DE2901326A1 - Sinusleistungsgenerator - Google Patents

Sinusleistungsgenerator

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DE2901326A1 DE19792901326 DE2901326A DE2901326A1 DE 2901326 A1 DE2901326 A1 DE 2901326A1 DE 19792901326 DE19792901326 DE 19792901326 DE 2901326 A DE2901326 A DE 2901326A DE 2901326 A1 DE2901326 A1 DE 2901326A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. ^eicümank, ij:pl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. I7. AATetckm^nn. Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LiSKA 2801326
LAJD 8 000 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820 Fall 624 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
SACHS SYSTEMTECHNIK GMBH
Johann-Georg-Gademann-Straße 13
872o Schweinfurt 2
Sinusleistungsgenerator
Die Erfindung betrifft einen Sinusleistungsgenerator, bei dem ein Parallelschwingkreis in Serie zu einem Serienschwingkreis an einen Rechteckspannungsgenerator angeschlossen ist und die Last an den Parallelschwingkreis ankoppelbar ist, wobei die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises im wesentlichen gleich der Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators und kleiner als die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises ist.
Ein derartiger Sinusleistungsgenerator ist aus der DE-OS 26 48 758 zur Verwendung in einem Induktions-Heizgerät bekannt. Induktions-Heizgeräte beruhen auf dem Prinzip der Wirbelstrombildung in einem elektrisch leitenden, zu erhitzenden Körper, welcher sich im magnetischen Wechselfeld der Spule des Parallelschwingkreises befindet. Der Rechteckspannungsgenerator prägt
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der Serienschaltung von Parallelschwingkreis und Serienschwingkreis eine Rechteckspannung auf, während der zeitliche Verlauf des Generatorstroms von den Schwingkreisen bestimmt . wird. Der Parallelschwingkreis ist auf die Grundfrequenz der Rechteckspannung abgestimmt, um im Leerlauf des Generators die Grundfrequenzkomponente des Generatorstroms und damit die durch diese Stromkomponente verursachten Leerlaufverluste gering zu halten.
Die Rechteckspannung regt jedoch neben der Sinus-Grundkomponente des Generatorstroms eine Vielzahl von Oberwellen an. Für die Ströme der Oberwellen ist der Widerstand des Parallelschwingkreises jedoch gering, womit auch im Leerlauffall bei der bekannten Schaltung relativ hohe Verluste auftreten. Um die Leerlaufverluste aufgrund der Oberschwingungen möglichst gering zu halten, ist der Serienschwingkreis auf eine geringfügig oberhalb der Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises liegende Frequenz abgestimmt. Die Grundfrequenzkomponente des Generatorstroms wird auf diese Weise wenig beeinflußt, während seine Oberwellen, insbesondere seine dritte Harmonische,unterdrückt werden.
Wachteil des bekannten Generators ist, daß zwar die Leerlaufverluste verringert werden können, daß aber aufgrund der Fehlanpassung zwischen dem Rechteckspannungsgenerator und der daran angeschlossenen Serienschaltung der beiden Schwingkreise der Wirkungsgrad des Generators gering und die Verlustleistung in dem Rechteckspannungsgenerator bei Belastung relativ hoch sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, wie nicht nur di^ LeerlaufVerluste möglichst klein gemacht werden können, sondern auch im Lastbetrieb ein relativ hoher Wirkungsgrad mit dementsprechend geringen Schaltverlusten erreicht werden kann.
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Ausgehend von dem eingangs näher erläuterten Sinusleistungsgenerator wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises kleiner als die Frequenz der dritten Harmonischen der Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators ist, daß die an den Parallelschwingkreis anzukoppelnde Last eine aus Wirkanteil· und Blindanteil bestehende komplexe Impedanz hat und daß die Schwingkreise und/oder die Impedanz der Last so bemessen sind, daß sich bei Belastung eine Phasenverschiebung von ο etwa 20 - 40 , vorzugsweise etwa 30 zwischen der Rechteckausgangsspannung und der Grundfrequenzkomponente des Ausgangsstroms des Rechteckspannungsgenerators ergibt.
Da die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises kleiner ist als die Frequenz der dritten Harmonischen der Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators, hat die Impedanz des Serienschwingkreises sowohl im Leerlauffall als auch bei Belastung gleichbleibend eine Phasenlage von 9o induktiv für die dritte Harmonische des Ausgangsstroms des Rechteckspannungsgenerators. Die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises liegt hierbei vorzugsweise um einen Faktor 1,4 bis 2,2 höher als die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises. Besonders geeignet ist ein Faktor von etwa 1,7.
Im Lastfall wird der Parallelschwingkreis durch die komplexe Impedanz der Last soweit verstimmt, daß die Grundwellenkomponente des AusgangsStroms des Rechteckspannungsgenerators um 3o induktiv gegen die Rechteckspannung verstimmt ist. Die Summe aus der phasenverschobenen Grundfrequenzkomponente und der phasenkonstanten dritten Harmonischen ergibt einen nahezu rechteckförmigen Ausgangsstrom des Rechteckspannungsgenerators, der gegenüber der Rechteckspannung um 3o° nacheilt. Der Rechteckspannungsgenerator wird also im Lastfall· angenähert ohmisch abgeschossen und gibt maximale Leistung an die Schwingkreise ab. Bei der Phasenverschiebung von 3o° ergibt sich ein cos C-
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-Faktor von etwa 0,86. Der Betrag der Impedanzen für die Grundfrequenzkomponente des Ausgangsstroms des Rechteckspannungsgenerators sowie die dritte Harmonische des Ausgangsstroms sind vorzugsweise gleich groß.
im Leerlauffall ist der Parallelresonanzkreis auf die Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators abgestimmt, womit die Grundfrequenzkomponente seines Ausgangsstroms praktisch verschwindet und die Phasenlage daher keine Rolle spielt.
Durch die Last wird der Parallelschwingkreis nicht nur bedämpft sondern auch verstimmt. Es hat sich herausgestellt, daß selbst bei einem geringen Verhältnis der Gütefaktoren von unbedämpftem zu bedampftem Schwingkreis das Verhältnis der cos γ~ -Faktoren auf ein Mehrfaches erhöht werden kann. Aufgrund der Verstimmung des Parallelschwingkreises durch die Last entsteht an dem Parallelschwingkreis eine Spannungserhöhung, durch die ein Vielfaches, beispielsweise das Vierbis Sechsfache der Leistung eines im gleichen Ausmaß lediglich bedämpften Parallelschwingkreises ermöglicht wird.
Der zu der gewünschten Phasenverschiebung führende induktive Blindanteil der Last kann aus einer Spule bestehen, die der Spule des Parallelschwingkreises beispielsweise über einen Schalter parallelgeschaltet ist, der im Leerlauf geöffnet wird. Bei Verwendung des Sinusleistungsgenerators in Kochgeräten kann der induktive Blindanteil durch die Gegeninduktivität des transformatorisch an die Spule des Parallelschwingkreises angekoppelten metallischen Kochgeschirrs gebildet sein. Als Kochgeschirr eignet sich deshalb solches aus einem nicht magnetischem Material, insbesondere nicht rostendem Stahls, der aufgrund seiner Legierung diese Eigenschaft hat. Der Wirkanteil wird durch die Wirbelstromverluste des Kochgeschirrs gebildet.
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Der Rechteckspannungsgenerator hat bevorzugt eine im Schalterbetrieb arbeitende Endstufe. Die Schalter bestehen üblicherweise aus Transistoren, die lediglich in endlicher . Zeit gesperrt bzw. durchgeschaltet werden können. Während dieser Zeitspannen treten Verlustleistungsspitzen auf, die ein Mehrfaches der Nennleistung betragen und zur Zerstörung des Transistors führen können. Die Verlustleistungsspitzen in den durch die Transistoren gebildeten Schaltern können wesentlich verringert werden, wenn jeder dieser Schalter ο durch einen Kondensator überbrückt ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schalter durch im Gegentakt betriebene Transistoren gebildet sind, deren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe geschaltet sind. Die Kondensatoren sind hier parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren angeschlossen. Aufgrund der Phasenverschiebung des im wesentlichen rechteckförmigen AusgangsStroms und der Rechteckspannung werden nicht nur die Ausschaltverluste, sondern auch die Einschaltverluste verringert. Die Kondensatoren verhindern allzu steile Flanken der Rechteckspannung, womit die Transistoren praktisch verlustfrei geschaltet werden und der Wirkungsgrad des Sinusleistungsgenerators weiter erhöht wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Sinusleistungsgenerators besteht darin, daß die aus der Spule des Parallel-Schwingkreises auskoppelbare Leistung bereits durch geringe Änderung der Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators gesteuert werden kann. Bei Verringerung der Grundfrequenz wird dem Rechteckspannungsgenerator mehr Leistung entzogen, da die Impedanz für die Grundfrequenzkomponente des Ausgangsstroms niederohmiger und die Phasenverschiebung zwischen der Grundfrequenzkomponente und der Rechteckspannung kleiner wird. Bei einer Erhöhung der Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators erhöht sich die Impedanz der Grundfrequenzkomponente, und gleichzeitig erhöht sich die Phasen-
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verschiebung zwischen der Grundfrequenzkomponente des Ausgangsstroms und der Rechteckspannung in induktiver Richtung. Die Folge ist eine verringerte Ausgangsleistung.
In beiden Fällen wird jedoch der angenähert rechteckförmige bzw. trapezförmige Ausgangsstrom des Rechteckspannungsgenerators verzerrt. Zur Erzeugung eines für die Regelung der Leistungsaufnahme der Last geeigneten Fehlersignals kann eine Frequenzregelstufe vorgesehen sein, die auf die Amplitude des Ausgangsstroms des Rechteckspannungsgenerators bei einem vorbestimmten Phasenwinkel der Rechteckspannung anspricht. Die Amplitude des Äusgangsstroms bei diesem vorbestimmten Phasenwinkel ist ein Maß für die Verzerrung des Stromverlaufs und damit für die Abweichung des Ausgangsstroms von seinem optimalen, angenähert rechteckförmigen Verlauf. Die Frequenzregelstufe erfaßt bevorzugt die Amplitude des Ausgangsstroms bei einem Phasenwinkel von etwa + 6o° bzv/. etwa 1 Qo + 6o°
relativ zur Phasenlage der Rechteckspannung. Geeignet ist insbesondere ein Maximalwertspeicher, welcher zwischen der Flanke der Rechteckspannung und dem vorbestimmten Phasenwinkel v/irksam geschaltet ist und den in diesem Winkelbereich auftretenden Maximalwert der Amplitude des Ausgangsstroms speichert. Der Speicherinhalt kann zur Steuerung der Grundfrequenz unmittelbar herangezogen werden.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Sinusleistungsgenerators für ein Kochgerät;
Fig. 2a und b den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms eines zur Anregung eines Schwingkreisnetzwerkes der Schaltung nach Fig. 1 benutzten
Rechteckspannungsgenerators;
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- 1ο -
Fig. 3a, b den Frequenzverlauf von Betrag und Phase der Eingangsimpedanz des Schwingkreisnetzwerkes der Schaltung nach Fig. 1;
Fig. 4a bis c den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung sowie des Ausgangsstroms des Rechteckspannungs
generators der Schaltung nach Fig. 1 für verschiedene Grundfrequenzen und
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild einer Frequenzregelstufe zur Regelung der Leistungsabgabe des Sinusleistungsgenerators.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Rechteckspannungsgenerators 1, zwischen dessen Ausgangsanschluß und Masse ein aus der Serienschaltung eines Serienschwingkreises 5 und eines Parallelschwingkreises 7 bestehendes Netzwerk 9 geschaltet ist. Der Serienschwingkreis 5 umfaßt eine Spule 11 und einen Kondensator 13; der Parallelschwingkreis 7 wird durch eine Spule 15 und einen Kondensator 17 gebildet und ist mit Masse verbunden. Bei Verwendung des Generators in Kochgeräten wird ein metallischer Gegenstand, beispielsweise eine Pfanne oder ein Kochtopf als Last 19 an die Spule 15 induktiv angekoppelt, die in den Metallteilen der Last 19 Wirbelströme induziert.
Der Rechteckspannungsgenerator enthält einen freilaufenden Rechtecksteueroszillator 21, der im Gegentakt-Schalterbetrieb arbeitende Transistoren 23, 25 wechselweise lückend ansteuert, so daß ein Transistor erst dann leitend wird, wenn der vorher leitende Transistor seinen Sperrzustand wieder erreicht hat. Die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren sind in Serie zwischen eine positive Betriebsspannungsquelle 27 und Masse geschaltet. Parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken der
Transistoren 23, 25 ist je eine in Sperrichtung gepolte, d.h. antiparallele Freilaufdiode 29, 31 sowie ein Kondensator 33,
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35 geschaltet. Die Funktion der Kondensatoren 33/ 35 soll nachstehend noch erläutert werden.
Die Verlustleistung des Rechteckspannungsgenerators 1 soll im Leerlauf, d. h. bei abgekoppelter Last 19 möglichst klein sein. Bei Belastung, d. h. bei an die Spule 15 angekoppelter Last 19 sollen die Schaltverluste der Transistoren 23, 25 möglichst gering und die der Spule 15 zugeführte Leistung möglichst groß sein. Der Rechteckspannungsgenerator 1 liefert zwischen dem Anschluß 3 und Hasse die in Fig. 2a in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellte Rechteckspannung ü„. Der in das Netzwerk 9 fließende Strom ist in Fig. 1 mit 1„ bezeichnet. Sein zeitlicher Verlauf ist von der komplexen, frequenzabhängigen Impedanz Z des Netzwerks 9 abhängig und setzt sich aus einer Grundfrequenzkomponente mit der durch den Steueroszillator 21 bestimmten Grundfrequenz f„ der Rechteckspannung U_ und den Stromkomponenten der Harmonischen der Grundfrequenz f zusammen. Neben der Grundfrequenzkomponente tritt insbesondere die Stroirkomponente der dritten Harmonischen
G der Grundfrequenz fp auf. um im Leerlauffall die Grundfrequenzkompcr.ente des Strom IG möglichst klein zu halten, ist der unbelastete Parallelschwingkreis 7 auf die Grundfrequenz f„ abgestimmt. Die Leerlaufverluste werden damit im wesentlichen durch die Impedanz des Netzwerkes bei der dritten Harmonischen 3f„
VJ
bestimmt.
Die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises ist einerseits größer gewählt als die Grundfrequenz £„ und andererseits kleiner gewählt als die dritte Harmonische der Grundfrequenz, d. h. kleiner als 3fr. Der Betrag der komplexen Impedanz Z des Netzwerkes 9 erhält damit prinzipiell den in Fig. 3a für den Leerlauffall mit einer durchgehenden Linie dargestellten Verlauf abhängig von der Frequenz f. Bei der Grundfrequenz fQ des Rechteckspannungsgenerators wird der Betrag der Impedanz aufgrund der
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BAD ORie/NAL
Parallelresonsanz des Parallelschwingkreises 7 maximal. Ein Betragsminimum tritt sowohl bei kleineren als auch bei größeren Frequenzen auf. Das bei niedrigeren Frequenzen als das ParalleIresonanzmaximum gelegene Minimum entsteht durch Serienresonanz des bei dieser Frequenz kapazitiven Parallelschwingkreises 7 mit dem bei dieser Frequenz induktiven Serienschwingkreis 5. Im Fall des frequenzoberhalb gelegenen Minimums ist der Parallelschwingkreis 7 kapazitiv und der Serienschwingkreis 5 induktiv. Der Betrag der Impedanz des Serienschwingkreises 5 allein ist in Fig. 3a bei 37 strichpunktiert eingezeichnet. Bei der vorstehend angegebenen Dimensionierung des Serienschwingkreises 5 wird erreicht, daß die Phase '·'„ der Impedanz Z des Netzwerkes 9, wie sie in Fig. 3b mit einer durchgehenden Linie für den Leerlauffall abhängig von der Frequenz f dargestellt ist, bei Frequenzen der dritten Harmonischen, d. h. bei 3f.-, stets 9o° induktiv ist. Die zugehörige Stromkomponente I_F ist in Fig. 2b gestrichelt eingezeichnet. Die Phasenlage der Stromkomponente I-p ist, aufgrund der konstanten Phasenlage des Netzwerks 9 bei der Frequenz 3fQ konstant relativ zur Rechteckspannung
(α
Der Wirkungsgrad des Rechteckspannungsgenerators 1 wird maximal, wenn die Impedanz Z im wesentlichen ohmisch ist, also die Rechteckspannung üQ einen im wesentlichen phasengleichen Rechteckstrom I erzeugt.
Durch Verstimmung des Parallelschwingkreises 7 wird nun erreicht, daß die Grundkomponente I_ des Generatorstroms, im Lastfall um einen Phasenwinkel ■/■ = 3o induktiv gegen die Rechteckspannung U verschoben wird. Die Grundkomponente Ip ist in Fig. 2b strichpunktiert eingezeichnet. Die Überlagerung des um 3o phasenverschobenen Stroms I_ und des Stroms I^p ergibt einen angenähert rechteckförmigen bzw. trapezförmigen Generatorstrom I„, der insgesamt gegen die Rechteckspannung U„ um 3o° induktiv phasenverschoben ist. Der bei der Verstimmung des Parallelschwing-
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kreises 7 durch die Last 19 sich ergebende Betrag bzw. die Phase der Impedanz Z des Netzwerkes 9 ist in den Fig. 3a und 3b gestrichelt eingezeichnet. Ein Pfeil 39 zeichnet in Fig.. 3a die Richtung, in der sich das Betragsmaximum der Parallelresonanz zu höheren Frequenzen hin verschiebt. Die Schwingkreise sind so bemessen, daß sich bei der Verstimmung durch die Last 19 das frequenztiefere Betragsminimum bei der Grundfrequenz f_ ergibt, womit die Impedanz für die Grundfrequenzkomponente I_ des GeneratorStroms I« maximal wird. Dies entspricht einer Resonanzüberhöhung.
Um den Parallelschwingkreis 7 verstimmen zu können, muß die Last neben einer Ohm1sehen, d. h. lediglich dämpfenden Komponente 41 auch eine induktive Komponente 43 umfassen. Die induktive Komponente der Lastimpedanz stellt sich bei geeigneter Auswahl des Materials des induktiv an die Spule 15 anzukoppelnden Kochgeschirrs ein; es kann aber auch eine zusätzliche (nicht dargestellte) Spule mittels eines Schalters der Spule 15 parallelgeschaltet werden. Geeignet sind z.B. Materialien mit nicht ferromagnetischen Eigenschaften, insbesondere nicht rostender Stahl und Aluminium.
Die in den Transistoren 23, 25 während des Umschaltvorgangs erzeugte Verlustleistung kann relativ hoch sein, wenn die Rechteckspannung U-, bereits auf einen hohen Pegel geschal-
Lj
tet wird, solange durch den Transistor noch ein relativ hoher Strom I„ fließt. Aufgrund der Phasenverschiebung der Stromflanken gegenüber den Spannungsflanken verringern die Kondensatoren 33 und 35 nicht nur die beim Ausschalten der Transistoren entstehenden Schaltverluste sondern auch die beim Einschalten entstehenden Transistorverluste. Beim Abschalten verlangsamen die Kondensatoren einen allzu raschen Spannungsanstieg an den Transistoren, so daß diese im Bereich niedriger Spannung ladungsträgerfrei werden. Es entsteht
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somit praktisch keine nennenswerte Verlustleistung. Der phasenverschobene Strom bewirkt darüberhinaus, daß die
Rechteckspannung nicht nur auf Nullpotential zurückgeht, sondern von den Blindströmen des Kondensators zum entgegengesetzten Potential getrieben werden. Das überschwingen der Spannung über das Nullpotential hinaus
wird durch die Dioden 29, 31 verhindert.
Die aus der Spule 15 auskoppelbare Leistung kann durch
Ändern der Grundfrequenz fr des Rechteckspannungsgenerators 21 geregelt werden. Zur Erzeugung der Regelspannung kann die Spannung an dem Parallelschwingkreis 7 oder die Leistungsaufnahme der Last 19 erfaßt werden. In Fig. 1 wird mittels eines Fühlers 45 der zeitliche Verlauf des Generatorstroms I erfaßt und zur Regelung der Grundfrequenz f_, des Rechteckspannungsgenerators 21 ausgenutzt. Die
Fig. 4a bis 4c zeigen den zeitlichen Verlauf des Generatorstroms IG für unterschiedliche Grundfrequenzen f,.. In Fig. 4b ist der Rechteckspannungsgenerator 21 auf diejenige
Frequenz abgestimmt, bei der sich der angestrebte trapezförmige zeitliche Stromverlauf ergibt. Die Fig. 4a und 4c zeigen die Abweichungen des Generatorstroms I„ vom Sollverlauf bei Verringerung bzw. Erhöhung der Generatorfrequenz. Zur Erzeugung der Regelspannung wird die Stromamplitude zum Zeitpunkt eines Maximums der Stromkomponente der dritten Harmonischen erfaßt, in welchem diese Stromkomponente mit der Grundfrequenzkomponente des Stroms
gleichsinnig überlagert ist. Ein solcher Fall tritt beispielsweise bei einer Phasenverschiebung von 6o gegen die Rechteckspannung auf.
Eine zur Leistungsregelung geeignete Schaltung ist in Fig. 5 dargestellt. An einen freilaufenden Impulsgenerator 47 ist ein Ringzähler 49 angeschlossen, dessen Zählausgänge eine Logik 51 steuern. Die Logik 51 hat drei Ausgänge, von
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denen der erste in einen Phasenbereich von O bis 6o° ein Ausgangssignal erzeugt, welches eine Haltestufe 51 steuert. Die beiden anderen Ausgänge sind in den Phasenbereichen O bis 12o° bzw. 180 bis 3oo° wirksam und steuern lückend die Transistoren 23, 25. An die Haltestufe 53 ist ein beispielsweise transformatorisch an den zum Netzwerk 9 fließenden Generatorstrom ankoppelnder Stromfühler 55 angeschlossen, so daß die Haltestufe ;53 die im Phasenwinkelbereich ο bis 6o° auftretende maximale Amplitude des GeneratorStroms speichert. Das dieser maximalen Amplitude entsprechende Ausgangssignal der Haltestufe 53 bildet ein Fehlersignal, das der Abweichung der Generatorfrequenz vom Sollwert entspricht und dem Impulsgenerator 47 zur Regelung der Frequenz zugeführt wird.
In einer konkreten Ausführungsform ist das Netzwerk 9 wie folgt dimensionsiert:
Spule 11 : 77//H
Kondensator 13: o,22 ^F
/
Spule 15: 160 λ,Ή
Kondensator 17: ο,3
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Leerseite

Claims (12)

  1. Patentanwälte Dipl.-tmc . H. Vtrc* mann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
    Dipl.-Tng. Γ. A.Weickmann. Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 290)326
    8000 MÜNCHEN 86, DEN \ I, ^ LAJD POSTFACH 860 820
    MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
    SACHS SYSTEMTECHNIK GMBH
    Johann-Georg-Gademann-Straße 13
    872o Schweinfurt
    Patentansprüche
    Sinusleistungsgenerator, bei dem ein Parallelschwingkreis in Serie zu einem Serienschwingkreis an einen Rechteckspannungsgenerator angeschlossen ist und die Last an den Parallelschwingkreis ankoppelbar ist, wobei die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises im wesentlichen gleich der Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators und kleiner als die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises (5) kleiner als die Frequenz der dritten Harmonischen der Grundfrequenz des Rechteckspannungsgenerators (1) ist, daß die an den Parallelschwingkreis (7) anzukoppelnde Last (19) eine aus Wirkanteil (41) und Blindanteil (43) bestehende komplexe Impedanz hat und daß die Schwingkreise (5, 7) und/oder die Impedanz der Last (19) so bemessen sind, daß sich bei Belastung eine Phasenverschiebung von etwa 20° - 40° zwischen der Rechteckausgangsspannung und der Grundfrequenzkomponente des Ausgangsstroms des Rechteckspannungsgenerators (1) ergibt.
    030030/0247
    2SO1326
  2. 2. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises (5) um einen Faktor 1,4 bis 2,2 höher ist als die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises (7).
  3. 3. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises (5) um einen Faktor von etwa 1,7 höher ist als die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises (7)
  4. 4. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienschaltung (9) aus Serienschwingkreis (5) und Parallelschwingkreis (7) so bemessen ist, daß sie bei Belastung für die Grundfrequenzkomponente und die dritte Harmonische des Ausgangsstroms des Rechteckspannungsgenerators (1) eine betragsgleiche Impedanz hat.
  5. 5. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz der Last (19) einen induktiven Blindanteil (43) hat.
  6. 6. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Last ein Wirbelstrom-Kochgerät ist, welches zur Erzeugung des induktiven Blindanteils (43) transformatorisch an die Spule (15) des Parallelschwingkreises (7) angekoppelt ist.
  7. 7. Sinuslexstungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckspannungsgenerator (1) eine im j Schalterbetrieb arbeitende Endstufe hat, deren Schalter (23, 25) jeweils durch einen Kondensator (33, 35) überbrückt sind.
    Ö30Ö30/0247
  8. 8. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckspannungsgenerator (1) zur Regelung der Leistungsaufnahme der Last (19) eine auf seine Ausgangsleistung oder seinen Ausgangsstrom oder die Spannung am Parallelschwingkreis (7) ansprechende Frequenzregelstufe (49-55) aufweist.
  9. 9. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzregelstufe zur Erzeugung eines Fehlersignals eine bei einem vorbestimmten Phasenwinkel der Rechteckspannung wirksam schaltbare, auf die Amplitude des Ausgangsstroms des Rechteckspannungsgenerators bei diesem Phasenwinkel ansprechende Stromfühlerstufe (53, 55) aufweist.
  10. - 1o. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfühlerstufe (53, 55) einen zwischen einer vorbestimmten Flanke der Rechteckspannung und dem vorbestimmten Phasenwinkel wirksamen Maximalwertspeicher (53) aufweist.
  11. 11. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 9 oder 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckspannungsgenerator (1) einen Impulsgenerator (47) sowie einen die Impulse des Impulsgenerators (47) zählenden Ringzähler (49) aufweist, an dessen Zählausgänge eine Logikschaltung (51) angeschlossen ist, die abhängig von dem Zählinhalt des Ringzählers (49) die Stromfühlerstufe (53, 55) und die Schalter (23, 25) steuert.
  12. 12. Sinusleistungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreise (5, 7) und/oder die Impedanz der Last (19) so bemessen sind, daß sich bei ' Belastung eine Phasenverschiebung von etwa 30 zwischen der Rechteckausgangsspannung und der Grundfrequenzkomponente des AusgangsStroms des Rechteckspannungsgenerators (1) ergibt.
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