DE10138933B4

DE10138933B4 - Mikrowellenofen und Verfahren zum Steuern desselben

Info

Publication number: DE10138933B4
Application number: DE10138933A
Authority: DE
Inventors: Sung-Ho Lee; Young-Won Cho; Tae-Soo Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: KR100586510B1; CN1356498A; CN1158481C; GB0118398D0; US6472649B2; JP2002190379A; GB2369938B; GB2369938A; US20020066730A1; KR20020044503A; JP3625787B2; DE10138933A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Mikrowellenofens beim Einschalten oder Wiedereinschalten eines Magnetrons (9) mit
einem Stromversorgungsteil (1), der eine Wechselspannung ausgibt,
einem Gleichrichter- und Glättungsteil (3), der aus der Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugt,
einem Wechselrichter (5), der aus der Gleichspannung eine gesteuerte Wechselspannung erzeugt,
einem Hochspannungstransformator (7), der aus der gesteuerten Wechselspannung eine Hochspannung erzeugt,
wobei das Magnetron (9) bei Anlegen der Hochspannung elektromagnetische Mikrowellen erzeugt, und
einem Steuerteil (15), der zum Erzeugen der gesteuerten Wechselspannung ein Steuersignal mit einer einstellbaren Impulsbreite an den Wechselrichter ausgibt,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Start der Stromzufuhr zum Magnetron zu einem Startzeitpunkt;
Messen der Zeitdauer vom Startzeitpunkt bis zum Zeitpunkt, zu dem das Magnetron Mikrowellenleistung abgibt;
Vergleichen der gemessenen Zeitdauer mit einer vorgegebenen Bezugszeitdauer, die die Kaltstartzeit ist; und im Anschluss daran
Verändern der Impulsbreite des Steuersignals, wenn die gemessene Zeitdauer...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen und ein Verfahren zum Steuern desselben beim Einschalten oder Wiedereinschalten.

Im allgemeinen wird ein Mikrowellenofen in der folgenden Weise betrieben. Ein Wechselstrom, der von einem Stromversorgungsteil geliefert wird, wird an eine Primärspule eines Eisenkern-Hochspannungstransformators angelegt, um an einer Sekundärspule eine Hochspannung zu erzeugen. Die an der Sekundärspule des Hochspannungstransformators erzeugte Hochspannung dient zum Heizen eines in einem Magnetron vorgesehenen Kathodenheizfadens, und eine Energie mit sehr hoher Frequenz (VHF) wird aus dem durch die angelegte Hochspannung in Schwingung versetzten Magnetron emittiert. Die VHF-Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt, wenn sie auf Wasser oder Feuchtigkeit oder ein Objekt mit Wasser (beispielsweise Nahrungsmittelbestandteile usw.) innerhalb eines geschlossenen Raums trifft, wodurch ein Kochvorgang durchgeführt werden kann.

5 ist ein schematisches Steuerblockdiagramm gemäß einem herkömmlichen Mikrowellenofen. Wie darin dargestellt, besteht der herkömmliche Mikrowellenofen aus einem Stromversorgungsteil 101, der einen Wechselstrom liefert, einem Magnetron 109, das durch eine von einem Hochspannungstransformator 107 erzeugte Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt, einem Gleichrichter- und Glättungsteil 103, der den Wechselstrom gleichrichtet und glättet, einem Wechselrichterteil 105, der einen Gleichstrom vom Gleichrichter- und Glättungsteil 103 in einen Wechselstrom mit hoher Frequenz umwandelt, einem Hochspannungstransformator 107, der durch den nacheinander über den Stromversorgungsteil 101, den Gleichrichter- und Glättungsteil 103 und den Wechselrichterteil 105 gelieferten Wechselstrom eine Hochspannung erzeugt, einem Steuersignalgeneratorteil 127, der ein Steuersignal erzeugt, und einem Steuerteil 115, der zwischen dem Wechselrichterteil 105 und dem Signalgeneratorteil 107 angeordnet ist.

Der Steuerteil 115 umfaßt einen D/A- (Digital/Analog) Wandlerteil 125 zum Umwandeln des vom Steuersignalgeneratorteil 127 erzeugten und vom Resonanzdetektorteil 121 erfaßten Steuersignals in ein analoges Signal und zum Anlegen des umgewandelten Steuersignals an einen Ausgabesteuerteil 119, einen Ausgabesteuerteil 119, der die Ausgabe einer Frequenz des vom Resonanzdetektorteil 121 erfaßten Steuersignals steuert, und einen Oszillatorteil 117 zum Ändern eines Zyklus des Steuersignals gemäß der Frequenz des Steuersignals, das aus dem Ausgabesteuerteil 119 ausgegeben wird, und zum Eingeben des geänderten Zyklus in den Wechselrichterteil 105. Der Steuerteil 115 umfaßt ferner einen Ein-Aus-Starterteil 123 zum Steuern eines Ein-Aus-Vorgangs des Oszillatorteils 117 gemäß dem vom Signalgeneratorteil 127 erzeugten Steuersignal und zum Steuern eines Weichstarts des Oszillatorteils 117.

Nachstehend wird der Stand der Technik mit Bezug auf 6 beschrieben, die ein Diagramm ist, das Wellenformen eines Steuersignals von einem herkömmlichen Mikrowellenofen zeigt. Mit Bezug auf diese Figur wird ein Steuersignal an das Magnetron 109 angelegt, wobei das Steuersignal in einem kalten Zustand, wenn das Magnetron anfangs angetrieben wird, nachdem der Ofen hergestellt wurde, oder das Magnetron für einen vorbestimmten Zeitraum nicht in Betrieb ist, und in einem heißen Zustand, wenn ein Heizfaden des Magnetrons 109 auf einen vorbestimmten Temperaturgrad überhitzt ist, dieselbe Impulsbreite aufweist.

Wenn dasselbe Steuersignal im heißen Zustand angelegt wird, wird eine relativ große Menge an elektrischem Strom angelegt, wenn der Heizfaden des Magnetrons über die vorbestimmte Temperatur erhitzt ist, wodurch vorübergehend ein Stromstoßzustand erzeugt wird. Mit anderen Worten, ein Überstrom und/oder eine Überspannung werden erzeugt, was verursacht, daß eine Stabilität der Schaltung verringert wird. Dies verursacht auch, daß das Magnetron überlastet wird, was vorübergehend einen Rauschzustand erzeugt.

Die DE 691 27 082 T2 offenbart einen Resonanzwechselrichter mit einem Netzanschluss, einem Gleichrichter mit Glättungsfunktion, einer Wechselrichterschaltung mit Regelkreis, einem Transformator und einer daran angeschlossenen Last. Über einen Stromdetektor (Stromtransformator) wird ein Regelsignal dem Regelkreis zugeführt, um die an die Last angelegte Leistung zu regeln. Als Beispiel für eine Last wird ein Magnetron angegeben.

Für das Induktionsheizen schlägt die De 692 16 577 T2 eine Induktionsquelle vor, die mit einer Gleichspannung versorgt wird und aus der Gleichspannung mittels eines Leistungsinverters eine gesteuerte Wechselspannung erzeugt, die an eine Induktionsspule angelegt wird.

Eine Mikrowellenquelle für den chemischen Bereich nach der WO 99/54035 A1 ist leistungsgeregelt, wobei zur Regelung der Leistung eine Eigenschaft der angeregten chemischen Substanz erfasst wird. Die Impulsbreite einer an das Magnetron angelegten Spannung wird dabei verändert.

Die JP 06 013 172 A offenbart das Stabilisieren der Leistungsabgabe an ein Magnetron, wobei nach dem Start des Magnetrons die Impulsbreite konstant gehalten wird, um eine Überhitzung des Magnetrons in der Startphase zu vermeiden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Mikrowellenofens und einen Mikrowellenofen vorzusehen, bei denen nach Start der Stromzufuhr zum Magnetron eine optimierte Leistungszufuhr sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 3 gelöst.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 wird nach dem Einschalten oder Wiedereinschalten des Magnetrons durch Start der Stromzufuhr zum Magnetron die Zeit bis zum Einsetzen der Abgabe von Mikrowellenleistung gemessen. Die gemessene Zeitdauer wird mit einer vorgegebenen Bezugszeitdauer verglichen und in Abhängigkeit des Vergleichs die Impulsbreite des Steuersignals, das an einem Wechselrichter der Magnetronversorgung anliegt, verändert.

Beim Mikrowellenofen nach Anspruch zählt ein Zähler die Zeitdauer zwischen Start der Stromzufuhr zum Magnetron und dem Einsetzen der Abgabe von Mikrowellenleistung nach dem Einschalten oder Wiedereinschalten. In Abhängigkeit der durch den Zähler gezählten Zeitdauer ist die durch einen Steuerteil ausgegebene Breite eines Steuersignals veränderbar. Das Steuersignal legt der Steuerteil an einen Wechselrichter an, der das Magnetron mit Wechselspannung versorgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Steuerblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Mikrowellenofens;
2 einen Ablaufplan, der einen Steuerprozeß des Mikrowellenofens von 1 zeigt;
3 einen Ablaufplan, der einen Schritt zum Festlegen einer Bezugsschwingungszeit im Steuerprozeß von 2 im einzelnen zeigt;
4 Diagramme, die Wellenformen eines Steuersignals vom erfindungsgemäßen Mikrowellenofen zeigen;
5 ein Steuerblockdiagramm eines herkömmlichen Mikrowellenofens; und
6 ein Diagramm, das Wellenformen eines Steuersignals von einem herkömmlichen Mikrowellenofen zeigt.
Mit Bezug auf 1, die ein Steuerblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Mikrowellenofens ist, besteht der Mikrowellenofen aus einem Stromversorgungsteil 1, der einen Wechselstrom liefert, einem Hochspannungstransformator 7, der mit dem vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Wechselstrom eine Hochspannung erzeugt, einem Magnetron 9, das mit der vom Hochspannungstransformator 7 erzeugten Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt, einem Stromdetektorteil 13, der feststellt, ob ein Stromwert des vom Hochspannungstransformator 7 eingespeisten Stroms einen vorbestimmten zulässigen Stromwert übersteigt, und einem Stromsteuerteil 11, der den Eingangsstrom in das Magnetron 9 unterbricht, wenn der Stromwert über dem zulässigen Stromwert liegt, und einen Betrieb des Magnetrons 9 wieder aufnimmt, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum für eine Pause vergangen ist.
Der erfindungsgemäße Mikrowellenofen umfaßt ferner einen Gleichrichter- und Glättungsteil 3, der den Wechselstrom gleichrichtet und glättet, einen Wechselrichterteil 5, der einen Gleichstrom vom Gleichrichter- und Glättungsteil 3 in einen Wechselstrom für die Hochspannung umwandelt, einen Steuersignalgeneratorteil 27, der ein Steuersignal erzeugt, einen Steuerteil 15, der feststellt, ob ein Stromwert des Gleichstroms vom Gleichrichter- und Glättungsteil 3 den vorbestimmten zulässigen Stromwert übersteigt, und den Eingangsstrom in das Magnetron 9 unterbricht, wenn der Stromwert über dem zulässigen Stromwert liegt, und einen Betrieb des Magnetrons 9 wieder aufnimmt, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum für eine Pause vergangen ist.
Der vorliegende Mikrowellenofen umfaßt ferner noch einen Zähler 29, der die Zeit zählt, wenn das Magnetron 9 zu schwingen beginnt, gemäß dem vom Steuersignalgeneratorteil 27 erzeugten Steuersignal. Der Steuerteil 15 steuert eine Impulsbreite des Steuersignals, wenn die vom Zähler 29 gezählte Schwingungsstartzeit kürzer ist als eine vorbestimmte Bezugsschwingungsstartzeit.
Außerdem umfaßt der Steuerteil 15 einen Digital/Analog- (D/A) Wandlerteil 25, der das vom Steuersignalgeneratorteil 27 erzeugte und vom Detektorteil 21 erfasste Signal in ein analoges Signal umwandelt und das umgewandelte Signal an einen Ausgabesteuerteil 19 anlegt, einen Ausgabesteuerteil 19, der eine Frequenz des vom Detektorteil 21 erfassten Signals steuert und ausgibt, und einen Oszillatorteil 17, der einen Zyklus des Steuersignals gemäß dessen Frequenz, die vom Ausgabesteuerteil 19 ausgegeben wird, ändert und den geänderten Zyklus in den Wechselrichterteil 5 eingibt. Der Steuerteil 15 besteht ferner aus einem Ein-Aus-Starterteil 23, der Ein- und/oder Aus-Vorgänge des Oszillatorteils 17 gemäß dem vom Steuersignalgeneratorteil 27 erzeugten Steuersignal steuert und einen Ein-Aus-Vorgang und einen Weichstart des Oszillatorteils 17 steuert.
2 ist ein Ablaufplan, der einen Steuerprozeß des Mikrowellenofens von 1 zeigt, und 3 ist ein Ablaufplan, der einen Schritt des Festlegens einer Bezugsschwingungszeit von 2 im einzelnen zeigt. Wie in diesen Figuren dargestellt, legt ein Benutzer zuerst eine Bezugsschwingungszeit fest (S11). Wenn ein Steuersignal vom Steuersignalgeneratorteil 27 erzeugt wird, legt der Steuerteil 15 den vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Strom zur Schwingung des Magnetrons 9 und das Steuersignal an das Magnetron 9 an (S13). Der Zähler 29 zählt die Zeit, wenn die Schwingung des Magnetrons startet, nach dem Anlegen des Steuersignals (S15). Der Steuerteil 15 vergleicht die Schwingungsstartzeit, die vom Zähler 29 gezählt wird, mit der Bezugsschwingungszeit, um festzustellen, ob die Schwingungszeit kürzer ist als die Bezugsschwingungszeit (S17). Wenn die Schwingungsstartzeit kürzer ist als die Bezugsschwingungszeit, stellt der Steuerteil 15 die Impulsbreite des vom Steuersignalgeneratorteil 27 erzeugten Steuersignals so ein, daß sie schmäler wird (S19). Wenn die Impulsbreite eingestellt wird, wird das eingestellte Steuersignal an das Magnetron 9 angelegt (S21).
Wenn in Schritt S17 die Schwingungsstartzeit nicht kürzer ist als die Bezugsschwingungszeit, vergleicht der Steuerteil 15 sie, um festzustellen, ob die Bezugsschwingungszeit gleich der Schwingungsstartzeit ist (S23). Wenn sie gleich sind, wird das erzeugte Steuersignal an das Magnetron 9 angelegt (S25). Wenn in Schritt S23 die Schwingungsstartzeit nicht gleich der Bezugsschwingungszeit ist, stellt der Steuerteil 15 fest, daß die Schwingungsstartzeit länger ist als die Bezugsschwingungszeit, und dann kehrt er zum Schritt des Festlegens der Bezugsschwingungszeit zurück (S27).
In Schritt S11 zum Festlegen der Bezugsschwingungszeit kann eine willkürliche Schwingungszeit festgelegt werden, wie in 3 dargestellt (S31). Nachdem die Schwingungszeit festgelegt ist, wird die Startzeit der ersten Schwingung nach der Herstellung des Magnetrons gemessen (S33). Der Steuerteil 15 vergleicht die festgelegte Schwingungszeit mit der ersten Schwingungsstartzeit (S35). Wenn die festgelegte Schwingungszeit länger ist als die erste Schwingungsstartzeit, wird die festgelegte Schwingungszeit durch den Steuerteil 15 so eingestellt, daß sie gleich der ersten Schwingungsstartzeit ist. Die eingestellte festgelegte Schwingungszeit wird als Bezugsschwingungszeit festgelegt S39, und dann wird der Steuerprozeß nach dem Schritt S13 ausgeführt.
Wenn die festgelegte Schwingungszeit nicht länger ist als die erste Schwingungsstartzeit, wird die festgelegte Schwingungszeit mit der ersten Schwingungsstartzeit verglichen, um festzustellen, ob die festgelegte Schwingungszeit kürzer ist als die erste Schwingungsstartzeit S41. Wenn festgestellt wird, daß die festgelegte Schwingungszeit kürzer ist als die erste Schwingungsstartzeit, wird die festgelegte Schwingungszeit durch den Steuerteil 15 so eingestellt, daß sie gleich der ersten Schwingungsstartzeit des Magnetrons ist (S43). Die eingestellte festgelegte Schwingungszeit wird als Bezugsschwingungszeit festgelegt (S45), und dann wird der Steuerprozeß nach dem Schritt S13 ausgeführt. Wenn die festgelegte Schwingungszeit gleich der ersten Schwingungsstartzeit ist, wird die festgelegte Schwingungszeit als Bezugsschwingungszeit festgelegt (S47), und dann wird der Schritt des Vergleichens derselben mit der Schwingungsstartzeit des Magnetrons 9 durchgeführt.
Nachstehend wird der Steuerprozeß mit Bezug auf 4 beschrieben, die Diagramme zeigt, die Wellenformen eines Steuersignals vom erfindungsgemäßen Mikrowellenofen wiedergeben. Wenn die Schwingungsstartzeit kürzer ist als die Bezugsschwingungszeit beim Vergleich von diesen, wird die Impulsbreite des vom Steuersignalgeneratorteil 27 erzeugten Steuersignals, wie darin dargestellt, im heißen Zustand verringert, wobei der vorbestimmte Zeitraum nach dem Durchführen eines Schwingungsvorgangs des Magnetrons 9 nicht vergangen ist.
Wenn jedoch das Magnetron anfangs angetrieben wird, nachdem der Ofen hergestellt ist, oder das Magnetron für einen vorbestimmten Zeitraum nicht in Betrieb ist, das heißt, es sich im kalten Zustand befindet, stellt der Steuerteil 15, wie in 3 dargestellt, die festgelegte Schwingungszeit so ein, daß sie gleich der ersten Schwingungsstartzeit ist, und legt sie als Bezugsschwingungszeit fest.
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung der Vorgang des vorübergehenden Stromstoßes und die Rauscherzeugung im heißen Zustand verringert werden, das heißt, wenn der Heizfaden des Magnetrons auf einen vorbestimmten Temperaturgrad überhitzt ist, was zum Verbessern einer Stabilität der Schaltung dient.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Mikrowellenofens beim Einschalten oder Wiedereinschalten eines Magnetrons (9) mit einem Stromversorgungsteil (1), der eine Wechselspannung ausgibt, einem Gleichrichter- und Glättungsteil (3), der aus der Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugt, einem Wechselrichter (5), der aus der Gleichspannung eine gesteuerte Wechselspannung erzeugt, einem Hochspannungstransformator (7), der aus der gesteuerten Wechselspannung eine Hochspannung erzeugt, wobei das Magnetron (9) bei Anlegen der Hochspannung elektromagnetische Mikrowellen erzeugt, und einem Steuerteil (15), der zum Erzeugen der gesteuerten Wechselspannung ein Steuersignal mit einer einstellbaren Impulsbreite an den Wechselrichter ausgibt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Start der Stromzufuhr zum Magnetron zu einem Startzeitpunkt; Messen der Zeitdauer vom Startzeitpunkt bis zum Zeitpunkt, zu dem das Magnetron Mikrowellenleistung abgibt; Vergleichen der gemessenen Zeitdauer mit einer vorgegebenen Bezugszeitdauer, die die Kaltstartzeit ist; und im Anschluss daran Verändern der Impulsbreite des Steuersignals, wenn die gemessene Zeitdauer kürzer als die Bezugszeitdauer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Impulsbreite des Steuersignals verringert wird, wenn die gemessene Zeitdauer kürzer ist als die Bezugszeitdauer.