EP0718742B1 - Leistungssteuerung für getaktete elektrische Verbraucher - Google Patents

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EP0718742B1
EP0718742B1 EP95117858A EP95117858A EP0718742B1 EP 0718742 B1 EP0718742 B1 EP 0718742B1 EP 95117858 A EP95117858 A EP 95117858A EP 95117858 A EP95117858 A EP 95117858A EP 0718742 B1 EP0718742 B1 EP 0718742B1
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EP
European Patent Office
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power
control
cooking
heaters
cooking place
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EP95117858A
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EP0718742A2 (de
EP0718742A3 (de
Inventor
Manfred Dipl.-Ing. Plankl
Ralf Dipl.-Ing. Schneider (Fh)
Günther Dipl.-Ing. Wittauer (FH)
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power

Definitions

  • the invention relates to a power control for Cooking area heaters on the public power supply network, who mainly work in cyclical operation.
  • a performance control is e.g. B. is known from US-A-5 293 028.
  • this period should be relatively short. This is increasing with Switching power through the flicker rate described above limited. Especially with large switching capacities, the period is which is still allowed, very long.
  • the object of the invention is therefore the power control the flicker value conditions for hotplate heating adapt.
  • the arrangement according to the invention for solving this problem is characterized in that a hob control the power supply for the hotplate heaters according to the Operating conditions for public power supply networks controlled controls, with boundary conditions, for example Network feedback effects can be avoided by regulating the Control of the hotplate heaters varies according to the period controls and that the hob heaters with at least two preferred cycle periods be power-controlled, the period becoming shorter with increasing power.
  • Cooking area heaters whose power consumption is strongly temperature-dependent is conditional with less input power because of the high inrush currents compared to operation with nominal power, much longer period.
  • Such hotplate heaters are, for example, halogen hotplate heaters. Is it a halogen hotplate radiant heater, then it cools through the short in and long Time out strongly and thus remains low-impedance, which is when switching on again results in high power consumption, combined with large flicker values.
  • the figure shows a basic arrangement of a clock-controlled Consumer circuit.
  • a controller 1 input elements 2, operated by the controller View 3, a power controller 4 and that of the Control via the power controller 4 controlled consumers 5 shown.
  • the controller 1 can by Input elements are selected on the input side so that they decoded a time performance profile and accordingly over the power controller 4, which is usually a power relay is controlled and tailored to the consumer Delivers power.
  • It is common for control also displays operated via the selected program removable, the state of the progress program is displayed and the end of an operation is signaled.
  • the consumer is a stove heater for household appliances, e.g. cooking surfaces, then these heaters are at least two preferred clock periods controlled by the power control controllable.
  • the control leads the electrical Performance depending on the physical properties the selected radiator, with the control for hobs depending on the selected power levels Controls energy and optimizes the power cycle variable power-on period up to the permissible Network feedback limit optimized.
  • the heaters, aforementioned Concerning hobs can be conventional Radiant heat sources or halogen radiant heat sources his.
  • a power controller according to the invention varies the period of the power control. With increasing Performance is shorter the period.
  • anyone can do this adjustable power level become necessary. In the It is usually sufficient to have two different periods to use longer periods with small outputs and shorter period for medium and large Services. For cooking purposes, experience has shown that finer gradations no longer bring great advantages.
  • the invention is by a power control according to claim 1 realized, but it can also depend on the power setting a number of switchable time modules be arranged, which realize a digital time control.
  • the time control can advantageously be hardware-based be carried out, for example by a special ASIC, but it can also have hardware-related programming steps the time control can be realized.
  • the invention advantageously takes into account that Services that have been taxed in by a few percent of the total despite longer periods, e.g. about 2 Minutes, the switch-on time is only a few seconds.
  • This short power surges are caused by the thermal inertia of the hot plates evenly so even that this does not have a negative effect on the food to be heated. Amplitudes of some degrees of temperature are for the heat range harmless and do not negatively affect the cooking result. For larger performances in the cooking business, these would be increasing Power surges but harmful, because larger amplitudes in the Exclude cooking mode from even cooking.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungssteuerung für Kochstellenheizungen am öffentlichen Stromversorgungsnetz, die vorwiegend im Taktbetrieb arbeiten. Eine solche Leistangsstenerung ist z. B. aus US-A-5 293 028 bekannt.
Elektrische Verbraucher dürfen zur Vermeidung von schädigenden Netzrückwirkungen in das Stromversorgungsnetz nicht beliebig häufig ein- und ausgeschaltet werden. Unter Netzrückwirkungen ist in diesem Zusammenhang eine als Flicker bezeichnete Rückwirkung zu verstehen, die zur Auswirkung Netzspannungschwankungen hat, die durch das Schalten von Verbrauchern entstehen. Die Stromversorger definieren daher zulässige Schalthäufigkeiten in Abhängigkeit von geschalteten Leistungen. Die zulässige Schalthäufigkeit nimmt mit der Höhe der zu schaltenden Leistung ab. Elektronische Leistungssteuerungen, die Leistung durch Ein- und Ausschalten eines Verbrauchers steuern, tun dies in aller Regel durch variable Einschaltzeit bei konstanter Periodendauer. Um die Leistung
von Verbrauchern möglichst gleichmäßig abzugeben, sollte diese Periodendauer relativ kurz sein. Dies wird mit zunehmender Schaltleistung durch die oben bezeichnete Flickerrate begrenzt. Speziell bei großen Schaltleistungen ist die Periodendauer, die noch zulässig ist, sehr lang.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Leistungssteuerung für Kochstellenheizungen im Taktbetrieb den Flickerwertbedingungen anzupassen.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Kochstellen- Steuerung die Leistungszuführung für die Kochstellenheizungen gemäß der Betriebsbedingungen für öffentliche Stromversorgungsnetze kontrolliert steuert, wobei Grenzbedingungen, beispielsweise Netzrückwirkungseffekte, regelnd vermieden werden, indem die Steuerung die Kochstellenheizungen periodendauer-variierend ansteuert und daß die Kochstellenheizungen mit mindestens zwei Vorzugstaktperioden leistungsgesteuert werden, wobei mit zunehmender Leistung die Periodendauer kurzer wird.
Kochstellenheizungen deren Leistungsaufnahme stark temperaturabhängig ist bedingen bei geringer eingesteuerter Leistung wegen der hohen Einschaltströme eine gegenüber Betrieb mit Nennleistung sehr viel größere Periodendauer. Beispielsweise sind solche Kochstellenheizungen Halogenkochstellen-Heizungen. Handelt es sich um eine Halogenkochstellen-Strahlungsheizung, dann kühlt diese durch die kurze Ein- und lange Auszeit stark ab und bleibt somit niederohmig, was beim Wiedereinschalten eine hohe Leistungsaufnahme zur Folge hat, verbunden mit großen Flickerwerten. Bei konventioneller, bisher üblicher Steuerung muß dadurch die Periodendauer insgesamt sehr lang werden, was die Leistungseinsteuerung mit einer ungleichmäßigen Wirkung versieht.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figur zeigt eine prinzipielle Anordnung einer taktgesteuerten Verbraucherschaltung. In der Figur sind symbolisch eine Steuerung 1, Eingabeelemente 2, von der Steuerung bediente Anzeigen 3, ein Leistungssteller 4 und der von der Steuerung über den Leistungssteller 4 angesteuerte Verbraucher 5 dargestellt. Dabei kann die Steuerung 1 durch die Eingabeelemente eingangsseitig so angewählt werden, daß sie ein Zeit-Leistungsprofil entschlüsselt und entsprechend über den Leistungsssteller 4, der in aller Regel ein Leistungsrelais ist, die gesteuerte und auf den Verbraucher abgestimmte Leistung abgibt. Es ist allgemein üblich, daß die Steuerung auch Anzeigen bedient, über die das angewählte Programm nochmals entnehmbar, der Zustand des Fortschrittprogrammes angezeigt, und das Ende einer Operation signalisiert wird. Unterstellt man, daß es sich bei dem Verbraucher um Kochstellenheizungen bei Haushaltgeräten, beispielsweise Kochflächen, handelt, dann sind diese Heizungen mit mindestens zwei Vorzugstaktperioden von der Steuerung leistungsgesteuert steuerbar. Dabei führt die Steuerung die elektrischen Leistungen in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften der angewählten Heizkörper zu, wobei die Steuerung für Kochfelder in Abhängigkeit von vorgewählten Leistungstufen energieoptimiert steuert und die Leistungstaktung bei variabler Leistungszuschaltungs-Periodendauer bis zur zulässigen Netzrückwirkungsgrenze optimiert. Die Heizungen, vorgenannte Kochfelder betreffend, können dabei konventionelle Strahlungsheizquellen oder Halogen-Strahlungsheizquellen sein. Bei einem Leistungssteller gemäß der Erfindung variiert die Periodendauer der Leistungssteuerung. Mit zunehmender Leistung wir die Periodendauer kürzer. Dies kann bei jeder einstellbaren Leistungsstufe notwendig werden. In der Regel ist es ausreichend, zwei unterschiedliche Periodendauern zu verwenden, längere Periodendauern bei kleinen Leistungen und kürzere Periodendauer bei mittleren und größeren Leistungen. Für Kochzwecke hat die Erfahrung ergeben, daß feinere Abstufungen keine großen Vorteile mehr erbringen. Die Erfindung ist durch eine Leistungssteuerung gemäß Anspruch 1 realisiert, es kann aber auch in Abhängigkeit von der Leistungseinstellung eine Anzahl umschaltbarer Zeitmodule angeordnet werden, die eine digitale Zeitsteuerung realisieren. In vorteilhafter Weise kann die Zeitsteuerung hardwaremäßig ausgeführt sein, beispielsweise durch einen speziellen ASIC, es kann aber auch über hadwarebedingte Programmierungsschritte die Zeitsteuerung realisiert sein.
Die Erfindung berücksichtigt in vorteilhafter Weise, daß bei eingesteuerten Leistungen von wenigen Prozent der Gesamtleistung, trotz größerer Periodendauern, beispielsweise etwa 2 Minuten, die Einschaltzeit nur wenige Sekunden beträgt. Diese kurzen Leistungsstöße werden durch die thermische Trägheit der Kochstellen so weit vergleichmäßigt, daß sich dies nicht auf das zu erwärmende Gargut negativ auswirkt. Amplituden von einigen Temperaturgraden sind für den Wärmebereich unschädlich und beeinflussen das Garergebnis nicht negativ. Für größere Leistungen im Kochbetrieb wären diese zunehmenden Leistungsstöße aber schädlich, da größere Amplituden im Kochbetrieb gleichmäßiges Kochen ausschließen. Es ist daher steuerungsmäßig berücksichtigt, daß sich beispielsweise Halogen-Strahlungsheizungen in den Heizpausen geringer abkühlen, womit die Einschaltströmen vergleichmäßigt werden, also keine Maximalwerte von Einschaltströmen auftreten können. Damit ist mit zunehmender Leistungseinsteuerung auch eine Verkürzung der Periodendauer möglich, ohne daß die zulässige Flickerrate überschritten wird.

Claims (5)

  1. Leistungssteuerung für Kochstellenheizungen am öffentlichen Stromversorgungsnetz, die vorwiegend im Taktbetrieb arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kochstellen-Steuerung (1) die Leistungszuführung für die Kochstellenheizungen (5) gemäß der Betriebsbedingungen für öffentliche Stromversorgungsnetze kontrollierend steuert, wobei Grenzbedingungen, beispielsweise Netzrückwirkungseffekte, regelnd vermieden werden, indem die Steuerung die Kochstellunheizungen periodendauer-variierend ansteuert, und dass die Kochstellenheizungen mit mindestens zwei Vorzugstaktperioden leistungsgesteuert werden, wobei mit zunehmender Leistung die Periodendauer kürzer wird.
  2. Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) die elektrische Leistung für Kochstellenheizungen in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften der angewählten Heizkörper zuführt.
  3. Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) elektrische Heizungen für Kochfelder in Abhängigkeit von vorgewählten Leistungsstufen energieoptimiert steuert, wobei die Leistungstaktung bei variabler Leistungszuschaltungs-Periodendauer bis zur zulässigen Netzrückwirkungsgrenze optimiert wird.
  4. Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) die Heizleistungstaktung für Kochfelder, die konventionelle Strahlungsheizquellen sind, optimiert.
  5. Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) die Heizleistungstaktung für Kochfelder, die Halogen-Strahlungsheizquellen besitzen, optimiert.
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DE4445559 1994-12-20

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EP0718742A3 EP0718742A3 (de) 1997-12-17
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