EP2692202A1 - Induktionsheizvorrichtung - Google Patents

Induktionsheizvorrichtung

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Publication number
EP2692202A1
EP2692202A1 EP12713357.7A EP12713357A EP2692202A1 EP 2692202 A1 EP2692202 A1 EP 2692202A1 EP 12713357 A EP12713357 A EP 12713357A EP 2692202 A1 EP2692202 A1 EP 2692202A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
induction heating
unit
frequency
units
induction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP12713357.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2692202B1 (de
Inventor
Daniel Anton Falcon
Claudio Carretero Chamarro
Jose Maria De La Cuerda Ortin
Ignacio Garde Aranda
Pablo Jesus Hernandez Blasco
Sergio Llorente Gil
Paul Muresan
Jose Joaquin Paricio Azcona
Diego Puyal Puente
Magdy Saoudi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2692202A1 publication Critical patent/EP2692202A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2692202B1 publication Critical patent/EP2692202B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils

Definitions

  • the invention is based on an induction heating device according to the preamble of claim 1.
  • Induction cookers which have a control unit, a first and a second inductor and a first and a second inverter, which in an operating mode in which the first induction heating unit directly with the first
  • High frequency generator is connected and the second induction heating unit is connected directly to the second heating frequency unit, over the at least two
  • Induction heating units are connected.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with 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.
  • the invention is based on an induction heating device, in particular a
  • Indutationskochfeldvornchtung with at least one control unit, at least a first and a second induction heating unit and at least a first and a second heating frequency unit, in at least one operating mode in which the first
  • control unit be provided to the
  • a "control unit” is to be understood as meaning, in particular, 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 one of them is provided to control at least the Bankfrequenzajien and / or to regulate.
  • 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.
  • heating frequency unit is to be understood in particular as meaning 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.
  • the heating frequency unit is intended to be one of which
  • the heating frequency unit comprises in particular at least one inverter, which preferably has at least two, preferably in series, bidirectional unipolar switches, in particular of a
  • Transistor and a diode connected in parallel are formed, and particularly advantageous at least in each case one parallel to the bidirectional unipolar switches switched damping capacitance, which is in particular formed by at least one capacitor comprises.
  • 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 one
  • “Indutationsheizelement” is to be understood in particular a wound electrical conductor, preferably in the form of a circular disk, in at least one
  • Indutationsheizelement is preferably intended to convert electrical energy into a magnetic alternating field, which is intended to be in a
  • a "direct connection” is to be understood in particular as meaning an electrical connection which, at least in one Operating state with a current flow of alternating current through the connection with a frequency between 1 kHz and 100 kHz, an impedance that is smaller in magnitude than 10 V / A, in particular less than 1 V / A, preferably less than 0.1 V.
  • / A is and whose amount, in particular over a frequency range of 1 kHz to 100 kHz by a maximum of 100%, in particular a maximum of 40%, preferably a maximum of 10% and preferably a maximum of 5% varies.
  • An "operating section" of a heating frequency unit should be understood as meaning, in particular, a time range which preferably has a length of at least 1 ms, in particular of at least 10 ms, in which the
  • Heating frequency unit is operated with a, in particular substantially constant, frequency between 1 kHz and 100 kHz.
  • substantially constant it should be understood, in particular, that a value of a variable deviates at most by 25%, in particular at most by 15% and preferably at most by 5% from an average value of the variable
  • Operating sections are understood that differ from operating sections that overlap at least partially in time.
  • a flexible heating device can be achieved.
  • Heating frequency units are intended to be operated over a single phase.
  • a "single phase” is intended in particular to be a phase of a
  • both Schufrequenzüen are connected to a single rectifier, which is supplied by the single phase with AC voltage.
  • a simple, inexpensive heating device can be provided.
  • the induction heater at least one of
  • Resonance unit which is connected in at least one operating state directly to a common contact of at least the first and the second induction heating unit.
  • a "resonance unit” is to be understood as meaning in particular a unit which comprises at least one resonance capacitance, which is preferably formed by at least one capacitor, which is preferably different from a damping capacity and / or a capacitance connected in parallel with a switching element
  • a resonance capacitance is formed by a combination of series and parallel circuits of a plurality of capacitors in particular part of an electrical resonant circuit, in particular an electrical series resonant circuit.
  • the resonance capacity in at least one operating state, in particular via a switching element, in series with the
  • Induction heating unit connected and is particularly advantageous to be charged via the induction heating unit by at least one Walkerfrequenzü, especially when the induction heating unit is set by the switching arrangement to a higher electrical potential.
  • the resonance capacity is arranged in particular on a side of the induction heating unit facing away from the frequency unit in the direction of a line path.
  • an induction heating unit is operated in a full bridge circuit. In a full bridge circuit is the
  • Induction heating unit together with one, preferably in series with
  • Induction heating unit switched, resonant capacity between two of
  • Heating frequency units formed voltage dividers arranged in the bridge branch.
  • an induction heating unit is operated in a half-bridge circuit.
  • the induction heating unit is between a voltage divider formed by the heating frequency unit and one of two
  • Resonance capacitances formed, voltage divider arranged in the bridge branch Resonance capacitances formed, voltage divider arranged in the bridge branch.
  • a "common contact" of the induction heating units is to be understood in particular as meaning a contact which is in each case directly connected to the induction heating units and whose connections to the heating frequency units differ from direct connections electrical component, to be understood. It can
  • control unit is provided, in an operating mode in which the heating frequency units are connected via the induction heating units and operated in mutually differing operating sections, starting points of at least two, in particular at least five, advantageously at least ten and
  • the induction heating device has at least one further induction heating unit and a switching arrangement which is provided by switching commands of the control unit, at least three, in particular at least six, advantageously at least ten, different combinations of at least one of the at least two Schufrequenzakuen and at least one of at least three
  • Switching arrangement on at least two switching elements, which are arranged in particular both between the first induction heating unit and the first Schufrequenzappel. Including that the switching elements "between" the heating frequency unit and the
  • AC power is supplied to 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.
  • the first switching element with the Schufrequenzü with the first switching element, the second switching element and the second switching element, the induction heating directly connected.
  • control unit is at least provided to at least two of the induction heating units alternately, preferably periodically alternating, in particular with a period of up to 7 s, in particular a maximum of 5 s, preferably a maximum of 2 s, to supply one of the heating frequency units with high-frequency alternating current, in addition in particular, the switching states of the switching arrangement and / or the frequency of the heating frequency unit can be changed by the control unit.
  • a flexible, cost-reducing induction heating device can be provided.
  • the invention advantageously has at least one sensor which, at least in an operating mode in which the first induction heating unit is connected directly to the first high frequency generator and the second induction heating unit is directly connected to the second heating frequency unit, is connected via the at least two induction heating units , it is intended, at least one
  • Performance characteristic of the first induction heating unit in an operating section of second induction heating unit should be understood to mean, in particular, an electrical parameter, preferably a magnitude of an electrical current, an electrical voltage and / or the electrical power
  • an electrical parameter preferably a magnitude of an electrical current, an electrical voltage and / or the electrical power
  • estimating a quantity, it should be understood, in particular, that a determined value of the size deviates at most 30%, in particular at most 20%, advantageously at most 10% and preferably at most 5% from an exact value of the variable , In particular, it is possible to achieve a reduction of flicker, ie voltage fluctuations in the mains voltage caused by power fluctuations.
  • control unit in an operating mode in which the heating frequency units are connected via the induction heating units and in which at least one average power is required for both the first and the second induction heating units, the heating-frequency units in one mode
  • An average power should in particular be understood to mean a power of more than 800 W, preferably more than 1000 W and in particular more than 1200 W.
  • a sum of the average powers is greater than 1500 W, advantageously greater than 1800 W and preferably greater than 2000 W.
  • a threshold of the requested powers for a change to the phase-delayed control mode is dependent on heating means heated by the first and second induction heating units , especially
  • a mode can be understood in which the heating frequency units operate at the same set frequency and a power output via the induction heating units in particular from the set frequency, a
  • Phase shift of the switching times of Bankfrequenzüen against each other and / or a duty cycle of the generated high-frequency alternating currents is dependent. In particular, increased flexibility can be achieved.
  • Fig. 1 shows an induction hob in a schematic representation of
  • FIG. 2 shows an induction heating device according to the invention in one
  • Fig. 3 is a schematic representation of an exemplary, temporal
  • FIG. 1 shows a domestic appliance 10 designed as an induction hob, with a domestic appliance 10
  • Induction hob device formed induction heater 12 with four induction heating units 20, 22, 24, 26, each formed as an inductor
  • the induction heating units 20, 22, 24, 26 are disposed below a cooktop panel 14. Furthermore, the induction heating device 12 has one operated by a single phase 16 of a three-phase house connection
  • Power module 18 which is intended to supply the induction heating units 20, 22, 24, 26 with high-frequency alternating current with a frequency between 20 kHz and 100 kHz.
  • the power module 18 has two heating frequency units 30, 32, which are intended to be operated via the single phase 16 and to supply the induction heating units 20, 22, 24, 26 (FIG. 2).
  • Heating power and a cooking utensil which is arranged in a cooking zone on the hob plate 14 on the induction heating unit 20, 22, 24, 26, and is characterized by a
  • Control unit 34 of the induction heating 12 determines.
  • the control unit 34 has an arithmetic unit, a memory unit and an operating program stored in the memory unit, which is intended to be executed by the arithmetic unit.
  • FIG. 2 shows a circuit for the induction heating device 12.
  • a mains voltage applied to a phase 16 between 220 V and 230 V with a mains frequency between 49 Hz and 51 Hz is rectified in a rectifier 36 and partially stored in a buffer capacity 38.
  • the poles of the buffer capacitor 38 form two external contacts 40, 42 between which a pulsating DC voltage is applied.
  • the Schufrequenzüen 30, 32 are disposed between the outer contacts 40, 42 and convert the
  • Switching elements 44, 46 each with a parallel-connected damping capacitor 48, 50, on.
  • the switching elements 44, 46 are each formed by an IGBT 52, 54 (insulated gate bipolar transistor) and a parallel connected diode 56, 58.
  • IGBT 52, 54 insulated gate bipolar transistor
  • Voltage tap 60, 62 is arranged in each case at a common contact of the two IGBTs 52, 54.
  • the control unit 34 causes by alternating, high-frequency control of the two IGBTs 52, 54 at the voltage tap 60 a high-frequency alternating voltage with pulsating amplitude, the at connection of a
  • Induction heating unit 20, 22, 24, 26 followed by a high-frequency alternating current.
  • Voltage taps 60, 62 of the heating frequency units 30, 32 are provided with a
  • Switching arrangement 64 is connected, the six relay elements formed from switching elements 66, 68, 70, 72, 74, 76, which are designed as a single-pole changeover switch, and is provided by switching commands of the control unit 34 to 16 different
  • the switching elements 66, 68, 70, 72, 74, 76 designed as single-pole changeover switches have three contacts and two switching states. In a first switching state, the first contact is directly connected to the second contact and in a second switching state, the first and the third contact are directly connected (in the illustration, the first
  • the switching elements 66, 68, 70, 72, 74, 76 are arranged in a cascaded circuit.
  • a first contact of the switching element 66 is connected directly to the voltage tap 60 of the heating frequency unit 30.
  • a second and a third contact of the switching element 66 is in each case directly connected to a first contact of the two switching elements 68, 70.
  • Induction heating units 20, 22, 24, 26 are each directly connected to one of the second or third contacts of the switching elements 68, 70. At the voltage tap 62 of the second heating frequency unit 32, a similar arrangement is connected to the switching elements 72, 74, 76. Each of the induction heating units 20, 22, 24, 26 can be so by suitable switching states of the switching elements 66, 68, 70, 72, 74, 76 individually with each of the heating frequency units 30, 32 are directly connected. Furthermore, any two of the induction heating units 20, 22, 24, 26 may be directly connected to different induction heating units 30, 32 simultaneously. Likewise for each of the
  • Induction heating units 20, 22, 24, 26 a boost operation in which a single
  • the induction heating units 20, 22, 24, 26 are each operated in a half-bridge circuit.
  • the induction heating units 20, 22, 24, 26 each have a common contact 78, 79, each directly with a
  • Resonance unit 80, 81 which are formed by two resonance capacitances 82, 84 and 83, 85, each consisting of individual capacitors.
  • Resonant capacitances 82, 84 and 83, 85 are each connected in series and one of the resonant capacitances 82, 83 is directly connected to one of the external contacts 40 and the other of the resonant capacitors 84, 85 is connected directly to the other external contact 42. Both of the resonance capacitances 84, 82 and 83, 85 are each directly connected to the two induction heating units 20, 22 and 24, 26, respectively.
  • the induction heating device 12 thus has a control unit 34, a first and a second induction heating unit 20, 22 and a first and a second heating frequency unit 30, 32, which in a
  • Heating frequency unit 30 is connected and the second induction heating unit 22 is connected directly to the second heating frequency unit 32 through which two induction heating units 20, 22 are connected. Furthermore, it is possible for the heating frequency units 30, 32 to be connected via the third and the fourth induction heating units 24, 26. Furthermore, the induction heating device 12 designed as a current transformer ammeters with analog-to-digital converter, which as sensors 86, 88 for a determination of the above
  • Voltage tap 60, 62 of the heating frequency units 30, 32 flowing current are provided.
  • the ammeters are each directly connected to the voltage tap 60, 62 of one of the heating frequency units 30, 32 and the first contact of the switching elements 66, 72 of the switching arrangement 64 and thus arranged between an induction heating unit 20, 22, 24, 26 and a heating frequency unit 30, 32.
  • the control unit 34 is provided to distinguish the heating frequency units 30, 32 in an operating mode in which the heating frequency units 30, 32 are connected via the induction heating units 20, 22 and 24, 26, respectively, differing from each other
  • Operating sections 90, 91 to operate. 3 shows a schematic, exemplary course of the electrical power ⁇ - ⁇ , P 2 , in such a Operating state in the first and the second induction heating unit 20, 22 are implemented, and a sum P S UM of these services ⁇ - ⁇ , P 2 as a function of time t.
  • the switching elements 66, 68, 72, 74 permanently maintain their switching state in this operating mode, so that the first induction heating unit 20 is continuously directly connected directly to the first heating frequency unit 30 and the second induction heating unit 22 is continuously directly connected to the second heating frequency unit 32.
  • the control unit 34 is provided, in the operating mode in which the heating frequency units 30, 32 via the
  • Indutationsweiseren 20, 22 are connected and operated in mutually differing operating sections 90, 92 and 91, 93, starting points of
  • Performance curve repeats periodically with a period t M ux of 2 s.
  • a first operating section 91 of the induction heating unit 20 follows, in which this by the first
  • Heating frequency unit 30 is supplied with high-frequency alternating current.
  • the other heating frequency unit 32 is inactive in this operating state, ie does not generate a high-frequency alternating current. Characterized in that during the first operating portion 91, the second heating frequency unit 32 with the first heating frequency unit 30 via the
  • Induction heating units 20, 22 is connected, part of the high-frequency flows
  • Damping capacities of the second heating frequency unit 32 and thus generates a power output via the second induction heating unit 22.
  • the ammeter which is arranged between the second heating frequency unit 32 and the second induction heating unit 22 as a sensor 88, is provided to an electric current and thus a performance characteristic of the second Induction heating unit 22 in the first
  • Voltage measuring device 98 which measures the voltage between the external contacts 40, 42, the electrical power is determined, which is implemented in the second induction heating unit 22. This is between 0 W and 100 W depending on the power of the first induction heating unit 20 and increases with decreasing frequency of the heating frequency unit 30.
  • the first operating section 91 may correspond to the selected power of Induction heating unit 20 and the sum of the powers selected for the induction heating units 20, 22 any duration t ! between 0 and t M ux, ie 2 s, which in particular corresponds to a multiple of half the period of the network frequency.
  • the second induction heating unit 22 is supplied with high-frequency alternating current by the second heating-frequency unit 32.
  • the other heating frequency unit 30 is inactive in this operating state, ie does not generate a high-frequency alternating current.
  • Heating frequency unit 32 and thus generates a power output over the first
  • the ammeter which is arranged as a sensor 88 between the first heating frequency unit 30 and the first induction heating unit 20, is provided to provide an electric current and thus a performance characteristic of the first induction heating unit 20 in the second operating portion of the second
  • the voltage measuring device 98 which measures the voltage between the external contacts 40, 42, again determines the electrical power that is present in the first induction heating unit 20 during the first induction heating unit 20
  • Operating state 92 of the second induction heating unit 22 is implemented. This is between 0 and 100 W depending on the power of the second induction heating unit 22 and increases with decreasing frequency of the heating frequency unit 32.
  • the second operating section 92 has a duration t 2 , the t M ux, ie 2 s, minus the duration of the first
  • the second operating section 92 is again followed by an operating section 93, in which the induction heating unit 20 of the heating frequency unit 30 with high-frequency
  • the starting point of the operating portion 93 is spaced with t M ux, ie 300 ms to the start point of the operating portion 91st
  • the control unit 34 is provided for feeding back to the power grid
  • control unit 34 is provided in an operating mode in which the heating frequency units 30, 32 are connected via the induction heating units 20, 22 and in which a power is required for both the first and the second induction heating units 20, 22 which is larger as 1000 W or by a sum of the requested powers is greater than 2000 W, the Schufrequenzüen 20, 22 operate simultaneously in a phase-delayed drive mode.
  • Indutationsweiseren 20, 22, 24, 26 and the resonance units 80, 81 are arranged switching elements or in which operating modes are permitted in which a sum of the lengths of the operating sections 90, 91, 92, 93 is shorter than the period T m ux, with the the starting points of the operating sections 91, 93 and 90, 92 are spaced apart.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit (34), zumindest einer ersten und einer zweiten Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) und zumindest einer ersten und einer zweiten Heizfrequenzeinheit (30, 32), die in zumindest einem Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) direkt mit der ersten Heizfrequenzeinheit (30, 32) verbunden ist und die zweite Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) direkt mit der zweiten Heizfrequenzeinheit (30, 32) verbunden ist, über die zumindest zwei Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) verbunden sind. Um die Flexibilität der Heizvorrichtung zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (34) dazu vorgesehen ist, die Heizfrequenzeinheiten (30, 32) in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten (30, 32) über die Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) verbunden sind, in sich voneinander unterscheidenden Betriebsabschnitten (90, 91, 92, 93) zu betreiben.

Description

Induktionsheizvorrichtung
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Induktionsherde bekannt, die eine Steuereinheit, einen ersten und einen zweiten Induktor und einen ersten und einen zweiten Wechselrichter aufweisen, die in einem Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsheizeinheit direkt mit dem ersten
Hochfrequenzerzeuger verbunden ist und die zweite Induktionsheizeinheit direkt mit der zweiten Heizfrequenzeinheit verbunden ist, über die zumindest zwei
Induktionsheizeinheiten verbunden sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit hoher 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.
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung, insbesondere einer
Induktionskochfeldvornchtung, mit zumindest einer Steuereinheit, zumindest einer ersten und einer zweiten Induktionsheizeinheit und zumindest einer ersten und einer zweiten Heizfrequenzeinheit, die in zumindest einem Betriebsmodus, in dem die erste
Induktionsheizeinheit mit der ersten Heizfrequenzeinheit, vorzugsweise nur mit der ersten Heizfrequenzeinheit, direkt verbunden ist und die zweite Induktionsheizeinheit mit der zweiten Heizfrequenzeinheit, vorzugsweise nur mit der zweiten Heizfrequenzeinheit, direkt verbunden ist, über die zumindest zwei Induktionsheizeinheiten verbunden sind.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die
Heizfrequenzeinheiten in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten über die Induktionsheizeinheiten verbunden sind, in separaten Betriebsabschnitten zu betreiben. 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 Heizfrequenzeinheiten zu steuern und/oder zu regeln. 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. 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 einen 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 durchflössen 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. 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 als 10 V/A, insbesondere kleiner als 1 V/A, vorzugsweise kleiner als 0,1 V/A ist und deren Betrag insbesondere über einen Frequenzbereich von 1 kHz bis 100 kHz um maximal 100 %, insbesondere maximal 40 %, vorteilhaft maximal 10 % und vorzugsweise maximal 5 % schwankt. Unter einem„Betriebsabschnitt" einer Heizfrequenzeinheit soll insbesondere ein zeitlicher Bereich, der vorzugsweise eine Länge von zumindest 1 ms, insbesondere von zumindest 10 ms, aufweist, verstanden werden, in dem die
Heizfrequenzeinheit mit einer, insbesondere im Wesentlichen konstanten, Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz betrieben wird. Unter„im Wesentlichen konstant" soll insbesondere verstanden werden, dass ein Wert einer Größe maximal um 25 %, insbesondere maximal um 15 % und vorzugsweise maximal um 5 % von einem Mittelwert der Größe abweicht. Unter„separaten" Betriebsabschnitten sollen insbesondere
Betriebsabschnitte verstanden werden, die sich von Betriebsabschnitten unterscheiden, die sich zeitlich zumindest teilweise überschneiden. Es kann insbesondere eine flexible Heizvorrichtung erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Heizfrequenzeinheiten dazu vorgesehen sind, über eine einzelne Phase betrieben zu werden. Unter einer„einzelnen Phase" soll insbesondere eine Phase eines
Hausstromanschlusses, vorzugsweise eines Dreiphasenhausanschlusses, verstanden werden. Vorzugsweise sind beide Heizfrequenzeinheiten an einen einzelnen Gleichrichter angeschlossen, der von der einzelnen Phase mit Wechselspannung versorgt wird. Es kann insbesondere ein einfache, kostengünstige Heizvorrichtung bereitgestellt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung zumindest eine
Resonanzeinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand direkt mit einem gemeinsamen Kontakt zumindest der ersten und der zweiten Induktionsheizeinheit 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. Unter einem„gemeinsamen Kontakt" der Induktionsheizeinheiten soll insbesondere ein Kontakt verstanden werden, der jeweils direkt mit den Induktionsheizeinheiten verbunden ist und dessen Verbindungen zu den Heizfrequenzeinheiten sich von direkten Verbindungen unterscheiden. Unter einem„Kontakt" soll insbesondere ein elektrischer Anschlusspunkt, insbesondere ein Pol eines elektrischen Bauteils, verstanden werden. Es kann
insbesondere eine Kosten reduzierte Induktionsheizvorrichtung erreicht werden. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten über die Induktionsheizeinheiten verbunden sind und in sich voneinander unterscheidenden Betriebsabschnitten betrieben werden, Startpunkte von zumindest zwei, insbesondere zumindest fünf, vorteilhaft zumindest zehn und
insbesondere von allen aufeinanderfolgenden Betriebsabschnitten einer
Induktionsheizeinheit mit maximal 5 s, insbesondere maximal 2 s, insbesondere maximal 700 ms, vorteilhaft maximal 500 ms und vorzugsweise maximal 300 ms zu beabstanden. Es kann insbesondere eine zeitlich gleichmäßige Wärmeerzeugung erreicht werden. Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung zumindest eine weitere Induktionsheizeinheit und eine Schaltanordnung aufweist, die durch Schaltbefehle der Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest drei, insbesondere zumindest sechs, vorteilhaft zumindest zehn, unterschiedliche Kombinationen von wenigstens einer der zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten und zumindest einer der zumindest drei
Induktionsheizeinheiten direkt miteinander zu verbinden. Insbesondere weist die
Schaltanordnung zumindest zwei Schaltelemente auf, die insbesondere beide zwischen der ersten Induktionsheizeinheit und der ersten Heizfrequenzeinheit angeordnet sind. 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 Spann ungsabgriff, 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. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zumindest dazu vorgesehen, wenigstens zwei der Induktionsheizeinheiten abwechselnd, vorzugsweise periodisch abwechselnd, insbesondere mit einer Periodendauer die maximal 7 s, insbesondere maximal 5 s, vorzugsweise maximal 2 s beträgt, über eine der Heizfrequenzeinheiten mit hochfrequentem Wechselstrom zu versorgen, wobei dazu insbesondere die Schaltzustände der Schaltanordnung und/oder die Frequenz der Heizfrequenzeinheit durch die Steuereinheit verändert werden. Es kann insbesondere eine flexible, Kosten reduzierende Induktionsheizvorrichtung bereitgestellt werden.
Vorteilhaft kann durch Anwendung des vorgeschlagenen Betriebsmodus in einer derartigen Anwendung ein verringerter Verschleiß durch seltenere Ansteuerung von Schaltelementen der Schaltanordnung erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Erfindung vorteilhaft zumindest einen Sensor auf, der zumindest in einem Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsheizeinheit direkt mit dem ersten Hochfrequenzerzeuger verbunden ist und die zweite Induktionsheizeinheit direkt mit der zweiten Heizfrequenzeinheit verbunden ist, über die zumindest zwei Induktionsheizeinheiten verbunden sind, dazu vorgesehen ist, zumindest eine
Leistungskenngröße der ersten Induktionsheizeinheit in einem Betriebsabschnitt der zweiten Induktionsheizeinheit zu bestimmen. Unter einer„Leistungskenngröße" soll insbesondere eine elektrische Kenngröße, vorzugsweise eine Größe eines elektrischen Stroms, einer elektrischen Spannung und/oder der elektrischen Leistung verstanden werden. Insbesondere weist der Sensor mehrere Sensorelemente auf, die dazu vorgesehen sind, gemeinsam eine elektrische Leistung zu bestimmen und/oder abzuschätzen. Darunter, dass eine Größe„abgeschätzt" wird, soll insbesondere verstanden werden, dass ein ermittelter Wert der Größe maximal 30 %, insbesondere maximal 20%, vorteilhaft maximal 10% und vorzugsweise maximal 5% von einem exakten Wert der Größe abweicht. Es kann insbesondere eine Reduktion von Flicker, also durch Leistungsschwankungen hervorgerufene Spannungsschwankungen in der Netzspannung, erreicht werden.
Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten über die Induktionsheizeinheiten verbunden sind und in dem sowohl für die erste als auch die zweite Induktionsheizeinheit zumindest eine mittlere Leistung angefordert ist, die Heizfrequenzeinheiten in einem Modus mit
phasenverzögerter Ansteuerung gleichzeitig zu betreiben. Unter einer mittleren Leistung soll insbesondere eine Leistung von mehr als 800 W, vorzugsweise mehr als 1000 W und insbesondere mehr als 1200 W verstanden werden. Insbesondere ist eine Summe der mittleren Leistungen größer als 1500 W, vorteilhaft größer als 1800 W und vorzugsweise größer als 2000 W. Insbesondere ist ein Schwellpunkt der angeforderten Leistungen für einen Wechsel in den Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung abhängig von durch die erste und zweite Induktionsheizeinheit beheizten Heizmitteln, insbesondere
Gargeschirren. Unter einem„Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung" soll
insbesondere ein Modus verstanden werden, in dem die Heizfrequenzeinheiten bei gleichen eingestellten Frequenz arbeiten und eine über die Induktionsheizeinheiten abgegebene Leistung insbesondere von der eingestellten Frequenz, einer
Phasenverschiebung der Schaltzeitpunkte der Heizfrequenzeinheiten gegeneinander und/oder einem Tastverhältnis der erzeugten hochfrequenten Wechselströme abhängig ist. Es kann insbesondere eine erhöhte Flexibilität erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel 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. Es zeigen:
Fig. 1 ein Induktionskochfeld in einer schematischen Darstellung von
oben,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung in einer
schematischen Darstellung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften, zeitlichen
Verlaufs der Leistung zweier Induktionsheizeinheiten.
Figur 1 zeigt ein als Induktionskochfeld ausgebildetes Hausgerät 10 mit einer als
Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildeten Induktionsheizvorrichtung 12 mit vier Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26, die jeweils ein als Induktor ausgebildetes
Induktionsheizelement aufweisen. Die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 sind unter einer Kochfeldplatte 14 angeordnet. Weiterhin weist die Induktionsheizvorrichtung 12 ein von einer einzelnen Phase 16 eines Drei-Phasen-Hausanschlusses betriebenes
Leistungsmodul 18 auf, das dazu vorgesehen ist, die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 mit hochfrequentem Wechselstrom mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 100 kHz zu versorgen. Dazu weist das Leistungsmodul 18 zwei Heizfrequenzeinheiten 30, 32 auf, die dazu vorgesehen sind, über die einzelne Phase 16 betrieben zu werden und die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 zu versorgen (Fig. 2). Die Frequenz der
Heizfrequenzeinheiten 30, 32 ist unter anderem abhängig von einer für die
Induktionsheizeinheit 20, 22, 24, 26 über eine Bedieneinheit 28 angeforderten
Heizleistung und einem Gargeschirr, das in einer Kochzone auf der Kochfeld platte 14 über der Induktionsheizeinheit 20, 22, 24, 26 angeordnet ist, und wird durch eine
Steuereinheit 34 der Induktionsheizvorrichtung 12 bestimmt. Die Steuereinheit 34 weist eine Recheneinheit, eine Speichereinheit und ein in der Speichereinheit hinterlegtes Betriebsprogramm auf, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden.
Figur 2 zeigt eine Schaltung für die Induktionsheizvorrichtung 12. Eine an einer Phase 16 anliegende Netzspannung zwischen 220 V und 230 V mit einer Netzfrequenz zwischen 49 Hz und 51 Hz wird in einem Gleichrichter 36 gleichgerichtet und in einer Pufferkapazität 38 teilweise gespeichert. Die Pole der Pufferkapazität 38 bilden zwei Außenkontakte 40, 42 zwischen denen eine pulsierende Gleichspannung anliegt. Die Heizfrequenzeinheiten 30, 32 sind zwischen den Außenkontakten 40, 42 angeordnet und wandeln die
pulsierende Gleichspannung in hochfrequenten Wechselstrom um. Die
Heizfrequenzeinheiten 30, 32 weisen dazu jeweils zwei zwischen den Außenkontakten 40, 42 in Reihe geschaltete, als bidirektionale unipolare Schalter ausgebildete,
Schaltelemente 44, 46, mit jeweils einem parallelgeschalteten Dämpfungskondensator 48, 50, auf. Die Schaltelemente 44, 46 sind jeweils von einem IGBT 52, 54 (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) und einer parallelgeschalteten Diode 56, 58 gebildet. Ein
Spannungsabgriff 60, 62 ist jeweils an einem gemeinsamen Kontakt der beiden IGBTs 52, 54 angeordnet. Die Steuereinheit 34 verursacht durch abwechselnde, hochfrequente Ansteuerung der beiden IGBTs 52, 54 am Spannungsabgriff 60 eine hochfrequente Wechselspannung mit pulsierender Amplitude, der bei Anschluss einer
Induktionsheizeinheit 20, 22, 24, 26 ein hochfrequenter Wechselstrom folgt. Die
Spannungsabgriffe 60, 62 der Heizfrequenzeinheiten 30, 32 sind mit einer
Schaltanordnung 64 verbunden, die sechs von Relais gebildete Schaltelemente 66, 68, 70, 72, 74, 76 aufweist, die als einpolige Wechselschalter ausgebildet sind, und durch Schaltbefehle der Steuereinheit 34 dazu vorgesehen ist, 16 unterschiedliche
Kombinationen von bis zu zwei der zwei Heizfrequenzeinheiten 30, 32 und bis zu zwei der vier Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 direkt miteinander zu verbinden. Die als einpolige Wechselschalter ausgebildeten Schaltelemente 66, 68, 70, 72, 74, 76 weisen drei Kontakte und zwei Schaltzustände auf. In einem ersten Schaltzustand ist der erste Kontakt mit dem zweiten Kontakt direkt verbunden und in einem zweiten Schaltzustand sind der erste und der dritte Kontakt direkt verbunden (in der Darstellung ist der erste
Kontakt jeweils links und der zweite Kontakt rechts oben angeordnet). Die Schaltelemente 66, 68, 70, 72, 74, 76 sind in einer kaskadierten Schaltung angeordnet. Ein erster Kontakt des Schaltelements 66 ist mit dem Spannungsabgriff 60 der Heizfrequenzeinheit 30 direkt verbunden. Ein zweiter und ein dritter Kontakt des Schaltelements 66 ist jeweils mit einem ersten Kontakt der beiden Schaltelemente 68, 70 direkt verbunden. Die
Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 sind jeweils mit einem der zweiten oder dritten Kontakte der Schaltelemente 68, 70 direkt verbunden. Am Spannungsabgriff 62 der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 ist mit den Schaltelementen 72, 74, 76 eine gleichartige Anordnung angeschlossen. Jede der Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 kann so durch geeignete Schaltzustände der Schaltelemente 66, 68, 70, 72, 74, 76 einzeln mit jeder der Heizfrequenzeinheiten 30, 32 direkt verbunden werden. Weiterhin können zwei beliebige der Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 gleichzeitig mit unterschiedlichen Induktionsheizeinheiten 30, 32 direkt verbunden sein. Ebenso ist für jede der
Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 ein Boost-Betrieb, in dem eine einzelne
Induktionsheizeinheit 20, 22, 24, 26 mit beiden Heizfrequenzeinheiten 30, 32 gleichzeitig direkt verbunden ist, möglich. Die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 werden jeweils in Halbbrückenschaltung betrieben. Die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 weisen jeweils einen gemeinsamen Kontakt 78, 79 auf, der jeweils direkt mit einer
Resonanzeinheit 80, 81 verbunden ist, die von zwei Resonanzkapazitäten 82, 84 und 83, 85 gebildet sind, die jeweils aus einzelnen Kondensatoren bestehen. Die
Resonanzkapazitäten 82, 84 bzw. 83, 85 sind jeweils in Reihe geschaltet und eine der Resonanzkapazitäten 82, 83 ist direkt mit einem der Außenkontakte 40 verbunden und die andere der Resonanzkapazitäten 84, 85 ist direkt mit dem anderen Außenkontakt 42 verbunden. Beide der Resonanzkapazitäten 84, 82 bzw. 83, 85 sind jeweils direkt mit den zwei Induktionsheizeinheiten 20, 22 bzw. 24, 26 verbunden. Die Induktionsheizvorrichtung 12 weist somit eine Steuereinheit 34, eine erste und eine zweite Induktionsheizeinheit 20, 22 und eine erste und eine zweite Heizfrequenzeinheit 30, 32 auf, die in einem
Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsheizeinheit 20 direkt mit der ersten
Heizfrequenzeinheit 30 verbunden ist und die zweite Induktionsheizeinheit 22 direkt mit der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 verbunden ist, über die zwei Induktionsheizeinheiten 20, 22 verbunden sind. Weiterhin ist möglich, dass die Heizfrequenzeinheiten 30, 32 über die dritte und die vierte Induktionsheizeinheit 24, 26 verbunden sind. Weiterhin weist die Induktionsheizvorrichtung 12 als Stromwandler ausgebildete Amperemeter mit Analog- Digitalwandler auf, die als Sensoren 86, 88 zu einer Bestimmung einer über den
Spannungsabgriff 60, 62 der Heizfrequenzeinheiten 30, 32 fließenden Stromstärke vorgesehen sind. Die Amperemeter sind jeweils direkt mit dem Spannungsabgriff 60, 62 einer der Heizfrequenzeinheiten 30, 32 und dem ersten Kontakt der Schaltelemente 66, 72 der Schaltanordnung 64 verbunden und somit zwischen einer Induktionsheizeinheit 20, 22, 24, 26 und einer Heizfrequenzeinheit 30, 32 angeordnet.
Die Steuereinheit 34 ist dazu vorgesehen, die Heizfrequenzeinheiten 30, 32 in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten 30, 32 über die Induktionsheizeinheiten 20, 22 bzw. 24, 26 verbunden sind, in sich voneinander unterscheidenden
Betriebsabschnitten 90, 91 zu betreiben. Die Figur 3 zeigt einen schematischen, beispielhaften Verlauf der elektrischen Leistungen Ρ-ι, P2, die in einem solchen Betriebszustand in der ersten und der zweiten Induktionsheizeinheit 20, 22 umgesetzt werden, und eine Summe PSUM dieser Leistungen Ρ-ι, P2 in Abhängigkeit von der Zeit t. Die Schaltelemente 66, 68, 72, 74 behalten in diesem Betriebsmodus ihren Schaltzustand dauerhaft bei, so dass die erste Induktionsheizeinheit 20 stetig direkt mit der ersten Heizfrequenzeinheit 30 und die zweite Induktionsheizeinheit 22 stetig direkt mit der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 verbunden ist. Die Steuereinheit 34 ist dazu vorgesehen, in dem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten 30, 32 über die
Induktionsheizeinheiten 20, 22 verbunden sind und in sich voneinander unterscheidenden Betriebsabschnitten 90, 92 bzw. 91 , 93 betrieben werden, Startpunkte von
aufeinanderfolgenden Betriebsabschnitten 90, 92 bzw. 91 , 93 der ersten bzw. zweiten Induktionsheizeinheit mit 2 s zu beabstanden. Der in dem Diagramm dargestellte
Leistungsverlauf wiederholt sich periodisch mit einer Periodendauer tMux von 2 s.
Auf den Betriebsabschnitt 90, in dem die Heizfrequenzeinheit 32 aktiv ist, folgt ein erster Betriebsabschnitt 91 der Induktionsheizeinheit 20, in dem diese durch die erste
Heizfrequenzeinheit 30 mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt wird. Die andere Heizfrequenzeinheit 32 ist in diesem Betriebszustand inaktiv, erzeugt also keinen hochfrequenten Wechselstrom. Dadurch, dass während des ersten Betriebsabschnitts 91 die zweite Heizfrequenzeinheit 32 mit der ersten Heizfrequenzeinheit 30 über die
Induktionsheizeinheiten 20, 22 verbunden ist, fließt ein Teil des hochfrequenten
Wechselstroms der ersten Heizfrequenzeinheit 30 vom Spannungsabgriff 60 über die Schaltanordnung 64, die erste Induktionsheizeinheit 20, den gemeinsamen Kontakt 79, die zweite Induktionsheizeinheit 22 und die Schaltanordnung 64 zum Spannungsabgriff 62 der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 und von da über die Dioden und
Dämpfungskapazitäten der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 ab und erzeugt so eine Leistungsabgabe über die zweite Induktionsheizeinheit 22. Das Amperemeter, das zwischen der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 und der zweiten Induktionsheizeinheit 22 als Sensor 88 angeordnet ist, ist dazu vorgesehen, eine elektrische Stromstärke und somit eine Leistungskenngröße der zweiten Induktionsheizeinheit 22 in dem ersten
Betriebsabschnitt 91 der ersten Induktionsheizeinheit 20 zu bestimmen. Über ein
Spannungsmessgerät 98, das die Spannung zwischen den Außenkontakten 40, 42 misst, wird die elektrische Leistung bestimmt, die in der zweiten Induktionsheizeinheit 22 umgesetzt wird. Diese beträgt je nach Leistung der ersten Induktionsheizeinheit 20 zwischen 0 W und 100 W und nimmt mit abnehmender Frequenz der Heizfrequenzeinheit 30 zu. Der erste Betriebsabschnitt 91 kann entsprechend der gewählten Leistung der Induktionsheizeinheit 20 und der Summe der für die Induktionsheizeinheiten 20, 22 gewählten Leistungen eine beliebige Dauer t! zwischen 0 und tMux, also 2 s, aufweisen, die insbesondere einem Vielfachen der halben Periodendauer der Netzfrequenz entspricht.
In einem auf den ersten Betriebsabschnitt 91 folgenden zweiten Betriebsabschnitt 92 wird die zweite Induktionsheizeinheit 22 durch die zweite Heizfrequenzeinheit 32 mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt. Die andere Heizfrequenzeinheit 30 ist in diesem Betriebszustand inaktiv, erzeugt also keinen hochfrequenten Wechselstrom. Dadurch, dass während des zweiten Betriebsabschnitts 92 die erste Heizfrequenzeinheit 30 mit der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 über die Induktionsheizeinheiten 20, 22 verbunden ist, fließt ein Teil des hochfrequenten Wechselstroms der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 über die Dioden 56, 58 und Dämpfungskapazitäten 48, 50 der zweiten
Heizfrequenzeinheit 32 ab und erzeugt so eine Leistungsabgabe über die erste
Induktionsheizeinheit 20. Das Amperemeter, das als Sensor 88 zwischen der ersten Heizfrequenzeinheit 30 und der ersten Induktionsheizeinheit 20 angeordnet ist, ist dazu vorgesehen, eine elektrische Stromstärke und somit eine Leistungskenngröße der ersten Induktionsheizeinheit 20 in dem zweiten Betriebsabschnitt der zweiten
Induktionsheizeinheit 22 zu bestimmen. Über das Spannungsmessgerät 98, das die Spannung zwischen den Außenkontakten 40, 42 misst, wird wiederum die elektrische Leistung bestimmt, die in der ersten Induktionsheizeinheit 20 während des
Betriebszustands 92 der zweiten Induktionsheizeinheit 22 umgesetzt wird. Diese beträgt je nach Leistung der zweiten Induktionsheizeinheit 22 zwischen 0 und 100 W und nimmt mit abnehmender Frequenz der Heizfrequenzeinheit 32 zu. Der zweite Betriebsabschnitt 92 weist eine Dauer t2 auf, die tMux, also 2 s, abzüglich der Dauer des ersten
Betriebsabschnitts 91 , entspricht.
Auf den zweiten Betriebsabschnitt 92 folgt erneut ein Betriebsabschnitt 93, in dem die Induktionsheizeinheit 20 von der Heizfrequenzeinheit 30 mit hochfrequentem
Wechselstrom versorgt wird. Der Startpunkt des Betriebsabschnitts 93 ist mit tMux, also 300 ms, zu dem Startpunkt des Betriebsabschnitts 91 beabstandet.
Die Steuereinheit 34 ist dazu vorgesehen auf das Stromnetz rückkoppelnde
Spannungsspitzen, die durch Leistungsschwankungen verursacht werden, zu minimieren, indem die Summe PSUM der Leistungen P-i , P2 der beiden Induktionsheizeinheiten 20, 22 in den unterschiedlichen Betriebsabschnitten 90, 92 im Wesentlichen konstant gehalten ist.
Weiterhin ist die Steuereinheit 34 dazu vorgesehen, in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten 30, 32 über die Induktionsheizeinheiten 20, 22 verbunden sind und in dem sowohl für die erste als auch die zweite Induktionsheizeinheit 20, 22 eine Leistung angefordert wird, die größer ist als 1000 W oder indem eine Summe der angeforderten Leistungen größer ist als 2000 W, die Heizfrequenzeinheiten 20, 22 in einem Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung gleichzeitig zu betreiben.
Des Weiteren sind Ausgestaltungen denkbar, in denen zwischen den
Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 und den Resonanzeinheiten 80, 81 Schaltelemente angeordnet sind oder in denen Betriebsmodi zugelassen sind, in denen eine Summe der Längen der Betriebsabschnitte 90, 91 , 92, 93 kürzer ist als die Periodendauer tMux, mit der die Startpunkte der Betriebsabschnitte 91 , 93 bzw. 90, 92 beabstandet sind.
Bezugszeichen
10 Hausgerät 62 Spannungsabgriff
12 Induktionsheizvorrichtung 64 Schaltanordnung
14 Kochfeld platte 66 Schaltelement
16 Phase 68 Schaltelement
18 Leistungsmodul 70 Schaltelement
20 Induktionsheizeinheit 72 Schaltelement
22 Induktionsheizeinheit 74 Schaltelement
24 Induktionsheizeinheit 76 Schaltelement
26 Induktionsheizeinheit 78 gemeinsamer Kontakt
28 Bedieneinheit 79 gemeinsamer Kontakt
30 Heizfrequenzeinheit 80 Resonanzeinheit
32 Heizfrequenzeinheit 81 Resonanzeinheit
34 Steuereinheit 82 Resonanzkapazität
36 Gleichrichter 83 Resonanzkapazität
38 Pufferkapazität 84 Resonanzkapazität
40 Außenkontakt 85 Resonanzkapazität
42 Außenkontakt 86 Sensor
44 Schaltelement 88 Sensor
46 Schaltelement 90 Betriebsabschnitt
48 Dämpfungskondensator 91 Betriebsabschnitt
50 Dämpfungskondensator 92 Betriebsabschnitt
52 IGBT 93 Betriebsabschnitt
54 IGBT 98 Spannungsmessgerät
56 Diode
58 Diode
60 Spannungsabgriff

Claims

Patentansprüche
Induktionsheizvorrichtung, insbesondere Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit (34), zumindest einer ersten und einer zweiten Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) und zumindest einer ersten und einer zweiten Heizfrequenzeinheit (30, 32), die in zumindest einem Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) direkt mit der ersten
Heizfrequenzeinheit (30, 32) verbunden ist und die zweite Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) direkt mit der zweiten Heizfrequenzeinheit (30, 32) verbunden ist, über die zumindest zwei Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) dazu vorgesehen ist, die Heizfrequenzeinheiten (30, 32) in einem Betriebsmodus, in dem die
Heizfrequenzeinheiten (30, 32) über die Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) verbunden sind, in sich voneinander unterscheidenden Betriebsabschnitten (90, 91 , 92, 93) zu betreiben.
Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Heizfrequenzeinheiten (30, 32) dazu vorgesehen sind, über eine einzelne Phase (16) betrieben zu werden.
Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch zumindest eine Resonanzeinheit (80, 81 ), die in zumindest einem Betriebszustand direkt mit einem gemeinsamen Kontakt (78, 79) zumindest der ersten und der zweiten Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) verbunden ist. Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) dazu vorgesehen ist, in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten (30, 32) über die
Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) verbunden sind und in den sich voneinander unterscheidenden Betriebsabschnitten (91 , 93) betrieben werden, Startpunkte von zumindest zwei aufeinanderfolgender Betriebsabschnitte (91 , 93) zumindest der ersten Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) mit maximal 1 s zu beabstanden.
Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch zumindest eine weitere Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) und eine Schaltanordnung (64), die dazu vorgesehen ist, durch Schaltbefehle der Steuereinheit (34) zumindest drei unterschiedliche Kombinationen von wenigstens einer der zumindest zwei Heizfrequenzeinheiten (30, 32) und zumindest einer der zumindest drei Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) direkt miteinander zu verbinden.
Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch zumindest einen Sensor (86, 88), der zumindest in einem Betriebsmodus, in dem die erste Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) direkt mit dem ersten Hochfrequenzerzeuger (30, 32) verbunden ist und die zweite Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) direkt mit der zweiten
Heizfrequenzeinheit (30, 32) verbunden ist, über die zumindest zwei
Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) verbunden sind, dazu vorgesehen ist, zumindest eine Leistungskenngröße der ersten Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) in dem Betriebsabschnitt (90, 92) der zweiten Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) zu messen. Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) dazu vorgesehen ist, in einem Betriebsmodus, in dem die Heizfrequenzeinheiten (30, 32) über die
Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) verbunden sind und in dem sowohl für die erste als auch die zweite Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26) zumindest eine mittlere Leistung angefordert ist, die Heizfrequenzeinheiten (30, 32) in einem Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung gleichzeitig zu betreiben.
Hausgerät mit einer Induktionsheizvorrichtung (12) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieb einer Induktionsheizeinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 -7.
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