EP2876974B1 - Gargerätevorrichtung - Google Patents

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EP2876974B1
EP2876974B1 EP14192601.4A EP14192601A EP2876974B1 EP 2876974 B1 EP2876974 B1 EP 2876974B1 EP 14192601 A EP14192601 A EP 14192601A EP 2876974 B1 EP2876974 B1 EP 2876974B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
time interval
switch
time
cooking device
switching
Prior art date
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Active
Application number
EP14192601.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2876974A1 (de
Inventor
Daniel Anton Falcon
Jose Maria De La Cuerda Ortin
Oscar Garcia-Izquierdo Gango
Paul Muresan
Antonio Muñoz Fumanal
Diego Puyal Puente
Jose Alfonso Santolaria Lorenzo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP2876974A1 publication Critical patent/EP2876974A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2876974B1 publication Critical patent/EP2876974B1/de
Active legal-status Critical Current
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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 invention is based on a cooking device device according to the preamble of claim 1.
  • the cooking appliance has a control device, which controls the inverter in the operating process such that the inverter interrupts the conduction path during a whole time interval. Further, in the operation, the control device causes the conduction path to be established immediately before and immediately after the time interval. Furthermore, the control device causes switching of the switch, which starts and ends during the time interval and which brings the switch in a specific switching position. The switch remains in the switching position during a cooking operation, with current flowing through the switch during the cooking process and the current for inductive heating of a cookware.
  • Such a cooking appliance is eg off WO 2011/135470 A1 known.
  • the documents WO 2011/055279 A1 and WO 2012/001603 A1 further disclose cooking appliances of the prior art.
  • a cooking appliance with an inverter and with two heating elements is known, which are alternately supplied with power in a single operation of a single inverter.
  • a switching position of an SPDT relay determines which of the two heating elements will be supplied with power.
  • At the inverter is a rectified AC voltage. During a switching of the relay, the rectified AC voltage has a minimum.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of high flexibility and / or efficiency.
  • the object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention relates to a cooking device device, in particular a hob device, with at least one switching unit, by means of at least one conduction path can be interrupted and produced, flows through at least one operating operation generated by a power line voltage current and leading to a first switch, and with at least one control device which interrupts the conduction path by means of the switching unit, the conduction path during at least a first entire time interval, and which, in the operation, causes the conduction path to be established immediately before and immediately after the first time interval, wherein switching of the first switch starts and ends during the first time interval.
  • the first time interval corresponds to at least half a period of the mains voltage.
  • a “switching unit” is to be understood in particular as a structural unit which is intended to produce and interrupt an electrically conductive connection, the structural unit preferably having a transistor for this purpose.
  • the switching unit has at least one and advantageously at least two inverters.
  • the switching unit has at least one insulated gate bipolar transistor.
  • an efficient power control can be achieved.
  • intended is meant in particular specially equipped and / or specially designed and / or specially programmed.
  • the fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • a “conduction path” is to be understood in particular as an electrically conductive connection between at least two points.
  • a current supply should be understood as a conduction path.
  • a “power supply voltage” is to be understood in particular as an electrical voltage provided by a power supply network, in particular a periodic alternating voltage, wherein an effective value of the voltage is preferably 230 V and preferably a frequency of the periodic voltage between 48 Hz and 62 Hz and particularly advantageous 50 Hz or 60 Hz.
  • a "current generated by means of a mains voltage” is to be understood in particular as a current caused by the action of the mains voltage, the current preferably being a rectified single-phase alternating current, and more preferably a frequency between 96 Hz and 124 Hz, preferably of 100 Hz or 120 Hz, having.
  • the switching unit interrupts the conduction path during an entire time interval should be understood in particular in that the switching unit causes the conduction path to be impermeable to electric current during the entire time interval.
  • a “switching" of the switch is intended in particular to be understood as meaning a release of an electrically conductive connection, which the switch has in at least one operating state, and / or a production of the electrically conductive connection.
  • the switching "begins and ends during the time interval" in the event that the switching consists of a release of the electrically conductive connection, it should be understood in particular that the conductive connection of the switch initially exists during the time interval and a state of Switch so changed during the time interval that the conductive connection is completely interrupted at least one time of the time interval.
  • the switching starts and ends during the time interval
  • the conductive connection of the switch is initially completely interrupted during the time interval
  • State of the switch is changed during the time interval such that the conductive connection is complete at least one time of the time interval, in particular in the case in which two contacts of the switch collide in establishing the conductive connection, the collision before an end of the time interval is completely completed.
  • FIGS the first conductive connection of the switch during the time interval initially exists and a state of the switch during the time interval changed such that the first conductive connection is completely interrupted at least one time of the time interval and that the second conductive connection of the switch during the time interval is initially completely interrupted and a state of the switch is changed during the time interval such that the second conductive connection is complete at least at one time of the time interval.
  • a possible collision of two contacts of the switch should be completely completed before one end of the time interval.
  • a high degree of flexibility and / or efficiency can be achieved.
  • a cost-effective design can be achieved together with a high heating efficiency.
  • a cost-effective design of the switch and a long life of the switch combined with a single operation of a power supply of two different heating elements, which each contribute to different cooking processes can be achieved by a single inverter.
  • the switch is switched gently in the operation by no current flows through the compounds at a breaking of a first electrically conductive connection and when establishing a second electrically conductive connection through the switch.
  • deviations of a reaction time of the switch from a control to a start of a switching operation can be compensated by a desired reaction time. Accordingly, possible fluctuations in the switching times, in particular due to temperature fluctuations and / or aging phenomena of the switches and / or by different manufacturers, can be taken into account.
  • the first time interval corresponds to at most a whole period of the power grid voltage.
  • the first time interval corresponds to at most 20 ms.
  • the first time interval corresponds to at most 16.33 ms. This can reduce flicker.
  • control device is provided to select the first time interval such that a time-dependent voltage of a voltage supply unit has a minimum point at least substantially in a middle of the first time interval.
  • a “middle” of the first time interval is to be understood in particular as meaning a time which has the same time interval from one end to the beginning of the time interval.
  • a “minimum point” of the voltage should in particular be understood as a point in time at which the voltage has a minimum.
  • a “minimum” of the time-dependent voltage is understood in particular to be a voltage value of the voltage at a specific time, which lies within a time interval in which the voltage only assumes values which are greater than or equal to the voltage value, the time being from a start point and an end point of the latter time interval.
  • the voltage "at least essentially” has a minimum point in the middle of the first time interval, it should be understood in particular that the minimum point is at most 25%, preferably at most 10% and particularly preferably at most 2% of a total duration of the time interval is spaced from the center.
  • the minimum point is at most 25%, preferably at most 10% and particularly preferably at most 2% of a total duration of the time interval is spaced from the center.
  • the control device is provided to select the first time interval such that a time-dependent voltage of a voltage supply unit has a maximum point at least substantially in a middle of the first time interval.
  • a “maximum point” of the voltage should in particular be understood as a point in time at which the voltage has a maximum.
  • a “maximum” of the time-dependent voltage is understood in particular to be a voltage value of the voltage at a specific time, which lies within a time interval in which the voltage only assumes values which are less than or equal to the voltage value, the time being from a start point and an end point of the latter time interval.
  • the voltage "at least essentially" has a maximum point in the middle of the first time interval, it should be understood in particular that the maximum point is at most 25%, preferably at most 10% and more preferably at most 2% of a total duration of the time interval spaced from the center is.
  • the maximum point is at most 25%, preferably at most 10% and more preferably at most 2% of a total duration of the time interval spaced from the center is.
  • control device causes the switching unit to interrupt the conduction path periodically in each case for at least a total period of time, which is at least substantially the same length as the first time interval, during the operating process.
  • a time span which is "at least essentially" the same as the first time interval should be understood to mean in particular a time span whose length is at most 20%, preferably at most 10% and particularly preferably at most 5% of a length of the first time interval differs.
  • a period of the periodic starting is less than 2 s, in particular less than 1 s, and preferably less than 0.5 s.
  • the cooking device device has at least one second switch which is connected in series with the first switch, wherein the control device is provided to switch the second switch in a second time interval and during the entire second time interval to the conduction path by means of the switching unit interrupt so that immediately before and immediately after the second time interval, current flows through the conduction path.
  • the control device switches the second switch "in a second time interval”
  • the control device causes a switching of the second switch, which starts and ends during the second time interval. This allows a long life of the second switch can be achieved.
  • control device switch the switching unit in a first time period, which immediately precedes the first time interval, with a first set of switching parameters, and the control device switches the switching unit in a second time interval, which immediately follows the first time interval, with a second set switched by switching parameters.
  • the second set of switching parameters may be different from the first set of switching parameters.
  • a Switching frequency of the switching unit is different in the two time periods or, if the switching frequencies are equal, the switching unit in a period in the first period at a certain fraction of the period switches and the switching unit in a period in the second period at the time Fraction of the period is inactive.
  • This allows a high degree of flexibility can be achieved.
  • it can be achieved that a power delivered to different heating elements in succession is at least substantially equal, as a result of which, in particular, the power supply is uniformly loaded.
  • the first switch is a relay, whereby a cost-effective design can be achieved.
  • a cooking appliance in particular a hob, proposed with a Garausvorsch invention, whereby a high efficiency can be achieved.
  • a cooking appliance control method is proposed in which a switching unit interrupts and produces at least one conduction path to a first switch through which a power generated by a power supply voltage temporarily flows, and a control device controls the switching unit such that the switching unit controls the conduction path during at least a first one interrupts the entire time interval, and that immediately before and immediately after the first time interval, the conduction path is established, wherein a switching of the first switch starts and ends during the time interval, wherein the first time interval corresponds to at least half a period of the power grid voltage.
  • FIG. 1 shows a plan view of a cooking appliance with a cooking appliance according to the invention designed as a cooking appliance device, which has a plurality of cooking zones 34.
  • FIGS. 2a and 2b show a circuit of the cooking appliance device in a first and a second switching state.
  • a circuit 36 of the cooking appliance device has four heating elements L 1 , L 2 , L 3 , L 4 designed as coils, all of which can be operated simultaneously at different power levels.
  • Each of the heating elements L 1 , L 2 , L 3 , L 4 is associated with one of the cooking zones 34, so that when using the cooktop each heating element L 1 exactly one cookware element, ie z. As a pot or pan, heated.
  • the circuit 36 has a switching unit 10, which is formed by a first and a second inverter 28, 30.
  • the first inverter 28 includes a first insulated gate bipolar transistor (hereinafter, the abbreviation "IGBT" is used) 32 and a second IGBT 33.
  • the inverter 30 has a first IGBT 44 and a second IGBT 46.
  • the circuit 36 has a country-specific AC voltage source U, which supplies a mains voltage with an effective value of 230 V and a frequency of 50 Hz.
  • the described Garellavorraum is intended in particular for operation in Germany.
  • a corresponding AC voltage source supplies a 60 Hz power supply voltage.
  • the voltage of the AC voltage source U first passes through a filter 40 of the circuit 36 which eliminates high frequency noise.
  • the filter 40 is at least substantially a low-pass filter.
  • a voltage filtered by the filter 40 is supplied by a rectifier 42 to the circuit 36, which can be designed as a bridge rectifier, rectified. As a result, at a output of the rectifier 42, a rectified voltage U g ( FIG.
  • the circuit 36 has two capacitors C 1 , C 2 .
  • a first contact of the capacitors C 1 , C 2 is conductively connected to the collector of the IGBT 32 and conductively connected to a collector of the IGBT 44.
  • a second contact of the capacitors C 1 , C 2 is conductively connected to the emitter of the IGBT 33 and conductively connected to the emitter of the IGBT 46.
  • An emitter of the IGBT 32 is conductively connected to a collector of the IGBT 33.
  • an emitter of the IGBT 44 is conductively connected to a collector of the IGBT 46.
  • the circuit has a 'formed as a relay S 1 switch S 1 and five other relay S 2, S 3, S 4, S 5, S 6 on 36th
  • the relays S 1 ', S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 are SPDT relay and identical.
  • Each of the relays S 1 ', S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 has a first, a second and a third contact and a coil.
  • the first contact is conductively connectable by a corresponding control of the coil optionally with the second or the third contact.
  • the first contact of the relay S 3 is conductively connected to the emitter of the IGBT 32. Further, the second contact of the relay S 3 is connected to the first contact of the relay S 1 '.
  • the third contact of the relay S 3 is conductively connected to the first contact of the relay S 2 .
  • the second contact of the relay S 1 ' is conductively connected to a first contact of the heating element L 1 .
  • the third contact of the relay S 1 ' is conductively connected to a first contact of the heating element L 2 .
  • the second contact of the relay S 2 is conductively connected to a first contact of the heating element L 3 .
  • the third contact of the relay S 2 is conductively connected to a first contact of the heating element L 4 .
  • the first contact of the relay S 6 is conductively connected to the emitter of the IGBT 44. Further, the second contact of the relay S 6 is connected to the first contact of the relay S 4 .
  • the third contact of the relay S 6 is conductively connected to the first contact of the relay S 5 .
  • the second contact of the relay S 4 is conductively connected to a first contact of the heating element L 1 .
  • the third contact of the relay S 4 is conductively connected to a first contact of the heating element L 2 .
  • the second contact of the relay S 5 is conductive with a first contact of the heating element L 3 connected.
  • the third contact of the relay S 5 is conductively connected to a first contact of the heating element L 4 .
  • a second contact of the heating element L 1 is conductively connected to a second contact of the heating element L 2 . Further, a second contact of the heating element L 3 is conductively connected to a second contact of the heating element L 4 .
  • the circuit 36 also has capacitors C 3 , C 4 , C 5 , C 6 .
  • the second contact of the heating element L 1 is conductively connected to a first contact of the capacitor C 3 and to a first contact of the capacitor C 4 .
  • the second contact of the heating element L 3 is conductive to a first contact of the capacitor C5 and connected to a first contact of the capacitor C. 6
  • Second contacts of the capacitors C 3 and C 5 are conductively connected to the collector of the IGBT 32. Further, second contacts of the capacitors C 4 and C 6 are conductively connected to the emitter of the IGBT 46.
  • Both by means of the IGBT 32 and by means of the IGBT 33 is in each case a conduction path to the first switch S 1 , through which in an operating process, a generated by means of the AC voltage source U current flows, produced and interruptible.
  • a control device 14 of the circuit 36 which has two control units 56, 58, controls the switching unit 10 during the operating process, such that during a total time interval t (FIG. FIG. 3 ) for each one of the IGBTs 32, 33, 44, 46 is that a conductive connection between its collector and its emitter is interrupted.
  • the control device 14 is connected to the switching unit 10 and in particular to the gate terminals of the IGBTs 32, 33, 44, 46 (not shown).
  • the control device 14 is connected to the switching unit 10 and in particular to the gate terminals of the IGBTs 32, 33, 44, 46 (not shown).
  • the control device 14 is connected to the switching unit 10 and in particular to the gate terminals of the IGBTs 32, 33, 44, 46 (not shown).
  • Immediately before and immediately after the time interval t at least one of the IGBTs 32, 33 and at least one of the IGBTs 44, 46 is in a state in which its collector is conductively connected to its emitter.
  • control device 14 causes, during the entire time interval t only for each of the IGBTs 32, 33, that a conductive connection between its collector and its emitter is interrupted, while the IGBTs 44, 46, for example, in the time interval t can perform switching operations.
  • the relays S 2 , S 3 , S 4 , S 5 and S 6 in the operating process in the following switching states:
  • the relay S 2 , S 3 , S 4 , S 5 is in each case the first contact with the second Contact connected.
  • the relay S 6 the first to the third contact is conductively connected ( FIG. 2a ).
  • FIG. 3 schematically a Bewerk Trent a switching operation of the relay S 1 'is illustrated, wherein on an abscissa 52, the time is shown.
  • a switching position 54 of the relay S 1 ' that is, a position of the first contact of the relay S 1 ' is shown in dashed lines.
  • the first relay S 1 ' in a first switching state, in which the first contact of the relay S 1 ' with the second contact of the relay S 1 'forms a conductive connection.
  • the conductive connection is free of current flow.
  • the control device 14 causes, during a period t 2 , starting from the first switching state ( FIG. 2a ) solves the conductive connection, the first contact of the relay S 1 'finally separated from the second contact of the relay S 1 ' and subsequently impinges on the third contact. After impact, the first and third contacts of the relay S 1 'form a conductive connection.
  • This conductive connection exists before an end of the time interval t ( FIG. 2b ) and is free of current flow during the time interval t.
  • the time interval t 2 lies completely within the time interval t.
  • the time interval t 2 is at least substantially between 2 ms and 10 ms. Furthermore, the time period t 2 is spaced from end points of the time interval t.
  • a time interval t 1 has a voltage U s at the coil of relay S 1 '. This causes a switching of the relay S 1 'in the time t 2 .
  • the time which has a time interval t 1 from a middle of the time period t 2 , characterizes a reaction time of the relay S 1 '.
  • the time interval t 1 is at least substantially between 2 ms and 15 ms.
  • the distance t 1 may differ by a maximum deviation time.
  • a total duration of the time interval t is the sum of the time period t 2 and twice the amount of the deviation time. Because the conductive connections of the relay S 1 'during the time interval t are de-energized, the switching operation of the relay S 1 ', during the time interval t takes place, particularly gentle for the relay S 1 'and allows a long life of the relay S 1 '. In principle, it is conceivable that during the time interval t apart from the relay S 1 'another of the relay S 2, S 3, S 4, S 5, S 6 performs a switching operation, which begins during the time interval t and ends.
  • the mains voltage has a frequency of 50 Hz.
  • the time interval t corresponds to at least half the period of the mains voltage and has a length of 12 ms.
  • the AC voltage source U, the filter 40 and the rectifier 42 form a voltage supply unit 18, which applies the voltage U g to the switching unit 10 during the operating process.
  • the voltage U g has a minimum point in a middle of the time interval t. Furthermore, a voltage delivered by the AC voltage source U has a zero crossing in the middle of the time interval t.
  • the capacitors C 1 and C 2 and the inactivity of the inverters 28, 30 ensure that the voltage U g does not decrease.
  • the voltage U g rises again to its maximum value, since a further maximum of the voltage U g lies within the time interval t.
  • the lowest curve shows an envelope of a current that flows through the heating element L 1 before the time interval t and flows through the heating element L 2 after the time interval t. During the time interval t, no current flows through the heating elements L 1 and L 2 .
  • FIG. 4 shows a representation of a period T Mux .
  • the control device 14 causes the switching unit 10 during the operation to periodically for periods of time t 3 , to interrupt all power supply lines which can be produced and interrupted by means of the switching unit 10.
  • the time periods t 3 are as long as the time interval t.
  • a period T Mux of the periodic interruption is less than one second.
  • the period T Mux begins with one of the time periods t 3 , which is followed immediately by a first time period T S1 .
  • the controller 14 causes each of the IGBTs 32, 33 to switch at a first frequency during the time period T S1 .
  • T S1 is one of the periods t 3 closes on.
  • the time interval t is followed immediately by a time interval T S2 .
  • the control device 14 causes each of the IGBTs 32, 33 to switch at a second frequency, which differs in particular from the first frequency, during the time period T S2 .
  • a power is delivered to the heating element L 1 by means of the first inverter 28 (FIG. FIG. 2a ).
  • the power which is output to the heating element L 1 during the time period T S1 corresponds approximately to the power which, during the second time period T S2, is applied to the heating element L 2 by means of the inverter 30 (FIG. FIG. 2b ) is delivered.
  • the inverter 30 (FIG. FIG. 2b ) is delivered.
  • Lengths of the time segments T S2 , T S2 are set by the control device 14 in accordance with the power levels at which each individual heating element L 1 , L 2 is to be operated.
  • the power levels of the heating elements L 1 , L 2 may differ and the heating elements L 1 , L 2 heat different cookware elements.
  • the inverter 30 supplies the heating element L 3 with power during the periods T S1 , T S2 .
  • the voltage U g is in areas that are free of all time intervals t 3 , periodically with a period that is at least half as large as the period of the power grid voltage.
  • the first time interval (t) corresponds at most to a whole period of the power supply voltage.
  • the relay S 3 is a switch S 3 ', which is connected in series with the switch S 1 .
  • the control device 14 switches the relay S 3 at a further operation which differs from the operating procedure in a second time interval which is 11 ms long. The switching of the relay S 3 starts and ends in the second time interval.
  • the control device 14 causes each of the IGBTs 32, 33, 44, 46 to be in a blocking state during the entire second time interval, that is to say free from a conductive connection between its collector and its emitter.
  • at least one of the IGBTs 32, 33 and at least one of the IGBTs 44, 46 switches.
  • all the IGBTs 32, 33, 44, 46 are periodically switched by the control device 14.
  • FIG. 5 shows possible arrangements of the time interval t.
  • the voltage U g has a minimum point in the middle of the time interval t. Furthermore, that of the AC voltage source U delivered voltage in the middle of the time interval t to a zero crossing.
  • the voltage U g has a maximum point in the middle of the time interval t. Furthermore, the voltage delivered by the AC voltage source U has an extreme in the middle of the time interval t, in particular a maximum and / or minimum.
  • the middle figure of the FIG. 5 shows an incident. In this case, the voltage U g has neither a maximum point nor a minimum point in the middle of the time interval t. The maximum location and / or the minimum location are shifted with respect to the middle of the time interval. Furthermore, the voltage delivered by the AC voltage source U in the middle of the time interval t also has neither a maximum nor a minimum. Due to the different arrangement of the time interval t, a possible flicker can be largely avoided.
  • the circuit 36 has further relays and further heating elements, which are connected by means of the further relay to the inverters 28, 30.
  • the relays S 1 ', S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 which are designed as SPDT relays, are each replaced by two SPST relays.
  • switching unit C 6 capacitor 14 control device S 1 switch 18 Power supply unit S 1 ' relay 28 inverter S 2 relay 30 inverter S 3 relay 32 Bipolar transistor with insulated gate electrode S 3 ' switch S 4 relay 33 IGBT S 5 relay 34 cooking zone S 6 relay 36 circuit L 1 heating element 40 filter L 2 heating element 42 rectifier L 3 heating element 44 IGBT L 4 heating element 46 IGBT t time interval 52 abscissa t 1 distance 54 switch position t 2 Period of time 56 control unit t 3 Period of time 58 control unit T S1 period U AC voltage source T S2 period T Mux period U g tension U S tension C 1 capacitor C 2 capacitor C 3 capacitor C 4 capacitor C 5 capacitor

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist ein Gargerät mit einem Wechselrichter bekannt, mittels dem ein Leitungspfad unterbrechbar und herstellbar ist, durch den bei einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und der zu einem Schalter führt. Das Gargerät weist eine Steuervorrichtung auf, welche bei dem Betriebsvorgang den Wechselrichter derart steuert, dass der Wechselrichter den Leitungspfad während eines gesamten Zeitintervalls unterbricht. Ferner veranlasst die Steuervorrichtung bei dem Betriebsvorgang, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Zeitintervall der Leitungspfad hergestellt ist. Des Weiteren veranlasst die Steuervorrichtung ein Schalten des Schalters, das während des Zeitintervalls beginnt und endet und das den Schalter in eine bestimmte Schaltstellung bringt. Der Schalter verharrt während eines Kochvorgangs in der Schaltstellung, wobei Strom während des Kochvorgangs durch den Schalter fließt und der Strom zu einem induktiven Erhitzen eines Kochgeschirrs dient. Ein solches Gargerät ist z.B. aus WO 2011/135470 A1 bekannt. Die Dokumenten WO 2011/055279 A1 und WO 2012/001603 A1 offenbaren weiter Gargeräte nach dem Stand der Technik. Ferner ist ein Gargerät mit einem Wechselrichter und mit zwei Heizelementen bekannt, welche bei einem einzigen Betriebsvorgang von einem einzigen Wechselrichter abwechselnd mit Leistung versorgt werden. Eine Schaltstellung eines SPDT-Relais bestimmt, welches der beiden Heizelemente mit Leistung versorgt wird. An dem Wechselrichter liegt eine gleichgerichtete Wechselspannung an. Während eines Schaltens des Relais weist die gleichgerichtete Wechselspannung ein Minimum auf.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Flexibilität und/oder Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
  • Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit, mittels der wenigstens ein Leitungspfad unterbrechbar und herstellbar ist, durch den bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und der zu einem ersten Schalter führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung, welche bei dem Betriebsvorgang mittels der Schalteinheit den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters während des ersten Zeitintervalls beginnt und endet.
  • Es wird vorgeschlagen, dass das erste Zeitintervall zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht. Unter einer "Schalteinheit" soll insbesondere eine Baueinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen und zu unterbrechen, wobei die Baueinheit hierzu vorzugsweise einen Transistor aufweist. Vorteilhaft weist die Schalteinheit zumindest einen und vorteilhaft wenigstens zwei Wechselrichter auf. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit wenigstens einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode aufweist. Hierdurch kann eine effiziente Leistungssteuerung erreicht werden. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt und/oder speziell programmiert verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem "Leitungspfad" soll insbesondere eine elektrisch leitende Verbindung zwischen wenigstens zwei Punkten verstanden werden. Insbesondere soll unter einem Leitungspfad eine Stromzuleitung verstanden werden. Unter einer "Stromnetzspannung" soll insbesondere eine von einem Stromversorgungsnetz bereitgestellte elektrische Spannung, insbesondere eine periodische Wechselspannung, verstanden werden, wobei ein Effektivwert der Spannung vorzugsweise 230 V beträgt und wobei vorzugsweise eine Frequenz der periodischen Spannung zwischen 48 Hz und 62 Hz liegt und besonders vorteilhaft 50 Hz oder 60 Hz beträgt. Unter einem "mittels einer Stromnetzspannung generierten Strom" soll insbesondere ein durch ein Wirken der Stromnetzspannung verursachter Strom verstanden werden, wobei der Strom vorzugsweise ein gleichgerichteter Einphasenwechselstrom ist und besonders bevorzugt eine Frequenz zwischen 96 Hz und 124 Hz, vorzugsweise von 100 Hz oder 120 Hz, aufweist. Darunter, dass die "Schalteinheit den Leitungspfad während eines gesamten Zeitintervalls unterbricht", soll insbesondere verstanden werden, dass die Schalteinheit bewirkt, dass der Leitungspfad während des gesamten Zeitintervalls undurchlässig für elektrischen Strom ist. Unter einem "Schalten" des Schalters soll insbesondere ein Lösen einer elektrisch leitenden Verbindung, welche der Schalter in wenigstens einem Betriebszustand aufweist, und/oder ein Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung verstanden werden. Darunter, dass das Schalten "während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für denjenigen Fall, dass das Schalten aus einem Lösen der elektrisch leitenden Verbindung besteht, insbesondere verstanden werden, dass die leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst besteht und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig unterbrochen ist. Darunter, dass das Schalten "während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für denjenigen Fall, dass das Schalten aus einem Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung besteht, insbesondere verstanden werden, dass die leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst vollständig unterbrochen ist und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig besteht, wobei insbesondere in demjenigen Fall, in welchem bei dem Herstellen der leitenden Verbindung zwei Kontakte des Schalters aufeinanderprallen, das Aufeinanderprallen vor einem Ende des Zeitintervalls vollständig abgeschlossen ist. Darunter, dass das Schalten "während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für den Fall, dass das Schalten aus einem Lösen einer ersten elektrisch leitenden Verbindung des Schalters und einem Herstellen einer zweiten elektrisch leitenden Verbindung des Schalters besteht, insbesondere verstanden werden, dass die erste leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst besteht und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die erste leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig unterbrochen ist und dass die zweite leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst vollständig unterbrochen ist und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die zweite leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig besteht. Insbesondere soll ein mögliches Aufeinanderprallen zweier Kontakte des Schalters vor einem Ende des Zeitintervalls vollständig abgeschlossen sein. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine hohe Flexibilität und/oder Effizienz erreicht werden. Insbesondere kann eine kostengünstige Bauweise zusammen mit einer hohen Heiz-Effizienz erreicht werden. Im Besonderen können eine kostengünstige Bauweise des Schalters und eine hohe Lebensdauer des Schalters kombiniert mit einer bei einem einzigen Betriebsablauf stattfindenden Stromversorgung zweier verschiedener Heizelemente, welche jeweils zu verschiedenen Kochvorgängen beitragen, durch einen einzigen Wechselrichter erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Schalter bei dem Betriebsablauf schonend geschaltet wird, indem bei einem Unterbrechen einer ersten elektrisch leitenden Verbindung und bei einem Herstellen einer zweiten elektrisch leitenden Verbindung durch den Schalter kein Strom durch die Verbindungen fließt. Ferner können insbesondere Abweichungen einer Reaktionszeit des Schalters von einer Ansteuerung bis zu einem Beginn eines Schaltvorgangs von einer Soll-Reaktionszeit kompensiert werden. Demnach können mögliche Fluktuationen der Schaltzeiten, insbesondere durch Temperaturschwankungen und/oder durch Alterungserscheinungen der Schalter und/oder durch unterschiedliche Hersteller, berücksichtigt werden.
  • Vorzugsweise entspricht das erste Zeitintervall höchstens einer ganzen Periodendauer der Stromnetzspannung. Bei einem Betrieb in Europa entspricht das erste Zeitintervall insbesondere höchstens 20 ms. Bei einem Betrieb in Nord- und Mittelamerika entspricht das erste Zeitintervall insbesondere höchstens 16,33 ms. Hierdurch kann Flicker reduziert werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls eine Minimumstelle aufweist. Unter einer "Mitte" des ersten Zeitintervalls soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, der von einem Ende und einem Anfang des Zeitintervalls einen gleichen zeitlichen Abstand besitzt. Unter einer "Minimumstelle" der Spannung soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, an welchem die Spannung ein Minimum aufweist. Unter einem "Minimum" der zeitabhängigen Spannung soll insbesondere ein Spannungswert der Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt verstanden werden, welcher innerhalb eines Zeitintervalls liegt, in welchem die Spannung nur Werte annimmt, welche größer oder gleich groß sind wie der Spannungswert, wobei sich der Zeitpunkt von einem Anfangspunkt und einem Endpunkt des letztgenannten Zeitintervalls unterscheidet. Darunter, dass die Spannung "zumindest im Wesentlichen" in der Mitte des ersten Zeitintervalls eine Minimumstelle aufweist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Minimumstelle höchstens 25 %, vorzugsweise höchstens 10 % und besonders bevorzugt höchstens 2 % einer Gesamtdauer des Zeitintervalls von der Mitte beabstandet ist. Hierdurch kann eine komfortable Benutzbarkeit der Gargerätevorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann eine gleichmäßige Belastung des Stromnetzes bei einem Betrieb der Gargerätevorrichtung erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls eine Maximalstelle aufweist. Unter einer "Maximalstelle" der Spannung soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, an welchem die Spannung ein Maximum aufweist. Unter einem "Maximum" der zeitabhängigen Spannung soll insbesondere ein Spannungswert der Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt verstanden werden, welcher innerhalb eines Zeitintervalls liegt, in welchem die Spannung nur Werte annimmt, welche kleiner oder gleich groß sind wie der Spannungswert, wobei sich der Zeitpunkt von einem Anfangspunkt und einem Endpunkt des letztgenannten Zeitintervalls unterscheidet. Darunter, dass die Spannung "zumindest im Wesentlichen" in der Mitte des ersten Zeitintervalls eine Maximalstelle aufweist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Maximalstelle höchstens 25 %, vorzugsweise höchstens 10 % und besonders bevorzugt höchstens 2 % einer Gesamtdauer des Zeitintervalls von der Mitte beabstandet ist. Hierdurch kann eine komfortable Benutzbarkeit der Gargerätevorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann eine noch gleichmäßigere Belastung des Stromnetzes bei einem Betrieb der Gargerätevorrichtung erreicht werden. Ferner kann das Zeitintervall vorteilhaft an ein mögliches Flicker angepasst werden.
  • Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit dazu veranlasst, den Leitungspfad periodisch jeweils für wenigstens eine gesamte Zeitspanne, welche zumindest im Wesentlichen gleich lang ist wie das erste Zeitintervall, zu unterbrechen. Unter einer Zeitpanne, welche "zumindest im Wesentlichen" gleich lang ist wie das erste Zeitintervall, soll insbesondere eine Zeitspanne verstanden werden, deren Länge um höchstens 20 %, vorzugsweise um höchstens 10 % und besonders bevorzugt um höchstens 5 % von einer Länge des ersten Zeitintervalls abweicht. Hierdurch kann eine effiziente Bauweise erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass ein einziger Wechselrichter bei einem Betriebsvorgang, bei welchem zwei verschiedene Heizelemente zur Durchführung zweier verschiedener Kochvorgänge betrieben werden, Strom zu beiden Heizelementen weiterleitet.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Periodendauer des periodischen Veranlassens kleiner als 2 s, insbesondere kleiner als 1 s und vorzugsweise kleiner als 0,5 s ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein einziger Wechselrichter bei einem Betriebsvorgang, bei welchem zwei verschiedene Heizelemente zur Durchführung zweier verschiedener Kochvorgänge betrieben werden, Strom zu beiden Heizelementen weiterleiten.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Gargerätevorrichtung wenigstens einen zweiten Schalter aufweist, welcher seriell zu dem ersten Schalter geschaltet ist, wobei die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, den zweiten Schalter in einem zweiten Zeitintervall zu schalten und während des gesamten zweiten Zeitintervalls den Leitungspfad mittels der Schalteinheit zu unterbrechen, so dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall Strom durch den Leitungspfad fließt. Darunter, dass die Steuervorrichtung den zweiten Schalter "in einem zweiten Zeitintervall schaltet", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuervorrichtung ein Schalten des zweiten Schalters veranlasst, welches während des zweiten Zeitintervalls beginnt und endet. Hierdurch kann eine hohe Lebensdauer des zweiten Schalters erreicht werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem ersten Zeitabschnitt, welcher dem ersten Zeitintervall unmittelbar vorangeht, mit einem ersten Satz von Schaltparametern schaltet und die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem zweiten Zeitabschnitt, welcher unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet. Insbesondere kann sich der zweite Satz von Schaltparametern von dem ersten Satz von Schaltparametern unterscheiden. Darunter, dass die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem zweiten Zeitabschnitt mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet, welcher sich von dem ersten Satz von Schaltparametern "unterscheidet", mit welchem die Steuervorrichtung die Schalteinheit in dem ersten Zeitabschnitt schaltet, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Schaltfrequenz der Schalteinheit in den beiden Zeitabschnitten verschieden ist oder, falls die Schaltfrequenzen gleich sind, dass die Schalteinheit in einer Periodendauer in dem ersten Zeitabschnitt bei einem bestimmten Bruchteil der Periodendauer schaltet und die Schalteinheit in einer Periodendauer in dem zweiten Zeitabschnitt zum Zeitpunkt des Bruchteils der Periodendauer inaktiv ist. Hierdurch kann eine hohe Flexibilität erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass eine an verschiedene Heizelemente nacheinander abgegebene Leistung zumindest im Wesentlichen gleich ist, wodurch insbesondere das Stromnetz gleichmäßig belastet wird.
  • Mit Vorteil ist der erste Schalter ein Relais, wodurch eine kostengünstige Bauweise erreicht werden kann.
  • Außerdem wird ein Gargerät, insbesondere ein Kochfeld, mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung vorgeschlagen, wodurch eine hohe Effizienz erreicht werden kann. Des Weiteren wird ein Gargerätesteuerverfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Schalteinheit wenigstens einen Leitungspfad zu einem ersten Schalter, durch welchen zeitweise ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt, unterbricht und herstellt und eine Steuervorrichtung die Schalteinheit derart steuert, dass die Schalteinheit den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls unterbricht, und dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters während des Zeitintervalls beginnt und endet, wobei das erste Zeitintervall zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht. Hierdurch kann eine hohe Flexibilität und Effizienz erreicht werden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung,
    Fig. 2a
    eine Schaltung der Gargerätevorrichtung in einem ersten Zustand,
    Fig. 2b
    die Schaltung der Gargerätevorrichtung in einem zweiten Zustand,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines Schaltvorgangs, wobei auf einer Abszisse die Zeit aufgetragen ist,
    Fig. 4
    eine Darstellung einer Periodendauer und
    Fig. 5
    mögliche Anordnungen des Zeitintervalls.
  • Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen, als Kochfeldvorrichtung ausgebildeten Gargerätevorrichtung, welche mehrere Kochzonen 34 aufweist.
  • Die Figuren 2a und 2b zeigen eine Schaltung der Gargerätevorrichtung in einem ersten und einem zweiten Schaltzustand. Eine Schaltung 36 der Gargerätevorrichtung weist vier als Spulen ausgebildete Heizelemente L1, L2, L3, L4 auf, welche alle gleichzeitig auf unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar sind. Jedem der Heizelemente L1, L2, L3, L4 ist eine der Kochzonen 34 zugeordnet, so dass bei einer Benutzung der Kochmulde jedes Heizelement L1 genau ein Kochgeschirrelement, also z. B. einen Topf oder eine Pfanne, erhitzt. Die Schaltung 36 weist eine Schalteinheit 10 auf, welche durch einen ersten und einen zweiten Wechselrichter 28, 30 gebildet ist. Der erste Wechselrichter 28 weist einen ersten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (hierfür wird im Folgenden die Abkürzung "IGBT" verwendet) 32 und einen zweiten IGBT 33 auf. Ferner weist der Wechselrichter 30 einen ersten IGBT 44 und einen zweiten IGBT 46 auf.
  • Des Weiteren weist die Schaltung 36 eine länderspezifische Wechselstromspannungsquelle U auf, welche eine Stromnetzspannung mit einem Effektivwert von 230 V und einer Frequenz von 50 Hz liefert. Die beschriebene Gargerätevorrichtung ist insbesondere zu einem Betrieb in Deutschland vorgesehen. Für Gargerätevorrichtungen, welche zu einem Betrieb in den USA vorgesehen sind, liefert eine entsprechende Wechselstromspannungsquelle eine Stromnetzspannung mit 60 Hz. Die Spannung der Wechselstromspannungsquelle U durchläuft zunächst einen Filter 40 der Schaltung 36, der hochfrequentes Rauschen eliminiert. Der Filter 40 ist zumindest im Wesentlichen ein Tiefpass-Filter. Eine von dem Filter 40 gefilterte Spannung wird von einem Gleichrichter 42 der Schaltung 36, welcher als Brückengleichrichter ausgebildet sein kann, gleichgerichtet. Hierdurch wird an einem Ausgang des Gleichrichters 42 eine gleichgerichtete Spannung Ug (Figur 3) abgegeben, die zwischen einem Kollektor des IGBTs 32 und einem Emitter des IGBTs 33 anliegt. Die gleichgerichtete Spannung Ug liegt ferner zwischen einem Kollektor des IGBTs 44 und an einem Emitter des IGBTs 46 an. Des Weiteren weist die Schaltung 36 zwei Kondensatoren C1, C2 auf. Jeweils ein erster Kontakt der Kondensatoren C1, C2 ist leitend mit dem Kollektor des IGBTs 32 und leitend mit einem Kollektor des IGBTs 44 verbunden. Ferner ist jeweils ein zweiter Kontakt der Kondensatoren C1, C2 leitend mit dem Emitter des IGBTs 33 und leitend mit dem Emitter des IGBTs 46 verbunden. Ein Emitter des IGBTs 32 ist leitend mit einem Kollektor des IGBTs 33 verbunden. Außerdem ist ein Emitter des IGBTs 44 leitend mit einem Kollektor des IGBTs 46 verbunden.
  • Des Weiteren weist die Schaltung 36 einen als Relais S1' ausgebildeten Schalter S1 und fünf weitere Relais S2, S3, S4, S5, S6 auf. Die Relais S1', S2, S3, S4, S5, S6 sind SPDT-Relais und baugleich. Jedes der Relais S1', S2, S3, S4, S5, S6 weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kontakt und eine Spule auf. Der erste Kontakt ist durch eine entsprechende Ansteuerung der Spule wahlweise mit dem zweiten oder dem dritten Kontakt leitend verbindbar.
  • Der erste Kontakt des Relais S3 ist leitend mit dem Emitter des IGBTs 32 verbunden. Ferner ist der zweite Kontakt des Relais S3 mit dem ersten Kontakt des Relais S1' verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S3 ist leitend mit dem ersten Kontakt des Relais S2 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S1' ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L1 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S1' ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L2 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S2 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L3 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S2 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L4 verbunden.
  • Außerdem ist der erste Kontakt des Relais S6 leitend mit dem Emitter des IGBTs 44 verbunden. Ferner ist der zweite Kontakt des Relais S6 mit dem ersten Kontakt des Relais S4 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S6 ist leitend mit dem ersten Kontakt des Relais S5 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S4 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L1 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S4 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L2 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S5 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L3 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S5 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L4 verbunden.
  • Ein zweiter Kontakt des Heizelements L1 ist leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements L2 verbunden. Ferner ist ein zweiter Kontakt des Heizelements L3 leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements L4 verbunden. Die Schaltung 36 weist ferner Kondensatoren C3, C4, C5, C6 auf. Der zweite Kontakt des Heizelements L1 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Kondensators C3 und mit einem ersten Kontakt des Kondensators C4 verbunden. Der zweite Kontakt des Heizelements L3 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Kondensators C5 und mit einem ersten Kontakt des Kondensators C6 verbunden. Zweite Kontakte der Kondensatoren C3 und C5 sind leitend mit dem Kollektor des IGBTs 32 verbunden. Ferner sind zweite Kontakte der Kondensatoren C4 und C6 leitend mit dem Emitter des IGBTs 46 verbunden.
  • Sowohl mittels des IGBTs 32 als auch mittels des IGBTs 33 ist jeweils ein Leitungspfad zu dem ersten Schalter S1, durch welchen bei einem Betriebsvorgang ein mittels der Wechselstromspannungsquelle U generierter Strom fließt, herstellbar und unterbrechbar.
  • Eine Steuervorrichtung 14 der Schaltung 36, welche zwei Steuereinheiten 56, 58 aufweist, steuert während des Betriebsvorgangs die Schalteinheit 10, und zwar derart, dass während eines gesamten Zeitintervalls t (Figur 3) für jeden einzelnen der IGBTs 32, 33, 44, 46 gilt, dass eine leitende Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter unterbrochen ist. Hierzu ist die Steuervorrichtung 14 mit der Schalteinheit 10 und insbesondere mit den Gate-Anschlüssen der IGBTs 32, 33, 44, 46 verbunden (nicht dargestellt). Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Zeitintervall t ist wenigstens einer der IGBTs 32, 33 und wenigstens einer der IGBTs 44, 46 in einem Zustand, in welchem sein Kollektor mit seinem Emitter leitend verbunden ist. Prinzipiell ist auch denkbar, dass die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des gesamten Zeitintervalls t nur für jeden der IGBTs 32, 33 gilt, dass eine leitende Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter unterbrochen ist, während die IGBTs 44, 46 beispielsweise in dem Zeitintervall t Schaltvorgänge durchführen können.
  • Zunächst sind die Relais S2, S3, S4, S5 und S6 bei dem Betriebsvorgang in den folgenden Schaltzuständen: Bei den Relais S2, S3, S4, S5 ist jeweils der erste Kontakt mit dem zweiten Kontakt leitend verbunden. Bei dem Relais S6 ist der erste mit dem dritten Kontakt leitend verbunden (Figur 2a).
  • In Figur 3 ist schematisch eine Bewerkstelligung eines Schaltvorgangs des Relais S1' veranschaulicht, wobei auf einer Abszisse 52 die Zeit dargestellt ist. Eine Schaltstellung 54 des Relais S1', also eine Stellung des ersten Kontakts des Relais S1', ist gestrichelt dargestellt. Zeitlich vor dem Zeitintervall t ist das erste Relais S1' in einem ersten Schaltzustand, in welchem der erste Kontakt des Relais S1' mit dem zweiten Kontakt des Relais S1' eine leitende Verbindung bildet. Während des Zeitintervalls t ist die leitende Verbindung frei von einem Stromdurchfluss.
  • Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während einer Zeitspanne t2, ausgehend von dem ersten Schaltzustand (Figur 2a) sich die leitende Verbindung löst, der erste Kontakt des Relais S1' schließlich getrennt von dem zweiten Kontakt des Relais S1' ist und nachfolgend auf den dritten Kontakt aufprallt. Nach dem Aufprallen bilden der erste und der dritte Kontakt des Relais S1' eine leitende Verbindung. Diese leitende Verbindung besteht dabei vor einem Ende des Zeitintervalls t (Figur 2b) und ist während des Zeitintervalls t frei von einem Stromdurchfluss. Die Zeitspanne t2 liegt dabei vollständig innerhalb des Zeitintervalls t. Die Zeitspanne t2 beträgt dabei zumindest im Wesentlichen zwischen 2 ms und 10 ms. Ferner ist die Zeitspanne t2 von Endpunkten des Zeitintervalls t beabstandet. Dazu legt die Steuervorrichtung 14 zu einem Zeitpunkt, welcher von einer Mitte der Zeitspanne t2 einen zeitlichen Abstand t1 besitzt, eine Spannung Us an die Spule des Relais S1' an. Hierdurch wird ein Schalten des Relais S1' in der Zeitspanne t2 verursacht. Der Zeitpunkt, welcher von einer Mitte der Zeitspanne t2 einen zeitlichen Abstand t1 besitzt, charakterisiert eine Reaktionszeit des Relais S1'. Der zeitliche Abstand t1 liegt zumindest im Wesentlichen zwischen 2 ms und 15 ms. Das Lösen der leitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt des Relais S1' beginnt mit einem Anfangszeitpunkt der Zeitspanne t2. Eine Herstellung der leitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Kontakt des Relais S1' endet an einem Endzeitpunkt der Zeitspanne t2. Aufgrund einer Abweichung einer konkreten Ausbildung des Relais S1' von einer Soll-Ausbildung kann der Abstand t1 um eine maximale Abweichzeit abweichen. Eine Gesamtdauer des Zeitintervalls t ist die Summe der Zeitspanne t2 und dem Zweifachen des Betrags der Abweichzeit. Weil die leitenden Verbindungen des Relais S1' während des Zeitintervalls t stromlos sind, ist der Schaltvorgang des Relais S1', der während des Zeitintervalls t stattfindet, besonders schonend für das Relais S1' und erlaubt eine hohe Lebensdauer des Relais S1'. Prinzipiell ist denkbar, dass während des Zeitintervalls t außer dem Relais S1' ein weiteres der Relais S2, S3, S4, S5, S6 einen Schaltvorgang durchführt, der während des Zeitintervalls t beginnt und endet.
  • Die Stromnetzspannung weist eine Frequenz von 50 Hz auf. Das Zeitintervall t entspricht zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung und weist eine Länge von 12 ms auf.
  • Die Wechselstromspannungsquelle U, der Filter 40 und der Gleichrichter 42 bilden eine Spannungsversorgungseinheit 18, die bei dem Betriebsvorgang die Spannung Ug an die Schalteinheit 10 anlegt. Die Spannung Ug weist in einer Mitte des Zeitintervalls t eine Minimumstelle auf. Ferner weist eine von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t einen Nulldurchgang auf.
  • Während des Zeitintervalls t sorgen die Kondensatoren C1 und C2 und die Inaktivität der Wechselrichter 28, 30 dafür, dass die Spannung Ug nicht sinkt. Gegen Ende des Zeitintervalls t steigt die Spannung Ug wieder auf ihren Maximalwert, da ein weiteres Maximum der Spannung Ug innerhalb des Zeitintervalls t liegt.
  • Die unterste Kurve zeigt eine Hüllkurve eines Stroms, der vor dem Zeitintervall t durch das Heizelement L1 fließt und nach dem Zeitintervall t durch das Heizelement L2 fließt. Während des Zeitintervalls t fließt kein Strom durch die Heizelemente L1 und L2.
  • Figur 4 zeigt eine Darstellung einer Periodendauer TMux. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst die Schalteinheit 10 bei dem Betriebsvorgang dazu, periodisch für Zeitspannen t3, sämtliche Stromzuleitungen, welche mittels der Schalteinheit 10 herstellbar und unterbrechbar sind, zu unterbrechen. Die Zeitspannen t3 sind so lang wie das Zeitintervall t. Eine Periodendauer TMux des periodischen Unterbrechens ist kleiner als eine Sekunde. Die Periodendauer TMux beginnt mit einer der Zeitspannen t3, an welche sich unmittelbar ein erster Zeitabschnitt TS1 anschließt. Während der Zeitspanne t3 beginnt und endet ein Schaltvorgang des Schalters S1, welcher den Schalter S1 von einem Zustand, in dem der erste und der dritte Kontakt des Schalters S1 leitend verbunden sind, in einen Zustand, in dem der erste und der zweite Kontakt des Schalters S1 leitend verbunden sind, überführt.
  • Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des Zeitabschnitts TS1 jeder einzelne der IGBTs 32, 33 mit einer ersten Frequenz schaltet. An den Zeitabschnitt TS1 schließt sich eine der Zeitspannen t3 an. An das Zeitintervall t schließt sich unmittelbar ein Zeitabschnitt TS2 an. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des Zeitabschnitts TS2 jeder einzelne der IGBTs 32, 33 mit einer zweiten Frequenz, die sich insbesondere von der ersten Frequenz unterscheidet, schaltet. Während des Zeitabschnitts TS1 wird mittels des ersten Wechselrichters 28 eine Leistung an das Heizelement L1 abgegeben (Figur 2a). Die Leistung, die während des Zeitabschnitts TS1 an das Heizelement L1 abgegeben wird, entspricht in etwa derjenigen Leistung, die während des zweiten Zeitabschnitts TS2 mittels des Wechselrichters 30 an das Heizelement L2 (Figur 2b) abgegeben wird. Dadurch kann eine gleichmäßige Belastung des Stromnetzes erreicht werden. Längen der Zeitabschnitte TS2, TS2 werden entsprechend den Leistungsstufen, auf denen jedes einzelne Heizelement L1, L2 betrieben werden soll, von der Steuervorrichtung 14 eingestellt. Die Leistungsstufen der Heizelemente L1, L2 können sich unterscheiden und die Heizelemente L1, L2 unterschiedliche Kochgeschirrelemente erhitzen. Der Wechselrichter 30 versorgt während der Zeitabschnitte TS1, TS2 das Heizelement L3 mit Leistung. Die Spannung Ug ist in Bereichen, die frei von allen Zeitintervallen t3 sind, periodisch mit einer Periodendauer, die zumindest halb so groß ist wie die Periodendauer der Stromnetzspannung. Dabei entspricht das erste Zeitintervall (t) höchstens einer ganzen Periodendauer der Stromnetzspannung.
  • Das Relais S3 ist ein Schalter S3', welcher seriell zu dem Schalter S1 geschaltet ist. Die Steuervorrichtung 14 schaltet das Relais S3 bei einem sich von dem Betriebsvorgang unterscheidenden weiteren Betriebsvorgang in einem zweiten Zeitintervall, welches 11 ms lang ist. Das Schalten des Relais S3 beginnt und endet in dem zweiten Zeitintervall. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass jeder der IGBTs 32, 33, 44, 46 während des gesamten zweiten Zeitintervalls in einem Sperrzustand, also frei von einer leitenden Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter ist. Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall schaltet wenigstens einer der IGBTs 32, 33 und wenigstens einer der IGBTs 44, 46. Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall werden alle IGBTs 32, 33, 44, 46 periodisch von der Steuervorrichtung 14 geschaltet.
  • Figur 5 zeigt mögliche Anordnungen des Zeitintervalls t. Links weist die Spannung Ug in der Mitte des Zeitintervalls t eine Minimumstelle auf. Ferner weist die von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t einen Nulldurchgang auf. Rechts weist die Spannung Ug in der Mitte des Zeitintervalls t eine Maximalstelle auf. Ferner weist die von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t ein Extremum, insbesondere ein Maximum und/oder Minimum, auf. Die mittlere Figur der Figur 5 zeigt einen Zwischenfall. In diesem Fall weist die Spannung Ug in der Mitte des Zeitintervalls t weder eine Maximalstelle noch eine Minimumstelle auf. Die Maximalstelle und/oder die Minimumstelle sind bezüglich der Mitte des Zeitintervalls verschoben. Ferner weist die von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t ebenfalls weder ein Maximum noch ein Minimum auf. Durch die unterschiedliche Anordnung des Zeitintervalls t kann ein mögliches Flicker weitestgehend vermieden werden.
  • Prinzipiell ist denkbar, dass die Schaltung 36 weitere Relais und weitere Heizelemente aufweist, welche mittels der weiteren Relais an die Wechselrichter 28, 30 angeschlossen sind. Prinzipiell ist denkbar, dass die Relais S1', S2, S3, S4, S5, S6, welche als SPDT Relais ausgebildet sind, jeweils durch zwei SPST Relais ersetzt werden. Bezugszeichen
    10 Schalteinheit C6 Kondensator
    14 Steuervorrichtung S1 Schalter
    18 Spannungsversorgungseinheit S1' Relais
    28 Wechselrichter S2 Relais
    30 Wechselrichter S3 Relais
    32 Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode S3' Schalter
    S4 Relais
    33 IGBT S5 Relais
    34 Kochzone S6 Relais
    36 Schaltung L1 Heizelement
    40 Filter L2 Heizelement
    42 Gleichrichter L3 Heizelement
    44 IGBT L4 Heizelement
    46 IGBT t Zeitintervall
    52 Abszisse t1 Abstand
    54 Schaltstellung t2 Zeitspanne
    56 Steuereinheit t3 Zeitspanne
    58 Steuereinheit TS1 Zeitabschnitt
    U Wechselstromspannungsquelle TS2 Zeitabschnitt
    TMux Periodendauer
    Ug Spannung
    US Spannung
    C1 Kondensator
    C2 Kondensator
    C3 Kondensator
    C4 Kondensator
    C5 Kondensator

Claims (11)

  1. Gargerätevorrichtung mit zumindest einer Schalteinheit (10), mittels der wenigstens ein Leitungspfad unterbrechbar und herstellbar ist, durch den bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und der zu einem ersten Schalter (S1) führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung (14), welche bei dem Betriebsvorgang mittels der Schalteinheit (10) den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters (S1) während des ersten Zeitintervalls (t) beginnt und endet, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitintervall (t) zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht.
  2. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitintervall (t) zumindest im Wesentlichen höchstens einer ganzen Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht.
  3. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (14) dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall (t) derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit (18) zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls (t) eine Minimumstelle aufweist.
  4. Gargerätevorrichtung zumindest nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (14), dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall (t) derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit (18) zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls (t) eine Maximalstelle aufweist.
  5. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (14) bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit (10) dazu veranlasst, den Leitungspfad periodisch jeweils für wenigstens eine gesamte Zeitspanne (t3), welche zumindest im Wesentlichen gleich lang ist wie das erste Zeitintervall (t), zu unterbrechen.
  6. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Periodendauer (TMux) des periodischen Veranlassens kleiner als 2 s ist.
  7. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen zweiten Schalter (S3'), welcher seriell zu dem ersten Schalter (S1) geschaltet ist, wobei die Steuervorrichtung (14) dazu vorgesehen ist, den zweiten Schalter (S3') in einem zweiten Zeitintervall zu schalten und während des gesamten zweiten Zeitintervalls den Leitungspfad mittels der Schalteinheit (10) zu unterbrechen, so dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall Strom durch den Leitungspfad fließt.
  8. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) in einem ersten Zeitabschnitt (tS1), welcher dem ersten Zeitintervall (t) unmittelbar vorangeht, mit einem ersten Satz von Schaltparametern schaltet und die Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) in einem zweiten Zeitabschnitt (TS2), welcher unmittelbar auf das erste Zeitintervall (t) folgt, mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet.
  9. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (S1) ein Relais (S1') ist.
  10. Gargerät, insbesondere Kochfeld, mit einer Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.
  11. Gargerätesteuerverfahren, insbesondere zur Steuerung einer Gargerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem eine Schalteinheit (10) wenigstens einen Leitungspfad zu einem ersten Schalter (S1), durch welchen zeitweise ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt, unterbricht und herstellt und eine Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) derart steuert, dass die Schalteinheit (10) den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters (S1) während des Zeitintervalls (t) beginnt und endet, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitintervall (t) zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht.
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