DE2836610C2

DE2836610C2 - Induktions-Heizgerät für elektrisch leitfähige und wärmeleitfähige Kochgeschirre

Info

Publication number: DE2836610C2
Application number: DE2836610A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ing.(grad.) 6250 Limburg Schaug; Anton Ing.(grad.) 6093 Flörsheim Seelig; Dieter Ing.(grad.) 8502 Zirndorf Wierzchowski
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-08-22
Filing date: 1978-08-22
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE2836610A1

Description

a) als steuerbare Halbleiterschalter (71, 72) sind abschaUbare Halbleiter vorgesehen;

b) in dem Srückenzweig zwischen dem Verbindungspunkt (A) der in Reihe liegenden Kondensatoren (Cl, Cl') und dem Verbindungspunkt (B) von in Reihe liegenden steuerbaren Halbleiterschaltern (71, 72) ist eine steuerbare Drossel (TR)mit dem Parallel-Schwingkreis (PS,Jin Reihe geschaltet;

c) der Reihenschaltung von Parallel-Schwingkreis (PS) und steuerbarer Drossel (TR) ist ein Kondensator (G) parallel geschaltet;

d) jedem s'euerbaren Halbleiterschalter (71, 72) ist eine Diode (Dl, D2) mit zu diesem entgegengesetzter Polung parallel ^-schaltet;

e) die wechselweise Einschaltung der steuerbaren Halbleiterschalter (71, 72) ν ird über eine Steuerlogik (STL) während eines Zcitinicrvalles (U · li bzw. Ij - in), in dem die Dioden (Di. Di) Strom führen, synchron zum Schwingvorgang bewirkt;

f) es ist ein Impulsgeber (UF) vorgesehen, welcher eine der Frequenz des Parallelschwingkreises (PS) proportionale Signalfolge (F,) ausgibt, welche die Ausschaltung der steuerbaren Halbleiterschalter bestimmt;

g) es ist ein vom Schwingkreisspeisestrom (i,\) und von der Schwingkreisspannung (u.\) beeinflußter Leistungsregelkreis (LR) vorgesehen, der den Steuerstrom (/st) für die steuerbare Drossel (77?; liefert (F ig. 1).

2. Abänderung des Induktions-Heizgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des die Reihenschaltung von Parallelschwingkreis (PS) und steuerbarer Drossel (TR) überbrückenden Kondensators (G) zwei die steuerbaren Halbleiterschalter (7Ί, 72) jeweils überbrückende Kondensatoren (G', G") vorgesehen sind (F i g. 3a).

3. Induktions-Heizgerät für elektrisch leitfähige und wärmeleitende Kochgeschirre mit einem Wech- bo selrichter, der einem Parallel-Schwingkreis (PS), dessen Schwingkreisspule die Induktionsspule für das Kochgeschirr ist. über vier steuerbare Halbleiterschalter (71, 72, 71'. 72') Strom wechselnder Richtung zuführt, wobei der Parallel-Schwingkreis im tr> Brückenzweig zwischen den Vcrbindungspiinkicn (B. B') je einer Reihenschaltung zweier steuerbarer Halbleiterschalter (71, 72 bzw. 71', 72'). die zur Betriebsgleichspannungsquelle parallel liegen, angeordnet ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) als steuerbare Halbleiterschalter (71, 72, 71', 72') sind abschaltbare Halbleiter vorgesehen;

b) in dem Brückenzweig zwischen den Verbindungspunkten (B, B') der in Reihe liegenden steuerbaren Halbleiterschalter (71, 72 bzw. 71', 72') ist eine steuerbare Drossel (TR/ mil dem Parallel-Schwingkreis (PS)'in Reihe geschaltet;

c) den steuerbaren Halbleiterschaltern (71, 72, 71', 72') ist jeweils ein Kondensator (G', G", G"\ G-") parallel und eine Diode (Dl, D2, DV, D2') antiparaUel geschaltet;

d) die wechselweise Einschaltung der steuerbaren Halbleiterschalter (71, 72, 71', 72') wird über eine Steuerlogik (STL) während eines Zeitintervalles (t\ - h bzw. ti - t_a), in dem die Dioden (Di, Di, DV, D2') Strom führen, synchron zum Schwingvorgang bewirkt;

e) es ist ein Impulsgeber (UF) vorgesehen, welcher eine der Frequenz des Parallelschwingkreises (PS) proportionale Signalfolge (Zj) ausgibt, welche die Ausschaltung der steuerbaren Halbleiterschalter bestimmt;

f) es ist ein vom Schwingkreisspeisestrom (U) und von der Schwingkreisspannung (ua) beeinflußter Leistungsregelkreis (LR) vorgesehen, der den Steuerstrom (/Vr) für die steuerbare Drossel (77?;iie(crt(Fig.3b).

4. Induktions-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Verbindungspunkt (B) der steuerbaren Halbleiterschalter (71, 72) geführten Leiter der Anschlüsse der Dioden (DX, D2) die Primärwicklungen eines Stromwandlcrs (W) bilden, dessen bei Stromführung der Dioden sekundär induzierten Impulse (iw) die abwechselnde Einschaltung der steuerbaren Halbleilcrlcisiungsschalter über die Steuerlogik (STL) synchron zum Schwingvorgang bewirken.

5. Induklions-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Schwingkreisspeisestrom (U) und von der Schwingkreisspannung (ua) beeinflußter Phasenwinkeiregelkreis (PR) vorgesehen ist, welcher die Signalfolge (F,) ausgibt.

6. Induktions-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Leistungsregelkreis (LR) beeinflußter Grenzwert-Schalter (C WS) vorgesehen ist. welcher bei Nichterreichcn eines vorgegebenen Leistungswertes den Wechselrichter abschaltet und ein Zeitglied (ZC) einschaltet, welches den Wechselrichter nach Ablauf einer bestimmten Zeit zur erneuten Prüfung der Erreichung des vorgegebenen Leistungswertes wieder einschaltet (Fi g. I).

Die Erfindung betrifft ein Induktions-Heizgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiges Induklionsheizgcrät ist aus der DE-OS 27 56 773 (F i g. 4;i) bekannl.

Bei diesen» Induktions-Hcizgcrät soll die Energiezufuhr zum Schwingkreis des Wechselrichters unabhängig

On den durch das Glühgut bedingten Laständerungen gemacht werden, d. h, im Schwingkreis soll eine konitante Leistung umgesetzt werden. Dazu sind Speicher- -lilfskondensaloren vorgesehen, denen Dioden mit beitimmter Polung parallel geschaltet sind. Da bei dem aekannten Wechselrichter ein lückender Schwingkreisipeise-Strom, der besonders oberwellenhaltig ist, auftritt, entstehen trotz Verwendung eines Parallel-Schwingkreises Oberschwingungen in der Induktionsspule, die erhebliche Funkstörungen bewirken. Die Leistungsstellung erfolgt mittels stufenweise einschaltbarer Kondensatoren.

Die Erfindung betrifft ferner ein induktions-Heizgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 3. Ein derartiges Induktions-Heizgerät ist aus der US-PS 35 51 632 bekannt Damit der dem Parallelresonanzkreis zugeführte Speisestrom auch bei Änderung des Heizgutes so klein wie möglich ist, ist bei diesem Induktions-Heizgerät ein Phasenwinkelregelkreis vorgesehen, der den Winkel zwischen dem Schwingkreisspeisestrom und der Schwingkreisspannung auf Null regelt.

Aus der DE-OS 26 1 i 489 ist es bekannt, bei einem Wechselrichter mit Reihen-Schwingkreis die Leistungsstellung mittels einer steuerbaren Drossel vorzunehmen, die in Reihe zu der Induktions-Heizspule liegt. Die steuerbare Drossel ist ein magnetischer Verstärker und weist eine allmählich ansteigende Sättigungscharakteristik auf einer Magnetisierungskurve für Hochfrequenzbetrieb auf. Die Leistungsstellung erfolgt durch Änderung des Steuergleichfeldes in dem ansteigenden Bereich der Magnetisierungskurve. Wegen der durch die Drossel bedingten stufenlosen Amplitudenaussteuerung ist die Ausgangskurvenform des Wechselrichters von Funkstörungen frei.

Durch Schalt- und Schwingvorgänge entstehen in Wechselrichtern Oberschwingungen, die vor allem dann zu unerwünschten Funkstörungen führen, wenn diese Oberschwingungen an die Induktionsspule eines Induktions-Heizgerätes gelangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Induktions-Heizgerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es funkstörungsfrei und ohne Netzrückwirkung arbeitet

Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung durch die in den Ansprüchen 1 und 3 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß sprunghafte Spannungsänderungen sowie die damit verbundenen Oberschwingungen im Induktionsstrom und die dadurch verursachten Funkstörungen vermieden werden. Ferner wird eine netzrückwirkungsfreie Leistungsstellung in einem großen Stellbereich und ein hoher Wirkungsgrad erzielt.

Die an den elektronischen Schaltelementen und den Verbindungsleitungen des Wechselrichters auftretenden Spannungen und Ströme weisen keine sprunghaften Änderungen auf, sondern nur die durch die Bemessung des Kondensators, welcher der Reihenschaltung von Drossel und Parallel-Schwingkreis parallel geschaltet ist, und der steuerbaren Drossel begrenzte Anstiegsgeschwindigkeiten. Die Begrenzung der Anstiegsgeschwindigkeiten bewirkt ferner, daß die Halbleiterschalter zu ihren Schaltzeitpunkten strom- und spannungsmäßig nur gering beansprucht werden und daher praktisch keine Ein- und ^sschaltverluste auftreten. Dadurch und durch die Vermeidung von Oberschwingungen wird auch ein hoher Wirkungsgrad erzielt Die Leistungsstellung erfolgt frequenzunabhängig und damit ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die elektrische Schaltung des Induktions-Heizgerätes mit zugeordneter Regel- und Steuereinrichtung. F i g. 2 ein Diagramm mit dem zeitlichen Ablauf von

ίο an bestimmten Stellen von Wechselrichter sowie Regel- und Steuereinrichtung auftretenden Spannungen und Strömen,

Fig.3 weitere Ausführungsbeispiele des Induktions-Heizgerätes.

Für den Wechselrichter WR ist ein an sich bekannter Netzgleichrichter NG vorgesehen, der über Klemmen Pi. Pl, Pi ein- oder dreiphasig an 220 V bzw. 380 V Wechselspannung anschließbar ist. In dem Ausgang auf der Gleichspannungsseite des Gleichrichters NG sind Sperrdrosseln Ll, Ll' angeordnet, die vermeiden, daß durch den Wechselrichter erzeugte Mutelfrequenzströrnc in das Speisenetz dringen. ParaÜe¹; zum Gleichspannungsausgang ist eine Reihenschaltung zweier Pufferkondensatoren Cl, Ci' geschaltet, die die Gleichspannung in zwei gleiche Teilspannungen Un und i/o· ieilen. Dem Gleichspannungsausgang des Gleichrichters NG ist ferner eine Reihenschaltung zweier Halbleiterschalter 71 und Tl in Form von Schalt-Transistoren parallel geschaltet, denen je eine Diode Di, Dl mit entgegengesetzter Stromdurchlaßrichuing parallel geschaltet ist, wobei die zum Verbindungspunkt B der Transistoren TX, Tl geführten Leitungen Ldi, Lm der Dioden die Primärwicklungen eines Ringkern-Stromwandlers W bilden, der eine Sekundärwicklung 5h·· hat.

j5 Die Basiselektroden der Transistoren 7Ί, 72 sind an eine Steuerlogik STL der weiter unten beschriebenen Regel- und Steuereinrichtung /?£geführt

Zwischen die Verbindungspunkte A, ßder Kondensatoren Cl, Cl' und der Transistoren 7Ί, 72 ist eine Reihenschaltung eines Parallel-Schwingkreises PS mit einer steuerbaren, strombegrenzenden Drossel TR und eir.em Meßwiderstand RM zur Erfassung des Schwingkreis-Speisestromes U geschaltet; dieser Reihenschaltung ist ein Kondensator C3 parallel geschähet. Die Spule L2 des Parallel-Schwingkreises PS ist als Induktions-Heizspule ausgebildet, der das Koch-, Brat- oder Backgeschirr K zugeordnet ist.

Die im Gegentakt arbeitenden Transistoren 71, 72 haben die Aufgabe, dem Parallel-Schwingkreis PS wechselweise Energie aus dem positiven und negativen Zweig der Gleichspannungsquelle zuzuführen. Zu diesem Zweck wird die Reihenschaltung von Parallel-Schwingkreis PS und steuerbarer Drossel TR über uie Trar'.if-toren 71, 72 abwechselnd an positive (Punkt C) und negative (Punkt D) Spannung geschaltet.

Die steuerbare Drossel TR hat die Aufgabe, den Speisestrom Ia für den Schwingkreis PS sow ie die Ströme /-,-;, in der Transistoren 71, 72 und die Ströme /οι, im der Dioden Di, Dl auf Werte zu begrenzen, die einer ge·

bo wünschten Ausgangsleistung des Induktions-Heizgerätes entsprechen. Der Scheitelwert des Speisestromes i_A wird entsprechend dem Windungsverhältnis ü von Steuerwicklung ST zu Lastwicklung LT der Drossel TR durch den Steuerstrom /srder Regel- und Steuereinrich-

b5 tung RE bestimmt- eine Änderung desselben ergibt im gesamten Leistungsbereich eine entsprechend stufenlose Einstellung der Ausgangsleistung des Induktions-Heizgerätes.

Die Reihenschaltung des Parallel-Schwingkreises L2. C2 mit der strombegrenzenden Drossel TR und die Überbrückung dieser Reihenschaltung durch den Kondensator C3 ergibt derart zeitliche Strom- und Spannungsverläufe an den Transistoren 7Ί, 72, daß diese praktisch spannungslos ein- und ausschalten, so daß Funkstörungen sowie Ein- und Ausschaltvcrlustc der Transistoren 71, 72 vermieden werden.

Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades wird der Parallel-Schwingkreis PS bei Resonanzfrequenz betrieben, so daß Wirklast vorliegt und die klcinstmöglichcn Speiseströme erzielbar sind. Bei Verwendung der gleichen Kochgeschirrart wird diese Betriebsweise einmal eingestellt und bleibt dann für den Heizvorgang praktisch erhalten. Lediglich wenn verschiedene Kochgeschirrarten verwendet werden sollen, ist eine entsprechende Anpassung des Betriebszustandes erforderlich.

Durch die unterschiedlichen Dämpfungen und magnetischen Eigenschaften des verwendeten Kochgeschirrs K tritt eine Verstimmung des Paraüel-Schwing- j kreises PS auf; um diesen stets bei Resonanzfrequenz zu betreiben, ist ein Phasenwinkel-Regelkreis PR vorgesehen, der aus einer Phasenwinkelerfassungseinrichtung PHE, einer Frequenz-Vorgabeeinrichtung FV einem Addierglied AD5 und einem Spannungs-Frequenz-Wandler i/Fbesteht.

Die Einrichtung PHE erfaßt die Phasenverschiebung zwischen der Schwingkreisspannung u.\ und dem Schwingkreisspeisestrom i_A, welcher der Einrichtung PHE als Spannungsabfall u,.\ am Meßwiderstand RM zugeführt wird. Am Ausgang der Einrichtung PHE tritt eine dem Phasenwinkel proportionale Spannung u,. auf, die am Addierglied AD5 zur Spannung usn> der Frequenz-Vorgabeeinrichtung FV mit negativem Vorzeichen addiert wird; die Spannung usto ist die Soll vorgabe für den Spannungs-Frequenz-Wandler UF und dieser gibt eine Steuerfrequenz Λ aus, wie sie dem Teil i des Diagramme« nach der F i g. 2 zu entnehmen ist. Tritt als Folge einer Phasenverschiebung von Schwingkreisstrom ι* und Schwingkreisspannung ua eine Spannung u_f auf, so wird die Frequenz f, des Spannungs-Frequenz-Wandlers UF derart korrigiert, daß der Parallel-Schwingkreis PS bei praktisch allen Betriebszuständen nahe der Resonanzfrequenz arbeitet.

Aus dem Signal der Steuerfrequenz Λ sowie dem über den Stromwandler W von den Diodenströmen im. 2 abgeleiteten Signal Λ*· (Fig.2) erzeugt die Steuerlogik STL mittels Speicherelementen und Verknüpfungsgliedern die in den Teilen g, h. k, 1, m. η der F i g. 2 dargestellten Signalfolgen Sl, S2, SZl, SZ2. SMl und SM2.

Die Regel- und Steuereinrichtung RE weist ferner einen Leistungs-Regelkreis LR auf. in dem zur Erfassung der Wechselrichterausgangsleistung, d. h. der Schwingkreisleistung, eine Muttiplikaiionsstufe M vorgesehen ist, der die dem Speisestrom μ proportionale Spannung u,a und die Schwingkreisspannung u.\ zugeführt wird; ferner ist vorgesehen eine Leistungsvorgabeeinrichtung LV, ein Addierglied ADl, an das die Ausgänge der Multiplikationsstufe Mund der Leistungsvorgabeeinrichtung LV geführt sind, ein dem Addierglied ADl nachgeschaltetes Verzögerungsglied VGZ dessen Ausgang an ein Addierglied AD2 geführt ist, dem eine Begrenzerstufe BG nachgeschaltet ist, deren Ausgang an ein Addierglied AD3 geführt ist. dem ein Stromsteller STSrfür die steuerbare Drossel TR nachgeschaltet ist.

Das am Ausgang der Multiplikationsstufe M auftretende Produkt stellt den Istwert Pist der Leistung dar, welcher mit dem Sollwert Psoll der Leistungsvorgabeeinrichtung LV verglichen wird; die am Addierglied ADl auftretende Abweichung wird über das Verzögerungsglied VG2 und das Addierglied AD2 der Begrenzerstufe BG zugeführt, welche eine Steuergröße erzeugt, die über ein Addierglied AD3 zu einem Minimalstromwert isinnn einer Minimalwertvorgabeeinrichtung GV2 addiert wird und den Stromsteller STST steuert. Der Minimalstrom isTmm ist der kleinste Stellstrom für die Drossel TR und entspricht der untersten Leistungsstufe des Induklions-Heizgerätes: er stellt ferner die Funktion des Gerätes beim Einschalten sicher.

Die obere Grenze der Begrenzerstufe BG und der Minimalstrom isrmm ergeben den maximalen Steuerstrom /'s; für die Drossel TR, die entsprechend den maximalen Speisestrom des Schwingkreises PS vorgibt.

Die vom Verzögerungsglied VG2 geglättete Regelabweichung des Leistungs-Regelkreises LR steuert einen Grenzwcrtschalter GWS an, durch dessen Ausgangssignal die Steuerlogik STL veranlaßt wird, dann ein Sionsignal an die Leistungsvorgabeeinrichtung LV und den Spannungs-Frequenz-Wandler t/Fauszugeben, wenn die Regelabweichung Psou.— Pisr einen bestimmten Grenzwert überschreitet, was ein Zeichen dafür ist, daß die angestrebte Leistung nicht erreichbar ist. beispielswcise weil der Parallel-Schwingkreis PS nicht bedämpft ist. in dem das Kochgeschirr K fehlt.

Der Grenzwertschalter GWS steuert außerdem ein Zeitglied ZG an, das nach Ablauf einer bestimmten Zeit (etwa 2 s) an die Steuerlogik STL ein Signal gibt, weljo ches das von der Steuerlogik STL ausgegebene Stopsignal wieder aufhebt und den Wechselrichter erneut startet. Auf diese Weise wird, solange der Wechselrichter durch das Signal EIN/AUS eingeschaltet ist. in vom Zeitglied ZG vorgegebenen Zeitabständen der Wechselrichler kurzzeitig eingeschaltet und dabei geprüft, ob ein geeignetes Kochgefäß K auf der Heizspule L2 vorhanden ist. Ist dies der Fall, so bleibt der Wechselrichter eingeschaltet.

Es ist ferner ein Schwingkreisspannungs-Begrenzungs-Regelkreis SR in der Regel- und Steuervorrichtung RE vorgesehen, der die Schwingkreisspannung ua erfaßt, die einem Zweiweg-Gleichrichter ZlVG zugeführt ist: dessen gleichgerichtete Ausgangsspannung wird mittels eines Addiergliedes AD4 mit einer von einer Grenzwertvorgabeeinrichtung GVl gelieferten maximal zulässigen Spannung u,w verglichen. Überschreitet die Schwingkreisspannung u,\ die Grenzspannung UAnik so tritt am Ausgang eines dem Addierglied AD4 nachgeschalteten Einweg-Gleichrichters EWG ein Signal auf, das über ein Verzögerungsglied VGl dem Addierglied AD2 zugeführt wird und hier die Eingangsgröße der Begrenzerstufe BG und damit den Steuer., rom ist der Drossel TR reduziert, so daß die vorgegebene maximale Schwingkreisspannung u_A nicht überschritten wird: da gleichzeitig eine Abweichung Psoll—Pist im Leistungsregelkreis LR auftritt, spricht dessen Grenzwertschalter GWS an und der Wechselrichter wird abgeschaltet.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des Induktions-Heizgerätes anhand des Signaldiagramms nach der F i g. 2 näher erläutert.

Im Teil a ist der zeitliche Verlauf der Spannung tu am Parallclschwingkreis PS und der Verlauf der Spannung üci am Kondensator CJ dargestellt. Die Differenz b5 uii—u.\ der Kondensator- und Schwingkreisspannung wird von der steuerbaren Drossel TR aufgenommen, wie durch die gestrichelten Spannungszeitflächen + und — angedeutet ist.

Im Teil b ist der zeitliche Verlauf des die Drossel TR durchfließenden Speisestroms U dargestellt, dessen Amplitude mittels des der Drossel TR zugeführten Steuerstromes /sTStufenlos einstellbar ist.

Der Teil c zeigt den zeitlichen Verlauf des Stromes /<i des Kondensators Ci.

Im Teil d ist der zeitliche Verlauf des Durchflutungsstroms in des Ringkernwandlers W dargestellt; der Duiohflutungsstrom ;'« ist die Summe der beiden Diodenströme im. im. die in der Sekundärwicklung Sw des Wandlers W einen impulsförmigen Strom iw erzeugt, wie dieser im Teil /"dargestellt ist; dieser Strom steuert die Transistoren 7Ί, 72 synchron zum Schwingvorgang.

Im Teil e ist der zeitliche Verlauf der Ströme /Vi bzw. in und der Kollektor-Emitterspannungen tin bzw. tin der Transistoren 7Ί. 72 dargestellt.

Im Teil /"ist der zeitliche Verlauf der aus den Stromimpulsen /οι, m abgeleiteten Steuerimpulse uv des Ringkern-Wandlers W dargestellt, die der Steuerlogik STL der Regel- und Steuereinrichtung Kfczugetuhrt werden.

In den Teilen g. h ist der zeitliche Verlauf von aus den Steuerimpulsen iw abgeleiteten Rechteckspannungen 51.52 dargestellt, die mittels der Steuerlogik STL gebildet sind, die über die Steuerlogik STL entsprechend umgeformt die Basiselektroden der Transistoren 71, 72 beeinflussen.

Im Teil / ist die bereits erwähnte Signalfolge Λ des Phasenwinkel-Regelkreises PR der Regel- und Steuereinrichtung /?£ciargestellt.

In den Teilen k, /ist der zeitliche Verlauf von aus der Sicnalfolge f, abgeleiteten untersetzten und gegeneinander versetzten Rechteckspannungen 5Zl, 5Z2 dargestellt, die von der Steuerlogik 577- erzeugt sind.

In den Teilen m, η ist der zeitliche Verlauf von ebenfalls aus der Signalfolge Λ abgeleiteten, gegenüber den Rechteckspannungen 5Zl, 5Z2 versetzt auftretenden and auch gegeneinander versetzten Rechteckspannungen SMi, SM2 dargesiciii, die gleichfalls vom der Sieuerlogik STL erzeugt sind.

Die Rechteckspannungen 5Zl, 5Z2 stellen die maximal zulässigen Ansteuerbereiche TAZX, TAZl der Transistoren 71, 72 dar; zwischen diesen Ansteuerbereichen liegt eine Zeitlücke TL (Zeilbereich u bis tt). durch welche die endliche Schaltzeit der Transistoren 7Ί, 72 berücksichtigt ist; die Zeitdauer der Lücke TL ist größer als die Transistor-Schaltzeit, wodurch eine gleichzeitige Stromführung der Transistoren vermieden ist.

Die Rechteckspannungen SMl, SMl bilden die minimalen Ansteuerbereiche der Transistoren 71, 72. In diesen Zeitbereichen werden die Transistoren über die Steuerlogik STL angesteuert, wenn das vom Ringkern-Stromwandler W auf die Steuerlogik STL übertragene Signal iw (Teil /der F i g. 2) noch nicht vorhanden ist, wie dies beispielsweise beim Einschalten des Wechselrichters WR der Fall ist

Die Abschaltung des einen Transistors (71) im Zeitbereich u bis fs leitet stets die Umladung des Kondensators CS ein, während die Einschaltung des anderen Transistors (72) nach Beendigung des Umladevorgangs des Kondensators C3 im Zeitbereich ti bis t& erfolgt.

Die Einschaltung der Transistoren TI, 72 wird bei eingeschwungenem Wechselrichter eingeleitet durch das Auftreten der Steuersignale iw zu den Zeitpunkten fi und tj, zu denen — oder kurz verzögert — von der Steuerlogik 5TL die Rechiecksignaie 51 und 52 erzeugt und entsprechend umgeformt an die Basiselektroden der Transistoren 71, 72 gegeben werden. Zu diesen Zeitpunkten führen die Dioden Dl, Dl die Ströme /Oi. im, die Kollektor-Emitterspannungen ün, Un der Transistoren sind nahezu Null, so daß unmittelbar vor dem Nulldurchgang des Drossel- und Speisestromes i,\ (Zeitpunkte ti, /₈) die Transistoren praktisch strom- und sp:innungslos eingeschaltet werden, und die sonst durch sprunghafte Kollektor-Emitter-Spannungsänderungen verursachten Funkstörungen und Einschaltverluste vermieden sind.

ίο Wie aus Teil b der F i g. 2 ersichtlich, ändert sich aufgrund der Restinduktivität der Drossel TR im Strombercich IiJ < isr · öder Strom /.> nicht sprunghaft, sondern es ergibt sich ein stetiger cosinusähnlicher Übergang zwischen den positiven und negativen Strom-Maximalr > werten, wodurch Funkstörungen verursachende Stromoberwcllen ebenfalls erheblich reduziert sind. Wie weiter ersichtlich, ist der Drosselstrom phasengleich mit der Schwingkreisspannung, da der Schwingkreis PS in Resonanz arbeitet; dadurch wird Blindleistung vermieden und der angestrebte Leistungsumsatz bei den kieinstmöglichen Strom- und Spannungsamplituden und damit bei der geringsten Beanspruchung der Transistoren erreicht.

Die Abschaltung des Transistors 71 beginnt zum Zeitpunkt u. der durch die Signalfolge f_s vorgegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der Kondensator C3 immer noch die Spannung Ua und die in der Drossel 77? gespeicherte magnetische Energie hält den Strom Ία weiter aufrecht und dieser gerade durch den Transistor 71 fließende Strom kommutiert sofort auf den Kondensator a, so daß praktisch eine kapazitive Last abgeschaltet wird. Die Spannung am Punkt ßdes Wechselrichters bzw. am Transistor 71 ändert sich daher auch beim Abschalten nicht sprunghaft, sondern im Zeitbereich /4 bis ti mit einer durch den Strom U und die Kapazität des Kondensators C3 bestimmten Geschwindigkeit; in diesem Zeitbereich wird der Kondensator O umgeladen und hat zum Zeitpunkt ir die Spannung — Uf₁ erreicht. Entsprechend dem Umladevorgang des Kondensators C3 erfolgt ein Anstieg der Kollektor-Emitterspannung u/i des Transistors 71 mit gleicher Geschwindigkeit, w;d dem Teil c der F i g. 2 entnehmbar ist. Der Strom /Vi des Transistors 71 wird zum Zeitpunkt ti Null, zu dem die Kollektor-Emitterspannung Un des Transistors 71 noch so klein ist. daß die Abschaitverluste vernachlässigbar sind.

1st der Kondensator C3 zum Zeitpunkt h umgeladen, so wird die Diode Dl leitend und durch den zu diesem Zeitpunkt auftretenden Stromimpuls im wird ein Steuerimpuls iw erzeugt, wodurch die Einschaltung des Transistors 72 unmittelbar nach dem Nulldurchgang des Stromes i_A eingeleitet wird; der weitere Ablauf wiederholt sich, wie vorstehend beschrieben.

Anstelle der Transistoren 7Ί, 72 können auch abschaltbarc Thyristoren (GTO; gate-turn-off) verwendet werden.

In der Fig.3a ist der bisherige Kondensator C3 in zwei gleich große Kondensatoren C3', C3" aufgeteilt, die an den Verbindungspunkt B und die Punkte C, D bo geschaltet sind.

In der Fig.3b ist eine andere Ausbildung der Erfindung mit in den Brückenzweigen jeweils angeordneten Transistoren 71, 72, 71', 72' und jeweils parallel geschalteten Kondensatoren C3', C3", C3'", CX'" gezeigt. b5 Durch diese Ausbildung erhöht sich die Spannung zwischen den Verbindungspunkien B. B' gegenüber der zwischen den Verbindungspunkten A. B nach F i g. 1 auftretenden Spannung um das Doppelte.

Bei vorgegebener mr^imaler Leistung wird durch diese Ausbildung eine Reduzierung der Ströme erreicht, so daß die Belastung der elektronischen. Bauelemente geringer wird.

Zur Erfassung des Speisestromes ί_Λ für die Regel- und Steuereinrichtung RE'isi ein Stromwandler A Wund zur Erfassung der Schwingkreisspannung u,\ ein Spannungswandler VW vorgesehen.

Die Kondensatoren C3'", C3"" entsprechen in ihrer Wirkungsweise den Kondensatoren C3', C3".

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Induktions-Heizgerät für elektrisch leitfähige und wärmeleitfähige Kochgeschirre mit einem Wechselrichter, der einem ParaUßl-Schwingkreis (PSX dessen Schwingkreisspule (L2) die Induktionsspule für das Kochgeschirr ist, über zwei steuerbare Halbleiterschalter (71. 72) Strom wechselnder Richtung zuführt wobei der Parallel-Schwingkreis im Brückenzweig zwischen dem Verbindungspunkt (A) einer Reihenschaltung zweier Kondensatoren (1, V). die zur Betriebsgleichspannungsquelle parallel liegt, und dem Verbindungspunkt (B) der beiden in Reihe geschalteten steuerbaren Halbleiterschalter, die in einem ebenfalls zur Betriebsgleichspannungsquelle parallelen Zweig liegen, angeordnet ist. gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: