DE69836312T2 - Gerät zur Versorgung einer Vielzahl von Schwingkreisen durch einen Wechselrichter-Stromgenerator - Google Patents

Gerät zur Versorgung einer Vielzahl von Schwingkreisen durch einen Wechselrichter-Stromgenerator Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Induktoren durch einen Leistungsgenerator mit Wechselrichter.
  • Es ist bekannt, einen Leistungsgenerator mit Wechselrichter zur Versorgung eines Induktors zu verwenden, der mit einem Kondensator in Reihe geschaltet ist. Der Induktor kann einer Induktivität und einem Widerstand zugeordnet sein. Der Induktor und der Kondensator bilden dann einen unter dem Namen RLC-Kreis bekannten Resonanzkreis. Der Leistungsgenerator, der diesen Resonanzkreis versorgt, weist beispielsweise einen Gleichrichter für eine Netzwechselspannung auf, der von einem Wechselrichter mit zwei Transistoren gefolgt ist. Um die von dem Resonanzkreis aufgenomme Leistung einzustellen, kann auf die Frequenz der aufeinanderfolgenden Stromführungs- und Sperrzyklen der Transistoren eingewirkt werden. Nachfolgend wird diese Frequenz Arbeitsfrequenz fT genannt. Es ist auch möglich, auf das Verhältnis zwischen den Stromführungs- und Sperrdauern der Transistoren über eine Arbeitsperiode einzuwirken.
  • Bei einer Induktionskochplatte sind meistens mehrere Induktoren vorgesehen. Es ist bekannt, für jeden Induktor einen anderen Leistungsgenerator zu verwenden. Ein erster Nachteil dieser Lösung betrifft den Preis. Ein Generator ist nämlich ein teures Element. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass sie zu Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Unterbaugruppen führen kann. Eine Unterbaugruppe wird hier so definiert, dass sie einen Generator und den Resonanzkreis, den er versorgt, aufweist. Wenn zwei Unterbaugruppen bei benachbarten Arbeitsfrequenzen funktionieren, können nämlich bestimmte elektrische oder mechanische Bestandteile mit einer Frequenz erregt werden, die der Differenz zwischen den Arbeitsfrequenzen der beiden Unterbaugruppen entspricht. Neben anderen Nachteilen kann dies zu hörbaren Geräuschen führen, die für einen Benutzer störend sind.
  • Um diese Nachteile zu beseitigen, wurden weitere Vorrichtungen so ausgebildet, dass sie nur einen Generator verwenden, der zur Versorgung mehrerer Induktoren dient. In diesen Vorrichtungen ist vorgesehen, dass alle Induktoren zyklisch, d.h. nacheinander versorgt werden. Diese Vorrichtungen erfordern Mittel zur schnellen Umschaltung. Im Allgemeinen sind diese Mittel, wie etwa Relais oder Halbleiter, teuer. Im Fall des Relais können diese geräuschvoll sein. Sie können zu Störungen an der Netzspannung führen, indem sie die Leistung stoßartig entnehmen.
  • Die US-A-4092510 offenbart eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Induktoren durch einen Generator mit Wechselrichter, bei der die von jedem Resonanzkreis verbrauchte Leistung durch Änderung der Impedanz jedes Resonanzkreises eingestellt wird.
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile zu beseitigen, indem nur ein Generator zur Versorgung mehrerer Induktoren verwendet wird, ohne dass Mittel zur schnellen Umschaltung verwendet werden. Das Kochen im Haushalt mit Induktion ist ein Gebiet, auf dem die Erfindung von besonderem Nutzen ist. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht auf dieses Gebiet beschränkt, sie kann immer dann angewendet werden, wenn die Versorgung mehrerer Resonanzkreise erwünscht ist, und dies unabhängig von dem Verwendungsbereich: Kochen im Haushalt oder in anderen Bereichen.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Versorgung mehrerer, parallel geschalteter Resonanzkreise durch einen Leistungsgenerator mit Wechselrichter zum Gegenstand. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Resonanzkreis eine andere Resonanzfrequenz besitzt, dass der Generator die Resonanzkreise permanent versorgt und dass das Einstellen der von jedem Resonanzkreis verbrauchten Leistung durch Änderung der Arbeitsfrequenz des Wechselrichters erfolgt.
  • Die Erfindung wird beim Lesen der ausführlichen Beschreibung einer in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform besser verstanden und weitere Vorteile klarer. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 das allgemeine Grundschaltbild der Erfindung, das einer Halbbrückenstruktur des Wechselrichters angepasst ist;
  • 2 das allgemeine Grundschaltbild der Erfindung, das einer Struktur mit vollständiger Brücke des Wechselrichters angepasst ist;
  • 3 das Schema einer Variante eines Resonanzkreises dritter Ordnung;
  • 4 das allgemeine Grundschaltbild der Erfindung, bei dem mehrere Kapazitäten parallel geschaltet werden können.
  • Der Einfachheit halber besitzen die gleichen Elemente in den verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen.
  • Mit 1 ist es möglich, das allgemeine Prinzip der Erfindung besser zu verstehen. Eine Gleichspannungsquelle 1 wird beispielsweise realisiert, indem eine Netzwechselspannung mit 230 V gleichgerichtet wird. Die Ausführungsform der Gleichspannungsquelle 1 ist in 1 nicht dargestellt. Die Struktur eines Wechselrichters 2 ist eine Halbbrückenstruktur. Dieser Wechselrichter 2 weist zwei Transistoren TA und TB auf, die zwischen der positiven und der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle 1 in Reihe geschaltet sind. Man hat sich dafür entschieden, zwei bipolare Transistoren TA und TB darzustellen, doch der Wechselrichter 2 kann selbstverständlich mit jeglichem Mittel zur elektronischen Umschaltung funktionieren, wie etwa mit Thyristoren, Feldeffekttransistoren oder mit Schaltern vom Typ spannungsgesteuerter Transistor, die in der angelsächsischen Literatur unter dem Namen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) bekannt sind. Das Mittel zur Steuerung der beiden Transistoren TA und TB über ihre Basis ist in 1 nicht dargestellt. Dieses Mittel steuert im Wesentlichen die Frequenz fT, bei der die Transistoren TA und TB leitfähig und blockiert sind. Ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges Steuermittel ist im Patent GB 2 175 154 beschrieben. Der Wechselrichter 2 weist darüber hinaus vorteilhaft zwei Dioden DA und DB auf, die Freilaufdioden genannt werden. Die Kathode der Diode DA ist mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle 1 verbunden. Die Anode der Diode DA und die Kathode der Diode DB sind mit der Verbindungsstelle J zwischen den beiden Transistoren TA und TB verbunden. Die Anode der Diode DB ist mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle 1 verbunden. Der Wechselrichter 2 weist ferner vorteilhaft zwei Kapazitäten CA und CB zur Unterstützung bei der Umschaltung der Transistoren TA und TB auf. CA ist zwischen dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle 1 und der Verbindungsstelle J angeschlossen. CB ist zwischen der Verbindungsstelle J und dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen.
  • Der Wechselrichter 2 überträgt die Energie der Gleichspannungsquelle 1 zu mehreren, parallel geschalteten Resonanzkreisen. Diese Resonanzkreise sind im Rahmen 3 aus 1 dargestellt. Diese Resonanzkreise sind zwischen der Verbindungsstelle J und dem positiven und negativen Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen. 1 stellt lediglich zwei Resonanzkreise dar, wobei die Erfindung selbstverständlich nicht auf die Versorgung von zwei Resonanzkreisen beschränkt ist und für eine größere Anzahl von Resonanzkreisen angewendet werden kann.
  • Jeder Resonanzkreis weist einen Induktor auf, der für den ersten Resonanzkreis mit I1 und für den zweiten Resonanzkreis mit I2 bezeichnet ist. Der erste Resonanzkreis weist ferner einen Schalter K1 und zwei Kapazitäten C11 und C12 auf. Der zweite Resonanzkreis weist ferner einen Schalter K2 und zwei Kapazitäten C21 und C22 auf. Die Schalter K1 und K2 sind beispielsweise Relais. Die Induktoren I1 und I2 sind beide über eine ihrer Klemmern an die Verbindungsstelle J angeschlossen. Die andere Klemme des Induktors I1 ist mit einer ersten Klemme des Schalters K1 verbunden. Die zweite Klemme des Schalters K1 ist mit einer ersten Klemme der beiden Kapazitäten C11 und C12 verbunden. Die zweite Klemme der Kapazität C11 ist an den positiven Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen. Die zweite Klemme der Kapazität C12 ist an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen. Die andere Klemme des Induktors I2 ist mit einer ersten Klemme des Schalters K2 verbunden. Die zweite Klemme des Schalters K2 ist mit einer ersten Klemme der beiden Kapazitäten C21 und C22 verbunden. Die zweite Klemme der Kapazität C21 ist an den positiven Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen. Die zweite Klemme der Kapazität C22 ist an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen.
  • Jeder Resonanzkreis kann einem RLC-Kreis zugeordnet sein. Bei dem ersten Resonanzkreis kann nämlich der Induktor I1 einer Induktivität L1 zugeordnet sein, die mit einem nicht dargestellten Widerstand in Reihe geschaltet ist. Es ist anzumerken, dass die Induktivität L1 je nach Küchenutensil, das auf dem Induktor angeordnet ist, variieren kann. Im Wechselbetrieb können die beiden Kapazitäten C11 und C12 als parallel betrachtet werden und somit einer einzigen Kapazität C1, die C11 + C12 entspricht, zugeordnet sein. In der Praxis sind die Kapazitäten C11 und C12 vorteilhafterweise so ausgewählt, dass ihr Nominalwert gleich ist. Der erste Resonanzkreis kann somit einem Widerstand R1, einer Induktivität L1 und einer Kapazität C1 zugeordnet sein, die alle drei in Reihe geschaltet sind. Die Resonanzfrequenz fR1 dieses ersten Resonanzkreises kann nach der folgenden Formel berechnet werden
  • Figure 00050001
  • Die gleiche Überlegung kann für den zweiten Resonanzkreis gemacht werden, bei dem L2 die Induktivität des Induktors I2 und C2 ein Wert ist, der der Summe der Kapazitäten C21 und C22 entspricht. Die Resonanzfrequenz FR2 des zweiten Resonanzkreises kann dann nach der folgenden Formel berechnet werden
  • Figure 00050002
  • Die Funktion jedes Schalters K1 oder K2 besteht darin, den Induktor I1 oder I2, mit dem er verbunden ist, in Betrieb oder außer Betrieb zu setzen. Wenn die beiden Schalter K1 und K2 offen sind, wird kein Induktor versorgt. Wenn lediglich einer der Schalter K1 oder K2 geschlossen ist, entspricht die Funktionsweise der Vorrichtung der Funktionsweise aus dem oben genannten Stand der Technik, bei der jedem Induktor ein anderer Leistungsgenerator zugeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist von Nutzen, wenn die beiden Schalter geschlossen sind. Bei einer Induktionskochplatte ist es dennoch erforderlich, das Öffnen der Schalter vorzusehen, damit der Benutzer die Wahl hat, mehrere Induktoren gleichzeitig zu verwenden oder nicht. Für die nachfolgende Darstellung wird somit davon ausgegangen, dass die beiden Schalter K1 und K2 geschlossen sind.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung werden für den ersten Resonanzkreis beispielsweise die folgenden Werte angegeben: L1 = 60 μH, C1 = 1 μF. Es ergibt sich somit fR1 = 20,5 kHz. Der Wert L1 = 60 μH ist für ein gegebenes Küchenutensil vorgegeben, das auf dem Induktor angeordnet ist. Es ist selbstverständlich, dass dieser Wert in Abhängigkeit von den Abmessungen und vom Material des Küchenutensils variiert. Selbstverständlich ist die Kapazität C1 durch zwei Kapazitäten C11 und C12 gegeben, die jeweils einen Wert von 500 nF haben. Wenn die Arbeitsfrequenz fT des Wechselrichters der Resonanzfrequenz fR1 entspricht, erzeugt der Induktor I1 im Küchenutensil die größtmögliche Leistung, und wenn der Wechselrichter so gesteuert wird, dass sich die Arbeitsfrequenz fT von der Resonanzfrequenz fR1 entfernt, wird die von dem Induktor I1 erzeugte Leis tung verringert. Für die Bestandteile des zweiten Resonanzkreises sind die folgenden Werte gegeben: L2 = 60 μH, C2 = 0,5 μF. Es ergibt sich somit fR2 = 29 kHz. Es wurden absichtlich zwei verschiedene Werte für C1 und C2 ausgewählt, damit die Resonanzfrequenzen fR1 und fR2 sich voneinander unterscheiden. Wenn somit die Arbeitsfrequenz fT verändert wird, kann eine Veränderung der von jedem Induktor erzeugten Leistung erhalten werden. Wenn die Arbeitsfrequenz fT beispielsweise der Resonanzfrequenz fR1 des ersten Resonanzkreises entspricht, ist dann die von dem ersten Induktor I1 erzeugte Leistung hoch und die von dem zweiten Induktor I2 erzeugte Leistung niedrig.
  • Wenn anschließend die Arbeitsfrequenz fT erhöht wird, verringert sich die von dem ersten Induktor I1 erzeugte Leistung, und solange die Arbeitsfrequenz fT geringer ist als die Resonanzfrequenz fR2 des zweiten Resonanzkreises, steigt die von dem zweiten Induktor I2 erzeugte Leistung. Die Arbeitsfrequenz fT kann über die Resonanzfrequenz fR2 hinaus erhöht werden. Die von dem Induktor I2 erzeugte Leistung sinkt dann, nachdem sie eine maximale Höhe erreicht hatte, als die Arbeitsfrequenz fT der Resonanzfrequenz fR2 entsprach. Es ist selbstverständlich denkbar, dass die Arbeitsfrequenz fT geringer ist als die kleinste der Resonanzfrequenzen, im ausgewählten Beispiel fR1. Wenn die beiden Schalter K1 und K2 geschlossen sind, können somit, indem die Arbeitsfrequenz fT verändert wird, die von den beiden Induktoren erzeugten Leistungen erhöht oder verringert werden. Im stationären Betrieb, d.h. wenn der Benutzer keine Veränderung vorgibt, werden die Schalter nicht betätigt, und die Induktoren werden somit permanent durch den Wechselrichter 2 versorgt, wenn sie in Betrieb sind.
  • Vorteilhafterweise wird zur Vereinfachung der Mittel zur Steuerung der beiden Transistoren TA und TB die Arbeitsfrequenz fT zwischen einem Wert, der geinger ist als fR1, und einem Wert, der größer ist als fR2, nicht verändert. Die Arbeitsfrequenz fT wird vorzugsweise so verändert, dass der Strom am Ausgang des Wechselrichters, d.h. zwischen der Verbindungsstelle J und den Resonanzkreisen, bezüglich der Spannung an der Stelle J immer nacheilend oder immer voreilend ist. Durch diese Entscheidung kann die Strategie zur Steuerung der Transistoren TA und TB vereinfacht werden.
  • 2 stellt das allgemeine Grundschaltbild der Erfindung dar, das an eine Struktur mit einer vollständigen Brücke des Wechselrichters angepasst ist. Der Wechselrichter weist vier Transistoren TA, TB, TC, TD auf, die in zwei gestrichelten Rahmen 21 und 22 dargestellt sind. TA und TB befinden sich im Rahmen 21; TC und TD befinden sich im Rahmen 22. Die Transistoren TA und TB einerseits und TC und TD andererseits sind zwischen den beiden Polen der Gleichspannungsquelle 1 in Reihe geschaltet. Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Transistoren TA und TB ist mit J22 bezeichnet. Der Einfachheit halber sind in den Rahmen 21 und 22 weder Freilaufdioden noch Kondensatoren zur Unterstützung der Umschaltung dargestellt, doch es ist klar, dass diese Bestandteile vorhanden sein können.
  • Der Wechselrichter 21, 22 überträgt Energie zu den beiden Resonanzkreisen. 2 stellt lediglich zwei Resonanzkreise und ihre Auswahlmittel K1 und K2 dar. Wie bei 1 kann die Erfindung selbstverständlich für eine größere Anzahl von Resonanzkreisen angewendet werden. Diese beiden Resonanzkreise sind zwischen den Verbindungsstellen J21 und J22 parallel geschaltet. Der erste Resonanzkreis weist in Reihe die folgenden Elemente auf: einen Induktor I1, eine Kapazität C1 und einen Schalter K1. Der zweite Resonanzkreis weist in Reihe einen Induktor I2, eine Kapazität C2 und einen Schalter K2 auf. Damit der in 1 beschriebene erste Resonanzkreis dem in 2 beschriebenen ersten Resonanzkreis entspricht, muss lediglich der Wert der Kapazität C1 aus 2 der Summe der Werte der in 1 beschriebenen Kapazitäten C11 und C12 entsprechen. Wenn C11 und C12 jeweils einen Wert von 500 nF haben, hat C1 dann einen Wert von 1 μF. Die Funktionsweise der in 2 beschriebenen Vorrichtung ist der Funktionsweise der in 1 beschriebenen Vorrichtung ähnlich. Die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters wird verändert, um die von den Induktoren I1 und I2 erzeugten Leistungen zu erhöhen oder zu verringern.
  • Die Struktur mit einer vollständigen Brücke hat den Vorteil, bei gleicher, von den Induktoren I1 und I2 erzeugten Leistung, die Stärke des durch jeden Transistor verlaufenden Stroms zu verringern. Allerdings ist bei gleicher Gleichspannungsquelle 1 jeder Resonanzkreis einer höheren Potentialdifferenz ausgesetzt.
  • Die beiden in 1 und 2 beschriebenen Wechselrichterstrukturen sind nur beispielhaft angegeben, es können andere Strukturen in erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendet werden. Es ist z.B. eine Wechselrichterstruktur mit nur einem Transistor bekannt. Diese Struktur ist unter dem Namen Ein-Schalter- Struktur bekannt, wobei die Verwendung eines Transistors lediglich als Beispiel angegeben ist.
  • Die in den 1 und 2 dargestellten Resonanzkreise sind Resonanzkreise erster Ordnung. Es ist selbstverständlich möglich, Kreise höherer Ordnung zu verwenden, um die Erfindung anzuwenden. Ein Beispiel für einen Kreis zweiter Ordnung ist in 3 beschrieben. Dieser Kreis ist ohne den Wechselrichter, der ihn versorgt, dargestellt, und es ist selbstverständlich denkbar, ihn unabhängig von seiner Struktur, wie etwa Halbbrückenstruktur, Struktur mit vollständiger Brücke, Ein-Schalter-Struktur, mit einem Wechselrichter zu versorgen. Dieser Kreis weist in Reihe mit dem Induktor I1 zwei parallel geschaltete Elemente auf, nämlich eine Kapazität C31 und eine Induktivität L31. Dieser Kreis weist zwei Leistungsmaxima auf. Dadurch können die relativen Leistungen, die von den parallel geschalteten Induktoren mehrerer Resonanzkreise verbraucht werden, einfacher eingestellt werden. Die verschiedenen Resonanzkreise haben nicht zwangsläufig die gleiche Ordnung.
  • 4 zeigt ein Beispiel für ein Mittel, mit dem die Resonanzfrequenz fR2 des zweiten Resonanzkreises verändert und somit die Einfachheit des Einstellens der durch die beiden Induktoren I1 und I2 erzeugten Leistungen verbessert werden kann. Der erste Resonanzkreis ist identisch mit dem in 1 dargestellten Resonanzkreis. Der zweite Resonanzkreis weist auch, wie in 1, den Induktor I2 auf, doch im Gegensatz zu 1 weist der zweite Resonanzkreis mehrere Schalter K21 bis K27 auf, die über ihre erste Klemme mit der Klemme des Induktors I2 verbunden sind, welche nicht mit dem Wechselrichter 2 verbunden ist. Die zweite Klemme des Schalters K21 ist mit einer ersten Klemme von zwei Kapazitäten C211 und C212 verbunden. Die zweite Klemme der Kapazität C211 ist an den positiven Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen, und die zweite Klemme der Kapazität C212 ist an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen. Wie bei dem Schalter K21 ist die zweite Klemme jedes weiteren Schalters K22 bis K27 mit einer ersten Klemme von zwei Kapazitäten verbunden, bei denen die zweite Klemme entweder an den positiven Pol oder an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Dem Schalter K2i entsprechen die an den positiven Pol angeschlossene Kapazität C2i1 und die an den negativen Pol angeschlossene Kapazität C2i2. In der Darstellung von 4 variiert i zwischen 1 und 7. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf 7 Strukturen beschränkt, die jeweils einen Schalter und zwei Kapazitäten aufweisen.
  • 4 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung, mit der die Kapazität des zweiten Resonanzkreises verändert werden kann. Durch die Veränderung der Kapazität kann die Resonanzfrequenz fR2 verändert und somit die Leistung eingestellt werden, die von jedem der beiden Induktoren I1 und I2 und unabhängig voneinander erzeugt wird. Wenn der Schalter K1 geschlossen ist, wird die Arbeitsfrequenz fT des Wechselrichters in Abhängigkeit von der Leistung eingestellt, die durch den Induktor I1 erzeugt werden soll. Um die Leistung einzustellen, die durch den Induktor I2 erzeugt werden soll, werden anschließend ein oder mehrere Schalter K2i geschlossen, so dass die Resonanzfrequenz fR2 des zweiten Resonanzkreises verändert wird. Wenn eine hohe Leistung durch den Induktor I2 erzeugt werden soll, werden der oder die Schalter K2i geschlossen, die erforderlich sind, damit die Resonanzfrequenz fR2 so nah wie möglich bei fT liegt. Wenn jedoch eine geringere Leistung durch den Induktor I2 erzeugt werden soll, werden der oder die Schalter K2i geschlossen, die erforderlich sind, damit sich die Resonanzfrequenz fR2 von fT entfernt. Wie in den in den 1 und 2 dargestellten Varianten besteht die Funktion der Schalter K2i darin, die Induktoren ein- oder auszuschalten. Sie werden darüber hinaus betätigt, wenn der Benutzer die Leistung einer der Induktoren verändern möchte. Im stationären Betrieb, d.h. wenn der Benutzer keine Veränderung der zu erzeugenden Leistung vorgibt, werden die Schalter nicht betätigt, und die Induktoren werden somit permanent durch den Wechselrichter 2 versorgt, wenn sie in Betrieb sind.
  • Durch die in 4 beschriebene Ausführungsform kann die Resonanzfrequenz in aufeinanderfolgenden Schritten verändert werden. Die Kapazitäten, die die Veränderung der Resonanzfrequenz ermöglichen, sind parallel verbunden, wobei sie mit Schaltern, durch die sie kurzgeschlossen werden können, in Reihe verbunden sein können. Die Verbindung in Reihe und die parallele Verbindung können auch miteinander kombiniert werden. Wenn jedoch diese Frequenz ohne Stoß verändert werden soll, ist es möglich, die Schalter und Kapazitäten des zweiten Resonanzkreises durch einen einzigen Schalter, der die Unterbrechung des Resonanzkreises ermöglicht, und durch eine oder mehrere variable Kapazitäten zu ersetzen. Im Allgemeinen fallen unter dem Begriff einer änderbaren Kapazität jegliche Mittel, mit denen der Wert einer Kapazität, ob mit oder ohne Stoß, verändert werden kann.
  • Um die Resonanzfrequenz des zweiten Resonanzkreises zu verändern, ist auch denkbar, den Wert einer zu diesem Kreis gehörenden Induktivität zu verändern, wie etwa der Induktivität L1 oder L2 und/oder der Induktivität L31 des in 3 dargestellten Kreises. Die Veränderung der Induktivität kann wie bei den Kondensatoren aus 4 kontinuierlich oder schrittweise erfolgen.
  • Die in 4 beschriebene Ausführungsform weist lediglich zwei Resonanzkreise auf, doch es ist selbstverständlich, dass diese Ausgestaltung für eine größere Resonanzkreisanzahl verwendet werden kann. Vorteilhafterweise weist jeder zusätzliche Resonanzkreis ab dem dritten, wie der zweite Resonanzkreis, auch Mittel zur Veränderung seiner Resonanzfrequenz auf. Im Folgenden wird der Resonanzkreis, dessen Resonanzfrequenz fest ist, Hauptkreis (erster Resonanzkreis der 4) genannt. Die weiteren Kreise, bei denen die Resonanzfrequenz eingestellt werden kann, werden abhängige Kreise genannt.
  • Es ist möglich, alle Resonanzkreise mit maximaler Leistung, die Nominalleistung genannt wird, zu betreiben. In diesem Fall wird die Resonanzfrequenz der abhängigen Kreise so eingestellt, dass sie der Resonanzfrequenz des Hauptkreises entspricht. Die Arbeitsfrequenz fT wird so eingestellt, dass sie nahe der Resonanzfrequenz der Resonanzkreise liegt. Damit die Vorrichtung zufriedenstellend arbeitet, muss der Wechselrichter die Summe der Nominalleistungen jedes Resonanzkreises übertragen können. Der so bemessene Wechselrichter hat den Vorteil, einen oder mehrere besondere Resonanzkreise mit einer Leistung versorgen zu können, die höher ist als seine Nominalleistung, wenn die anderen Kreise mit einer Leistung versorgt werden, die geringer ist als ihre Nominalleistung. Somit wird die maximale Leistung, die am Ausgang des Wechselrichters verfügbar ist, nach Belieben zu den unterschiedlichen Induktoren verteilt. Dem Leistungsgenerator kann sogar gestattet werden, seine gesamte verfügbare Leistung für eine begrenzte Dauer von beispielsweise einigen Minuten zu einem Induktor zu leiten, wobei die Dauer selbstverständlich geringer ist als die thermische Zeitkonstante des Induktors. Auf dem Gebiet des Haushaltskochens kann die Größenordnung der thermischen Zeitkonstante eines Induktors nämlich 30 Minuten betragen, was deutlich höher ist als die Zeit, die für bestimmte Nahrungsmittelzubereitungen erforderlich ist. Um diesen Vorteil zu veranschaulichen, kann eine Betriebsart zum Kochen von Nudeln genannt werden. Es wird zunächst Wasser mit hoher Leistung gekocht, dann wird nach dem Eintauchen der Nudeln in das kochende Wasser die Leistung reduziert, damit das Wasser weiter köchelt. Um die Zeit der ersten Phase zu verkürzen, die darin besteht, das Wasser zum Kochen zu bringen, ist es von Nutzen, die vom Induktor erzeugte Leistung so weit wie möglich zu erhöhen. Dies stellt einen wichtigen Vorteil gegenüber dem oben genannten Stand der Technik dar, bei dem jedem Induktor ein Leistungsgenerator zugeordnet ist. Wenn in diesem Stand der Technik eine Überschreitung der Nominalleistung eines Induktors erwünscht ist, muss der zugeordnete Wechselrichter überdimensioniert werden, was zu einer deutlichen Kostenerhöhung führt.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Versorgung mehrerer, parallel geschalteter Resonanzkreise durch einen Leistungsgenerator mit Wechselrichter (2), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Resonanzkreis (I1, C11, C12; I2, C21, C22; I1, C1; I2, C2; I1, L31, C31; I2, C211 bis C272) eine andere Resonanzfrequenz (fR1, fR2) besitzt, dass der Generator (1, 2; 1, 21, 22) die Resonanzkreise permanent versorgt und dass das Einstellen der von jedem Resonanzkreis verbrauchten Leistung durch Änderung der Arbeitsfrequenz (fT) des Wechselrichters (2) erfolgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Resonanzkreis ein Mittel zur Veränderung seiner Resonanzfrequenz (fR2) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Kapazität aufweist und der Wert der Kapazität (C2; C21, C22; C2i1, C2i2) geändert werden kann.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Werts der Kapazität mittels mehrerer Kapazitäten (C2i1, C2i2) erfolgt, die durch Schalter (K2i) verbunden werden können.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitäten (C2i1, C2i2) parallel verbunden sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfrequenz (fT) so gewählt ist, dass der Strom am Ausgang des Wechselrichters (2) in Bezug auf die Ausgangsspannung des Wechselrichters (2) immer nacheilend ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Leistung, die am Ausgang des Generators (1, 2; 1, 21, 22) verfügbar ist, nach Belieben zu den unterschiedlichen Induktoren (I1, I2) verteilt wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Induktivität aufweist und der Wert der Induktivität (L2, L2; L31) variabel ist.
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