两个机电继电器的至少两个输出极中的一个输出极固定连接。

2.根据权利要求1所述的灶台，其特征在于，所述加热元件（10a-10d）是感应器并且所述电流供应单元（22a，22b）分别包括逆变器。

3.根据前述权利要求之一所述的灶台，其特征在于，所述加热元件（10a-10d）的额定功率的总和大于所述功率电子装置的额定功率。

4.根据前述权利要求之一所述的灶台，其特征在于，在所述两个继电器（26a-26d）的无开关电流状态下，所述两个继电器中的恰好一个继电器将所述加热元件（10a-10d）与所述电流供应单元（22a，22b）之一连接，而另一个继电器（26a-26d）断开至另一个电流供应单元（22a，22b）的连接。

5.根据前述权利要求之一所述的灶台，其特征在于，每个加热元件（10a-10d）分别与所述机电继电器（26a-26d）中的至少两个机电继电器的至少两个输出极中的一个输出极固定连接。

6.根据权利要求1-3之一所述的灶台，其特征在于，所述加热元件（10a-10d）中的至少一个加热元件与仅一个机电继电器（26a-26d）的至少两个输出极中的一个输出极连接。

7.根据前述权利要求之一所述的灶台，其特征在于，所述功率电子装置包括共同用于所有电流供应单元（22a，22b）的低通滤波器（16）和整流器（18）。

8.根据前述权利要求之一所述的灶台，其特征在于，所述机电继电器（26a-26d）是单极换向开关。

9.根据权利要求8所述的灶台，其特征在于，所述继电器（26a-26d）的共同中间端子与电流供应单元（22a，22b）连接并且所述继电器（26a-26d）的两个输出极分别与加热元件（10a-10d）连接。

10.根据前述权利要求之一所述的灶台，其特征在于，所述开关装置（24）在电流供应单元（22a，22b）与加热元件（10a-10d）的连接中包括多个串联的继电器（26a-26d；28a，28b）。

11.根据权利要求10所述的灶台，其特征在于，在两个加热元件（10a-10d）与一个或两个电流供应单元（22a，22b）的连接中布置不同数目的串联的继电器（26a-26d；28a，28b）。

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