EP2200398A1 - Procédé d'alimentation en puissance de deux inducteurs et appareil de cuisson mettant en oeuvre ledit procédé - Google Patents

Procédé d'alimentation en puissance de deux inducteurs et appareil de cuisson mettant en oeuvre ledit procédé Download PDF

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EP2200398A1
EP2200398A1 EP09290980A EP09290980A EP2200398A1 EP 2200398 A1 EP2200398 A1 EP 2200398A1 EP 09290980 A EP09290980 A EP 09290980A EP 09290980 A EP09290980 A EP 09290980A EP 2200398 A1 EP2200398 A1 EP 2200398A1
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EP
European Patent Office
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power
inductors
power supply
phase
inductor
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EP09290980A
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EP2200398B1 (fr
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Etienne Alirol
Didier Gouardo
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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
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

Definitions

  • the present invention relates to a power supply method of two inductors connected in parallel on the same power phase of a power supply.
  • the present invention relates to the power supply of the inductors of a cooking appliance, and in particular of a domestic hob using induction heating.
  • the inductors are respectively powered by inverters controlled at a working frequency according to the set power assigned to each inductor.
  • the inductor When the working frequency of the inverter is equal to the resonant frequency of the resonant circuit formed by the inductor and a kitchen utensil placed thereon, the inductor generates in the kitchen utensil as much power as possible and when the inverter is controlled to move the operating frequency away from this resonant frequency, the power generated by the inductor decreases.
  • the power delivered by the inductor or the power output varies depending on the container to be heated disposed on the inductor (size of the container, material, position relative to the inductor).
  • the power delivered at the inductor is measured by measuring a mean current flowing in the resonant circuit formed by the inductor and the container and multiplying the value of the average current by the value of the supply voltage.
  • This restored power is compared to the requested power demand and the working frequency of the inverter is modified to approach by the value of the power restored by the inductor, the value of the nominal power.
  • One solution to avoid the generation of noise is to mount the inductors in parallel on the same power phase of a power supply and to supply these inductors by inverters controlled by the same frequency generator.
  • hobs are known in which the inductors are powered by inverters controlled by a signal of identical frequency.
  • This mode of operation is therefore only well suited when the reference powers assigned by the user to the two inductors are close to one another.
  • Such a feeding device is known in the document FR 2 773 014 , in which each inductor is continuously supplied by an inverter, the adjustment of the consumed power being achieved by changing the operating frequency of the inverter.
  • the inductors are powered on a pro rata temporis of the requested power demand.
  • the instantaneous power is slaved to the sum of the reference power values associated with the two inductors, the sum of the nominal power values being limited in this case by the permissible power by an inductor.
  • the object of the present invention is to solve the abovementioned drawbacks and to propose a power supply method for two inductors connected in parallel, making it possible to optimize the power operating range of these two inductors, powered by inverters controlled by a same frequency generator.
  • the present invention relates to a power supply method with reference power values of two inductors connected in parallel on the same power phase of a power supply and powered respectively by two inverters controlled by the same generator. frequency.
  • the supply method comprises a cyclic power supply step over predetermined periods, the power supply step comprising, on each predetermined period, a mixed feed phase composed of a phase of supply in parallel of the two inductors in which the two inductors are respectively powered by said two inverters controlled at the same working frequency and alternating supply phase of the two inductors.
  • the power control is performed from the sum of the average powers delivered by the inductors, so that it is close to the sum of the set power values.
  • the average powers delivered by each inductor may themselves be remote from the value of the desired power associated with each inductor.
  • the parallel power supply phase smooths the power delivered by the inductors and the alternating power phase enables idle phases to be given during the operation of each inverter, avoiding overheating and premature wear of the electronic components used. artwork.
  • a first duration of the parallel power supply phase, a second duration of the alternating power supply phase and instantaneous power supply powers of the inductors during the parallel and alternating power supply phases are determined so that that the average powers delivered over said predetermined period by the inductors associated respectively with containers to be heated are substantially equal respectively to the reference power values respectively associated with the two inductors.
  • the power supply method in accordance with the invention thus makes it possible to guarantee that the average powers delivered by the inductors are as close as possible to the reference power values associated with each inductor by adjusting the times and the instantaneous powers of power on the inductors. two feeding phases, in parallel and alternating.
  • the instantaneous power admitted by each inductor fed by an inverter being between a minimum continuous power and a maximum continuous power
  • the mixed feed phase is implemented at least when the sum of the values setpoint power is greater than the maximum continuous power and at least one of the setpoint power values is less than a predetermined threshold value, greater than or equal to the value of the minimum continuous power.
  • an alternating power supply mode would necessarily lead to at least one of the inductors not reaching the desired reference power value.
  • the predetermined threshold value is substantially equal to a maximum value of minimum continuous power admitted by the two inductors.
  • At least one of the setpoint power values associated with an inductor is less than the minimum DC power value, a supply phase in parallel with an instantaneous power value necessarily greater than the continuous power value. minimum would then exceed the setpoint value associated with this inductor.
  • the two inductors are supplied with several alternating pulses during the alternating power supply phase.
  • the method comprises a preliminary step of determining the predetermined period as a function of the instantaneous powers of supply of the inductors during the phase of supply in parallel and alternately.
  • This preliminary step makes it possible to modify the value of the predetermined period during the supply of two inductors associated with containers to be heated, in order to better take into account instantaneous power differences during the supply step.
  • the method comprises a step of analyzing the inductors associated respectively with containers to be heated, this step being adapted to determine a function between the period of the chopper signal generated by the frequency generator controlling said inverters and instantaneous power supplying each inductor, said analysis step comprising measurements implemented for a sample of target power values allocated to said two inductors.
  • This analysis step makes it possible to know the power distribution during a phase of supply in parallel of the two inductors, this distribution being dependent in particular on the type of container (size, material) and its positioning above each inductor .
  • a cooking appliance and in particular a cooking hob, comprising at least two cooking hobs respectively comprising two inductors connected in parallel on the same power phase of a power supply and respectively powered respectively.
  • two inverters controlled by the same frequency generator comprises a processing unit adapted to to control at one and the same operating frequency said inverters and to implement a method of supplying power to power values of said two inductors according to the invention.
  • This cooking appliance has characteristics and advantages similar to those described above in relation to the power supply method used.
  • the electric cooking appliance is an induction cooktop 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 cooking hobs can also be identified by 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 home 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 I1, 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 at which the transistors of the inverters 31, 32 are conductive or lock.
  • the frequency signals F T1 , F T2 are identical for each inductor I1, I2 and hereinafter called working frequency F T.
  • the operation of the inverters 31, 32 at an identical working frequency F T thus makes it possible to eliminate the interference at the level of the inductors I1, I2, and thus to avoid the generation of annoying audible noise for the user.
  • the processing unit 33 is thus adapted to control a frequency generator 34 adapted to generate an identical working frequency F T for each inverter 31, 32.
  • measuring means 35, 36 respectively adapted to measure the current flowing between each inverter 31, 32 and the associated inductors I1, I2.
  • 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 Icom current for which the switch or associated freewheeling diode becomes conductive, is also deduced from the instantaneous current measured at the output of the inverter.
  • the processing algorithm described below makes it possible to distribute the power on each inductor I1, I2 taking into account different parameters.
  • the power distribution performed by the processing algorithm must make it possible to obtain at each inductor I1, I2 a power output close to the desired power demanded by the user.
  • This restored power corresponds. the power restored by each inductor I1, I2 over a predetermined period of time, hereinafter referred to as the Tprog program period.
  • the value of the program period Tprog is determined according to a maximum number of power variations allowed in one minute.
  • Tprog program period of fixed duration of the order of 10 s.
  • a setpoint power is defined by the user for the one and / or the other inductor I1, I2.
  • P1d is defined as the power demanded on the inductor I1 and P2d, the power demanded on the inductor I2.
  • a test step E41 first makes it possible to check whether the power at the hob 10 is requested only on one of the two inductors I1, I2.
  • the minimum continuous power allowed PminCont1, PminCont2 on each inductor I1, I2 depends in particular on the inverter 31, 32, and in particular the operation of the IGBT switch, that is to say, its switching possibilities.
  • 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.
  • the minimum continuous power admitted PminCont can be here equal to 1400 W.
  • PminCont1 for each inductor I1, I2 corresponds, for the period of the switching signal T generated by the frequency generator 34, a minimum value Tmin1, Tmin2 allowed.
  • the supply of the inductor I1 is carried out in a simple cut-off mode.
  • the inductor I1 is thus powered by controlling the inverter 31 with a decoding signal.
  • period Tmin1 corresponding to the minimum allowed value, dependent on the minimum continuous power allowed PminCont1.
  • the inductor I1 For each program period Tprog, the inductor I1 is supplied on a pro rata temporis of this period to reach the value of the requested power P1d.
  • the supply of the inductor I1 can be carried out according to a simple continuous mode illustrated in FIG. figure 5 .
  • the inductor I1 is continuously supplied by switching of the inverter 31 according to a working frequency F T associated with the requested power P1d.
  • the requested power P1d on the inductor I1 must also be less than a maximum allowed continuous power PmaxCont1 by the inductor I1, also dependent on the components of the inverter 31, and in particular the IGBT switch.
  • this maximum continuous power admitted PmaxCont1 can be of the order of 2300 W.
  • PmaxCont2 by each inductor I1, I2 corresponds to a maximum value Tmax1, Tmax2 allowed for the period of the switching signal T sent by the frequency generator 34 to the inverter 31, 32.
  • test steps E43, E44 are successively checked if each receptacle associated with each inductor I1, I2 accepts a mode operation. parallel.
  • the two inductors I1, I2 are supplied simultaneously with a respective control signal associated with the same period of the switching signal T, equal to the value Tp in this parallel mode.
  • the processing unit 33 is adapted to control the power so that the two powers measured on each inductor I1, I2 are not too far respectively from the setpoint value P1d, P2d and the sum of the measured powers. are not too far from the sum of the setpoints P1d + P2d.
  • a comparison step E45 also makes it possible to check whether the sum of the requested powers P1d + P2d is greater than the maximum continuous power allowed PmaxCont1, PmaxCont2 by each inductor I1, I2.
  • PmaxCont Max PmaxCont ⁇ 1 , PmaxCont ⁇ 2
  • the supply of the two inductors I1, I2 is carried out alternately as illustrated in FIG. figure 5 .
  • a test step E46 also makes it possible to check whether the sum of the powers requested P1d + P2d is less than the minimum continuous power allowed PminCont1, PminCont2 on each inductor I1, I2.
  • PminCont min PminCont ⁇ 1 , PminCont ⁇ 2
  • the supply of the two inductors I1, I2 is implemented according to an incomplete alternating mode.
  • the supply of the two inductors I1, I2 is implemented in a complete alternating mode.
  • the alternating power supply power Palt of each inductor I1, I2 is fixed at the minimum permissible continuous power PminCont.
  • the operating time of the inverters 31, 32 supplying each inductor I1, I2 is determined, over each program period Tprog, so that the average power P1m, P2m over this program period Tprog, restored by each inductor I1, I2, is the as close as possible to the requested power P1d, P2d.
  • the two inductors I1, I2 are supplied with several alternating pulses during the program period Tprog in order to homogenise the time the power supplied to each inductor I1, I2.
  • This length of the smallest pulse ⁇ is set by the processing unit 33 and corresponds to the minimum time necessary to alternate the operation of the two inverters 31, 32 at the level of the processing unit 33.
  • this smaller pulse length ⁇ may be of the order of 100 milliseconds.
  • the requested power P2d on the inductor I2 is lower than the requested power P1d on the inductor I1, the requested power P2d controls the number of pulses of smaller length ⁇ .
  • a number n of pulses ⁇ of alternation is thus obtained. Then dividing the overall operating time of the inductor I1 over the program period Tprog, calculated pro rata temporis to obtain the requested power P1d on the inductor I1 by addressing the instantaneous power Palt on the inductor I1, by the number n pulses ⁇ , it is possible to determine the length of each operating pulse of the first inductor I1.
  • the complete alternating mode is implemented in the same way, preferably by alternating pulses ⁇ over the program period Tprog.
  • the alternating power Palt supplied to each inductor I1, I2 is for example equal to the sum of the requested powers P1d + P2d since this sum of the reference powers is well between the minimum value of the maximum permissible continuous powers PmaxCont1 , PmaxCont2 and the maximum value of the permissible minimum continuous powers PminCont1, PminCont2 by the inductors I1, I2.
  • the lowest power demand on the two inductors I1, I2 determines the number n of pulses ⁇ of alternation over the program period Tprog, the length of each pulse ⁇ of alternation depending on the power demanded on each inductor I1, I2.
  • a power supply step on each program period Tprog, in which a mixed power phase is implemented, composed of a power supply phase. parallel of the two inductors I1, I2 and an alternating supply phase of the two inductors I1, I2.
  • the total power consumed is controlled by the power supplied by the mains supply, and for example, is equal to 3600 W.
  • each power P1p and P2p is not necessarily equal although the working frequency F T of the inverters 31, 32, corresponding to the period of the switching signal Tp, is identical.
  • a test step E48 then makes it possible to compare the period of the switching signal Tp during parallel operation to the minimum value Tmin allowed for the period of the switching signal T and to the maximum value Tmax allowed for the period of the switching signal. T.
  • Tmin and Tmax depend on the electronic components and are related to the powers PminCont1, PminCont2 and PmaxCont1, PmaxCont2 that can be delivered by switching the inverters 31, 32.
  • the minimum value Tmin allowed for the period of the chopper signal T is the maximum value of the minimum values Tmin1, Tmin2 allowed for the period of the chopping signal T on each inverter 31, 32 and the maximum value Tmax allowed for the period of the chime signal.
  • switching T is the minimum value of the maximum values Tmax1, Tmax2 allowed for the period of the switching signal T on each inverter 31, 32:
  • Tmin max Tmin ⁇ 1 , Tmin ⁇ 2
  • Tmax min Tmax ⁇ 1 , Tmax ⁇ 2
  • the parallel mode can not be implemented and, at the end of the step E48 test, the complete alternating mode is implemented as described above.
  • the period of the parallel switching signal Tp lies between the minimum value Tmin and the maximum value Tmax allowed for the period of the switching signal, it is determined for one first inductor, and for example the inductor I1, the instantaneous power on this inductor according to the characterization of the container described above.
  • a comparison step E50 again makes it possible to verify that the value of the instantaneous power P1p during the parallel phase is much greater than the minimum continuous power allowed PminCont1 by the inductor I1 and lower than the maximum continuous power allowed PmaxCont1 by the inductor. I1.
  • the parallel mode can not be implemented and the power supply method of the two inductors I1, I2 implements as indicated above the complete alternating mode.
  • calculation steps E51 and comparison E52 are implemented in a similar manner to the calculation steps E49 and comparison E50 for the second inductor I2.
  • the parallel mode can not be implemented and the power supply method of the two inductors I1, I2 implements as indicated above the complete alternating mode.
  • the threshold value Vs is greater than or equal to the minimum permissible continuous power value PminCont1, PminCont2 for each inductor I1, I2.
  • the threshold value Vs is preferably greater than the values of the permissible minimum continuous power PminCont1, PminCont2 in order to artificially increase the power demanded on each inductor I1, I2 so as to limit the temperature rise of the IGBT switches.
  • the threshold value Vs may also be equal to the maximum value of the permissible minimum continuous power PminCont1 for the inductor I1 and the minimum continuous power admitted PminCont2 for the inductor I2.
  • the threshold value Vs may be between 1400 W and 1700 W.
  • this threshold value Vs may be equal to 1650 W.
  • the mixed feed phase is implemented when at least one of the set power values P1d, P2d is lower than this threshold value Vs.
  • the maximum value of the reference power values P1d, P2d at the threshold value Vs is compared with the comparison step E53.
  • the complete parallel mode can not be implemented, and the incomplete parallel mode is then implemented as will be described later with reference to FIG. figure 5 .
  • the complete parallel mode can not be implemented without departing too far from the user-requested setpoint values P1d, P2d and the incomplete parallel mode is then implemented.
  • the parallel power supply can then be used to supply the two inductors I1, I2 simultaneously during the entire program period Tprog.
  • this mixed feed is implemented when the sum of the two requested powers P1d and P2d is greater than the maximum continuous power admitted PmaxCont by the inductors I1, I2, and here substantially equal to 2300 W, and when at least 1 one of the two requested powers P1d, P2d is less than a predetermined threshold value Vs, of the order of the minimum continuous power admitted PminCont by the inductors I1, I2.
  • the mixed feed phase implements an alternating parallel mode during a program period Tprog.
  • the program period Tprog is a succession of sector periods.
  • the number of sector periods which constitute the program period Tprog is determined as a function of the power difference existing between the instantaneous power P1 p, P2p supplying the inductors I1, I2 during the parallel phase and the instantaneous power Palt supplying the inductors I1, I2 during the alternating phase.
  • the sum of the two absorbed powers P1p + P2p by each inductor I1, I2 is equal to the power available on the supply phase, and here 3600 W.
  • each inductor I1, I2 are equal and between a value of 1800 W and 2300 W.
  • the system consisting of the inductors I1, I2 absorbs 3600 W during the phase parallel feeding phase. mixed feed, then the instantaneous power Palt sent alternately on the two inductors I1, I2.
  • This power difference thus makes it possible to determine beforehand the maximum length of the program period Tprog.
  • Tprog program period of sufficiently long length for example equal to 15 seconds, likely to be suitable for the largest power difference, of the order of 1800 W.
  • the duration of the program period Tprog can be variable and determined case by case as a function of the actual difference between the instantaneous powers P1p, P2p.
  • the program period Tprog can vary between 4 and 15 s.
  • the user thus has a feeling of regularity in the power delivered to the container.
  • the duration Np of the parallel supply phase, the duration Nalt of the alternating power supply phase and the instantaneous powers P1 p, P2p, the supply voltage of the inductors I1, I2 during the supply phases in parallel and alternately are determined such that the average powers P1m, P2m delivered over the program period Tprog by the inductors I1, I2 associated respectively with containers to be heated are close to the desired power values P1d, P2d respectively associated with the two inductors I1, I2 and requested by the user.
  • the method implements calculation means making it possible to determine the duration Np of the parallel feeding phase.
  • N1alt and N2alt being the respective duration of supply during the alternating phase of each inductor I1, I2, that is to say the overall duration of supply of each inductor I1, I2.
  • np NPROG ⁇ Palt 2 - Palt ⁇ P ⁇ 1 ⁇ m + P ⁇ 2 ⁇ m / Palt 2 - Palt ⁇ P ⁇ 1 ⁇ p + P ⁇ 2 ⁇ p .
  • P1p and P2p are known by the calculation and P1 m and P2m are equal to the requested setpoints P1d and P2d.
  • the duration Np of the parallel supply phase is thus determined as a function of the duration Nprog of the program period Tprog, of the power Palt in the alternating phase, of the reference powers P1d, P2d requested on each inductor I1, I2 and instantaneous powers P1 p, P2p absorbed by each inductor I1, I2 during the parallel supply phase.
  • the value of the power Palt is necessarily between the maximum value of the minimum permissible continuous powers PminCont1, PminCont2 by the inductors I1, I2 and the minimum value of the maximum permissible continuous powers PmaxCont1, PmaxCont2 by the inductors I1, I2, that is, that is, between approximately 1400 W and 2300 W.
  • a value of the high power Palt for example at least 1800 W.
  • this value of the instantaneous power Palt can be set to the minimum value of the maximum permissible continuous powers PmaxCont1, PmaxCont2.
  • the value of the power Palt during the alternating phase it is possible to determine by the Flicker standard the value of the duration Nprog of the program period Tprog by the difference between the power consumed during the parallel phase (here 3600 W corresponding to the power of the mains phase) and the power consumed during the alternating power phase Palt.
  • this value of the duration Nprog can also be fixed and equal for example to 10 s.
  • One solution during the alternating feed phase is successively supplying the inductor I1 for a duration N1alt then the inductor I2 for a duration N2alt, or vice versa.
  • a second solution as illustrated in figure 5 consists of cutting into several pulses each duration N1alt, N2alt of the alternate feeding phase of each inductor I1, I2 in order to smooth the power distribution on the containers and to obtain a better average of the power in the container.
  • the distribution of the power supply on several alternating pulses is implemented starting from the minimum power demanded on one or the other of the two inductors I1, I2 and the minimum length of each pulse ⁇ , composed of a number of periods mains.
  • the number n of pulses ⁇ of minimum length obtained by division can not not be integer, so that, for example, the last building pulse ⁇ of the first inductor I1 is greater than the minimum length.
  • the duration of each pulse ⁇ for the alternate supply phase of the second inductor I2, obtained by division may also not correspond to an integer so that the duration of certain pulses ⁇ are prolonged to distribute the duration global N2alt on the alternating power phase.
  • the sum of the duration of the pulses ⁇ is equal to the overall duration N1alt, N2alt calculated for each inductor I1, I2 during the alternate feeding phase.
  • the mixed feed phase implements an incomplete parallel mode and comprises a parallel feed phase followed by an alternating feed phase in which only one of the inductors I1, I2 is fed, that is, ie the inductor I1, I2 for which the reference power P1d, P2d is greater than the predetermined threshold value Vs.
  • This mixed feed mode coupling a parallel power supply and alternating power supply inductors I1, I2 makes it possible to obtain at best on each inductor I1, I2 the requested reference power P1d, P2d during each program period Tprog.
  • An analysis step is carried out prior to a parallel supply phase or a mixed feed phase of inductors I1, I2.
  • this analysis step is carried out regularly during the power supply of the two inductors I1, I2, since the position of the pan on the furnace F1, F2 can vary during cooking and that the behavior
  • the resonant of the system constituted by the inductor I1, I2 and the pan can be modified in time, as the temperature rise in the container.
  • the analysis step comprises for each inductor I1, I2 a series of measurements implemented for a sample of target power values assigned to each inductor I1, I2.
  • the sample of nominal power values may comprise in particular a minimum reference power value Pmin equal to the minimum continuous power value admitted PminCont1, PminCont2 by each inductor I1, I2 and a maximum reference power value Pmax equal to the permissible maximum continuous power value PmaxCont1, PmaxCont2 by each inductor I1, I2.
  • Samples of desired power values may also include intermediate command power values between the minimum setpoint power value Pmin and the maximum setpoint power value Pmax used previously.
  • a relationship of the type P A x T + B is thus defined for each inductor I1, I2 covered with a container.
  • this relationship makes it possible to know the instantaneous power distribution on each inductor I1, I2, in particular when it operates in parallel with a period of the switching signal Tp.
  • the maximum setpoint power values Pmax and minimum Pmin are very close to each other, that is to say that the curve illustrated in FIG. the figure 6 is a straight segment of very small dimensions, or even reduced to a point, the operation of this system in parallel with another inductor-container system will not be possible.
  • the working frequency F T can be determined from the functions determined during the analysis step, connecting the period of the signal of cutting T p generated by the frequency generator 34 controlling the two inverters 31, 32 and the instantaneous power P1 p, P2p supplying each inductor I1, I2, the sum of the instantaneous powers P1p, P2p supplying each inductor I1, I2 during the parallel mode being equal to the maximum power provided by the power phase of the power supply.
  • a parallel supply phase can not be implemented for a container R2 (white square curve) and a container R6 (black diamond curve).
  • At least one of the instantaneous powers P1p, P2p can be outside the limits of authorized powers, for example between 1400 and 2300 Watts.
  • This type of container can be powered at low power.
  • the invention can be implemented with a half-bridge generator structure.

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Abstract

Un appareil de cuisson électrique comprend deux inducteurs (I1, I2) 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). Il comprend une unité de traitement (33) adaptée à mettre en oeuvre, une phase d'alimentation mixte composée d'une phase d'alimentation en parallèle des deux inducteurs (I1, I2) dans laquelle les deux inducteurs (I1, I2) sont alimentés respectivement par les deux onduleurs (31, 32) commandés à une même fréquence de travail, et d'une phase d'alimentation en alternance des deux inducteurs (I1, I2).

Description

  • La présente invention concerne un procédé d'alimentation en puissance de deux inducteurs montés en parallèle sur une même phase de puissance d'une alimentation électrique.
  • Elle concerne également un appareil de cuisson mettant en oeuvre ce procédé d'alimentation en puissance de deux inducteurs.
  • De manière générale, la présente invention concerne l'alimentation électrique des inducteurs d'un appareil de cuisson, et notamment d'une table de cuisson domestique mettant en oeuvre le chauffage par induction.
  • De manière classique, dans ces appareils de cuisson, les inducteurs sont alimentés respectivement par des onduleurs commandés à une fréquence de travail en fonction de la puissance de consigne attribuée à chaque inducteur.
  • Lorsque la fréquence de travail de l'onduleur est égale à la fréquence de résonance du circuit résonant formé par l'inducteur et un ustensile de cuisine placé sur celui-ci, l'inducteur génère dans l'ustensile de cuisine la plus grande puissance possible, et lorsqu'on commande l'onduleur de façon à éloigner la fréquence de travail de cette fréquence de résonance, la puissance générée par l'inducteur diminue.
  • En fonction du récipient à chauffer disposé sur l'inducteur (taille du récipient, matériau, position par rapport à l'inducteur), la puissance délivrée par l'inducteur ou la puissance restituée varie.
  • En pratique, comme décrit dans le document FR 2 783 370 , pour asservir la puissance délivrée par l'inducteur à une puissance de consigne, on mesure la puissance délivrée au niveau de l'inducteur, en mesurant un courant moyen circulant dans le circuit résonant formé par l'inducteur et le récipient et en multipliant la valeur du courant moyen par la valeur de la tension d'alimentation.
  • Cette puissance restituée est comparée à la puissance de consigne demandée et la fréquence de travail de l'onduleur est modifiée pour approcher par la valeur de la puissance restituée par l'inducteur, la valeur de la puissance de consigne.
  • Toutefois, lorsque ces inducteurs sont à proximité les uns des autres, le fonctionnement des onduleurs à une fréquence de travail différente a pour inconvénient de créer des interférences entre les inducteurs voisins fonctionnant à des fréquences différentes et voisines, et de générer des bruits audibles et gênants pour l'utilisateur.
  • Une solution pour éviter la génération de nuisances sonores consiste à monter les inducteurs en parallèle sur une même phase de puissance d'une alimentation électrique et à alimenter ces inducteurs par des onduleurs commandés par un même générateur de fréquence.
  • On connaît ainsi des tables de cuisson dans lequel les inducteurs sont alimentés par des onduleurs commandés par un signal de fréquence identique.
  • Toutefois, lorsque les inducteurs sont alimentés en parallèle, il n'est pas possible d'obtenir de variations de puissance significatives entre les deux inducteurs.
  • Ce mode de fonctionnement est donc uniquement bien adapté lorsque les puissances de consigne attribuées par l'utilisateur aux deux inducteurs sont voisines l'une de l'autre.
  • On connaît un tel dispositif d'alimentation dans le document FR 2 773 014 , dans lequel chaque inducteur est alimenté en permanence par un onduleur, le réglage de la puissance consommée étant réalisé en modifiant la fréquence de travail de l'onduleur.
  • Toutefois, un tel montage ne permet pas de faire varier de manière importante la puissance délivrée par chaque inducteur.
  • On connaît également des dispositifs conçus pour n'utiliser qu'un seul onduleur alimentant plusieurs inducteurs, ces dispositifs prévoyant d'alimenter chaque inducteur de façon cyclique, c'est-à-dire l'un après l'autre, par exemple au moyen d'un relais.
  • Pendant une phase d'alimentation en alternance, les inducteurs sont alimentés au prorata temporis de la puissance de consigne demandée.
  • Lorsqu'un inducteur est alimenté, la puissance instantanée est asservie sur la somme des valeurs de puissance de consigne associées aux deux inducteurs, la somme des valeurs de puissance de consigne étant limitée dans ce cas par la puissance admissible par un inducteur.
  • Toutefois, il est impossible d'obtenir par le mode d'alimentation en alternance certaines combinaisons de puissance.
  • La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités et de proposer un procédé d'alimentation en puissance de deux inducteurs montés en parallèle, permettant d'optimiser la plage de fonctionnement en puissance de ces deux inducteurs, alimentés par des onduleurs commandés par un même générateur de fréquence.
  • A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'alimentation en puissance à des valeurs de puissance de consigne de 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.
  • Selon l'invention, le procédé d'alimentation comprend une étape d'alimentation en puissance, cyclique sur des périodes prédéterminées, l'étape d'alimentation en puissance comportant, sur chaque période prédéterminée, une phase d'alimentation mixte composée d'une phase d'alimentation en parallèle des deux inducteurs dans laquelle les deux inducteurs sont alimentés respectivement par lesdits deux onduleurs commandés à une même fréquence de travail et d'une phase d'alimentation en alternance des deux inducteurs.
  • Ainsi, en couplant pendant la phase d'alimentation mixte une alimentation en parallèle et en alternance des inducteurs, il est possible d'alimenter de manière optimale deux inducteurs à des valeurs de puissance de consigne très différentes.
  • Dans la phase d'alimentation en parallèle, l'asservissement de puissance est réalisé à partir de la somme des puissances moyennes délivrées par les inducteurs, de sorte qu'elle soit proche de la somme des valeurs de puissance de consigne.
  • Toutefois, les puissances moyennes délivrées par chaque inducteur peuvent être elles-mêmes éloignées de la valeur de la puissance de consigne associée à chaque inducteur.
  • En couplant une phase d'alimentation en parallèle à une phase d'alimentation en alternance, il est possible d'obtenir sur une période prédéterminée de l'alimentation en puissance, une puissance moyenne délivrée par chaque inducteur proche de la valeur de la puissance de consigne demandée sur cet inducteur.
  • La phase d'alimentation en parallèle permet de lisser la puissance délivrée par les inducteurs et la phase d'alimentation en alternance permet d'octroyer des phases de repos lors du fonctionnement de chaque onduleur, évitant une surchauffe et usure prématurée des composants électroniques mis en oeuvre.
  • En pratique, une première durée de la phase d'alimentation en parallèle, une seconde durée de la phase d'alimentation en alternance et des puissances instantanées d'alimentation des inducteurs pendant les phases d'alimentation en parallèle et en alternance sont déterminées de sorte que les puissances moyennes délivrées sur ladite période prédéterminée par les inducteurs associés respectivement à des récipients à chauffer soient sensiblement égales respectivement aux valeurs de puissance de consigne associées respectivement aux deux inducteurs.
  • Le procédé d'alimentation conforme à l'invention permet ainsi de garantir que les puissances moyennes délivrées par les inducteurs sont les plus proches possibles des valeurs de puissance de consigne associées à chaque inducteur en ajustant les durées et les puissances instantanées d'alimentation sur les deux phases d'alimentation, en parallèle et en alternance.
  • Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la puissance instantanée admise par chaque inducteur alimenté par un onduleur étant comprise entre une puissance continue minimale et une puissance continue maximale, la phase d'alimentation mixte est mise en oeuvre au moins lorsque la somme des valeurs de puissance de consigne est supérieure à la puissance continue maximale et au moins une des valeurs de puissance de consigne est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée, supérieure ou égale à la valeur de la puissance continue minimale.
  • Dès lors que la somme des valeurs de puissance de consigne est supérieure à la puissance continue maximale, une phase d'alimentation alternée seule ne peut être mise en oeuvre, en délivrant de manière alternée à chaque inducteur la somme des puissances de consigne.
  • La puissance instantanée délivrée devant être inférieure à la puissance continue maximale, un mode d'alimentation en alternée conduirait nécessairement sur au moins l'un des inducteurs à ne pas atteindre la valeur de puissance de consigne demandée.
  • En couplant une phase d'alimentation en alternance à une phase d'alimentation en parallèle pendant la phase d'alimentation mixte, il est possible d'obtenir les valeurs de puissance de consigne au niveau des puissances moyennes délivrées par les deux inducteurs, sur chaque période prédéterminée de l'étape d'alimentation cyclique.
  • En pratique, la valeur de seuil prédéterminée est sensiblement égale à une valeur maximale de puissance minimale continue admise par les deux inducteurs.
  • Dans ce cas-là, au moins une des valeurs de puissance de consigne associée à un inducteur étant inférieure à la valeur de puissance continue minimale, une phase d'alimentation en parallèle à une valeur de puissance instantanée nécessairement supérieure à la valeur de puissance continue minimale conduirait alors à dépasser la valeur de puissance de consigne associée à cet inducteur.
  • L'association d'une phase d'alimentation en alternance à la phase d'alimentation en parallèle permet ainsi sur une période prédéterminée d'obtenir en moyenne une puissance délivrée par chaque inducteur proche de la valeur de puissance de consigne.
  • En pratique, si les valeurs de puissance de consigne sont inférieures à la valeur de seuil prédéterminée, les deux inducteurs sont alimentés sur plusieurs impulsions alternées pendant la phase d'alimentation en alternance.
  • Il est possible ainsi de lisser la puissance délivrée par chaque inducteur dans le temps sur la phase d'alimentation en alternance et d'éviter d'avoir une période de durée trop importante pendant laquelle l'un des inducteurs n'est pas alimenté, conduisant à un chauffage par à coup du récipient, généralement mal ressenti par l'utilisateur et donnant de mauvais résultats culinaires.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape préalable de détermination de la période prédéterminée en fonction des puissances instantanées d'alimentation des inducteurs pendant la phase d'alimentation en parallèle et en alternance.
  • Cette étape préalable permet de modifier la valeur de la période prédéterminée lors de l'alimentation de deux inducteurs associés à des récipients à chauffer, pour tenir compte au mieux des différences de puissance instantanées pendant l'étape d'alimentation.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'analyse des inducteurs associés respectivement à des récipients à chauffer, cette étape étant adaptée à déterminer une fonction entre la période du signal de découpage généré par le générateur de fréquence commandant lesdits onduleurs et une puissance instantanée alimentant chaque inducteur, ladite étape d'analyse comprenant des mesures mises en oeuvre pour un échantillon de valeurs de puissance de consigne attribuées auxdits deux inducteurs.
  • Cette étape d'analyse permet de connaître la répartition de puissance lors d'une phase d'alimentation en parallèle des deux inducteurs, cette répartition étant dépendante notamment du type de récipient (taille, matériau) et de son positionnement au-dessus de chaque inducteur.
  • Selon un autre aspect de l'invention, un appareil de cuisson, et notamment une table de cuisson domestique, comprenant au moins deux foyers de cuisson comportant respectivement 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, comprend une unité de traitement adaptée à commander à une même fréquence de travail lesdits onduleurs et à mettre en oeuvre un procédé d'alimentation en puissance à des valeurs de puissance de consigne desdits deux inducteurs conformément à l'invention.
  • Cet appareil de cuisson présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le procédé d'alimentation en puissance mis en oeuvre.
  • 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 ;
    • les figures 4A et 4B sont des schémas illustrant un algorithme du procédé d'alimentation en puissance selon un mode de réalisation de l'invention;
    • la figure 5 illustre schématiquement différents modes d'alimentation de deux inducteurs sur une période prédéterminée d'une alimentation en puissance ; et
    • la figure 6 illustre des courbes de variation de puissance en fonction de la période d'un signal de découpage.
  • On va décrire tout d'abord en référence à la figure 1 un appareil de cuisson selon un premier mode de réalisation de l'invention.
  • Dans cet exemple, 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 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 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 I1, I2 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 I1, 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 à laquelle les transistors des onduleurs 31,32 sont conducteurs ou se bloquent.
  • Comme indiqué précédemment, dans la présente invention, on considère que les signaux de fréquence FT1, FT2 sont identiques pour chaque inducteur I1, I2 et appelés par la suite fréquence de travail FT.
  • Le fonctionnement des onduleurs 31, 32 à une fréquence de travail identique FT permet ainsi de supprimer les interférences au niveau des inducteurs I1, I2, et ainsi d'éviter la génération de bruit audible gênant pour l'utilisateur.
  • L'unité de traitement 33 est ainsi adaptée à commander un générateur de fréquence 34 adapté à générer une fréquence de travail FT identique pour chaque onduleur 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, I2.
  • 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 Icom, 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 Icom 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 .
  • On va décrire à présent en référence aux figures 4A et 4B le procédé d'alimentation en puissance des deux inducteurs I1, I2 mis en oeuvre conformément à l'invention dans le dispositif décrit à la figure 3.
  • L'algorithme de traitement décrit ci-après permet de répartir la puissance sur chaque inducteur I1, I2 en tenant compte de différents paramètres.
  • Dans son principe, la répartition de puissance réalisée par l'algorithme de traitement doit permettre d'obtenir au niveau de chaque inducteur I1, I2 une puissance restituée proche de la puissance de consigne demandée par l'utilisateur.
  • Cette puissance restituée correspond. à la puissance restituée par chaque inducteur I1, I2 sur une période de temps prédéterminée, appelée par la suite période programme Tprog.
  • On rappelle que la norme EN-61000-3-3 sur le réseau électrique (norme Flicker) fixe un nombre maximal de variations de la tension par minute, en fonction de l'amplitude de la variation.
  • De manière connue, la valeur de la période programme Tprog est déterminée en fonction d'un nombre maximal de variations de puissance autorisé dans une minute.
  • On considère ici, à titre d'exemple non limitatif, une période programme Tprog de durée fixe, de l'ordre de 10 s.
  • Lors du fonctionnement des foyers de cuisson, une puissance de consigne est définie par l'utilisateur pour l'un et/ou l'autre inducteur I1, I2.
  • On définit ainsi P1d, la puissance demandée sur l'inducteur I1 et P2d, la puissance demandée sur l'inducteur I2.
  • Une étape de test E41 permet tout d'abord de vérifier si la puissance au niveau de la table de cuisson 10 est demandée uniquement sur l'un des deux inducteurs I1, I2.
  • Dans l'affirmative, on vérifie si la puissance demandée est inférieure à une puissance minimale continue admise par un inducteur I1, I2.
  • Dans la suite, on considère que lorsqu'un seul des deux inducteurs I1, I2 est en fonctionnement, il s'agit du premier inducteur I1.
  • Bien entendu, la description qui suit s'applique de manière identique au second inducteur I2.
  • On vérifie ainsi dans une étape de test E42 si la puissance demandée P1d sur l'inducteur I1 est inférieure à une puissance minimale continue admise PminCont1.
  • La puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 sur chaque inducteur I1, I2 dépend en particulier de l'onduleur 31, 32, et notamment du fonctionnement de l'interrupteur IGBT, c'est-à-dire de ses possibilités de commutation.
  • 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.
  • A titre d'exemple non limitatif, la puissance minimale continue admise PminCont peut être ici égale à 1400 W.
  • A la puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 pour chaque inducteur I1, I2 correspond, pour la période du signal de découpage T généré par le générateur de fréquence 34, une valeur minimale Tmin1, Tmin2 autorisée.
  • Si la puissance demandée P1d est inférieure à la puissance minimale continue admise PminCont1, alors l'alimentation de l'inducteur I1 est réalisée suivant un mode découpé simple.
  • Ce mode découpé simple est illustré à la figure 5. L'inducteur I1 est ainsi alimenté en commandant l'onduleur 31 avec un signal de découpage de période Tmin1, correspondant à la valeur minimale autorisée, dépendant de la puissance minimale continue admise PminCont1.
  • Sur chaque période programme Tprog, l'inducteur I1 est alimenté au prorata temporis de cette période pour atteindre la valeur de la puissance demandée P1d.
  • En alternant ainsi une période de commutation et une période de non commutation de l'onduleur 31 sur la période programme Tprog, il est possible d'atteindre la valeur de consigne au niveau de la puissance demandée P1d sur l'inducteur I1.
  • En revanche, si à l'issue de l'étape de test E42, la puissance demandée P1d est supérieure à la puissance minimale continue admise PminCont1, l'alimentation de l'inducteur I1 peut être réalisée selon un mode continu simple illustré à la figure 5.
  • Dans ce cas, l'inducteur I1 est alimenté en permanence par commutation de l'onduleur 31 selon une fréquence de travail FT associée à la puissance demandée P1d.
  • On notera en outre que la puissance demandée P1d sur l'inducteur I1 doit également être inférieure à une puissance maximale continue admise PmaxCont1 par l'inducteur I1, dépendant également des composants de l'onduleur 31, et notamment de l'interrupteur IGBT.
  • A titre d'exemple, cette puissance maximale continue admise PmaxCont1 peut être de l'ordre de 2300 W.
  • Comme précédemment, à la puissance maximale continue admise PmaxCont1, PmaxCont2 par chaque inducteur I1, I2 correspond une valeur maximale Tmax1, Tmax2 autorisée pour la période du signal de découpage T adressé par le générateur de fréquence 34 à l'onduleur 31, 32.
  • Si une puissance est demandée sur les deux inducteurs I1, I2 à l'issue de l'étape de test E41, on vérifie successivement dans deux étapes de test E43, E44 si chaque récipient associé à chaque inducteur I1, I2 accepte un fonctionnement en mode parallèle.
  • On rappelle que dans un mode parallèle, les deux inducteurs I1, I2 sont alimentés simultanément avec un signal de commande respectif associé à une même période du signal de découpage T, égale à la valeur Tp dans ce mode parallèle.
  • Dans ce cas, l'unité de traitement 33 est adaptée à asservir la puissance de sorte que les deux puissances mesurées sur chaque inducteur I1, I2 ne soient pas trop éloignées respectivement de la valeur de consigne P1d, P2d et que la somme des puissances mesurées ne soient pas non plus trop éloignées de la somme des valeurs de consigne P1d + P2d.
  • Si l'un des deux récipients n'accepte pas le mode parallèle, seule une alimentation selon un mode alterné peut être mise en oeuvre.
  • L'acceptation par chaque récipient du mode parallèle est déterminée lors de la caractérisation du comportement du récipient et sera décrite ultérieurement en référence à la figure 6.
  • Si les deux récipients acceptent le mode parallèle, une étape de comparaison E45 permet en outre de vérifier si la somme des puissances demandées P1d + P2d est supérieure à la puissance maximale continue admise PmaxCont1, PmaxCont2 par chaque inducteur I1, I2.
  • On notera dans la suite la puissance maximale continue admise PmaxCont la valeur maximale de la puissance maximale continue admise PmaxCont1 par l'inducteur I1 et la puissance maximale continue admise PmaxCont2 par l'inducteur I2 : PmaxCont = Max PmaxCont ⁢ 1 , PmaxCont ⁢ 2
    Figure imgb0001
  • Si la somme des puissances demandées P1d + P2d n'est pas supérieure à la puissance maximale continue admise PmaxCont, l'alimentation des deux inducteurs I1, I2 est réalisée par alternance comme illustrée à la figure 5.
  • Dans ce cas, une étape de test E46 permet en outre de vérifier si la somme des puissances demandées P1d + P2d est inférieure à la puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 sur chaque inducteur I1, I2.
  • On notera dans la suite la puissance minimale continue admise PminCont la valeur minimale de la puissance minimale continue admise PminCont1 par l'inducteur I1 et la puissance minimale continue admise PminCont2 par l'inducteur I2 : PminCont = min PminCont ⁢ 1 , PminCont ⁢ 2
    Figure imgb0002
  • Si la somme des puissances demandées P1d + P2d est inférieure à la puissance minimale continue admise PminCont, l'alimentation des deux inducteurs I1, I2 est mise en oeuvre selon un mode alterné incomplet.
  • Dans la négative, l'alimentation des deux inducteurs I1, I2 est mise en oeuvre selon un mode alterné complet.
  • Ces modes alternés complet ou incomplet sont illustrés à la figure 5.
  • Dans le mode alterné incomplet, on fixe la puissance d'alimentation en alternance Palt de chaque inducteur I1, I2 à la puissance minimale continue admise PminCont.
  • On détermine, sur chaque période programme Tprog, la durée de fonctionnement des onduleurs 31, 32 alimentant chaque inducteur I1, I2 de telle sorte que la puissance moyenne P1m, P2m sur cette période programme Tprog, restituée par chaque inducteur I1, I2, soit la plus proche possible de la puissance demandée P1d, P2d.
  • Plutôt que d'alimenter pendant une première durée un des inducteurs I1, puis pendant une deuxième durée le second inducteur I2, il est préférable d'alimenter les deux inducteurs I1, I2 sur plusieurs impulsions alternées pendant la période programme Tprog afin d'homogénéiser dans le temps la puissance fournie à chaque inducteur I1, I2.
  • Cette alternance de fonctionnement des deux inducteurs I1, I2 pendant la période programme Tprog permet de lisser la puissance fournie pendant cette période et est moins visible au niveau du récipient par l'utilisateur.
  • En pratique, pour déterminer la répartition dans le mode alterné incomplet de puissance, on considère la longueur de la plus petite impulsion possible pour réaliser l'alternance de fonctionnement des onduleurs 31, 32.
  • Cette longueur de plus petite impulsion τ est fixée par l'unité de traitement 33 et correspond à la durée minimale nécessaire pour alterner le fonctionnement des deux onduleurs 31, 32 au niveau de l'unité de traitement 33.
  • A titre d'exemple, cette plus petite longueur d'impulsion τ peut être de l'ordre de 100 millisecondes.
  • En considérant dans l'exemple illustré à la figure 5 que la puissance demandée P2d sur l'inducteur I2 est inférieure à la puissance demandée P1d sur l'inducteur I1, la puissance demandée P2d commande le nombre d'impulsions de plus petite longueur τ.
  • En pratique, on considère la durée de fonctionnement globale de l'inducteur I2 sur la période programme Tprog, calculée au prorata temporis pour obtenir la puissance demandée P2d en fournissant une puissance instantanée Palt de l'ordre de PminCont, et on divise cette durée de fonctionnement globale par la durée des impulsions τ de plus petite longueur.
  • On obtient ainsi un nombre n d'impulsions τ d'alternance. En divisant ensuite la durée de fonctionnement globale de l'inducteur I1 sur la période programme Tprog, calculée au prorata temporis pour obtenir la puissance demandée P1d sur l'inducteur I1 en adressant la puissance instantanée Palt sur l'inducteur I1, par le nombre n d'impulsions τ, on peut déterminer la longueur de chaque impulsions de fonctionnement du premier inducteur I1.
  • Le mode alterné complet est mis en oeuvre de la même manière, de préférence par des impulsions τ alternées sur la période programme Tprog. Dans ce cas, la puissance alternée Palt fournie à chaque inducteur I1, I2 est par exemple égale à la somme des puissances demandées P1d + P2d dès lors que cette somme des puissances de consigne est bien comprise entre la valeur minimale des puissances maximales continues admises PmaxCont1, PmaxCont2 et la valeur maximale des puissances minimales continues admises PminCont1, PminCont2 par les inducteurs I1, I2.
  • Comme précédemment, la puissance demandée la plus faible sur les deux inducteurs I1, I2 détermine le nombre n d'impulsions τ d'alternance sur la période programme Tprog, la longueur de chaque impulsion τ d'alternance dépendant de la puissance demandée sur chaque inducteur I1, I2.
  • A l'issue de l'étape de comparaison E45, si la somme des puissances demandées P1d + P2d sur chaque inducteur I1, I2 est supérieure à la puissance maximale continue admise PmaxCont, une phase d'alimentation en alternée comme décrite précédemment ne permet pas de fournir toute la puissance nécessaire pour atteindre les valeurs de consigne P1d, P2d.
  • Conformément à l'invention, il est alors envisagé de mettre en oeuvre une étape d'alimentation de puissance, sur chaque période programme Tprog, dans laquelle une phase d'alimentation mixte est mise en oeuvre, composée d'une phase d'alimentation en parallèle des deux inducteurs I1, I2 et d'une phase d'alimentation en alternance des deux inducteurs I1, I2.
  • On doit par conséquent tout d'abord vérifier la possibilité de mettre en oeuvre simultanément l'alimentation des deux inducteurs I1, I2 recouverts par des récipients.
  • En mode parallèle, la puissance totale consommée est asservie par la puissance fournie par l'alimentation secteur, et par exemple, est égale à 3600 W.
  • En considérant la période du signal de découpage Tp lorsque les deux inducteurs I1, I2 sont alimentés en parallèle, c'est-à-dire simultanément, une relation permet de connaître la puissance instantanée P1p, P2p répartie sur chaque inducteur I1, I2, et qui dépend notamment du récipient placé sur cet inducteur (taille du récipient, matériau, positionnement par rapport à l'inducteur).
  • Ainsi, dans un mode parallèle, la somme des puissances instantanées P1p, P2p par chaque inducteur I1, I2 correspond à la puissance absorbée sur le réseau : P ⁢ 1 ⁢ p + P ⁢ 2 ⁢ p = 3600 W .
    Figure imgb0003
  • En revanche, chaque puissance P1p et P2p n'est pas forcément égale bien que la fréquence de travail FT des onduleurs 31, 32, correspondant à la période du signal de découpage Tp, soit identique.
  • Il est possible de caractériser la puissance absorbée par chaque inducteur I1, I2 lors d'un fonctionnement en parallèle, préalablement à la mise en oeuvre de l'étape de répartition.
  • Cette caractérisation sera décrite ultérieurement en référence à la figure 6.
  • En pratique, une relation linéaire relie la puissance instantanée P1 p, P2p par chaque inducteur I1, I2 à la période du signal de découpage Tp selon les équations suivantes : P ⁢ 1 ⁢ p = A ⁢ 1 × T p + B ⁢ 1
    Figure imgb0004
     P ⁢ 2 ⁢ p = A ⁢ 2 × T p + B ⁢ 2
    Figure imgb0005
  • On peut ainsi calculer dans une étape de calcul E47 illustrée à la figure 4B la valeur de la période du signal de découpage Tp par connaissance des coefficients A1, B1, A2, B2 déterminés lors de la caractérisation des récipients.
  • Une étape de test E48 permet ensuite de comparer la période du signal de découpage Tp lors d'un fonctionnement parallèle à la valeur minimale Tmin autorisée pour la période du signal de découpage T et à la valeur maximale Tmax autorisée pour la période du signal de découpage T.
  • Comme indiqué précédemment, ces valeurs maximale et minimale Tmin et Tmax dépendent des composants électroniques et sont liées aux puissances PminCont1, PminCont2 et PmaxCont1, PmaxCont2 pouvant être délivrées par commutation des onduleurs 31, 32.
  • La valeur minimale Tmin autorisée pour la période du signal de découpage T est la valeur maximale des valeurs minimales Tmin1, Tmin2 autorisées pour la période du signal de découpage T sur chaque onduleur 31, 32 et la valeur maximale Tmax autorisée pour la période du signal de découpage T est la valeur minimale des valeurs maximales Tmax1, Tmax2 autorisées pour la période du signal de découpage T sur chaque onduleur 31, 32 : Tmin = max Tmin ⁢ 1 , Tmin ⁢ 2
    Figure imgb0006
     Tmax = min Tmax ⁢ 1 , Tmax ⁢ 2
    Figure imgb0007
  • Si la période du signal de découpage en parallèle Tp n'est pas supérieure à la valeur minimale autorisée Tmin et inférieure à la valeur maximale autorisée Tmax, le mode parallèle ne peut pas être mis en oeuvre et, à l'issue de l'étape de test E48, le mode alterné complet est mis en oeuvre comme décrit précédemment.
  • Toutefois, ce mode alterné complet ne permettra pas d'atteindre la puissance demandée P1d, P2d sur chaque inducteur I1, I2.
  • En revanche, si à l'issue de l'étape de test E48, la période du signal de découpage en parallèle Tp est comprise entre la valeur minimale Tmin et la valeur maximale Tmax autorisées pour la période du signal de découpage, on détermine pour un premier inducteur, et par exemple l'inducteur I1, la puissance instantanée sur cet inducteur en fonction de la caractérisation du récipient décrit précédemment.
  • En pratique, une étape de calcul E49 permet de déterminer cette puissance instantanée P1p par la formule suivante : P ⁢ 1 ⁢ p = A ⁢ 1 × T p + B ⁢ 1.
    Figure imgb0008
  • Une étape de comparaison E50 permet de nouveau de vérifier que la valeur de la puissance instantanée P1p pendant la phase parallèle est bien supérieure à la puissance minimale continue admise PminCont1 par l'inducteur I1 et inférieure à la puissance maximale continue admise PmaxCont1 par l'inducteur I1.
  • Dans la négative, le mode parallèle ne peut être mis en oeuvre et le procédé d'alimentation en puissance des deux inducteurs I1, I2 met en oeuvre comme indiqué précédemment le mode alterné complet.
  • Dans la positive, des étapes de calcul E51 et de comparaison E52 sont mises en oeuvre de manière analogue aux étapes de calcul E49 et de comparaison E50 pour le second inducteur I2.
  • Si à l'étape de comparaison E52, la valeur de la puissance instantanée P2p dans la phase parallèle n'est pas supérieure à la puissance minimale continue admise PminCont2 ou inférieure à la puissance maximale continue admise PmaxCont2 par l'inducteur I2, le mode parallèle ne peut pas être mis en oeuvre et le procédé d'alimentation en puissance des deux inducteurs I1, I2 met en oeuvre comme indiqué précédemment le mode alterné complet.
  • Si le test à l'issue de l'étape de comparaison E52 est positif, on compare dans une étape de comparaison E53 les valeurs des puissances demandées P1d, P2d sur chaque inducteur I1, I2 à une valeur seuil Vs.
  • La valeur seuil Vs est supérieure ou égale à la valeur de la puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 pour chaque inducteur I1, I2.
  • La valeur seuil Vs est de préférence supérieure aux valeurs de la puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 afin d'augmenter artificiellement la puissance demandé sur chaque inducteur I1, I2 de façon à limiter l'échauffement des interrupteurs IGBT.
  • La valeur seuil Vs peut aussi être égale à la valeur maximale de la puissance minimale continue admise PminCont1 pour l'inducteur I1 et de la puissance minimale continue admise PminCont2 pour l'inducteur I2.
  • Dans ce mode de réalisation où les valeurs PminCont1 et PminCont2 sont sensiblement identiques et égales à 1400 W, la valeur seuil Vs peut être comprise entre 1400 W et 1700 W.
  • A titre d'exemple non limitatif, cette valeur seuil Vs peut être égale à 1650 W.
  • En pratique, la phase d'alimentation mixte est mise en oeuvre lorsqu'au moins une des valeurs de puissance de consigne P1d, P2d est inférieure à cette valeur de seuil Vs.
  • Dans ce mode de réalisation pratique, on compare à l'étape de comparaison E53 la valeur maximale des valeurs de puissance de consigne P1d, P2d à la valeur de seuil Vs.
  • Si cette valeur maximale n'est pas supérieure à la valeur seuil Vs, c'est-à-dire que les deux valeurs de puissance de consigne P1d, P2d sont inférieures à la valeur seuil Vs, alors une phase d'alimentation mixte peut être mise en oeuvre selon un mode parallèle alterné qui va être décrit ci-après en référence à la figure 5.
  • Si en sortie de l'étape de comparaison E53, l'une des valeurs de puissance de consigne P1d, P2d est inférieure à la valeur seuil Vs et l'autre des valeurs de puissance de consigne P1d, P2d est supérieure à la valeur seuil Vs, une phase d'alimentation mixte peut être mise en oeuvre selon un mode parallèle incomplet qui va être décrit ultérieurement en référence à la figure 5.
  • En revanche, si la somme des puissances demandées P1d + P2d est supérieure à la puissance maximale continue admise PmaxCont, mais que les deux puissances demandées P1d, P2d sont supérieures à la valeur seuil Vs et sont proches l'une de l'autre, une alimentation en parallèle selon un mode parallèle complet est mise en oeuvre pour alimenter simultanément pendant toute la période programme Tprog les deux inducteurs I1, I2.
  • En pratique, on vérifie dans deux étapes de test successives E54, E55 si les tolérances sur les puissances demandées P1d, P2d et les puissances instantanées P1p, P2p pendant la phase parallèle permettent d'utiliser le mode parallèle complet sans trop s'éloigner des puissances demandées par l'utilisateur.
  • Dans la première étape de test E54, on vérifie que l'écart en valeur absolue entre chaque valeur de puissance demandée P1d, P2d et une valeur moyenne de 1800 W reste inférieure à 150 W.
  • Dans la négative, le mode parallèle complet ne peut pas être mis en oeuvre, et le mode parallèle incomplet est alors mis en oeuvre comme cela sera décrit ultérieurement en référence à la figure 5.
  • Dans l'affirmative, on vérifie dans la seconde étape de test E55 si l'écart en valeur absolue entre les valeurs de puissance instantanée P1 p, P2p pendant la phase parallèle et une valeur moyenne de puissance de 1800 W reste faible, et par exemple inférieure à 200 W.
  • Dans la négative, le mode parallèle complet ne peut pas être mis en oeuvre sans trop s'éloigner des valeurs de puissance de consigne P1d, P2d demandées par l'utilisateur et le mode parallèle incomplet est alors mis en oeuvre.
  • Dans l'affirmative, l'alimentation en parallèle peut alors être mise en oeuvre pour alimenter simultanément pendant toute la période programme Tprog les deux inducteurs I1, I2.
  • On va décrire à présent en référence à la figure 5 le calcul des paramètres nécessaires pour mettre en oeuvre l'alimentation mixte dans laquelle un mode parallèle et un mode alterné sont mis en oeuvre sur une période programme Tprog.
  • On rappelle que cette alimentation mixte est mise en oeuvre lorsque la somme des deux puissances demandées P1d et P2d est supérieure à la puissance maximale continue admise PmaxCont par les inducteurs I1, I2, et ici sensiblement égale à 2300 W, et lorsqu'au moins l'une des deux puissances demandées P1d, P2d est inférieure à une valeur seuil prédéterminée Vs, de l'ordre de la puissance minimale continue admise PminCont par les inducteurs I1, I2.
  • On va décrire ci-après un exemple de réalisation dans lequel les deux puissances demandées P1 d, P2d sont inférieures à la valeur seuil Vs, et par exemple inférieures à 1400 W.
  • Dans ce cas, en revenant à la figure 5, la phase d'alimentation mixte met en oeuvre un mode parallèle alterné pendant une période programme Tprog.
  • Dans ce mode de fonctionnement, sur chaque période programme Tprog, il existe une phase d'alimentation en parallèle suivie d'une phase en alimentation alternée.
  • La période programme Tprog est une succession de périodes secteur.
  • Comme indiqué précédemment, selon la norme Flicker, le nombre de périodes secteur qui constituent la période programme Tprog est déterminé en fonction de l'écart de puissance existant entre la puissance instantanée P1 p, P2p alimentant les inducteurs I1, I2 pendant la phase parallèle et la puissance instantanée Palt alimentant les inducteurs I1, I2 pendant la phase alternée.
  • En pratique, pendant la phase d'alimentation en parallèle, la somme des deux puissances absorbées P1p + P2p par chaque inducteur I1, I2 est égale à la puissance disponible sur la phase d'alimentation, et ici 3600 W.
  • Pendant la phase d'alimentation alternée, les puissances absorbées Palt par chaque inducteur I1, I2 sont égales et comprises entre une valeur de 1800 W et de 2300 W.
  • Ainsi, vu du réseau électrique, le système constitué des inducteurs I1, I2 absorbe 3600 W pendant la phase d'alimentation parallèle du mode d'alimentation mixte, puis la puissance instantanée Palt envoyée alternativement sur les deux inducteurs I1, I2.
  • Cet écart de puissance permet ainsi de déterminer au préalable la longueur maximale de la période programme Tprog.
  • Il est possible de fixer préalablement la valeur de la période programme Tprog de telle sorte qu'elle soit en conformité avec la norme Flicker quel que soit l'écart existant entre les puissances instantanées P1 p, P2p, Palt d'alimentation des inducteurs I1, I2 pendant la phase parallèle et la phase alternée.
  • Il suffit de considérer une période programme Tprog de longueur suffisamment longue, et par exemple égale à 15 secondes, susceptible de convenir pour l'écart de puissance le plus important, de l'ordre de 1800 W.
  • Selon un autre mode de réalisation, la durée de la période programme Tprog peut être variable et déterminée au cas par cas en fonction de l'écart réel entre les puissances instantanées P1p, P2p.
  • On peut donc à partir de la norme Flicker, fixant un nombre maximal de variations de tension par minute en fonction de la valeur de la variation de tension, en déduire une durée de période programme Tprog minimale pour un écart donné de puissance instantanée. Il est ainsi possible de définir la longueur de la période programme Tprog en fonction de l'écart existant entre la puissance instantanée P1p, P2p, ici 3600 W, pendant la phase parallèle et la puissance instantanée Palt pendant la phase alternée de la phase d'alimentation mixte.
  • A titre d'exemple, pour un écart de puissance pouvant varier entre 1300 et 1800 W, la période programme Tprog peut varier entre 4 et 15 s.
  • En ajustant au mieux la longueur de la période programme Tprog à l'écart de puissance, on évite de surdimensionner la période programme Tprog.
  • En effet, plus la période programme Tprog 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 au récipient.
  • Au contraire, si la longueur de la période programme Tprog est longue, des écarts de puissance importants se produiront d'une période programme Tprog à l'autre, donnant une impression d'irrégularité dans la puissance délivrée au récipient.
  • En pratique, la durée Np de la phase d'alimentation en parallèle, la durée Nalt de la phase d'alimentation en alternance et les puissances instantanées P1 p, P2p, Palt d'alimentation des inducteurs I1, I2 pendant les phases d'alimentation en parallèle et en alternance sont déterminées de telle sorte que les puissances moyennes P1m, P2m délivrées sur la période programme Tprog par les inducteurs I1, I2 associés respectivement à des récipients à chauffer soient proches des valeurs de puissance de consigne P1d, P2d associées respectivement aux deux inducteurs I1, I2 et demandées par l'utilisateur.
  • Afin de déterminer les durées Np, Nalt respectives de chaque phase d'alimentation parallèle et alternée et les puissances instantanées P1p, P2p, Palt alimentant chaque inducteur I1, I2, le procédé met en oeuvre des moyens de calcul permettant de déterminer la durée Np de la phase d'alimentation en parallèle.
  • Comme indiqué précédemment, pendant la phase d'alimentation en parallèle, les puissances instantanées P1p, P2p envoyées sur chaque inducteur I1, I2 répondent aux équations suivantes : P ⁢ 1 ⁢ p + P ⁢ 2 ⁢ p = 3600 W
    Figure imgb0009
     P ⁢ 1 ⁢ p = A ⁢ 1 × T p + B ⁢ 1
    Figure imgb0010
     P ⁢ 2 ⁢ p = A ⁢ 2 × T p + B ⁢ 2
    Figure imgb0011
  • Il est possible de déterminer par ces équations la valeur des puissances instantanées P1p et P2p.
  • Par ailleurs, sur la durée Nprog de la période programme Tprog, on a l'équation suivante : Nprog = Np + N ⁢ 1 ⁢ alt + N ⁢ 2 ⁢ alt
    Figure imgb0012
    où N ⁢ 1 ⁢ alt + N ⁢ 2 ⁢ alt = Nalt ,
    Figure imgb0013
  • N1alt et N2alt étant la durée respective d'alimentation pendant la phase alternée de chaque inducteur I1, I2, c'est-à-dire la durée globale d'alimentation de chaque inducteur I1, I2.
  • La puissance moyenne P1m, P2m restituée ainsi par chaque inducteur I1, I2 répond aux équations suivantes : P ⁢ 1 ⁢ m = Np × P ⁢ 1 ⁢ p + N ⁢ 1 ⁢ alt × Palt / Nprog
    Figure imgb0014
     P ⁢ 2 ⁢ m = Np × P ⁢ 2 ⁢ p + N ⁢ 2 ⁢ alt × Palt / Nprog ,
    Figure imgb0015
  • En combinant les équations précédentes, on aboutit à l'équation suivante : Np = Nprog × Palt 2 - Palt × P ⁢ 1 ⁢ m + P ⁢ 2 ⁢ m / Palt 2 - Palt × P ⁢ 1 ⁢ p + P ⁢ 2 ⁢ p .
    Figure imgb0016
  • P1p et P2p sont connues par le calcul et P1 m et P2m sont égales aux valeurs de consigne demandées P1d et P2d.
  • La durée Np de la phase d'alimentation en parallèle est ainsi déterminée en fonction de la durée Nprog de la période programme Tprog, de la puissance Palt dans la phase alternée, des puissances de consigne P1d, P2d demandées sur chaque inducteur I1, I2 et des puissances instantanées P1 p, P2p absorbées par chaque inducteur I1, I2 pendant la phase d'alimentation en parallèle.
  • On définit ainsi une valeur de la puissance Palt pendant la phase alternée.
  • La valeur de la puissance Palt est nécessairement comprise entre la valeur maximale des puissances minimales continues admises PminCont1, PminCont2 par les inducteurs I1, I2 et la valeur minimale des puissances maximales continues admises PmaxCont1, PmaxCont2 par les inducteurs I1, I2, c'est-à-dire ici comprise entre sensiblement 1400 W et 2300 W.
  • Il est préférable de choisir une valeur de la puissance Palt élevée, et par exemple au moins égale à 1800 W.
  • A titre d'exemple, cette valeur de la puissance instantanée Palt peut être fixée à la valeur minimale des puissances maximales continues admises PmaxCont1, PmaxCont2.
  • Connaissant la valeur de la puissance Palt pendant la phase alternée, il est possible de déterminer par la norme Flicker la valeur de la durée Nprog de la période programme Tprog par la différence entre la puissance consommée pendant la phase parallèle (ici 3600 W correspondant à la puissance de la phase de secteur) et la puissance consommée pendant la phase d'alimentation alternée Palt.
  • Comme indiqué précédemment, cette valeur de la durée Nprog peut également être fixe et égale par exemple à 10 s.
  • Connaissant ainsi la valeur Nprog, l'équation précédente permet de connaître la durée Np de la phase d'alimentation parallèle.
  • On peut déduire des équations précédentes les durées globales N1alt et N2alt d'alimentation des inducteurs I1, I2 pendant la phase d'alimentation alternée selon les formules suivantes : N ⁢ 1 ⁢ alt = P ⁢ 1 ⁢ d × Nprog - P ⁢ 1 ⁢ p × Np / Palt
    Figure imgb0017
     N ⁢ 2 ⁢ alt = P ⁢ 2 ⁢ d × Nprog - P ⁢ 2 ⁢ p × Np / Palt
    Figure imgb0018
  • Une solution pendant la phase d'alimentation en alternée est d'alimenter successivement l'inducteur I1 pendant une durée N1alt puis l'inducteur I2 pendant une durée N2alt, ou vice-versa.
  • Une seconde solution comme illustrée à la figure 5 consiste à découper en plusieurs impulsions chaque durée N1alt, N2alt de la phase d'alimentation alternée de chaque inducteur I1, I2 afin de lisser la répartition de puissance sur les récipients et d'obtenir une meilleure moyenne de la puissance dans le récipient.
  • Comme décrit précédemment lors de la phase d'alimentation alternée, la répartition de l'alimentation sur plusieurs impulsions alternées est mise en oeuvre à partir de la puissance minimale demandée sur l'un ou l'autre des deux inducteurs I1, I2 et de la longueur minimale de chaque impulsion τ, composée d'un certain nombre de périodes secteur.
  • Il est possible de définir le nombre n d'impulsions d'alimentation τ pour chaque inducteur I1, I2 pendant la phase d'alimentation en alternance.
  • En pratique, en considérant la durée N1alt associée à l'inducteur I1 pour lequel la puissance demandée P1d est la plus petite et la longueur de chaque impulsion secteur, il est possible par division de connaître le nombre n d'impulsions d'alimentation τ.
  • A partir de ce nombre n d'impulsions τ et de la durée N2alt associée au second inducteur I2 pour lequel la puissance demandée P2d est supérieure, il est possible par division de connaître la durée de chaque impulsion d'alimentation pour ce second inducteur I2.
  • On notera en particulier qu'en fonction des valeurs relatives de la longueur minimale de chaque impulsion et de la durée N1alt de la phase d'alimentation alternée du premier inducteur I1, le nombre n d'impulsions τ de longueur minimale obtenu par division peut ne pas être entier, de telle sorte que, par exemple, la dernière impulsion d'atimentation τ du premier inducteur I1 est supérieure à la longueur minimale.
  • De même, la durée de chaque impulsion τ pour la phase d'alimentation alternée du second inducteur I2, obtenue par division, peut également ne pas correspondre à un nombre entier de telle sorte que la durée de certaines impulsions τ sont prolongées pour répartir la durée globale N2alt sur la phase d'alimentation alternée.
  • Dans tous les cas, la somme de la durée des impulsions τ est égale à la durée globale N1alt, N2alt calculée pour chaque inducteur I1, I2 pendant la phase d'alimentation alternée.
  • Comme illustré à la figure 5, si au moins une valeur des puissances demandées P1d, P2d est supérieure à la valeur de seuil prédéterminée Vs, ici la valeur P2d associée au second inducteur I2, seul un des inducteurs I1, I2 est alimenté pendant la phase d'alimentation en alternance.
  • Dans ce cas, la phase d'alimentation mixte met en oeuvre un mode parallèle incomplet et comprend une phase d'alimentation parallèle suivie d'une phase d'alimentation alternée dans laquelle seul un des inducteurs I1, I2 est alimenté, c'est-à-dire l'inducteur I1, I2 pour lequel la puissance de consigne P1d, P2d est supérieure à la valeur de seuil prédéterminée Vs.
  • Ce mode d'alimentation mixte couplant une alimentation parallèle et une alimentation en alternance des inducteurs I1, I2 permet d'obtenir au mieux sur chaque inducteur I1, I2 la puissance de consigne demandée P1d, P2d pendant chaque période programme Tprog.
  • On va décrire à présent en référence à la figure 6, un exemple de caractérisation du comportement d'un récipient placé sur un inducteur I1, I2, permettant de déterminer une fonction, par exemple une fonction affine, reliant la période du signal de découpage T de l'onduleur 31, 32 alimentant cet inducteur I1, I2 et la puissance instantanée P absorbée par cet inducteur I1, I2.
  • Une étape d'analyse est mise en oeuvre préalablement à une phase d'alimentation en parallèle ou une phase d'alimentation mixte des inducteurs I1, I2.
  • En pratique, cette étape d'analyse est mise en oeuvre régulièrement pendant l'alimentation en puissance des deux inducteurs I1, I2, dès lors que la position de la casserole sur le foyer F1, F2 peut varier en cours de cuisson et que le comportement résonnant du système constitué par l'inducteur I1, I2 et la casserole peut être modifié dans le temps, au fur et à mesure de l'élévation de température dans le récipient.
  • Dans son principe, l'étape d'analyse comporte pour chaque inducteur I1, I2 une série de mesures mises en oeuvre pour un échantillon de valeurs de puissance de consigne attribuées à chaque inducteur I1, I2.
  • L'échantillon de valeurs de puissance de consigne peut comporter notamment une valeur de puissance de consigne minimale Pmin égale à la valeur de puissance minimale continue admise PminCont1, PminCont2 par chaque inducteur I1, I2 et une valeur de puissance de consigne maximale Pmax égale à la valeur de puissance maximale continue admise PmaxCont1, PmaxCont2 par chaque inducteur I1, I2.
  • Pour chacune de ces valeurs de consigne Pmin, Pmax, on détermine la puissance instantanée P alimentant chaque inducteur I1, I2 et la période du signal de découpage T généré par le générateur de fréquence 34 pendant cette mesure.
  • Les échantillons de valeurs de puissance de consigne peuvent comporter également des valeurs de puissance de consigne intermédiaire comprises entre la valeur de puissance de consigne minimale Pmin et la valeur de puissance de consigne maximale Pmax utilisée précédemment.
  • L'ensemble de ces valeurs et mesures permet ensuite de déterminer de manière fiable une courbe, et ici une droite telle qu'illustrée à la figure 6, reliant la puissance instantanée P et la période du signal de découpage T pour le système inducteur-récipient considéré, dépendant notamment de chaque inducteur I1, I2 et du récipient R1-R6 déposé en vis-à-vis.
  • Une relation du type P = A x T + B est ainsi définie pour chaque inducteur I1, I2 recouvert d'un récipient.
  • Comme indiqué précédemment, cette relation permet de connaître la répartition de puissance instantanée sur chaque inducteur I1, I2, notamment lorsqu'il fonctionne en parallèle avec une période du signal de découpage Tp.
  • En particulier, si à l'issue de l'étape d'analyse, les valeurs de puissance de consigne maximale Pmax et minimale Pmin sont très proches l'une de l'autre, c'est-à-dire que la courbe illustrée à la figure 6 est un segment de droite de toutes petites dimensions, voire est réduite à un point, le fonctionnement de ce système en parallèle avec un autre système inducteur-récipient ne sera pas possible.
  • Dans ce cas, seule une alimentation selon un mode alterné des deux onduleurs 31, 32 peut être mise en oeuvre.
  • Si une phase d'alimentation en parallèle est possible sur les deux inducteurs I1, I2 associés aux récipients, la fréquence de travail FT peut être déterminée à partir des fonctions déterminées lors de l'étape d'analyse, reliant la période du signal de découpage Tp généré par le générateur de fréquence 34 commandant les deux onduleurs 31, 32 et la puissance instantanée P1 p, P2p alimentant chaque inducteur I1, I2, la somme des puissances instantanées P1p, P2p alimentant chaque inducteur I1, I2 pendant le mode parallèle étant égale à la puissance maximale fournie par la phase de puissance de l'alimentation électrique.
  • Comme illustré à la figure 6, on notera par exemple qu'il est possible de faire fonctionner en parallèle un récipient R1 (courbe triangle blanc) avec un récipient R4 (courbe rond noir). Dans ce cas, il est également nécessaire que la somme des puissances instantanées P1p, P2p sur chaque inducteur I1, I2 ne dépasse pas la puissance maximale fournie par la phase de l'alimentation secteur, ici égale à 3600 W.
  • En revanche, une phase d'alimentation en parallèle ne peut être mise en oeuvre pour un récipient R2 (courbe carré blanc) et un récipient R6 (courbe losange noir).
  • En effet, pour une période du signal de découpage Tp donnée, au moins une des puissances instantanées P1p, P2p peut se retrouver en dehors des limites de puissances autorisées, comprises par exemple entre 1400 et 2300 Watts.
  • En outre, il est possible que pour certains récipients, et notamment dans l'exemple illustré à la figure 6, pour un récipient R7, que la droite reliant la puissance instantanée P à la période du signal de découpage T soit située en dehors de la plage de puissances autorisée.
  • Ce type de récipient ne pourra être alimenté qu'à faible puissance.
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment.
  • En particulier, l'invention peut être mise en oeuvre avec une structure de générateur en demi-pont.

Claims (13)

  1. Procédé d'alimentation en puissance à des valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) de deux inducteurs (I1, I2) 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 étape d'alimentation en puissance, cyclique sur des périodes prédéterminées (Tprog), ladite étape d'alimentation en puissance comportant, sur chaque période prédéterminée (Tprog), une phase d'alimentation mixte composée d'une phase d'alimentation en parallèle desdits deux inducteurs (I1, I2) dans laquelle lesdits deux inducteurs (I1, I2) sont alimentés respectivement par lesdits 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).
  2. Procédé d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première durée (Np) de ladite phase d'alimentation en parallèle, une seconde durée (Nalt) de ladite phase d'alimentation en alternance et des puissances instantanées d'alimentation (P1p, P2p, Palt) desdits inducteurs (I1, I2) pendant lesdites phases d'alimentation en parallèle et en alternance sont déterminées de sorte que les puissances moyennes (P1m, P2m) délivrées sur ladite période prédéterminée (Tprog) par lesdits inducteurs (I1, I2) associés respectivement à des récipients à chauffer soient sensiblement égales respectivement auxdites valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) associées respectivement auxdits deux inducteurs (I1, I2).
  3. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite phase d'alimentation en parallèle, la somme des puissances instantanées d'alimentation (P1p, P2p) desdits inducteurs (I1, I2) est sensiblement égale à la puissance maximale délivrée par ladite phase de puissance de l'alimentation électrique, et en ce qu'une durée (Np) de ladite phase d'alimentation en parallèle est déterminée en fonction d'une durée (Nprog) de ladite période prédéterminée (Tprog), d'une puissance instantanée d'alimentation (Palt) dans ladite phase d'alimentation en alternance, desdites puissances de consigne (P1d, P2d) pour lesdits deux inducteurs (I1, I2) et des puissances instantanées d'alimentation (P1p, P2p) de chaque inducteur (I1, I2) pendant ladite phase d'alimentation en parallèle.
  4. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, la puissance instantanée admise par chaque inducteur (I1, I2) alimenté par un onduleur (31, 32) étant comprise entre une puissance minimale continue (PminCont) et une puissance maximale continue (PmaxCont), ladite phase d'alimentation mixte est mise en oeuvre au moins lorsque la somme desdites valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) est supérieure à ladite puissance maximale continue (PmaxCont) et au moins une des valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée (Vs), supérieure ou égale à la valeur de ladite puissance minimale continue (PminCont).
  5. Procédé d'alimentation conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ladite valeur de seuil prédéterminée (Vs) est sensiblement égale à une valeur maximale de la puissance minimale continue (PminCont1, PminCont2) admise par lesdits deux inducteurs (I1, I2).
  6. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une puissance instantanée d'alimentation (Palt) dans ladite phase d'alimentation en alternance est sensiblement égale à une valeur minimale de la puissance maximale continue (PmaxCont1, PmaxCont2) admise par lesdits deux inducteurs (I1, I2).
  7. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, si au moins une valeur desdites puissances de consigne (P1d, P2d) est supérieure à ladite valeur de seuil prédéterminée (Vs), seul un desdits inducteurs (I1, I2) est alimenté pendant ladite phase d'alimentation en alternance.
  8. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que, si lesdites valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) sont inférieures à ladite valeur de seuil prédéterminée (Vs), lesdits deux inducteurs (I1, I2) sont alimentés sur plusieurs impulsions alternées pendant ladite phase d'alimentation en alternance.
  9. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de détermination de ladite période prédéterminée (Tprog) en fonction des puissances instantanées d'alimentation (P1p, P2p, Palt) desdits inducteurs (I1, I2) pendant ladite phase d'alimentation en parallèle et en alternance.
  10. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'analyse desdits inducteurs (I1, I2) associés respectivement à des récipients à chauffer, ladite étape d'analyse étant adaptée à déterminer une fonction entre la période du signal de découpage (T) généré par le générateur de fréquence (34) commandant lesdits onduleurs (31, 32) et une puissance instantanée (P) alimentant chaque inducteur (I1, I2), ladite étape d'analyse comprenant des mesures mises en oeuvre pour un échantillon de valeurs de puissance de consigne attribuées auxdits deux inducteurs (I1, I2).
  11. Procédé d'alimentation conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que ladite étape d'analyse est mise en oeuvre régulièrement pendant l'alimentation en puissance des deux inducteurs (I1, I2).
  12. Procédé d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la puissance instantanée admise par chaque inducteur (I1, I2) alimenté par un onduleur (31, 32) est comprise entre une puissance minimale continue admise (PminCont) et une puissance maximale continue admise (PmaxCont), et en ce qu'il comprend une étape de paramétrage d'une alimentation en puissance dans laquelle la somme des valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) associées respectivement auxdits deux inducteurs (I1, I2) est comparée à ladite puissance maximale continue admise (PmaxCont), l'étape d'alimentation en puissance comportant uniquement une phase d'alimentation en alternance desdits deux inducteurs (I1, I2) lorsque ladite somme desdites valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) est inférieure à la puissance maximale continue admise (PmaxCont), et l'étape d'alimentation en puissance comportant uniquement une phase d'alimentation en parallèle desdits deux inducteurs (I1, I2) lorsque la somme desdites valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) est supérieure à ladite puissance maximale continue admise (PmaxCont) et lesdites valeurs de puissance de consigne (P1d, P2d) sont supérieures à une valeur de seuil prédéterminée (Vs), supérieure ou égale à la valeur de la puissance minimale continue admise (PminCont).
  13. Appareil de cuisson électrique, et notamment table de cuisson à induction (10), comprenant au moins deux foyers de cuisson (F1, F2, F3, F4, F5) comportant respectivement deux inducteurs (I1, I2) 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 commander à une même fréquence de travail (FT) lesdits onduleurs (31, 32) et à mettre en oeuvre le procédé d'alimentation en puissance conforme à l'une des revendications 1 à 12.
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