CN108141922A - 感应加热方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于管理感应加热系统的方法。所述感应加热系统包括导电负载和逆变器电路。所述逆变器电路包括开关部分和谐振部分。所述开关部分包括适于从包括多个半波的AC输入电压中产生AC电流的开关装置。所述谐振部分包括感应加热线圈，所述感应加热线圈适于接收所述AC电流来产生对应的时变磁场，以便通过感应耦合在所述导电负载中产生热量。所述AC电流以所述开关装置的致动频率进行振荡并且具有包络，所述包络包括与所述AC输入电压的半波对应的多个半波。在所述负载中产生的热量取决于通过所述感应加热线圈输送到所述负载的电功率，这种输送电功率进而取决于所述AC电流的频率。所述方法包括至少执行一次以下阶段a)到g)的序列：a)接收关于待输送到所述负载的目标电功率值的指示；b)在所述包络的同一半波内根据致动频率值的序列来改变所述致动频率，所述序列中的每个致动频率值是针对与所述包络的半波的持续时间的一小部分对应的对应时间间隔而设置的；c)针对所述序列中的每个致动频率值，基于在所述对应时间间隔期间所述AC电流呈现的一组对应的至少一个绝对值峰来计算对应的电流峰值，以便产生对应的电流峰/致动频率关系；d)产生电功率/电流峰关系，所述电功率/电流峰关系描绘了所述输送的电功率随着所述AC电流的电流峰如何变化；e)利用所述电功率/电流峰关系来选择与所述目标电功率对应的电流峰值；f)利用所述电流峰/致动频率关系来选择与所选择的电流峰值对应的致动频率值；g)基于所选择的致动频率值来设置所述致动频率。

Description

感应加热方法和系统

背景技术

发明领域

本发明总体上涉及感应加热领域。更具体地，本发明涉及用于感应加热设备的逆变器。

相关技术概述

感应加热是用于通过由在感应加热线圈中流动的交流电(下文中简称AC电流)产生的时变磁场在导电负载中引起涡流来加热该负载的公知方法。负载的内电阻引起所引起的涡流在负载本身内产生热量。

感应加热用在若干应用中，诸如用在感应烹饪领域，其中，感应加热线圈位于烹饪灶具表面下方以用于加热放置在烹饪灶具表面上的由电磁铁材料制成(或包括电磁材料部分)的烹饪锅，或者用在熨烫领域，其中，感应加热线圈位于熨烫板的主表面下方，以加热熨斗的导电板，所述导电板被配置成当熨斗在熨烫板上行走时向衣服传递热量(类似的考虑适用于压力熨斗系统)。

在负载中产生的热量取决于通过感应加热线圈输送到负载的电功率，而电功率又取决于流过感应加热线圈的AC电流的频率、负载与感应加热线圈之间的耦合以及负载在感应加热线圈上花费的时间。

通常，用于产生时变磁场的AC电流是借助于逆变器电路(诸如半桥逆变器、全桥逆变器或准谐振逆变器)来产生的，所述逆变器电路包括：开关部分，所述开关部分包括功率开关元件，例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)；以及谐振部分，所述谐振部分包括(多个)电感器和(多个)电容器，其中感应加热线圈是谐振部分的电感器。逆变器电路被配置成接收输入交流电压(下文中简称为AC电压)，诸如从电网取得的市电电压，并且相应地产生AC电流(流过感应加热线圈)，所述电流以与功率开关元件的致动频率(即，它们在接通与断开状态之间切换的频率)对应的频率振荡并且具有跟随输入AC电压的包络，其中包络的振幅进而取决于本身的致动频率(致动频率越低，其振幅越高)。流过感应加热线圈的电流由开关部分的功率开关元件提供/流出。

如上所述，通过感应加热线圈输送到负载的电功率取决于流过感应加热线圈的AC电流的频率。通过上述类型的逆变器电路，当流过感应加热线圈的电流以谐振部分的谐振频率振荡时，即，当致动频率等于谐振频率时，提供给负载的电功率处于其最大值。对于低于谐振频率的致动频率，功率开关元件可能会由于散热问题而不可修复地损坏，并且由于软开关条件的丧失而导致控制不稳定。

本领域技术人员公知，输送到负载的电功率(以及谐振频率)严重取决于感应加热线圈与负载之间的耦合，即，它取决于一系列不可预测的特征，诸如负载的类型、负载与感应加热线圈之间的距离、负载的几何形状以及感应加热线圈的几何形状。换言之，由于这些不可预知的特征，不可能知道致动频率与输送到负载的电功率之间的任何先验关系，因为所述关系会随着所述不可预测特征中的至少一个改变而改变。

为此，利用感应加热的装置应当设置有专门设计用于执行动态测量的控制单元，以便获得关于致动频率和输送到负载的电功率与彼此的关系的指示。当这种装置的用户请求特定电功率(例如，对应于烹饪锅或衣服熨斗所达到的特定温度)时，这种控制单元必须执行测量来评估对应于实际条件(例如，对应于感应加热线圈与负载之间的实际耦合)的致动频率/电功率关系；于是，控制单元被配置成通过根据评估的致动频率/电功率关系设置致动频率来分配所请求的电功率。如果由于根据评估的关系，所请求的电功率对应于不可行的致动频率(例如，低于谐振频率)而无法满足用户的确切请求，则控制单元可以被配置成将电功率设置为与所请求的级别不同的安全级别。

EP 1734789公开了一种涉及提供交流电源电压的方法以及一种具有可调节开关单元的变频器。开关单元和/或变频器的工作频率在电压的半个周期内从基频增加。频率然后下降到基频，使得频率在电源电压的零交叉处达到基频。

发明内容

申请人已经观察到，感应加热系统应当设置有控制单元，所述控制单元具有下列能力：快速地获得关于在实际条件下(例如，对应于感应加热线圈与负载之间的实际耦合)致动频率和输送到负载的电功率彼此的关系的指示，并且通过根据评估的致动频率/电功率关系设置致动频率来分配所请求的电功率。

因此，本发明的目的是提供一种用于管理感应加热系统的方法，并且提供一种对应的感应加热系统，所述感应加热系统允许以快速方式向负载动态地输送电功率，并且能够快速地对影响(多个)感应加热线圈与负载之间的耦合的变化作出响应。

本发明的一个方面提出了一种用于管理感应加热系统的方法。所述感应加热系统包括导电负载和逆变器电路。所述逆变器电路包括开关部分和谐振部分。所述开关部分包括适于从包括多个半波的AC输入电压中产生AC电流的开关装置。所述谐振部分包括感应加热线圈，所述感应加热线圈适于接收所述AC电流来产生对应的时变磁场，以便通过感应耦合在所述导电负载中产生热量。所述AC电流以所述开关装置的致动频率进行振荡并且具有包络，所述包络包括与所述AC输入电压的半波对应的多个半波。在所述负载中产生的热量取决于通过所述感应加热线圈输送到所述负载的电功率，这种输送电功率进而取决于所述AC电流的频率。所述方法包括至少执行一次以下阶段a)到g)的序列：

a)接收关于待输送到所述负载的目标电功率值的指示；

b)在所述包络的同一半波内根据致动频率值的序列来改变所述致动频率，所述序列中的每个致动频率值是针对与所述包络的半波的持续时间的一小部分对应的对应时间间隔而设置的；

c)针对所述序列中的每个致动频率值，基于在所述对应时间间隔期间所述AC电流呈现的一组对应的至少一个绝对值峰来计算对应的电流峰值，以便产生对应的电流峰/致动频率关系；

d)产生电功率/电流峰关系，所述电功率/电流峰关系描绘了所述输送的电功率随着所述AC电流的电流峰如何变化；

e)利用所述电功率/电流峰关系来选择与所述目标电功率对应的电流峰值；

f)利用所述电流峰/致动频率关系来选择与所选择的电流峰值对应的致动频率值；

g)基于所选择的致动频率值来设置所述致动频率。

根据本发明的实施例，所述产生电功率/电流峰关系包括识别包括电功率值和对应电流峰值的至少一个电功率/电流峰值对，其中所述对中的所述电功率值对应于在同一对中的所述对应电流峰值下输送到所述负载的实际电功率。所述产生电功率/电流峰关系进一步包括选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数。所述识别的至少一个电功率/电流峰值对满足所述函数。

根据本发明的实施例，所述识别至少一个电功率/电流峰值对包括利用电功率/电流峰值对，所述电功率/电流峰值对包括输送到所述负载的实际电功率，所述实际电功率对应于已在所述操作a)到g)的序列的先前迭代的阶段g)设置的所述致动频率。

根据本发明的实施例，所述函数是线性函数或二次函数。

根据本发明的实施例，所述识别至少一个电功率/电流峰值对包括识别第一电功率/电流峰值对。所述识别第一电功率/电流峰值对包括：在包络的又一个半波的持续时间内将致动频率设置为第一致动频率值；在所述包络的所述又一个半波期间测量与所述AC电流呈现的最高绝对值对应的电流峰值；在所述包络的所述又一个半波期间测量在所述测量的电流峰值下输送到所述负载的实际电功率；基于在所述包络的所述又一个半波期间测量的所述电流峰值和所述实际电功率来设置所述第一电功率/电流峰值对。

根据本发明的实施例，所述识别至少一个电功率/电流峰值对进一步包括识别第二电功率/电流峰值对。所述识别第二电功率/电流峰值对包括：在所述包络的又一个半波的持续时间内将所述致动频率设置为第二致动频率值，所述第二致动频率值不同于所述第一致动频率值；在所述包络的所述又一个半波期间测量与所述AC电流呈现的最高绝对值对应的电流峰值；测量在所述包络的所述又一个半波期间在所述测量的电流峰值下输送到所述负载的实际电功率；基于在所述包络的所述又一个半波期间测量的所述电流峰值和所述实际电功率来设置所述第二电功率/电流峰值对。

根据本发明的实施例，所述第一致动频率值等于或高于谐振部分的谐振频率。

根据本发明的实施例，所述第二致动频率值等于或低于所述开关装置能安全地维持的最高致动频率。

根据本发明的实施例，针对所述序列中的每个致动频率值来计算对应的电流峰值的所述阶段包括：根据所述对应时间间隔相对于所述半波的位置，使所述一组对应的至少一个绝对值峰中的所述绝对值峰中的每一个归一化，以便获得一组对应的至少一个归一化电流峰值，然后基于所述组中的所述归一化电流峰值来计算所述峰值。

根据本发明的实施例，如果所述至少一个绝对值峰的组包括至少两个绝对值峰，则所述基于所述组的所述归一化电流峰值来计算所述峰值包括计算所述至少两个绝对值峰的平均值。

根据本发明的实施例，所述感应加热系统包括一组至少两个感应加热线圈。所述方法包括：基于所述选择的致动频率值来设置所述组中的每个感应加热线圈的致动频率。具体地，同一组内的所有线圈可以以相同的频率工作。根据实施例，本发明的方法可以包括步骤g)：基于所述选择的致动频率值将所述组中的每个感应加热线圈的致动频率设置为同一值。换言之，所述组中的所有线圈的频率可以相同。然而，替代地，本发明的另一个实施例是设置所述组中的每个感应加热线圈的致动频率的步骤g)可以考虑将所述组中的感应加热线圈的致动频率设置为至少两个不同的值。换言之，所述组中的至少一个(具体地，一个以上)感应加热线圈可以基于所述选择的致动频率值而被设置为不同的值。相应地，也可以使用不同的工作频率。

根据本方法的实施例，产生电功率/电流峰关系包括至少识别包括第一总体电功率值和对应的第一总体电流峰值的总体电功率/电流峰值对，其中当所述组中的所述感应加热线圈总体接收到的AC电流呈现与所述第一总体电流峰值对应的峰值时，所述第一对中的所述第一总体电功率值对应于由所述组中的所述感应加热线圈输送到所述负载的实际电功率。具体地，所述方法可以进一步包括选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数，其中所述识别的至少一个总体电功率/电流峰值对满足所述函数。

具体地，根据本发明的方法可以包括识别一个以上(例如，第一和第二)总体电功率/电流峰值对。这有利地允许使用至少一个、至少两个、至少三个、或三个以上总体电功率/电流峰值对，并且特别地测量点。

具体地，在下列情况下：产生电功率/电流峰关系包括：识别包括电功率值和对应电流峰值的至少一个电功率/电流峰值对，其中所述对中的所述电功率值对应于在同一对中的对应电流峰值下输送到所述负载的实际电功率；和/或选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数，其中所述识别的至少一个电功率/电流峰值对满足所述函数，优选的是所述方法包括至少识别包括第一总体电功率值和对应的第一总体电流峰值的第一总体电功率/电流峰值对，其中当由所述组中的感应加热线圈总体接收到的AC电流呈现与所述第一总体电流峰值对应的峰值时，第一对中的所述第一总体电功率值对应于由所述组中的感应加热线圈输送到所述负载的实际电功率。此外，所述方法优选地包括：识别包括第二总体电功率值和对应的第二总体电流峰值的第二总体电功率/电流峰值对，其中当所述组中的感应加热线圈总体接收到的AC电流呈现与所述第二总体电流峰值对应的峰值时，所述第二对中的所述第二总体电功率值对应于由所述组中的感应加热线圈输送到所述负载的实际电功率。此外或替代地，根据本发明的方法包括选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数，其中所述识别的第一和第二至少一个总体电功率/电流峰值对满足所述函数。

根据本发明的实施例，所述产生电功率/电流峰关系包括：

-识别包括第一总体电功率值和对应的第一总体电流峰值的第一总体电功率/电流峰值对，其中当所述组中的所述感应加热线圈总体接收到的AC电流呈现与所述第一总体电流峰值对应的峰值时，所述第一对中的所述第一总体电功率值对应于由所述组中的所述感应加热线圈输送到所述负载的实际电功率；

-识别包括第二总体电功率值和对应的第二总体电流峰值的第二总体电功率/电流峰值对，其中当所述组中的感应加热线圈总体接收到的AC电流呈现与所述第二总体电流峰值对应的峰值时，所述第二对中的所述第二总体电功率值对应于由所述组中的感应加热线圈输送到所述负载的实际电功率；

-选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数，其中所述识别的第一和第二总体电功率/电流峰值对满足所述函数。

根据本发明的实施例，所述识别第一总体电功率/电流峰值对包括：

-通过在所述包络的另一个半波的持续时间内将所述致动频率设置为第一致动频率值来同时激活所述组中的所有所述感应加热线圈；

-针对所述组中的每个感应加热线圈，在所述包络的所述另一个半波期间测量与所述感应加热线圈接收的所述AC电流呈现的最高绝对值对应的对应第一电流峰值，并且在所述包络的所述另一个半波期间测量由这样的感应加热线圈输送到所述负载的对应第一电功率；

-将所述第一总体电流峰值设置为所述测量的第一电流峰值的总和，并且

-将所述第一总体电功率值设置为所述测量的第一电功率的总和。

根据本发明的实施例，所述识别第二总体电功率/电流峰值对包括：

-通过在所述包络的又一个半波的持续时间内将所述致动频率设置为第二致动频率值来同时激活所述组中的所有所述感应加热线圈，所述第二致动频率值不同于所述第一致动频率值；

-针对所述组中的每个感应加热线圈，在所述包络的所述又一个半波期间测量与所述感应加热线圈接收的所述AC电流呈现的最高绝对值对应的对应第二电流峰值，并且在所述包络的所述又一个半波期间测量由这样的感应加热线圈输送到所述负载的对应第二电功率；

-将所述第二总体电流峰值设置为所述测量的第二电流峰值的总和，并且

-将所述第二总体电功率值设置为所述测量的第二电功率的总和。

本发明的另一方面涉及一种用于加热导电负载的感应加热系统。所述感应加热系统包括逆变器电路。所述逆变器电路包括开关部分和谐振部分。所述开关部分包括适于从包括多个半波的AC输入电压中产生AC电流的开关装置。所述谐振部分包括感应加热线圈，所述感应加热线圈适于接收所述AC电流来产生对应的时变磁场，以便通过感应耦合在所述导电负载中产生热量。所述AC电流以所述开关装置的致动频率进行振荡并且具有包络，所述包络包括与所述AC输入电压的半波对应的多个半波。所述负载中产生的热量取决于所述AC电流的频率。所述感应加热系统进一步包括控制单元，所述控制单元被配置成至少执行一次以下阶段a)到g)的序列：

a)接收关于待输送到所述负载的目标电功率值的指示；

b)在所述包络的同一半波内根据致动频率值的序列来改变所述致动频率，所述序列中的每个致动频率值是针对与所述包络的半波的持续时间的一小部分对应的对应时间间隔而设置的；

c)针对所述序列中的每个致动频率值，基于在所述对应时间间隔期间所述AC电流呈现的一组对应的至少一个绝对值峰来计算对应的电流峰值，以便产生对应的电流峰/致动频率关系；

d)产生电功率/电流峰关系，所述电功率/电流峰关系描绘了所述输送的电功率随着所述AC电流的电流峰如何变化；

e)利用所述电功率/电流峰关系来选择与所述目标电功率对应的电流峰值；

f)利用所述电流峰/致动频率关系来选择与所选择的电流峰值对应的致动频率值；

g)基于所选择的致动频率值来设置所述致动频率。

根据本发明的实施例，所述逆变器电路是选自半桥逆变器电路、全桥逆变器电路以及准谐振逆变器电路中的一者。

根据本发明的实施例：

-所述导电负载是衣服熨斗的板，并且所述感应加热线圈安装在熨烫板上，或

-所述导电负载是烹饪锅的一部分，并且所述感应加热线圈安装在烹饪灶具中，或

-所述导电负载是热水器的水箱，并且所述感应加热线圈安装在热水器中。

附图说明

根据本发明的解决方案的这些和其他特征和优点将通过阅读有待结合附图阅读的本发明的一些实施例(仅通过示例性而非限制性实例提供)的以下详细说明而得到更好地理解，在附图中：

图1A展示了示例性感应熨烫系统；

图1B展示了示例性烹饪灶具系统；

图2A是用于向图1A的熨烫系统或图1B的烹饪灶具系统的感应线圈馈送AC电流的逆变器电路的示例性电路图；

图2B是用于向图1A的熨烫系统或图1B的烹饪灶具系统的感应线圈馈送AC电流的另一逆变器电路的示例性电路；

图3展示了图2A的逆变器电路的感应加热线圈电流的时间趋势以及这种电流的包络；

图4A和图4B展示了沿着两个示例性不同的致动频率值的预定义序列在根据本发明的实施例的致动频率选择过程中图2A的逆变器电路的控制信号的致动频率的时间演变；

图5展示了根据本发明的实施例的在致动频率逐步变化期间测量到的感应加热线圈电流随时间的正峰和负峰；

图6展示了图5的相同的正峰和负峰vs致动频率；

图7展示了从图5的测量到的正峰和负峰获得的归一化正峰和归一化负峰vs时间；

图8展示了图7的相同的归一化正峰和负峰vs致动频率；

图9A是展示根据本发明的实施例的电功率/电流峰关系的图；

图9B是展示使用图9A的电功率/电流峰关系造成的预期误差的图；

图10A是展示了根据本发明的另一个实施例的电功率/电流峰关系的图；

图10B是展示了使用图10A的电功率/电流峰关系产生的预期误差的图。

图11A展示了四个示例性归一化电流峰/致动频率关系，每一者是从对相应的感应线圈进行的测量中获得的，并且

图11B展示了与图11A的四个归一化电流峰/致动频率关系的总和对应的总体归一化电流峰/致动频率关系。

具体实施方式

参考附图，图1A展示了示例性感应熨烫系统100，其中可以应用根据本发明的实施例的解决方案的概念。

感应熨烫系统100包括衣服熨斗110和熨烫板115。

衣服熨斗110包括由电绝缘材料制成的主体120，以及由诸如铬镍钢等导电材料制成的板125，所述板例如固定到主体120的底部上。

衣服熨斗110被配置成在熨烫板115的主表面130上行进。主表面130由非导电材料制成。待熨烫的一块纺织材料以常规方式(未示出)支撑在主表面130上。感应线圈135例如以纵向间隔开的布置安装在熨烫板115的与主表面130相反的底表面138上。

在优选实施例中，每个感应线圈135可操作以被馈送由相应的逆变器电路140提供的AC电流。

当合适频率的AC电流穿过感应线圈135时，产生时变磁场145，当衣服熨斗110在主表面130上行走而与磁场145相交时，该时变磁场能够在衣服熨斗的板125中引起涡流。引起的涡流致使板125迅速升温到希望的工作温度。由于与待熨烫的(未展示的)纺织材料接触而损失的热能被逆变器电路140提供的电流连续地替换。

熨烫板115进一步设置有控制单元160，该控制单元被配置成控制逆变器电路140来以某种方式调节在感应线圈135中流动的AC电流的频率，以便调节从逆变器电路140传输到板125的电功率并因此调节所述板的温度。

如在本文件的引言中已经提及的，借助于感应线圈的感应加热可以用在其他应用中，例如用在感应烹饪领域。为此，现在参考图1B，所述图展示了示例性感应烹饪系统100’，其中可以应用根据本发明的实施例的解决方案的概念。

与感应熨烫系统100的对应元件相同或类似的感应烹饪系统100’的元件将用相同的附图标记标识。

感应烹饪系统100’包括(例如，玻璃陶瓷)烹饪表面165。多个感应线圈135放置在烹饪表面165下面。

感应线圈135可选择性地操作以限定一个或多个烹饪区170。在优选实施例中，每个感应线圈135可选择性地操作以被馈送由相应的逆变器电路140提供的AC电流。

在操作期间，在由铁磁材料(诸如不锈钢或铁)制成(或包括铁磁材料部分)并且容纳待烹饪的食物的烹饪锅180放置在烹饪表面165上的烹饪区170之后，(多个)逆变器电路140致使AC电流流过(一个或多个)相应的感应线圈135。这个电流产生时变磁场145，所述时变磁场能够在烹饪锅180中(或在由铁磁材料制成的部分中)感应涡流。感应的涡流致使烹饪锅180(或其由铁磁材料制成的部分)迅速加热到希望的工作温度。由于与烹饪锅180中含有的(未展示的)食物接触而损失的热能被逆变器电路140提供的电流连续地替换。

如在感应熨烫系统100的情况下，感应烹饪系统100’包括控制单元160，所述控制单元被配置成控制逆变器电路140来以特定方式调节在感应线圈135中流动的AC电流的频率，以便调节从通用逆变器电路140传输到对应烹饪锅180的电功率并因此调节所述烹饪锅的温度。

图2A是用于将AC电流馈送到熨烫系统100或感应烹饪系统100'的感应线圈135的逆变器电路140的示例性电路图，其中可以应用根据本发明的实施例的解决方案的概念。在所讨论的示例中，逆变器电路140是半桥逆变器电路，然而在使用不同类型的逆变器电路布置(诸如，全桥逆变器电路或准谐振逆变器电路)的情况下，应用类似的考虑。

逆变器电路140包括两个主要部分：开关部分205和谐振部分210。

开关部分205包括串联连接在电网的线路端子215与中性端子220之间的两个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)212h、212l。输入AC电压Vin(干线电压)在线路端子215与中性端子220之间形成，以干线频率Fm(诸如，50Hz)振荡。IGBT 212h具有连接到线路端子215的集电极端子、用于接收控制信号A1的栅极端子，以及连接到IGBT 212l的集电极端子的发射极端子，所述发射极端子与集电极端子一起限定了电路节点222。IGBT 212l具有连接到中性端子220的发射极端子和用于接收控制信号A2的栅极端子。控制信号A1和A2是以高值与低值之间的相同频率(在下文中称为致动频率Fa)振荡的数字周期性信号，所述信号具有180°的相互相位差，使得在IGBT 212h接通时IGBT 212l断开，反之亦然。如果采用不同类型的电子开关装置代替IGBT，则应用类似的考虑。

谐振部分210包括感应线圈135和两个谐振电容器225、230。谐振电容器225具有连接到IGBT 212h的集电极端子的第一端子以及连接到谐振电容器230的第一端子的第二端子，所述第二端子与所述谐振电容器的第一端子一起限定电路节点223。谐振电容器230具有连接到IGBT 212l的发射极端子的第二端子。

感应加热线圈135连接在电路节点222与223之间。

在操作期间，流过感应加热线圈135的电流Ic替代地由IGBT 212h提供(当IGBT212h接通并且IGBT 212l断开时)并且由IGBT 212l消耗(当IGBT 212h断开并且IGBT 212l接通时)。如图3所示，感应加热线圈电流Ic以致动频率Fa振荡，并且具有跟随输入AC电压Vin的包络300，即，它包括多个半波310(i)，每一个对应于输入AC电压Vin的相应半波并因此具有等于输入AC电压Vin的半周期的持续时间(即，1/(2*Fm))。在包络300的每个半波结束时，感应加热线圈电流Ic返回到零(如果用合适的负载执行致动的话)。包络300具有取决于致动频率Fa的振幅：致动频率Fa越低，振幅越高。图3中展示的感应加热线圈电流Ic的包络300的部分具有三个半波310(1)、310(2)、310(3)，每一个具有对应的振幅E(1)、E(2)、E(3)。包络300的前两个半波310(1)、310(2)对应于致动频率Fa，所述致动频率比对应于第三半波310(3)的致动频率高。因此，第三半波310(3)的振幅E(3)高于前两个半波310(1)、310(2)中的一者。

如上所述，本发明的概念也可以应用于准谐振类型的逆变器电路140，诸如图2B所展示的逆变器电路，其包括：整流器250(例如，桥式整流器)，所述整流器适于对输入AC电压Vin进行整流；准谐振电路260(例如，包括与电容器并联的电感器)，所述准谐振电路对应于图2A的半桥逆变器电路140的谐振部分210；以及开关电路270(例如，包括单个晶体管)，所述开关电路对应于图2A的半桥逆变器电路140的开关部分205。

一种用于管理感应加热系统的可能方法提供执行初步检查阶段(即，在实际功率输送阶段之前执行)，其中致动频率Fa根据预定致动频率值的序列来逐步改变，其中针对AC电压Vin的包络的相应半波(或者也针对一个以上连续半波)维持序列中的每个致动频率值。针对每个致动频率值，执行对应的功率测量。然后根据此类测量来解释功率特性曲线，表示可输送到负载的功率随着致动频率Fa如何变化。

根据另一种可能的方法，代替执行专用的初步检查阶段，通过下列方式来立即启动功率输送阶段：从安全(例如，高)致动频率值开始逐步地设置致动频率Fa，其中针对AC电压Vin的包络的相应半波维持序列中的每个致动频率值，并且继续直到达到希望的功率值或者直到达到接近谐振频率Fr的频率(如果接近谐振频率的致动频率在对应于希望功率值的致动频率之前出现的话)。

申请人已经观察到，上述此类方法比较耗时并且需要对AC电压Vin的包络的每个半波执行操作。因此，它们仅能够在相对长的时间段(例如从0.1秒秒到2)之后获得结果(其中输入AC电压Vin以50Hz振荡，这意味着10至200个半波)。

申请人已经观察到，在若干应用中，诸如在感应熨烫中，负载(即，板125)与感应加热线圈135之间的耦合可以以非常快速的方式(例如，每0.1到0.5秒)改变，这与上述检查方法所需的时间不相符。实际上，由于熨烫过程是基本上动态且依赖于用户的过程，因此每当衣服熨斗110的位置相对于感应加热线圈135的位置改变时，负载线圈耦合都可以改变。因此，从功率输送的角度来看，上述检查方法效率不高。

根据本发明的实施例，当由熨烫系统100的用户提供的温度设置涉及请求输送特定量的电功率Pt时，控制单元160被配置成动态地执行致动频率选择过程，所述致动频率选择过程适于评估与所请求的电功率Pt对应的致动频率Fa的值Fa*。

然后，控制单元160被配置成考虑到评估值Fa*以特定方式实际设置在感应线圈135中流动的AC电流的频率(即，致动频率Fa)，以便根据用户的请求调节输送的电功率。

现在将详细描述根据本发明实施例的致动频率选择过程。

根据本发明的实施例，致动频率选择过程包括第一阶段，其中控制单元160根据电流Ic的包络300的同一半波310(i)内的致动频率值TFa(j)的序列来逐步地改变控制信号A1、A2的致动频率Fa，以用于测量感应加热线圈电流Ic的对应峰值，以便产生对应的致动频率/电流峰关系。

根据本发明的实施例的第一阶段由控制单元160通过以下方式启动：一旦感应加热线圈电流Ic的包络300的半波310(i)启动，便将致动频率Fa设置为序列中的第一致动频率值TFa(1)。这可以通过评估输入AC电压Vin穿过合适的零电压交叉电路(未展示)的零交叉时间(其标识包络300的半波310(i)的开始)来检测。然后控制单元160在包络300的同一半波310(i)内逐步地设置序列中的后续致动频率值TFa(j)。因此，对于以50Hz的干线频率Fm振荡的输入AC电压Vin，第一阶段持续最多10ms。如在下面的描述中将详细描述，一旦致动频率Fa设置为新的致动频率值TFa(j)，控制单元160便测量感应加热线圈电流Ic的对应峰值。

根据本发明的实施例，致动频率值TFa(j)的序列是预定义序列，例如以表格的形式存储在控制单元本身160中或者借助于数学关系来定义。

图4A和图4B跟随两个示例性不同的致动频率值TFa(j)的预定义序列展示了在根据本发明的实施例的过程期间控制单元160设置的控制信号A1、A2的致动频率Fa的时间演变。

在图4A所展示的示例中，致动频率值TFa(j)的预定义序列提供：从第一致动频率值TFa(1)开始，然后在等于输入AC电压Vin的半周期的一小部分(并因此等于包络300的半波310(i)的持续时间的一小部分)的每个时间间隔tj以越来越低的致动频率值TFa(j)前进，直到基本上达到半波310(i)的中心；然后，致动频率值TFa(j)的预定序列提供在每个时间间隔tj以越来越高的致动频率值TFa(j)前进，直到达到半波310(i)的最后。例如，tj可以等于0.3毫秒。以这种方式，如在图4A中可见，致动频率Fa的时间演变包括递减斜坡，之后是递增斜坡。根据本发明的实施例，有利的是将序列的第一致动频率值TFa(1)设置为IGBT的最大开关频率Fmax。

在图4B所展示的示例中，致动频率值TFa(j)的预定义序列提供：从第一致动频率值TFa(1)开始，然后在等于输入AC电压Vin的半周期的一小部分(并因此等于包络300的半波310(i)的持续时间的一小部分)的每个时间间隔tj以越来越高的致动频率值TFa(j)前进，直到基本上达到半波310(i)的中心；然后，致动频率值TFa(j)的预定义序列提供在每个时间间隔tj以越来越低的致动频率值TFa(j)前进，直到达到半波310(i)的最后。以这种方式，如在图4B中可见，致动频率Fa的时间演变包括递增斜坡，之后是递减斜坡。根据本发明的实施例，有利的是将序列的较高致动频率值TFa(j)(即，基本上对应于半波310(i)的中心的值)设置为IGBT的最大开关频率Fmax。

图4A中所展示的致动频率值TFa(j)的预定义序列(即，其中递减斜坡之后是递增斜坡)和图4B中的预定义序列(即，其中递增斜坡之后是递减斜坡)的对称性允许有利地执行双测量，从而提高结果的可靠性。然而，类似的考虑适用于不存在这种对称性，例如具有单个递减斜坡或单个递增斜坡的情况。此外，本发明的概念也可以应用于具有任何轮廓的致动频率值TFa(j)的不同类型的预定义序列，前提条件是致动频率Fa在包络300的半波310(i)内变化。

根据本发明的实施例，控制单元160在序列的每个第j步骤处测量以下各项：

-感应加热线圈电流Ic的对应正峰Ipp(j)，即，在时间间隔tj期间以频率Fa＝TFa(j)振荡的感应加热线圈电流Ic呈现的最高正值，以及

-感应加热线圈电流Ic的对应负峰Ipp(j)，即，在时间间隔tj期间以频率Fa＝TFa(j)振荡的感应加热线圈电流Ic呈现的最低负值。

作为由申请人执行的测试的结果，图5展示了在致动频率Fa在包络300的半波310(i)内逐步变化期间由控制单元160测量的正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)相对于时间的电流峰/时间关系CTR，而图6展示了相同的正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)相对于致动频率Fa的电流峰/致动频率关系CFR。

必须理解，通过改变包络300的同一半波310(i)内的致动频率Fa来执行测量，并且正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)的值还取决于相应时间间隔tj相对于半波310(i)的位置(时间间隔tj越接近半波310(i)的中心，正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)(绝对值)就越高)。因此，正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)的所述测量值并不指示在半波310(i)的整个持续时间内可以使用致动频率值Fa＝TFa(j)测量到的实际电流峰。实际上，对应于致动频率Fa＝TFa(j)的在半波310(i)开始或结束时测量到的电流峰Ipp(j)将低于对应于同一致动频率值但是在半波310(i)的中间测量到的电流峰Ipp(j)。

为此，根据本发明的实施例，控制单元160进一步被配置成处理(例如，归一化)所述测量，以便获得对应的补偿(例如，归一化)的正峰NIpp(j)和负峰NInp(j)，从而表示如果在对应于半波310(i)的整个持续时间的时间间隔tj期间执行测量并因此在半波310(i)的整个持续时间内设置对应的致动频率值Fa＝TFa(j)，则估计此类正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)将是多少。

根据本发明的实施例，通过根据测量的时间间隔tj相对于半波310(i)的位置修改每个对应的正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)来获得归一化正峰NIpp(j)和负峰NInp(j)。例如，根据本发明的实施例，通过经由(例如，通过乘以)展开系数ec(j)修改每个对应的正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)来获得归一化正峰NIpp(j)和负峰NInp(j)，所述展开系数ec(j)的值取决于测量的时间间隔tj相对于半波310(i)的位置。例如，根据本发明的实施例，时间间隔tj越远离半波310(i)的中心，展开系数ec(j)就越高。根据本发明的实施例，通过在时间间隔tj期间测量输入AC电压Vin的值来确定时间间隔tj相对于半波310(i)的位置。

图7展示了从图5的电流峰/时间关系CTR中的测量正峰Ipp(j)和负峰Inp(j)获得的归一化正峰NIpp(j)和归一化负峰NInp(j)相对于时间的归一化电流峰/时间关系NCTR。图8展示了相同的归一化正峰NIpp(j)和归一化负峰NInp(j)相对于致动频率Fa的归一化电流峰/致动频率关系NCFR，所述关系描绘电流峰随着致动频率Fa如何变化(反之亦然)。

根据本发明的实施例，由控制单元160收集归一化电流峰/致动频率关系NCFR中的归一化正峰NIpp(j)和归一化负峰NInp(j)对实际致动频率值TFa(j)并且例如以数据表DT的形式存储在例如存储器单元(图中未示出)中。

根据本发明的实施例的致动频率选择过程的下一阶段提供电功率/电流峰关系PCR的产生，所述关系描绘输送的电功率随着在感应线圈135中流动的AC电流的电流峰如何变化。

根据本发明的实施例，仅考虑归一化正峰Nipp(j)来产生电功率/电流峰关系PCR。

根据本发明的另一个实施例，仅考虑归一化负峰Ninp(j)来产生电功率/电流峰关系PCR。

根据本发明的又一个实施例，考虑归一化正峰NIpp(j)和负峰NInp(j)的绝对值的平均值来产生电功率/电流峰关系PCR。

如将在下面的本说明书中详细描述，通过利用所述电功率/电流峰关系PCR与所述归一化电流峰/致动频率关系NCFR，控制单元160能够评估与所请求的电功率Pt对应的致动频率Fa的值Fa*。

根据本发明的实施例，代替通过对大量的不同电流峰值执行对应数量的电功率测量来产生电功率/电流峰关系PCR(这非常耗时)，实际上仅执行一组减少的测量(例如，两个)，并且通过用数学函数内插所述一组减少的测量来产生电功率/电流峰关系PCR。

为此，根据本发明的实施例的致动频率选择过程的第二阶段提供：在包络300的随后半波310(i)的整个持续时间内将控制信号A1、A2的致动频率Fa设置为第一致动频率值Tfa'，并且例如通过在包络300的所述半波310(i)期间直接测量峰电流Ip'和电压V'来测量对应于所述第一致动频率值Tfa'的输送电功率P'的量。对于以50Hz的干线频率Fm振荡的输入AC电压Vin，第二阶段持续最多10ms。

根据本发明的实施例，第一致动频率值Tfa'可以有利地选自在用于产生归一化电流峰/致动频率关系NCFR的过程的第一阶段中使用的致动频率值TFa(j)中的一个。

根据本发明的实施例，第一致动频率值Tfa’可以有利地等于或高于逆变器电路140的谐振部分210的谐振频率Fr。

根据本发明的实施例的致动频率选择过程的第三阶段提供：在包络300的另一随后半波310(i)的整个持续时间内将控制信号A1、A2的致动频率Fa设置为第二致动频率值Tfa”，并且例如通过在包络300的所述半波310(i)期间直接测量峰电流Ip”和电压V”来测量对应于所述第二致动频率值Tfa”的输送电功率P”的量。对于以50Hz的干线频率Fm振荡的输入AC电压Vin，第三阶段持续最多10ms。

根据本发明的实施例，第二致动频率值Tfa”可以有利地选自在用于产生归一化电流峰/致动频率关系NCFR的过程的第一阶段中使用的致动频率值TFa(j)中的一个。

根据本发明的实施例，第二致动频率值Tfa”可以有利地等于或低于IGBT 212h和IGBT 212l能够维持的最高致动频率值。

根据本发明的实施例，控制单元160利用两个测量对(Ip’、P’)、(Ip”、P”)来产生电功率/电流峰值PCR关系，所述关系描绘输送的电功率随着在感应线圈135中流动的AC电流的电流峰值如何变化。

为此，根据本发明的实施例，选择表示电功率值与电流峰值之间(反之亦然)的关系的数学函数，其中两个测量对(Ip’、P’)、(Ip”、P”)满足所述数学函数。

根据本发明的实施例，与归一化电流峰/致动频率关系NCFR不同，所述关系NCFR可以由控制单元160通过将提供归一化正峰NIpp(j)和负峰NInp(j)对致动频率值TFa(j)的数据表DT直接存储在存储器单元中来进行存储，电功率/电流峰关系PCR可以有利地由控制单元160通过例如将所选择的数学函数的数学公式MF存储在相同或另一存储单元中来进行存储。

根据图9A所展示的本发明的示例性实施例，所述数学函数是电功率/电流峰值平面中穿过两个点(Ip’、P’)、(Ip”、P”)的线性函数900(线)。图9A还公开了通过内插更大数量的点而获得的电功率/电流峰值曲线910，所述更大数量的点是通过针对更大数量的峰电流值直接测量输送的电功率(并且因此通过采用更长的时间量)而获得的。从图9B所展示的图中可以看出，对于远离两个测量点(Ip’、P’)、(Ip”、P”)的峰电流值(并且对于电功率值)而言，由利用线性函数900而不是曲线910产生的预期误差更高。

必须理解，为了获得在此考虑的根据本发明实施例的电功率/电流峰关系PCR和归一化电流峰/致动频率关系NCFR，仅需要与包络300的三个半波310(i)对应的时间：用于产生归一化电流峰/致动频率关系NCFR的第一半波310(i)，以及用于产生电功率/电流峰关系PCR的第二和第三半波310(i)(其中第二半波310(i)用于识别一对值(Ip’、P’)，并且第三半波310(i)用于识别一对值(Ip”、P”))。对于以50Hz的干线频率Fm振荡的输入AC电压Vin，所需要的时间量持续最多30ms。

一旦控制单元160已经产生了电功率/电流峰关系PCR和归一化电流峰/致动频率关系NCFR，控制单元160便被配置成评估致动频率Fa的值Fa*，所述致动功率将被设置用于以下列方式输送与用户所请求的电功率Pt对应的电功率量。

通过利用电功率/电流峰关系PCR，控制单元160被配置成识别与用户所请求的电功率Pt对应的电流峰值Ip*。为此，控制单元160被配置成将所请求的电功率Pt的值应用到存储在控制单元160中的数学函数，以便计算对应的电流峰值Ip*(参见图9A中描绘的箭头)。

一旦已经识别出电流峰值Ip*，控制单元160便被配置成利用归一化电流峰/致动频率关系NCFR来识别与这样计算的所请求的电功率Pt的对应电流峰值Ip*对应的致动频率Fa的值Fa*。为此，控制单元160被配置成在数据表DT中进行搜索，以选择(在绝对值上)最接近计算出的电流峰值Ip*的归一化正峰NIpp(j)和/或负峰NInp(j)(或者NIpp(j)、NInp(j)的绝对值的平均值)，并且然后通过从数据表DT中提取与所选择的归一化正峰NIpp(j)或负峰NInp(j)对应的致动频率值TFa(j)来识别值Fa*(参见图8中描绘的箭头)。

根据本发明的另一个实施例，为了获得更精确的结果，可以通过利用存储在数据表DT中的数据的内插来识别对应于与这种计算出的电流峰值Ip*对应的致动频率Fa的值Fa*。为此，可以通过在存储于数据表DT中的每一对相邻的归一化正峰NIpp(j)和/或负峰NInp(j)处线性内插归一化电流峰/致动频率关系NCFR来内插所述关系。

此时，控制单元160被配置成以特定方式将在感应线圈135中流动的AC电流的频率(即，致动频率Fa)实际设置为评估值Fa*，以便根据用户的请求来调节输送的电功率。

鉴于提出的过程，有可能在非常短的时间内设置与所请求的电功率对应的致动频率Fa(对于以50Hz的干线频率Fm振荡的输入AC电压Vin，该过程持续约30ms)，这和负载与感应熨烫典型的感应加热线圈之间的耦合的快速变化完全相容。因此，与已知的过程相比，提出的过程从时间执行速度和功率输送角度来看更高效。

先前描述的过程可以重复若干次(连续或不连续)来提高结果的可靠性，以这样的方式来跟踪负载与感应加热线圈之间的耦合的快速变化。

可以通过考虑不同于两个的多个电流峰值/电功率测量对(即，通过在不同数量的致动频率值TFa(j)处直接测量电功率)和/或通过考虑与线性函数不同的数学函数来应用本发明的概念。

例如，根据图10A中所展示的本发明的实施例，数学函数是电功率/电流峰值平面中的穿过经由直接测量获得的单个点(Ip’、P’)的二次函数1000(例如，比喻)。图10A还公开了通过内插更大数量的点而获得的电功率/电流峰值曲线1010，所述更大数量的点是通过针对更大数量的峰电流值直接测量输送的电功率(并且因此通过采用更长的时间量)而获得的。从图10B所展示的图中可以看出，对于远离测量点(Ip’、P’)的峰电流值(并且对于电功率值)而言，由利用二次函数1000而不是曲线1010产生的预期误差更高。在这种情况下，仅需要与包络300的两个半波310(i)对应的时间：用于产生归一化电流峰/致动频率关系NCFR的第一半波310(i)，以及用于产生电功率/电流峰关系PCR的第二半波310(i)。

根据本发明的另一个实施例，在至少执行一次致动频率选择过程之后，可以通过下列方式执行所述过程的下个迭代：有利地将由在先前迭代中识别的峰电流Ip*和对应的电功率值Pt形成的一对值用作产生电功率/电流峰关系PCR所需的(多个)测量点(Ip’、P’)、(Ip”、P”)…中的一个，所述对应的电功率值与实际输送的电功率对应，从而减少执行所述致动频率选择过程迭代所需要的包络300的半波310(i)的数量。

此外，根据本发明的另一个实施例，如果其中致动频率Fa被设置为对应致动频率值TFa(j)的通用时间间隔tj足够长以包括多个感应加热线圈电流Ic振荡，则存储与此时间间隔tj对应的一组(至少两个)正峰和负峰，并且在归一化之后，使用与此时间间隔tj对应的一组对应的归一化峰来产生对应的单个平均归一化峰。

已经通过每次参考单个感应线圈135描述了先前所描述的致动频率选择过程。然而，可以存在各种应用场景，其中应当一起激活并控制两个或更多个感应线圈135来加热同一负载。例如，在图1A所展示的熨烫系统100中，衣服熨斗110可以按特定方式安置，使得它的板125位于两个不同的感应线圈135上方。相反，参考图1B中所展示的感应烹饪系统100’，可以通过下列方式来限定与两个或更多个单个烹饪区170的总和对应的复合烹饪区190：同时激活并控制两个或更多个相邻的感应线圈135来向大型烹饪锅180提供热量，该烹饪锅以位于形成这种复合烹饪区190的感应线圈135上方的方式安置。

在下面的描述中，将描述根据本发明的一个实施例的感应加热系统(诸如，熨烫系统100或感应烹饪系统100’)可以如何操作以同时控制一组两个或更多个感应线圈135。

根据本发明的实施例，为了共同激活并控制一组感应线圈135(k)(k＝1、2...)，控制单元160执行下列操作。

针对该组中的每个感应线圈135(k)，控制单元160执行先前描述的操作，以用于计算对应的归一化电流峰/致动频率关系NCFR(k)。图11A展示了四个示例性归一化电流峰/致动频率关系NCFR(k)(k＝1、2、3、4)，每一者是从对这组中的相应感应线圈135(k)(k＝1、2、3、4)执行的测量中获得的。

控制单元160将与该组的感应线圈135(k)对应的归一化电流峰/致动频率关系NCFR(k)彼此组合(例如，相加)，以获得对应的总体归一化电流峰/致动频率关系NCFRg，所述关系表示在该组的各种感应线圈135(k)的归一化正峰NIpp(j)和负峰NInp(j)的总和与致动频率Fa之间发生的关系。在图11B中展示了与图11A的四个示例性归一化电流峰/致动频率关系NCFR(k)(k＝1、2、3、4)对应的这种总体归一化电流峰/致动频率关系NCFRg的示例。

此时，该组的所有感应线圈135(k)以致动频率Fa同时激活，所述致动频率在包络300的后续半波310(i)的整个持续时间内被设置为相同的第一致动频率值Tfa’(例如50Hz)。针对每个感应线圈135(k)，控制单元160例如通过下列方式来测量对应于所述第一致动频率值Tfa’的对应的输送电功率P(k)’的量：在包络300的所述半波310(i)期间直接测量与所述感应线圈135(k)对应的峰电流Ip(k)’和电压V(k)’，如先前关于控制单个感应线圈描述。

然后，控制单元160将所述第一致动频率值Tfa’下的测量到的输送电功率P(k)’的量彼此相加，以获得第一总体输送电功率Pg’的量，所述量表示当以第一致动频率值Tfa’控制时通过考虑该组的所有感应线圈135(k)而输送的电功率的量。控制单元160还将所述第一致动频率值Tfa’下的测量到的峰电流Ip(k)’彼此相加，以获得第一总体峰电流Ipg’，所述第一总体峰电流表示当以所述第一致动频率值Tfa’控制时通过考虑该组的所有感应线圈135(k)而输送的峰电流的量。

然后，通过以致动频率Fa同时激活该组的所有感应线圈135(k)来执行相同的操作，所述致动频率在包络300的随后半波310(i)的整个持续时间内被设置为相同的第二致动频率值Tfa”(例如，对应于最小容许频率或最小容许频率加上阈值)。针对每个感应线圈135(k)，控制单元160例如通过下列方式来测量对应于所述第二致动频率值Tfa”的对应的输送电功率P(k)”的量：在包络300的所述半波310(i)期间直接测量与所述感应线圈135(k)对应的峰电流Ip(k)”和电压V(k)”。然后，控制单元160将所述第二致动频率值Tfa”下的测量到的输送电功率(k)”的量彼此相加，以获得第二总体输送电功率Pg”的量，所述量表示当以所述第二致动频率值Tfa”控制时通过考虑该组的所有感应线圈135(k)而输送的电功率的量。控制单元160还将所述第二致动频率值Tfa”下的测量到的峰电流Ip(k)”彼此相加，以获得第二总体峰电流Ipg”，所述第二总体峰电流表示当以所述第二致动频率值Tfa”控制时通过考虑该组的所有感应线圈135(k)而输送的峰电流的量。

然后，控制单元160利用两个总体测量对(Ipg’、Pg’)、(Ipg”、Pg”)来产生总体电功率/电流峰PCRg关系，所述关系表示输送到一组感应线圈135(k)的电功率随着在线圈的感应线圈135(k)中流动的AC电流的电流峰如何变化。通过利用两个总体测量对(Ipg’、Pg’)，(Ipg”、Pg”)，以与先前关于单个感应线圈135(k)描述的相同方式产生总体电功率/电流峰PCRg关系，好像它是属于单个线圈135的测量对(Ip’、P’)，(Ip”、P”)一般。

此时，如先前在仅考虑单个感应线圈135时描述，控制单元160被配置成通过利用总体归一化电流峰/致动频率关系NCFRg和总体电功率/电流峰PCRg关系来评估致动频率Fa的值Fa*，所述致动频率将被设置用于向该组中的感应线圈135(k)输送与用户所请求的电功率Pt对应的电功率量，就好像此类感应线圈135(k)是单个感应线圈一般。

根据本发明的实施例，由控制单元160通过将致动频率Fa设置为评估值Fa*来驱动该组的所有感应线圈135(k)来执行向负载的功率输送。

鉴于此解决方案，允许控制单元160容易在非常短的时间内激活并且向多个感应线圈输送希望的电功率量。

根据本发明的实施例，由控制单元160针对该组的所有感应线圈135(k)(在包络300的同一半波310(i)中)同时执行涉及计算归一化电流峰/致动频率关系NCFR(k)的操作。针对该组的所有感应线圈135(k)利用相同的致动频率值TFa(j)序列，或者替代地可以通过利用相应的致动频率值TFa(j)序列来驱动该组的每个感应线圈135(k)，所述致动频率值序列通常与用于该组的其他感应线圈135(k)的那些致动频率值序列不同。

根据本发明的另一个实施例，由控制单元160针对该组的每个感应线圈135(k)(在包络300的连续半波310(i)中)连续地执行涉及计算归一化电流峰/致动频率关系NCFR(k)的操作。针对该组的所有感应线圈135(k)，利用相同的致动频率值TFa(j)序列。替代地，可以通过利用相应的致动频率值TFa(j)序列来驱动该组的每个感应线圈135(k)，所述致动频率值序列通常与用于该组的其他感应线圈135(k)的那些致动频率值序列不同。在后一种情况下，应当执行预处理动作以便获得针对该组的所有感应线圈135(k)使用相同频率基础的表示。此外，连续地执行此类操作意味着由于下列事实而导致一些测量差异：在该组的感应线圈135(k)按序列单独被激活的情况下，该组的感应线圈135(k)之间的磁相互作用丢失。

也设想混合解决方案，其中同时执行涉及整个组的至少一个子组的感应线圈135(k)的操作。

必须理解，为了同时执行用于计算归一化电流峰/致动频率关系NCFR(k)的操作，在两个或更多个感应线圈135(k)上，对应的电流请求应当低于感应(熨烫或烹饪)系统的相应DC链路(未展示)能够提供的最大容许电流。为此，根据本发明的实施例，如果总请求电流高于相应DC链路提供的最大容许电流，则应当监控影响同一DC链路的所有感应线圈135(k)以停止增加电流的任何请求。根据本发明的实施例，限制吸收电流的方式是限制频率下降。

根据本发明的实施例，如果该组的感应线圈135(k)的动态非常小以限制该组感应线圈135(k)的总体性能，则此类感应线圈135(k)可以从激活中排除以增加输送到该组的其他感应线圈135(k)的功率。

根据本发明的实施例，原则上可以使用上述相同的过程来选择不同的致动频率Fa以单独用于该组的各个感应线圈135(k)。在这种情况下，由于以不同频率工作的感应线圈135(k)之间的相互作用而产生跳动噪声。如果用于各种感应线圈135(k)的致动频率Fa彼此适当地间隔开，则可以避免跳动噪声。

自然地，为了满足局部要求和特殊要求，本领域的普通技术人员可以将许多逻辑和/或物理修改和变更应用于上述解决方案。

例如，尽管为了描述根据本发明的实施例的致动频率选择过程已经参考了感应熨烫系统或感应烹饪系统，但本发明的概念也可以应用于任何感应加热系统，诸如感应水加热系统，其中感应加热线圈可以安装在热水器中以用于产生时变磁场以便加热水箱。

Claims (23)

1.一种用于管理感应加热系统的方法，所述感应加热系统包括：

-导电负载；

-逆变器电路，所述逆变器电路包括开关部分和谐振部分，所述开关部分包括开关装置，所述开关装置适于从包括多个半波的AC输入电压中产生AC电流，并且所述谐振部分包括感应加热线圈，所述感应加热线圈适于接收所述AC电流以用于产生对应的时变磁场以便通过感应耦合在所述导电负载中产生热量，其中所述AC电流以所述开关装置的致动频率进行振荡并且具有包络，所述包络包括与所述AC输入电压的半波对应的多个半波，并且其中在所述负载中产生的热量取决于通过所述感应加热线圈输送到所述负载的电功率，这种输送的电功率进而取决于所述AC电流的频率，

所述方法包括至少执行一次以下阶段a)到g)的序列：

a)接收关于待输送到所述负载的目标电功率值的指示；

b)在所述包络的同一半波内根据致动频率值的序列来改变所述致动频率，所述序列中的每个致动频率值是针对与所述包络的半波的持续时间的一小部分对应的对应时间间隔而设置的；

c)针对所述序列中的每个致动频率值，基于在所述对应时间间隔期间所述AC电流呈现的一组对应的至少一个绝对值峰来计算对应的电流峰值，以便产生对应的电流峰/致动频率关系；

d)产生电功率/电流峰关系，所述电功率/电流峰关系描绘了所述输送的电功率随着所述AC电流的电流峰如何变化；

e)利用所述电功率/电流峰关系来选择与所述目标电功率对应的电流峰值；

f)利用所述电流峰/致动频率关系来选择与所选择的电流峰值对应的致动频率值；

g)基于所选择的致动频率值来设置所述致动频率。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述产生电功率/电流峰关系包括：

-识别包括电功率值和对应电流峰值的至少一个电功率/电流峰值对，其中所述对中的所述电功率值对应于在同一对中的所述对应电流峰值下输送到所述负载的实际电功率；

-选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数，其中所述识别的至少一个电功率/电流峰值对满足所述函数。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述识别至少一个电功率/电流峰值对包括利用电功率/电流峰值对，所述电功率/电流峰值对包括输送到所述负载的实际电功率，所述实际电功率对应于已在所述操作a)到g)的序列的先前迭代的阶段g)设置的所述致动频率。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述函数是线性函数或二次函数。

5.如权利要求3或4所述的方法，其中所述识别至少一个电功率/电流峰值对包括识别第一电功率/电流峰值对，所述识别第一电功率/电流峰值对包括：

-在所述包络的另一个半波的持续时间内将所述致动频率设置为第一致动频率值；

-在所述包络的所述另一个半波期间测量与所述AC电流呈现的最高绝对值对应的电流峰值；

-在所述包络的所述另一个半波期间测量在所述测量的电流峰值下输送到所述负载的实际电功率；

-基于在所述包络的所述另一个半波期间测量的所述电流峰值和所述实际电功率来设置所述第一电功率/电流峰值对。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述识别至少一个电功率/电流峰值对进一步包括识别第二电功率/电流峰值值对，所述识别第二电功率/电流峰值值对包括：

-在所述包络又一个半波的持续时间内将所述致动频率设置为第二致动频率值，所述第二致动频率值不同于所述第一致动频率值；

-在所述包络的所述又一个半波期间测量与所述AC电流呈现的最高绝对值对应的电流峰值；

-在所述包络的所述又一个半波期间测量在所述测量的电流峰值下输送到所述负载的实际电功率；

-基于在所述包络的所述又一个半波期间测量的所述电流峰值和所述实际电功率来设置所述第二电功率/电流峰值对。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中所述第一致动频率值等于或高于所述谐振部分的谐振频率。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述第二致动频率值等于或低于所述开关装置能够安全地维持的最高致动频率。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中针对所述序列中的每个致动频率值来计算对应的电流峰值的所述阶段包括：根据所述对应时间间隔相对于所述半波的位置，使所述一组对应的至少一个绝对值峰中的所述绝对值峰中的每一个归一化，以便获得一组对应的至少一个归一化电流峰值，然后基于所述组中的所述归一化电流峰值来计算所述峰值。

10.如权利要求9所述的方法，其中如果所述至少一个绝对值峰的组包括至少两个绝对值峰，则所述基于所述组的所述归一化电流峰值来计算所述峰值包括计算所述至少两个绝对值峰的平均值。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述感应加热系统包括一组至少两个感应加热线圈，所述方法包括基于所述选择的致动频率值来设置所述组中的每个感应加热线圈的致动频率，优选地基于所述选择的致动频率值将所述组中的每个感应加热线圈的致动频率设置为同一值。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述产生电功率/电流峰关系包括：

-至少识别包括第一总体电功率值和对应的第一总体电流峰值的总体电功率/电流峰值对，其中当所述组中的所述感应加热线圈总体接收到的AC电流呈现与所述第一总体电流峰值对应的峰值时，所述第一对中的所述第一总体电功率值对应于由所述组中的所述感应加热线圈输送到所述负载的实际电功率；

-选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数，其中所述识别的至少一个总体电功率/电流峰值对满足所述函数。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述产生电功率/电流峰关系包括：

-至少识别包括第一总体电功率值和对应的第一总体电流峰值的总体电功率/电流峰值对，其中当所述组中的所述感应加热线圈总体接收到的AC电流呈现与所述第一总体电流峰值对应的峰值时，所述第一对中的所述第一总体电功率值对应于由所述组中的所述感应加热线圈输送到所述负载的实际电功率；

-选择表示电功率值与电流峰值之间的关系的函数，其中所述识别的至少一个总体电功率/电流峰值对满足所述函数。

14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述识别至少一个电功率/电流峰值对包括利用电功率/电流峰值对，所述电功率/电流峰值对包括输送到所述负载的实际电功率，所述实际电功率对应于已在所述操作a)到g)的序列的先前迭代的阶段g)设置的所述致动频率。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述函数是线性函数或二次函数。

16.如权利要求11至15中任一项、特别是权利要求15所述的方法，其中所述识别第一总体电功率/电流峰值对包括：

-通过在所述包络的另一个半波的持续时间内将所述致动频率设置为第一致动频率值来同时激活所述组中的所有所述感应加热线圈；

-针对所述组中的每个感应加热线圈，在所述包络的所述另一个半波期间测量与所述感应加热线圈接收的所述AC电流呈现的最高绝对值对应的对应第一电流峰值，并且在所述包络的所述另一个半波期间测量由这样的感应加热线圈输送到所述负载的对应第一电功率；

-将所述第一总体电流峰值设置为所述测量的第一电流峰值的总和，并且

-将所述第一总体电功率值设置为所述测量的第一电功率的总和。

17.如权利要求11至15中任一项、特别是权利要求15所述的方法，其中所述识别第二总体电功率/电流峰值对包括：

-通过在所述包络的又一个半波的持续时间内将所述致动频率设置为第二致动频率值来同时激活所述组中的所有所述感应加热线圈，所述第二致动频率值不同于所述第一致动频率值；

-针对所述组中的每个感应加热线圈，在所述包络的所述又一个半波期间测量与所述感应加热线圈接收的所述AC电流呈现的最高绝对值对应的对应第二电流峰值，并且在所述包络的所述又一个半波期间测量由这样的感应加热线圈输送到所述负载的对应第二电功率；

-将所述第二总体电流峰值设置为所述测量的第二电流峰值的总和，并且

-将所述第二总体电功率值设置为所述测量的第二电功率的总和。

18.如权利要求11至17中任一项所述的方法，其中所述第一致动频率值等于或高于所述谐振部分的谐振频率。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述第二致动频率值等于或低于所述开关装置能够安全地维持的最高致动频率。

20.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中针对所述序列中的每个致动频率值来计算对应的电流峰值的所述阶段包括：根据所述对应时间间隔相对于所述半波的位置，使所述一组对应的至少一个绝对值峰中的所述绝对值峰中的每一个归一化，以便获得一组对应的至少一个归一化电流峰值，然后基于所述组中的所述归一化电流峰值来计算所述峰值。

21.一种用于加热导电负载的感应加热系统，所述感应加热系统包括：

-逆变器电路，所述逆变器电路包括开关部分和谐振部分，所述开关部分包括开关装置，所述开关装置适于从包括多个半波的AC输入电压中产生AC电流，并且所述谐振部分包括感应加热线圈，所述感应加热线圈适于接收所述AC电流以用于产生对应的时变磁场以便通过感应耦合在所述导电负载中产生热量，其中所述AC电流以所述开关装置的致动频率进行振荡并且具有包络，所述包络包括与所述AC输入电压的所述半波对应的多个半波，并且其中在所述负载中产生的热量取决于所述AC电流的频率，

-控制单元，所述控制单元被配置成至少执行一次以下阶段a)到g)的序列：

a)接收关于待输送到所述负载的目标电功率值的指示；

b)在所述包络的同一半波内根据致动频率值的序列来改变所述致动频率，所述序列中的每个致动频率值是针对与所述包络的半波的持续时间的一小部分对应的对应时间间隔而设置的；

c)针对所述序列中的每个致动频率值，基于在所述对应时间间隔期间所述AC电流呈现的一组对应的至少一个绝对值峰来计算对应的电流峰值，以便产生对应的电流峰/致动频率关系；

d)产生电功率/电流峰关系，所述电功率/电流峰关系描绘了所述输送的电功率随着所述AC电流的电流峰如何变化；

e)利用所述电功率/电流峰关系来选择与所述目标电功率对应的电流峰值；

f)利用所述电流峰关系/致动频率来选择与所选择的电流峰值对应的致动频率值；

g)基于所选择的致动频率值来设置所述致动频率。

22.如权利要求21所述的感应加热系统，其中所述逆变器电路是选自以下各项中的一者：

-半桥逆变器电路；

-全桥逆变器电路，以及

-准谐振逆变器电路。

23.如权利要求21或权利要求22所述的感应加热系统，其中：

-所述导电负载是衣服熨斗的板，并且所述感应加热线圈安装在熨烫板上，或

-所述导电负载是烹饪锅的一部分，并且所述感应加热线圈安装在烹饪灶具中，或

-所述导电负载是热水器的水箱，并且所述感应加热线圈安装在热水器中。