EP2506667A2 - Induction heating device - Google Patents
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- H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
Definitions
- a first of two contacts of the switching elements 40a, 42a, 44a, 46a, 48a (the left-hand contact in the illustration, respectively) is connected directly to the input contact 96a.
- a second contact of the switching elements 40a, 42a, 44a, 46a, 48a is in each case connected to a first contact of one of the five induction heating units 20a, 22a, 24a, 26a, 28a.
- the switching elements 40a, 42a, 44a, 46a, 48a are open in a normal state and are closed by control of the control unit 64a.
- the control unit 64a is provided to connect induction heating units 20a, 22a, 24a, 26a, 28a directly to the heating frequency unit 60a by driving the switching elements 40a, 42a, 44a, 46a, 48a.
- a length of an operating portion 100a, 104a, 108a, 112a of an induction heating unit 20a, 22a, 24a, 26a, 28a and a frequency set therein at the heating frequency unit 60a are of a power required for the induction heating unit 20a, 22a, 24a, 26a, 28a a sum of the requested performances for all to be operated induction heating units 20a, 22a, 24a, 26a, 28a dependent.
- the boundary condition is met that the powers to the individual operating sections 100a, 104a, 108a, 112a deviate less than 10% from the required total power.
- control unit is in an arrangement in which two induction heating units form a common heating area and in which a first contact of the induction heating units is directly connected to a second contact of a first and second single-pole switch, respectively, and the first contacts of the first and second single-pole switches are direct are connected to each other, provided in an operating section in which a power is required for both induction heating units to operate the two induction heating units in identical operating sections.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on an induction heating device according to the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind Induktionsheizvorrichtungen bekannt, die eine Vielzahl an Induktionsheizelementen aufweisen, die parallel von einem Wechselrichter versorgt werden.Induction heaters are known in the art which have a plurality of induction heating elements which are supplied in parallel by an inverter.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Flexibilität bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of high flexibility. The object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Heizfrequenzeinheit und zumindest drei Induktionsheizeinheiten, die der Heizfrequenzeinheit zugeordnet sind.The invention is based on an induction heating device, in particular an induction hob device, with at least one heating frequency unit and at least three induction heating units, which are assigned to the heating frequency unit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung zumindest eine Steuereinheit aufweist, die zumindest dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus wenigstens zwei der Induktionsheizeinheiten abschnittsweise zu betreiben. Unter einer "Heizfrequenzeinheit" soll insbesondere eine elektrische Einheit verstanden werden, die ein oszillierendes elektrisches Signal, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 1 kHz, insbesondere von wenigstens 10 kHz, vorteilhaft von mindestens 20 kHz, und insbesondere von maximal 100 kHz für eine Induktionsheizeinheit erzeugt. Insbesondere ist die Heizfrequenzeinheit dazu vorgesehen, eine, von der Induktionsheizeinheit geforderte, maximale elektrische Leistung von zumindest 1000 W, insbesondere zumindest 2000 W, vorteilhaft zumindest 3000 W und vorzugsweise zumindest 3500 W bereitzustellen. Die Heizfrequenzeinheit umfasst insbesondere zumindest einen Wechselrichter, der vorzugsweise zumindest zwei, vorzugsweise in Reihe geschaltete, bidirektionale unipolare Schalter, die insbesondere von einem Transistor und einer parallel geschalteten Diode gebildet sind, und besonders vorteilhaft zumindest jeweils eine parallel zu den bidirektionalen unipolaren Schaltern geschaltete Dämpfungskapazität, die insbesondere von zumindest einem Kondensator gebildet ist, aufweist. Hierdurch kann eine hochfrequente Energieversorgung der Induktionsheizeinheit bereitgestellt werden. Ein Spannungsabgriff der Hochfrequenzeinheit ist insbesondere an einer gemeinsamen Kontaktstelle zweier bidirektionaler unipolarer Schalter angeordnet. Unter einer "Induktionsheizeinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Induktionsheizelement verstanden werden. Insbesondere werden in einem Betriebszustand, in dem die Induktionsheizeinheit mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt wird, alle Induktionsheizelemente der Induktionsheizeinheit, vorzugsweise gleichzeitig, mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt. Unter einem "Induktionsheizelement" soll insbesondere ein gewickelter elektrischer Leiter verstanden werden, vorzugsweise in Form einer Kreisscheibe, der in zumindest einem Betriebszustand von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen wird. Das Induktionsheizelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Wechselfeld umzuwandeln, das dazu vorgesehen ist, in einem metallischen, vorzugsweise zumindest teilweise ferromagnetischen, Heizmittel, insbesondere einem Gargeschirr, Wirbelströme und/oder Ummagnetisierungseffekte hervorzurufen, die in Wärme umgewandelt werden. Darunter, dass eine Induktionsheizeinheit einer Heizfrequenzeinheit "zugeordnet" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass in jedem Betriebszustand, in dem die Induktionsheizeinheit mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt wird, die Heizfrequenzeinheit direkt mit der Induktionsheizeinheit verbunden ist. Vorzugsweise weist die Induktionsheizvorrichtung zumindest eine Schaltanordnung mit zumindest zwei Schaltelementen, die sich von Schaltelementen einer Heizfrequenzeinheit unterscheiden, auf, die insbesondere dazu vorgesehen ist, zumindest eine direkte Verbindung von der Heizfrequenzeinheit, vorzugsweise dem Spannungsabgriff der Heizfrequenzeinheit, zu mindestens einer der Induktionsheizeinheiten herzustellen. Unter einer "direkten Verbindung" soll insbesondere eine elektrische Verbindung verstanden werden, die, zumindest in einem Betriebszustand mit einem Stromfluss von Wechselstrom über die Verbindung mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz, eine Impedanz aufweist, die von ihrem Betrag her kleiner ist als 10 V/A, insbesondere kleiner ist als 1 V/A, vorzugsweise kleiner ist als 0,1 V/A und deren Betrag insbesondere über einen Frequenzbereich von 1 kHz bis 100 kHz um maximal 10 %, vorzugsweise maximal 3 % schwankt. Unter einem "Schaltelement" soll insbesondere ein elektrisches Bauteil mit zumindest zwei elektrischen Kontakten und zumindest zwei Zuständen verstanden werden. Unter einem "Kontakt" soll insbesondere ein elektrischer Anschlusspunkt eines elektrischen Bauteils verstanden werden. In einem ersten Zustand sind die beiden Kontakte direkt verbunden und der zweite Zustand unterscheidet sich vom ersten Zustand. Insbesondere ist im zweiten Zustand einer der beiden Kontakte mit einem dritten Kontakt direkt verbunden. Vorzugsweise weist ein Schaltelement ein Steuerglied auf, das mit Niederspannung, insbesondere einer Spannung zwischen 12 V und 24 V, ansteuerbar ist und einen Zustandswechsel des Schaltelements verursacht. Insbesondere ist ein Schaltelement als Relais ausgebildet, das vorzugsweise als ein- oder mehrpoliger Einschalter oder als ein- oder mehrpoliger Wechselschalter ausgebildet ist. Unter einer "Steuereinheit" soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, die vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinheit der Induktionsheizvorrichtung zumindest teilweise integriert ist und die vorzugsweise dazu vorgesehen ist, zumindest die Heizfrequenzeinheit und die Schaltanordnung zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere steuert die Steuereinheit die Steuerglieder der Schaltelemente der Schaltanordnung an, um zumindest eine Verbindung zwischen der Heizfrequenzeinheit und zumindest einer der Induktionsheizeinheiten herzustellen. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Darunter, dass eine Induktionsheizeinheit "abschnittsweise" betrieben wird, soll insbesondere verstanden werden, dass die Induktionsheizeinheit abwechselnd, vorzugsweise periodisch abwechselnd, aktiv oder inaktiv ist. Darunter, dass die Induktionsheizeinheit "aktiv" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass sie über eine Dauer von zumindest 10 ms kontinuierlich mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt wird. Darunter, dass die Induktionsheizeinheit "inaktiv" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass sie sich von einer aktiven Induktionsheizeinheit unterscheidet und insbesondere über eine Dauer von zumindest 10 ms weniger als 10 W, insbesondere weniger als 1 W und vorzugsweise weniger als 0,1 W an elektrischer Leistung aufnimmt. Unter einem "Betriebabschnitt" soll insbesondere ein zeitlicher Bereich verstanden werden, in dem die Induktionsheizeinheit aktiv ist. Insbesondere unterscheiden sich Betriebsabschnitte der einen Induktionsheizeinheit von Betriebsabschnitten der anderen Induktionsheizeinheit. Darunter, dass sich ein erster und ein zweiter Betriebsabschnitt "unterscheiden", soll insbesondere verstanden werden, dass ein Startpunkt des zweiten Betriebsabschnitts hinter einem Endpunkt des ersten Betriebsabschnitts liegt. Es kann insbesondere eine flexible Versorgung der Induktionsheizeinheiten erreicht werden.It is proposed that the induction heating device has at least one control unit which is at least provided to operate at least two of the induction heating units in sections in at least one operating mode. A "heating frequency unit" should in particular be understood to mean an electrical unit which generates an oscillating electrical signal, preferably at a frequency of at least 1 kHz, in particular of at least 10 kHz, advantageously of at least 20 kHz, and in particular of not more than 100 kHz for an induction heating unit , In particular, the heating frequency unit is provided to provide a maximum electrical power of at least 1000 W, in particular at least 2000 W, advantageously at least 3000 W, and preferably at least 3500 W, required by the induction heating unit. In particular, the heating frequency unit comprises at least one inverter, which preferably has at least two, preferably series-connected, bidirectional unipolar switches, in particular of a transistor and a parallel diode are formed, and particularly advantageous at least in each case a parallel to the bidirectional unipolar switches switched damping capacitance, which is in particular formed by at least one capacitor comprises. As a result, a high-frequency power supply of the induction heating unit can be provided. A voltage tap of the radio-frequency unit is arranged in particular at a common contact point of two bidirectional unipolar switches. An "induction heating unit" is to be understood in particular as a unit having at least one induction heating element. In particular, in an operating state in which the induction heating unit is supplied with high-frequency alternating current, all induction heating elements of the induction heating unit, preferably simultaneously, supplied with high-frequency alternating current. An "induction heating element" is to be understood in particular as a wound electrical conductor, preferably in the form of a circular disk through which high-frequency alternating current flows in at least one operating state. The induction heating element is preferably provided to convert electrical energy into an alternating magnetic field, which is intended to cause in a metallic, preferably at least partially ferromagnetic, heating means, in particular cooking utensils, eddy currents and / or remagnetization effects, which are converted into heat. By "associating" an induction heating unit with a heating frequency unit, it should be understood in particular that in any operating state in which the induction heating unit is supplied with high-frequency alternating current, the heating frequency unit is connected directly to the induction heating unit. Preferably, the induction heating device has at least one switching arrangement with at least two switching elements which differ from switching elements of a heating frequency unit, which is in particular provided to produce at least one direct connection from the heating frequency unit, preferably the voltage tap of the heating frequency unit, to at least one of the induction heating units. A "direct connection" is to be understood in particular as meaning an electrical connection which, at least in an operating state with a current flow of alternating current via the connection with a frequency between 1 kHz and 100 kHz, has an impedance which is smaller than its magnitude 10 V / A, in particular less than 1 V / A, preferably less than 0.1 V / A and whose amount fluctuates in particular over a frequency range from 1 kHz to 100 kHz by a maximum of 10%, preferably a maximum of 3%. Under a "switching element" is intended in particular, an electrical component with at least two electrical contacts and at least two states are understood. A "contact" is to be understood in particular an electrical connection point of an electrical component. In a first state, the two contacts are directly connected and the second state is different from the first state. In particular, in the second state, one of the two contacts is directly connected to a third contact. Preferably, a switching element has a control member which can be controlled with low voltage, in particular a voltage between 12 V and 24 V, and causes a change of state of the switching element. In particular, a switching element is designed as a relay, which is preferably designed as a single or multi-pole power switch or as a single or multi-pole changeover switch. A "control unit" should in particular be understood as an electronic unit which is preferably at least partially integrated in a control and / or regulating unit of the induction heating device and which is preferably provided to control and / or regulate at least the heating frequency unit and the switching arrangement. In particular, the control unit controls the control elements of the switching elements of the switching arrangement in order to establish at least one connection between the heating frequency unit and at least one of the induction heating units. The control unit preferably comprises a computing unit and, in particular in addition to the computing unit, a memory unit with a control and / or regulating program stored therein, which is intended to be executed by the computing unit. By operating an induction heating unit "in sections", it should be understood in particular that the induction heating unit is alternately, preferably periodically alternating, active or inactive. By the fact that the induction heating unit is "active" should be understood in particular that it is continuously supplied with high-frequency alternating current over a period of at least 10 ms. By the fact that the induction heating unit is "inactive" is to be understood in particular that it differs from an active induction heating unit and in particular over a period of at least 10 ms less than 10 W, in particular less than 1 W and preferably less than 0.1 W. at electrical power absorbs. An "operating section" should be understood in particular to be a time range in which the induction heating unit is active. In particular, operating sections of the one induction heating unit are different from operating sections of the other induction heating unit. By the fact that a first and a second operating section "differ", it should be understood in particular that a starting point of the second operating section is behind an end point of the first operating section. In particular, a flexible supply of the induction heating units can be achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei der Induktionsheizeinheiten einen gemeinsamen Heizbereich bilden. Unter einem "Heizbereich" soll insbesondere ein Wirkungsbereich des in zumindest einem Betriebszustand von der Induktionheizseinheit erzeugten magnetischen Wechselfelds verstanden werden. Unter einem "Wirkungsbereich" soll insbesondere ein Bereich verstanden werden, in dem eine magnetische Flussdichte zumindest 30%, insbesondere zumindest 45%, vorteilhaft zumindest 60% und vorzugsweise zumindest 75% einer momentanen maximalen magnetischen Flussdichte des magnetischen Wechselfelds entspricht. Vorzugsweise handelt es sich bei einem Heizbereich um eine Fläche, die sich in einem Betriebszustand direkt über der Induktionsheizeinheit auf einer Kochfeldplatte befindet. Darunter, dass zwei Induktionsheizeinheiten einen "gemeinsamen" Heizbereich bilden, soll insbesondere verstanden werden, dass die Heizbereiche beider Induktionsheizeinheiten in zumindest einem Bereich maximal 2 cm, insbesondere maximal 1 cm, vorteilhaft maximal 0,1 cm voneinander beabstandet sind und sich vorzugsweise teilweise überschneiden. Insbesondere sind die zumindest zwei Induktionsheizeinheiten konzentrisch angeordnet. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebsmodus, die zumindest zwei Induktionsheizeinheiten in identischen Betriebsabschnitten zu betreiben. Es kann insbesondere eine gleichmäßige Erwärmung eines großen Bereichs erreicht werden.In a further embodiment, it is proposed that at least two of the induction heating units form a common heating area. A "heating zone" is to be understood in particular as meaning an area of action of the magnetic alternating field generated by the induction heating unit in at least one operating state. An "effective range" is to be understood in particular as a range in which a magnetic flux density corresponds to at least 30%, in particular at least 45%, advantageously at least 60% and preferably at least 75% of a momentary maximum magnetic flux density of the alternating magnetic field. Preferably, a heating area is an area that is in an operating condition directly above the induction heating unit on a cooktop panel. By the fact that two induction heating units form a "common" heating area, it should be understood in particular that the heating areas of both induction heating units are at least 2 cm apart, preferably at most 1 cm, advantageously at most 0.1 cm apart and preferably partially overlap in at least one area. In particular, the at least two induction heating units are arranged concentrically. In particular, the control unit is provided, in at least one operating mode, to operate the at least two induction heating units in identical operating sections. In particular, a uniform heating of a large area can be achieved.
Vorteilhaft weisen zumindest zwei der Induktionsheizeinheiten einen gemeinsamen Kontakt auf. Unter einem "gemeinsamen Kontakt" soll insbesondere ein Kontaktpunkt verstanden werden, zu dem die Induktionsheizeinheiten in jedem beliebigen Betriebszustand, der sich vorzugsweise von einem Betriebszustand mit defekt unterscheidet, direkt verbunden sind. Es können insbesondere Kosten reduziert werden.Advantageously, at least two of the induction heating units have a common contact. A "common contact" should in particular be understood as a contact point to which the induction heating units are directly connected in any operating state which preferably differs from an operating state with a defect. In particular, costs can be reduced.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizeinheit eine Resonanzeinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand mit dem gemeinsamen Kontakt direkt verbunden ist. Unter einer "Resonanzeinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest eine Resonanzkapazität, die vorzugsweise von zumindest einem Kondensator gebildet ist, umfasst, der vorzugsweise von einer Dämpfungskapazität und/oder einer Kapazität, die zu einem Schaltelement parallelgeschaltet ist, verschieden ist. Insbesondere ist eine Resonanzkapazität von einer Kombination aus Reihen- und Parallelschaltungen von mehreren Kondensatoren gebildet. Die Resonanzkapazität ist insbesondere Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises, insbesondere eines elektrischen Reihenschwingkreises. Vorzugsweise ist die Resonanzkapazität in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere über ein Schaltelement, in Reihe mit der Induktionsheizeinheit geschaltet und ist besonders vorteilhaft dazu vorgesehen, über die Induktionsheizeinheit durch zumindest eine Heizfrequenzeinheit aufgeladen zu werden, insbesondere wenn die Induktionsheizeinheit durch die Schaltanordnung auf ein höheres elektrisches Potential gelegt wird. Die Resonanzkapazität ist insbesondere auf einer, in Richtung eines Leitungspfads gesehen, von der Frequenzeinheit abgewandten Seite der Induktionsheizeinheit angeordnet. Insbesondere wird eine Induktionsheizeinheit in einer Vollbrückenschaltung betrieben. In einer Vollbrückenschaltung ist die Induktionsheizeinheit gemeinsam mit einer, vorzugsweise in Reihe zur Induktionsheizeinheit geschalteten, Resonanzkapazität zwischen zwei von Heizfrequenzeinheiten gebildeten Spannungsteilern im Brückenzweig angeordnet. Vorzugsweise wird eine Induktionsheizeinheit in einer Halbbrückenschaltung betrieben. In einer Halbbrückenschaltung ist die Induktionsheizeinheit zwischen einem, von der Heizfrequenzeinheit gebildeten, Spannungsteiler und einem, von zwei Resonanzkapazitäten gebildeten, Spannungsteiler im Brückenzweig angeordnet. Es können insbesondere Kosten reduziert werden.Furthermore, it is proposed that the induction heating unit has a resonance unit which is directly connected to the common contact in at least one operating state. A "resonance unit" is to be understood as meaning, in particular, a unit which has at least one resonance capacity, preferably of at least one Capacitor is formed, which is preferably different from a damping capacity and / or a capacitance, which is connected in parallel to a switching element. In particular, a resonant capacitance is formed by a combination of series and parallel circuits of a plurality of capacitors. The resonance capacity is in particular part of an electrical resonant circuit, in particular of an electrical series resonant circuit. Preferably, the resonance capacitance in at least one operating state, in particular via a switching element, is connected in series with the induction heating unit and is particularly advantageously intended to be charged via the induction heating unit by at least one heating frequency unit, in particular if the induction heating unit is raised to a higher electrical potential by the switching arrangement is placed. The resonance capacity is arranged in particular on a side of the induction heating unit facing away from the frequency unit, viewed in the direction of a line path. In particular, an induction heating unit is operated in a full bridge circuit. In a full-bridge circuit, the induction heating unit is arranged together with a, preferably in series with the induction heating unit, resonant capacitance between two voltage dividing units formed by Heizfrequenzeinheiten in the bridge branch. Preferably, an induction heating unit is operated in a half-bridge circuit. In a half-bridge circuit, the induction heating unit is arranged between a voltage divider formed by the heating frequency unit and a voltage divider formed by two resonance capacitances in the bridge branch. In particular, costs can be reduced.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Betriebsmodus mit abschnittsweisem Betrieb von zumindest zwei Induktionsheizeinheiten, Startpunkte von zwei aufeinanderfolgenden Betriebsabschnitten beliebiger Induktionsheizeinheiten mit mindestens 50 ms, vorzugsweise mindestens 100 ms, zu beabstanden. Insbesondere beträgt ein Abstand zweier Startpunkte direkt aufeinanderfolgender Betriebsabschnitte beliebiger Induktionsheizeinheiten ein Vielfaches von 50 ms bzw. ein Vielfaches von 100 ms. Es kann insbesondere eine Überlastung von Schaltelementen, insbesondere Relais, vermieden werden.In a further embodiment, it is proposed that the control unit is provided, at least in an operating mode with section-wise operation of at least two induction heating units, to space starting points of two successive operating sections of any induction heating units with at least 50 ms, preferably at least 100 ms. In particular, a distance between two starting points of directly successive operating sections of any induction heating units is a multiple of 50 ms or a multiple of 100 ms. In particular, an overload of switching elements, in particular relays, can be avoided.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest in einem Betriebsmodus mit abschnittsweisem Betrieb von zumindest zwei Induktionsheizeinheiten, aufeinanderfolgende Startpunkte von zumindest zwei, insbesondere zumindest fünf, vorteilhaft zumindest zehn und vorzugsweise von allen aufeinanderfolgenden Betriebsabschnitten einer Induktionsheizeinheit mit maximal 7 s, insbesondere maximal 5 s, vorteilhaft maximal 3 s und vorzugsweise maximal 2 s, zu beabstanden. Es kann insbesondere eine Komfortsteigerung erreicht werden, da Hitze zeitlich gleichmäßig erzeugt wird.Preferably, the control unit is provided, at least in an operating mode with section-wise operation of at least two induction heating units, successive starting points of at least two, in particular at least five, advantageously at least ten and preferably of all successive operating sections of an induction heating unit with a maximum of 7 s, in particular a maximum of 5 s, advantageously a maximum of 3 s, and preferably a maximum of 2 s, to space. In particular, an increase in comfort can be achieved since heat is generated evenly over time.
In einer alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung zumindest zwei Schaltelemente aufweist, die zwischen der Heizfrequenzeinheit und zumindest einer der Induktionsheizeinheiten angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Schaltelemente Teil der Schaltanordnung und/oder unterscheiden sich von Schaltelementen einer Heizfrequenzeinheit. Vorzugsweise sind die Schaltelemente als ein- oder mehrpolige Wechselschalter ausgebildet. Darunter, dass die Schaltelemente "zwischen" der Heizfrequenzeinheit und der Induktionsheizeinheit angeordnet sind, soll insbesondere verstanden werden, dass in einem Betriebszustand, in dem die Induktionsheizeinheit mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt wird, die Induktionsheizeinheit mit den Schaltmitteln in beliebiger Reihenfolge an einem einzelnen Kontakt, vorzugsweise einem Spannungsabgriff, der Heizfrequenzeinheit in Reihenschaltung angeordnet sind. Vorzugsweise ist in einem beliebigen Betriebszustand das erste Schaltelement mit der Heizfrequenzeinheit, mit dem ersten Schaltelement das zweite Schaltelement und mit dem zweiten Schaltelement die Induktionsheizeinheit direkt verbunden. Es kann insbesondere eine geringe Schalthäufigkeit und somit ein geringer Verschleiß der Schaltelemente erreicht werden.In an alternative embodiment, it is proposed that the induction heating device has at least two switching elements, which are arranged between the heating frequency unit and at least one of the induction heating units. Preferably, the switching elements are part of the switching arrangement and / or differ from switching elements of a heating frequency unit. Preferably, the switching elements are designed as single or multi-pole changeover switch. By arranging the switching elements "between" the heating frequency unit and the induction heating unit, it should be understood in particular that in an operating state in which the induction heating unit is supplied with high-frequency alternating current, the induction heating unit with the switching means in any order on a single contact, preferably a voltage tap, the heating frequency unit are arranged in series. Preferably, in any operating state, the first switching element with the Heizfrequenzeinheit, with the first switching element, the second switching element and the second switching element, the induction heating directly connected. In particular, a low switching frequency and thus a low wear of the switching elements can be achieved.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht eines Induktionskochfelds in einer Ansicht von oben,
- Fig. 2
- eine schematische Ansicht einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung,
- Fig. 3
- eine schematische Ansicht einer zweiten Variante der Induktionsheizvorrichtung,
- Fig. 4
- eine schematische Ansicht einer dritten Variante der Induktionsheizvorrichtung mit einer alternativen Resonanzeinheit,
- Fig. 5
- eine schematische Ansicht einer vierten Variante der Induktionsheizvorrichtung in einer Ausführung als Vollbrückenschaltung,
- Fig. 6
- ein schematisches Diagramm eines möglichen Betriebsablaufs und
- Fig. 7
- einen Detailausschnitt des Diagramms in
Figur 6 .
- Fig. 1
- a schematic view of an induction hob in a view from above,
- Fig. 2
- a schematic view of a first variant of an induction heating device according to the invention,
- Fig. 3
- a schematic view of a second variant of the induction heating,
- Fig. 4
- FIG. 2 a schematic view of a third variant of the induction heating device with an alternative resonance unit, FIG.
- Fig. 5
- FIG. 2 is a schematic view of a fourth variant of the induction heating device in a design as a full bridge circuit, FIG.
- Fig. 6
- a schematic diagram of a possible operation and
- Fig. 7
- a detail of the diagram in
FIG. 6 ,
Diese Schaltung kann beliebig auf mehr als fünf Induktionsheizeinheiten ausgeweitet oder auf vier oder drei Induktionsheizeinheiten begrenzt werden. Auch sind Ausführungen denkbar, in denen kein zwei oder mehr als zwei der Induktionsheizeinheiten einen gemeinsamen Heizbereich bilden.This circuit can be arbitrarily extended to more than five induction heating units or limited to four or three induction heating units. Embodiments are also conceivable in which no two or more than two of the induction heating units form a common heating area.
In den
Die
In einer weiteren Ausgestaltung bilden die beiden Induktionsheizeinheiten 26b, 28b einen gemeinsamen Heizbereich 39b. In einer derartigen Ausgestaltung ist es denkbar, dass das vierte Schaltelement 46b der Schaltanordnung durch zwei Schaltelemente ersetzt ist, die als einpolige Einschalter ausgebildet sind. Zwei direkt miteinander verbundene erste Kontakte der beiden Schaltelemente würden an Stelle des ersten Kontakts des vierten Schaltelements 46b treten und die zweiten Kontakte der beiden Schaltelemente würden jeweils den zweiten bzw. dritten Kontakt des vierten Schaltelements 46b bilden. Weiterhin sind Abwandlungen der Schaltung mit nur drei oder vier oder mit mehr als fünf Induktionsheizeinheiten denkbar. In einer Ausführung mit vier Induktionsheizeinheiten 20b, 22b, 24b, 26b würde das vierte Schaltelement 46b und die fünfte Induktionsheizeinheit 28b entfallen und der erste Kontakt der vierten Induktionsheizeinheit 26b wäre direkt mit dem dritten Kontakt des dritten Schaltelements 44b verbunden. In einer Ausführung mit drei Induktionsheizeinheiten 20b, 22b, 24b würden das dritte und vierte Schaltelement 44b, 46b und die vierte und fünfte Induktionsheizeinheit 26b, 28b entfallen und der erste Kontakt der dritten Induktionsheizeinheit 24b wäre direkt mit dem dritten Kontakt des ersten Schaltelements 40b verbunden. Durch entsprechende Fortführung einer Kaskadierung der Schaltelemente 40b, 42b, 44b, 46b kann die Induktionsheizvorrichtung 12b auf eine beliebige Anzahl an Induktionsheizeinheiten erweitert werden.In a further embodiment, the two
In der
In einer alternativen Konfiguration weisen beliebige andere Anzahlen an Induktionsheizeinheiten jeweils einen gemeinsamen Kontakt auf, der entweder mit der ersten oder mit der zweiten Resonanzeinheit 50c, 51c verbunden werden kann. Auch sind Ausgestaltungen denkbar, in denen Gruppen von Induktionsheizeinheiten und/oder einzelne Induktionsheizeinheiten fest, also ohne zusätzliche Schaltelemente, mit den Resonanzeinheiten 50c, 51 c direkt verbunden sind. Auch sind Ausführungen mit mehr als zwei Resonanzeinheiten denkbar.In an alternative configuration, any other numbers of induction heating units each have a common contact that can be connected to either the first or the
In der
In weiteren Ausgestaltungen ist denkbar, dass analog
Generell können in den beschriebenen Schaltungen Relais, die als einpolige Einschalter ausgebildet sind, auch durch Halbleiterschalter, wie Transistoren, im Besonderen IGBTs, ersetzt sein. Des Weiteren kann ein gemeinsamer Kontakt der Induktionsheizeinheiten die ersten Kontakte der Induktionsheizeinheiten und den Spannungsabgriff der Heizfrequenzeinheit verbinden und eine Schaltanordnung ist mit den zweiten Kontakten der Induktionsheizeinheiten verbunden und ist dazu vorgesehen, eine direkte Verbindung zwischen zumindest einer der Induktionsheizeinheiten und zumindest einer der Resonanzeinheiten herzustellen.In general, in the described circuits, relays which are designed as single-pole power-on switches can also be replaced by semiconductor switches, such as transistors, in particular IGBTs. Furthermore, common contact of the induction heating units may connect the first contacts of the induction heating units and the voltage tap of the heating frequency unit, and a switching arrangement is connected to the second contacts of the induction heating units and is intended to establish a direct connection between at least one of the induction heating units and at least one of the resonance units.
In der
Diagramm als Detailausschnitt dargestellt ist, jeweils während einem Minimumpunkt 116a der pulsierenden Gleichspannung U, die zwischen den Außenkontakten 70a, 72a anliegt (
- 1010
- Hausgeräthousehold appliance
- 1212
- Induktionsheizvorrichtunginduction heating
- 1414
- KochfeldplatteHotplate
- 1616
- Phasephase
- 1818
- Leistungsmodulpower module
- 2020
- Induktionsheizeinheitinduction heating
- 2222
- Induktionsheizeinheitinduction heating
- 2424
- Induktionsheizeinheitinduction heating
- 2626
- Induktionsheizeinheitinduction heating
- 2828
- Induktionsheizeinheitinduction heating
- 3030
- Heizbereichheating
- 3232
- Heizbereichheating
- 3434
- Heizbereichheating
- 3636
- Heizbereichheating
- 3838
- Heizbereichheating
- 3939
- Heizbereichheating
- 4040
- Schaltelementswitching element
- 4242
- Schaltelementswitching element
- 4444
- Schaltelementswitching element
- 4646
- Schaltelementswitching element
- 4848
- Schaltelementswitching element
- 5050
- Resonanzeinheitresonance unit
- 5151
- Resonanzeinheitresonance unit
- 5252
- Resonanzkapazitätresonant capacitance
- 5353
- Resonanzkapazitätresonant capacitance
- 5454
- Resonanzkapazitätresonant capacitance
- 5555
- Resonanzkapazitätresonant capacitance
- 5656
- Schaltelementswitching element
- 5858
- Schaltelementswitching element
- 6060
- HeizfrequenzeinheitHeizfrequenzeinheit
- 6161
- HeizfrequenzeinheitHeizfrequenzeinheit
- 6262
- Bedieneinheitoperating unit
- 6464
- Steuereinheitcontrol unit
- 6666
- Gleichrichterrectifier
- 6868
- Pufferkapazitätbuffering capacity
- 7070
- Außenkontaktoutside Contact
- 7272
- Außenkontaktoutside Contact
- 7474
- Schaltelementswitching element
- 7676
- Schaltelementswitching element
- 7878
- Dämpfungskondensatorsnubber capacitor
- 8080
- Dämpfungskondensatorsnubber capacitor
- 8282
- IGBTIGBT
- 8484
- IGBTIGBT
- 8686
- Diodediode
- 8888
- Diodediode
- 9090
- Spannungsabgriffvoltage tap
- 9191
- Spannungsabgriffvoltage tap
- 9292
- Schaltanordnungswitching arrangement
- 9393
- Schaltanordnungswitching arrangement
- 9494
- gemeinsamer Kontaktcommon contact
- 9595
- gemeinsamer Kontaktcommon contact
- 9696
- Eingangskontaktinput contact
- 100100
- Betriebsabschnittoperating section
- 102102
- Startpunktstarting point
- 104104
- Betriebsabschnittoperating section
- 106106
- Startpunktstarting point
- 108108
- Betriebsabschnittoperating section
- 110110
- Startpunktstarting point
- 112112
- Betriebsabschnittoperating section
- 114114
- Startpunktstarting point
- 116116
- Minimumpunktminimum point
- 118118
- Reaktionszeitreaction time
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REG | Reference to a national code |
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