EP2911472A2 - Gargerätevorrichtung, insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern - Google Patents

Gargerätevorrichtung, insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern Download PDF

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EP2911472A2
EP2911472A2 EP14198733.9A EP14198733A EP2911472A2 EP 2911472 A2 EP2911472 A2 EP 2911472A2 EP 14198733 A EP14198733 A EP 14198733A EP 2911472 A2 EP2911472 A2 EP 2911472A2
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EP
European Patent Office
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time
inverters
time window
inverter
time intervals
Prior art date
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Application number
EP14198733.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2911472A3 (de
EP2911472B2 (de
EP2911472B1 (de
Inventor
Luis Angel Barragan Perez
Alberto Dominguez Vicente
Sergio Llorente Gil
Arantxa Otin
Ramon Peinado Adiego
David Valeau Martin
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 Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP2911472A2 publication Critical patent/EP2911472A2/de
Publication of EP2911472A3 publication Critical patent/EP2911472A3/de
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Publication of EP2911472B1 publication Critical patent/EP2911472B1/de
Publication of EP2911472B2 publication Critical patent/EP2911472B2/de
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    • 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
    • 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
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means

Definitions

  • the invention relates to a cooking appliance apparatus according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a cooking apparatus apparatus according to the preamble of claim 11.
  • Induction hobs are known from the prior art, which have two inverters and a control unit which is provided to operate the two inverters together periodically with a period duration and to operate continuously at least within the period.
  • the control unit is intended to subdivide the period into two time intervals.
  • an induction hob which has two inverters, which are operated together periodically with a period duration.
  • a control unit may be provided to subdivide the period into three time intervals, wherein none of the inverters is operated in one of the three time intervals. This operating mode is used in particular for low output powers.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of a power supply.
  • the object is achieved by the features of claims 1 and 11, while advantageous embodiments and refinements of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention is based on a cooking device device, in particular a cooktop device, with a plurality of inverters, in particular at least two, preferably at least four, and more preferably at least six inverters, which are each provided with at least one inductor operate, and with a control unit, which is intended to operate at least a portion of the inverter, at least in one operating state together and at least within a first time window continuously.
  • a cooking device device in particular a cooktop device
  • inverters in particular at least two, preferably at least four, and more preferably at least six inverters, which are each provided with at least one inductor operate
  • a control unit which is intended to operate at least a portion of the inverter, at least in one operating state together and at least within a first time window continuously.
  • control unit is intended to subdivide the first time window into a first number of time intervals, which is greater by at least one, preferably exactly one, than a second number of simultaneously operated inverters.
  • a number of simultaneously operated inverters should be understood at least two inverters.
  • a number of time intervals corresponds to at least three time intervals.
  • a “cooking appliance device” is to be understood in particular as meaning at least one part, in particular a sub-assembly, of a cooking appliance, in particular a cooktop and preferably an induction cooktop.
  • the cooking appliance device may also comprise the entire cooking appliance, in particular the entire hob and preferably the entire induction hob.
  • the inverters are intended to provide a high frequency heating current for the inductors.
  • the inverters are operated in at least one operating state with a frequency of at least 1 kHz, advantageously of at least 10 kHz, preferably of at least 20 kHz and particularly preferably of not more than 100 kHz.
  • the high-frequency heating current flows in at least one operating state through at least one of the inductors and is provided in particular for heating, in particular of cooking utensils, in particular by means of eddy current and / or magnetic reversal effects.
  • a "time window” is to be understood as meaning, in particular, a time duration between 5 ms and 2.5 s, preferably between 8 ms and 2.3 s and particularly preferably between 9 ms and 2.1 s.
  • a minimum time duration of the time window is predetermined by at least one flicker standard. Below this minimum period of time, the at least one flicker standard is violated.
  • a maximum time duration of the time window is determined by a thermal inertia of the cooking utensil.
  • the control unit is preferably provided to subdivide an operating time of the cooking appliance device into at least one, preferably at least two, advantageously a plurality of time windows, preferably with the same time duration, which follow one another directly in particular.
  • At least one part of the inverters should be understood to mean at least two inverters.
  • the control unit is intended to at least part of the inverter at least Within a time window "continuous operation", it should be understood in particular that the at least two inverters have at least within the time window a finite output power, which is different in particular from zero.
  • an "output power" of an inverter should be understood as meaning, in particular, a power which is provided at at least one output of the inverter in at least one operating state.
  • the output power is supplied to at least one inductor.
  • the output power corresponds at least substantially to a power consumption of the inverter.
  • a "power consumption” of an inverter is to be understood as meaning, in particular, a power which, in particular, is provided by a power grid and is picked up by the inverter at least in an operating state.
  • the fact that the output power "at least substantially” corresponds to the power consumption of the inverter should in this context be understood in particular to mean that the two power values deviate from one another by a maximum of 5%, preferably a maximum of 3% and particularly preferably a maximum of 1%.
  • a "time interval” should be understood as meaning, in particular, a time duration between 0.1 ms and 1.5 s, preferably between 1 ms and 1 s and particularly preferably between 0.1 s and 0.5 s.
  • the inverters are operated at least substantially over the time duration of one of the time intervals with a constant output power, which in particular has a relative fluctuation of at most 5%, preferably of at most 3% and particularly preferably of not more than 1%.
  • a generic device with improved properties with respect to a power supply can be provided. Furthermore, advantageously, a maximum output power can be increased and / or, in particular, an efficiency of the cooking appliance device can be increased. Furthermore, advantageously a reliability can be increased. Furthermore, the cooking appliance device can advantageously be adapted to different requirements. Furthermore, in particular a particularly uniform power output can be achieved and advantageously a selected desired power can be provided as accurately as possible.
  • control unit is provided to at least two of the operated inverters, preferably all powered inverters, in at least one of the time intervals, preferably in all time intervals, in particular in all time intervals of a time window, with at least one at least 15 kHz, preferably at least 16 kHz and particularly preferably at least 17 kHz discriminating frequency or the same frequency to operate.
  • the control unit is provided to at least two of the operated inverters, preferably all powered inverters, in at least one of the time intervals, preferably in all time intervals, in particular in all time intervals of a time window, with at least one at least 15 kHz, preferably at least 16 kHz and particularly preferably at least 17 kHz discriminating frequency or the same frequency to operate.
  • control unit is provided to operate the inverter operated in the first time window such that for each of the operated inverters an output power averaged over the first time window corresponds at least substantially to a desired power assigned by the control unit.
  • the expression "to be operated in this way” is to be understood in this context as meaning that the control unit is provided to select an operating parameter in such a way that an output power averaged over the first time window corresponds at least substantially to a desired power assigned by the control unit.
  • An "operating parameter” is to be understood in particular as the time duration of the time intervals and / or the frequency and / or a duty cycle and / or the output power of the inverters.
  • a ratio of a time period in which a periodic control signal of the inverter assumes a switch-on value within a period duration should be understood to mean the period duration of the control signal.
  • the output power of the inverter can be changed.
  • an "average output power" is to be understood as meaning, in particular, a time-averaged output power, which corresponds in particular to an arithmetic mean of the output powers of the individual time intervals of the time window, in particular of a single time window.
  • the phrase that the average output power "at least substantially" corresponds to a desired power assigned by the control unit is to be understood to mean that the two power values deviate from each other by at most 5%, preferably at most 3% and more preferably at most 1%.
  • a target power is to be understood in particular as meaning a power which is to be effectively provided by at least one of the inverters.
  • the desired power assigned by the control unit can correspond to a power selected by a user. As a result, several inverters can advantageously be operated together and, in particular, a possible intermodulation hum can be avoided.
  • the control unit is provided for subdividing the first time window into the first number of time intervals in such a way that successive, preferably all, time intervals within the first time window differ at least in one operating parameter.
  • successive time intervals are to be understood as meaning, in particular, at least two time intervals, in particular at least two time intervals of a time window, which in particular immediately adjoin one another in terms of time.
  • two time intervals "immediately adjoin one another in time” should be understood in particular that the two time intervals, at least in terms of time, lie directly behind one another and, in particular, have at least one common time.
  • a total power consumption of the inverters in particular in a time interval, at least substantially constant over at least two successive time intervals, preferably at least within the first time window, is at least substantially constant, advantageously a requested desired power can be provided and an efficiency of the cooking appliance device can be increased. Furthermore, a flicker can be at least largely avoided.
  • a total power consumption of the inverters, at least in an operating state over all successive time intervals, preferably at least substantially within a time window is at least substantially constant.
  • a “total power consumption of the inverters” is to be understood as meaning, in particular, a sum of the power consumptions of all the operated inverters, in particular in a time interval.
  • the term "at least essentially” constant is understood to mean in particular that a relative deviation of the total power consumption of the inverters in at least two successive time intervals is at most 2%, preferably at most 1.5% and more preferably at most 1%.
  • a total power consumption of the inverters in particular in a time interval, be at least substantially different at least in one operating state at least over two successive time intervals, preferably at least within the first time window.
  • a total power consumption of the inverters is at least substantially different at least in one operating state over all time intervals, preferably at least within the first time window.
  • the term "at least substantially" different is to be understood in particular that a relative deviation of the total power consumption of the inverter in at least two successive time intervals at least 2%, preferably at least 3% and more preferably at least 4% and especially at most 40%, preferably maximum 20% and more preferably at most 10%. In this way, in particular a maximum achievable power and / or maximum achievable target power can be increased.
  • an output power of at least one first inverter at least substantially increases in successive, in particular all, time intervals of the first time window and an output power of at least one second inverter at least substantially decreases in successive, in particular all, time intervals of the first time window.
  • an output power of an inverter “at least substantially increasing and / or decreasing” should be understood in this context that a relative deviation of the power consumption of an inverter in successive time intervals at least 2%, preferably at least 10%, preferably at least 20% and special preferably at least 40%. In this way, in particular a flicker can be reduced.
  • an operational safety of the cooking appliance device can advantageously be increased, since in particular power fluctuations, in particular when switching between two intervals, can be minimized.
  • control unit is provided to at least a part of the inverters, at least in one operating state together and at least within a second time window, which is different in particular from the first time window, to operate continuously and the control unit is arranged to divide the second time window into a third number of time intervals, which is at least one, preferably exactly one, greater than a fourth number of simultaneously operated inverters ,
  • the second time window is arranged at least in time before and / or behind the first time window.
  • the second time window directly adjoins the first time window.
  • the first time window and the second time window may differ in particular in at least one operating parameter.
  • the third number of time intervals of the first number of time intervals and / or the fourth number of inverters to be operated can also be different from the second number of inverters to be operated.
  • two time windows "adjoin one another directly" should be understood in particular as meaning that the two time windows, at least in terms of time, lie directly behind one another and, in particular, have at least one common time. In this way, in particular, an efficiency of the cooking device device can be increased. Furthermore, the cooking appliance device can advantageously be adapted to different operating conditions.
  • the second time window immediately adjoin the first time window and both time windows have an equal number of time intervals with identical operating parameters, wherein the time intervals of the second time window are arranged in a reverse order compared to the time intervals of the first time window.
  • a reverse order is to be understood in particular as meaning that the control unit is intended to arrange the time intervals of the first time window in the second time window such that the time intervals in the second time window are mirrored in comparison to an end point of the first time window Have sequence.
  • an "end point of the first time window” should be understood as meaning, in particular, a point in time of the first time window, which in particular directly adjoins another time window, preferably the second time window.
  • the time intervals of the second time window can also be arranged in any order. This can further reduce flicker and operational safety, especially when lifting a cooking utensils, further increased.
  • a method according to the invention is based on a method for operating a cooking device device, with a plurality of inverters which are each provided to operate at least one inductor and are operated continuously at least in one operating mode and at least within a first time window.
  • the first time window is subdivided into a first number of time intervals, which is at least one greater than a second number of simultaneously operated inverters.
  • FIG. 1 shows an exemplary cooking appliance designed as an induction hob with a cooking appliance device according to the invention in a schematic plan view.
  • the cooking device has a hob plate with two heating zones 14.
  • the cooking appliance device has an operating unit 16.
  • the operating unit 16 serves for input and / or selection of a power level by a user.
  • the cooking appliance device has two inverters 10 in the present case.
  • the inverters 10 are arranged below the hob plate of the cooking appliance.
  • the cooking appliance device has two inductors (not shown).
  • the two inductors are arranged below the hob plate.
  • Each inductor is assigned to one of the two heating zones 14.
  • each inductor is assigned to one of the two inverters 10.
  • the hob device has a control unit 12.
  • the control unit 12 has at least one arithmetic unit and at least one memory unit.
  • a control program is stored on the storage unit and can be retrieved during operation of the cooking appliance device.
  • the control unit 12 is intended to operate the two inverters 10.
  • the control unit 12 together with the inductors forms a detection unit for detecting a cooking utensil.
  • the control unit 12 may use the inductors as inductive sensors for detecting the cooking utensils.
  • each of the two inverters 10 is provided to supply one of the inductors with a high-frequency heating current, whereby in particular a cooking utensil placed on the hob plate can be inductively heated.
  • a cooking device device is not limited to two inverters and / or two inductors, but may have any number of inverters and / or inductors.
  • a cooking appliance device can also be provided for a matrix cooking field.
  • a cooking device device may also have an additional switching unit, which is provided to interrupt a conduction path between inverters and inductors and / or to assign a plurality of inverters to an inductor.
  • an operator can select a power level for each of the two heating zones 14 by means of the operating unit 16. Based on the selected value, the control unit 12 can set a target power P obj1 , P obj2 for the two inverters 10. In the present case, the power level selected by the operator directly corresponds to the target power P obj1 , P obj2 of the two inverters 10. If a cooking utensil are now to be heated, the control unit 12 and / or the detection unit first checks whether cooking utensils suitable for inductive heating are being used Heating zones 14 of the hob plate is placed.
  • the control unit 12 and / or the detection unit determines in a next step in a known manner for different duty cycles a power-frequency curve of a given combination of inductor and cookware.
  • the control unit 12 for a fixed duty cycle gradually changes a frequency of a control signal of the inverter 10, starting from a maximum frequency f max to a respective minimum frequency f min1 , f min2 .
  • the in FIG. 2 shown power frequency curves.
  • the frequency of the inverters 10 is plotted on an abscissa axis 22 and the output power of the inverters 10 is plotted on an ordinate axis 24.
  • the first of the two inverters 10 has a maximum output power of 2300 W.
  • the second inverter 10 has a maximum output power of 2350 W.
  • FIG. 3 shows exemplary, not true-to-scale power-time curves for the two inverters 10.
  • the control unit 12 may be provided to continuously provide an output power.
  • the control unit 12 is provided to operate the inverters 10 continuously.
  • the control unit 12 In an operating state in which the inverters 10 are to be operated simultaneously and can not be operated continuously, the control unit 12 is provided to operate the inverters 10 together and at least within a first time window T a continuously and the first time window T a in one Divide the number M of time intervals t a , t b , t c , wherein a number N of inverters 10 are to be operated simultaneously.
  • control unit 12 is provided, depending on the target power P obj1, P obj2 the inverter 10 suitable frequencies f 1a , f 1b , f 1c , f 2a , f 2b , f 2c and / or time periods of the time intervals t a , t b to determine t c .
  • a matrix A is composed of the output powers P 1a , P 1b , P 1c , P 2a , P 2b , P 2c of each inverter 10 (rows i) in the various time intervals t a , t b , t c (columns j) , This results in a value P ij for each element of the matrix A.
  • a number of the rows corresponds to the number N of operated inverters 10.
  • a number of columns corresponds to the number M of time intervals t a , t b , t c .
  • the matrix A thus corresponds to an N ⁇ M matrix.
  • an M ⁇ 1 vector x is composed of a normalized time period r j of the time intervals t a , t b , t c , wherein a time duration of one of the time intervals t a , t b , t c is determined in particular by a time duration of the time window T a , T b is normalized.
  • an N ⁇ 1 vector b is composed of the target power P obj1 , P obj2 of the inverters 10.
  • the matrix equation or the equation system can be solved if the number M is at least equal to the number N.
  • control unit 12 is provided to divide the first time window T a into a number M of time intervals, which is equal to a number N of simultaneously operated inverters, the matrix equation has no solution because there is an overdetermined system of equations (N> M).
  • control unit 12 is provided to keep a total power consumption P Ta , P Tb , P Tc of the inverters 10 constant over successive time intervals t a , t b , t c .
  • ⁇ P ij ⁇ P OBJ i for all j
  • the cooking device device now proposes that the control unit 12 is provided to subdivide the first time window T a into a first number M of time intervals t a , t b , t c which is at least one greater than a second number N At the same time to be operated inverters 10.
  • a certain equation system results even if only equation (2) is met.
  • a total power consumption P Ta , P Tb , P Tc of the inverter 10 at least in one Operating state at least over two successive time intervals t a , t b , t c be different, which in particular a maximum output power of the cooking appliance device can be increased.
  • a total power consumption P Ta , P Tb , P Tc of the inverters 10 can be constant at least over two successive time intervals t a , t b , t c , whereby in particular equation (3) is fulfilled.
  • an underdetermined equation system results in the solution of the matrix equation, which results in an infinite number of solutions for a division of the time intervals t a , t b , t c .
  • the control unit 12 is provided to select the time intervals t a , t b , t c such that the most efficient operation of the cooking appliance device is made possible.
  • Such a control program and / or maximum and / or minimum time durations of the time intervals t a , t b , t c and / or the time windows T a , T b are stored in the memory unit of the control unit 12c.
  • the control unit 12 is intended to subdivide the first time window T a into three time intervals t a , t b , t c .
  • the first time window T a has a fixed time duration of 1 s.
  • the three time intervals t a , t b , t c have different durations in the present case.
  • a first time interval t a has a duration of 460 ms.
  • a second time interval t b has a duration of 490 ms.
  • a third time interval t c has a duration of 50 ms.
  • control unit 12 is provided to subdivide the first time window T a into the three time intervals t a , t b , t c such that successive time intervals t a , t b , t c within the first time window T a at least in one Distinguish operating parameters.
  • the three time intervals t a , t b , t c differed in a time duration of the time intervals t a , t b , t c , a frequency f 1a , f 1b , f 1c , f 2a , f 2b , f 2c of two inverters 10 and in an output power P 1a , P 1b , P 1c , P 2a , P 2b , P 2c of the two inverters 10th
  • the first inverter 10 has a constant output power P 1a and / or a constant frequency f 1a over a total duration of the first time interval t a . Furthermore, the first inverter 10 has an output power P 1a over the entire duration of the first time interval t a , which corresponds to the maximum output power of the first inverter 10. The first inverter 10 thus has in the present Case over the entire duration of the first time interval t a an output power P 1a of 2300 W. Furthermore, the first inverter 10 has a frequency f 1a over the entire duration of the first time interval t a , which corresponds to the minimum frequency f min1 of the first inverter 10 (cf. FIG. 2 ).
  • the first inverter 10 has a frequency f 1a of 41.7 kHz over the entire duration of the first time interval t a . Furthermore, the first inverter 10 over an entire duration of the second time interval t b a constant output power P 1b and / or a constant frequency f 1b. In this case, the first inverter 10 has a smaller output power P 1b in the second time interval t b than in the first time interval t a . In the present case, the first inverter 10 has an output power P 1b of 1630 W over the entire duration of the second time interval t b . Furthermore, the first inverter 10 has a frequency f 1b of 46.3 kHz over the entire duration of the second time interval t b .
  • the first inverter 10 has a greater frequency f 1b in the second time interval t b than in the first time interval t a . Furthermore, the first inverter 10 has a constant output power P 1c and / or a constant frequency f 1c over a total duration of the third time interval t c . In this case, the first inverter 10 has a smaller output power P 1c in the third time interval t c than in the second time interval t b . In the present case, the first inverter 10 has an output power P 1c of 850 W over the entire duration of the third time interval t c .
  • the first inverter 10 has a larger frequency f 1c in the third time interval t c than in the second time interval t b . Furthermore, the first inverter 10 has a frequency f 1c of 58.8 kHz over the entire duration of the third time interval t c .
  • control unit 12 is provided to operate the first inverter 10 operated in the first time window T a in such a way that for the first inverter 10 an output power P ave1 averaged over the first time window T a corresponds to the setpoint power P obj1 assigned by the control unit 12 .
  • the desired power P obj1 requested by the control unit 12 and / or an operator P obj1 is 1900 W.
  • the output power P ave1 of the first inverter 10 averaged over the first time window T a is also 1900 W.
  • the second inverter 10 has a constant output power P 2a and / or a constant frequency f 2a over the entire duration of the first time interval t a .
  • the second inverter 10 has in the present case over the entire duration of first time interval t a an output power P 2a of 710 W.
  • the second inverter 10 has a frequency f 2a of 58.7 kHz over the entire duration of the first time interval t a .
  • the second inverter 10 over the entire duration of the second time interval t b a constant output power P 2b and / or a constant frequency f 2b.
  • the second inverter 10 has a larger output power P 2b in the second time interval t b than in the first time interval t a .
  • the second inverter 10 has an output power P 2b of 1600 W over the entire duration of the second time interval t b .
  • the second inverter 10 has a smaller frequency f 2b than in the first time interval t a .
  • the second inverter 10 has a frequency f 2b of 46.3 kHz over the entire duration of the second time interval t b .
  • the second inverter 10 has a constant output power P 2c and / or a constant frequency f 2c over the entire duration of the third time interval t c . Furthermore, the second inverter 10 has an output power P 2c over the entire duration of the third time interval t c , which corresponds to the maximum output power of the first inverter 10. In this case, the second inverter 10 has a larger output power P 2c in the third time interval t c than in the second time interval t b . The first inverter 10 thus has an output power P 2c of 2350 W in the present case over the entire duration of the third time interval t c .
  • the second inverter 10 has a frequency f 2c over the entire duration of the third time interval t c , which corresponds to the minimum frequency f min2 of the second inverter 10 (cf. FIG. 2 ).
  • the second inverter 10 thus has a smaller frequency f 2c in the third time interval t c than in the second time interval t b .
  • the second inverter 10 has a frequency f 2c of 41.8 kHz over the entire duration of the third time interval t c .
  • control unit 12 is provided for operating the second inverter 10 operated in the first time window T a in such a way that for the second inverter 10 an output power P ave 2 averaged over the first time window T a corresponds to the setpoint power P obj 2 assigned by the control unit 12 ,
  • the requested by the control unit 12 and / or an operator target power P obj2 1200 W.
  • the averaged over the first time window T a output power P ave2 of the second inverter 10 is also 1200 W.
  • control unit 12 is provided to the two inverters 10 in at least one of the time intervals t a, t b, t c to operate with differing by at least 15 kHz frequency or the same frequency.
  • the first inverter 10 has a higher output power P 1a and / or a smaller frequency f 1a than the second inverter 10 over the entire duration of the first time interval t a .
  • the first inverter 10 Over the entire duration of the second time interval t b , the first inverter 10 has a higher output power P 1b than the second inverter 10.
  • the first inverter 10 has the same frequency f 1b as the second inverter 10 over the entire duration of the second time interval t b .
  • the two inverters 10 are operated at the same frequency over the entire duration of the second time interval t b .
  • the first inverter 10 has a smaller output power P 1c and / or a higher frequency f 1c than the second inverter 10 over the entire duration of the third time interval t c .
  • the two inverters 10 are operated over the entire duration of the first time interval t a and over the entire duration of the third time interval t c with a frequency differing by 17 kHz.
  • the output power P 1a , P 1b , P 1c of the first inverter 10 increases in successive time intervals t a , t b , t c of the first time window T a and the output power P 2a , P 2b , P 2c of the second inverter 10 decreases in successive ones Time intervals t a , t b , t c of the first time window T a .
  • the total power consumption P Ta , P Tb , P Tc in one of the time intervals t a , t b , t c results in the present case by a summation of the output power P 1a , P 1b , P 1c of the first inverter 10 in one of the time intervals t a , t b , t c and the output power P 2a , P 2b , P 2c of the second inverter 10 in the same time interval t a , t b , t c .
  • the total power consumption P Ta , P Tb , P Tc of the two inverters 10 is different, at least in one operating state, over at least two successive time intervals t a , t b , t c , and differs in particular by at least 200 W, whereby in particular one maximum output power can be increased.
  • a total power consumption of the inverters, at least in one operating state may also be constant over at least two successive time intervals.
  • FIG. 4 shows exemplary power-time curves for the two inverters 10 for the first time window T a and a second time window T b during FIG. 5 exemplary Frequency-time curves for the two inverters 10 for the first time window T a and the second time window T b shows.
  • FIG. 4 is on an abscissa axis 30 a time and plotted on an ordinate axis 32, the output of the inverter 10.
  • FIG. 5 on an abscissa axis 34 a time and on an ordinate axis 36, the frequency of the inverter 10 is plotted.
  • the second time window T b directly adjoins the first time window T a .
  • the control unit 12 is provided to operate the two inverters 10 at least in one operating state together and at least within the second time window T b and subdivide the second time window T b into a third number of time intervals t a , t b , t c which is at least one greater than a fourth number of simultaneously operated inverters 10 within the time window T b .
  • the second time window T b has a fixed time duration, which is identical to the time duration of the first time window T a .
  • the second time window T b has a fixed time duration of 1 s.
  • a time duration of a second time window may also be different at a time duration of a first time window.
  • it can also be provided to vary a plurality of time windows with a network frequency and / or a multiple of the network frequency, in particular a double network frequency.
  • the two inverters 10 are also operated simultaneously in the second time window T b , so that the control unit 12 is provided for the second time window T b in three time intervals t a , t b , t c , which in particular at the three time intervals t a , t b , t c , in which the first time window T a is divided, are identical to divide.
  • the two time windows T a , T b have an equal number of time intervals t a , t b , t c with identical operating parameters, in particular frequencies and output powers, wherein the time intervals t a , t b , t c of the second time window T b however, are arranged in a reverse order compared to the time intervals t a , t b , t c of the first time window T a .
  • output power P ave4 of the second inverter 10 corresponds to The output power P ave2 of the second inverter 10 averaged over the first time window T a thus corresponds to an output power P ave 3 , P ave 4 of a target power P obj1 , P obj2 assigned by the control unit 12 for both inverters 10 averaged over the second time window T b .
  • FIG. 6 schematically shows a maximum achievable power range of the two inverters 10.
  • the output power of the first inverter 10 is plotted on an abscissa axis 38 and the output power of the second inverter 10 is plotted on an ordinate axis 40.
  • the cooking appliance device according to the invention has a larger maximum power range than a maximum power range of a cooking appliance device from the prior art.
  • the area 18 shows a power range which is unattainable by a cooking appliance device of the prior art, in particular because the cooking appliance device is operated in a state in which no flicker occurs. In this case, a maximum power range of about 94% of a total power range can be achieved.
  • the area 20 shows a power range, which is unattainable by a cooking appliance device according to the invention.
  • the maximum power range is limited only by a maximum supply voltage and / or a maximum current and / or by a flicker limit value of a Flickernorm.
  • a maximum power range of about 98% of a total power range can thus be achieved.
  • the maximum achievable power range thus increases in comparison to the maximum achievable power range of the prior art, since operation in a range between a state without flicker and the flicker limit value is possible.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern (10), welche dazu vorgesehen sind, jeweils wenigstens einen Induktor zu betreiben, und mit einer Steuereinheit (12), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wechselrichter (10) in zumindest einem Betriebszustand gemeinsam und zumindest innerhalb eines ersten Zeitfensters (Ta, Tb) durchgehend zu betreiben.
Um eine optimierte Leistungsversorgung bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (12) dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster (Ta, Tb) in eine erste Anzahl (M) an Zeitintervallen (ta, tb, tc) zu unterteilen, welche um zumindest eins größer ist als eine zweite Anzahl (N) an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern (10).

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Aus dem Stand der Technik sind Induktionskochfelder bekannt, welche zwei Wechselrichter und eine Steuereinheit aufweisen, welche dazu vorgesehen ist, die zwei Wechselrichter gemeinsam periodisch mit einer Periodendauer zu betrieben und zumindest innerhalb der Periodendauer durchgehend zu betreiben. Um Flicker und/oder ein Intermodulationsbrummen zu vermeiden, welches bei einem gleichzeitigen Betrieb von zwei Wechselrichtern auftreten kann, ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Periodendauer in zwei Zeitintervalle zu unterteilen.
  • Ferner ist aus der EP 1 951 003 A1 ein Induktionskochfeld bekannt, welches zwei Wechselrichter aufweist, welche gemeinsam periodisch mit einer Periodendauer betrieben werden. Dabei kann eine Steuereinheit dazu vorgesehen sein, die Periodendauer in drei Zeitintervalle zu unterteilen, wobei in einem der drei Zeitintervalle keiner der Wechselrichter betrieben wird. Dieser Betriebsmodus wird dabei insbesondere für niedrige Ausgangsleistungen verwendet.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Leistungsversorgung bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 11 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
  • Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern, insbesondere zumindest zwei, vorzugsweise zumindest vier und besonderes bevorzugt zumindest sechs Wechselrichtern, welche dazu vorgesehen sind, jeweils wenigstens einen Induktor zu betreiben, und mit einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wechselrichter, zumindest in einem Betriebszustand gemeinsam und zumindest innerhalb eines ersten Zeitfensters durchgehend zu betreiben.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster in eine erste Anzahl an Zeitintervallen zu unterteilen, welche um zumindest eins, vorzugsweise um genau eins, größer ist als eine zweite Anzahl an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern. Unter "einer Anzahl an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern" sollen dabei zumindest zwei Wechselrichter verstanden werden. Somit entspricht eine Anzahl an Zeitintervallen zumindest drei Zeitintervallen. Unter einer "Gargerätevorrichtung" soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Gargeräts, insbesondere eines Kochfelds und vorzugsweise eines Induktionskochfelds, verstanden werden. Insbesondere kann die Gargerätevorrichtung auch das gesamte Gargerät, insbesondere das gesamte Kochfeld und vorzugsweise das gesamte Induktionskochfeld, umfassen. Die Wechselrichter sind dazu vorgesehen, einen hochfrequenten Heizstrom für die Induktoren bereitzustellen. Dazu werden die Wechselrichter in zumindest einem Betriebszustand mit einer Frequenz von zumindest 1 kHz, vorteilhaft von wenigstens 10 kHz, vorzugsweise von mindestens 20 kHz und besonders bevorzugt von maximal 100 kHz betrieben. Der hochfrequente Heizstrom fließt dabei in zumindest einem Betriebszustand durch zumindest einen der Induktoren und ist insbesondere zu einem Erhitzen, insbesondere von Gargeschirr, insbesondere durch Wirbelstrom- und/oder Ummagnetisierungseffekte, vorgesehen. Ferner soll unter einem "Zeitfenster" insbesondere ein Zeitdauer zwischen 5 ms und 2,5 s, vorzugsweise zwischen 8 ms und 2,3 s und besonderes bevorzugt zwischen 9 ms und 2,1 s verstanden werden. Insbesondere ist eine minimale Zeitdauer des Zeitfensters dabei durch wenigstens eine Flickernorm vorgegeben. Unterhalb dieser minimalen Zeitdauer ist die wenigstens eine Flickernorm verletzt. Ferner ist eine maximale Zeitdauer des Zeitfensters durch eine thermische Trägheit des Gargeschirrs festgelegt. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine Betriebsdauer der Gargerätevorrichtung in zumindest ein, vorzugsweise zumindest zwei, vorteilhaft mehrere Zeitfenster, vorzugsweise mit derselben Zeitdauer, zu unterteilen, welche insbesondere unmittelbar aufeinanderfolgen. Ferner soll dabei unter "zumindest einem Teil der Wechselrichter" zumindest zwei Wechselrichter verstanden werden. Unter der Wendung, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wechselrichter zumindest innerhalb eines Zeitfensters "durchgehend zu betreiben", soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die zumindest zwei Wechselrichter zumindest innerhalb des Zeitfensters eine endliche Ausgangsleistung aufweisen, welche insbesondere von Null verschieden ist. Unter einer "Ausgangsleistung" eines Wechselrichters soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Leistung verstanden werden, welche an zumindest einem Ausgang des Wechselrichters in zumindest einem Betriebszustand bereitgestellt wird. Insbesondere wird die Ausgangsleistung dabei zumindest einem Induktor zugeführt. Vorzugsweise entspricht die Ausgangsleistung zumindest im Wesentlichen einer Leistungsaufnahme des Wechselrichters. Unter einer "Leistungsaufnahme" eines Wechselrichters soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Leistung verstanden werden, welche insbesondere von einem Stromnetz bereitgestellt wird und von dem Wechselrichter zumindest in einem Betriebszustand aufgenommen wird. Darunter, dass die Ausgangsleistung "zumindest im Wesentlichen" der Leistungsaufnahme des Wechselrichters entspricht, soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die beiden Leistungswerte um maximal 5 %, vorzugsweise maximal 3 % und besonderes bevorzugt maximal 1 % voneinander abweichen. Unter einem "Zeitintervall" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Zeitdauer zwischen 0,1 ms und 1,5 s, vorzugsweise zwischen 1 ms und 1 s und besonderes bevorzugt zwischen 0,1 s und 0,5 s verstanden werden. Insbesondere werden die Wechselrichter in diesem Fall zumindest über die Zeitdauer eines der Zeitintervalle zumindest im Wesentlichen mit einer konstanten Ausgangsleistung betrieben, welche insbesondere eine relative Schwankung von maximal 5 %, vorzugsweise von maximal 3 % und besonderes bevorzugt von maximal 1 % aufweist.
  • Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Leistungsversorgung bereitgestellt werden. Ferner kann vorteilhaft eine maximale Ausgangsleistung erhöht und/oder insbesondere eine Effizienz der Gargerätevorrichtung gesteigert werden. Ferner kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit erhöht werden. Des Weiteren kann die Gargerätevorrichtung vorteilhaft an verschiedene Anforderungen angepasst werden. Weiterhin kann insbesondere eine besonders gleichmäßige Leistungsabgabe erreicht und vorteilhaft eine gewählte Sollleistung möglichst exakt bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest zwei der betriebenen Wechselrichter, vorzugsweise alle betriebenen Wechselrichter, in zumindest einem der Zeitintervalle, vorzugsweise in allen Zeitintervallen, insbesondere in allen Zeitintervallen eines Zeitfensters, mit zumindest einer sich um mindestens 15 kHz, vorzugsweise mindestens 16 kHz und besonderes bevorzugt mindestens 17 kHz unterscheidenden Frequenz oder der gleichen Frequenz zu betreiben. Hierdurch kann insbesondere ein mögliches Intermodulationsbrummen reduziert und/oder vermieden werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die in dem ersten Zeitfenster betriebenen Wechselrichter derart zu betreiben, dass für jeden der betriebenen Wechselrichter eine über das erste Zeitfenster gemittelte Ausgangsleistung zumindest im Wesentlichen einer von der Steuereinheit zugewiesenen Sollleistung entspricht. Unter dem Ausdruck "derart zu betreiben" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, ein Betriebsparameter derart zu wählen, dass eine über das erste Zeitfenster gemittelte Ausgangsleistung zumindest im Wesentlichen einer von der Steuereinheit zugewiesenen Sollleistung entspricht. Unter einem "Betriebsparameter" soll dabei insbesondere die Zeitdauer der Zeitintervalle und/oder die Frequenz und/oder ein Tastgrad und/oder die Ausgangsleistung der Wechselrichter verstanden werden. Unter einem "Tastgrad" soll insbesondere ein Verhältnis einer Zeitdauer, in der ein periodisches Steuersignal der Wechselrichter innerhalb einer Periodendauer einen Einschaltwert annimmt, zur Periodendauer des Steuersignals verstanden werden. Vorzugsweise kann bei fester Schaltfrequenz einer der Wechselrichter durch eine Veränderung des Tastgrads die Ausgangsleistung der Wechselrichter verändert werden. Ferner soll unter einer "gemittelten Ausgangsleistung" insbesondere eine zeitlich gemittelte Ausgangsleistung verstanden werden, welche insbesondere einem arithmetischen Mittelwert der Ausgangsleistungen der einzelnen Zeitintervalle des Zeitfensters, insbesondere eines einzelnen Zeitfensters, entspricht. In diesem Zusammenhang soll unter der Wendung, dass die gemittelte Ausgangsleistung "zumindest im Wesentlichen" einer von der Steuereinheit zugewiesenen Sollleistung entspricht insbesondere verstanden werden, dass die beiden Leistungswerte um maximal 5 %, vorzugsweise maximal 3 % und besonderes bevorzugt maximal 1 % voneinander abweichen. In diesem Zusammenhang soll unter einer "Sollleistung" insbesondere eine Leistung verstanden werden, welche durch zumindest einen der Wechselrichter, effektiv bereitgestellt werden soll. Insbesondere kann die von der Steuereinheit zugewiesene Sollleistung dabei einer von einem Benutzer gewählten Leistung entsprechen. Hierdurch können mehrere Wechselrichter vorteilhaft gemeinsam betrieben und insbesondere ein mögliches Intermodulationsbrummen vermieden werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster derart in die erste Anzahl an Zeitintervallen zu unterteilen, dass sich aufeinanderfolgende, vorzugsweise alle, Zeitintervalle innerhalb des ersten Zeitfensters zumindest in einem Betriebsparameter unterscheiden. Unter "aufeinanderfolgenden Zeitintervallen" sollen in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest zwei Zeitintervalle, insbesondere zumindest zwei Zeitintervalle eines Zeitfensters, verstanden werden, welche insbesondere unmittelbar zeitlich aneinander grenzen. Darunter, dass zwei Zeitintervalle "unmittelbar zeitlich aneinander angrenzen" soll insbesondere verstanden werden, dass die beiden Zeitintervalle zumindest zeitlich gesehen unmittelbar hintereinander liegen und insbesondere zumindest einen gemeinsamen Zeitpunkt aufweisen. Hierdurch kann insbesondere vorteilhaft eine Sollleistung erreicht und insbesondere eine vorteilhaft gleichmäßige Leistungsabgabe erzielt werden, wodurch insbesondere Flicker reduziert werden kann.
  • Ist eine gesamte Leistungsaufnahme der Wechselrichter, insbesondere in einem Zeitintervall, zumindest in einem Betriebszustand zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle, vorzugsweise zumindest innerhalb des ersten Zeitfensters, zumindest im Wesentlichen konstant, kann vorteilhaft eine angeforderte Sollleistung bereitgestellt und eine Effizienz der Gargerätevorrichtung gesteigert werden. Ferner kann ein Flicker zumindest weitgehend vermieden werden. Vorteilhaft ist eine gesamte Leistungsaufnahme der Wechselrichter zumindest in einem Betriebszustand über alle aufeinanderfolgenden Zeitintervalle, vorzugsweise zumindest innerhalb eines Zeitfensters, zumindest im Wesentlichen konstant. Unter einer "gesamten Leistungsaufnahme der Wechselrichter" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Summe der Leistungsaufnahmen aller betriebenen Wechselrichter, insbesondere in einem Zeitintervall, verstanden werden. Unter der Wendung "zumindest im Wesentlichen" konstant soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine relative Abweichung der gesamten Leistungsaufnahme der Wechselrichter in zumindest zwei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen maximal 2 %, vorzugsweise maximal 1,5 % und besonderes bevorzugt maximal 1 % beträgt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine gesamte Leistungsaufnahme der Wechselrichter, insbesondere in einem Zeitintervall, zumindest in einem Betriebszustand zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle, vorzugsweise zumindest innerhalb des ersten Zeitfensters, zumindest wesentlich unterschiedlich ist. Vorteilhaft ist eine gesamte Leistungsaufnahme der Wechselrichter zumindest in einem Betriebszustand über alle Zeitintervalle, vorzugsweise zumindest innerhalb des ersten Zeitfensters, zumindest wesentlich unterschiedlich. Unter der Wendung "zumindest wesentlich" unterschiedlich soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine relative Abweichung der gesamten Leistungsaufnahme der Wechselrichter in zumindest zwei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zumindest 2 %, vorzugsweise zumindest 3 % und besonderes bevorzugt zumindest 4 % und insbesondere maximal 40 %, vorzugsweise maximal 20 % und besonderes bevorzugt maximal 10 % beträgt. Hierdurch kann insbesondere eine maximal erreichbare Leistung und/oder maximal erreichbare Sollleistung erhöht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Ausgangsleistung zumindest eines ersten Wechselrichters in aufeinanderfolgenden, insbesondere allen, Zeitintervallen des ersten Zeitfensters zumindest wesentlich steigt und eine Ausgangsleistung zumindest eines zweiten Wechselrichters in aufeinanderfolgenden, insbesondere allen, Zeitintervallen des ersten Zeitfensters zumindest wesentlich sinkt. Darunter, dass eine Ausgangsleistung eines Wechselrichters "zumindest wesentlich steigt und/oder sinkt" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine relative Abweichung der Leistungsaufnahme eines Wechselrichters in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen zumindest 2 %, vorteilhaft zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 20 % und besonderes bevorzugt zumindest 40 % beträgt. Hierdurch kann insbesondere ein Flicker reduziert werden. Ferner kann eine Betriebssicherheit der Gargerätevorrichtung vorteilhaft erhöht werden, da insbesondere Leistungsschwankungen, insbesondere bei einem Wechsel zwischen zwei Intervallen, minimiert werden können.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wechselrichter zumindest in einem Betriebszustand gemeinsam und zumindest innerhalb eines zweiten Zeitfensters, welches insbesondere von dem ersten Zeitfenster verschieden ist, durchgehend zu betreiben und die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das zweite Zeitfenster in eine dritte Anzahl an Zeitintervallen zu unterteilen, welche um zumindest eins, vorzugsweise genau eins, größer ist als eine vierte Anzahl an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern. Insbesondere ist das zweite Zeitfenster zumindest zeitlich gesehen vor und/oder hinter dem ersten Zeitfenster angeordnet. Vorzugsweise grenzt das zweite Zeitfenster an das erste Zeitfenster unmittelbar an. Dabei können sich das erste Zeitfenster und das zweite Zeitfenster insbesondere zumindest in einem Betriebsparameter unterscheiden. Ferner kann dabei auch die dritte Anzahl an Zeitintervallen von der ersten Anzahl an Zeitintervallen und/oder die vierte Anzahl an zu betreibenden Wechselrichtern von der zweiten Anzahl an zu betreibenden Wechselrichtern verschieden sein. Darunter, dass zwei Zeitfenster "unmittelbar aneinander angrenzen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die beiden Zeitfenster zumindest zeitlich gesehen unmittelbar hintereinander liegen und insbesondere zumindest einen gemeinsamen Zeitpunkt aufweisen. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz der Gargerätevorrichtung gesteigert werden. Ferner kann die Gargerätevorrichtung vorteilhaft an verschiedene Betriebsbedienungen angepasst werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass das zweite Zeitfenster unmittelbar an das erste Zeitfenster angrenzt und beide Zeitfenster eine gleiche Anzahl an Zeitintervallen mit identischen Betriebsparametern aufweisen, wobei die Zeitintervalle des zweiten Zeitfensters in einer im Vergleich zu den Zeitintervallen des ersten Zeitfensters umgekehrten Reihenfolge angeordnet sind. Unter einer "umgekehrten Reihenfolge" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die Zeitintervalle des ersten Zeitfensters in dem zweiten Zeitfenster derart anzuordnen, dass die Zeitintervalle in dem zweiten Zeitfenster eine im Vergleich zu einem Endpunkt des ersten Zeitfensters gespiegelte Reihenfolge aufweisen. Unter einem "Endpunkt des ersten Zeitfensters" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zeitpunkt des ersten Zeitfensters verstanden werden, welcher insbesondere unmittelbar an ein weiteres Zeitfenster, vorzugsweise das zweite Zeitfenster, angrenzt. Alternativ können die Zeitintervalle des zweiten Zeitfensters auch in einer beliebigen Reihenfolge angeordnet werden. Hierdurch kann Flicker weiter reduziert und eine Betriebssicherheit, insbesondere bei Anheben eines Gargeschirrs, weiter erhöht werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung, mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern, welche dazu vorgesehen sind, jeweils wenigstens einen Induktor zu betrieben und zumindest in einem Betriebsmodus gemeinsam und zumindest innerhalb eines ersten Zeitfensters durchgehend betrieben werden.
  • Es wird vorgeschlagen, dass das erste Zeitfenster in eine erste Anzahl an Zeitintervallen unterteilt wird, welche um zumindest eins größer ist als eine zweite Anzahl an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern.
  • 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 mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung mit zwei Wechselrichtern,
    Fig. 2
    schematische, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Frequenz-Kurven für die zwei Wechselrichter,
    Fig. 3
    beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurven für die zwei Wechselrichter für ein erstes Zeitfenster,
    Fig. 4
    beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurven für die zwei Wechselrichter für das erste Zeitfenster und ein zweites Zeitfenster,
    Fig. 5
    beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Frequenz-Zeit-Kurven für die zwei Wechselrichter und
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung eines maximal erreichbaren Leistungsbereichs der erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung.
  • Figur 1 zeigt ein beispielhaftes als Induktionskochfeld ausgebildetes Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung in einer schematischen Draufsicht. Die Gargerätevorrichtung weist eine Kochfeldplatte mit zwei Heizzonen 14 auf. Ferner weist die Gargerätevorrichtung eine Bedieneinheit 16 auf. Die Bedieneinheit 16 dient dabei zur Eingabe und/oder Auswahl einer Leistungsstufe durch einen Benutzer. Des Weiteren weist die Gargerätevorrichtung im vorliegenden Fall zwei Wechselrichter 10 auf. Die Wechselrichter 10 sind dabei unterhalb der Kochfeldplatte des Gargeräts angeordnet. Außerdem weist die Gargerätevorrichtung zwei Induktoren (nicht dargestellt) auf. Die zwei Induktoren sind unterhalb der Kochfeldplatte angeordnet. Jeder Induktor ist dabei einer der zwei Heizzonen 14 zugeordnet. Ferner ist jeder Induktor einem der zwei Wechselrichter 10 zugeordnet. Des Weiteren weist die Kochfeldvorrichtung eine Steuereinheit 12 auf. Die Steuereinheit 12 weist zumindest eine Recheneinheit und zumindest eine Speichereinheit auf. Ein Steuerprogramm ist dabei auf der Speichereinheit hinterlegt und kann während eines Betriebs der Gargerätevorrichtung abgerufen werden. Die Steuereinheit 12 ist dazu vorgesehen, die zwei Wechselrichter 10 zu betreiben. Ferner bildet die Steuereinheit 12 zusammen mit den Induktoren eine Detektionseinheit zum Detektieren eines Gargeschirrs. Dazu kann die Steuereinheit 12 die Induktoren als induktive Sensoren zum Detektieren des Gargeschirrs verwenden. Ferner ist jeder der zwei Wechselrichter 10 dazu vorgesehen, einen der Induktoren mit einem hochfrequenten Heizstrom zu versorgen, wodurch insbesondere ein auf der Kochfeldplatte aufgestelltes Gargeschirr induktiv erhitzt werden kann. Dabei ist eine erfindungsgemäße Gargerätevorrichtung jedoch nicht auf zwei Wechselrichter und/oder zwei Induktoren beschränkt, sondern kann eine beliebige Anzahl an Wechselrichtern und/oder Induktoren aufweisen. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Gargerätevorrichtung auch für ein Matrixkochfeld vorgesehen sein. Ferner kann eine Gargerätevorrichtung auch eine zusätzliche Schalteinheit aufweisen, welche dazu vorgesehen ist, einen Leitungspfad zwischen Wechselrichtern und Induktoren zu unterbrechen und/oder einem Induktor mehrere Wechselrichter zuzuweisen.
  • Im vorliegenden Fall kann ein Bediener mittels der Bedieneinheit 16 eine Leistungsstufe für jede der zwei Heizzonen 14 wählen. Anhand des gewählten Werts kann die Steuereinheit 12 eine Sollleistung Pobj1, Pobj2 für die zwei Wechselrichter 10 festlegen. Im vorliegenden Fall entspricht die von dem Bediener gewählte Leistungsstufe direkt der Sollleistung Pobj1, Pobj2 der zwei Wechselrichter 10. Soll nun ein Gargeschirr erhitzt werden, prüft die Steuereinheit 12 und/oder die Detektionseinheit zunächst, ob zu einer induktiven Erwärmung taugliches Gargeschirr auf den Heizzonen 14 der Kochfeldplatte platziert ist. Ist dies der Fall, so bestimmt die Steuereinheit 12 und/oder die Detektionseinheit in einem nächsten Schritt auf bekannte Art und Weise für verschiedene Tastgrade eine Leistungs-Frequenz-Kurve einer gegebenen Kombination aus Induktor und Gargeschirr. Dabei ändert die Steuereinheit 12 für einen festen Tastgrad schrittweise eine Frequenz eines Steuersignals der Wechselrichter 10 ausgehend von einer Höchstfrequenz fmax zu einer jeweiligen Mindestfrequenz fmin1, fmin2. Beispielhaft ergeben sich für die zwei Wechselrichter 10 dabei die in Figur 2 gezeigten Leistungs-Frequenz-Kurven. Dabei ist auf einer Abszissenachse 22 die Frequenz der Wechselrichter 10 und auf einer Ordinatenachse 24 die Ausgangsleistung der Wechselrichter 10 aufgetragen. Im vorliegenden Fall weist der erste der zwei Wechselrichter 10 eine maximale Ausgangsleistung von 2300 W auf. Der zweite Wechselrichter 10 weist eine maximale Ausgangsleistung von 2350 W auf.
  • Figur 3 zeigt beispielhafte, nicht maßstabsgetreue Leistungs-Zeit-Kurven für die zwei Wechselrichter 10. Dabei ist auf einer Abszissenachse 26 jeweils eine Zeit und auf einer Ordinatenachse 28 jeweils die Ausgangsleistung der Wechselrichter 10 aufgetragen. In einem Betriebszustand, in welchem lediglich einer der zwei Wechselrichter 10 betrieben wird, kann die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen sein, eine Ausgangsleistung kontinuierlich bereitzustellen. In einem Betriebszustand, in welchem die Wechselrichter 10 gleichzeitig kontinuierlich mit einer Frequenzdifferenz größer gleich 17 kHz betreibbar sind, ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, die Wechselrichter 10 kontinuierlich zu betreiben. In einem Betriebszustand, in welchem die Wechselrichter 10 gleichzeitig betrieben werden sollen und nicht kontinuierlich betreibbar sind, ist die Steuereinheit 12 hingegen dazu vorgesehen, die Wechselrichter 10 gemeinsam und zumindest innerhalb eines ersten Zeitfensters Ta durchgehend zu betreiben und das erste Zeitfenster Ta in eine Anzahl M an Zeitintervallen ta, tb, tc zu unterteilen, wobei eine Anzahl N an Wechselrichtern 10 gleichzeitig betrieben werden sollen. Dabei ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, abhängig von den Sollleistungen Pobj1, Pobj2 der Wechselrichter 10 geeignete Frequenzen f1a, f1b, f1c, f2a, f2b, f2c und/oder Zeitdauern der Zeitintervalle ta, tb, tc zu bestimmen. Dazu ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, die folgende Matrixgleichung zu lösen: A ⋅ x = b
    Figure imgb0001
  • Eine Matrix A setzt sich dabei aus den Ausgangsleistungen P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c jedes Wechselrichters 10 (Reihen i) in den verschiedenen Zeitintervallen ta, tb, tc (Spalten j) zusammen. Somit ergibt sich für jedes Element der Matrix A ein Wert Pij. Eine Anzahl der Reihen entspricht dabei der Anzahl N an betriebenen Wechselrichtern 10. Ferner entspricht eine Anzahl der Spalten der Anzahl M an Zeitintervallen ta, tb, tc. Allgemein entspricht die Matrix A somit einer N × M - Matrix. Des Weiteren setzt sich ein M × 1 - Vektor x aus einer normierten Zeitdauer rj der Zeitintervalle ta, tb, tc zusammen, wobei eine Zeitdauer eines der Zeitintervalle ta, tb, tc insbesondere durch eine Zeitdauer des Zeitfensters Ta, Tb normiert wird. Ferner setzt sich ein N × 1 - Vektor b aus den Sollleistung Pobj1, Pobj2 der Wechselrichter 10 zusammen. Allgemein kann die Matrixgleichung bzw. das Gleichungssystem gelöst werden, wenn die Anzahl M zumindest gleich groß ist wie die Anzahl N.
  • Ferner weisen die Zeitintervalle ta, tb, tc und/oder die normierten Zeitdauern rj folgenden Zusammenhang auf: Σr j = Σt j / T a , b = 1
    Figure imgb0002
  • Hierdurch reduziert sich eine Anzahl unbekannter Variablen in der zu lösenden Matrixgleichung um 1. Ist dabei die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster Ta in eine Anzahl M an Zeitintervallen zu unterteilen, welche gleich einer Anzahl N an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern ist, weist die Matrixgleichung keine Lösung auf, da ein überbestimmtes Gleichungssystem vorliegt (N > M).
  • Aus diesem Grund ist in diesem Fall die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, eine gesamte Leistungsaufnahme PTa, PTb, PTc der Wechselrichter 10 über aufeinanderfolgende Zeitintervalle ta, tb, tc konstant zu halten. In diesem Fall gilt: ΣP ij = ΣP obji für alle j
    Figure imgb0003
  • Hierdurch reduziert sich eine Anzahl zu lösender Gleichungen ebenfalls um eins. Somit liegt ein bestimmtes Gleichungssystem vor und die Matrixgleichung kann gelöst werden (N = M). Dies entspricht dabei einem Zustand, in welchem kein Flicker auftritt.
  • Die erfindungsgemäße Gargerätevorrichtung schlägt nun vor, dass die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster Ta in eine erste Anzahl M an Zeitintervallen ta, tb, tc zu unterteilen, welche um zumindest eins größer ist als eine zweite Anzahl N an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern 10. Somit ergibt sich ein bestimmtes Gleichungssystem auch wenn lediglich Gleichung (2) erfüllt wird. Somit kann eine gesamte Leistungsaufnahme PTa, PTb, PTc der Wechselrichter 10 zumindest in einem Betriebszustand zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle ta, tb, tc unterschiedlich sein, wodurch insbesondere eine maximale Ausgangsleistung der Gargerätevorrichtung erhöht werden kann.
  • Ferner kann zumindest in einem Betriebszustand eine gesamte Leistungsaufnahme PTa, PTb, PTc der Wechselrichter 10 zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle ta, tb, tc konstant sein, wodurch insbesondere Gleichung (3) erfüllt wird. In diesem Fall ergibt sich ein unterbestimmtes Gleichungssystem bei der Lösung der Matrixgleichung, wodurch sich unendlich viele Lösungen für eine Einteilung der Zeitintervalle ta, tb, tc ergeben. In diesem Fall ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, die Zeitintervalle ta, tb, tc derart zu wählen, dass ein möglichst effizienter Betrieb der Gargerätevorrichtung ermöglicht wird.
  • Ein derartiges Steuerprogramm und/oder maximale und/oder minimale Zeitdauern der Zeitintervalle ta, tb, tc und/oder der Zeitfenster Ta, Tb sind dabei in der Speichereinheit der Steuereinheit 12c hinterlegt.
  • Im vorliegenden Fall sollen zwei Wechselrichter 10 gleichzeitig betrieben werden, so dass die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster Ta in drei Zeitintervalle ta, tb, tc zu unterteilen. Das erste Zeitfenster Ta weist dabei eine feste Zeitdauer von 1 s auf. Die drei Zeitintervalle ta, tb, tc weisen im vorliegenden Fall verschiedene Zeitdauern auf. Ein erstes Zeitintervall ta weist eine Zeitdauer von 460 ms auf. Ein zweites Zeitintervall tb weist eine Zeitdauer von 490 ms auf. Ein drittes Zeitintervall tc weist eine Zeitdauer von 50 ms auf. Ferner ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, das erste Zeitfenster Ta derart in die drei Zeitintervalle ta, tb, tc zu unterteilen, dass sich aufeinanderfolgende Zeitintervalle ta, tb, tc innerhalb des ersten Zeitfensters Ta zumindest in einem Betriebsparameter unterscheiden. Im vorliegenden Fall unterschieden sich die drei Zeitintervalle ta, tb, tc in einer Zeitdauer der Zeitintervalle ta, tb, tc, einer Frequenz f1a, f1b, f1c, f2a, f2b, f2c der zwei Wechselrichter 10 und in einer Ausgangsleistung P1a, P1b, P1c, P2a, P2b, P2c der zwei Wechselrichter 10.
  • Der erste Wechselrichter 10 weist über eine gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine konstante Ausgangsleistung P1a und/oder eine konstante Frequenz f1a auf. Ferner weist der erste Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine Ausgangsleistung P1a auf, welche der maximalen Ausgangsleistung des ersten Wechselrichters 10 entspricht. Der erste Wechselrichter 10 weist somit im vorliegenden Fall über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine Ausgangsleistung P1a von 2300 W auf. Des Weiteren weist der erste Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine Frequenz f1a auf, welche der Mindestfrequenz fmin1 des ersten Wechselrichters 10 entspricht (vgl. Figur 2). Der erste Wechselrichter 10 weist dabei über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine Frequenz f1a von 41.7 kHz auf. Des Weiteren weist der erste Wechselrichter 10 über eine gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb eine konstante Ausgangsleistung P1b und/oder eine konstante Frequenz f1b auf. Der erste Wechselrichter 10 weist dabei im zweiten Zeitintervall tb eine kleinere Ausgangsleistung P1b als im ersten Zeitintervall ta auf. Der erste Wechselrichter 10 weist dabei im vorliegenden Fall über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb eine Ausgangsleistung P1b von 1630 W auf. Des Weiteren weist der erste Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb eine Frequenz f1b von 46.3 kHz auf.
  • Der erste Wechselrichter 10 weist dabei im zweiten Zeitintervall tb eine größere Frequenz f1b als im ersten Zeitintervall ta auf. Ferner weist der erste Wechselrichter 10 über eine gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine konstante Ausgangsleistung P1c und/oder eine konstante Frequenz f1c auf. Der erste Wechselrichter 10 weist dabei im dritten Zeitintervall tc eine kleiner Ausgangsleistung P1c als im zweiten Zeitintervall tb auf. Der erste Wechselrichter 10 weist dabei im vorliegenden Fall über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine Ausgangsleistung P1c von 850 W auf. Der erste Wechselrichter 10 weist im dritten Zeitintervall tc eine größere Frequenz f1c als im zweiten Zeitintervall tb auf. Des Weiteren weist der erste Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine Frequenz f1c von 58,8 kHz auf.
  • Ferner ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, den in dem ersten Zeitfenster Ta betriebenen ersten Wechselrichter 10 derart zu betreiben, dass für den ersten Wechselrichter 10 eine über das erste Zeitfenster Ta gemittelte Ausgangsleistung Pave1 der von der Steuereinheit 12 zugewiesenen Sollleistung Pobj1 entspricht. Im vorliegenden Fall beträgt die von der Steuereinheit 12 und/oder einem Bediener angeforderte Sollleistung Pobj1 1900 W. Die über das erste Zeitfenster Ta gemittelte Ausgangsleistung Pave1 des ersten Wechselrichters 10 beträgt ebenfalls 1900 W.
  • Der zweite Wechselrichter 10 weist über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine konstante Ausgangsleistung P2a und/oder eine konstante Frequenz f2a auf. Der zweite Wechselrichter 10 weist dabei im vorliegenden Fall über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine Ausgangsleistung P2a von 710 W auf. Des Weiteren weist der zweite Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine Frequenz f2a von 58,7 kHz auf. Ferner weist der zweite Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb eine konstante Ausgangsleistung P2b und/oder eine konstante Frequenz f2b auf. Der zweite Wechselrichter 10 weist dabei im zweiten Zeitintervall tb eine größere Ausgangsleistung P2b als im ersten Zeitintervall ta auf. Der zweite Wechselrichter 10 weist dabei im vorliegenden Fall über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb eine Ausgangsleistung P2b von 1600 W auf. Der zweite Wechselrichter 10 weist dabei im zweiten Zeitintervall tb eine kleinere Frequenz f2b als im ersten Zeitintervall ta auf. Des Weiteren weist der zweite Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb eine Frequenz f2b von 46.3 kHz auf. Ferner weist der zweite Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine konstante Ausgangsleistung P2c und/oder eine konstante Frequenz f2c auf. Ferner weist der zweite Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine Ausgangsleistung P2c auf, welche der maximalen Ausgangsleistung des ersten Wechselrichters 10 entspricht. Der zweite Wechselrichter 10 weist dabei im dritten Zeitintervall tc eine größere Ausgangsleistung P2c als im zweiten Zeitintervall tb auf. Der erste Wechselrichter 10 weist somit im vorliegenden Fall über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine Ausgangsleistung P2c von 2350 W auf. Des Weiteren weist der zweite Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine Frequenz f2c auf, welche der Mindestfrequenz fmin2 des zweiten Wechselrichters 10 entspricht (vgl. Figur 2). Der zweite Wechselrichter 10 weist somit im dritten Zeitintervall tc eine kleinere Frequenz f2c als im zweiten Zeitintervall tb auf. Der zweite Wechselrichter 10 weist dabei über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine Frequenz f2c von 41.8 kHz auf.
  • Dabei ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, den in dem ersten Zeitfenster Ta betriebenen zweiten Wechselrichter 10 derart zu betreiben, dass für den zweiten Wechselrichter 10 eine über das erste Zeitfenster Ta gemittelte Ausgangsleistung Pave2 der von der Steuereinheit 12 zugewiesenen Sollleistung Pobj2 entspricht. Im vorliegenden Fall beträgt die von der Steuereinheit 12 und/oder einem Bediener angeforderte Sollleistung Pobj2 1200 W. Die über das erste Zeitfenster Ta gemittelte Ausgangsleistung Pave2 des zweiten Wechselrichters 10 beträgt dabei ebenfalls 1200 W.
  • Des Weiteren ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, die zwei Wechselrichter 10 zumindest in einem der Zeitintervalle ta, tb, tc mit einer sich um mindestens 15 kHz unterscheidenden Frequenz oder der gleichen Frequenz zu betreiben. Dabei weist der erste Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta eine höhere Ausgangsleistung P1a und/oder eine kleinere Frequenz f1a als der zweite Wechselrichter 10 auf. Über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb weist der erste Wechselrichter 10 eine höhere Ausgangsleistung P1b als der zweite Wechselrichter 10 auf. Dabei weist der erste Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb jedoch eine gleiche Frequenz f1b wie der zweite Wechselrichter 10 auf. Somit werden die zwei Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des zweiten Zeitintervalls tb mit der gleichen Frequenz betrieben. Außerdem weist der erste Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc eine kleinere Ausgangsleistung P1c und/oder eine höhere Frequenz f1c als der zweite Wechselrichter 10 auf. Somit werden die zwei Wechselrichter 10 über die gesamte Dauer des ersten Zeitintervalls ta und über die gesamte Dauer des dritten Zeitintervalls tc mit einer sich um 17 kHz unterscheidenden Frequenz betrieben. Ferner steigt die Ausgangsleistung P1a, P1b, P1c des ersten Wechselrichters 10 in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen ta, tb, tc des ersten Zeitfensters Ta und die Ausgangsleistung P2a, P2b, P2c des zweiten Wechselrichters 10 sinkt in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen ta, tb, tc des ersten Zeitfensters Ta.
  • Die gesamte Leistungsaufnahme PTa, PTb, PTc in einem der Zeitintervalle ta, tb, tc ergibt sich im vorliegenden Fall durch eine Summation der Ausgangsleistung P1a, P1b, P1c des ersten Wechselrichters 10 in einem der Zeitintervalle ta, tb, tc und der Ausgangsleistung P2a, P2b, P2c des zweiten Wechselrichters 10 in demselben Zeitintervall ta, tb, tc. Im vorliegenden Fall ist dabei die gesamte Leistungsaufnahme PTa, PTb, PTc der zwei Wechselrichter 10 zumindest in einem Betriebszustand zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle ta, tb, tc unterschiedlich und unterschiedet sich insbesondere um zumindest 200 W, wodurch insbesondere eine maximale Ausgangsleistung erhöht werden kann. Alternativ kann eine gesamte Leistungsaufnahme der Wechselrichter zumindest in einem Betriebszustand zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle jedoch auch konstant sein.
  • Figur 4 zeigt beispielhafte Leistungs-Zeit-Kurven für die zwei Wechselrichter 10 für das erste Zeitfenster Ta und ein zweites Zeitfenster Tb, während Figur 5 beispielhafte Frequenz-Zeit-Kurven für die zwei Wechselrichter 10 für das erste Zeitfenster Ta und das zweites Zeitfenster Tb zeigt. In Figur 4 ist auf einer Abszissenachse 30 eine Zeit und auf einer Ordinatenachse 32 die Ausgangsleistung der Wechselrichter 10 aufgetragen. In Figur 5 ist auf einer Abszissenachse 34 eine Zeit und auf einer Ordinatenachse 36 die Frequenz der Wechselrichter 10 aufgetragen. Im vorliegenden Fall grenzt das zweite Zeitfenster Tb unmittelbar an das erste Zeitfenster Ta an. Dabei ist die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen, die zwei Wechselrichter 10 zumindest in einem Betriebszustand gemeinsam und zumindest innerhalb des zweiten Zeitfensters Tb durchgehend zu betreiben und das zweite Zeitfenster Tb in eine dritte Anzahl an Zeitintervallen ta, tb, tc zu unterteilen, welche um zumindest eins größer ist als eine vierte Anzahl an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern 10 innerhalb des Zeitfensters Tb. Im vorliegenden Fall weist das zweite Zeitfenster Tb eine feste Zeitdauer auf, welche mit der Zeitdauer des ersten Zeitfensters Ta identisch ist. Somit weist das zweite Zeitfenster Tb eine feste Zeitdauer von 1 s auf. Alternativ kann in diesem Fall eine Zeitdauer eines zweiten Zeitfensters jedoch auch zu einer Zeitdauer eines ersten Zeitfensters verschieden sein. Ferner kann auch vorgesehen sein, mehrere Zeitfenster mit einer Netzfrequenz und/oder einem Vielfachen der Netzfrequenz, insbesondere einer doppelten Netzfrequenz, zu variieren.
  • Ferner werden die zwei Wechselrichter 10 auch in dem zweiten Zeitfenster Tb gleichzeitig betrieben, so dass die Steuereinheit 12 dazu vorgesehen ist, das zweite Zeitfenster Tb in drei Zeitintervalle ta, tb, tc, welche insbesondere zu den drei Zeitintervallen ta, tb, tc, in welche das erste Zeitfenster Ta unterteilt ist, identisch sind, zu unterteilen. Somit weisen die beiden Zeitfenster Ta, Tb eine gleiche Anzahl an Zeitintervallen ta, tb, tc mit identischen Betriebsparametern, insbesondere Frequenzen und Ausgangsleistungen, auf, wobei die Zeitintervalle ta, tb, tc des zweiten Zeitfensters Tb jedoch in einer im Vergleich zu den Zeitintervallen ta, tb, tc des ersten Zeitfensters Ta umgekehrten Reihenfolge angeordnet sind. Dabei entspricht eine über das zweite Zeitfenster Tb gemittelte Ausgangsleistung Pave3 des ersten Wechselrichters 10 der über das erste Zeitfenster Ta gemittelte Ausgangsleistung Pave1 des ersten Wechselrichters 10. Ferner entspricht eine über das zweite Zeitfenster Tb gemittelte Ausgangsleistung Pave4 des zweiten Wechselrichters 10 der über das erste Zeitfenster Ta gemittelten Ausgangsleistung Pave2 des zweiten Wechselrichters 10. Somit entspricht für beide Wechselrichter 10 eine über das zweite Zeitfenster Tb gemittelte Ausgangsleistung Pave3, Pave4 einer von der Steuereinheit 12 zugewiesenen Sollleistung Pobj1, Pobj2.
  • Figur 6 zeigt schematisch einen maximal erreichbaren Leistungsbereich der zwei Wechselrichter 10. Dabei ist auf einer Abszissenachse 38 die Ausgangsleistung des ersten Wechselrichters 10 und auf einer Ordinatenachse 40 die Ausgangsleistung des zweiten Wechselrichters 10 aufgetragen. Die erfindungsgemäße Gargerätevorrichtung weist dabei einen größeren maximalen Leistungsbereich auf, als ein maximaler Leistungsbereich einer Gargerätevorrichtung aus dem Stand der Technik. Der Bereich 18 zeigt einen Leistungsbereich, welcher von einer Gargerätevorrichtung des Stands der Technik unerreichbar ist, insbesondere da die Gargerätevorrichtung dabei in einem Zustand betrieben wird, in welchem kein Flicker auftritt. Dabei kann ein maximaler Leistungsbereich von etwa 94 % eines gesamten Leistungsbereichs erreicht werden. Der Bereich 20 zeigt einen Leistungsbereich, welcher von einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung unerreichbar ist. Im vorliegenden Fall wird der maximale Leistungsbereich lediglich von einer maximal lieferbaren Netzspannung und/oder einen maximalen Strom und/oder von einem Flickergrenzwert einer Flickernorm begrenzt. Insgesamt kann im vorliegenden Fall somit ein maximaler Leistungsbereich von etwa 98 % eines gesamten Leistungsbereichs erreicht werden. Der maximale erreichbare Leistungsbereich vergrößert sich somit im Vergleich zum maximal erreichbaren Leistungsbereich des Stands der Technik, da ein Betrieb in einem Bereich zwischen einem Zustand ohne Flicker und dem Flickergrenzwert möglich ist.
    • Bezugszeichen
    • 10
    Wechselrichter
    12
    Steuereinheit
    14
    Heizzone
    16
    Bedieneinheit
    18
    Leistungsbereich
    20
    Leistungsbereich
    22
    Abszissenachse
    24
    Ordinatenachse
    26
    Abszissenachse
    28
    Ordinatenachse
    30
    Abszissenachse
    32
    Ordinatenachse
    34
    Abszissenachse
    36
    Ordinatenachse
    38
    Abszissenachse
    40
    Ordinatenachse
    A
    Matrix
    b
    Vektor
    fmax
    Höchstfrequenz
    fmin1
    Mindestfrequenz
    fmin2
    Mindestfrequenz
    f1a
    Frequenz
    f1b
    Frequenz
    f1c
    Frequenz
    f2a
    Frequenz
    f2b
    Frequenz
    f2c
    Frequenz
    N
    M Anzahl Zeitintervalle Anzahl Wechselrichter
    Pave1
    Gemittelte Ausgangsleistung
    Pave2
    Gemittelte Ausgangsleistung
    Pave3
    Gemittelte Ausgangsleistung
    Pave4
    Gemittelte Ausgangsleistung
    Pobj1
    Sollleistung
    Pobj2
    Sollleistung
    PTa
    Gesamte Leistungsaufnahme
    PTb
    Gesamte Leistungsaufnahme
    PTc
    Gesamte Leistungsaufnahme
    P1a
    Ausgangsleistung
    P1b
    Ausgangsleistung
    P1c
    Ausgangsleistung
    P2a
    Ausgangsleistung
    P2b
    Ausgangsleistung
    P2c
    Ausgangsleistung
    Pij
    Matrixwert
    rj
    Normierte Zeitdauer
    Ta
    Zeitfenster
    Tb
    Zeitfenster
    ta
    Zeitintervall
    tb
    Zeitintervall
    tc
    Zeitintervall
    x
    Vektor

Claims (11)

  1. Gargerätevorrichtung, insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern (10), welche dazu vorgesehen sind, jeweils wenigstens einen Induktor zu betreiben, und mit einer Steuereinheit (12), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wechselrichter (10) in zumindest einem Betriebszustand gemeinsam und zumindest innerhalb eines ersten Zeitfensters (Ta, Tb) durchgehend zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster (Ta, Tb) in eine erste Anzahl (M) an Zeitintervallen (ta, tb, tc) zu unterteilen, welche um zumindest eins größer ist als eine zweite Anzahl (N) an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern (10).
  2. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu vorgesehen ist, zumindest zwei der betriebenen Wechselrichter (10) in zumindest einem der Zeitintervalle (ta, tb, tc) mit zumindest einer sich um mindestens 15 kHz unterscheidenden Frequenz oder der gleichen Frequenz zu betreiben.
  3. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu vorgesehen ist, die in dem ersten Zeitfenster (Ta, Tb) betriebenen Wechselrichter (10) derart zu betreiben, dass für jeden der betriebenen Wechselrichter (10) eine über das erste Zeitfenster (Ta, Tb) gemittelte Ausgangsleistung (Pave1, Pave2) zumindest im Wesentlichen einer von der Steuereinheit (12) zugewiesenen Sollleistung (Pobj1, Pobj2) entspricht.
  4. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu vorgesehen ist, das erste Zeitfenster (Ta, Tb) derart in die erste Anzahl (M) an Zeitintervallen (ta, tb, tc) zu unterteilen, dass sich aufeinanderfolgende Zeitintervalle (ta, tb, tc) innerhalb des ersten Zeitfensters (Ta, Tb) zumindest in einem Betriebsparameter unterscheiden.
  5. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesamte Leistungsaufnahme (PTa, PTb, PTc) der Wechselrichter (10) zumindest in einem Betriebszustand zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle (ta, tb, tc) zumindest im Wesentlichen konstant ist.
  6. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesamte Leistungsaufnahme (PTa, PTb, PTc) der Wechselrichter (10) zumindest in einem Betriebszustand zumindest über zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle (ta, tb, tc) zumindest wesentlich unterschiedlich ist.
  7. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsleistung (P1a, P1b, P1c) zumindest eines ersten Wechselrichters (10) in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen (ta, tb, tc) des ersten Zeitfensters (Ta, Tb) zumindest wesentlich steigt und eine Ausgangsleistung (P2a, P2b, P2c) zumindest eines zweiten Wechselrichters 10 in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen (ta, tb, tc) des ersten Zeitfensters (Ta, Tb) zumindest wesentlich sinkt.
  8. Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wechselrichter (10) zumindest in einem Betriebszustand gemeinsam und zumindest innerhalb eines zweiten Zeitfensters (Ta, Tb) durchgehend zu betreiben und die Steuereinheit (12) dazu vorgesehen ist, das zweite Zeitfenster (Ta, Tb) in eine dritte Anzahl an Zeitintervallen (ta, tb, tc) zu unterteilen, welche um zumindest eins größer ist als eine vierte Anzahl an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern (10).
  9. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zeitfenster (Ta, Tb) unmittelbar an das erste Zeitfenster (Ta, Tb) angrenzt und beide Zeitfenster (Ta, Tb) eine gleiche Anzahl an Zeitintervallen (ta, tb, tc) mit identischen Betriebsparametern aufweisen, wobei die Zeitintervalle (ta, tb, tc) des zweiten Zeitfensters (Ta, Tb) in einer im Vergleich zu den Zeitintervallen (ta, tb, tc) des ersten Zeitfensters (Ta, Tb) umgekehrten Reihenfolge angeordnet sind.
  10. Gargerät, insbesondere Induktionskochfeld, mit einer Gargerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Verfahren zum Betrieb einer Gargerätevorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Mehrzahl von Wechselrichtern (10), welche dazu vorgesehen sind, jeweils wenigstens einen Induktor zu betrieben und zumindest ein Teil der Wechselrichter (10) zumindest in einem Betriebsmodus gemeinsam und zumindest innerhalb eines ersten Zeitfensters (Ta, Tb) durchgehend betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitfenster (Ta, Tb) in eine erste Anzahl (M) an Zeitintervallen (ta, tb, tc) unterteilt wird, welche um zumindest eins größer ist als eine zweite Anzahl (N) an gleichzeitig zu betreibenden Wechselrichtern (10).
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