DE69015623T2 - Kochstelle mit Induktionserwärmung. - Google Patents

Kochstelle mit Induktionserwärmung.

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DE69015623T2
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induction heating
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Hideyuki Kominami
Hirofumi Noma
Hideki Omori
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

    1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kochstelle mit Induk tionserwärmung zur Verwendung in Haushalten und Restaurants.
    • 2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Kochstellen mit Induktionserwärmung werden weitverbreitet in Haushalten und Restaurants wegen ihrer hohen Sicherheit und Reinheit eingesetzt. In einigen Hochhäusern oder Appartements werden Kochstellen mit Tnduktionserwärmung anstelle von Gaskochern wegen ihrer hohen Sicherheit zwangsweise weitverbreitet eingesetzt.
  • Die konventionellen Kochstellen mit Induktionserwärmung umfassen einen Gleichrichter zur Erzeugung eines Gleichstromes, einen Inverter zur Oszillation eines Hochfrequenzstromes von beispielsweise 20 kHz bis 50 kHz unter Verwendung des Gleichrichterstramausganges des Gleichrichters, einen Lastschaltkreis, welcher mit dem Hochfrequenzausgangsstrom vom Inverter gespeist wird und zur Abstrahlung einer hochfrequenten elektromagnetischen Welle von einer Ausgabespule, und einen variablen Frequenzschaltkreis, welcher den Hochfrequenzstrom, der von dem Inverter erzeugt wird, in einen Bereich des oben erwähnten Frequenzbereiches von 20 kHz bis 50 kHz steuert und verändert.
  • In solchen konventionellen Kochstellen mit Induktionserwärmung wird die Leistung zum Kochen durch Änderung der Hochfrequenz gesteuert, welche in dem Inverter durch Änderung der Frequenz erzeugt wird, die von dem variablen Frequenzschaltkreis ausgegeben wird. Durch die Änderung der Frequenz des Hochfrequenzstromes von dem Inverter wird die elektromagnetische Welle, die von der Spule in den Lastschaltkreis abgestrahlt wird, weitgehend verändert und dadurch wird die Kochleistung variiert.
  • Wenn eine Anzahl von solchen konventionellen Kochstellen mit Induktionserwärmung nahe beieinander parallel betrieben werden, gibt es ein Problem mit unangenehmen Interferenzgeräuschen. Das heißt, daß Pfannen, die durch eine jeweilige Kochstelle mit Induktionserwärmung aufgeheizt werden, mit den Frequenzen ihrer elektromagnetischen Welle der jeweiligen Kochstelle vibrieren. Und folglich ergeben sich Frequenzunterschiede zwischen den Vibrationen von benachbarten Pfannen in einem Bereich von hörbaren Frequenzen, nämlich es werden Geräuschen erzeugt, die als Interferenzgeräusche bekannt sind. Ein solches Interferenzgeräusch ist im Parallelbetrieb von konventionellen Kochstellen mit Induktionserwärmung unvermeidlich, wodurch ihre Kochleistung aufgrund der breiten Variation der Hochfrequenz des Inverterausgangsstromes, der in die Abstrahlspulen eingespeist wird, verändert wird.
  • GB-A-2 108 786 offenbart eine Kochstelle mit Induktionserwärmung mit den Merkmalen des Oberbegrif fs von Anspruch 1 und 2.
    • AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung hat zur Aufgabe, das oben erwähnte Problem zu lösen und das Interferenzgeräusch zu vermeiden, wenn zwei oder mehrere Kochstellen mit Induktionserwärmung nahe beieinander parallel betrieben werden.
  • Weiterhin kann die Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung Überlastschäden durch Schaltungselemente in dem Inverter vermeiden. Zudem ist die Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung selbst nach langen Jahren des Gebrauchs oder bei Temperaturänderung oder anderen Umgebungseinflüssen frei von Interferenzgeräuschen.
  • Eine Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiert.
  • Bei dem Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung kann die Heizleistung durch Änderung des Tastverhältnisses der Schaltungselemente frei variiert werden, wobei die Frequenz des Hochfrequenzoszillators im wesentlichen konstant gehalten wird.
  • Bei der Erfindung gemäß Anspruch 1 wird der Antrieb der Schaltungselemente so gesteuert, dar das Tastverhältnis in einen Bereich von unterhalb 1/2 oder über 1/2 gewählt wird, so daß eine Rückkopplungssteuerung des Tastverhältnisses stabil ist, um die Ausgangsheizleistung auf einen gewünschten Pegel zu bringen.
  • Die neuartigen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den anhängigen Patentansprüchen aufgeführt und die Erfindung wird sowohl in Hinsicht auf die Struktur wie auf den Inhalt besser verstanden und aufgenommen werden zusammen mit anderen Aufgaben und Merkmalen von der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein Schaltkreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 2 ist ein Wellenformgraph, welcher den Betrieb der Kochstelle mit Induktionserwärmung von Figur 1 zeigt.
  • Fig. 3 ist ein charakteristischer Graph, welcher den Betrieb des Schaltkreises von Figur 1 zeigt.
  • Fig. 4 ist ein Schaltkreisdiagramm einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 5 ist ein Schaltkreisdiagramm einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 6 ist ein Schaltkreisdiagramm einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 7 (A) ist ein Schaltkreisdiagramm eines bevorzugten Beispiels eines Oszillators mit variablem Tastverhältnis und eines Tastverhältnis-Einstelleinrichtung.
  • Fig. 7 (B) ist ein Schaltkreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Oszillators mit variablem Tastverhältnis und eines Variabelbereichsbegrenzer.
  • Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb der Schaltkreise von den Figuren 7(A) und 7(B) zeigt.
  • Fig. 9 ist ein Schaltkreisdiagramm einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 10 ist ein Schaltkreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform von Oszillatoren mit variablem Tastverhältnis zu der Ausführungsform von Figur 9.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Figur 1 ist ein Schaltkreisdiagramm einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung.
  • Wie in Figur 1 gezeigt ist, umfaßt die Kochstelle mit Induktionserwärmung einen Gleichrichter 13, einen Inverter 14 und eine Last 15. Der Gleichrichter 13 empfängt einen Wechselstrom von einer Wechselstromquelle 12, wobei der Wechselstrom gleichgerichtet wird durch einen bekannten Diodenschaltkreis 16 und geglätted wird durch einen Glättungsschaltkreis mit einer Glättungsdrossel 17 und einem Glättungskondensator 18, und er gibt einen gleichgerichteten Ausgang an die Eingangsanschlüsse V&sub4; und V&sub5; des Inverters 14 aus. Der Inverter 14 umfaßt ein Paar von Schaltelementen Qa und Qb, welche alternativ angetrieben (eingeschaltet) werden durch Empfang von jeweiligen Antriebssignalen "a" und "b" von einem Oszillator 19 mit variablem Tastverhältnis. Eine Tastverhältnis-Einstelleinrichtung 20 ist zum Einstellen des gewünschten Tastverhältnisses für das Ausgeben der gewünschten Induktionsheizleistung an einen Lastschaltkreis 15 vorgesehen. Beim Empfang des Ausgangs "c" des Tastverhältniseinstellers 20 gibt der Oszillator 19 für das variable Tastverhältnis zwei Ausgangssignale "a" und "b" an die Schaltelemente Qa bzw. Qb aus, um die Tastverhältnisse des Hochfrequenzstromes für eine im wesentlichen konstante Zeitdauer, die durch die Schaltelemente Qa und Qb gesteuert wird, zu steuern. Der Lastschaltkreis 15 umfaßt eine Ausgangsspule 21, welche zum Abstrahlen von elektromagnetischen Wellen zum Induktionsaufheizen eines Kochobjektes (nicht gezeigt) vorgesehen ist, und eine Resonanzkapazität 22, welche in Reihe mit der Ausgangsspule 21 geschaltet ist. Eine Reihenverbindung mit der Ausgangsspule 21 und der Resonanzkapazität 22 bildet einen Reihenresonanzschaltkreis. Der Lastschaltkreis 15 ist so verbunden, dar er den ausgegebenen Hochfrequenzstroin von dem Inverter 14 empfängt. In dieser Ausführungsform ist der Lastschaltkreis 15 über den Ausgangsanschluß V2, welcher ein Verbindungspunkt zwischen den zwei Schaltelementen Qa und Qb ist, und V&sub3;, welcher ein Niederpotentialpunkt des Inverters 14 ist, angeschlossen.
  • Figur 2 ist ein Wellenformdiagramm, das die Ausgangs spannung V&sub0; zeigt, die in den Lastschaltkreis 15 von den Ausgangsanschlüssen V&sub2; und V&sub3; eingespeist wird. Das Ausgangssignal V&sub0; ist eine Rechteckwelle, wie in Figur 2 gezeigt ist, und ihre Amplitude ist im wesentlichen identisch mit der Spannung E der Ausgangsspannung des Gleichrichters 13.
  • Der Oszillator 19 für das variable Tastverhältnis variiert das Tastverhältnis D = Ta/(Ta+Tb) abhängig von Befehlen, die von der Tastverhältnis-Einstelleinrichtung 20 gegeben werden. Die Oszillationsfrequenz des Oszillators 19 für das variable Tastverhältnis wird im wesentlichen nahe der Resonanzfrequenz des Reihenresonanzschaltkreises gewählt, der aus der Ausgangsspule 21 und der Resonanzkapazität 22 des Lastschaltkreises 15 besteht. Durch Definition von
  • D = Ta/(Ta+Tb) (1)
  • wird die Amplitude der Fundamentalwelle V&sub0;&sub1; der Ausgangsspannung V&sub0; über den Lastschaltkreis 15 wie folgt durch die Fourier-Zerlegung gegeben:
  • V&sub0;&sub1; = 2E sin(πD)/π (2).
  • Die Gleichstromkomponente der Spannung V&sub0; hat keinen Einfluß auf den Lastschaltkreis 15, welcher der Reihenresonanzschaltkreis mit dem Kondensator 22 ist . Die höheren harmonischen Komponenten haben kleinere Amplituden Von, da die Ordnungszahlen höher werden, wie aus der Gleichung 2 ersichtlich ist, und wobei die Frequenz der höheren harmonischen Komponenten ausreichend höher ist, als die Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises 15. Daher haben die harmonischen Komponenten keinen Einfluß auf den Lastschaltkreis 15.
  • Folglich kann der Betrieb des Schaltkreises von Figur 1 nähungsweise betrachtet werden durch die Annahme, dar eine Hochfrequenzsinuswellenspannung mit einer Amplitude V&sub0;&sub1; in den Lastschaltkreis 15 gezwungen wird. Wie aus Gleichung (2) ersichtlich ist, kann dann die Änderung des Tastverhältnisses D die Spannung und folglich die Ausgangsleistung der elektromagnetischen Welle ändern. Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis D und der Ausgangsleistung. Durch Änderung des Tastverhältnisses D mittels Befehlen von der astverhältnis-Einstelleinrichtung 20 kann die Ausgangsheizleistung folglich geändert werden ohne Änderung der Oszillationsfrequenz.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann durch Variation des Tastverhältnisses D die Leistung des elektromagnetischen Heizausganges weitgehend geändert werden ohne eine Änderung der Frequenz der elektromagnetischen Welle, die von der Ausgangsspule 21 abgestrahlt wird. Selbst wenn zwei oder mehr Kochstellen mit Induktionserwärmung gleichzeitig nahe beieinander verwendet werden, kann somit die Erzeugung von unangenehmen Interferenzgeräuschen oder Tönen vermieden werden.
  • Neben den konventionellen Kochstellen mit Induktionserwärmung, worin ein Gleichrichter so ausgelegt ist, daß er fast vollständig den geglätteten Gleichstromausgang von diesem ausgibt, ist der Gleichrichterschaltkreis 13 gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß der Ausgangsstrom von dem Gleichrichter 13, der dem Inverter 14 zugeführt wird, die Wellenform eines vollwellen-gleichgerichteten Stromes aufweist, durch Auswahl der elektrischen Konstanten der Glättungsdrossel 17 und des Filterkondensators 18. Durch diese Auslegung kann unter Verwendung von kleineren Glättungsdrosseln und Glättungskondensatoren, als in dem konventionellen Schaltkreis, eine ausreichende Glättung erreicht werden und weiterhin werden höhere harmonische Wellen in dem Eingangs strom des Inverters 14 eliminiert. Wenn die Zeitkonstante, die durch die Induktanz der Glättungsdrossel 13 und die Kapazität des Glättungskondensators 18 nicht zu klein ist, hat der Eingangsstrom zu dem Inverter Nullwertperioden zwischen jeder Halbzyklusspitze und folglich enthält er viel höhere harmonische Komponenten, was in einen geräuschvollen höheren harmonischen Vibrationsklang der Pfannen resultiert. Wenn im Gegensatz dazu die Zeitkonstante zu groß ist, wird die Verzerrung der höheren harmonischen in dem Eingangsstrom groJ3 und die höheren harmonischen Komponenten, welche von der Wechselstromquelle hereinkommen, werden erhöht und zudem wird die Größe der Kochstelle mit Induktionserwärmung unnötig erhöht.
  • Zudem kann im Gegensatz zu der konventionellen Kochstelle mit Induktionserwärmung, bei welcher die Schaltung des Gerätes zu einem beliebigen Zeitpunkt ausgeführt wird, durch den manchmal eine Überspannung aufgrund des Abschneidens eines groben Stromes zu einer Zeit nahe eines Spitzenwertes des Wechselstromes auftritt, bei einer Kochstelle mit Induktionserwärmung gemäß der Erfindung eine solche Erzeugung der schädlichen Einschaltstoßspannung auf die Wechselstromleitung durch Abschalten des großen Stromes des Gerätes im Moment des Nullpunktdurchganges des Wechselstromes vermieden werden. Dadurch kann der unerwünschte Effekt vom Einschaltstoß auf nahegelegene elektrische Vorrichtungen verhindert werden.
  • Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Kochstelle mit Induktionserwärinung gemäß der Erfindung. Entsprechende Teile und Komponenten zur ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen und Markierungen versehen und die Beschreibungen derselben, die in der ersten Ausführungsform gegeben wurden, gelten hier ebenfalls. Unterschiede und Merkmale dieser Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsforin sind wie folgt. Das Hauptmerkmal dieser Ausführungsform ist die Verbindung eines Endes der Ausgangsspule 21 in den Lastschaltkreis 15 mit dem unteren Ausgangsende V&sub3; des Inverters 14. Diese Schaltkreiskonf iguration hat den Vorteil einer niedrigen Abstrahlung von Geräuschen von der Ausgangsspule 21, weil die Ausgangsspule im wesentlichen mit Erde verbunden ist in Bezug auf die Hochfrequenzkomponente.
  • Figur 5 ist ein Schaltkreisdiagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Entsprechende Teile und Komponenten zur ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen und Markierungen versehen und die Beschreibung derselben, die in der ersten Ausführungsform gegeben wurde, gilt hier ebenfalls. Unterschiede und Merkmale dieser Ausführungsform in Bezug zur ersten Ausführungsform sind wie folgt. In der Schaltkreiskonfiguration dieser Ausführungsform ist der Lastschaltkreis 15 angeschlossen zwischen dem hochpotentialen Ausgangsanschluß V&sub1; und dem mittelpotentialen Ausgangs anschlug V&sub2; des Inverters. Diese Ausführungsform hat den technischen Vorteil eines stabilen Betriebes des Schaltelementes Qa, welches eine Quelle eines fliegenden Antriebssignales hat und folglich die Möglichkeit einer Fehlbetriebsverbindung beim Einschalten der Wechselstromquelle 12 aufweist.
  • Figur 6 ist ein Schaltkreisdiagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Entsprechende Teile und Komponenten zur ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen und Markierungen versehen und die Beschreibung derselben, die in der ersten Ausführungsform gegeben wurde, gilt hier ebenfalls. Unterschiede und Merkmale dieser Ausführungsform in Bezug zur ersten Ausführungsform sind wie folgt. Die Schaltkreiskonfiguration dieser Ausführungsform besteht darin, dar zwei Kondensatoren 23 und 24 in Reihe zueinander über den Ausgangsanschluß V&sub1; und V&sub3; des Inverters 14 verbunden sind, wobei die Ausgangsspule zwischen dem mittleren Ausgangsanschluß V&sub2; und dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Kondensatoren 23 und 24 angeschlossen ist. Gemäß dieser Schaltkreiskonfiguration können Schaltelemente Qa und Qb mit einer relativ niedrigen Durchbruchsspannung verwendet werden, weil mögliche Hochspannungen, die über die Ausgangsanschlüsse V&sub1; und V&sub3; erzeugt werden, beim Einschalten der Wechselstromquelle 12 durch die reihengeschalteten Resonanzkondensatoren 23 und 24 in zwei Spannungen unterteilt werden.
  • Figur 7(A) ist ein Schaltkreisdiagramm eines Beispiels, welches ausführliche Schaltkreiskonf igurationen des Oszillatars 19 für ein variables Tastverhältnis und der Tastverhältnis-Einstelleinrichtung 20 zeigt. Die Tastverhältnis-Einstelleinrichtung 20 hat eine Bezugsspannungsquelle 25 und einen Eingangsstromdetektor 26, welcher eine Ausgangsspannung proportional zum Eingangswechselstrom von der Wechselstromquelle 12 ausgibt. Der Eingangsstromdetektor ist beispielsweise so ausgelegt, dar ein bekannter Stromtransformator (nicht gezeigt) mit der Eingangsleitung zwischen der Wechselstromquelle 12 und dem Gleichrichter 13 und einem Gleichrichterglättungsschaltkreis gekoppelt ist. Wie klar zu verstehen ist, hat der Eingangswechselstrom eine hohe Korrelation mit der elektromagnetischen Ausgangsleistung von der Ausgangsspule 21 des Lastschaltkreises 15. Durch Detektieren des Eingangsstrombetrages und Verwendung des gemessenen Strombetrages als Eingangs Strom für eine Rückkopplungsschleife zur Kontrolle des Inverters 14, kann die elektromagnetische Ausgangsleistung von der Ausgangsspule 21 stabil gesteuert werden. Ein Differenzverstärker 27 empf ängt eine Spannung von der Bezugsspannungsquelle 25 und dem Ausgang des Eingangsspannungsdetektors 26 und gibt einen Ausgang "c" aus, welcher die verstärkte Differenz zwischen den zwei Eingängen des Differenzverstärkers 27 ist und gibt diese an den Oszillator 19 für das variable Tastverhältnis. Der Ausgang c" wird durch einen Widerstand 28 an einen Eingangsanschluß "f" eines Spannungsvergleichers 29 gegeben und das gleiche Signal wird weiterhin an einen variablen Bereichsbegrenzer 37 gegeben, welcher aus einem Transistor 30 und einem Spannungsteiler mit zwei Widerständen 31 und 32 besteht. Das Signal am Eingangsanschluß "f" des Vergleichers 29 wird begrenzt in seiner Spannung durch den variablen Bereichsbegrenzer 37 auf einen solchen Spannungspegel VL wobei VL = V&sub3;&sub2; + VBE30, worin V&sub3;&sub2; eine dividierte Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 31 und 32 ist und auf die Basis des Transistors 30 gegeben wird, und VBE30 eine Basis-Emitterspannung des Transistors 30 ist. Der Oszillator 19 für das variable Tastverhältnis umfaßt neben dem variablen Bereichsbegrenzer, eine Konstantstromquelle 33, einen Kondensator 34, der durch einen Strom von der Konstantstromquelle 33 geladen wird, einen Transistor 35 zum Kurzschluß des Kondensators 34, einen Festperiodenpulsgenerator 36 und einen Verteilerschaltkreis 38.
  • Ein Ausgangspuls von dem Festperiodenpulsgenerator 36 ist in einer Wellenform "d", in Figur 8 gezeigt.
  • Der Betrieb des Schaltkreises von Figur 7(A) ist wie folgt. Eine Spannung auf den Eingangsanschluß "e" des Spannungsvergleiches 29 wird von einem Strom von der Konstantstromquelle 33 geladen und wird linear geladen, wie in Figur 8 in Kurve "e" gezeigt ist. Wenn der Ausgangspuls "d" von dem Festperiodenpulsgenerator 36 ausgegeben wird, schließt der Transistor 35 den Kondensator 34 kurz. Folglich wird die Spannung des Eingangsanschlusses "e" eine Sägezahnwelle mit einer konstanten Periode, wie in Figur 8 durch die Wellenform "e" gezeigt ist. Folglich wird der Ausgang des Spannungsvergleiches 29 eine Pulswelle, wie durch eine Wellenform "g" in Figur 8 gezeigt ist, die für die Zeit von e < f hoch ist. Der Verteilerschaltkreis 38 gibt den niedrigen Pegel (Lo) an seinem Ausgangsanschluß "a" und einen hohen Pegel (Hi) an seinem Ausgangsanschluß "b" aus, wenn das Ausgangssignal "g" des Vergleichers 29 hoch ist (Hi). Wenn im Gegensatz dazu der Ausgang "g" niedrig (Lo) ist, dann wird der Ausgang "a" des Verteilerschaltkreises hoch (Hi) und der Ausgang "b" desselben wird niedrig (Lo). Wie gut bekannt ist, ist es vorzuziehen, um ein unerwünschtes paralleles Einschalten der Schaltelemente Qa und Qb von Figur 1 zu verhindern, daß eine geeignet kurze Niederpegelperiode (Totzeit) zwischen einem Abfallen und einem nachfolgenden Ansteigen der Pulse "a" und "b" vorhanden ist. Wenn die obere Grenze VL des Signales des Eingangsanschlusses "f" so festgelegt wird, daß sie (1/2)E oder kleiner ist, dann wird das Tastverhältnis D von Gleichung 1 begrenzt auf den Bereich 1/2 oder größer von Figur 3, wie aus den Wellenformen "a" und "b" der Figur 8 offensichtlich ist. Doch wenn für den variablen Bereichbegrenzer 37 von Figur 7(A) die Ausgangsleistung des Inverters 14 auf P&sub1; von Figur 3 gesteuert werden soll, dann gibt es zwei entsprechende Punkte D&sub1; und D&sub2; auf der Kurve von Figur 3, wo durch es schwierig wird, eine stabile Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Ausganges des Eingangsstromdetektors 26 durchzuführen. Folglich liefert der variable Bereichsbegrenzer 37 eine stabile Rückkopplungssteuerung für die elektromagnetische Ausgangsleistung, in dem der Betriebsbereich auf R&sub2; von Figur 3 begrenzt wird, wodurch das Tastverhältnis entsprechend der Ausgangsleistung P&sub1; eindeutig bestimmt wird.
  • Wie leicht zu verstehen ist, wenn die Polaritäten der Eingangsanschlüsse des Spannungsvergleichers 29 und des Differenzenverstärkers 27 von Figur 7a umgekehrt werden, dann wird der Betriebsbereich gleich dem Bereich R1 von Figur 3, wobei D < 1/2 ist, und es wird ebenfalls in diesem Fall möglich einen stabilen Betrieb zu erhalten.
  • Als eine modifizierte Ausführungsform von Figur 7(A) kann anstatt eines Eingangswechselstromes auch andere detektierte Werte wie beispielsweise ein Strom der Ausgangsspule 21, eine Spannung des Resonanzkondensators 22 oder ähnliche physikalische Größen, welche mit der elektromagnetischen Ausgangsleistung korreliert sind, als Eingangssignal verwendet werden, das auf den Differenzenverstärker 27 gegeben wird.
  • Weiterhin kann eine Überlastung der Schaltungselemente Qa und Qb aufgrund einer variablen Last etc. vermieden werden durch Detektieren einer physikalischen Größe, welche mit den Ausgangsströmen der Schaltungselemente Qa und Qb korreliert ist und in einem Rückkopplungssteuersystem verwendet werden. Als eine solche physikalische Größe kann beispielsweise der Spitzenstromwert der Schaltelemente Qa und/oder Qb, der Spitzenspannungswert des Resonanzkondensators 22, der Spitzenstromwert der Ausgangsspule 21 usw. verwendet werden.
  • Figur 7(B) ist ein Schaltkreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Oszillators 19 für ein variables Tastverhältnis einschließlich des Verteilerschaltkreises 38. Der Verteilerschaltkreis 38 umfaßt ein Paar von Transistoren 40 und 40', welche mit Vorstufentransistoren 42, 42' gekoppelt sind. Basisantriebsleitungen h und h' geben Basisströme auf die Transistoren 42 und 42' nur dann, wenn eine ausreichende Leistung dem Oszillator 19 von der Wechselstromquelle 12 zugeführt wird. Wenn die Wechselstromquelle nicht mit dem Schaltkreis der Kochstelle mit Induktionserwärmung verbunden ist, wird der Oszillator 19 nicht mit einer ausreichenden Stromleistung versorgt und folglich werden die Transistoren 42 und 42' abgehängt. Folglich begrenzen Klippenschaltkreise bestehend aus den Transistoren 40 und 40' und den Widerständen 41 und 41' die Gatespannungen der Schaltelemente Qa und Qb auf unterhalb VBE40 und VBE40, (Basis-Emitterspannungen der Transistoren 40 und 40'). Durch diese Klippenwirkung der Antriebssignale "a" und "b" können Fehlbetriebsleitungen der Schaltelemente Qa und Qb (durch ihre Rückkopplungskapazität) verhindert werden, selbst wenn ein solcher Fehlbetrieb eingeführt wird durch Erzeugung eines scharfen Anstiegs der Kollektor-Emitterspannungen der Transistoren Qa und Qb im Augenblick des Anschlusses der Wechselstromquelle an der Kochstelle mit Induktionserwärmung.
  • Figur 9 ist ein Schaltkreisdiagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Entsprechende Teile und Komponenten der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen und Markierungen versehen und die Beschreibung derselben, die in der ersten Ausführungsform gegeben ist, gilt hier ebenfalls. Unterschiede und Merkmale dieser Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform sind wie folgt.
  • In dieser Ausführungsform versorgt eine gemeinsame Wechselspannungsquelle 12 einen ersten Gleichrichter 13A und einen zweiten Gleichrichter 13B mit einer Wechselspannung. Ein erster Inverter 14A und ein zweiter Inverter 14B empfangen gleichgerichtete Gleichströme von dem ersten Gleichrichter 13A und dem zweiten Gleichrichter 13B. Ein erster Lastschaltkreis 15A und ein zweiter Lastschaltkreis 15B empfangen einen Hochfrequenzstrom von dem erster Inverter 14A und dem zweiten Inverter 14B jeweils. Der erste Gleichrichter 13A und der zweite Gleichrichter 13B umfassen jeweils eine erste Diodenbrücke 16A und eine zweite Diodenbrücke 16B, eine erste Glättungsspule 17A und eine zweite Glättungsspule 17B und einen ersten Glättungskondensator 18A und einen zweiten Glättungskondensator 18B. Der erste Inverter 14A umfaßt ein erstes Schaltelement QaA und ein zweites Schaltelement QbA, und der zweite Inverter 14B umfaßt ein drittes Schaltelement QaB und ein viertes Schaltelement QbB. Weiterhin umf aßt der erste Inverter 14A einen Oszillator 19'A mit variablen Tastverhältnis und einen ersten Tastverhältniseinsteller 20A. Der zweite Inverter umfaßt ebenfalls einen zweiten Oszillator 19'B mit variablen Tastverhältnis und einen zweiten Tastverhältniseinsteller 20B. Der erste Lastschaltkreis 15A und der zweite Lastschaltkreis 15B umfassen jeweils eine Reihenschaltung einer ersten Ausgangsspule 21A und eines ersten Resonanzkondensators 22A und eine zweite Reihenschaltung einer zweiten Ausgangsspule 21B und eines zweiten Resonanzkondensators 22B. Die Konfigurationen im einzelnen des Schaltkreises und ihre Betriebsweisen sind ähnlich zu denen von Figur 1. Die Merkmale, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, werden nun mit Bezug auf Figur 10 beschrieben. Die oben erwähnten Konfigurationen der Oszillatoren 19'A und 19'B sind miteinander gemeinsam durch eine Leitung h verbunden. Wie in Figur 10 gezeigt ist, teilen beide Oszillatoren 19'A und 19'B einen gemeinsamen Festperiodenpulsgenerator 36. Das heißt, der Ausgang des gemeinsamen Festperiodenpulsgenerators 36 gibt einen Ausgang auf die Basen dA und dB der Transistoren 35A und 35B der Oszillatoren 19'a und 19'B. Es ist folglich aus den vorangegangenen Beschreibungen für den Schaltkreis von Figur 7(A) leicht zu verstehen, daß beide Oszillatoren 19'A und 19'B synchron miteinander oszillieren. Durch die Konfiguration, die in den Figuren 9 und 10 gezeigt ist, kann selbst dann, wenn leichte Unterschiede zwischen der Hochfrequenz des Ausgangs Stromes von den beiden Invertern 14A und 14B aufgrund von Unterschieden der Massenprodukte, Temperaturunterschiede, Zeitverschiebungsänderungen von Charakteristiken der elektronischen Komponenten darin oder ähnliches auftreten, wird kein Interferenzgeräusch erzeugt, wenn zwei Kochstelle mit Induktionserwärmung gleichzeitig betrieben werden. Dies liegt daran, daß zwei Ausgangsspulen 21A und 21B eine elektromagnetische Welle eines genau synchronisierten Betriebes ausgeben.
  • Natürlich kann die Konfiguration von einer Anzahl von Ausgangsspulen, die parallel betrieben werden, in synchroner Weise, so gestaltet werden, daß drei oder mehr Ausgangsspulen vorgesehen sind.
  • Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem gewissen Grad von Besonderheit beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dar die Offenbarung der bevorzugten Form in Einzelheiten der Konstruktion geändert werden kann und die Kombination und Anordnung von Teilen kann umsortiert werden, ohne dar der Rahmen der Erfindung, wie er hiernach beansprucht wird, verlassen wird.

Claims (3)

1. Kochstelle mit Induktionserwärmung, umfassend:
einen Gleichrichter (l3) zum Erzeugen eines Gleichstroms durch Gleichrichten eines Wechselstroms,
einen Inverter (14) mit einem ersten und einem zweiten Schaltelement (Qa, Qb), die in Reihe über die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters (13) verbunden sind,
einen Oszillator (19) mit variabelen Tastverhältnis zum Erzeugen von Rechteckwellensignalen,
eine Tastverhältnis-Einstelleinrichtung (20) zum Setzen eines Tastverhältnisses des Rechteckwellensignals,
einen Lastschaltkreis (15) mit einer Ausgangsspule (21) und einer Resonanzkapazität (22), welche gekoppelt sind, um ein Ausgangsinvertersignal zu empfangen, wobei die Tastverhältnis-Einstelleinrichtung (20) einen physikalischen Betragsdetektor (26) zum Detektieren eines physikalischen Betrages, welcher korreliert ist mit einer der Eingangsleistungen der Kochstelle oder mit dem Strom von mindestens einem der zwei Schaltungselemente, und einem Differentialverstärker (27) umfaßt, welcher einen Ausgang des physikalischen Betragsdetektors (26) mit einem vorbestimmten Bezugswert (25) vergleicht,
dadurch gekeimzeichnet, daß
der Oszillator (19) mit variabelem Tastverhältnis Rechteckwellensignale erzeugt, welche konstant in der Frequenz aber variabel im Tastverhältnis (D) sind, und diese Signale anwendet, um abwechselnd das erste und zweite Schaltelement (Qa, Qb) in einer solchen Weise zu betreiben, dar die Schaltelemente abwechselnd in komplementärer Weise leitend werden, so daß das erste und zweite Schaltelement nicht gleichzeitig leitend oder gleichzeitig nicht-leitend werden, wodurch ein Ausgangsinvertersignal erzeugt wird,
der Oszillator (l9) mit variabelem Tastverhältnis einen Variabelbereichbegrenzer (37) zum Begrenzen eines Tastvehältnisses (D) des Oszillators mit variabelem Tastverhältnis auf einem Bereich umfaßt, welcher aus einem Bereich von Tastverhältnissen zwischen Null bis 1/2 und einem Bereich von Tastverhältnissen Arbeitszyklussen zwischen 1/2 bis 1 gewählt wird.
2. Kochstelle mit Induktionserwärmung, umfassend:
einen Gleichrichter (13) zum Erzeugen eines Gleichstroms durch Gleichrichten eines Wechselstroms,
einen Inverter (14) mit einem ersten und einem zweiten Schaltelement (Qa, Qb), die in Reihe über die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters (13) verbunden sind,
einen Oszillator (19) mit variabelem Tastverhältnis zum Erzeugen von Rechteckwellensignalen,
eine Tastverhältnis-Einstelleinrichtung (20) zum Setzen eines Tastverhältnisses des Rechteckwellensignals,
einen Lastschaltkreis (15) mit einer Ausgangsspule (2l) und einer Resonanzkapazität (22), welche gekoppelt sind, um ein Ausgangsinvertersignal zu empfangen, wobei die Tastverhältnis-Einstelleinrichtung (20) einen physikalischen Betragsdetektor (26) umfaßt zum Detektieren eines physikalischen Betrages, welcher korreliert ist mit einer der Eingangsleistungen der Kochstelle oder mit dem Strom von mindestens einem der zwei Schaltungselemente, und einem Dif ferentialverstärker (27), welcher einen Ausgang des physikalischen Betragsdetektors (26) mit einem vorbestiiriinten Bezugswert (25) vergleicht,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Oszillator (19) mit variabelem Tastverhältnis Rechteckwellensignale erzeugt, welche konstant in der Frequenz aber variabel im Tastverhältnis (D) sind, und diese Signale anwendet, um abwechselnd das erste und zweite Schaltelement (Qa, Qb) in einer solchen Weise zu betreiben, dar die Schaltelemente abwechselnd leitend werden in komplementärer Weise, so daß das erste und zweite Schaltelement nicht gleichzeitig leitend oder gleichzeitig nicht-leitend werden, wodurch ein Ausgangsinvertersignal erzeugt wird,
der Oszillator (19) mit variabelem Tastverhältnis einen Variabelbereichsbegrenzer (37) umfaßt zum Begrenzen eines Tastverhältnisses (D) des Oszillators mit variabelem Tastverhältnis auf einem Bereich, welcher aus einem Bereich von Tastverhältnissen zwischen Null bis 1/2 und einem Bereich von Tastverhältnissen zwischen 1/2 bis 1 gewählt wird.
3. Kochstelle mit Induktionserwärmung nach Anspruch 2, worin der Oszillator (19) mit variabelern Tastverhältnis eine Einrichtung (28) zum Verwenden der Eingangsspannung, um einen Kondensator (34) aufzuladen, und eine Einrichtung (38) zum Erzeugen eines Rechteckwellenausgangssignals umfaßt, welches eine Tastverhältnis abhängig davon aufweist, wie stark der Kondensator innerhalb einer festen Zeitdauer geladen ist.
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