CN102714893A - 用于调整感应加热装置的加热功率输出的方法及相应的感应加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有可调加热功率输出的感应加热装置，包括至少一个包括感应加热线圈(L1)的谐振电路(60)和为了调整加热功率输出而设计成改变所述谐振电路的谐振频率的加热功率调整装置。

Description

用于调整感应加热装置的加热功率输出的方法及相应的感应加热装置
技术领域
本发明涉及一种用于调整感应加热装置的加热功率输出的方法，以及涉及相关联的感应加热装置。
背景技术
在感应加热装置中，感应加热线圈产生磁交变场，所述磁交变场在要加热的和具有由铁磁材料组成的底部的蒸煮器中感应涡流，导致退磁损失，因此加热蒸煮器。
感应加热线圈是包括感应加热线圈和一个或多个电容器的谐振电路的组件。感应加热线圈通常处于具有相关联的铁氧体芯的平坦的、螺旋缠绕的线圈的形式并且例如布置在感应蒸煮炉圈的玻璃陶瓷表面下。结合要加热的蒸锅，感应加热线圈在这种情况下形成谐振电路的感应和电阻部分。
为了控制或激发谐振电路，在50Hz或60Hz的电源频率时的低频电源交流电压首先被整流，并且接着通过半导体开关被转换为较高频率的激发信号。通常，激发信号是频率在从20kHz至50kHz的范围中的方波电压。用于产生激发信号的电路也被称为(频率)转换器。
对于调整感应加热装置的加热功率输出，不同的方法是已知的。
在第一方法中，激发信号或方波电压的频率根据要输出的加热功率或预期的功率消耗被改变。用于调整加热功率输出的该方法利用以下事实，即当谐振电路在其谐振频率被激发时，这导致最大的加热功率输出。激发信号的频率与谐振电路的谐振频率之间的差越大，加热功率输出越低。
但是，如果感应加热装置具有多个谐振电路，例如如果感应加热装置形成具有不同感应蒸煮点的感应蒸煮炉圈，并且为谐振电路设定不同的加热功率，通过激发信号的不同频率的差拍变频可能引起差频，并且这可能导致干扰噪声。
避免由这样的差频引起的干扰噪声的用于加热功率调整的一种方法是在恒定激发频率时对激发信号的脉冲宽度调制，在该恒定激发频率时，加热功率的均方根值通过改变激发信号的脉冲宽度而设定。但是，通过在恒定激发频率时改变脉冲宽度的这种均方根值控制导致在半导体开关中高的接通和关断电流，因此导致宽带、高能干扰频谱。
DE 26 11 489 A1和EP 0 188 980 B1分别公开了具有可调加热功率输出的感应加热装置，其中磁放大器的有效电感被改变以调整加热功率输出。感应加热线圈和磁放大器是彼此分开的组件，并形成感应分压器，其分配比变化以调整加热功率输出。
发明内容
本发明所基于的目的是，提供一种用于调整感应加热装置的加热功率输出的方法，以及相关联的感应加热装置，其允许在比较小的干扰频谱的情况下且在没有干扰噪声或降低的干扰噪声的情况下可靠地调整加热功率输出。
本发明通过具有权利要求1的特征的方法和通过具有权利要求5的特征的感应加热装置实现该目的。
优选的实施方式是从属权利要求的主题，其措辞因此通过引用被包括在说明书的主题中，以便避免不必要的重复。
想根据本发明的方法中，包括至少一个具有感应加热线圈的谐振电路的感应加热装置的加热功率输出或加热功率通过改变至少一个谐振电路的谐振频率而调整。谐振电路的谐振频率的变化导致：在谐振电路的激发信号的频率保持恒定时，谐振频率和激发信号的频率之间的差被改变，因此改变加热功率输出。如果谐振频率在激发频率的方向上被改变，也就是说，频率差减小，则加热功率输出增加，否则则减少。
谐振电路的谐振频率通过改变感应加热线圈或谐振电路的感应组件而变化。感应加热线圈因此形成磁放大器。磁放大器通常是电子组件，其有效电感能通过控制信号而被改变。为了改变其电感，磁放大器或感应加热线圈通过控制电流而被控制。
在一个改进中，其频率为恒定的周期性激发信号应用于谐振电路。通过示例的方式，恒定频率可从从20kHz至50kHz的频率范围中选择。优选地，激发信号是方波电压信号，其占空比是恒定的。为了这种情形，加热功率输出或加热功率排他地通过谐振电路的谐振频率的合适的变化被调整。
根据本发明的具有可调加热功率输出的感应加热装置包括至少一个谐振电路，其包括感应加热线圈。根据本发明，加热功率调整装置被提供，其被设计以改变谐振电路的谐振频率，用以调整加热功率输出，其方式是，通过控制电流改变感应加热线圈的感应组件。
感应加热线圈优选形成磁放大器，其为了改变其电感而通过控制电流被控制。与感应加热线圈关联的铁氧体芯优选地被提供用于场引导，并且控制绕组布置在所述铁氧体芯上，其中控制信号被施加于控制绕组以调整磁放大器的电感。
在一个改进中，感应加热装置包括(频率)转换器，其被设计以施加周期性激发信号给谐振电路，所述周期性激发信号的频率和/或占空比是恒定的。
在一个改进中，感应加热装置包括多个谐振电路，所述谐振电路分别包括相关联的感应加热线圈，其中加热功率调整装置被设计以改变相应的谐振电路的谐振频率，用以调整相应的谐振电路的加热功率输出，其中相同频率和/或相同占空比的激发信号被施加于每一个谐振电路。这有效地阻止了由相应的激发信号的差拍变频引起的干扰噪声。
附图说明
本发明将在下面的文本中参考附图予以说明，所述附图示出了本发明的优选实施方式，并且其中示意性地：
图1示出了从感应加热线圈的下面的视图，所述感应加热线圈的有效电感是可控的；和
图2示出了具有在图1中所示的感应加热线圈的感应加热装置的电路概要图。
具体实施方式
图1示出了从感应加热线圈的下面的视图，所述感应加热线圈的有效电感是可控的。所示的感应加热线圈包括平面的、平坦的、螺旋缠绕的具有连接A1和A2的主绕组10、布置在主绕组10下面用于场引导的且其上布置有控制绕组30的铁氧体芯20和产生施加于控制绕组30的控制电流IS的控制信号产生装置40。感应加热线圈是谐振电路的部分，其将在下面的文本中结合图2进行更为详细的说明。
在图1中示出的感应加热线圈形成磁放大器，也就是说电子组件，其有效电感通过控制电流IS是可控的或可调的。感应加热线圈的有效电感的变化导致包含感应加热线圈的谐振电路的谐振频率的变化，因此同样地改变感应加热装置的加热功率输出。
控制信号或控制电流IS改变铁氧体芯20的磁导率，因此改变感应加热线圈或磁放大器的有效电感。通过控制电流IS产生的磁控制场与通过主绕组10产生的磁场的在同样意义上的差拍变频导致铁氧体芯20的磁饱和，并且因此导致感应加热线圈的有效电感的较多减少。在同样意义上所述场的差拍变频导致补偿，并且因此导致感应加热线圈的有效电感的维持或稍微增加。
如所述的，控制绕组30的有利布置防止由主绕组10产生的场在控制绕组30中感应电压，因此允许控制信号产生装置40以简单的形式来设计。
在图1中所示的感应加热线圈可被布置在感应蒸煮炉圈的玻璃陶瓷表面下，所述感应蒸煮炉圈未被示出，其中感应蒸煮炉圈可具有多个蒸煮点，所述蒸煮点中的每一个均可具有一个或多个如这些的相关联的感应加热线圈。
图2示出了包括在图1中所示的感应加热线圈的感应加热装置的电路概要图。在图1中所示的感应加热线圈通过其等效电路以可变电感L1的形式在图2中被表示。
感应加热装置包括传统的转换器50，其使用电源交流(mains AC)电压用以首先产生经整流的中间电路电压UZ，其通过中间电路电容器C1缓冲，其中半导体开关S1和S2以及相关联的续流二极管D1和D2以恒定频率和恒定占空比的方波激发电压UA的形式产生高频激发信号。
激发电压UA被用于激发谐振电路60，所述谐振电路包括感应加热线圈L1和电容器C2和C3，其以所示的方式连接。电容器C2和C3在中间电路电压UZ之间串联，其中电容器C2和C3的连接节点连接于主绕组10或感应加热线圈L1的连接A1。主绕组10或感应加热线圈L1的连接A2连接于半导体开关S1和S2的连接节点，且激发电压UA施加于所述连接A2。
感应加热线圈L1根据控制电流IS改变有效电感，并且因此形成磁放大器。输出给未示出的铁磁蒸煮器的加热功率取决于激发电压UA的频率和谐振电路60的谐振频率之间的差。谐振电路60的谐振频率又取决于电容器C2和C3的电容和感应加热线圈L1的有效电感。感应加热线圈L1的有效电感不仅通过控制电流IS而且通过要加热的蒸锅的磁特性来支配。
图2仅仅示出了一个谐振电路60。不言而喻，未示出的另外的谐振电路可以被提供，并且可以相应的方式实现。
感应加热装置可以是具有多个感应蒸煮点的感应蒸煮炉圈的组件。
附加于或替代于感应加热线圈L1的有效电感的变化，为了改变谐振电路60的谐振频率，电容器C1和/或C2的电容也可被改变。
如果需要的话，为了形成干扰频谱，激发电压UA的频率可在不同的频率值之间切换。但是，这并不用于加热功率调整。对于这种情形，可能有必要合适地通过改变控制电流IS来重新调整谐振电路60的谐振频率。
所示的实施方式使得能够在比较小的干扰频谱情况下且在没有干扰噪声或减少的干扰噪声的情况下调整加热功率输出。

Claims (9)

1.一种用于调整包括至少一个具有感应加热线圈(L1)的谐振电路(60)的感应加热装置的加热功率输出的方法，其特征在于，
为了调整加热功率，至少一个谐振电路(50)的谐振频率通过借助于控制电流IS改变感应加热线圈的感应组件被改变。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，频率为恒定的周期性激发信号(UA)被施加于所述谐振电路。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述激发信号是占空比为恒定的方波电压信号。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述感应加热线圈形成磁放大器，所述磁放大器通过控制电流(IS)被控制以改变其电感。
5.一种具有可调加热功率输出的感应加热装置，具有：
-至少一个谐振电路(60)，其包括感应加热线圈(L1)，和
-加热功率调整装置，其被设计为了加热功率调整而改变所述至少一个谐振电路(50)的谐振频率，其方式是，借助于控制电流(IS)改变所述感应加热线圈的感应组件。
6.如权利要求5所述的感应加热装置，其特征在于，所述感应加热线圈形成磁放大器，所述磁放大器通过所述控制电流(IS)被控制以改变其电感。
7.如权利要求6所述的感应加热装置，其特征在于，
-铁氧体芯(20)，其与所述感应加热线圈关联，且在其上布置有控制绕组(30)，其中控制信号被施加于控制绕组，以调整所述磁放大器的电感。
8.如权利要求5-7之一所述的感应加热装置，其特征在于，转换器(50)，其被设计以施加周期性激发信号(UA)给所述谐振电路，所述周期性激发信号的频率是恒定的。
9.如权利要求5-8之一所述的感应加热装置，其特征在于，多个谐振电路被提供，并且分别包括感应加热线圈，其中加热功率调整装置被设计以改变相应的谐振电路的谐振频率，以调整加热功率输出，其中相同频率的激发信号被施加于每一个所述谐振电路。
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