EP2200397B1 - Procédé d'alimentation en puissance d'au moins un élément électrique et appareil de cuisson mettant en oeuvre le procédé - Google Patents

Procédé d'alimentation en puissance d'au moins un élément électrique et appareil de cuisson mettant en oeuvre le procédé Download PDF

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EP2200397B1
EP2200397B1 EP09290981A EP09290981A EP2200397B1 EP 2200397 B1 EP2200397 B1 EP 2200397B1 EP 09290981 A EP09290981 A EP 09290981A EP 09290981 A EP09290981 A EP 09290981A EP 2200397 B1 EP2200397 B1 EP 2200397B1
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EP
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power
supply
instantaneous
tprog
phase
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Etienne Alirol
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Groupe Brandt SAS
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FagorBrandt SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current

Definitions

  • the present invention relates to a method of supplying power to a target power value of at least one electrical element.
  • the present invention relates to the power supply of electrical elements of the electric resistance type in an electric cooking appliance, or of the inductor type, in particular in a domestic hob using induction heating.
  • a hob is for example described in the document EP 1 838 138 .
  • a power supply method of an electric element implemented to obtain a desired power value, comprises a cyclic supply step over a program period so that the set power value achieved on average over this program period.
  • instantaneous power supply is supplied to the electrical element.
  • the instantaneous power is applied to the electrical element in a repetitive pattern, identical from one program period to another. .
  • each power up causes a current draw on the general power supply network of the cooking appliance.
  • This current draw is responsible for a drop in the mains voltage due to the power line impedance.
  • This power cut over the program period is responsible for a voltage variation on the power supply network, periodically.
  • the electrical standard EN-61000-3-3 (Flicker standard) fixes for a power supply network a maximum number of variations of the voltage per minute as a function of the amplitude of this variation.
  • a program period length sufficiently long, for example equal to 15 seconds, suitable for any power deviation that may occur during the cyclic power supply of an electrical element of a cooking appliance.
  • the user thus has an unpleasant impression of irregularity in the power delivered to the electrical element.
  • This disadvantage is particularly amplified when the electric element is an inductor associated with a container to be heated.
  • the present invention aims to provide a power supply method for solving the aforementioned drawbacks and to provide a power supply method ensuring a better regularity in the power delivered.
  • the present invention relates, according to a first aspect, to a power supply method with a target power value of at least one electrical element, comprising a cyclic power supply step on a succession of program periods from at least one electrical element to at least one instantaneous power supply, said at least one instantaneous power supply being delivered to said at least one electrical element in a repeating pattern over each program period.
  • the method comprises a preliminary step of determining a program period duration as a function of the instantaneous power variation supplying said at least one electrical element during the cyclic power supply step.
  • the duration of the program period can be variable during the power supply of an electrical element, depending in particular on the instantaneous power supplying this electric element in order to better adjust the duration of the program period.
  • the user thus has a feeling of regularity in the power delivered by the electric element.
  • the preliminary determination step is carried out on the basis of a pre-established relationship connecting the minimum duration of a program period to a given instantaneous power deviation.
  • the duration of the program period is determined so as to be as short as possible for a given instantaneous power deviation supplying the electric element during the cyclic power supply step.
  • the predetermined relationship is determined from a standard setting a number of permissible voltage variations per minute on an electrical supply network of said at least one electrical element, as a function of the value of the voltage variation.
  • the supply method according to the invention finds particular application when the instantaneous power is greater than the desired power value, an operating time of said at least one electrical element during the program period being such that the average power restored by said at least one electrical element during the program period is substantially equal to the target power value.
  • said at least one electrical element is an inductor powered by an inverter controlled by a frequency generator.
  • This permissible minimum continuous power depends in particular on the inverter, and in particular on the operation of the IGBT switch, that is to say on its switching possibilities.
  • an instantaneous power equal to the minimum continuous power is applied over a part of the program period to respect the average setpoint power value over that program period.
  • the present invention relates to an electric cooking apparatus comprising means for cyclically feeding at least one electrical element over a succession of program periods to at least one instantaneous power supply, said at least one instantaneous power.
  • power supply being delivered to said at least one electrical element in a repeating pattern on each program period, and comprising means for preliminarily determining a program period duration as a function of the instantaneous power variation supplying said at least one electrical element during cyclic feeding.
  • the electric cooking apparatus is in particular an induction hob comprising two inductors connected in parallel on the same power phase of a power supply and powered respectively by two inverters controlled by the same frequency generator, comprising a treatment adapted to implement the power supply method according to the invention.
  • This electric cooking appliance has characteristics and advantages similar to those described above in connection with the power supply method.
  • the present invention will be described for an electric cooking appliance consisting of an induction hob as illustrated in FIG. Figures 1 and 2 .
  • the present invention is not limited to an application to an induction hob but can be applied to any type of electric cooking appliance in which an electric element is supplied with power over a program period in accordance with a cyclic power supply.
  • Such an electric cooking appliance may be in particular a hob with radiant heating elements, or a cooking oven having one or more electric heating resistors.
  • the electric cooking apparatus is an induction hob 10 comprising four cooking hobs F1, F2, F3, F4.
  • Each cooking zone F1, F2, F3, F4 respectively comprises an inductor mounted on a power phase of a power supply 11, typically a mains power supply.
  • the hob is powered by 32 amps that can provide a maximum power of 7200 W at the hob 10, a power of 3600 W per phase.
  • each inductor of the firing heaters F1, F2, F3, F4 can in practice be made from one or more coils in which the electric current flows.
  • a control and power control card 12 makes it possible to support all the electronic and computer means necessary for controlling the hob 10.
  • the F1, F2, F3, F4 cooking hobs can also be identified by a screen printing vis-à-vis the inductors placed under the cooking surface.
  • the hob 10 also comprises control and interface means 14 with the user, in particular enabling the user to control in power and in duration the operation of each focus F1, F2, F3, F4.
  • This cooktop has similar features and the same numerical references as the cooktop shown in figure 1 .
  • the embodiment of the figure 2 has only three foci, F1 foci, F2 identical to those previously described, and a larger F5 dual focus.
  • This double F5 fireplace is usually made of a central inductor and an annular inductor.
  • the central inductor is operated in isolation when a small container is placed on the F5 and the two inductors are operated simultaneously with larger containers.
  • the inductors of each focus F1, F2, F3, F4, F5 are mounted in pairs in parallel on the same power phase of the power supply.
  • the inductors associated with the first two foci F1, F2 are connected in parallel with a first power phase of the power supply, and the inductors associated with the other two foci F3, F4 are connected in parallel with the second power phase of the power supply. power supply.
  • figure 2 the inductors associated with the first two foci F1, F2 are connected in parallel on a first phase of the power supply, and the concentric inductors associated with the focal point F5 are connected in parallel with a second power phase of the power supply.
  • these two inductors I1, I2 are connected in parallel on a power phase of the power supply and controlled respectively by two inverters 31, 32.
  • Each inductor 11, I2 is connected in parallel with a capacitor C1, C2.
  • the inductor I1, I2 and the capacitor C1, C2 then form a resonant circuit whose resonant frequency varies as a function of the receptacle disposed above the inductor I1, I2.
  • Each inverter 31, 32 can operate from any electronic switching means, and for example, from a voltage-controlled transistor type switch, known as IGBT (acronym for the term “ Insulated Gate Bipolar Transistor”). "). This switch is associated with a freewheeling diode.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • Such an inverter is conventionally used in an induction cooktop and need not be described in more detail here.
  • each inverter 31, 32 is controlled at a frequency F T1 , F T2 .
  • This frequency command is managed by a processing unit 33.
  • the processing unit 33 is adapted to control the frequency F T1 , F T2 at which the transistors of the inverters 31, 32 are conductive or lock.
  • the processing unit 33 controls a frequency generator 34 adapted to control the working frequency of the inverters 31, 32.
  • measuring means 35, 36 respectively adapted to measure the current flowing between each inverter 31, 32 and the associated inductors I1, 12.
  • These measuring means 35, 36 make it possible in particular to measure the peak current Imax1, Imax2 and the switched current Icom1, Icom2 at the output of each inverter 31, 32.
  • the peak current Imax is deduced from the instantaneous current flowing in each inverter 31, 32.
  • the switching current Icorn current for which the switch or the freewheeling diode associated thereto becomes conductive is also deduced from the instantaneous current measured at the output of the inverter.
  • the processing unit 33 is adapted to implement the power supply method which will be described below.
  • the processing unit 33 and the frequency generator 34 controlled by the processing unit 33 constitute cyclic supply means for the inductors 11, 12 at an instantaneous power supply.
  • This cyclic supply is implemented over a program period Tprog so that the power restored by each inductor I1, I2 over the program period Tprog is substantially equal to the set power value P1d, P2d requested on each inductor 11, I2 .
  • the processing unit 33 incorporates means 33 for determining the duration of the program period Tprog, the latter depending on the variation of the instantaneous power, denoted in the following ⁇ P, supplying each inductor I1 , I2 during cyclic feeding.
  • the Flicker standard mentioned above sets a maximum number of voltage variations per minute on a power supply network as a function of the value of this voltage variation.
  • This standard is intended to limit current calls responsible for a drop in the mains voltage when an electrical element, and here an inductor, is supplied with electrical power.
  • each variation ⁇ P corresponds to a voltage distortion.
  • an effective current i is called on the power line.
  • the value of the voltage distortion ⁇ U / U makes it possible to know the number N of voltage distortions allowed per minute, directly deduced from the Flicker standard illustrated on the curve of the figure 4 .
  • figure 5 the pre-established curve from the values of the standard illustrated in figure 4 , connecting the minimum duration of a Tprog program period (in seconds) to a given instantaneous power deviation ⁇ P (in watt).
  • the duration of the program period must be at least equal to 15 seconds.
  • the power supply method implemented in the processing unit 33 makes it possible to determine in advance a program period duration Tprog as a function of the instantaneous power variation ⁇ P supplying inductors I1, I2 during the cyclic supply step.
  • the operating time of the inductor I1 during the period Tprog must be such that the average power restored P1m by the inductor I1 during the program period Tprog is substantially equal to the set power value P1d.
  • the inverter 31, 32 particularly implements in operation an IGBT switch, having variable switching possibilities, thus limiting its working frequency F T1 , F T2 and thus the permissible power PminCont1, PminCont2 admitted by the system.
  • the permissible minimum continuous power value PminCont1, PminCont2 can be between 600 and 1800 W depending on the operating temperature, the type of container and its size, and the size of the inductor.
  • a standard value can be set at 1400W.
  • the value of the permissible minimum continuous power PminCont1, PminCont2 can be determined for each inductor-receiver system as described below.
  • the setpoint power P1d is lower than the value of the minimum continuous power admitted Pmincont1 for the inductor I1
  • the The desired setpoint power P1d can only be satisfied by supplying the inductor I1 with an instantaneous power P1 substantially equal to the value of the minimum continuous power admitted Pmincont1 during a limited period of the program period Tprog.
  • the duration of the program period Tprog must be determined as a function of the variations ⁇ P of instantaneous power P1, P2 supplying these two inductors 11, 12.
  • the inductors 11, I2 can be alternately powered at an instantaneous power P1, P2 identical, equal to an alternating power value Palt.
  • the two inductors I1, 12 are alternately energized at an identical instantaneous power Palt, permanently over the program period Tprog, the consumed power seen from the electrical network is constant in time so that the length of the program period Tprog is not important.
  • Tprog of minimum duration
  • the two inductors I1, I2 are powered respectively by the two inverters 31, 32 controlled at the same working frequency F T.
  • This type of operation has the advantage of avoiding the generation of noise interference between the inductors and annoying noise for the user.
  • the instantaneous power P1, P2 on each inductor I1, I2 during the parallel supply phase is not necessarily identical, depending in particular on the system constituted by the inductor and the container placed vis-à-vis.
  • the sum of the instantaneous power supply powers P1p, P2p of the two inductors I1, I2 during the parallel supply phase is equal to the maximum power PmaxPhase delivered by the power phase of the power supply, and here equal to 3600 W.
  • the two inductors I1, I2 are powered at the same power supply power Palt.
  • the duration of the program period Tprog is determined from the difference ⁇ P between the sum of the instantaneous powers P1p + P2p of the two inductors I1, 12 during the parallel supply phase and the instantaneous supply power Palt of the two inductors I1, 12 during the alternating power phase.
  • any type of cyclic supply of one or more inductors can be implemented, the duration of the program period Tprog being determined from the instantaneous power deviation existing during this cyclic supply.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé d'alimentation en puissance à une valeur de puissance de consigne d'au moins un élément électrique.
  • Elle concerne également un appareil de cuisson mettant en oeuvre ce procédé d'alimentation en puissance.
  • De manière générale, la présente invention concerne l'alimentation en puissance d'éléments électriques du type résistance électrique dans un appareil de cuisson électrique, ou du type inducteur, notamment dans une table de cuisson domestique mettant en oeuvre le chauffage par induction. Une telle table de cuisson est par exemple décrite dans le document EP 1 838 138 .
  • De manière classique, un procédé d'alimentation en puissance d'un élément électrique, mis en oeuvre pour obtenir une valeur de puissance de consigne, comprend une étape d'alimentation cyclique sur une période programme de telle sorte que la valeur de puissance de consigne soit atteinte en moyenne sur cette période programme.
  • Pendant l'étape d'alimentation cyclique, une puissance instantanée d'alimentation est délivrée à l'élément électrique, Ainsi, la puissance instantanée est appliquée sur l'élément électrique suivant un motif répété, identique d'une période programme à l'autre.
  • Lorsqu'un élément électrique est alimenté en puissance, chaque mise en puissance provoque un appel de courant sur le réseau électrique d'alimentation générale de l'appareil de cuisson.
  • Cet appel de courant est responsable d'une baisse de la tension secteur du fait de l'impédance de ligne électrique.
  • Lorsque la puissance instantanée appliquée pendant chaque période programme de l'alimentation cyclique est supérieure à la valeur de puissance de consigne, cette puissance instantanée est appliquée seulement sur une partie de la durée de la période programme.
  • Ce découpage de puissance sur la période programme est responsable d'une variation de tension sur le réseau électrique d'alimentation, périodiquement.
  • Or la norme électrique EN-61000-3-3 (norme Flicker) fixe pour un réseau électrique d'alimentation un nombre maximal de variations de la tension par minute en fonction de l'amplitude de cette variation.
  • Il est connu de fixer une période programme de longueur suffisamment longue, par exemple égale à 15 secondes, susceptible de convenir pour tout écart de puissances pouvant se produire pendant l'alimentation cyclique d'un élément électrique d'un appareil de cuisson.
  • Cependant, plus la durée de la période programme est longue relativement à la puissance de consigne demandée sur l'élément électrique, plus la durée pendant laquelle l'élément électrique n'est pas alimenté en puissance est longue.
  • L'utilisateur a ainsi une impression désagréable d'irrégularité dans la puissance délivrée sur l'élément électrique.
  • Cet inconvénient est notamment amplifié lorsque l'élément électrique est un inducteur associé à un récipient à chauffer.
  • Dans le cas d'une casserole d'eau portée à ébullition, l'intensité d'ébullition varie au cours de la période programme, ce qui est mal ressenti par l'utilisateur.
  • La présente invention a pour but de proposer un procédé d'alimentation en puissance permettant de résoudre les inconvénients précités et de fournir un procédé d'alimentation en puissance assurant une meilleure régularité au niveau de la puissance délivrée.
  • A cet égard, la présente invention concerne selon un premier aspect un procédé d'alimentation en puissance à une valeur de puissance de consigne d'au moins un élément électrique, comprenant une étape d'alimentation cyclique sur une succession de périodes programme d'au moins un élément électrique à au moins une puissance instantanée d'alimentation, ladite au moins une puissance instantanée d'alimentation étant délivrée audit au moins un élément électrique suivant un motif répété sur chaque période programme.
  • Selon l'invention, le procédé comporte une étape préalable de détermination d'une durée de période programme en fonction de la variation de puissance instantanée alimentant ledit au moins un élément électrique pendant l'étape d'alimentation cyclique.
  • Ainsi, la durée de la période programme peut être variable pendant l'alimentation en puissance d'un élément électrique, dépendant notamment de la puissance instantanée alimentant cet élément électrique afin d'ajuster au mieux la durée de la période programme.
  • En effet, en ajustant au mieux la longueur de la période programme à l'écart de puissance, on évite de surdimensionner la période programme.
  • En effet, plus la période programme est courte, plus le motif de répartition de puissance est répété rapidement dans le temps.
  • L'utilisateur a ainsi une sensation de régularité au niveau de la puissance délivrée par l'élément électrique.
  • En pratique, l'étape préalable de détermination est mise en oeuvre à partir d'une relation préétablie reliant la durée minimale d'une période programme à un écart donné de puissance instantanée.
  • Ainsi, la durée de la période programme est déterminée de manière à être la plus courte possible pour un écart donné de puissance instantanée alimentant l'élément électrique pendant l'étape d'alimentation cyclique.
  • En pratique, la relation préétablie est déterminée à partir d'une norme fixant un nombre de variations de tension par minute autorisées sur un réseau électrique d'alimentation dudit au moins un élément électrique, en fonction de la valeur de la variation de tension.
  • Le procédé d'alimentation selon l'invention trouve notamment son application lorsque la puissance instantanée est supérieure à la valeur de puissance de consigne, une durée de fonctionnement dudit au moins un élément électrique pendant la période programme étant telle que la puissance moyenne restituée par ledit au moins un élément électrique pendant la période programme est sensiblement égale à la valeur de puissance de consigne.
  • Dans un mode de réalisation pratique de l'invention, ledit au moins un élément électrique est un inducteur alimenté par un onduleur commandé par un générateur de fréquence.
  • En effet, lorsqu'un inducteur est associé à un récipient à chauffer, la puissance instantanée alimentant ce système ne peut descendre en-dessous d'une valeur de puissance minimale continue admise par l'inducteur.
  • Cette puissance minimale continue admise dépend en particulier de l'onduleur, et notamment du fonctionnement de l'interrupteur IGBT, c'est-à-dire de ses possibilités de commutation.
  • Si la puissance de consigne demandée par l'utilisateur est inférieure à cette puissance minimale continue, une puissance instantanée égale à la puissance minimale continue est appliquée sur une partie de la période programme pour respecter la valeur de puissance de consigne en moyenne sur cette période programme.
  • En ajustant la durée de la période programme en tenant compte de la variation de puissance instantanée sur cette période programme, il est possible d'améliorer la régularité de la puissance délivrée sur l'inducteur dans le temps.
  • Selon un second aspect, la présente invention concerne un appareil de cuisson électrique comprenant des moyens d'alimentation cyclique d'au moins un élément électrique sur une succession de périodes programme à au moins une puissance instantanée d'alimentation, ladite au moins une puissance instantanée d'alimentation étant délivrée audit au moins un élément électrique suivant un motif répété sur chaque période programme, et comprenant des moyens de détermination préalable d'une durée de période programme en fonction de la variation de puissance instantanée alimentant ledit au moins un élément électrique pendant l'alimentation cyclique.
  • Dans un mode de réalisation pratique de l'invention, l'appareil de cuisson électrique est notamment une table de cuisson à induction comprenant deux inducteurs montés en parallèle sur une même phase de puissance d'une alimentation électrique et alimentés respectivement par deux onduleurs commandés par un même générateur de fréquence, comprenant une unité de traitement adaptée à mettre en oeuvre le procédé d'alimentation en puissance selon l'invention.
  • Cet appareil de cuisson électrique présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le procédé d'alimentation en puissance.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
  • Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
    • la figure 1 représente schématiquement un appareil de cuisson conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 2 représente schématiquement un appareil de cuisson conforme à un second mode de réalisation de l'invention :
    • la figure 3 est un circuit électronique illustrant le montage de deux inducteurs et de deux onduleurs sur une phase de puissance d'une alimentation électrique ;
    • la figure 4 est une courbe illustrant un nombre de variations de tension par minute autorisée en fonction de la valeur de la variation de tension ;
    • la figure 5 est une courbe illustrant une relation préétablie entre une durée minimale d'une période programme et un écart donné de puissance instantanée ; et
    • la figure 6 est un schéma illustrant la puissance consommée sur un réseau d'alimentation électrique pendant une phase d'alimentation mixte de deux inducteurs d'un appareil de cuisson conforme à un mode de réalisation de l'invention.
  • On va décrire la présente invention pour un appareil de cuisson électrique constitué d'une table de cuisson à induction telle qu'illustrée aux figures 1 et 2.
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à une application à une table de cuisson à induction mais peut s'appliquer à tout type d'appareil de cuisson électrique dans lequel un élément électrique est alimenté en puissance sur une période programme selon une alimentation en puissance cyclique.
  • Un tel appareil de cuisson électrique peut être notamment une table de cuisson à éléments radiants chauffants, ou encore un four de cuisson ayant une ou plusieurs résistances électriques chauffantes.
  • Dans l'exemple illustré à la figure 1, l'appareil de cuisson électrique est une table de cuisson à induction 10 comprenant quatre foyers de cuisson F1, F2, F3, F4.
  • Chaque foyer de cuisson F1, F2, F3, F4 comporte respectivement un inducteur monté sur une phase de puissance d'une alimentation électrique 11, typiquement une alimentation secteur. Classiquement, la table de cuisson est alimentée en 32 ampères pouvant fournir une puissance maximale de 7200 W à la table de cuisson 10, soit une puissance de 3600 W par phase.
  • On notera que chaque inducteur des foyers de cuisson F1, F2, F3, F4 peut en pratique être réalisé à partir d'une ou plusieurs bobines dans lesquelles circule le courant électrique.
  • Une carte de contrôle et de commande de puissance 12 permet de supporter l'ensemble des moyens électronique et informatique nécessaires au contrôle de la table de cuisson 10.
  • En pratique, des liaisons électriques 13 sont prévues entre cette carte de contrôle et de commande 12 et chaque foyer de cuisson F1, F2, F3, F4.
  • De manière classique, dans une telle table de cuisson, l'ensemble des inducteurs et la carte de contrôle et de commande 12 sont placés sous une surface plane de cuisson, généralement réalisée à partir d'une plaque en vitrocéramique.
  • Les foyers de cuisson F1, F2, F3, F4 peuvent en outre être identifiés par une sérigraphie en vis-à-vis des inducteurs placés sous la surface de cuisson.
  • Finalement, la table de cuisson 10 comporte également des moyens de commande et d'interface 14 avec l'utilisateur permettant notamment à l'utilisateur de commander en puissance et en durée le fonctionnement de chaque foyer F1, F2, F3, F4.
  • La structure d'une telle table de cuisson et le montage des inducteurs n'ont pas besoin d'être décrits plus en détail ici.
  • On a illustré également à la figure 2 un deuxième mode de réalisation d'un appareil de cuisson conforme à l'invention.
  • Cette table de cuisson présente des caractéristiques semblables et portant les mêmes références numériques que la table de cuisson illustrée à la figure 1.
  • Contrairement au mode de réalisation à quatre foyers de la figure 1, le mode de réalisation de la figure 2 comporte uniquement trois foyers, des foyers F1, F2 identiques à ceux décrits précédemment, et un foyer double F5 de plus grande dimension.
  • Ce foyer double F5 est généralement constitué d'un inducteur central et d'un inducteur annulaire.
  • L'inducteur central est mis en fonctionnement de manière isolée lorsqu'un récipient de petite dimension est posé sur le foyer F5 et les deux inducteurs sont mis en fonctionnement simultanément en cas de récipient de taille supérieure.
  • Dans les deux modes de réalisation illustrés aux figures 1 et 2, les inducteurs de chaque foyer F1, F2, F3, F4, F5 sont montés deux à deux en parallèle sur une même phase de puissance de l'alimentation électrique.
  • Ainsi, dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, les inducteurs associés aux deux premiers foyers F1, F2 sont montés en parallèle sur une première phase de puissance de l'alimentation électrique, et les inducteurs associés aux deux autres foyers F3, F4 sont montés en parallèle sur la deuxième phase de puissance de l'alimentation électrique.
  • De même, à la figure 2, les inducteurs associés aux deux premiers foyers F1, F2 sont montés en parallèle sur une première phase de l'alimentation électrique, et les inducteurs concentriques associés au foyer F5 sont montés en parallèle sur une deuxième phase de puissance de l'alimentation électrique.
  • On va décrire le montage par paire de ces inducteurs en référence à la figure 3.
  • On a illustré ainsi à la figure 3 deux inducteurs 11, 12 pouvant correspondre aux inducteurs des foyers F1, F2, ou des foyers F3, F4, ou du foyer F5.
  • Comme bien illustré à la figure 3, ces deux inducteurs I1, I2 sont montés en parallèle sur une phase de puissance de l'alimentation électrique et commandés respectivement par deux onduleurs 31, 32.
  • Chaque inducteur 11, I2 est monté en parallèle avec un condensateur C1, C2.
  • L'inducteur I1, I2 et le condensateur C1, C2 forment alors un circuit résonnant dont la fréquence de résonance varie en fonction du récipient disposé au-dessus de l'inducteur I1, I2.
  • Chaque onduleur 31, 32 peut fonctionner à partir de tout moyen de commutation électronique, et par exemple, à partir d'un interrupteur de type transistor commandé en tension, connu sous l'appellation IGBT (acronyme du terme anglais "Insulated Gate Bipolar Transistor"). Cet interrupteur est associé à une diode de roue libre.
  • Un tel onduleur est utilisé de manière classique dans une table de cuisson à induction et n'a pas besoin d'être décrit plus en détail ici.
  • De manière classique, chaque onduleur 31, 32 est commandé en fréquence FT1, FT2.
  • Cette commande de fréquence est gérée par une unité de traitement 33.
  • Ainsi, l'unité de traitement 33 est adaptée à commander la fréquence FT1, FT2 à laquelle les transistors des onduleurs 31, 32 sont conducteurs ou se bloquent.
  • A cet effet, l'unité de traitement 33 commande un générateur de fréquence 34 adapté à commander la fréquence de travail des onduleurs 31, 32.
  • On a illustré également à la figure 3 des moyens de mesure 35, 36 adaptés respectivement à mesurer le courant circulant entre chaque onduleur 31, 32 et les inducteurs associés I1, 12.
  • Ces moyens de mesure 35, 36 permettent notamment de mesurer le courant crête Imax1, Imax2 et le courant commuté Icom1, Icom2 en sortie de chaque onduleur 31, 32.
  • En particulier, le courant crête Imax est déduit à partir du courant instantané circulant dans chaque onduleur 31, 32.
  • De même, le courant de commutation Icorn, courant pour lequel l'interrupteur ou la diode de roue libre qui lui est associée devient conducteur, est également déduit du courant instantané mesuré en sortie de l'onduleur.
  • La détermination du courant crête Imax et du courant de commutation Icorn est connue et n'a pas besoin d'être décrite plus en détail ici.
  • Elle est notamment décrite dans le document US 4 847 746 .
  • L'unité de traitement 33 est adaptée à mettre en oeuvre le procédé d'alimentation en puissance qui va être décrit ci-après.
  • L'unité de traitement 33 et le générateur de fréquence 34 commandé par l'unité de traitement 33 constitue des moyens d'alimentation cycliques des inducteurs 11, 12 à une puissance instantanée d'alimentation.
  • Cette alimentation cyclique est mise en oeuvre sur une période programme Tprog de telle sorte que la puissance restituée par chaque inducteur I1, I2 sur la période programme Tprog est sensiblement égale à la valeur de puissance de consigne P1d, P2d demandée sur chaque inducteur 11, I2.
  • Conformément à l'invention, l'unité de traitement 33 incorpore des moyens de détermination préalable 33 de la durée de la période programme Tprog, celle-ci dépendant de la variation de la puissance instantanée, notée dans la suite ΔP, alimentant chaque inducteur I1, I2 pendant l'alimentation cyclique.
  • En effet, la norme Flicker citée précédemment fixe un nombre maximal de variations de tension par minute sur un réseau électrique d'alimentation en fonction de la valeur de cette variation de tension.
  • On a illustré à la figure 4 une courbe illustrant la distorsion en tension autorisée en fonction du nombre de variations de tension par minute.
  • Cette norme a pour but de limiter les appels de courant responsables d'une baisse de la tension secteur lorsqu'un élément électrique, et ici un inducteur, est alimenté en puissance électrique.
  • Lorsque la puissance instantanée alimentant un inducteur I1, I2 pendant la période programme Tprog varie, chaque variation ΔP correspond à une distorsion de tension.
  • Ainsi, il est possible de déterminer la durée minimale de la période programme Tprog pour un écart donné ΔP de puissance instantanée à partir de la courbe illustrée à la figure 5.
  • En pratique, pour une valeur de puissance consommée P sur le réseau d'alimentation électrique, un courant efficace i est appelé sur la ligne électrique.
  • Ce courant est égal à i = P U
    Figure imgb0001
     où U est la valeur de la tension du réseau électrique, typiquement égale à 230 V.
  • Connaissant l'impédance de la ligne électrique Z, fixée par la norme Flicker à 0,4 Ω, il est possible d'en déduire la variation de tension ΔU = Z*i.
  • La valeur de la distorsion de tension ΔU/U permet de connaître le nombre N de distorsions en tension autorisées par minute, déduit directement de la norme Flicker illustrée sur la courbe de la figure 4.
  • En ramenant le nombre N de distorsions en tension par minute à un nombre n de distorsions en tension par seconde, la durée minimale de la période programme peut se calculer selon la formule suivante : Tprog = 1 2 * n
    Figure imgb0002
  • On a ainsi illustré à la figure 5 la courbe préétablie à partir des valeurs de la norme illustrée à la figure 4, reliant la durée minimale d'une période programme Tprog (en seconde) à un écart donné de puissance instantanée ΔP (en watt).
  • Ainsi, à titre d'exemple, pour un écart de puissance ΔP de l'ordre de 1800 W, la durée de la période programme doit être au moins égale à 15 secondes.
  • En revanche, lorsque l'écart de puissance ΔP est relativement faible, de l'ordre de 500 à 600 W, une période programme minimale, égale à 1,2 secondes est suffisante.
  • Grâce à cette relation préétablie entre la période programme Tprog et l'écart de puissance AP, le procédé d'alimentation en puissance mis en oeuvre dans l'unité de traitement 33 permet de déterminer au préalable une durée de période programme Tprog en fonction de la variation de puissance instantanée ΔP alimentant les inducteurs I1, I2 pendant l'étape d'alimentation cyclique.
  • En particulier, lorsque seul un des deux inducteurs 11, I2, et par exemple l'inducteur 11, est mis en fonctionnement, si la puissance instantanée P1 est supérieure à une valeur de puissance de consigne P1d, la durée de fonctionnement de l'inducteur I1 pendant la période Tprog doit être telle que la puissance moyenne restituée P1m par l'inducteur I1 pendant la période programme Tprog est sensiblement égale à la valeur de puissance de consigne P1d.
  • En effet, pour chaque inducteur I1, I2, et plus précisément pour chaque système inducteur associé à un récipient, une puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 existe, dépendant en particulier de l'onduleur 31, 32 alimentant cet inducteur I1, I2.
  • L'onduleur 31, 32 met notamment en oeuvre en fonctionnement un interrupteur IGBT, ayant des possibilités de commutation variables, limitant ainsi sa fréquence de travail FT1, FT2 et donc la puissance continue admise PminCont1, PminCont2 par le système.
  • La valeur de la puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 peut être comprise entre 600 et 1800 W en fonction de la température de fonctionnement, du type de récipient et de sa taille, et de la dimension de l'inducteur.
  • Une valeur standard peut être fixée à 1400W.
  • Alternativement, la valeur de la puissance minimum continue admise PminCont1, PminCont2 peut être déterminée pour chaque système inducteur-récipient comme décrit ci-après.
  • En revenant à l'exemple décrit précédemment pour le premier inducteur I1, si la puissance de consigne P1d est inférieure à la valeur de la puissance minimale continue admise Pmincont1 pour l'inducteur I1, la puissance de consigne demandée P1d ne peut être respectée qu'en alimentant l'inducteur I1 à une puissance instantanée P1 sensiblement égale à la valeur de la puissance minimale continue admise Pmincont1 pendant une durée limitée de la période programme Tprog.
  • Dans un tel cas, dès lors que la puissance minimale continue admise Pmincont1 est déterminée pour l'inducteur I1, il est possible, en considérant cette valeur, de connaitre à partir de la relation préétablie illustrée à la figure 5 la durée minimale de la période programme Tprog associée.
  • En pratique, pour déterminer la puissance minimale continue admise Pmincont1 par l'inducteur 11, il est possible de réaliser une phase d'analyse préalable pendant laquelle une puissance de consigne appliquée à l'inducteur I1 est diminuée progressivement afin de déterminer la valeur minimale de cette puissance de consigne, en deçà de laquelle un courant de commutation Icom1 n'est plus présent au niveau de l'onduleur 31 alimentant l'inducteur I1.
  • Bien entendu, le même procédé peut être mis en oeuvre si seul le second inducteur 12 est mis en fonctionnement à une puissance instantanée P2, supérieure à la puissance de consigne P2d demandée par l'utilisateur.
  • Lorsque les deux inducteurs 11, I2 sont alimentés pendant une étape d'alimentation cyclique, la durée de la période programme Tprog doit être déterminée en fonction des variations ΔP de puissance instantanée P1, P2 alimentant ces deux inducteurs 11, 12.
  • Dans certains types d'alimentation cyclique, les inducteurs 11, I2 peuvent être alimentés en alternance à une puissance instantanée P1, P2 identique, égale à une valeur de puissance alternée Palt.
  • Lorsque les deux inducteurs I1, 12 sont alimentés en alternance à une puissance instantanée Palt identique, en permanence sur la période programme Tprog, la puissance consommée vue du réseau électrique est constante dans le temps de telle sorte que la longueur de la période programme Tprog est peu importante.
  • On peut déterminer une période programme Tprog de durée minimale, fixée par exemple à 1,2 secondes.
  • On a illustré également à la figure 6 un autre type d'alimentation cyclique des deux inducteurs 11, 12 comportant, sur chaque période programme Tprog, une phase d'alimentation fixe composée d'une phase d'alimentation en parallèle des deux inducteurs 11, 12 et d'une phase d'alimentation en alternance des deux inducteurs I1, 12.
  • Dans la phase d'alimentation en parallèle, les deux inducteurs I1, I2 sont alimentés respectivement par les deux onduleurs 31, 32 commandés à une même fréquence de travail FT.
  • Ce type de fonctionnement a pour avantage d'éviter la génération d'interférences sonores entre les inducteurs et de bruit gênant pour l'utilisateur.
  • Bien que commandé à une même fréquence de travail FT, la puissance instantanée P1, P2 sur chaque inducteur I1, I2 pendant la phase d'alimentation parallèle, notée respectivement P1p, P2p, n'est pas nécessairement identique, dépendant notamment du système constitué par l'inducteur et le récipient placé en vis-à-vis.
  • Toutefois, la somme des puissances instantanées d'alimentation P1p, P2p des deux inducteurs I1, I2 pendant la phase d'alimentation en parallèle est égale à la puissance maximale PmaxPhase délivrée par la phase de puissance de l'alimentation électrique, et ici égale à 3600 W.
  • Pendant la phase d'alimentation en alternance, les deux inducteurs I1, I2 sont alimentés à une même puissance instantanée d'alimentation Palt.
  • Comme bien illustré à la figure 6, la durée de la période programme Tprog est déterminée à partir de l'écart ΔP entre la somme des puissances instantanées P1p + P2p des deux inducteurs I1, 12 pendant la phase d'alimentation en parallèle et la puissance instantanée d'alimentation Palt des deux inducteurs I1, 12 pendant la phase d'alimentation en alternance.
  • La connaissance de cet écart ΔP permet à partir de la relation préétablie illustrée à la figure 5 de déterminer la durée minimale de la période programme Tprog pouvant être mise en oeuvre pendant l'étape d'alimentation cyclique avec une phase d'alimentation mixte des deux inducteurs I1, I2.
  • Ici, la variation de puissance instantanée ΔP sur la période programme Tprog est égale à la différence entre la puissance maximale
  • PmaxPhase délivrée par la phase de puissance de l'alimentation électrique et la puissance instantanée d'alimentation Palt des deux inducteurs I1, I2 pendant la phase d'alimentation en alternance : ΔP = PmaxPhase - Palt
    Figure imgb0003
  • Il est possible ainsi de limiter la longueur de la période programme Tprog à une durée minimale suffisante pour autoriser la variation de puissance instantanée ΔP lors de l'alimentation cyclique des inducteurs I1, 12, sans contrevenir à la norme Flicker.
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment.
  • En particulier, tout type d'alimentation cyclique d'un ou plusieurs inducteurs peut être mis en oeuvre, la durée de la période programme Tprog étant déterminée à partir de l'écart de puissance instantanée existant pendant cette alimentation cyclique.

Claims (9)

  1. Procédé d'alimentation en puissance à une valeur de puissance de consigne (P1d, P2d) d'au moins un élément électrique (I1, I2), comprenant une étape d'alimentation cyclique sur une succession de périodes programme (Tprog) dudit au moins un élément électrique (I1, I2) à au moins une puissance instantanée d'alimentation (P1, P2, P1p, P2p, Palt), ladite au moins une puissance instantanée d'alimentation (P1, P2, P1p, P2p, Palt) étant délivrée audit au moins un élément électrique (I1, I2) suivant un motif répété sur chaque période programme (Tprog), caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de détermination d'une durée de période programme (Tprog) en fonction de la variation de puissance instantanée (ΔP) alimentant ledit au moins un élément électrique (11, 12) pendant ladite étape d'alimentation cyclique.
  2. Procédé d'alimentation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape préalable de détermination est mise en oeuvre à partir d'une relation préétablie reliant la durée minimale d'une période programme (Tprog) à un écart donné de puissance instantanée (ΔP).
  3. Procédé d'alimentation conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ladite relation préétablie est déterminée à partir d'une norme fixant un nombre de variations de tension par minute autorisées sur un réseau électrique d'alimentation dudit au moins un élément électrique (I1, I2), en fonction de la valeur de la variation de tension.
  4. Procédé d'alimentation en puissance conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un élément électrique est un inducteur (I1, I2) alimenté par un onduleur (31, 32) commandé par un générateur de fréquence (34).
  5. Procédé d'alimentation conforme à la revendications 4, adapté à alimenter deux inducteurs (I1, I2) montés en parallèle sur une même phase de puissance d'une alimentation électrique, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de détermination d'une durée de période programme (Tprog) en fonction des variations (ΔP) de puissance instantanée (P1p, P2p, Palt) alimentant lesdits deux inducteurs (I1, I2) pendant une étape d'alimentation cyclique.
  6. Procédé d'alimentation conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que ladite étape d'alimentation cyclique comporte sur chaque période programme (Tprog) une phase d'alimentation mixte composée d'une phase d'alimentation en parallèle desdits deux inducteurs (11, 12), dans laquelle lesdits deux inducteurs (I1, I2) sont alimentés respectivement par deux onduleurs (31, 32) commandés à une même fréquence de travail (FT), et d'une phase d'alimentation en alternance desdits deux inducteurs (I1, I2), la durée de ladite période programme (Tprog) étant déterminée en fonction de l'écart (ΔP) entre la somme des puissances instantanées d'alimentation (P1p, P2p) desdits deux inducteurs (I1, I2) pendant ladite phase d'alimentation en parallèle et la puissance instantanée d'alimentation (Palt) desdits deux inducteurs (I1, I2) pendant ladite phase d'alimentation en alternance.
  7. Procédé d'alimentation conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que la variation de puissance instantanée (ΔP) est égale à la différence entre la puissance maximale (PmaxPhase) délivrée par ladite phase de puissance de l'alimentation électrique et la puissance instantanée d'alimentation (Palt) desdits deux inducteurs (I1, I2) pendant ladite phase d'alimentation en alternance.
  8. Appareil de cuisson électrique comprenant des moyens d'alimentation cyclique (33, 34) d'au moins un élément électrique (I1, I2) sur une succession de périodes programme (Tprog) à au moins une puissance instantanée d'alimentation (P1, P2, P1p, P2p, Palt), ladite au moins une puissance instantanée d'alimentation (P1, P2, P1p, P2p, Palt) étant délivrée audit au moins un élément électrique (I1, I2) suivant un motif répété sur chaque période programme (Tprog), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination préalable (33) d'une durée de période programme (Tprog) en fonction de la variation de puissance instantanée (ΔP) alimentant ledit au moins un élément électrique (I1, I2) pendant l'alimentation cyclique.
  9. Appareil de cuisson électrique conforme à la revendication 8, et notamment table de cuisson à induction (10), comprenant deux inducteurs (I1, 12) montés en parallèle sur une même phase de puissance d'une alimentation électrique et alimentés respectivement par deux onduleurs (31, 32) commandés par un même générateur de fréquence (34), caractérisé en ce qu'il comprend une unité de traitement (33) adaptée à mettre en oeuvre le procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 7.
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