CN109804713A - 用于校准感应灶具的功率控制回路的方法 - Google Patents

用于校准感应灶具的功率控制回路的方法 Download PDF

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马西莫·诺斯特罗
马西莫·赞戈利
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Abstract

本发明涉及一种用于校准感应灶具(1)的一个或至少两个功率控制回路的方法，该感应灶具(1)包括一个或至少两个功率级(10)和一个或至少两个测量单元(12)，该一个或至少两个功率级包括一个或至少两个感应元件(21)，该方法包括以下步骤：‑借助于所述一个或至少两个测量单元(12)导出指示从该一个或至少两个功率级(10)传递至一个或至少两个参考负载的功率的一个或至少两个测量值；‑将一个或至少两个校正值存储在一个或至少两个存储实体中，以便当操作该感应灶具(1)时基于该一个或至少两个校正值而对由该一个或至少两个测量单元(12)提供的测量值进行修改。

Description

用于校准感应灶具的功率控制回路的方法
本发明总体上涉及感应灶具(induction hob)领域。更具体地，本发明涉及一种用于校准感应灶具的功率控制回路的方法。
背景技术
用于准备食物的感应灶具在现有技术中是众所周知的。感应灶具通常包括至少一个加热区，该至少一个加热区与至少一个感应元件相关联。为了加热放置在加热区上的炊具件，感应元件与用于通过感应元件驱动交流电流的电子驱动装置耦合。所述交流电流产生时变磁场。由于感应元件与放置在感应元件之上的炊具件之间的感应耦合，感应元件产生的磁场导致在炊具件中循环的涡电流。由于所述炊具件的电阻，所述涡电流的存在在炊具件内产生热量。
为了控制提供至炊具件的功率，感应灶具包括功率控制回路。例如，在分流电阻器上的电压降可以用作用于控制功率的被测量。然而，功率控制机构可能受到包括在功率控制回路中的电子元件公差的负面影响。所述电子元件公差可以通过手动校准功率控制回路来补偿，这是费时的并且因此是昂贵的。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种用于以合理的成本制造感应灶具的方法。该目的是通过独立权利要求的特征来解决的。从属权利要求中给出了优选实施例。若无另外明确指明，本发明的实施例可以彼此自由组合。
根据一个方面，本发明涉及一种用于校准感应灶具的一个功率控制回路或至少两个功率控制回路的方法，该感应灶具包括一个功率级或至少两个功率级和一个测量单元或至少两个测量单元，该一个功率级或至少两个功率级包括一个感应元件或至少两个感应元件，该方法包括以下步骤：
-借助于所述一个测量单元或至少两个测量单元导出指示从该一个功率级或至少两个功率级传递至一个参考负载或至少两个参考负载的功率的一个测量值或至少两个测量值；
-将一个校正值或至少两个校正值存储在一个存储实体或至少两个存储实体中，以便当操作该感应灶具时基于该一个校正值或至少两个校正值而对由该一个测量单元或至少两个测量单元提供的测量值进行修改。
根据另外一个方面，本发明涉及一种用于校准感应灶具的功率控制回路的方法。该感应灶具包括功率级、测量单元和控制单元，该功率级包括至少一个感应元件。该方法包括以下步骤中的至少一项或多项：
-将该至少一个感应元件与参考负载耦合；
-借助于所述控制单元在预定义工作条件下为该功率级供电；
-借助于所述测量单元导出指示从该功率级传递至该参考负载的功率的测量值；
-将该测量值提供至该控制单元；
-基于该测量值和参考值来计算校正值；
-将该校正值存储在存储实体中，以便当操作该感应灶具时基于该校正值而对由该测量单元提供的测量值进行修改。
根据另外一个方面，本发明涉及一种用于校准感应灶具的一个功率控制回路或至少两个功率控制回路的方法。该感应灶具包括一个功率级或至少两个功率级、一个测量单元或至少两个测量单元和至少一个控制单元，该一个功率级或至少两个功率级包括一个感应元件或至少两个感应元件。该方法包括以下步骤中的至少一项或多项：
-将该一个感应元件或至少两个感应元件与一个参考负载或至少两个参考负载耦合；
-借助于所述至少一个控制单元在预定义工作条件下为该一个功率级或至少两个功率级供电；
-借助于所述一个测量单元或至少两个测量单元导出指示从该一个功率级或至少两个功率级传递至该一个参考负载或至少两个参考负载的功率的一个测量值或至少两个测量值；
-将该一个测量值或至少两个测量值提供至该至少一个控制单元；
-基于该一个测量值或至少两个测量值和一个参考值或至少两个参考值来计算一个校正值或至少两个校正值；
-将该一个校正值或至少两个校正值存储在一个存储实体或至少两个存储实体中，以便当操作该感应灶具时基于该一个校正值或至少两个校正值而对由该一个测量单元或至少两个测量单元提供的测量值进行修改。
该感应灶具优选地包括一个功率级、至少两个、至少三个或至少四个功率级，尤其是两个、三个、四个或六个功率级。
在实施例中，该感应灶具包括一个驱动器单元、两个或至少两个驱动器单元，这些驱动器单元优选地产生10kHz至100kHz之间的输出频率。
该感应灶具优选地包括一个桥式整流器、两个或至少两个桥式整流器。
该感应灶具优选地包括一个滤波电路、两个或至少两个滤波电路。该一个或多个滤波电路可以提高电磁兼容性(EMC)的要求。
该感应灶具优选地利用单相电源和/或利用两相电源和/或利用三相电源进行操作。使用多于一个相位可以增加该感应灶具的最大输出功率。电源的相位优选地是指交流电功率的两个不同的相位。
在实施例中，每个功率级被分配给同一个桥式整流器。在另一个实施例中，每个功率级被分配给单独的桥式整流器。在这些实施例中的一个中或在另一个实施例中，至少两个或至少三个功率级被分配给每个桥式整流器。
在另外的实施例中，每个桥式整流器、每个功率级或至少两个功率级被分配给同一个电相或单独的电相。
在另外的实施例中，每个桥式整流器和/或每个功率级被分配给滤波电路。
每个功率级优选地包括一个IGBT、一个IGBT对或至少两个IGBT。每个驱动器单元优选地驱动一个或至少两个功率级。在实施例中，功率级和所分配的驱动器单元可以形成发电机或逆变器，该发电机或逆变器产生高频电磁信号以加热至少一个炊具件，尤其是像锅一样的烹饪容器。
这些感应元件优选地被安排成至少两行和/或至少两列，尤其是安排成矩阵安排。
这些感应元件优选地由表面、尤其是烹饪表面和/或玻璃陶瓷表面覆盖。
该感应灶具优选地利用尤其是触敏的用户界面进行操作，该用户界面优选地安排在所述表面上，尤其是安排在所述感应灶具的所述烹饪表面上。
在另外的实施例中，至少两个功率级和/或至少两个感应元件可以耦合至单个烹饪区。
有利地，借助于所述预计算的校正值而实现对包括在感应灶具中的功率控制回路进行的自动并且精确地校准，并且无需手动校准(例如，通过微调电位计)。
根据实施例，该测量值是基于在与桥式整流器的臂耦合的分流电阻器处的电压降而导出的。借助于所述分流电阻器，可以导出指示从桥式整流器提供至包括在感应灶具中的一个或多个功率级的功率的测量值。包括在感应灶具中的分流电阻器和其他电子部件的电阻值公差可能较高，例如，5％。因此，可以降低感应灶具的电子部件成本。借助于所述自动校准过程，可以对电子部件的公差进行补偿，从而获得经校准的功率控制回路。
根据实施例，该测量值是基于在与开关元件(具体地为绝缘栅双极型晶体管IGBT)耦合的分流电阻器处的电压降而导出的。所述开关元件可以被分配给某个功率级，即，借助于所述分流电阻器，可以导出指示提供至某个功率级的功率的测量值。因此，相应功率级的精确控制功率控制是可能的。可以在与不同的开关元件耦合的多个分流电阻器处导出多个测量值以便校准多个功率控制回路。
根据实施例，在分流电阻器处所测量的电压降被测量单元接收，测量单元基于所述测量的电压降将测量值提供至控制单元。换言之，测量单元将所测量的电压转换为适用于控制单元的测量值。例如，测量单元可以对所接收到的电压进行放大或者可以向所述接收到的电压添加偏移。
根据实施例，该参考值和/或校正值被存储在存储实体中，该存储实体可由控制单元访问。该存储实体可以包括在控制单元中或者可以为外部存储实体。该存储实体可以包括非易失性存储设备以便永久性地存储参考值。
根据实施例，当在预定义工作条件下为功率级供电并且将感应元件与所述参考负载耦合时，该参考值对应于由测量单元基于在具有标称电阻值的分流电阻器上的电压降而提供的测量值。换言之，如果电子部件(具体地为分流电阻器)的部件值(例如，电阻值)等于其标称值(没有公差的理想电子部件)并且感应元件与所述参考负载耦合，则参考值可以指示待测量的测量值。因此，所述参考值建立了用于校准过程的基本参考(标准)。
根据实施例，该校正值是测量值与参考值之间的比率。在确定所述校正值之后，可以通过将当前所接收到的测量值与校正值相乘来自动地校准功率控制回路。
根据另一个方面，本发明涉及一种用于在感应灶具中控制从一个或至少两个功率级传递至一个或至少两个炊具件的功率的方法，该感应灶具包括一个感应元件或至少两个感应元件和一个测量单元或至少两个测量单元，该一个感应元件或至少两个感应元件包括在所述一个功率级或至少两个功率级中，该方法包括以下步骤：
-基于一个测量值或至少两个测量值和一个校正值或至少两个校正值来计算指示传递至一个炊具件或至少两个炊具件的功率的一个功率值或至少两个功率值，该一个校正值或至少两个校正值存储在一个或至少两个存储实体中；以及
-基于该一个功率值或至少两个功率值来控制传递至该一个炊具件或至少两个炊具件的该功率。
根据另一个方面，本发明涉及一种用于在感应灶具中控制从功率级传递至炊具件的功率的方法，该感应灶具包括至少一个感应元件、测量单元和控制单元，该至少一个感应元件包括在所述功率级，该方法包括以下步骤：
-为该功率级供电，从而将功率传递至放置在该感应元件之上的炊具件；
-借助于所述测量单元导出指示从该功率级传递至该炊具件的该功率的测量值；
-借助于该控制单元基于该测量值和校正值来计算指示传递至炊具件的功率的功率值，该校正值存储在可由所述控制单元访问的存储实体中；以及
-基于该功率值来控制传递至该炊具件的该功率。
根据另一个方面，本发明涉及一种用于在感应灶具中控制从一个功率级或至少两个功率级传递至一个炊具件或至少两个炊具件的功率的方法，该感应灶具包括一个感应元件或至少两个感应元件、一个测量单元或至少两个测量单元和至少一个控制单元，该一个感应元件或至少两个感应元件包括在所述功率级中，该方法包括以下步骤中的至少一项或多项：
-为该一个功率级或至少两个功率级供电，从而将功率传递至放置在该一个感应元件或至少两个感应元件之上的该一个炊具件或至少两个炊具件；
-借助于所述一个测量单元或至少两个测量单元导出指示从该一个功率级或至少两个功率级传递至该一个炊具件或至少两个炊具件的该功率的一个测量值或至少两个测量值；
-借助于该至少一个控制单元基于该一个测量值或至少两个测量值和一个校正值或至少两个校正值来计算指示传递至一个炊具件或至少两个炊具件的功率的一个功率值或至少两个功率值，该一个校正值或至少两个校正值存储在可由所述至少一个控制单元访问的一个或至少两个存储实体中；以及
-基于该一个或至少两个功率值来控制传递至该一个炊具件或至少两个炊具件的该功率。
有利地，通过使用预计算的校正值，实现对传递至炊具件的功率的自动且精确控制。
根据实施例，控制单元是包括至少一个处理实体的基于软件的控制单元，所述处理实体基于校正值而对由测量电路提供的测量值进行修改。换言之，在操作感应灶具期间执行测量值的持续修改以便导出功率值，根据该功率值对功率级进行供电。
根据实施例，测量值是基于在与桥式整流器的臂耦合的分流电阻器处的电压降而导出的。
根据实施例，测量值是基于在与开关元件(具体地为绝缘栅双极型晶体管IGBT)耦合的分流电阻器处的电压降而导出的。
根据另一个方面，本发明涉及一种感应灶具，该感应灶具包括具有用于使得交流电流能够流经感应元件的至少一个开关元件的功率级、用于控制流经该感应元件的电流的控制单元、以及测量单元；该测量单元被适配用于将测量值提供至该控制单元，该测量值指示从该感应元件传递至放置在该感应元件之上的炊具件的功率，其中，该控制单元与存储实体耦合，该存储实体存储在校准例程期间确定的校正值，其中，该控制单元被适配用于基于该校正值而对该测量值进行修改并且基于该经修改的测量值而导出功率值，并且其中，该控制单元被适配用于基于该功率值而控制传递至该炊具件的该功率。
根据另一个方面，本发明涉及一种感应灶具，该感应灶具包括具有用于使得交流电流能够流经一个或至少两个感应元件的至少一个开关元件的一个或至少两个功率级、用于控制流经该一个或至少两个感应元件的电流的至少一个控制单元、以及一个或至少两个测量单元，该一个或至少两个测量单元被适配用于将一个或至少两个测量值提供至该至少一个控制单元，该一个或至少两个测量值指示从该一个或至少两个感应元件传递至放置在该一个或至少两个感应元件之上的一个或至少两个炊具件的功率，其中，该至少一个控制单元与一个或至少两个存储实体耦合，该一个或至少两个存储实体存储在校准例程期间确定的一个或至少两个校正值，其中，该至少一个控制单元被适配用于基于该一个或至少两个校正值而对该一个或至少两个测量值进行修改并且基于该一个或至少两个经修改的测量值而导出一个或至少两个功率值，并且其中，该至少一个控制单元被适配用于基于该一个或至少两个功率值而控制传递至该一个或至少两个炊具件的该功率。
有利地，通过使用预计算的校正值在操作期间校准感应灶具，可以降低制造成本，因为可以使用便宜的电子部件并且无需手动校准。
根据实施例，控制单元是包括至少一个处理实体的基于软件的控制单元，所述处理实体被适配用于基于校正值而对由测量电路提供的测量值进行修改。
根据实施例，存储实体包括非易失性数据存储设备。
在本发明中使用的术语“基本上”或“大致”是指与准确值偏差+/-10％、优选地+/-5％，和/或呈对功能而言无关紧要的变化形式的偏差。
附图说明
从以下详细说明和附图中将容易理解本发明的这些不同方面，包括其具体特征和优点，在附图中：
图1示出了感应灶具的示例示意性视图；
图2示出了包括在感应灶具内的单元的示例示意性框图；
图3示出了根据第一实施例的桥式整流器、功率级和驱动器单元的示例电路图；
图4示出了根据第二实施例的桥式整流器、功率级和驱动器单元的示例电路图；
图5展示了基于流程图的用于校准感应灶具的功率控制回路的示例方法；
图6展示了用于在感应灶具中控制传递至炊具件的功率的示例方法；并且
图7示出了测量单元的示例电路系统。
具体实施方式
现在将参照这些附图对本发明进行更全面的描述，在附图中示出了多个示例性实施例。然而，本发明不应当被解释为局限于本文中阐述的这些实施例。贯穿以下说明，当适用时，使用类似的附图标记来表示类似的元件、部件、物件或特征。
图1示出了根据本发明的感应灶具1的示意图。感应灶具1可以包括多个加热区2，这些加热区优选地设置在公共灶具板处。每个加热区与放置在灶具板下方的至少一个感应元件相关。所述感应元件可以例如是感应线圈。感应灶具1进一步包括用于接收用户输入和/或向用户提供信息(具体地为图形信息)的用户界面3。
图2示出了被适配用于测量提供至包括在感应灶具1内的一个或多个感应元件的电流的感应灶具1的示意性框图。感应灶具1包括功率级10、控制单元11和用户界面3，所述用户界面3与控制单元11耦合以便经由用户界面3向用户提供信息和/或接收来自用户的信息。所述控制单元11与功率级10耦合以便控制提供至功率级10的电功率，具体地控制提供至包括在功率级10内的一个或多个感应元件的功率。
此外，感应灶具1可以包括桥式整流器13，所述桥式整流器13与功率级10耦合以便向功率级10的感应元件提供电功率。桥式整流器13可以与干线供电网络的一个或多个相位耦合。
根据实施例，控制单元11经由驱动器单元14与功率级10耦合，所述驱动器单元14被适配用于通过控制单元11接收脉冲电信号P，对所述接收到的脉冲电信号P进行修改，并且将所述经修改的脉冲电信号P'提供至功率级10。根据其他的实施例，控制单元11可以与功率级10直接耦合，即，可以将脉冲电信号P直接提供至功率级10。所述脉冲电信号P，相应地经修改的脉冲电信号P'可以被施加至包括在功率级10内的开关元件以便使得交流电流能够流经感应元件。
为了确定由功率级10提供至放置在功率级10的感应元件之上的炊具件的功率，感应灶具1包括测量单元12。根据实施例，测量单元12与桥式整流器13耦合以用于接收关于流经功率级10的电流量的信息。因此，因为所述功率级10可以由单个桥式整流器13供电，所以可以监测由全部功率级10提供的功率的总和。根据其他的实施例，测量单元12与功率级10耦合，具体地与包括在功率级10内的开关元件的发射极路径耦合，以便接收关于流经所述开关元件的电流量的信息。因此，由于一个或多个开关元件与某个功率级10的关联，可以确定由某个功率级10提供至炊具件的功率。
测量单元12被配置用于接收输入信号IS并且基于输入信号IS导出测量信号MS，所述输入信号IS指示功率，具体地指示被提供至功率级10的电流量。测量单元12进一步与控制单元11耦合以便将所述测量信号MS提供至控制单元11。测量单元12被配置用于导出测量信号MS，该测量信号MS可以由控制单元11直接处理，即，测量信号MS的值被适配于可由控制单元11直接处理的值范围。例如，控制单元11可以被适配用于接收在0V至5V的范围内的电压值。因此，测量单元12可以被适配用于提供具有在上述电压范围内的电压值的测量信号MS。
图3更详细地示出了驱动器单元14、功率级10和桥式整流器13。驱动器单元14在输入端口I1处接收脉冲电信号P。驱动器单元14包括被配置用于根据功率级10的需要而适配所接收到的脉冲电信号P的电子电路系统。例如，驱动器单元可以对所接收到的脉冲电信号P进行放大和/或可以通过向所述接收到的脉冲电信号P添加一定的偏移电压值来改变脉冲电信号P的信号电平以便导出所述经修改的脉冲电信号P'。可以将所述经修改的脉冲电信号P'提供至开关元件20的栅极。所述开关元件20可以例如是IGBT。
开关元件20的集电极可以经由滤波电路系统(包括一个或多个电容器)耦合至振荡电路23，所述振荡电路23包括感应元件21和电容器22。功率级10可以包括准谐振功率级架构。在电容器22的相反侧，感应元件21可以与桥式整流器13耦合以便借助于干线供电网络为振荡电路23供电。通过使用经修改的脉冲电信号P'使得电流能够流经开关元件20，获得流经感应元件21的交流电流，该交流电流诱发了放置在感应元件21之上的炊具件中的涡电流，从而将热量提供至所述感应元件21。
为了确定功率(具体地为通过桥式整流器13提供至功率级10的电流量)，感应灶具1包括分流电阻器R分流。所述分流电阻器R分流一方面与桥式整流器13的负端口(即，桥式整流器13的两个相邻二极管的阳极直接耦合的节点)耦合。另一方面，分流电阻器R分流进一步与地耦合。在分流电阻器R分流上的电压降指示由桥式整流器13提供至功率级10的电流并且可能被用作测量单元12的输入信号IS。
图4示出了类似于图3的包括驱动器单元14、功率级10和桥式整流器13的电路系统的进一步实施例。因此，以下仅解释了图4的实施例的不同技术特征。除此以外，参考了根据图3的电路系统的技术特征的描述。图3的电路系统与图4的电路系统之间的主要区别在于分流电阻器R分流的安排。根据图4的电路系统，分流电阻器R分流包括在开关元件20的发射极路径中。因此，能够(基于在分流电阻器R分流上的电压降)确定流经开关元件20的电流。所述电流值是用于从功率级10的感应元件提供至放置在所述感应元件之上的炊具件的功率的测量值。由于分流电阻器集成到功率级中，可以单独地确定由每个功率级提供的功率。
如果分流电阻器R分流的标称值的公差较高(例如，5％)，则通过测量在所述分流电阻器R分流上的电压降导出的功率值也具有较高的误差偏差，即，所确定的功率值是不精确的，但也显示了可能对于功率控制目的不可接受的不准确性。
在另外的实施例中，本发明包括一个功率级10、至少两个功率级10、至少三个或至少四个功率级10，尤其是两个、三个、四个或六个功率级10。每个功率级10包括一个感应元件21或至少两个感应元件21。此外，这些实施例包括一个测量单元12或至少两个测量单元12。
感应灶具1可以包括一个驱动器单元14、两个或至少两个驱动器单元14。这些驱动器单元可以产生10kHz至100kHz之间的输出频率。一个驱动器单元14或多个驱动器单元14可以刺激一个感应元件1或多个感应元件1进行振荡。
感应灶具1可以包括一个桥式整流器13、两个或至少两个桥式整流器13。感应灶具1可以包括一个滤波电路、两个或至少两个滤波电路。
感应灶具1可以利用单相电源和/或利用两相电源和/或利用三相电源进行操作。
每个功率级10可以被分配给同一个桥式整流器13或单独的桥式整流器13。至少两个或至少三个功率级10可以被分配给每个桥式整流器13。
每个桥式整流器13、每个功率级10或至少两个功率级10可以被分配给同一个电相或单独的电相。每个桥式整流器13和/或每个功率级10被分配给滤波电路，使得优选地滤波电路被安排在电源与整流器之间。该滤波电路可以防止由一个感应元件1或多个感应元件1的振荡引起的失真被传递至外部电源系统中。
每个功率级10可以包括一个IGBT、一个IGBT对或至少两个IGBT。每个驱动器单元14优选地驱动一个或至少两个功率级10。功率级10和所分配的驱动器单元14可以形成发电机或逆变器，该发电机或逆变器产生高频电磁信号以加热至少一个炊具件，尤其是像锅一样的烹饪容器。
感应元件21可以被安排成至少两行和/或至少两列，尤其是安排成矩阵安排。
感应元件21可以由表面、尤其是玻璃陶瓷表面或玻璃陶瓷板覆盖。感应灶具1利用尤其是触敏的用户界面进行操作，该用户界面优选地安排在感应灶具1的该表面上。
至少两个功率级10和/或至少两个感应元件21可以耦合至单个烹饪区。在单个烹饪区中，优选地所有功率级10和/或所有感应元件21都以相同的功率进行操作。
为了校准感应灶具1的一个功率控制回路或至少两个功率控制回路，优选地以所描述的顺序执行或可以执行以下步骤中的一者或多者：
-将该一个感应元件1或至少两个感应元件1与一个参考负载或至少两个参考负载耦合；
-借助于所述至少一个控制单元在预定义工作条件下为该一个功率级10或至少两个功率级10供电；
-借助于所述一个测量单元12或至少两个测量单元12导出指示从该一个功率级10或至少两个功率级10传递至一个参考负载或至少两个参考负载的功率的一个测量值或至少两个测量值；
-将该一个测量值或至少两个测量值提供至该至少一个控制单元；
-基于该一个测量值或至少两个测量值和一个参考值或至少两个参考值来计算一个校正值或至少两个校正值；
-将一个校正值或至少两个校正值存储在一个或至少两个存储实体中，以便当操作该感应灶具1时基于该一个校正值或至少两个校正值而对由该一个测量单元12或至少两个测量单元12提供的测量值进行修改。
为了在感应灶具1中控制从一个功率级10或至少两个功率级10传递至一个炊具件或至少两个炊具件的功率，优选地以所描述的顺序执行或可以执行以下步骤中的一者或多者：
-为该一个功率级10或至少两个功率级10供电，从而将功率传递至放置在该一个或至少两个感应元件21之上的该一个炊具件或至少两个炊具件；
-借助于所述一个测量单元或至少两个测量单元导出指示从该一个功率级或至少两个功率级传递至该一个炊具件或至少两个炊具件的该功率的一个测量值或至少两个测量值；
-借助于该至少一个控制单元基于该一个测量值或至少两个测量值和一个校正值或至少两个校正值来计算指示传递至一个炊具件或至少两个炊具件的功率的一个功率值或至少两个功率值，该一个校正值或至少两个校正值存储在可由所述至少一个控制单元访问的至少一个存储实体中；以及
-基于该一个或至少两个功率值来控制传递至该一个炊具件或至少两个炊具件的该功率。
图5展示了用于运行感应灶具校准(具体地为自动的感应灶具校准)的方法100。所述校准可以是在至少部分地组装感应灶具1之后的生产厂房中执行的工厂校准。
首先，感应元件21与参考负载耦合(S110)。所述参考负载可以由铁磁材料制成并且可以包括预定负载特性以便构成校准负载。例如，参考负载可以放置在与所述感应元件21相关联的加热区2上。
在将感应元件21与参考负载耦合之后，对包括感应元件21的与参考负载耦合的功率级10进行供电(S120)。具体地，借助于控制单元11和驱动器单元14在预定义工作条件下对感应元件21进行供电。所述预定义工作条件可以使电功率预设传递至感应元件21。预定义工作条件可以指定例如具有一定脉冲持续时间和一定脉冲幅度的某个电信号P或某个经修改的某个电信号P'。
当在预定义工作条件下为功率级10供电时，导出测量值，所述测量值指示从感应元件21传递至参考负载的功率(S130)。可以在分流电阻器R分流处导出所述测量值，即，测量值可以是指示在所述分流电阻器R分流处下降的电压的电压值。如在图3和图4中所示出的，分流电阻器R分流可以包括在开关元件20的发射极路径中或者可以与桥式整流器13耦合。替代性地，可以基于在分流电阻器处下降的电压通过测量单元12获得测量值。
随后，将测量值提供至控制单元11(S140)。控制单元11可以基于所述测量值开始校准例程。例如，控制单元11可以将测量值与参考值进行比较。所述参考值可以存储在与控制单元11耦合的存储实体中。如果分流电阻器R分流的实际值是分流电阻器R分流的标称值(即，分流电阻器R分流的电阻值不偏离其标称值(误差偏差为0％))并且感应元件与参考负载耦合，则可以获得参考值以作为测量值。
基于测量值和参考值，控制单元11可以计算校正值(S150)。例如，校正值可以是测量值与参考值之间的比率。由于测量值与分流电阻器R分流的电阻值的正比例关系，校正值指示分流电阻器R分流的实际电阻值与其标称值之间的比率。
最后，校正值存储在与控制单元11耦合的存储实体中(S160)。控制单元11可以访问所述存储实体以便从该存储实体中读出所述校正值并且基于所述校正值对在操作感应灶具1时(例如，在由用户使感应灶具进入操作状态之后)导出的测量值进行修改。例如，可以将测量值与校正值相乘以便获得经修改的测量值。因此，获得了对包括在感应灶具中的功率控制回路的校准。
值得一提的是，针对每个分流电阻器R分流，必须单独地执行上述校准例程，即，针对每个分流电阻器R分流，确定并且存储校正值以用于校准通过使用所述分流电阻器R分流执行的功率测量。
图6展示了用于测量传递至炊具件的功率的方法200。首先，为功率级10供电(S210)以便将功率从感应元件21传递至放置在感应元件21之上的炊具件。在所述供电期间，将至少一个测量值提供至控制单元11(S220)。所述测量值指示传递至炊具件的功率。优选地，可以连续地将测量值提供至控制单元11以便连续地监测功率水平。如之前已经提及的，可以在分流电阻器R分流处导出测量值，即，测量值可以是在所述分流电阻器R分流处下降的电压，或者测量值可以由测量单元通过调整在分流电阻器处测量的电压来提供。
控制单元可以被适配用于基于所述测量值和校正值来计算功率值(S230)。功率值可以指示从功率级10传递至炊具件的实际功率。可能已经在校准例程期间获得校正值，并且可以将其存储在存储实体中。例如，可以基于测量值来计算经修改的测量值。经修改的测量值可以例如是测量值乘以/除以校正值。可以基于所述经修改的测量值来计算功率值。
最后，所述功率值可以用于控制从功率级10传递至炊具件的功率(S240)。换言之，感应灶具1的功率控制可以使用经修改的测量值以用于控制传递至炊具件的功率。
图7示出了包括在测量单元12内的示例电路系统。所述测量单元电路系统可以用于根据图3和图4的电路系统。测量单元12仅包括如电阻器、电容器和晶体管等分立部件，即，不存在例如运算放大器等集成电路。测量单元12包括两个晶体管T1、T2，它们以电流镜像电路的方式耦合。测量单元12进一步包括用于接收输入信号IS的输入端。在第一晶体管T1的发射极路径处接收所述输入信号。这些晶体管可以例如是n-p-n类型的双极型晶体管。由供电电压Vcc为测量单元12供电，其中，Vcc例如为5V。
第一晶体管T1的集电极经由第一集电极电阻器Rc1与供电电压Vcc耦合。所述第一晶体管T1的发射极路径包括第一发射极电阻器Re1和发射极电容Ce，其中，该第一发射极电阻器Re1在第一触点处与第一晶体管T1的发射极耦合并且在第二触点处与发射极电容Ce耦合。发射极电容Ce在与第一发射极电阻器Re1相反的另一触点处与地耦合。换言之，第一发射极电阻器Re1和发射极电容Ce串联耦合在第一晶体管T1的发射极路径内。
第二晶体管T2也包括集电极路径和发射极路径。集电极路径包括第二集电极电阻器Rc2，第二集电极电阻器Rc2利用一个电阻触点与供电电压Vcc耦合，并且利用另一个触点与第二晶体管T2的集电极耦合。可以在第二晶体管T2的集电极处(即，在第二晶体管T2的集电极与第二集电极电阻器Rc2之间的节点处)导出测量信号MS。在第二晶体管T2的发射极路径中安排有第二发射极电阻器Re2，其中，第二晶体管T2的发射极经由所述第二发射极电阻器Re2与地耦合。
此外，(在使用场效应晶体管的情况下)基极或栅极直接彼此耦合，即，在没有任何电气设备的情况下经由电连接耦合。另外，在第一晶体管T1的集电极与基极或栅极之间也存在直接的电连接(没有任何电气设备)。因此，施加至第一晶体管T1的集电极的电压等于施加至第一晶体管T1和第二晶体管T2的基极或栅极的电压。
为了基于输入信号IS导出测量信号MS，测量单元12的输入端与在桥式整流器13与功率级10之间的节点25耦合。牢记经过分流电阻器R分流的电流的流动方向，电压U分流电阻为负。因此，输入信号IS也包括相对于地电平的负电压。因此，在流经桥式整流器13的电流升高的情况下，电压U分流电阻也升高，即，在第一发射极电阻器Re1与发射极电容Ce之间的节点26处的电压在负范围中增大。因此，流经第一晶体管T1的电流也升高。
由于第一晶体管T1与第二晶体管T2的上述耦合，流经第一晶体管T1的电流升高可以导致流经第二晶体管T2的升高的电流。流经第二晶体管T2的升高的电流导致在所述第二晶体管T2的集电极处的升高的电压，即，测量信号MS也显示升高的电压。
相反地，流经桥式整流器13的下降的电流可以导致流经第二晶体管T2的减小的电流，并且因此可以导致在所述第二晶体管T2的集电极处的下降的电压，即测量信号MS也显示下降的电压。
由于基于脉冲电信号P和流经感应元件21的高电流而切换开关元件20，在测量单元12内的电流测量非常嘈杂，即，输入信号IS可能由于可能恶化由测量单元12提供的测量结果的寄生副作用而变化。为了抑制所述噪声，测量单元12包括抑制所述输入信号波动和/或测量信号波动的若干电容器。在测量单元12的输入端处，可以通过包括在第一晶体管T1的发射极路径内的发射极电容器Ce来抑制输入信号IS的信号波动。如以上已经提及的，发射极电容器Ce可以被安排在第一发射极电阻器Re1与地之间。因此，发射极电容器Ce与分流电阻器R分流并联连接。另外，可以在测量单元12的输入端处设置集电极电容器Cc，该集电极电容器Cc将测量单元12的输入端与第一晶体管T1的集电极连接。所述发射极电容器Ce和所述集电极电容器Cc可以减弱输入信号IS的信号波动。
此外，测量单元12包括低通滤波器24，所述低通滤波器24设置在测量单元12的输出端，即，该低通滤波器与第二晶体管T2的集电极路径连接。例如，低通滤波器24包括形成无源一阶低通滤波器的电阻器Rf和电容器Cf。当然，也可以使用其他的低通滤波器。借助于所述低通滤波器24，实现了测量信号MS的平滑化。换言之，低通滤波器24提供了取平均的测量信号MS，从而过滤掉高频信号波动。例如，可以选择低通滤波器24从而使得测量信号MS的变化相对于控制单元11的定时非常慢。
应当注意的是，说明书和附图仅展示了所提出的方法和系统的原理。本领域技术人员将能够实施体现本发明的原理的尽管没有在本文中明确地描述或示出的各种安排。
附图标记清单
1 感应灶具
2 加热区
3 用户界面
10 功率级
11 控制单元
12 测量单元
13 桥式整流器
14 驱动器单元
20 开关元件
21 感应元件
22 电容器
23 振荡电路
24 低通滤波器
25 节点
26 节点
100 校准方法
S110-S160 校准方法步骤
200 功率测量方法
S210-S240 功率测量方法步骤
Cc 集电极电容器
Ce 发射极电容器
Cf 电容器
I1 输入端
IS 输入信号
MS 测量信号
P 脉冲电信号
P' 经修改的脉冲电信号
Rc1 第一集电极电阻器
Rc2 第二集电极电阻器
Re1 第一发射极电阻器
Re2 第二发射极电阻器
Rf 电阻器
R分流 分流电阻器
T1 第一晶体管
T2 第二晶体管
U分流电阻 在R分流上的电压
Vcc 供电电压

Claims (16)

1.一种用于校准感应灶具(1)的一个或至少两个功率控制回路的方法，该感应灶具(1)包括一个或至少两个功率级(10)和一个或至少两个测量单元(12)，该一个或至少两个功率级包括一个或至少两个感应元件(21)，该方法包括以下步骤：
-借助于所述一个或至少两个测量单元(12)导出指示从该一个或至少两个功率级(10)传递至一个或至少两个参考负载的功率的一个或至少两个测量值；
-将一个或至少两个校正值存储在一个或至少两个存储实体中，以便当操作该感应灶具(1)时基于该一个或至少两个校正值而对由该一个或至少两个测量单元(12)提供的测量值进行修改。
2.一种尤其是根据权利要求1所述的用于校准感应灶具(1)的功率控制回路的方法，该感应灶具(1)包括功率级(10)、测量单元(12)和控制单元(11)，该功率级包括至少一个感应元件(21)，该方法包括以下步骤：
-将该至少一个感应元件(21)与参考负载耦合；
-借助于所述控制单元(11)在预定义工作条件下为该功率级(10)供电；
-借助于所述测量单元(12)导出指示从该功率级(10)传递至该参考负载的功率的测量值；
-将该测量值提供至该控制单元(11)；
-基于该测量值和参考值来计算校正值；
-将该校正值存储在存储实体中，以便当操作该感应灶具(1)时基于该校正值而对由该测量单元(12)提供的测量值进行修改。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，该方法或该感应灶具包括以下特征中的一者或多者：
-该感应灶具(1)包括一个、至少两个、至少三个或至少四个功率级(10)，尤其是两个、三个、四个或六个功率级(10)，和/或
-该感应灶具(1)包括一个、两个或至少两个驱动器单元(14)，这些驱动器单元优选地产生10kHz至100kHz之间的输出频率，和/或
-该感应灶具(1)包括一个、两个或至少两个桥式整流器(13)，和/或
-该感应灶具(1)包括一个、两个或至少两个滤波电路，和/或
-其中，该感应灶具(1)利用单相电源和/或利用两相电源和/或利用三相电源进行操作，和/或
-其中，每个功率级(10)被分配给同一个桥式整流器(13)或单独的桥式整流器(13)，和/或
-其中，至少两个或至少三个功率级(10)被分配给每个桥式整流器(13)，和/或
-其中，每个桥式整流器(13)、每个功率级(10)或至少两个功率级(10)被分配给同一个电相或单独的电相，和/或
-其中，每个桥式整流器(13)和/或每个功率级(10)被分配给滤波电路，和/或
-其中，每个功率级(10)包括一个IGBT、一个IGBT对或至少两个IGBT，和/或
-其中，每个驱动器单元(14)驱动一个或至少两个功率级(10)，和/或
-其中，功率级(10)和所分配的驱动器单元(14)形成发电机或逆变器，该发电机或逆变器产生高频电磁信号以加热至少一个炊具件，尤其是像锅一样的烹饪容器，和/或
-其中，这些感应元件(21)被安排成至少两行和/或至少两列，尤其是安排成矩阵安排，和/或
-其中，这些感应元件(21)由表面、尤其是玻璃陶瓷表面覆盖，和/或
-其中，该感应灶具(1)利用尤其是触敏的用户界面进行操作，该用户界面优选地安排在该表面上，和/或
-其中，至少两个功率级(10)和/或感应元件(21)能够耦合至单个烹饪区。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，该测量值是基于在与桥式整流器(13)的臂耦合的分流电阻器(R分流)处的电压降而导出的，和/或其中，该测量值是基于在与开关元件(20)、具体地绝缘栅双极型晶体管IGBT耦合的分流电阻器(R分流)处的电压降而导出的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在分流电阻器(R分流)处所测量的电压降被该测量单元(12)接收，该测量单元(12)基于所述电压降而提供该测量值。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该参考值存储在存储实体中，该存储实体可由该控制单元(11)访问，和/或其中，当在预定义工作条件下为该功率级(10)供电并且将该感应元件(21)与所述参考负载耦合时，该参考值对应于由该测量单元(12)基于在具有标称电阻值的该分流电阻器(R分流)上的电压降而提供的测量值。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该校正值是该测量值与该参考值之间的比率。
8.一种用于在感应灶具(1)中控制从一个或至少两个功率级(10)传递至一个或至少两个炊具件的功率的方法，该感应灶具(1)包括一个或至少两个感应元件(21)和一个或至少两个测量单元(12)，该一个或至少两个感应元件包括在所述一个或至少两个功率级(10)中，该方法包括以下步骤：
-基于一个或至少两个测量值和一个或至少两个校正值来计算指示传递至至少一个炊具件的功率的一个或至少两个功率值，该一个或至少两个校正值存储在一个或至少两个存储实体中；以及
-基于该一个或至少两个功率值来控制传递至该一个或至少两个炊具件的该功率。
9.一种尤其是根据权利要求8所述的用于在感应灶具(1)中控制从功率级(10)传递至炊具件的功率的方法，该感应灶具(1)包括至少一个感应元件(21)、测量单元(12)和控制单元(11)，该至少一个感应元件包括在所述功率级(10)中，该方法包括以下步骤：
-为该功率级(10)供电，从而将功率传递至放置在该感应元件(21)之上的炊具件；
-借助于所述测量单元(12)导出指示从该功率级(10)传递至该炊具件的该功率的测量值；
-借助于该控制单元(11)基于该测量值和校正值来计算指示传递至炊具件的功率的功率值，该校正值存储在可由所述控制单元访问的存储实体中；以及
-基于该功率值来控制传递至该炊具件的该功率。
10.根据权利要求8或9所述的方法，
-该感应灶具(1)包括一个、至少两个、至少三个或至少四个功率级(10)，尤其是两个、三个、四个或六个功率级(10)，和/或
-该感应灶具(1)包括一个、两个或至少两个驱动器单元(14)，这些驱动器单元优选地产生10kHz至100kHz之间的输出频率，和/或
-该感应灶具(1)包括一个、两个或至少两个桥式整流器(13)，和/或
-该感应灶具(1)包括一个、两个或至少两个滤波电路，和/或
-其中，该感应灶具(1)利用单相电源和/或利用两相电源和/或利用三相电源进行操作，和/或
-其中，每个功率级(10)被分配给同一个桥式整流器(13)或单独的桥式整流器(13)，和/或
-其中，至少两个或至少三个功率级(10)被分配给每个桥式整流器(13)，和/或
-其中，每个桥式整流器(13)、每个功率级(10)或至少两个功率级(10)被分配给同一个电相或单独的电相，和/或
-其中，每个桥式整流器(13)和/或每个功率级(10)被分配给滤波电路，和/或
-其中，每个功率级(10)包括一个IGBT、一个IGBT对或至少两个IGBT，和/或
-其中，每个驱动器单元(14)驱动一个或至少两个功率级(10)，和/或
-其中，功率级(10)和所分配的驱动器单元(14)形成发电机或逆变器，该发电机或逆变器产生高频电磁信号以加热至少一个炊具件，尤其是像锅一样的烹饪容器，和/或
-其中，这些感应元件(21)被安排成至少两行和/或至少两列，尤其是安排成矩阵安排，和/或
-其中，这些感应元件(21)由表面、尤其是玻璃陶瓷表面覆盖，和/或
-其中，该感应灶具(1)利用尤其是触敏的用户界面进行操作，该用户界面优选地安排在该表面上，和/或
-其中，至少两个功率级(10)和/或感应元件(21)能够耦合至单个烹饪区。
11.根据权利要求8、9或10所述的方法，其中，该控制单元(11)是包括至少一个处理实体的基于软件的控制单元，所述处理实体基于该校正值而对由该测量电路提供的测量值进行修改。
12.根据权利要求8至11中的一者或多者所述的方法，其中，该测量值是基于在与桥式整流器(13)的臂耦合的分流电阻器(R分流)处的电压降而导出的，和/或其中，该测量值是基于在与开关元件(20)、具体地绝缘栅双极型晶体管IGBT耦合的分流电阻器(R分流)处的电压降而导出的。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在分流电阻器(R分流)处所测量的电压降被该测量单元(12)接收，该测量单元(12)基于所述电压降而提供该测量值。
14.一种感应灶具，包括具有用于使得交流电流能够流经感应元件(21)的至少一个开关元件(20)的功率级(10)、用于控制流经该感应元件(21)的该电流的控制单元(11)、以及测量单元(12)，该测量单元(12)被适配用于将测量值提供至该控制单元，该测量值指示从该感应元件(21)传递至放置在该感应元件(21)之上的炊具件的功率，其中，该控制单元(11)与存储实体耦合，该存储实体存储在校准例程期间确定的校正值，其中，该控制单元(11)被适配用于基于该校正值而对该测量值进行修改并且基于该经修改的测量值而导出功率值，并且其中，该控制单元(11)被适配用于基于该功率值而控制传递至该炊具件的该功率。
15.一种尤其是根据权利要求14所述的感应灶具，包括具有用于使得交流电流能够流经一个或至少两个感应元件(21)的至少一个开关元件(20)的一个或至少两个功率级(10)、用于控制流经该一个或至少两个感应元件(21)的该电流的至少一个控制单元(11)、以及一个或至少两个测量单元，该一个或至少两个测量单元被适配用于将一个或至少两个测量值提供至该至少一个控制单元(11)，该一个或至少两个测量值指示从该一个或至少两个感应元件(21)传递至放置在该一个或至少两个感应元件(21)之上的一个或至少两个炊具件的功率，其中，该至少一个控制单元(11)与一个或至少两个存储实体耦合，该一个或至少两个存储实体存储在至少一个校准例程期间确定的一个或至少两个校正值，其中，该至少一个控制单元(11)被适配用于基于该一个或至少两个校正值而对该一个或至少两个测量值进行修改并且基于该一个或至少两个经修改的测量值而导出一个或至少两个功率值，并且其中，该至少一个控制单元(11)被适配用于基于该一个或至少两个功率值而控制传递至该一个或至少两个炊具件的该功率。
16.根据权利要求15所述的感应灶具，其中，该控制单元(11)是包括至少一个处理实体的基于软件的控制单元，所述处理实体被适配用于基于该校正值而对由该测量电路提供的测量值进行修改，和/或其中，该存储实体包括非易失性数据存储设备。
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