DE3612707C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizvorrichtung nach dem Oberbegriff des einzigen Anspruchs.

Die Induktionsheizvorrichtung bewirkt einen Hochfrequenzstrom durch die Induktionsheizspule, die in einer Inverterschaltung angeordnet ist, so daß ein magnetisches Hochfrequenzwechselfeld erzeugt wird, durch das eine zu erhitzende Last, wie beispielsweise ein metallischer Kochtopf, der in Nähe der Induktionsheizspule angeordnet ist und in dem Lebensmittel erhitzt werden sollen, induktiv aufgeheizt wird.

Für den Fall, daß das zu erhitzende Objekt, also die Last, ungeeignet ist, in anderen Worten also, wenn ein kleineres Objekt, beispielsweise eine Gabel oder ein Löffel oder eine Pfanne aus einem speziellen rostfreien Stahl (18-8) in Nähe der Induktionsheizspule angeordnet wird, ist ein Falschlastdetektor notwendig, um die Induktionsheizung abzuschalten, weil eine derartige Last mit geringer Impedanz ungeeeignet ist.

Ein Falschlastdetektor ist bekannt (beschrieben in der japanischen Patentschrift 53-44 061 (1978)), der abschaltet, wenn die Last ein kleineres Objekt ist und die Eingangsleistung nicht einen gewissen Prozentsatz des eingestellten Wertes im Vergleich zum Eingangsstrom erreicht. Eine derartige Vorrichtung stellt ein Erkennen einer falschen Last sicher, wenn die eingestellte Leistung groß ist, ist jedoch die eingestellte Leistung und damit der Unterschied in der Last geringer, so wird eine zuverlässige Falschlasterkennung schwierig. Der Grund hierfür wird unter Bezug auf Fig. 1 erläutert:

Fig. 1 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der eingestellten Leistung (auf der Abszissenachse) und der Wechselstrom- Eingangsleistung (auf der Ordinatenachse) für vier unterschiedliche Lasten darstellt, von denen 1 das Verhalten einer emaillierten Pfanne mit 200 mm Durchmesser, 2 das Verhalten einer emaillierten Pfanne mit 120 mm Durchmesser, 3 das Verhalten einer Pfanne aus rostfreiem Stahl (18-8) von 110 mm Durchmesser und 1,1 mm Dicke und 4 das Verhalten einer Pfanne aus rostfreiem Stahl (18-8) von 20 mm Durchmesser und 2 mm Dicke zeigen. Da die mit der Kurve 2 dargestellte emaillierte Pfanne einen geringeren Durchmesser aufweist, ist ihre entsprechende Induktivität, wie sie für die Inverterschaltung von der die Last bildenden Induktionsheizspule gesehen wird, größer, so daß eine hohe Resonanzfrequenz auftritt. Wenn daher die eingestellte Leistung größer ist, so macht es die gegenläufige Wirkung eines Frequenzbegrenzungskreises unmöglich, eine Eingangsleistung zu halten, die der eingestellten Leistung entspricht. Da die Eigenschaften der Pfannen aus rostfreiem Stahl (18-8), die von den Kurven 3 und 4 dargestellt sind, eine geringere Widerstandskomponente in der jeweiligen Impedanz der Induktionsheizspule bewirken, wird nur eine Eingangsleistung erreicht, die geringer ist als die für emaillierte Pfannen erreichbare.

Aus Fig. 1 ersieht man, daß für den Fall, daß eine Pfanne aus rostfreiem Stahl (18-8) als ungeeignete Last erkannt werden soll, ein Schwellwert für die Entscheidung, daß die Last ein kleineres Objekt ist, zwischen den geknickten Kurven 2 und 3 vorgegeben werden muß. Nun sind aber im Bereich geringer eingestellter Leistungen die Kurvenverläufe so nahe beieinander, daß es unmöglich ist, die rostfreie Stahlpfanne als eine ungeeignete Last zu erkennen. Da zudem die Kurve 2 geknickt verläuft, ist es für eine Entscheidung, ob die Last 2 geeignet ist oder nicht, notwendig, den zuvor festgelegten Schwellwert so einzustellen, daß er auf einer geknickten Kurve ähnlich der Kurve 2 verläuft, wodurch eine komplizierte Schaltung unvermeidlich ist. Änderungen der Eingangsleistung sind abhängig von Änderungen der Netzspannung, hierdurch entsteht das Problem, daß eine zuverlässige Erkennung schwierig wird.

Eine bekannte Induktionserwärmungs-Kochvorrichtung (DE-PS 30 42 525) weist eine mit Gleichspannung versorgte Inverterschaltung, einen Eingangsleistungsdetektor, einen Erregungsstromdetektor und einen Falschlastdetektor auf. Eine derartige Induktionsheizvorrichtung hat den Nachteil, daß in der Anfangsphase des Schwingvorganges eine zuverlässige Falschlasterkennung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Induktionsheizvorrichtung zu schaffen, die eine Früherkennung einer Falschlast ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Erregungsstromdetektor einen Gleichrichter zur Vollweggleichrichtung des von einem Stromtransformator überwachten Erregungsstroms und eine Vorspannungsschaltung zur Erzeugung einer Vorspannung VCE für die Ausgangsspannung VLS des Erregungsstromdetektors aufweist und daß der Falschlastdetektor eine ungeeignete Last feststellt, wenn die Ausgangsspannung des Erregungstromdetektors größer ist als die Ausgangsspannung VPower des Eingangsleistungsdetektors.

Die erfindungsgemäße Schaltung verbessert die Schnelligkeit und Genauigkeit der Falschlasterkennung während der anfänglichen Schwingung des Inverters. Dabei kann der Falschlastdetektor bereits ab der zweiten Halbwelle eine ungeeignete Last erkennen. Ohne die Vorspannung VCE bzw. VCC wäre eine ungeeignete Last in der Anfangsphase nicht erkennbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf den Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erlaubt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaubild der Abhängigkeit der Wechselstrom-Eingangsleistung von dem eingestellten Wert der Eingangsleistung für eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Induktionsheizvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Schaubild der Abhängigkeit zwischen der Wechselstrom- Eingangsleistung und einem Erregungsstrom, der durch eine Inverterschaltung im Bereich der Induktionsheizspule erfindungsgemäß fließt,

Fig. 4 ein Schaubild für die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels.

In Fig. 2 zeigt 1 einen als Brückengleichrichter 1 bezeichneten Vollweggleichrichter, der an einer Netz-Wechselspannung anliegt und diese vollweggleichrichtet. 2 bezeichnet eine Drossel, die an eine Ausgangsklemme des Brückengleichrichters 1 angelegt ist. 3 ist ein Kondensator (Filterkondensator), der mit der Drossel 2 verbunden ist. 4 bezeichnet eine Induktionsheizspule, die mit der Drossel 2 verbunden ist. 5 ist ein Resonanzkondensator, der zusammen mit der Induktionsheizspule 4 einen Resonanzkreis bildet. 6 bezeichnet einen Schalttransistor, der parallel zum Resonanzkondensator 5 geschaltet ist. 7 ist eine Dämpfungsdiode, die antiparallel zum Schalttransistor 6 (Schaltelement) angeordnet ist. Der Filterkondensator 3, die Induktionsheizspule 4, der Resonanzkondensator 5, der Schalttransistor 6 und die Dämpfungsdiode 7 bilden eine Inverterschaltung 8. Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Treiber für das Ein- und Ausschalten des Schalttransistors 6 und liefert diesem eine Basisspannung, 10 bezeichnet einen Generator für ein Einschaltsignal, der die Spannung an beiden Polen der Induktionsheizspule vergleicht und die Einschaltzeit des Schalttransistors 6 erkennt. Er liefert einem D-Flip-Flop 11 ein Einschaltzeitdauersignal, das die Einschaltzeit des Schalttransistors 6 definiert, so daß das D-Flip-Flop 11 sein durch das Einschaltzeitdauersignal gesetztes Ausgangssignal an den Treiber 9 liefert, der seinerseits den Schalttransistor 6 einschaltet, 12 bezeichnet einen Eingangsleistungsdetektor, der ein Signal von einem ersten Stromtransformator 13 erhält und den Eingangswechselstrom erfaßt, er gibt als Ausgangssignal einen Eingangsleistungspegel ab, der dem Eingangsstrom entspricht. 14 bezeichnet Betätigungselemente für die Einstellung der Eingangsleistung und 16 bezeichnet einen Erregungsstromdetektor, der mit einem zweiten Stromtransformator 17 verbunden ist und den Erregungsstrom in der Inverterschaltung erfaßt. Er gibt ein Ausgangssignal ab, das der Stromstärke des Erregungsstroms entspricht. Der Stromtransformator 17 ist zwischen dem negativen Pol des Resonanzkondensators 5 und dem Emitter des Schalttransistors 6 oder der Anode der Diode 7 angeordnet.

Ein A/D-Wandler 19 wandelt die anliegenden Signale jeweils in ein Digitalsignal Pref, Power und I _PR. Die Taktzeit dieser A/D-Umwandlung ist etwa die halbe Taktzeit des Wechselspannungsnetzes und die Samplingzeit der A/D-Wandlung liegt in der Nähe des Spitzenwertes der Netzwechselspannung. Dabei ist die Netzspannungsquelle mit einem (nicht dargestellten) Spitzenwertdetektor ausgerüstet, um die genannte Taktzeit und die Samplingzeit zu erhalten. Die zeitlich seriellen Daten für Pref, Power und I _PR sind durch Pref (t), Power (t) und I _PR (t) dargestellt, sie sind abhängig von t: Die Zahl zeigt die Größe der A/D-Umwandlung oder jeweils ihr sampling.

Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Subtrahierstufe, die Pref (t) - Power (t) entsprechend der t-ten A/D-Umwandlungszeit des A/D-Wandlers 19 ermittelt und 21 bezeichnet eine Addierstufe, die den Wert von Pref (t) - Power (t) zu den Daten Pcon (t-1) des Ausgangs des vorhergehenden Taktes addiert, der der Zeitdauer der Einschaltzeit des Schalttransistors 6 entspricht. Hierdurch wird als Ausgang ein neuer Einschaltdauerwert Pcon (t) erhalten, der über ein Verzögerungsglied 22 am Eingang der Addierstufe 21 anliegt und für die Addition des nachfolgenden Einschaltdauersignals Pcon (t+1) benutzt wird. Kurz ausgedrückt verzögert das Verzögerungsglied 22 die A/D-Umwandlung um eine Taktzeit.

Das Ausgangssignal Pcon (t) der Addierstufe 21 enthält die Differenz zwischen dem eingestellten Eingangsleistungswert Pref und der tatsächlichen Eingangsleistung Power (t), die addiert wird zum (oder subtrahiert wird vom) Einstellwert Pcon (t-1) des Vortaktes mittels der oben beschriebenen Schaltung. Wenn die Induktionsheizspule 4 erregt wird, in anderen Worten, wenn die Inverterschaltung 8 zu schwingen beginnt, ist es vorteilhaft, ein abruptes Ansteigen des Stroms zu vermeiden und diesen schrittweise zu vergrößern. Deswegen liegt während dieser Zeit an der Addierstufe 21 nicht der Ausgang des Verzögerungsgliedes 22 und der Ausgang der Subtrahierstufe 20 an; statt dessen liefert eine Anfahrschaltung 23 der Addierstufe 21 Daten für einen sanften Start, die einen Zeitverlauf haben, der einem schrittweisen Stromanstieg entspricht. Zu dieser Zeit ist das Anfahrsignal selbstverständlich Pcon (t).

Bezugszeichen 24 bezeichnet ein Stromeinstellglied zur Erzeugung eines Stellwertes Iref des Erregungsstroms, der entsprechend dem Ansteigen von Pref, also dem mit dem Betätigungselement 14 eingestellten Wert, anwächst. 25 bezeichnet eine Subtrahierstufe, die sequentiell Iref - I _PR (t) entsprechend dem t-ten Takt der A/D-Umwandlung des A/D-Wandlers 19 errechnet. Der Ausgang dieser Subtrahierstufe 25 stellt die Differenz zwischen dem eingestellten Stromwert Iref (t) der Inverterschaltung 8, wie er durch das Stromeinstellglied 24 bestimmt ist und der eingestellten Leistung entspricht, und dem tatsächlichen Strom I _PR (t) in der Inverterschaltung 8 dar, so daß die Addierstufe 26 als Ausgangssignal ein Signal IPcon (t) liefert, das die Summe der oben genannten Differenz und des Ausgangswertes des Vortaktes IPcon (t-1) der Addierstufe 26 ist. Das Signal IPcon (t) wird als Wert des Erregungsstromes an einen Komparator 30 gegeben. Ein Verzögerungsglied 27 empfängt IPcon (t) und verzögert es um eine Taktzeit für die A/D-Umwandlung und gibt dann das verzögerte IPcon (t) an die Addierstufe 26 für die nachfolgende Addition. Die Stromwertsteuerung durch oder für den Wert des Erregungsstroms kann entfallen. Bezugszeichen 28 bezeichnet eine Zählstufe für die Einschaltzeitdauer, sie beginnt beim Setzen des Ausgangs des D-Flip-Flops 11 Zählimpulse zu zählen. 29 bezeichnet einen Komparator, der den Zählwert der Zählstufe 28 für die Einschaltdauer mit dem vorgenannten Pcon (t) vergleicht. 30 bezeichnet einen Komparator, der den von der Zählstufe 28 gezählten Wert für die Einschaltzeitdauer mit IPcon (t) vergleicht, so daß dann, wenn einer der beiden Komparatoren 29 oder 30 eine Übereinstimmung anzeigt, das D-Flip-Flop 11 durch ein Odergatter 31 zurückgesetzt wird, wodurch das Ausgangssignal des Treibers 9 und der Zählstufe 28 zu Null werden. In anderen Worten Zählstufe 28 für die Einschaltzeitdauer die Anzahl der Zeitimpulse ab Einschalten des Schalttransistors 6, sobald die durch Pcon (t) definierte Zeit erreicht wird, d. h., die von der eingestellten Eingangsleistung definierte Zeit oder die durch IPcon (t) definierte Zeit, also die durch den eingestellten Stromwert an der Inverterschaltung 8 indirekt durch den eingestellten Leistungswert definierte Zeit, erreicht wird, wird der Schalttransistor 6 ausgeschaltet, so daß der gewünschte Heizvorgang möglich ist.

Im folgenden wird eine Erläuterung der wesentlichen Teile der Erfindung gegeben.

In Fig. 2 bezeichnet 32 einen Schaltkreis für arithmetische Logik, der die dem Erregungsstrom entsprechenden Daten I _PR (t) linear transformiert und dadurch den Pegel für Falschlast P _LS (t) berechnet und als Ausgangssignal abgibt. 33 bezeichnet einen Falschlastdetektor, der P _LS (t) mit den Daten Power (t), die der vorgenannten Eingangsleistung entsprechen, vergleicht und der den D-Flip-Flop 11 durch das Odergatter 31 rückstellt, wenn Power (t) kleiner P _LS (t) ist. 34 bezeichnet eine Überstromschutzschaltung, die nachweist, ob der vom zweiten Stromtransformator 17 erfaßte Erregungsstrom einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt und die, wenn ein Überstrom erfaßt wird, den D-Flip-Flop 11 durch das Odergatter 31 zurückstellt, d. h., wenn der Erregungsstrom einen vorgegebenen Prozentsatz der Eingangsleistung erreicht, unterbindet sie ein Treiben der Inverterschaltung 8, weil die Last 35 ungeeignet ist.

In der Induktionsheizvorrichtung gibt, wenn die Schwingung dann, wenn ein als zu erhitzende Last dienender Kochtopf 35 in Nähe der Induktionsheizspule 4 angeordnet, beginnt, zunächst der Generator 10 für ein Einschaltzeitsignal ein Signal an den D-Flip-Flop 11. Dieser liefert ein Stellsignal an den Treiber 9 und die Zählstufe 28 für die Einschaltzeitdauer, wodurch der Schalttransistor 6 eingeschaltet wird und die Zählstufe 28 für die Einschaltdauer ihren Zählvorgang beginnt und die gezählten Werte durch die Komparatoren 29 und 30 mit Pcon (t) bzw. IPcon (t) verglichen werden. Da die Anfahrschaltung 23, wie oben angegeben, Startdatensoft bei niedrigerem Pegel als Pcon (t) durch die Addierstufe 21 an den Komparator 29 abgibt, wenn der gezählte Wert der Zählstufe 28 soft wird, stellt im Anfangsstadium der Schwingung der Komparator 29 das D-Flip-Flop 11 durch das Odergatter 31 zurück, der Treiber 29 schaltet den Schalttransistor 6 ab und die Zählstufe 28 für die Einschaltzeitdauer beendet ihren Zählvorgang und leert ihre Speicher. Danach ermöglicht es die Resonanz in der Inverterschaltung 8, daß die Kollektorspannung des Schalttransistors 6 noch einmal steigt und wieder abfällt. Eine derartige Anstiegsflanke der Kollektorspannung wird durch den Generator 10 für ein Einschaltsignal aufgrund inverser Spannung über den beiden Polen der Induktionsheizspule 4 erfaßt, er gibt ein Signal an das D-Flip-Flop 11. Dieses erzeugt daraufhin ein Signal, durch das der Schalttransistor 6 angeschaltet und die Zählstufe 28 für die Einschaltzeitdauer gestartet werden, wodurch die Schwingungen der Inverterschaltung 8 fortgesetzt werden. Gleichzeitig mit der Schwingung wird der A/D-Wandler aktiviert und A/D-wandelt in Zeitabschnitten den eingestellten Leistungswert der Betätigungselemente 14, den Signalwert des Eingangsleistungsdetektors 12 und den Signalwert des Erregungsstromdetektors 16 in digitale Daten Pref (t), Power (t) bzw. I _PR (t) um. Zusätzlich verkürzt eine derartige A/D-Wandlung, wenn sie während der Zeitdauer einer Halbwelle der Netzspannung ausgeführt wird, die Zeit für die Eingangsleistung, um mit dem vorgegebenen Wert übereinzustimmen. Die Subtrahierstufe 20 ermittelt Pref (t) - Power (t) aus den so umgewandelten Daten und gibt das Ergebnis an die Addierstufe 21, in der zu Pref (t) - Power (t) die Einschaltzeitdauer- Daten Pcon (t-1) durch das Verzögerungsglied 22 des Vortaktes gegeben werden, wodurch die neuen Einschaltzeitdaten Pcon (t) erhalten werden. In anderen Worten kompensiert die Addierstufe 21 schrittweise die Einschaltzeitdauer Daten, um die Länge der Einschaltzeitdauer so einzustellen, daß Power (t) gleich ist Pref (t). Nach Start der Schwingungen erhöht demzufolge diese Funktion die Länge der Einschaltzeitdauer des Schalttransistors 6, um Power (t) mit Pref (t) gleichzumachen. Danach wird die Einschaltzeitdauer einer solchen Länge aufrechterhalten. Zwischenzeitlich subtrahiert die Subtrahierstufe 25 I _PR (t) von Iref (t), das entsprechend IPref (t) erzeugt wurde, wodurch die Daten Iref (t) - I _PR (t) in Abhängigkeit von der Arbeitsweise des A/D-Wandlers 19 errechnet und an die Addierstufe 26 gegeben werden. Diese addiert zu den Daten Iref (t) - I _PR (t) den Grenzwert IPcon (t-1) des Vortaktes, der durch das Verzögerungsglied 27 zugeliefert wird, wodurch die neuen Grenzwertdaten IPcon (t) erhalten werden. In anderen Worten kompensiert die Addierstufe 26 schrittweise die Grenzdaten IPcon (t), so daß die Einschaltzeitdauerlänge so eingestellt wird, daß Iref (t) I _PR (t) gleich ist.

Wird ein Kochgerät aus ferromagnetischem Material, wie beispielsweise Eisen oder Porzellanemail verwendet, ist der Resonanzstrom in der Inverterschaltung 8 kleiner als die Wechselstrom- Eingangsleistung, so daß die Einschaltzeitdauer-Daten Pcon (t) normalerweise die Länge der Einschaltzeitdauer des Schalttransistors 6 definieren. Wird jedoch ein Kochgerät aus weichmagnetischem Material verwendet, wie z. B. rostfreiem Stahl (18-8), so ist der Erregungsstrom in der Inverterschaltung 8 relativ größer als der obere Strom im Vergleich mit dem Eingangswechselstrom, hierdurch wird die Einschaltzeitlänge des Schalttransistors 6 durch die Grenzdaten IPcon (t) bestimmt, mit der Folge, daß der Ausgang im wesentlichen bestimmt ist durch den Vergleich von Iref (t) mit I _PR (t). Die Überstromschutzschaltung erfaßt einen Überstrom, der durch den Schalttransistor 6 fließt, wenn der Erregungsstrom in der Inverterschaltung 8 abrupt während der obigen Regelung ansteigt oder die Komparatoren 29 und 30 liefern keinen übereinstimmenden Ausgang, wodurch das D-Flip-Flop 11 zurückgestellt wird und der Schalttransistor 6 zum Schutz ausgeschaltet wird. In der Induktionsheizvorrichtung nach der Erfindung vergleicht, neben den oben genannten Schwingungen, der Falschlastdetektor 33 den Lastelektionspegel P _LS (t), der durch den Schaltkreis 32 für arithmetische Logik im Verhältnis mit I _PR (t) erzeugt wird, mit Power (t), wobei entschieden wird, daß die Last ungeeignet ist, wenn P _LS (t) größer Power (t) ist, dabei wird das D-Flip-Flop 11 zurückgestellt. Ist die Last ein kleines Objekt, beispielsweise ein Messer oder eine Gabel, das in Nähe der Induktionsheizspule 4 angeordnet ist, oder wird ein Kochgeschirr aus nicht magnetischem Material benutzt, so ist die Bedingung P _LS (t) größer Power (t) erfüllt, wodurch die Schwingungen des Inverters angehalten werden. Das Verhältnis von I _PR (t) oder P _LS (t) in linearem Verhältnis zu Power (t) ist, wenn die Lasten dieselben sind, annähernd fest für den gesamten Bereich der Eingangsleistung. Demzufolge kann sogar für die Anfahrdauer, in der die Startdaten soft die Einschaltzeitdauer des Schalttransistors 6 bestimmt, die Last dahingehend erkannt werden, ob sie geeignet ist oder nicht und dies erfolgt ebenso wie für den Fall, daß die Einschaltzeitdauer kontrolliert wird vom nachfolgenden Pref (t). Die Vorrichtung nach dem Stand der Technik zum Vergleich von Pref (t) mit Power (t) startet die Weichstartdauer von einer vorgegebenen Einschaltzeit des Schalttransistors 6 unabhängig von Pref (t), wodurch die Einschaltdauer erhöht wird. Demzufolge besteht häufig kein Verhältnis zwischen Pref (t) und Power (t), so daß es schwierig ist, zu unterscheiden, ob während dieser Zeitdauer eine Last geeignet ist oder nicht.

Wie aus der Kurve 2 in Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Last einer großen Induktivität nicht linear bei Änderungen des Wertes der tatsächlichen Eingangsleistung Power (t) in bezug auf den eingestellten Wert Pref (t), weil in dem Bereich, in dem der eingestellte Wert Pref (t) einen hohen Wert hat, die Auszeit des Schalttransistors 6 nicht von Pcon (t), sondern von IPcon (t) bei Einhaltung von mindestens 20 kHz eingestellt wird. Jedoch kann auch für eine derartige Last ein Standard für die Lasterkennung eine gerade und nicht eine geknickte Linie sein.

Über die in Fig. 1 gezeigten Lasten 1 bis 4 wird nun eine Erläuterung gegeben. Die Ergebnisse von Meßwerten des Einstellwertes Pref der Eingangsleistung, des tatsächlichen Eingangsleistungswertes Power und des Erregungsstromes I _PR der Inverterschaltung 8 sind in einer Tabelle gezeigt, der Zusammenhang zwischen Pref und Power ist in Fig. 3 gezeigt.

In Fig. 3 zeigt die Kurve 5 ein lineares Umwandlungsverhältnis zwischen I _PR und P _LS, vorgegeben durch den Schaltkreis 32 für arithmetische Logik. Für den Fall, daß ein in bezug auf einen gewissen Wert I _PR errechneter P _LS-Wert größer ist als der Wert Power, wird die Last als ungeeignet entschieden, wodurch ein Treiben der Inverterschaltung 6 gestoppt wird. In der Umwandlungskurve 5 nach Fig. 3 sind die von den Kurven 3 und 4 dargestellten Lasten über den gesamten Bereich der Eingangsleistung unterhalb der Linie 5, so daß eine Falschlast über den gesamten Bereich erkannt werden kann.

Ein Aluminiumkochgerät hat die in Kurve 6 der Fig. 3 gezeigten Eigenschaften, so daß, wenn die für diese Kurve beschriebene Last als ungeeignet und die von den Kurven 1 bis 4 dargestellten Lasten als geeignet erkannt werden sollen, die Steigung des Verhaltens des Schaltkreises 32 und der Abfangpunkt I _PR nur so gesetzt werden müssen, daß die Umwandlungscharakteristik des Schaltkreises zwischen den Lasten 4 und 6 liegt. Zusätzlich ist ein kleinerer Gegenstand, wie beispielsweise eine Gabel oder ein Messer, in der gestrichelten Fläche der Fig. 3 dargestellt und mittels der Umwandlungscharakteristik 5 als ungeeignete Last erkennbar.

Tatsächlich ist der genannte I _PR-Abfangpunkt einfach einstellbar nicht durch den Schaltkreis 32, sondern durch den Regler für die Einstellung des I _PR-Wertes.

Auch wenn die Netzspannung variiert, ändern sich Power und I _PR im selben Verhältnis zueinander, wodurch die Spannungsänderung einflußlos bleibt.

Der Stromtransformator 17 ist zwischen der Induktionsheizspule 4 und dem positiven Pol des Resonanzkondensators 5 angeordnet. In geänderter Ausbildung kann der Stromtransformator 17 auch zwischen den negativen Polen der Kondensatoren 3 und 5 angeordnet werden.

Der Erregungsstromdetektor 16 weist einen Gleichrichterkreis für Vollweg-Gleichrichtung des Ausgangs des Stromtransformators 17 und einen Vorspannungskreis für eine Vorspannung zum Gleichrichterkreis. Im einzelnen liegt der Ausgang des Stromtransformators 17 am Brückengleichrichter 160 an, und zwischen den Gleichspannungsausgangsklemmen sind ein serieller Widerstand 163 und ein paralleler Widerstand 161 sowie ein Glättungskondensator 162 geschaltet, so daß eine positive Spannung Vcc über einen Widerstand 165 und eine in Vorwärtsrichtung geschaltete Diode 164 am positiven Pol des Kondensators 162 anliegt. Die Spannung VCE am positiven Pol des Kondensators 162 wird A/D-umgewandelt, wodurch I _PR (t) erhalten wird.

Diese Anordnung verbessert die Genauigkeit der Falschlasterkennung während der anfänglichen Schwingung des Inverters.

Als nächstes wird die Arbeitsweise unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert. Im unteren Bereich von Fig. 5 ist der Ausgang VPower des Vollweggleichrichters des Eingangsleistungsdetektors 12 für eine geeignete und eine ungeeignete Last gezeigt. Die mit · und × markierten Spitzenwerte werden für die A/D-Umwandlung, wie oben beschrieben, abgetastet.

Im oberen Bereich von Fig. 5 ist mit einer geraden Linie die Spannung am positiven Pol des Glättungskondensators 162 am Erregungsstromdetekor 16 gezeigt, d. h. die Eingangsspannung V _LS des A/D-Wandlers 19 und VPower, wie durch die Markierungen · und × gezeigt ist.

Wie aus Fig. 5 klar hervorgeht, wenn man die mit der Markierung × bezeichnete ungeeignete Last betrachtet, ist VLS (entsprechend IPR oder PLS) größer als VPower (entspricht Power), wodurch das Treiben der Inverterschaltung 8 augenblicklich gestoppt wird. Im Gegenteil hierzu ist die mit · gekennzeichnete Last in VPower größer als VLS, so daß das Treiben der Inverterschaltung 8 fortgesetzt wird. Für den Fall, daß keine Vorspannung VCE vorliegt, variiert VLS wie strichpunktiert dargestellt in Fig. 5. Jedoch kann auch, wenn die Last ungeeignet ist, VPower größer sein als VLS, so daß die ungeeignete Last zu der Zeit erst erkannt wird, wenn die oben genannte Größenrelation umgekehrt ist. Demzufolge unterbindet das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel während des Beginns der Schwingungen die Erfassung einer ungeeigneten Last während der Dauer der ersten Halbwelle und bewirkt, daß der Falschlastdetektor 33 ab der zweiten Halbwelle eine ungeeignete Last erkennt. Dieser kann eine ungeeignete Last in der Anfangsphase exakt auffinden.

Claims (1)

1. Induktionsheizvorrichtung mit einer mit Gleichspannung versorgten Inverterschaltung (8) sowie mit einem Eingangsleistungsdetektor (13), einem Erregungsstromdetektor (16) und einem Falschlastdetektor (33), dadurch gekennzeichnet,

   • - daß der Erregungsstromdetektor (16) einen Gleichrichter 160 zur Vollweggleichrichtung des von einem Stromtransformator 17 überwachten Erregungsstroms und eine Vorspannungsschaltung (161, 165) zur Erzeugung einer Vorspannung VCE für die Ausgangsspannung VLS des Erregungsstromdetektors (16) aufweist und
   • - daß der Falschlastdetektor (33) eine ungeeignete Last feststellt, wenn die Ausgangsspannung (VLS) des Erregungsstromdetektors (16) größer ist als die Ausgangsspannung (V _power) des Eingangsleistungsdetektors (12).