DE102006043273A1 - Induktionsheizeinrichtung - Google Patents

Induktionsheizeinrichtung Download PDF

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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizeinrichtung. Die erfindungsgemäße Induktionsheizeinrichtung umfasst einen Netzwechselspannungsanschluss (100a, 100b) zum Anschluss einer Netzwechselspannung, mindestens eine Induktionsspule (101-104) und mindestens einen Frequenzumrichter (105-112, 114-121, 113, 136), der aus der Netzwechselspannung eine hochfrequente Ansteuerspannung für die mindestens eine Induktionsspule (101-104) erzeugt, wobei der Netzwechselspannungsanschluss (100a, 100b) im Betrieb der Induktionsheizeinrichtung mit einem ersten Außenleiter (L1) und einem zweiten Außenleiter (L2) eines Drehstromnetzes verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Induktionskochgeräte bzw. Induktionsherde finden eine immer stärkere Verbreitung. Vorteilhaft sind ihr hoher Wirkungsgrad und die schnelle Reaktion auf eine Änderung der Kochstufe. Nachteilig ist der im Vergleich zu Glaskeramikkochfeldern mit Strahlungsheizkörpern höhere Preis.
  • Induktionskochgeräte umfassen üblicherweise eine oder mehrere, einer jeweiligen Kochstelle zugeordnete Induktionsheizeinrichtungen mit einer Induktionsspule, die mit einer Wechselspannung bzw. einem Wechselstrom beaufschlagt wird, wodurch in einem magnetisch mit der Induktionsspule gekoppelten, zu erhitzenden Kochgeschirr Wirbelströme induziert werden. Die Wirbelströme bewirken eine Erhitzung des Kochgeschirrs.
  • Zur Ansteuerung der Induktionsspule sind unterschiedliche Schaltungsanordnungen und Ansteuerverfahren bekannt. Allen Schaltungs- bzw. Verfahrensvarianten ist gemeinsam, dass sie aus einer niederfrequenten Netzeingangsspannung eine hochfrequente Ansteuerspannung für die Induktionsspule erzeugen. Derartige Schaltungen werden als Frequenzumrichter bezeichnet.
  • Zur Umrichtung bzw. Frequenzwandlung wird üblicherweise zunächst die Netzeingangs- bzw. Netzwechselspannung mit Hilfe eines Gleichrichters in eine Versorgungsgleichspannung bzw. Zwischenkreisspannung gleichgerichtet und anschließend zur Erzeugung der hochfrequenten Ansteuerspannung mit Hilfe von einem oder mehreren Schaltmitteln, im Allgemeinen Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren (IGBT), aufbereitet. Am Ausgang des Gleichrichters, d.h. zwischen der Zwischenkreisspannung und einem Bezugspotential, ist üblicherweise ein so genannter Zwischenkreiskondensator zur Pufferung der Zwischenkreisspannung vorgesehen.
  • Eine in Europa verbreitete Umrichtervariante umfasst eine so genannte Halbbrückenschaltung aus zwei IGBTs, wobei die Induktionsspule und zwei Kondensatoren, die seriell zwischen die Zwischenkreisspannung und das Bezugspotential eingeschleift sind, einen Serienschwingkreis bilden. Die Induktionsspule ist mit einem Anschluss mit einem Verbindungsknoten der beiden Kondensatoren und mit ihrem anderen Anschluss mit einem Verbindungsknoten der beiden die Halbbrücke bildenden IGBTs verbunden. Diese Umrichtervariante ist leistungsfähig und zuverlässig, jedoch aufgrund der beiden benötigten IGBTs relativ teuer.
  • Eine weitere Umrichtervariante bildet die so genannte Vollbrückenschaltung aus vier IGBTs. Hierbei bilden jeweils zwei IGBTs ein Schalttransistorpaar, das zwischen die Zwischenkreisspannung und das Bezugspo tential eingeschleift ist. Die Induktionsspule und ein Kondensator sind seriell oder parallel zwischen einen Verbindungsknoten der beiden das erste Schalttransistorpaar bildenden IGBTs und einen Verbindungsknoten der beiden das zweite Schalttransistorpaar bildenden IGBTs eingeschleift. Diese Umrichtervariante ist sehr flexibel, leistungsfähig und zuverlässig, jedoch aufgrund der vier benötigten IGBTs die vergleichsweise teuerste Variante.
  • Eine aus Kostengesichtspunkten optimierte Variante verwendet daher nur ein Schaltmittel bzw. einen IGBT, wobei die Induktionsspule und ein Kondensator einen Parallelschwingkreis bilden. Zwischen die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters, parallel zum Zwischenkreiskondensator sind der Parallelschwingkreis aus Induktionsspule und Kondensator und der IGBT seriell eingeschleift.
  • Die herkömmlichen Induktionsheizeinrichtungen werden üblicherweise in einer so genannten Sternschaltung betrieben, d.h. als Netzwechselspannung oder Netzeingangsspannung der Induktionsheizeinrichtung wird eine Spannungsdifferenz zwischen einem so genannten Außenleiter oder Phasenstrang und einem so genannten Neutralleiter eines Drehstromnetzes verwendet, d.h. ein Netzwechselspannungsanschluss der Induktionsheizeinrichtung ist in deren Betrieb mit einem der drei Außenleiter des Drehstromnetzes und dem Neutralleiter des Drehstromnetzes verbunden.
  • Das Drehstromnetz verfügt über einen einzigen Neutralleiter und die drei Außenleiter, die jeweils sinusförmige Spannungen führen, die zueinander eine Phasendifferenz von 120 Grad aufweisen. In Deutschland beträgt beispielsweise ein Effektivwert der Spannung zwischen einem beliebigen der drei Außenleiter und dem Neutralleiter 230V.
  • Üblicherweise werden in Sternschaltung, d.h. über einen der drei Außenleiter und den Neutralleiter, pro Netzwechselspannungsanschluss zwei Kochstellen, d.h. zwei Induktionsspulen, versorgt. Bei einer Netzspannung von 230V stehen pro Netzwechselspannungsanschluss ca. 3,7kW Leistung zur Verfügung. Wenn eine der beiden Induktionsspulen mit der vollen Leistung von 3,7kW betrieben werden soll, bleibt folglich die andere der beiden Induktionsspulen "kalt", d.h. für sie steht keine Leistung zur Verfügung.
  • Aufgabe und Lösung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Induktionsheizeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Leistungsabgabe unter allen Betriebsbedingungen ermöglicht.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1.
  • Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Die erfindungsgemäße Induktionsheizeinrichtung umfasst einen Netzwechselspannungsanschluss zum Anschluss einer Netzwechselspannung, mindestens eine Induktionsspule und mindestens einen Frequenzumrichter, der aus der Netzwechselspannung eine hochfrequente Ansteuerspannung für die mindestens eine Induktionsspule erzeugt. Der Netzwechselspannungsanschluss ist im Betrieb der Induktionsheizeinrichtung, beispielsweise wenn die Induktionsheizeinrichtung in ein Kochfeld eingebaut ist, mit einem ersten Außenleiter und einem zweiten Außenleiter eines Drehstromnetzes verbunden. Im Vergleich zu der her kömmlichen Beschaltung, bei welcher der Netzwechselspannungsanschluss mit dem Nullleiter und einem der drei Außenleiter oder Phasen des Drehstromnetzes verbunden ist, steht bei der erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung wesentlich mehr Anschlussleistung zur Verfügung. Somit kann beispielsweise eine Kochstelle mit größerer Heizleistung betrieben werden. Falls die Induktionsheizeinrichtung zur Beheizung von mehr als einer Kochstelle vorgesehen ist, d.h. mehr als eine Induktionsspule vorhanden ist, können beispielsweise zwei Kochstellen gleichzeitig mit hoher Leistung betrieben werden.
  • In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung mindestens drei, insbesondere mindestens vier, Induktionsspulen, wobei der Frequenzumrichter nur eine einzelne Ansteuereinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie aus der Netzwechselspannung je eine hochfrequente Ansteuerspannung für eine zugehörige der mindestens drei, insbesondere der mindestens vier, Induktionsspulen erzeugt. Die erfindungsgemäße Beschaltung des Netzwechselspannungsanschlusses mit dem ersten Außenleiter und dem zweiten Außenleiter des Drehstromnetzes ermöglicht es, mehrere Kochstellen mit einer gemeinsamen Induktionsheizeinrichtung zu betreiben, da aufgrund der Beschaltung eine ausreichende Leistungszufuhr sichergestellt ist. Bei herkömmlichen Induktionsheizeinrichtungen werden üblicherweise jeweils zwei Induktionsspulen an einem Außenleiter betrieben. Bei einem Induktionskochfeld mit vier Kochstellen, denen jeweils eine Induktionsspule zugeordnet ist, werden folglich üblicherweise zwei der vier Induktionsspulen von einem ersten Außenleiter und die verbleibenden zwei der vier Induktionsspulen von einem weiteren, zweiten Außenleiter versorgt. Zwischen den Schaltungsteilen, die den ersten beiden Induktionsspulen zugeordnet sind, und den Schaltungsteilen, die den verbleibenden beiden Induktionsspulen zugeordnet sind, besteht daher kein gemeinsames Bezugspotential. Wenn die vier Induktionsspulen in Abhängigkeit voneinander angesteuert werden sollen, um beispielsweise einen möglichst ge rauscharmen Betrieb sicherzustellen und/oder um ein Leistungsmanagement zu betreiben, müssen Informationen oder Signale zwischen den an unterschiedlichen Außenleitern betriebenen Schaltungsteilen ausgetauscht werden. Aufgrund der unterschiedlichen Bezugspotentiale müssen hierzu bei herkömmlichen Induktionsheizeinrichtungen Elemente zur galvanischen Trennung, beispielsweise so genannte Optokoppler, verwendet werden. Da die erfindungsgemäße Induktionsheizeinrichtung für alle Schaltungsteile, die den Induktionsspulen zugeordnet sind, ein gemeinsames Bezugspotential aufweist, sind Elemente zur galvanischen Trennung nicht erforderlich. Folglich ist es ohne zusätzlichen Beuteileaufwand möglich, die Induktionsspulen in Abhängigkeit voneinander anzusteuern, um beispielsweise einen geräuscharmen Betrieb zu ermöglichen und/oder um ein Leistungsmanagement zu betreiben.
  • In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung mindestens vier Induktionsspulen. Der Frequenzumrichter weist erste bis achte Kondensatoren auf, wobei der erste und der zweite Kondensator, der dritte und der vierte Kondensator, der fünfte und der sechste Kondensator und der siebte und der achte Kondensator seriell zwischen eine Zwischenkreisspannung und ein Bezugspotential eingeschleift sind. Weiterhin umfasst der Frequenzumrichter erste bis achte Schalttransistoren, wobei der erste und der zweite Schalttransistor, der dritte und der vierte Schalttransistor, der fünfte und der sechste Schalttransistor und der siebte und der achte Schalttransistor seriell zwischen die Zwischenkreisspannung und das Bezugspotential eingeschleift sind. Die erste Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Kondensator eingeschleift, die zweite Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Kondensators eingeschleift, die dritte Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors und einen Verbin dungsknoten des fünften und des sechsten Kondensators eingeschleift und die vierte Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Kondensators eingeschleift. Der Umrichter umfasst eine gemeinsame Ansteuereinheit, die zum Ansteuern der ersten bis achten Schalttransistoren ausgebildet ist. Die ersten und zweiten, dritten und vierten, fünften und sechsten sowie siebten und achten Transistoren bilden als Transistorpaar jeweils in Verbindung mit den ersten und zweiten, dritten und vierten, fünften und sechsten bzw. siebten und achten Kondensatoren eine Halbbrückenschaltung, wobei alle Transistoren von der gemeinsamen Ansteuereinheit zur Erzeugung je einer hochfrequenten Ansteuerspannung für die zugehörige Induktionsspule angesteuert werden.
  • In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung erste bis vierte Induktionsspulen. Der Frequenzumrichter umfasst erste bis vierte Kondensatoren, wobei je ein Kondensator zu einer zugehörigen Induktionsspule parallel oder in Serie geschaltet ist, und erste bis zehnte Schalttransistoren, wobei der erste und der zweite Schalttransistor, der dritte und der vierte Schalttransistor, der fünfte und der sechste Schalttransistor, der siebte und der achte Schalttransistor und der neunte und der zehnte Schalttransistor seriell zwischen eine Zwischenkreisspannung und das Bezugspotential eingeschleift sind. Die erste Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors eingeschleift, die zweite Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors eingeschleift, die dritte Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors eingeschleift und die vierte Induktionsspule ist zwischen ei nen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des neunten und des zehnten Schalttransistors eingeschleift. Weiterhin ist eine einzelne Ansteuereinheit vorgesehen, die zum Ansteuern der ersten bis zehnten Schalttransistoren ausgebildet ist. Bevorzugt sind die Schalttransistoren Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren.
  • In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung einen Gleichrichter zur Erzeugung einer Zwischenkreisspannung und/oder einen Netzfilter. Der Gleichrichter und der Netzfilter weisen eine Spannungsfestigkeit auf, die für einen Betrieb der Induktionsheizeinrichtung an dem ersten Außenleiter und dem zweiten Außenleiter des Drehstromnetzes geeignet ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Hierbei zeigt:
  • 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Halbbrückenschaltungen und
  • 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Vollbrückenschaltungen.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Halbbrückenschaltungen. Die Induktionsheizeinrichtung umfasst einen Netzwechselspannungsanschluss mit Kontakten 100a und 100b zum Anschluss einer Netzwechselspannung, vier Induktionsspulen 101 bis 104, einen Frequenzumrichter, einen Gleichrichter 136, der aus der Netzwechselspannung eine Zwischenkreisspannung UZ erzeugt, und einen Netzfilter 137 zur Störungsunterdrückung. Der Frequenzumrichter umfasst acht IGBTs 105 bis 112 als Schalttransistoren, acht Kondensatoren 114 bis 121, und eine Ansteuereinheit 113 zur Ansteuerung der IGBTs 105 bis 112, wobei der Frequenzumrichter aus der Netzwechselspannung je eine hochfrequente Ansteuerspannung für eine zugehörige Induktionsspule 101 bis 104 erzeugt.
  • Der Netzwechselspannungsanschluss ist über seine Kontakte 100a und 100b im Betrieb der Induktionsheizeinrichtung mit einem ersten Außenleiter L1 und einem zweiten Außenleiter 12 eines Drehstromnetzes verbunden, d.h. der Kontakt 100a ist mit dem Außenleiter L1 und der Kontakt 100b ist mit dem Außenleiter 12 verbunden. Es versteht sich, dass auch eine Kombination der Außenleiter L1 und L3 oder L2 und L3 zur Netzversorgung der Induktionsheizeinrichtung verwendet werden kann.
  • Der erste und der zweite Kondensator 114 und 115, der dritte und der vierte Kondensator 116 und 117, der fünfte und der sechste Kondensator 118 und 119 und der siebte und der achte Kondensator 120 und 121 sind seriell zwischen die Zwischenkreisspannung UZ und ein Bezugspotential GND eingeschleift. Der erste und der zweite IGBT 105 und 106, der dritte und der vierte IGBT 107 und 108, der fünfte und der sechste IGBT 109 und 110 und der siebte und der achte IGBT 111 und 112 sind seriell zwischen die Zwischenkreisspannung UZ und das Bezugspotential GND eingeschleift. Die erste Induktionsspule 101 ist zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten IGBTs 105 und 106 und einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Kondensators 114 und 115 eingeschleift, die zweite Induktionsspule 102 ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten IGBTs 107 und 108 und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Kondensators 116 und 117 eingeschleift, die dritte Induktionsspule 103 ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten IGBTs 109 und 110 und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Kondensators 118 und 119 eingeschleift und die vierte Induktionsspule 104 ist zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten IGBTs 111 und 112 und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Kondensators 120 und 121 eingeschleift.
  • Die Ansteuereinheit 113 steuert die IGBTs 105 bis 112 gemäß einer für die zugehörigen Induktionsspulen 101 bis 104 getroffenen Sollwertvorgabe an, wobei die Ansteuereinheit 113 die IGBTs 105 bis 112 derart ansteuert, dass ein geräuscharmer Betrieb der Induktionsheizeinrichtung sichergestellt wird und eine optimierte Leistungsverteilung der über den Netzwechselspannungsanschluss 100a und 100b zur Verfügung stehenden Leistung erfolgt. Da am Netzwechselspannungsanschluss 100a und 100b im Vergleich zu einer herkömmlichen Induktionsheizeinrichtung wesentlich mehr Leistung zur Verfügung steht, kann eine einzelne Induktionsspule 101 bis 104 mit höherer elektrischer Leistung beaufschlagt werden und/oder es können mehrere Induktionsspulen 101 bis 104 gleichzeitig mit höherer elektrischer Leistung beaufschlagt werden.
  • 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Vollbrückenschaltungen. Elemente mit Funktionen, die den Funktionen eines in 1 gezeigten Elements entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Hinsichtlich ihrer Funktion sei auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
  • Die in 2 gezeigte Induktionsheizeinrichtung unterscheidet sich von der in 1 gezeigte Induktionsheizeinrichtung im Wesentlichen dadurch, dass anstatt der Halbbrückenschaltungen von 1 Vollbrückenschaltungen zur Frequenzumrichtung verwendet werden.
  • Der Frequenzumrichter von 2 umfasst hierzu erste bis vierte Kondensatoren 122 bis 125, wobei je ein Kondensator mit einer zugehörigen Induktionsspule in Serie geschaltet ist, erste bis zehnte Schalttransistoren in Form von IGBTs 126 bis 135, wobei der erste und der zweite IGBT 126 und 127, der dritte und der vierte IGBT 128 und 129, der fünfte und der sechste IGBT 130 und 131, der siebte und der achte IGBT 132 und 133 und der neunte und der zehnte IGBT 134 und 135 seriell zwischen die Zwischenkreisspannung UZ und das Bezugspotential GND eingeschleift sind. Jeweils zwei dieser IGBT-Paare bilden eine Vollbrücke. Die erste Induktionsspule 101 ist zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten IGBTs 126 und 127 und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten IGBTs 128 und 129 eingeschleift, die zweite Induktionsspule 102 ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten IGBTs 128 und 129 und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten IGBTs 130 und 131 eingeschleift, die dritte Induktionsspule 103 ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten IGBTs 130 und 131 und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten IGBTs 132 und 133 eingeschleift und die vierte Induktionsspule 104 ist zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten IGBTs 132 und 133 und einen Verbindungsknoten des neunten und des zehnten IGBTs 134 und 135 eingeschleift. Die zentrale Ansteuereinheit 113 ist zum Ansteuern der ersten bis zehnten Schalttransistoren 126 bis 135 ausgebildet. Ein geräuscharmer Betrieb der lnduktionsheizeinrichtung und eine optimierte Leistungsverteilung der über den Netzwechselspannungsanschluss 100a und 100b zur Verfügung stehenden Leistung erfolgt durch die Ansteuereinrichtung 113 wie in 1.
  • In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 038 525 ist eine Induktionsheizeinrichtung mit Vollbrücken beschrieben. Der Inhalt dieser Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme vollständig zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Eine Ansteuerung der in
  • 2 gezeigten IGBTs 126 bis 135 kann entsprechend zu der dort beschriebenen Ansteuerung erfolgen. Die Ansteuereinrichtung 113 ist hierbei derart ausgebildet, dass eine Phasenverschiebung zwischen einem ersten Ansteuersignalpaar, das einer ersten Halbbrücke zugeordneten ist, und einem zweiten Ansteuersignalpaar, das einer zweiten Halbbrücke zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der eingestellten Heizleistung eingestellt wird. Eine erste Halbbrücke bilden beispielsweise die Transistoren 126 und 127 und eine zweite Halbbrücke bilden beispielsweise die Transistoren 128 und 129, wobei die genannten Halbbrücken 126 und 127 sowie 128 und 129 zusammen eine Vollbrücke bilden. Hinsichtlich von Details der Ansteuerung sei auf die genannte Anmeldung verwiesen.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform werden alle Induktionsspulen 101 bis 104 durch Vollbrücken angesteuert. Bei einer herkömmlichen Induktionsheizeinrichtung sind hierzu pro Induktionsspule vier IGBTs vorzusehen, d.h. bei vier Induktionsspulen insgesamt sechzehn IGBTs. Durch die in 2 gezeigte spezifische Anordnung oder Beschaltung genügen insgesamt zehn IGBTs zur Bildung von vier Vollbrücken, wobei alle Induktionsspulen mit identischer Grundfrequenz betrieben oder angesteuert werden. Die gezeigte Beschaltung ermöglicht eine unabhängige Leistungseinstellung für alle vier Induktionsspulen 101 bis 104. Die Induktionsspulen 101 und 102 teilen sich zwar die Halbbrücke bestehend aus den IGBTs 128 und 129, eine spezifische Leistungseinstellung für die Induktionsspule 101 ist jedoch durch Wahl des Ansteuersignals für die IGBTs 126 und 127 möglich. Die spezifische Leistungseinstellung für die zweite Induktionsspule 102 ist durch Wahl des Ansteuersignals für die IGBTs 130 und 131 möglich. Obwohl die zweite Induktionsspule 102 und die dritte Induktionsspule 103 gemeinsam durch die IGBTs 130 und 131 angesteuert werden, kann die Leistung der dritten Induktionsspule 103 durch geeignete Ansteuerung der IGBTs 132 und 133 eingestellt werden. Die IGBTs 134 und 135 ermöglichen schließlich eine un abhängige Leistungseinstellung für die vierte Induktionsspule 104. Das gezeigte Beschaltungsprinzip kann auch auf mehr als vier Induktionsspulen angewendet werden.
  • Es versteht sich, dass anstatt der gezeigten vier Induktionsspulen auch beispielsweise 3 Induktionsspulen oder mehr als vier Induktionsspulen verwendet werden können. Weiterhin kann als Umrichtervariante auch ein Eintransistorumrichter verwendet werden.
  • Die gezeigten Ausführungsformen ermöglichen eine hohe Leistungsabgabe unter allen Betriebsbedingungen.

Claims (7)

  1. Induktionsheizeinrichtung mit – einem Netzwechselspannungsanschluss (100a, 100b) zum Anschluss einer Netzwechselspannung, – mindestens einer Induktionsspule (101-104) und – mindestens einem Frequenzumrichter (105-112, 114-121, 113, 136), der aus der Netzwechselspannung eine hochfrequente Ansteuerspannung für die mindestens eine Induktionsspule (101-104) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Netzwechselspannungsanschluss (100a, 100b) im Betrieb der Induktionsheizeinrichtung mit einem ersten Außenleiter (L1) und einem zweiten Außenleiter (L2) eines Drehstromnetzes verbunden ist.
  2. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, – mindestens drei, insbesondere mindestens vier, Induktionsspulen (101-104), wobei – der Frequenzumrichter eine einzelne Ansteuereinheit (113) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie aus der Netzwechselspannung je eine hochfrequente Ansteuerspannung für eine zugehörige der mindestens drei, insbesondere der mindestens vier, Induktionsspulen (101-104) erzeugt.
  3. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch – mindestens vier Induktionsspulen (101-104), – wobei der Frequenzumrichter aufweist: – erste bis achte Kondensatoren (114-121), wobei – der erste und der zweite Kondensator (114, 115), der dritte und der vierte Kondensator (116, 117), der fünfte und der sechste Kondensator (118, 119) und der siebte und der achte Kondensator (120, 121) seriell zwischen eine Zwischenkreisspannung (UZ) und ein Bezugspotential (GND) eingeschleift sind, – erste bis achte Schalttransistoren (105-112), wobei – der erste und der zweite Schalttransistor (105, 106), der dritte und der vierte Schalttransistor (107, 108), der fünfte und der sechste Schalttransistor (109, 110) und der siebte und der achte Schalttransistor (111, 112) seriell zwischen die Zwischenkreisspannung (UZ) und das Bezugspotential (GND) eingeschleift sind, wobei – die erste Induktionsspule (101) zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Schalttransistors (105, 106) und einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Kondensators (114, 115) eingeschleift ist, die zweite Induktionsspule (102) zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors (107, 108) und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Kondensators (116, 117) eingeschleift ist, die dritte Induktionsspule (103) zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors (109, 110) und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Kondensators (118, 119) eingeschleift ist und die vierte Induktionsspule (104) zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors (111, 112) und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Kondensators (120, 121) eingeschleift ist, und eine einzelne Ansteuereinheit (113), die zum Ansteuern der ersten bis achten Schalttransistoren (105-112) ausgebildet ist.
  4. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch – erste bis vierte Induktionsspulen (101-104), – wobei der Frequenzumrichter aufweist: – erste bis vierte Kondensatoren (122-125), wobei je ein Kondensator zu einer zugehörigen Induktionsspule parallel oder in Serie geschaltet ist, – erste bis zehnte Schalttransistoren (126-135), wobei – der erste und der zweite Schalttransistor (126, 127), der dritte und der vierte Schalttransistor (128, 129), der fünfte und der sechste Schalttransistor (130, 131), der siebte und der achte Schalttransistor (132, 133) und der neunte und der zehnte Schalttransistor (134, 135) seriell zwischen eine Zwischenkreisspannung (UZ) und ein Bezugspotential (GND) eingeschleift sind, wobei – die erste Induktionsspule (101) zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Schalttransistors (126, 127) und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors (128, 129) eingeschleift ist, die zweite Induktionsspule (102) zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors (128, 129) und einen Verbin dungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors (130, 131) eingeschleift ist, die dritte Induktionsspule (103) zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors (130, 131) und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors (132, 133) eingeschleift ist und die vierte Induktionsspule (104) zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors (132, 133) und einen Verbindungsknoten des neunten und des zehnten Schalttransistors (134, 135) eingeschleift ist, und – eine einzelne Ansteuereinheit (113), die zum Ansteuern der ersten bis zehnten Schalttransistoren (126-135) ausgebildet ist.
  5. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalttransistoren Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren sind.
  6. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter (136) zur Erzeugung einer Zwischenkreisspannung (UZ).
  7. Induktionsheizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Netzfilter (137).
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