CN101208994B - 为感应装置中的多个感应线圈提供功率的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于使对感应炉台(11)的感应线圈(L1，L2)的运行具有尽可能小的噪音。该目的可以通过如下方式实现，以公共频率f_g(运行模式a)运行感应线圈(L1，L2)或以大约为18kHz的频率差Δf运行，尤其是在交替运行期间。在所述运行模式间的往复变化，可以实现在平均值上到达感应线圈(L1，L2)功率的预定值(P1，P2)，而同时可以防止干扰噪音的产生。

Description

为感应装置中的多个感应线圈提供功率的方法和设备

应用领域以及现在技术

本发明涉及一种为感应装置中的多个感应线圈提供功率的方法以及实现这种方法的设备。

在感应炉台(Induktionskochmulde)中常常会出现这样的问题，即在多个加热盘(Kochstelle)运行时会导致可察觉的噪音。这种噪音会使让操作人员在某种程度上感觉不舒服，这不仅是由于噪音本身，也是由于噪音会引起操作人员对感应炉台是否出现问题的猜测。而噪音感觉则相关联于声级强度及与人类听觉曲线的匹配度，也就是相关联于噪音频率。

很多原因会引起这种噪音。其中一原因是因为在感应线圈下设置有用于控制磁场的铁氧体(Ferrite)。这种铁氧体会相关联于感应线圈的工作频率而经历磁致伸缩，即经历长度变化。这至少部分地会施加到所用的烹饪用具上。尽管感应线圈的工作频率通常在可听范围之上，然而通过与其它运行的感应线圈的相互调制，就会听见噪音。因此，就会由于工作频率及其高次谐波的频率差而产生能够听得见的合成音。另外当感应线圈用的两个频率转换器连接到公共电源电压时，也会产生相互调制。在这种情况下，其中一个频率转换器就会对另一频率转换器用的电源电压进行调制。

问题与解决方案

本发明旨在提供一种前面提到的方法及设备，借助所述方法及设备可以避免现有技术的问题，尤其是有利于使得多个感应线圈的运行能够产生尽可能小的噪音。

各感应线圈都通过适当的频率转换器或适当的频率转换器单元而提供功率。根据本发明，在多个感应线圈共同运行时，用于单个感应线圈的运行频率或各频率转换器的频率相关联于所给定的功率，或相关联于操作人员输入与频率之间的差值相关的功率要求值，根据以下可能的运行模式，频率之间的差值即频率差：

a)频率差接近零值，优选为零。

b)频率差小于1kHz，即尽管有利地存在，但是相对较小。

c)频率差在15kHz和25kHz之间，并不再位于听觉范围内。

在第一种运行模式a)中不会产生频率差。因此不会产生相干扰的相互调制及音响效应(hoerbare Auswirkung)。

在第二中运行模式b)中，运行中的频率相互非常接近。在此，频率差优选为甚至是500Hz或更低。此处，尽管感应线圈的设定频率或运行频率会引起一定的相互调制，但是由于只是很小的频率差所以其不会被感知，因为其位于一般人耳相对不敏感的人类听力曲线区域。

在第三种运行模式c)中，频率差对于人耳来说位于很高的区域，或者说不再位于可听区域。另外在本发明的范围内还可以发现，约为18kHz及24kHz的频率差能够特别有效地抑制可听噪音。

因此，存在多个感应线圈共同运行而使干扰噪音不可听见的三种可能。这三种运行模式的使用有利于使各单个感应线圈的平均功率及总平均功率都对应于操作人员所选择的功率水平。如果恒定地以运行模式a)或b)之一运行话，即相应地以固定和不变的频率运行的话，那么这就构成了多个感应线圈的优选选择运行方式。

优选的是，在该方法中运行恰好两个感应线圈，就如在本申请中描述的。在此时，运行频率的可能变化及特定频率差的设定特别的好并且是可预定的。

一方面可以是，每个感应加热盘都具有单一感应线圈。可选的，感应加热盘可以具有这样的感应线圈，其由若干局部线圈(TeilSpule)构成，并/或由多个功率振荡器(Leistungsgenerator)或频率转换器控制。这对应于所谓的多电路加热器，就如在辐射加热设备中已知的。

感应线圈，尤其是用于家用领域如感应炉或感应炉台的感应线圈，优选在从大约16kHz到100kHz的频率范围内运行。

和运行模式c)相关联的有利方式在于，在每次运行开始时，也就是如果多个线圈以要求值运行的话，感应线圈首先以系统的较高频率或最高运行频率运行，要求值由操作人员通过操作设备为每个感应线圈输入。特别有利的是，由此可以实现蒸锅检测线圈(Topfer-Kennung-Spule)的功能。由此可以得知，适于加热的烹饪用具是否位于感应线圈之上。其后以及对于至少有两个感应线圈实际运行的情况而言，频率将由频率转换器降低。这实现直至使得感应线圈的总功率对应于各单一功率的要求值的功率之和。因为其还是实现于公共频率，通常，即在功率P的不同要求值的情况下，其中一个感应线圈要以大于要求值的功率运行，而另一感应线圈则以较小功率运行。另外，可以根据运行模式a)或b)而运行。

这个适当的总功率在公共频率f_g下出现。然后，以增大的功率运行的感应线圈就以由根据运行模式c)的频率差向上偏移。另一感应线圈则保持先前的频率。如果频率差如所要求的那样设定，随后全部的感应线圈就在其运行频率上以固定维持的频率差Δf向下移动，直至总功率再一次对应于要求值。

如果要求值不发生改变的话，随后就能实现感应线圈的循环或交替运行。此操作在特定时间t_g以公共频率f_g实现，其中时间t_g可以如下计算得出：

$t_g=\frac{{\stackrel{\‾}{P}}_1-P_1\left(f_{v1}\right)}{P_1\left(f_g\right)-P_1\left(f_{v1}\right)}=\frac{{\stackrel{\‾}{P}}_2{-P}_2\left(f_{v2}\right)}{P_2\left(f_g\right)-P_2\left(f_{v2}\right)}$

或者，随后在时间t_v(其中t_g+t_v＝T)内，以两个不同的频率运行，频率差为Δf。然后就在这两种方式间交替运行。

如果其中一个感应线圈的功率的要求值发生了变化，这种计算频率值和时间值的方法就会被重新进行。

由此，在公共频率f_g处的功率和就对应于不同频率下的功率和。其同时相等于两个感应线圈的所要求的总功率。

在这种运行方式下，实现到电源网络的无颤动连接(flickerfreierAnschluss)也是可能的。然而，如果在前述的运行模式下，不能找到与要求值匹配的设定，并且其中频率差还是在所述框架内移动，那么在特定条件下在特定时间，带有较小颤动的运行还是必需的或不可避免的。此处，受限边界条件可以是，比如：频率转换器的最小工作频率，频率转换器中电流的最大允许幅度，频率转换器中的谐振电路的最小允许相位，以及铁氧体中的饱和效应，铁氧体设置于感应线圈上以影响产生的磁场。

另一可能是，首先用第一低频率差，比如所谓的18kHz来尝试以实现条件。如果没有成功或预定算法不适合于设定，就可以使用约24kHz的第二个较高频率差来尝试。

这些以及其它的特征可以从权利要求及说明书和附图中得出，其中单个的特征或多个特征的组合可以用于本发明的实施例或其它领域中，并且可以有利、独立地体现此处权利要求所保护的构造。将本申请分成独立部分和小标题并不限制下文中陈述的有效性。

附图说明

将结合附图对本发明的实施例做进一步的详细描述。其中：

图1是感应炉台中的两感应线圈的配置电路图，其中各感应线圈带相应的频率转换器，

图2是时间t上的运行频率f的曲线图，及

图3是时间t上的功率P的曲线图。

实施例的详细描述

图1表示的是感应炉台11的一部分。在加热板13上设置有带有两个转柄16和17的控制装置15，以用于功率设定。控制装置15的描述是很示意性的，并且还可以设置所有其它的操作元件，尤其是接触开关(Beruehrschalter)。

控制装置15和控制器18相连，并且其中控制命令通过转柄16和17的设置而传送到控制器18。控制器18又与第一频率转换器19相连(其以频率f₁向第一感应线圈L1提供功率)，控制器18又与频率转换器20相连接(其以频率f₂向第二感应线圈L2提供功率)。

感应线圈L1和L2以已知方式设置于加热板13之下。在其下侧，以已知的方式设置有铁氧体21，以影响由感应线圈L产生的磁场。在感应线圈L1和L2之上，烹饪用具22和23设置于加热板(Kochfeldplatte)13上。通过较大的烹饪用具23来示意性表示，在何种程度上较高功率的联系会发生或被期望。这也可以在转柄17的位置看出，其设置成更靠右，并且由此被设定成比左转柄16设定的具有更高的功率水平。这样，转柄16用来设定由左感应线圈L1形成的感应加热盘，而右转柄17则用于设定由感应线圈L2形成的感应加热盘。

在将于下文中结合起来描述的图2和3中，描述了感应线圈L1和L2如何在特定的电源电压频率下被供给有功率为P的电能。线圈L2的频率和功率的轨迹以虚线表示。

运行开始时，这两个感应线圈L1和L2同时以公共频率f_max运行，即蒸锅检测功能意义上(im Sinne einer Topferkennungs-Funktion)的f_max。本领域技术人员对此充分了解，因此不需要在此进一步介绍。对于两感应线圈L1和L2可以确定，适当的烹饪用具，也就是烹饪用具22和23可以设置于其上，并可进行操作。相应地随后是由控制器18及频率转换器19和20产生的功率释放。

然后，由频率转换器19和20设定的频率降低相同的值而达到f_g。这个值f_g由先前设定得出，即两个感应线圈L1和L2工作于公共频率，也就是f_g，而功率则为P₁(f_g)和P₂(fg)。功率P₁(f_g)和P₂(fg)则由f_g的预设定和由转柄16和17设定和预定的总产生功率值而确定。

可以检测出，在何种程度上在以公共频率f_g运行的第一运行期间，感应线圈L1是以功率P₁(f_g)运行的，P₁(f_g)大于提供的平均功率

感应线圈L2以功率P₂(f_g)运行，P₂(f_g)小于所提供的平均功率然后，以升高的功率运行的感应线圈L₁对应于其运行频率f₁增加频率差Δf，其在当前情况下为18kHz。取决于此，两个运行频率都会降低固定的频率差Δf。然后相应地，感应线圈L1和L2的功率也会提高。这种降低会一起持续，直到频率到达f_v1和f_v2，并且功率为P1(f_v)和P2(f_v)。由此，P1(f_v)与P2(f_v)的之和对应于P1(f_g)与P2(f_g)之和。

随后，就会在特定时间t_v内，正好以f_v1和f_v2及由此导致的频率差Δf这些值而运行。随后则是以公共频率f_g的运行，其中此处功率为P1(f_g)和P2(f_g)，即，感应线圈L1以增大的功率运行，而感应线圈L2以降低的功率运行。这个时间间隔(Zeitraum)t_g可以根据以下公式计算：

$t_g=\frac{{\stackrel{\‾}{P}}_1-P_1\left(f_{v1}\right)}{P_1\left(f_g\right)-P_1\left(f_{v1}\right)}=\frac{{\stackrel{\‾}{P}}_2{-P}_2\left(f_{v2}\right)}{P_2\left(f_g\right)-P_2\left(f_{v2}\right)}$

在时间t_g之后，对于时间t_v，还是前面所述的以频率f_v1和f_v2的运行。其中t_g+t_v＝T。

只要感应线圈L1和L2的预设定功率值和没有由操作人员改变，这里的运行就会交替进行。计算出的时间t_g和t_v就是有效的。

因此，存在这样的运行，其具有前述的运行模式a)，也就是对于时间t_g，和运行模式c)，也就是对于时间t_v。在时间t_g期间不会出现任何噪音，因为其以公共频率工作，因此根本不会产生相互调制。

在运行模式c)期间，在时间t_v内存在如上所述的18kHz的频率差，这意味着只会产生几乎不能听见的噪音。

因此，根据本发明方法就有可能避免噪音的产生，或大大减小噪音，并且同时感应加热器一直能产生所要求的功率，至少在平均值上是如此。

如果在以图2和图3所描述的交替功率水平运行时，感应线圈L的功率

和

的给定值发生变化，比如通过转柄16或17的调节，那么就需要重新计算和设定。随后又是上述的运行状态之一。

Claims (10)

1.一种用于为设置于感应装置中的多个感应线圈提供功率的方法，各所述感应线圈具有其各自的频率转换器，并借助所述各自的频率转换器而以其各自的频率被供给有所述功率，其中，在多个所述感应线圈共同运行时，所述频率转换器的所述频率相关联于以所述频率之间的频率差而供给的所述功率，所述频率差依据如下的运行模式：

a)所述频率差将近为零或等于零；

b)所述频率差小于1kHz；

c)所述频率差在15kHz和25kHz之间；

在每次运行开始时，所述感应线圈最初在较高频率下以所述感应装置的单一功率和总功率的要求值运行，并且，随后伴随着所述频率的降低和所述功率的升高，所述感应线圈的总功率被调节到所述要求值，其中一个所述感应线圈具有比所要求的功率更大的功率并将其作为增加的功率，并且另一所述感应线圈具有比所要求的功率更小的功率，直到所述感应线圈具有相同的公共频率，随后具有所述增加的功率的所述感应线圈在其频率上会向上增加一个根据所述运行模式c)的频率差，然后所述感应线圈的所述频率以所述彼此固定的频率差向下降低，直到所述感应线圈的所述总功率对应于所述总功率的所述要求值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刚好两个所述感应线圈根据所述的上述运行模式a)至c)之一运行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感应线圈在16kHz至100kHz的频率范围内运行。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述运行开始时，所述感应线圈在所述的较高频率以蒸锅检测线圈模式而运行。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感应线圈会发生随后交替的运行，其中，在第一特定时间具有所述的上述第一公共频率，或者在第二特定时间具有所述的上述频率差，其中，所述第一特定时间(t_g)为：

$t_g=\frac{\stackrel{\‾}{P_1}-P_1\left(f_{v1}\right)}{P_1\left(f_g\right)-P_1\left(f_{v1}\right)}=\frac{\stackrel{\‾}{P_2}-P_2\left(f_{v2}\right)}{P_2\left(f_g\right)-P_2\left(f_{v2}\right)}$

其中f_g是公共频率；

f_v1和f_v2是两个感应线圈的频率；

P₁(f_v1)与P₂(f_v2)是两个感应线圈的在频率f_v1和f_v2处的功率；而

P₁(f_g)与P₂(f_g)是两个感应线圈的在公共频率f_g处的功率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行模式b)的所述频率差为最大500Hz。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行模式c)的所述频率差为大约18kHz。

8.一种用于实现根据前述权利要求任一项所述的方法的设备，其特征在于，所述感应装置为感应电磁炉(Induktionskochgeraet)，其具有带所述感应线圈的至少两个感应加热盘。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，各所述感应加热盘设有正好一个所述感应线圈。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，一个所述感应加热盘设有一个所述感应线圈，该一个所述感应线圈包括多个局部线圈，并且由多个所述功率振荡器或所述频率转换器控制。

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