CN102172100B - 灶和灶的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及灶，它具有组成一个加热区(10)的多个加热件(12a，12b)、用于产生使加热件(12a，12b)工作的加热电流的至少一个电流供电单元(14)、用于接通和断开包含该至少一个电流供电单元(14)和至少其中一个所述加热件(12a，12b)的电路的开关单元(16)和控制单元(18)，控制单元包括确定加热电流的特征参数的机构和用于根据被选择用于使加热区(10)工作的功率级来操纵开关单元(16)的机构。为了实现这些加热件(12a，12b)的加热功率的独立确定，提出如此设计控制单元(18)，在一个加热期(T)的不同阶段(P1，P2)在至少一个第一工作状态中启动组成一个加热区(10)的至少其中两个加热件(12a，12b)。

Description

灶和灶的操作方法
技术领域
本发明涉及一种灶和一种这种灶的操作方法。
背景技术
现有技术公开了包括多个组成一个加热区的加热件的灶。这些加热件例如可以同心布置并被如此操作，加热区的外环只在安放于加热区上的锅盘直径超出极限值时才被启用。在另一种已知的灶中，多个加热件按照阵列或网格如4××4、6×6或8×8网格的形式布置。安放在灶上的炊事器皿被检测，并且安置在炊事器皿下的多个加热件被组成一个可自由配置的加热区。
组成一个加热区的多个加热件分别由一个电流供电单元供应加热电流。尤其当这些加热件是感应加热件或电感器时，通常每个电感器配有一个呈逆整流器形式的电流供电单元，可以借此与其它电感器无关地操作一个电感器。控制单元包括确定加热电流的特征参数例如振幅、频率、直流电压或相位的机构或适当的驱动器单元。这些控制单元还包括用于根据所选的功率级来操纵开关单元的机构或者适当的接口或驱动器单元。功率级可以由使用者通过使用者界面来选择。
尤其在电磁灶领域，当多个组合的加热件工作时可能由此出现以下问题，不同的感应加热件必须同时以相同的频率工作，以避免内部调制嗡鸣。在电磁灶中，加热功率一般由加热电流频率的变化来确定，因此感应加热体的同步化工作无法同时相互独立地确定两个加热件的加热功率。还知道了，一个电磁灶的属于不同加热区的多个感应加热件以不同的频率工作，并且为了避免可闻的嗡鸣而要做到加热电流频率之差不低于由人耳可闻阈值确定的最小值。可是，特别敏感的成人和儿童或许会感觉到嗡鸣并且因嗡鸣而感到烦恼。
在包括辐射散热体的灶的领域还知道，为了获得在加热期范围内被平均的一定加热功率，周期性通断这些加热件。于是，加热件接通阶段的持续时间与加热期总持续时间之比对应于额定加热功率同最大加热功率之比。
在电磁灶和包括辐射散热体的灶中，多个加热件的同时通断均可能导致闪烁问题，就是说，灶向家用电网回授。当家用电网最大功率在电压峰值外还未被用尽时，闪烁可能导致暂时超过家用电网负荷的电压峰值。
发明内容
本发明尤其基于以下任务，组成一个加热区的多个加热件的加热功率被设计为可以相互无关地确定，不会出现与闪烁和/或嗡鸣相关的问题。
本发明基于一种灶，它具有：多个组成一个加热区的加热件，用于产生使该加热件工作的加热电流的至少一个电流供电单元，用于接通和断开包含至少一个电流供电单元和至少其中一个所述加热件的电路的开关单元，包括确定加热电流的特征参数的机构和根据被选择用于使加热区工作的功率级来操纵开关单元的机构的控制单元。
本文提出，如此设计控制单元，在至少一个第一工作状态中，组成一个加热区的至少两个加热件在加热期的不同阶段中被启动。与在加热期的相同阶段同时接通和断开这些加热件相比，灶的功率接收的波动幅度可被减小，这导致较小的闪烁问题。此外，马上可以以不同的频率使组成一个加热区的多个加热件工作，不会出现干扰嗡鸣。这样，这些加热件的在加热期范围内被平均的加热功率可以相互独立地来确定，这尤其在小的平均加热功率区域内实现了可靠准确的加热功率控制。在加热期范围内被平均的加热功率不仅可以通过调定加热电流的特征参数如调定加热电流频率来实现，也看通过调节不同阶段的长度来实现。加热期的持续时间在电磁灶中为1-20秒，在辐射灶中为1至5分钟。
因为有自然的或由逆整流器决定的加热频率极限和在那里很重要的干扰嗡鸣问题，所以当灶是电磁灶时，本发明的优点尤其生效。于是，这些加热件是感应加热件，电流供电单元是逆整流器。该加热电流的特征参数可以是加热电流的频率。
在本发明的一个改进方案中提出，如此设计控制单元，分别确定至少一个电感器和组成一个加热区的至少两个加热件的功率因数并且根据这两个加热件的电感和功率因数和所选的功率级来确定工作状态。由此一来，该工作状态可以根据情况来灵活确定并且，加热操作可以有利地匹配于安放在加热区上的炊事器皿的磁性能。磁性能影响到电感和功率因数，因此可以通过测量电感和功率因数推断炊事器皿的类型。尤其是可以如此选择工作状态，其允许均匀加热炊事器皿底面。可以避免在炊事器皿底面上的由其中一个加热件的过高加热功率引起的灼热区域。
尽管从原理和可能性方面都可选择时间重叠的阶段，但当不同阶段不重叠地前后相继或以时间间隔间隔开时，尤其可以获得关于减小闪烁的优点。
由于这些感应加热件之间的截然不同，当组成一个加热区的加热件同心布置时，本发明的优点尤其生效。这些加热区尤其可以包括两个或三个同心环，它们能与炊事器皿底面的大小相关地被接通或没有接通。
在本发明的一个替代实施方式中，这些加热件按照两位网格来布置。因此，灶是所谓的阵列灶。如此设计控制单元，这些加热件组成可灵活限定的加热区。工作状态和不同加热件与加热期内的不同阶段相互对应的关系尤其可根据不同加热件的相对几何位置来进行。例如，相对于炊事器皿的中心点径向靠内布置的这些加热件在不同于的径向靠外设置的加热件的阶段被启动。与磁力强烈交互作用的加热件能对应于相同阶段并以相同的频率工作。
当如此设计控制单元时，即，在加热期的至少另一个阶段内不启动加热区的任何加热件，也能精确调节出很小的平均加热功率。该另一个阶段可以被用作可操纵开关装置的阶段之间的安全间隔，并且减小在加热期范围被平均的加热功率值。
还提出，如此设计该控制单元，在至少一个第二工作状态中，同时使组成该加热区的所有加热件工作。因此，也能在加热区的最大标称加热功率区域内获得高的加热功率，并且加热件的交替工作可被局限于具有低加热功率的功率级。
当如此设计控制单元时，即，测定安放于加热区的炊事器皿的参数如直径，工作灵活性和对炊事器皿的适应可被进一步提高。该控制单元尤其可以根据该参数来确定不同阶段的长度，以获得在炊事器皿底面上均匀一致的加热功率。
当如此设计控制单元时，确定不同阶段的长度，从而在不同阶段中由该加热件产生的加热功率处于规定的比例，也在加热区内的加热功率的预定空间分布可以通过简单方式来实现。作为替代或补充，也可以确定频率，从而获得在不同阶段产生的加热功率的预定比例。
当在加热器的不同阶段被启动的至少两个加热件在至少一个功率级区域内以相同的加热功率来工作时，该控制逻辑电路简化变量数量的减少。相对的加热功率于是可以通过选择阶段长短来确定。
作为替代，当在加热期的不同阶段被启动的至少两个加热件在至少一个功率级区域内以不同的加热功率操作时，灵活性可以通过最多变量而提高。
本发明的另一个方面涉及一种灶的操作方法，该灶具有组成一个加热区的多个加热件。该灶包括产生用于使该加热件工作的加热电流的至少一个电流供电单元、用于接通和断开包含该至少一个电流供电单元和至少一个所述加热件的电路的开关单元。根据本发明方法，根据被选择用于使加热区工作的功率级来确定加热电流的特征参数和/或该开关单元根据该功率级被操作。
本文提出，在至少一个工作状态中，组成一个加热区的至少两个加热件在一个加热期的不同的且尤其不重叠的阶段被启动。通过本发明的灶操作方法，可以按照相同方式获得结合本发明的灶描述的优点。本发明方法尤其可被用于电磁灶，其电流供电单元是逆整流器，其加热件是感应加热件。
当该方法还包括至少分别确定加热件的电感和功率因数时，可实现工作状态灵活适应尤其也由所安放的炊事器皿来调整确定的工作条件。工作状态可根据加热件的如此确定的电感和功率因数及根据所选的功率级来确定。
附图说明
从以下的附图说明中得到其它优点。在附图中示出本发明的多个实施例。附图、说明书和权利要求书包含许多特征组合。技术人员也能适当地独立体察这些特征并且组合成有意义的其它组合方式，其中：
图1表示灶的加热区，其具有两个电流供电单元、一个开关单元和一个控制单元，
图2示意表示在加热期启动图1所示的加热区的不同加热件，
图3示意表示在一个加热期内按照替代工作模式启动图1所示的加热区的两个加热件，
图4示意表示在一个加热期的不同阶段启动加热件，其中在另一个阶段没有启动任何加热件，
图5示意表示在同时启动两个加热件的工作模式中启动图1所示加热区的两个加热件，
图6示意表示根据所调定的功率级来选择不同的工作模式。
具体实施方式
图1示意表示具有一个加热区10的灶，该加热区由两个同心的加热件12a和12b组成。由玻璃或玻璃陶瓷构成的灶面板(未示出)上安置一个炊事器皿20。灶的控制单元18检测炊事器皿20例如锅或盘的直径D，并且在炊事器皿20的直径D超过预定阈值时接通加热区的径向靠外的加热件12b。在本发明的替代实施方式中，使用者可以通过使用者界面22根据要求手动接通径向靠外的加热件12b。
图1所示的灶为电磁灶的形式并且加热件12a、12b是电感器，其由呈逆整流器形式的电流供电单元14a、14b供电。分别包含其中一个加热件12a、12b和其中一个逆整流器14a、14b的电路可以通过一个开关单元16被接通或断开。开关单元16可以包括机电型继电器或高功率半导体开关元件如MOSFET。控制单元18不仅通过适当的信号线操纵逆整流器14a、14b，还操纵开关单元16，所述信号线连接到控制单元18的相应接口。
在灶使用工作时，使用者可通过使用者界面22从总共18个可能的功率级中选择功率级来操作灶。根据所选的功率级，控制单元18将开关单元16的开关过程时序化并将由逆整流器14a、14b产生的加热电流的频率时序化。
在较低功率级时，控制单元18驱动加热件14a、14b按照时序化工作方式工作。时序长度在此和以下被称为加热期T并且可能在本发明的不同实施方式中对于电磁灶为0.5至20秒，对于辐射灶为30秒至2分钟。
图2示意表示一个加热期T的不同阶段P1、P2，在所述阶段中使两个加热件12a、12b工作。阶段P1、P2不重叠，而是前后相继。阶段P1、P2的长度总和对应于加热期T的长度。在不同阶段P1、P2由两个加热件12a、12产生的加热功率对应于由功率级决定的额定加热功率Pgoal。两个阶段P1、P2的长度之比r决定了在加热期T内由多个同心的加热件12a、12b产生的加热功率P1、P2之比。该比例r由控制单元18依据被自动测量的炊事器皿20直径D来定。为了检测直径D，控制单元18计算由炊事器皿20决定的内电感器12a和外电感器12b的电感以及内电感器12a和外电感器12b的功率因数。
功率因数表示阻抗Z实部即电阻与阻抗Z值之比，因此对应于损耗角的余弦。功率因数越大，电感器12a、12b和炊事器皿20底面之间的耦合越强。因此，可以从功率因数的高值推断出在炊事器皿20底面与相应的加热件12a、12b叠置的区域内的局部强烈的加热功率。
因为在根据图2的工作模式中的额定加热功率Pgoal对应于单个电感器12a、12b连续工作时的加热功率，所以图2所示工作模式的可用性局限于这样一个加热功率区域，它介于电感器长时间工作时的最小加热功率该电感器长时间工作时的最大加热功率之间。
图3示意表示另一个工作模式，在此模式中，电感器12a、12b因其结构设计或因其有差异地耦合到炊事器皿20的事实而产生不同的加热功率P1、P2。图3示出这种情况，p1小于额定加热功率Pgoal，p2大于额定加热功率Pgoal。此时内加热件12a在工作的阶段P1的持续时间等于r'×T，此时径向外侧加热件12b在工作的阶段P2的持续时间为(1-r'×T)。
参数r'由以下公式确定：
r' =1- Pgoal×(1 - r)/P2
其中，参数r与图2所示的工作模式中一样由锅底和加热件12a、12b之间重叠度来决定，因此获得了在锅底上均匀的面加热功率。
图4表示另一个工作模式，在此工作模式中，第一阶段P1的持续时间由r×t决定，此时，额定加热功率Pgoal对应于第一加热件12a的加热功率p1。第二电感器12b的加热功率p2大于额定加热功率。第二阶段P2的持续时间ton2与根据图2的工作模式的第一阶段P1的持续时间ton1=(1-r)×T相比减小了额定加热功率Pgoal和第二电感器12b的加热功率p2之比。得到以下公式：ton2 = (1- r) ×T×Pgoal / P2
长为(1-r)×T-ton2的时间间隔I的特征在于，没有加热件12a、12b被投入工作。图4所示的工作模式尤其是可以在第二电感器12b已经以加热功率p2达到最小加热功率时被使用，从而该加热功率在总共由两个加热件12a、12b产生的加热功率之间有预定比例r时的进一步变化可以通过改变时间间隔I长短和加热功率p1来实现。
图6示意表示在1至升压功率级P之间的不同功率级和不同工作模式之间的对应关系。在第一工作模式中，两个电感器12a、12b或者说在图6所示的实施例中是两组电感器12a、12b以其最小功率在不同阶段P1、P2中工作。在加热期T范围被平均的加热功率在阶段P1、P2长度之间比例r或r'恒定时通过按照相同比例改变阶段P1、P2的持续时间来实现。相应地，时间间隔I的长度被如此调整，其与两个阶段之和相加为加热期T的持续时间。在较低功率级区域内被使用的工作模式基本对应于图4所示的工作模式。在功率级的第二区域内，控制单元18采用第二工作模式，在此模式中，电感器12a、12b的加热电流频率被改变，而另一个电感器继续以最小频率或者最低加热功率工作。此时，根据图3所示安排的阶段的持续时间是如此确定的，即加热功率在两个电感器12a、12b上的分布对应于该预定的比例r。
如果加热功率或者可变的加热频率得到阈值，则控制单元18切换到第三工作模式，在此模式中，加热区10的加热件12a、12b同时以相同的频率工作。阶段P1、P2的持续时间根据图2或图3所示的安排来如此确定，即获得在炊事器皿20的锅底上均匀的加热功率。
如果达到逆整流器14a、14b的最大频率，则控制单元18最终切换到第四工作模式，该第四工作模式对应于图5所示的安排并且在此第四工作模式中两个加热件12a、12b同时工作。
根据本发明的灶操作方法允许灵活调节由不同电感器产生的加热功率的比例，从而能达到在炊事器皿20中的有利温度分布。因为尤其在具有低加热功率的工作模式中逆整流器14a、14b和电感器12a、12b没有同时工作，所以它们能以不同的频率工作，不会出现于内部调制嗡鸣相关的问题。电流供电装置中的闪烁噪音可得以避免，因为在灶的功率接收中的激增被减小到最小程度并且在加热期T的不同阶段P1、P2之间的功率差被保持在低水平。
附图标记列表
10加热区；12a加热件；12b加热件；14电流供电单元；16开关单元；18控制单元；20炊事器皿；22使用者界面；P2加热功率；P1加热功率；I电感；PF1功率因数；PF2功率因数；L1电感器；L2电感器；f1频率；f2频率；P1阶段；P2阶段；T加热期。

Claims (11)

1.一种灶，具有：
可组成一个加热区(10)的多个加热件(12a，12b)，
用于产生使加热件(12a，12b)工作的加热电流的至少一个电流供电单元(14)，
用于接通和断开包含该至少一个电流供电单元(14)和至少其中一个所述加热件(12a，12b)的电路的开关单元(16)，
控制单元(18)，包括确定加热电流的特征参数的机构和用于根据被选择用于使加热区(10)工作的功率级来操纵开关单元(16)的机构，
其中，如此设计该控制单元(18)，在一个加热期(T)的不同阶段(P1，P2)在至少一个第一工作状态中启动组成一个加热区(10)的至少其中两个加热件(12a，12b)，其中，该加热件(12a，12b)是感应加热件，该电流供电单元(14)是逆整流器，该加热电流的特征参数是加热电流频率(f1，f2)，其特征在于，如此设计该控制单元(18)，分别确定组成一个加热区(10)的至少两个加热件(12a，12b)的至少一个电感(L1，L2)和功率因数(PF1，PF2)并且根据这两个加热件(12a，12b)的电感(L1，L2)和功率因数(PF1，PF2)和根据所选的功率级来确定工作状态。
2.根据权利要求1所述的灶，其特征在于，这些不同阶段(P1，P2)前后相继或者通过时间间隔(I)分隔开。
3.根据权利要求1至2之一所述的灶，其特征在于，组成一个加热区(10)的所述加热件(12a，12b)同心布置。
4.根据权利要求1至2之一所述的灶，其特征在于，这些加热件(12a，12b)按照两维网格布置，如此设计该控制单元(18)，这些加热件(12a，12b)组成可灵活限定的加热区(10)。
5.根据权利要求1至4之一所述的灶，其特征在于，如此设计该控制单元(18)，在该加热期(T)的至少另一个阶段(I)中没有启动加热区(10)的任何加热件(12a，12b)。
6.根据权利要求1至5之一所述的灶，其特征在于，如此设计控制单元(18)，在至少一个第二工作状态同时使组成加热区(10)的所有加热件(12a，12b)工作。
7.根据权利要求1至6之一所述的灶，其特征在于，如此设计控制单元(18)，测定安置到加热区(10)的炊事器皿(20)的参数(D)并且根据该参数(D)确定不同阶段(P1，P2)的长度，以获得在炊事器皿(20)底面上均匀的加热功率。
8.根据权利要求1至7之一所述的灶，其特征在于，如此设计该控制单元(18)，确定不同阶段(P1，P2)的长度，从而在不同阶段(P1，P2)由该加热件(12a，12b)产生的加热功率处于预定比例。
9.根据权利要求1至8之一所述的灶，其特征在于，在一个加热期(T)的不同阶段(P1，P2)内被启动的该至少两个加热件(12a，12b)在至少一个功率级区域内以相同的加热功率被操作。
10.根据权利要求1至9之一所述的灶，其特征在于，在一个加热期(T)的不同阶段(P1，P2)内被启动的该至少两个加热件(12a，12b)在至少一个功率级区域内以不同的加热功率被操作。
11.一种灶的操作方法，该灶具有组成一个加热区(10)的多个加热件(12a，12b)、产生用于使该加热件(12a，12b)工作的加热电流的至少一个电流供电单元(14)、用于接通和断开包含该至少一个电流供电单元(14)和至少一个所述加热件(12a，12b)的电路的开关单元(16)，其中根据被选择用于使加热区(10)工作的功率级来确定加热电流的特征参数和/或该开关单元(16)根据该功率级被操作，其中，在至少一个工作状态中，组成一个加热区(10)的至少两个加热件(12a，12b)在一个加热期(T)的不同阶段(P1，P2)被启动，其中，该加热件(12a，12b)是感应加热件，该电流供电单元(14)是逆整流器，该加热电流的特征参数是加热电流的频率(f1，f2)，其特征在于，分别确定组成一个加热区(10)的至少两个加热件(12a，12b)的至少一个电感(L1，L2)和功率因数(PF1，PF2)并且根据这两个加热件(12a，12b)的电感(L1，L2)和功率因数(PF1，PF2)和根据所选的功率级来确定工作状态。
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