EP3809800A1 - Method for controlling the power of at least one induction unit and induction cooking appliance for implementing the method - Google Patents
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- EP3809800A1 EP3809800A1 EP20201666.3A EP20201666A EP3809800A1 EP 3809800 A1 EP3809800 A1 EP 3809800A1 EP 20201666 A EP20201666 A EP 20201666A EP 3809800 A1 EP3809800 A1 EP 3809800A1
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- H05B2213/03—Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate
Definitions
- the present application relates to a method for controlling the power of at least one inductor covered with a container.
- the present invention relates to the field of the alternating electric current supply of an inductor by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal.
- induction cooking appliances such as an induction hob, comprising one or more cooking zones each equipped with one or more inductors.
- An alternating current is thus generated by the inverter power supply device and circulates in the inductor (s).
- the power induced in the receptacle depends in particular, for a given receptacle, on the alternating current flowing in the inductor and generated by the inverter power supply device.
- Power control methods are known in the state of the art, suitable for modifying the power induced in the receptacle by varying the frequency of the periodic control signal controlling the inverter power supply device.
- each restored power corresponds a frequency of the periodic control signal of the inverter power supply device.
- the slaving of the power induced in the vessel to the frequency of the periodic control signal requires the use of a wide range of frequencies. This operating mode can become problematic when certain frequencies generate electromagnetic compatibility (EMC) problems on the electrical supply network of the cooking appliance.
- EMC electromagnetic compatibility
- the periodic control signal is generally a square signal.
- the control signal thus makes it possible to control the supply of the two power elements in phase opposition.
- the duty cycle of the periodic control signal is generally equal to 50%, which makes it possible to supply the two power elements in symmetry.
- the variation of the duty cycle of the periodic control signal generates an induced power in the container less than the induced power obtained when the duty cycle is equal to 50%.
- This operating mode is used when several inverter power supply devices are controlled simultaneously to respectively power several inductors or cooking zones and it is necessary to control the inverter power supply devices by a periodic control signal of the same frequency. in order to avoid the appearance of unpleasant whistling in the receptacles covering the inducers.
- parasitic noises can appear when two inductors are put into operation by power supply devices with inverter controlled by periodic control signals of different frequency.
- the aim of the present invention is to resolve at least one of the aforementioned drawbacks and to provide a method for controlling the power of at least one inductor covered with a less complex container.
- the present invention relates to a method for controlling the power of at least one inductor covered with a container and supplied with alternating current by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal.
- the invention it is possible to vary the power induced in the container by using only values of frequencies predefined in a set and varying only the duty cycle of the periodic control signal.
- the limited number of N predefined frequency values makes it possible to considerably reduce the risk of the appearance of resonance phenomena in the receptacle.
- the duty cycle is chosen from an interval between a minimum duty cycle and a maximum power duty cycle, the maximum power duty cycle being equal to 50%.
- the duty cycle is chosen from an interval between a maximum power duty cycle and a maximum duty cycle, the maximum power duty cycle being equal to 50%.
- the assembly comprises an increasing ordered series of N predefined frequency values, and, to any pair of adjacent predefined frequencies of said assembly corresponds a pair of power values induced in the receptacle when the device d
- the inverter power supply is controlled by a periodic control signal at one of said predefined frequencies of said torque and a duty cycle of 50%, the power induced in the vessel when the inverter power supply device is controlled by a periodic control signal at the highest frequency of said pair of frequencies and a duty cycle by 50% being greater than the power induced in the vessel when the inverter power supply device is controlled by a periodic control signal at the lower frequency of said pair of frequencies and a duty cycle equal to the minimum duty cycle or the ratio maximum cyclic.
- the set of N predefined frequency values is thus determined so as to be able to sweep the set of powers between a maximum power and a minimum power induced in a receptacle.
- the predefined frequency values of said set are between 20 and 150 KHz.
- the number N of predefined frequency values is between 2 and 10, and preferably between 4 and 8 and preferably equal to 6.
- At least two inductors are supplied with alternating current respectively by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal, the frequency of the periodic control signal of each inverter power supply device being chosen from among the same set of N predefined frequency values.
- said same set comprises an increasing ordered sequence of N predefined frequency values, the difference between two values of a pair of adjacent predefined frequencies of said same set being less than a minimum threshold frequency and greater than a threshold frequency maximum, the frequencies between the minimum threshold frequency and the maximum threshold frequency corresponding to frequencies audible to the human ear.
- the inductors can be simultaneously supplied with current by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal of different frequencies as soon as this frequency is chosen from the same set of predefined frequency values, without generate the appearance of parasitic noises and whistles in the receptacles covering each inducer.
- the minimum threshold frequency is equal to 2 kHz and the maximum threshold frequency is equal to 14 kHz.
- the present invention relates to an induction cooking appliance comprising at least one inductor supplied with alternating current by an inverter supply device controlled by a periodic control signal.
- the cooking appliance comprises means for controlling the inverter power supply device suitable for implementing the power control method according to the invention.
- This cooking appliance has characteristics and advantages similar to those described above in relation to the power control method according to the invention.
- the present invention finds its application in particular when the inverter power supply device comprises two power switches of the IGBT type mounted in a half-bridge.
- the electric cooking appliance is an induction hob 10 comprising four cooking zones F1, F2, F3, F4.
- Each cooking zone F1, F2, F3, F4 comprises an inductor formed from one or more coils in which an electric current flows.
- the hob 10 is supplied electrically by a mains supply 11, for example 230V and 32 Amps.
- a power control and command card 12 is suitable for supporting all the electronic and computer means necessary for controlling the hob 10.
- electrical connections 13 are provided between the control and command card 12 and each inductor of the cooking zones F1, F2, F3, F4.
- Each inductor of the cooking zones F1, F2, F3, F4 is supplied with alternating current, via the electrical connections 13, by an inverter power supply device provided on the control and command board 12.
- the inductors and the control and command card 12 are placed under a flat cooking surface, generally formed from a glass-ceramic plate.
- the cooking zones F1, F2, F3, F4 can be identified by a silkscreen printing on the glass-ceramic plate opposite the inductors placed under the cooking surface.
- the induction hob 10 comprises control and interface means 14 with the user, in particular allowing the user to control the power and duration of the operation of each cooking zone F1, F2, F3, F4.
- this example of a cooking appliance is not limiting.
- the power control method which will be described below can be applied to any type of induction cooking appliance, and to any configuration of an induction hob, regardless of the number of hotplates, the number of inductors, the number of coils per hearth and the arrangement of the cooking zones.
- the power control method described below is particularly advantageous for a so-called matrix hob.
- FIG. 1B An exemplary embodiment of such a hob is illustrated on figure 1B .
- the hob 15 comprises a hob 16 intended to receive containers on the hob 15.
- This hob 15 comprises heating means consisting of inductors 17 distributed in the hob 16.
- These inductors 17 are distributed in a two-dimensional grid under the hob 16 of the hob 15.
- the inductors 17 are staggered.
- the inductors can be arranged in a distribution in rows and columns, that is to say in a matrix arrangement.
- a heating zone Z is formed from the detection of the inductors 17 covered by the receptacle.
- Each inductor 17 of the hob 15 can thus be controlled independently and put into operation only when a receptacle covers at least part of this inductor.
- the hob 15 comprises in a known manner, as in the embodiment of the figure 1A , both a control and power command card adapted to support all the electronic and computer means necessary for the control of the hob 15, and control and interface means with the user, allowing in particular the user to control the power and duration of the operation of each Z cooking zone.
- each inductor of the cooking zones F1, F2, F3, F4 of the hob 10 illustrated in figure 1A or the Z heating zones of the hob 15 shown in figure 1B being supplied with electric current by an identical inverter power supply device 20.
- the inverter power supply device 20 comprises two power elements, and for example two voltage-controlled transistors of the IGBT type (acronym for the English term Insulated Gate Bipolar Transistor).
- the two power switches T1, T2 of the IGBT type are mounted as a half-bridge.
- the invention is not limited to this half-bridge topology but can also be applied to a full bridge topology of four power switches.
- an inductor L schematically represents the induction cooking zone and may correspond to one or more inductor coils connected in series, thus constituting a cooking zone F1, F2, F3, F4 of the hob 10 illustrated in figure 1A or to one of the inductors 17 of the heating zone Z of the hob 15 illustrated in figure 1B .
- the two power switches T1, T2 mounted in a half-bridge are controlled to generate an alternating electric current in the inductor L, hereinafter called inductor current I.
- the inverter power supply device 20 with half-bridge assembly of the two power switches T1, T2 is conventional and is presented briefly below.
- Each power switch T1, T2 is connected in parallel between its collector C and its emitter E to a freewheeling diode D1, D2 and a switching aid capacitor C1, C2.
- Resonance capacitors, C3, C4 are mounted to constitute a resonant circuit with the inductor L to which is associated a resistance R representing the resistance of a container placed on a cooking zone, above the inductor L.
- the control of the two power switches T1, T2 by a control signal at a given frequency F makes it possible to position the two power switches T1, T2 alternately in an on state and in a blocked state, and to generate thus an alternating current circulating in the inductor L.
- control of the power switches T1, T2 is carried out using control means 30 as illustrated in detail on figure 3 .
- control signals Com1, Com2 respectively addressed to the power switches T1, T2 are generated by the control means 30.
- the control means 30 comprise in this embodiment a controller 31 (also called in English terminology “Driver ”), itself controlled by a microprocessor 32.
- the microprocessor 32 controls the controller 31 by a periodic control signal having a frequency F.
- the periodic control signal is an alternating signal between a high state and a low state.
- the periodic control signal is a square signal of frequency F as illustrated in figures 4A and 4B .
- control signal Com1 from the first power switch T1 sends an ON state to the first power switch T1
- control signal Com2 from the second power switch T2 sends a blocked OFF state to the second power switch T2, and vice versa.
- the control signals Com1, Com2 are alternated in order to switch each power switch from an ON state to a blocked OFF state, and vice versa. versa.
- the inverter power supply device 20 is thus controlled by a periodic control signal of given frequency F.
- the duty cycle ⁇ is equal to 30%, the second power switch T2 being in this embodiment kept in an ON state for 70% of the period of the periodic control signal of frequency F and the first power switch T1 being kept in an ON state for 30% of the period of the periodic control signal of frequency F.
- a heating power is supplied to the receptacle.
- the variation of the duty cycle ⁇ of the periodic control signal of given frequency Fx is illustrated in figure 5 , between a minimum duty cycle ⁇ min and a maximum duty cycle ⁇ max.
- the minimum duty cycle ⁇ min is between 15 and 25% and the maximum duty cycle ⁇ max is between 75 and 85%.
- the power P supplied to the receptacle when the duty cycle is different from 50% is less than the power Px, obtained for a duty cycle equal to 50%.
- the power control method firstly comprises a step of choosing a frequency Fx for the periodic control signal from among a set S of N predefined frequency values, N being equal to or greater than two.
- the predefined frequency values of the set S are between 20 and 150 kHz.
- Fi with i belongs to ⁇ 1, 2, ..., 6 ⁇ .
- the values of the predefined frequencies Fi are selected and stored in a memory associated with the microprocessor 32 so as not to generate electromagnetic disturbances on the general electrical supply network of the induction cooking appliance.
- Each frequency Fi corresponds to a heating power Pi induced in a given container.
- the number N of predefined frequencies Fi is equal to 6.
- this number N of predefined frequencies can vary and is typically between 2 and 10, and preferably between 4 and 8.
- the difference ⁇ F between the predefined frequency values Fi of the set S is here greater than or equal to 17 kHz.
- the difference ⁇ F between two values of adjacent frequencies Fi, Fi + 1, illustrated in figure 7 by the intervals ⁇ F12, ⁇ F23, ⁇ F34, ⁇ F45, ⁇ F56, can be identical or different.
- the set S thus comprises an increasing ordered sequence of N values of predefined frequencies Fi.
- Fi + 1 of this set S corresponds to a pair of induced power values Pi, Pi + 1 in the receptacle when the inverter power supply device 20 is controlled by a periodic control signal at one of these two predefined frequencies Fi, Fi + 1 and a duty cycle ⁇ of 50%
- the predefined frequencies Fi are also selected so that for any pair of adjacent predefined frequencies Fi, Fi + 1, it is possible to scan all of the induced power values between the induced power values Pi and Pi + 1, and this by varying only the duty cycle ⁇ of the periodic control signal at one of the two frequencies Fi, Fi + 1.
- the power control method comprises a step of adjusting a duty cycle ⁇ of the periodic control signal at the chosen frequency Fx to obtain a power induced in the container.
- the induced power Pi + 1 in the container when the inverter power supply device 20 is controlled by a periodic control signal at the highest frequency Fi +1 of the frequency torque and a duty cycle of 50% is greater than the induced power Pi in the container when the inverter power supply device 20 is controlled by a periodic control signal at the lowest frequency Fi of the torque of frequencies and a duty cycle equal to a minimum duty cycle ⁇ min.
- the duty cycle ⁇ is chosen from an interval between a minimum duty cycle ⁇ min and the maximum power duty cycle equal to 50%.
- the variation of the power and obtaining a setpoint power could also be done by using a maximum duty cycle different from the maximum power duty cycle equal to 50%.
- the heating power returned to the receptacle at a given frequency is maximum for a duty cycle ⁇ equal to 50% and decreases when the duty cycle ⁇ decreases or increases.
- the power control method chooses another frequency from the set S and adjusts the duty cycle ⁇ to obtain the power set point requested for the container.
- the frequency for the periodic control signal of each device power supply to inverter 20 is chosen from the same set S of N predefined frequency values Fi.
- each inverter power supply device is independent and can operate simultaneously without generating electromagnetic disturbances since the predefined frequencies Fi have been chosen so as not to generate electromagnetic disturbances.
- the difference ⁇ F between two values of a pair of adjacent predefined frequencies Fi, Fi + 1 of the set S is less than a frequency minimum threshold Fmin or greater than a maximum threshold frequency Fmax, the frequencies between the minimum threshold frequency Fmin and the maximum threshold frequency Fmax corresponding to frequencies audible to the human ear.
- the minimum threshold frequency Fmin is equal to 2 kHz and the maximum threshold frequency Fmax is equal to 14 kHz.
- the set S of predefined frequencies Fi is thus chosen in order to avoid the appearance of audible noises and whistles when inductors of the induction cooking appliance 10 are simultaneously controlled respectively by an inverter power supply device 20.
- the power control method of the invention thus makes it possible to obtain a simplified power control of one or more inductors while avoiding any electromagnetic disturbance and / or any parasitic noise between receptacles when it is implemented at starting from a limited number N of predefined frequencies, and by varying only the duty cycle ⁇ of the periodic control signal (s).
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Abstract
Un procédé de commande en puissance d'au moins un inducteur (L) recouvert d'un récipient et alimenté en courant alternatif par un dispositif d'alimentation à onduleur (20) commandé par un signal de commande périodique comprend les étapes suivantes :- choix d'une fréquence pour le signal de commande périodique parmi un ensemble de N valeurs de fréquences prédéfinies, N étant égal ou supérieur à deux ; et- ajustement d'un rapport cyclique du signal de commande périodique à la fréquence choisie pour obtenir une puissance induite dans le récipient.Utilisation dans les tables de cuisson à induction, notamment sans foyer de cuisson prédéfini dans le plan de cuisson.A method for controlling the power of at least one inductor (L) covered with a container and supplied with alternating current by an inverter power supply device (20) controlled by a periodic control signal comprises the following steps: - choice a frequency for the periodic control signal from among a set of N predefined frequency values, N being equal to or greater than two; and adjustment of a duty cycle of the periodic control signal at the frequency chosen to obtain a power induced in the receptacle. Use in induction hobs, in particular without a predefined cooking zone in the hob.
Description
La présente demande concerne un procédé de commande en puissance d'au moins un inducteur recouvert d'un récipient.The present application relates to a method for controlling the power of at least one inductor covered with a container.
Elle concerne également un appareil de cuisson à induction adapté à mettre en œuvre ce procédé de commande.It also relates to an induction cooking appliance suitable for implementing this control method.
De manière générale, la présente invention concerne le domaine de l'alimentation en courant électrique alternatif d'un inducteur par un dispositif d'alimentation à onduleur commandé par un signal de commande périodique.In general, the present invention relates to the field of the alternating electric current supply of an inductor by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal.
Elle trouve son application notamment dans les appareils de cuisson à induction, tels qu'une table à induction, comprenant une ou plusieurs zones de cuisson équipées chacune d'un ou plusieurs inducteurs.It finds its application in particular in induction cooking appliances, such as an induction hob, comprising one or more cooking zones each equipped with one or more inductors.
Elle concerne non seulement les tables de cuisson à foyers de cuisson prédéfinis dans le plan de cuisson mais aussi les tables de cuisson dites matricielles, sans foyers de cuisson prédéfinis et dans lesquelles les zones de cuisson sont définis au cas par cas, selon la position d'un récipient posé sur le plan de cuisson et recouvrant un sous-ensemble d'inducteurs.It concerns not only hobs with predefined cooking zones in the hob but also so-called matrix hobs, without predefined cooking zones and in which the cooking zones are defined on a case-by-case basis, depending on the position of. 'a receptacle placed on the cooking surface and covering a sub-assembly of inductors.
Un courant alternatif est ainsi généré par le dispositif d'alimentation à onduleur et circule dans le ou les inducteurs.An alternating current is thus generated by the inverter power supply device and circulates in the inductor (s).
De manière classique, un courant induit est alors généré dans un récipient placé au-dessus de cet inducteur, le récipient s'échauffant lui-même par effet Joule du fait de sa résistance.Conventionally, an induced current is then generated in a receptacle placed above this inductor, the receptacle itself heating up by the Joule effect due to its resistance.
La puissance induite dans le récipient dépend notamment, pour un récipient donné, du courant alternatif circulant dans l'inducteur et généré par le dispositif d'alimentation à onduleur.The power induced in the receptacle depends in particular, for a given receptacle, on the alternating current flowing in the inductor and generated by the inverter power supply device.
On connait dans l'état de la technique des procédés de commande en puissance, adaptés à modifier la puissance induite dans le récipient en faisant varier la fréquence du signal de commande périodique commandant le dispositif d'alimentation à onduleur.Power control methods are known in the state of the art, suitable for modifying the power induced in the receptacle by varying the frequency of the periodic control signal controlling the inverter power supply device.
Ainsi, pour un récipient donné, à chaque puissance restituée correspond une fréquence du signal de commande périodique du dispositif d'alimentation à onduleur.Thus, for a given receptacle, to each restored power corresponds a frequency of the periodic control signal of the inverter power supply device.
L'asservissement de la puissance induite dans le récipient sur la fréquence du signal de commande périodique requiert l'utilisation d'une large plage de fréquences. Ce mode de fonctionnement peut devenir problématique dès lors que certaines fréquences engendrent des problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM) sur le réseau d'alimentation électrique de l'appareil de cuisson.The slaving of the power induced in the vessel to the frequency of the periodic control signal requires the use of a wide range of frequencies. This operating mode can become problematic when certain frequencies generate electromagnetic compatibility (EMC) problems on the electrical supply network of the cooking appliance.
Lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur comprend deux éléments de puissance, du type deux transistors IGBT (acronyme du terme anglais Insulated Gate Bipolar Transistor), montés en demi-pont, le signal de commande périodique est généralement un signal carré. Le signal de commande permet de commander ainsi l'alimentation des deux éléments de puissance en opposition de phase. Dans le fonctionnement décrit ci-dessus, dans lequel la puissance est restituée en fonction de la fréquence, le rapport cyclique du signal de commande périodique est généralement égal à 50% ce qui permet d'alimenter en symétrie les deux éléments de puissance.When the inverter power supply device comprises two power elements, of the type two IGBT transistors (acronym for the English term Insulated Gate Bipolar Transistor ), mounted in a half-bridge, the periodic control signal is generally a square signal. The control signal thus makes it possible to control the supply of the two power elements in phase opposition. In the operation described above, in which the power is restored as a function of the frequency, the duty cycle of the periodic control signal is generally equal to 50%, which makes it possible to supply the two power elements in symmetry.
Il est également possible, mais de manière limitée, de faire varier la puissance induite dans le récipient en modifiant le rapport cyclique du signal de commande périodique à une fréquence donnée.It is also possible, but in a limited manner, to vary the power induced in the vessel by changing the duty cycle of the periodic control signal at a given frequency.
La variation du rapport cyclique du signal de commande périodique génère une puissance induite dans le récipient inférieure à la puissance induite obtenue lorsque le rapport cyclique est égal à 50%.The variation of the duty cycle of the periodic control signal generates an induced power in the container less than the induced power obtained when the duty cycle is equal to 50%.
Ce mode de fonctionnement est utilisé lorsque plusieurs dispositifs d'alimentation à onduleur sont commandés simultanément pour alimenter respectivement plusieurs inducteurs ou zones de cuisson et qu'il est nécessaire de commander les dispositifs d'alimentation à onduleur par un signal de commande périodique de même fréquence afin d'éviter l'apparition de sifflements désagréables dans les récipients recouvrant les inducteurs.This operating mode is used when several inverter power supply devices are controlled simultaneously to respectively power several inductors or cooking zones and it is necessary to control the inverter power supply devices by a periodic control signal of the same frequency. in order to avoid the appearance of unpleasant whistling in the receptacles covering the inducers.
En effet, des bruits parasites peuvent apparaitre lorsque deux inducteurs sont mis en fonctionnement par des dispositifs d'alimentation à onduleur commandés par des signaux de commande périodiques de fréquence différente.Indeed, parasitic noises can appear when two inductors are put into operation by power supply devices with inverter controlled by periodic control signals of different frequency.
Ce problème est particulièrement important dans les tables de cuisson dite matricielles dans lesquelles les inducteurs sont disposés les uns à côté des autres selon une répartition bidimensionnelle dans le plan de cuisson et commandés simultanément pour chauffer un récipient posé sur le plan de cuisson et recouvrant plusieurs inducteurs.This problem is particularly important in so-called matrix hobs in which the inductors are placed next to each other in a two-dimensional distribution in the hob and simultaneously controlled to heat a container placed on the hob and covering several inductors. .
Toutefois, cette solution de variation du rapport cyclique à une fréquence donnée est complexe à mettre en œuvre. Il est en particulier nécessaire d'utiliser une fréquence unique qui convient pour commander les dispositifs d'alimentation à onduleur de chaque inducteur et généralement d'éteindre périodiquement l'alimentation en courant alternatif d'un ou des deux inducteurs pour atteindre la puissance de consigne demandée pour chaque récipient.However, this solution of varying the duty cycle at a given frequency is complex to implement. In particular, it is necessary to use a single frequency which is suitable for controlling the inverter power supply devices of each inductor and generally to periodically switch off the alternating current supply of one or both inductors to reach the set power requested for each container.
Un exemple d'un tel fonctionnement est décrit dans le document
Le but de la présente invention est de résoudre au moins l'un des inconvénients précités et de proposer un procédé de commande en puissance d'au moins un inducteur recouvert d'un récipient moins complexe.The aim of the present invention is to resolve at least one of the aforementioned drawbacks and to provide a method for controlling the power of at least one inductor covered with a less complex container.
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé de commande en puissance d'au moins un inducteur recouvert d'un récipient et alimenté en courant alternatif par un dispositif d'alimentation à onduleur commandé par un signal de commande périodique.According to a first aspect, the present invention relates to a method for controlling the power of at least one inductor covered with a container and supplied with alternating current by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal.
Selon l'invention, ce procédé de commande comprend les étapes suivantes :
- choix d'une fréquence pour le signal de commande périodique parmi un ensemble de N valeurs de fréquences prédéfinies, N étant égal ou supérieur à deux ; et
- ajustement d'un rapport cyclique du signal de commande périodique à la fréquence choisie pour obtenir une puissance induite dans le récipient.
- choosing a frequency for the periodic control signal from among a set of N predefined frequency values, N being equal to or greater than two; and
- adjusting a duty cycle of the periodic control signal at the selected frequency to obtain induced power in the vessel.
Grâce à l'invention, il est possible de faire varier la puissance induite dans le récipient en n'utilisant que des valeurs de fréquences prédéfinies dans un ensemble et en faisant varier uniquement le rapport cyclique du signal de commande périodique.Thanks to the invention, it is possible to vary the power induced in the container by using only values of frequencies predefined in a set and varying only the duty cycle of the periodic control signal.
Il est ainsi possible de choisir des valeurs de fréquences prédéfinies de manière à ne pas engendrer de perturbations acoustiques ou électromagnétiques et de respecter les normes de compatibilité électromagnétique.It is thus possible to choose predefined frequency values so as not to generate acoustic or electromagnetic disturbances and to comply with electromagnetic compatibility standards.
Le nombre limité de N valeurs de fréquences prédéfinies permet de réduire considérablement le risque d'apparition de phénomènes de résonnance dans le récipient.The limited number of N predefined frequency values makes it possible to considerably reduce the risk of the appearance of resonance phenomena in the receptacle.
En pratique, à l'étape d'ajustement, le rapport cyclique est choisi dans un intervalle compris entre un rapport cyclique minimal et un rapport cyclique de puissance maximale, le rapport cyclique de puissance maximale étant égal à 50%.In practice, at the adjustment step, the duty cycle is chosen from an interval between a minimum duty cycle and a maximum power duty cycle, the maximum power duty cycle being equal to 50%.
Alternativement, à l'étape d'ajustement, le rapport cyclique est choisi dans un intervalle compris entre un rapport cyclique de puissance maximale et un rapport cyclique maximal, le rapport cyclique de puissance maximale étant égal à 50%.Alternatively, in the adjustment step, the duty cycle is chosen from an interval between a maximum power duty cycle and a maximum duty cycle, the maximum power duty cycle being equal to 50%.
Ainsi, à chaque fréquence du signal de commande périodique, correspond une puissance induite maximale dans le récipient lorsque le rapport cyclique choisi est égal à 50 %. L'ajustement de ce rapport cyclique dans un intervalle au-dessus ou en-dessous de cette valeur de 50 % permet de faire varier la puissance induite dans le récipient et d'atteindre ainsi une puissance de consigne demandée.Thus, at each frequency of the periodic control signal, there corresponds a maximum induced power in the container when the selected duty cycle is equal to 50%. Adjusting this duty cycle within an interval above or below this value of 50% makes it possible to vary the power induced in the receptacle and thus to achieve a requested setpoint power.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'ensemble comprend une suite ordonnée croissante de N valeurs de fréquences prédéfinies, et, à tout couple de fréquences prédéfinies adjacentes dudit ensemble correspond un couple de valeurs de puissance induite dans le récipient lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur est commandé par un signal de commande périodique à une desdites fréquences prédéfinies dudit couple et un rapport cyclique de 50%, la puissance induite dans le récipient lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur est commandé par un signal de commande périodique à la fréquence la plus élevée dudit couple de fréquences et un rapport cyclique de 50 % étant supérieure à la puissance induite dans le récipient lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur est commandé par un signal de commande périodique à la fréquence la plus basse dudit couple de fréquences et un rapport cyclique égal au rapport cyclique minimal ou au rapport cyclique maximal.According to an advantageous characteristic of the invention, the assembly comprises an increasing ordered series of N predefined frequency values, and, to any pair of adjacent predefined frequencies of said assembly corresponds a pair of power values induced in the receptacle when the device d The inverter power supply is controlled by a periodic control signal at one of said predefined frequencies of said torque and a duty cycle of 50%, the power induced in the vessel when the inverter power supply device is controlled by a periodic control signal at the highest frequency of said pair of frequencies and a duty cycle by 50% being greater than the power induced in the vessel when the inverter power supply device is controlled by a periodic control signal at the lower frequency of said pair of frequencies and a duty cycle equal to the minimum duty cycle or the ratio maximum cyclic.
L'ensemble de N valeurs de fréquences prédéfinies est ainsi déterminé de manière à pouvoir balayer l'ensemble des puissances comprises entre une puissance maximale et une puissance minimale induite dans un récipient.The set of N predefined frequency values is thus determined so as to be able to sweep the set of powers between a maximum power and a minimum power induced in a receptacle.
Dans un mode de réalisation pratique, les valeurs de fréquences prédéfinies dudit ensemble sont comprises entre 20 et 150 KHz.In a practical embodiment, the predefined frequency values of said set are between 20 and 150 KHz.
A titre d'exemple de réalisation, le nombre N de valeurs de fréquences prédéfinies est compris entre 2 et 10, et de préférence entre 4 et 8 et préférentiellement égal à 6.As an exemplary embodiment, the number N of predefined frequency values is between 2 and 10, and preferably between 4 and 8 and preferably equal to 6.
Selon un autre mode de réalisation, au moins deux inducteurs sont alimentés en courant alternatif respectivement par un dispositif d'alimentation onduleur commandé par un signal de commande périodique, la fréquence du signal de commande périodique de chaque dispositif d'alimentation à onduleur étant choisie parmi un même ensemble de N valeurs de fréquences prédéfinies.According to another embodiment, at least two inductors are supplied with alternating current respectively by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal, the frequency of the periodic control signal of each inverter power supply device being chosen from among the same set of N predefined frequency values.
Grâce à un choix judicieux des valeurs de fréquences prédéfinies, il est possible de faire fonctionner simultanément plusieurs inducteurs sans générer de perturbations électromagnétiques.Thanks to a judicious choice of the predefined frequency values, it is possible to operate several inductors simultaneously without generating electromagnetic disturbances.
Selon une caractéristique avantageuse, ledit même ensemble comprend une suite ordonnée croissante de N valeurs de fréquences prédéfinies, l'écart entre deux valeurs d'un couple de fréquences prédéfinies adjacentes dudit même ensemble étant inférieur à une fréquence seuil minimale et supérieur à une fréquence seuil maximale, les fréquences comprises entre la fréquence seuil minimale et la fréquence seuil maximale correspondant à des fréquences audibles pour l'oreille humaine.According to an advantageous characteristic, said same set comprises an increasing ordered sequence of N predefined frequency values, the difference between two values of a pair of adjacent predefined frequencies of said same set being less than a minimum threshold frequency and greater than a threshold frequency maximum, the frequencies between the minimum threshold frequency and the maximum threshold frequency corresponding to frequencies audible to the human ear.
Ainsi, les inducteurs peuvent être alimentés simultanément en courant par un dispositif d'alimentation à onduleur commandé par un signal de commande périodique de fréquences différentes dès lors que cette fréquence est choisie dans le même ensemble de valeurs de fréquences prédéfinies, sans générer l'apparition de bruits parasites et de sifflements dans les récipients recouvrant chaque inducteur.Thus, the inductors can be simultaneously supplied with current by an inverter power supply device controlled by a periodic control signal of different frequencies as soon as this frequency is chosen from the same set of predefined frequency values, without generate the appearance of parasitic noises and whistles in the receptacles covering each inducer.
En pratique, la fréquence seuil minimale est égale à 2kHz et la fréquence seuil maximale est égale à 14 kHz.In practice, the minimum threshold frequency is equal to 2 kHz and the maximum threshold frequency is equal to 14 kHz.
Selon un second aspect, la présente invention concerne un appareil de cuisson à induction comportant au moins un inducteur alimenté en courant alternatif par un dispositif d'alimentation à onduleur commandé par un signal de commande périodique.According to a second aspect, the present invention relates to an induction cooking appliance comprising at least one inductor supplied with alternating current by an inverter supply device controlled by a periodic control signal.
Selon l'invention, l'appareil de cuisson comprend des moyens de commande du dispositif d'alimentation à onduleur adaptés à mettre en œuvre le procédé de commande en puissance conforme à l'invention.According to the invention, the cooking appliance comprises means for controlling the inverter power supply device suitable for implementing the power control method according to the invention.
Cet appareil de cuisson présente des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le procédé de commande en puissance selon l'invention.This cooking appliance has characteristics and advantages similar to those described above in relation to the power control method according to the invention.
La présente invention trouve notamment son application lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur comprend deux interrupteurs de puissance du type IGBT montés en demi-pont.The present invention finds its application in particular when the inverter power supply device comprises two power switches of the IGBT type mounted in a half-bridge.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.Other features and advantages of the invention will become apparent in the description below.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
- [
Fig. 1A ] lafigure 1A représente schématiquement un appareil de cuisson à induction conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - [
Fig. 1B ] lafigure 1B représente schématiquement un appareil de cuisson à induction conforme à un autre mode de réalisation de l'invention ; - [
Fig. 2 ] lafigure 2 est un schéma illustrant le montage de deux éléments de puissance en demi-pont dans un appareil de cuisson à induction selon un mode de réalisation de l'invention ; - [
Fig. 3 ] lafigure 3 est un schéma bloc illustrant un dispositif de commande des deux éléments de puissance de lafigure 2 , selon un mode de réalisation de l'invention ; - [
Fig. 4A ] lafigure 4A illustre schématiquement des signaux de pilotage d'une topologie demi-pont à partir d'un signal de commande périodique, le rapport cyclique du signal de commande périodique étant égal à 50% ; - [
Fig. 4B ] lafigure 4B illustre schématiquement des signaux de pilotage d'une topologie demi-pont à partir d'un signal de commande périodique, le rapport cyclique du signal de commande périodique étant égal à 30%. - [
Fig. 5 ] lafigure 5 illustre schématiquement la variation d'un rapport cyclique du signal de commande périodique de lafigure 4 ; - [
Fig. 6 ] lafigure 6 illustre schématiquement la variation de puissance restituée dans un récipient en fonction de la variation du rapport cyclique du signal de commande périodique à une fréquence donnée ; - [
Fig. 7 ] lafigure 7 illustre schématiquement la variation de puissance restituée dans un récipient en fonction de la fréquence du signal de commande périodique ; et - [
Fig. 8 ] lafigure 8 illustre schématiquement la variation continue de la puissance restituée dans un récipient recouvrant un inducteur commandé selon le procédé de commande en puissance conforme à un mode de réalisation de l'invention.
- [
Fig. 1A ] thefigure 1A schematically shows an induction cooking appliance according to one embodiment of the invention; - [
Fig. 1B ] thefigure 1B schematically shows an induction cooking appliance according to another embodiment of the invention; - [
Fig. 2 ] thefigure 2 is a diagram illustrating the assembly of two half-bridge power elements in an induction cooking appliance according to one embodiment of the invention; - [
Fig. 3 ] thefigure 3 is a block diagram illustrating a device for controlling the two power elements of thefigure 2 , according to one embodiment of the invention; - [
Fig. 4A ] thefigure 4A schematically illustrates control signals of a half-bridge topology from a periodic control signal, the duty cycle of the periodic control signal being equal to 50%; - [
Fig. 4B ] thefigure 4B schematically illustrates control signals of a half-bridge topology from a periodic control signal, the duty cycle of the periodic control signal being equal to 30%. - [
Fig. 5 ] thefigure 5 schematically illustrates the variation of a duty cycle of the periodic control signal of thefigure 4 ; - [
Fig. 6 ] thefigure 6 schematically illustrates the variation in power restored in a receptacle as a function of the variation in the duty cycle of the periodic control signal at a given frequency; - [
Fig. 7 ] thefigure 7 schematically illustrates the variation in power restored in a receptacle as a function of the frequency of the periodic control signal; and - [
Fig. 8 ] thefigure 8 schematically illustrates the continuous variation of the power restored in a receptacle covering an inductor controlled according to the power control method according to one embodiment of the invention.
On va décrire tout d'abord en référence à la
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.In this example, the electric cooking appliance is an
Chaque foyer de cuisson F1, F2, F3, F4 comporte un inducteur formé d'une ou plusieurs bobines dans lesquelles circule un courant électrique.Each cooking zone F1, F2, F3, F4 comprises an inductor formed from one or more coils in which an electric current flows.
La table de cuisson 10 est alimentée électriquement par une alimentation secteur 11, par exemple en 230V et 32 Ampères.The
Une carte de contrôle et de commande de puissance 12 est adaptée à supporter l'ensemble des moyens électroniques et informatiques nécessaires au contrôle de la table de cuisson 10.A power control and
En pratique, des liaisons électriques 13 sont prévues entre la carte de contrôle et de commande 12 et chaque inducteur des foyers de cuisson F1, F2, F3, F4.In practice,
Chaque inducteur des foyers de cuisson F1, F2, F3, F4 est alimenté en courant alternatif, via les liaisons électriques 13, par un dispositif d'alimentation à onduleur prévu sur la carte de contrôle et de commande 12.Each inductor of the cooking zones F1, F2, F3, F4 is supplied with alternating current, via the
De manière classique, les inducteurs et la carte de contrôle et de commande 12 sont placés sous une surface plane de cuisson, formée généralement à partir d'une plaque en vitrocéramique.Conventionally, the inductors and the control and
Les foyers de cuisson F1, F2, F3, F4 peuvent être identifiés par une sérigraphie sur la plaque en vitrocéramique en vis-à-vis des inducteurs placés sous la surface de cuisson.The cooking zones F1, F2, F3, F4 can be identified by a silkscreen printing on the glass-ceramic plate opposite the inductors placed under the cooking surface.
Finalement, la table de cuisson à induction 10 comprend 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 de cuisson F1, F2, F3, F4.Finally, the
La structure d'une telle table de cuisson et le montage des inducteurs n'ont pas besoin d'être décrits plus en détails ici.The structure of such a hob and the mounting of the inductors need not be described in more detail here.
Bien entendu, cet exemple d'appareil de cuisson n'est pas limitatif. En particulier, le procédé de commande en puissance qui va être décrit ci-après peut s'appliquer à tout type d'appareil de cuisson à induction, et à toute configuration de table de cuisson à induction, quels que soient le nombre de foyers, le nombre d'inducteurs, le nombre de bobines par foyer et la disposition des foyers de cuisson.Of course, this example of a cooking appliance is not limiting. In particular, the power control method which will be described below can be applied to any type of induction cooking appliance, and to any configuration of an induction hob, regardless of the number of hotplates, the number of inductors, the number of coils per hearth and the arrangement of the cooking zones.
En particulier, le procédé de commande en puissance décrit ci-après est particulièrement avantageux pour une table de cuisson dite matricielle.In particular, the power control method described below is particularly advantageous for a so-called matrix hob.
Un exemple de réalisation d'une telle table de cuisson est illustré à la
La table de cuisson 15 comporte un plan de cuisson 16 destiné à recevoir des récipients sur la table de cuisson 15.The
Cette table de cuisson 15 comprend des moyens de chauffage constitués d'inducteurs 17 répartis dans le plan de cuisson 16.This
Ces inducteurs 17 sont répartis suivant une trame bidimensionnelle sous le plan de cuisson 16 de la table de cuisson 15.These
Ils sont disposés côte à côte de manière à couvrir l'ensemble de la surface du plan de cuisson 16.They are arranged side by side so as to cover the entire surface of the
Dans cet exemple, les inducteurs 17 sont disposés en quinconce.In this example, the
Dans d'autres modes de réalisation, les inducteurs peuvent être disposés selon une répartition en lignes et colonnes, c'est-à-dire selon une disposition en matrice.In other embodiments, the inductors can be arranged in a distribution in rows and columns, that is to say in a matrix arrangement.
Lorsqu'un récipient est placé sur le plan de cuisson 16, une zone de chauffe Z est formée à partir de la détection des inducteurs 17 recouverts par le récipient.When a receptacle is placed on the
Chaque inducteur 17 de la table de cuisson 15 peut ainsi être commandé indépendamment et mis en fonctionnement uniquement lorsqu'un récipient recouvre au moins une partie de cette inducteur.Each
La table de cuisson 15 comporte de manière connue, comme à l'exemple de réalisation de la
La structure d'une telle table de cuisson et le montage des inducteurs n'ont pas besoin d'être décrits plus en détail ici.The structure of such a hob and the mounting of the inductors need not be described in more detail here.
On va décrire ci-après en référence à la
Dans ce mode de réalisation, le dispositif d'alimentation à onduleur 20 comprend deux éléments de puissance, et par exemple deux transistors commandés en tension du type IGBT (acronyme du terme anglais Insulated Gate Bipolar Transistor). In this embodiment, the inverter
Dans cet exemple de réalisation, les deux interrupteurs de puissance T1, T2 du type IGBT sont montés en demi-pont.In this exemplary embodiment, the two power switches T1, T2 of the IGBT type are mounted as a half-bridge.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette topologie en demi-pont mais peut aussi s'appliquer à une topologie en pont complet de quatre interrupteurs de puissance.Of course, the invention is not limited to this half-bridge topology but can also be applied to a full bridge topology of four power switches.
Dans l'exemple illustré à la
Les deux interrupteurs de puissance T1, T2 montés en demi-pont sont pilotés pour générer un courant électrique alternatif dans l'inducteur L, appelé dans la suite courant inducteur I.The two power switches T1, T2 mounted in a half-bridge are controlled to generate an alternating electric current in the inductor L, hereinafter called inductor current I.
Le dispositif d'alimentation à onduleur 20 avec montage en demi-pont des deux interrupteurs de puissance T1, T2 est classique et est présenté succinctement ci-après.The inverter
Chaque interrupteur de puissance T1, T2 est monté en parallèle entre son collecteur C et son émetteur E à une diode de roue libre D1, D2 et un condensateur d'aide à la commutation C1, C2.Each power switch T1, T2 is connected in parallel between its collector C and its emitter E to a freewheeling diode D1, D2 and a switching aid capacitor C1, C2.
Des condensateurs de résonance, C3, C4 sont montés pour constituer un circuit résonnant avec l'inducteur L auquel est associé une résistance R représentant la résistance d'un récipient placé sur un foyer de cuisson, au-dessus de l'inducteur L.Resonance capacitors, C3, C4 are mounted to constitute a resonant circuit with the inductor L to which is associated a resistance R representing the resistance of a container placed on a cooking zone, above the inductor L.
De manière connue, le pilotage des deux interrupteurs de puissance T1, T2 par un signal de commande à une fréquence donnée F, permet de positionner alternativement les deux interrupteurs de puissance T1, T2 dans un état passant et dans un état bloqué, et de générer ainsi un courant alternatif circulant dans l'inducteur L.In a known manner, the control of the two power switches T1, T2 by a control signal at a given frequency F, makes it possible to position the two power switches T1, T2 alternately in an on state and in a blocked state, and to generate thus an alternating current circulating in the inductor L.
On génère ainsi un courant induit dans le récipient qui s'échauffe par effet Joule du fait de sa résistance R.An induced current is thus generated in the container which heats up by the Joule effect due to its resistance R.
Le pilotage des interrupteurs de puissance T1, T2 est réalisé à partir de moyens de commande 30 tels qu'illustrés en détail à la
Ainsi, des signaux de commande Com1, Com2 respectivement adressés aux interrupteurs de puissance T1, T2 sont générés par les moyens de commande 30.Thus, control signals Com1, Com2 respectively addressed to the power switches T1, T2 are generated by the control means 30.
Les moyens de commande 30 comportent dans ce mode de réalisation un contrôleur 31 (également appelé en terminologie anglo-saxonne "Driver"), lui-même commandé par un microprocesseur 32.The control means 30 comprise in this embodiment a controller 31 (also called in English terminology “Driver ”), itself controlled by a
Le microprocesseur 32 commande le contrôleur 31 par un signal de commande périodique ayant une fréquence F.The
Le signal de commande périodique est un signal alternatif entre un état haut et un état bas.The periodic control signal is an alternating signal between a high state and a low state.
Dans ce mode de réalisation, le signal de commande périodique est un signal carré de fréquence F tel qu'illustré aux
On a illustré ainsi aux
Ainsi, lorsque le signal de commande Com1 du premier interrupteur de puissance T1 adresse un état passant ON au premier interrupteur de puissance T1, le signal de commande Com2 du second interrupteur de puissance T2 adresse un état bloqué OFF au second interrupteur de puissance T2, et vice versa.Thus, when the control signal Com1 from the first power switch T1 sends an ON state to the first power switch T1, the control signal Com2 from the second power switch T2 sends a blocked OFF state to the second power switch T2, and vice versa.
Lorsque le signal de commande périodique de fréquence F bascule d'un état haut à un état bas, les signaux de commande Com1, Com2 sont alternés afin de basculer chaque interrupteur de puissance d'un état passant ON à un état bloqué OFF, et vice versa.When the periodic frequency control signal F switches from a high state to a low state, the control signals Com1, Com2 are alternated in order to switch each power switch from an ON state to a blocked OFF state, and vice versa. versa.
Le dispositif d'alimentation à onduleur 20 est ainsi commandé par un signal de commande périodique de fréquence donnée F.The inverter
On a illustré à titre d'exemple aux
En revanche, à la
En fonction du courant alternatif ainsi généré dans l'inducteur L, une puissance de chauffe est fournie au récipient.Depending on the alternating current thus generated in the inductor L, a heating power is supplied to the receptacle.
Comme illustré aux
La variation du rapport cyclique Δ du signal de commande périodique de fréquence donnée Fx est illustrée à la
A titre d'exemple non limitatif, le rapport cyclique minimal Δmin est compris entre 15 et 25 % et le rapport cyclique maximal Δmax est compris entre 75 et 85 %.By way of nonlimiting example, the minimum duty cycle Δmin is between 15 and 25% and the maximum duty cycle Δmax is between 75 and 85%.
Pour une fréquence donnée Fx, la puissance P fournie au récipient lorsque le rapport cyclique est différent de 50% est inférieure à la puissance Px, obtenue pour un rapport cyclique égal à 50%.For a given frequency Fx, the power P supplied to the receptacle when the duty cycle is different from 50% is less than the power Px, obtained for a duty cycle equal to 50%.
On va décrire à présent le procédé de commande en puissance mis en œuvre dans les moyens de commande 30 du dispositif d'alimentation à onduleur 20.The power control method implemented in the control means 30 of the inverter
Le procédé de commande en puissance comprend tout d'abord une étape de choix d'une fréquence Fx pour le signal de commande périodique parmi un ensemble S de N valeurs de fréquences prédéfinies, N étant égal ou supérieur à deux.The power control method firstly comprises a step of choosing a frequency Fx for the periodic control signal from among a set S of N predefined frequency values, N being equal to or greater than two.
De manière non limitative, les valeurs de fréquences prédéfinies de l'ensemble S sont comprises entre 20 et 150 kHz.In a nonlimiting manner, the predefined frequency values of the set S are between 20 and 150 kHz.
On a illustré à la
Les valeurs des fréquences prédéfinies Fi sont sélectionnées et mémorisées dans une mémoire associée au microprocesseur 32 de manière à ne pas engendrer de perturbations électromagnétiques sur le réseau général d'alimentation électrique de l'appareil de cuisson à induction.The values of the predefined frequencies Fi are selected and stored in a memory associated with the
A chaque fréquence Fi correspond une puissance de chauffe Pi induite dans un récipient donné.Each frequency Fi corresponds to a heating power Pi induced in a given container.
De manière connue, plus la valeur de la fréquence Fi est élevée, plus la puissance de chauffe Pi induite dans le récipient est faible, et vice et versa.In a known manner, the higher the value of the frequency Fi, the lower the heating power Pi induced in the container, and vice versa.
Dans cet exemple, le nombre N de fréquences prédéfinies Fi est égal à 6.In this example, the number N of predefined frequencies Fi is equal to 6.
Bien entendu, ce nombre N de fréquences prédéfinies peut varier et est typiquement compris entre 2 et 10, et de préférence entre 4 et 8.Of course, this number N of predefined frequencies can vary and is typically between 2 and 10, and preferably between 4 and 8.
Il est déterminé de manière à couvrir une plage de puissances induites Pi suffisante pour couvrir les puissances de consigne qui peuvent être choisies par l'utilisateur de l'appareil de cuisson à induction.It is determined so as to cover a range of induced powers Pi sufficient to cover the setpoint powers which can be chosen by the user of the induction cooking appliance.
L'écart ΔF entre les valeurs de fréquences prédéfinies Fi de l'ensemble S est ici supérieur ou égal à 17 kHz.The difference ΔF between the predefined frequency values Fi of the set S is here greater than or equal to 17 kHz.
L'écart ΔF entre deux valeurs de fréquences adjacentes Fi, Fi+1, illustré à la
L'ensemble S comprend ainsi une suite ordonnée croissante de N valeurs de fréquences prédéfinies Fi.The set S thus comprises an increasing ordered sequence of N values of predefined frequencies Fi.
A tout couple de fréquences prédéfinies adjacentes Fi, Fi+1 de cet ensemble S correspond un couple de valeurs de puissance induite Pi, Pi+1 dans le récipient lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur 20 est commandé par un signal de commande périodique à une de ces deux fréquences prédéfinies Fi, Fi+1 et un rapport cyclique Δ de 50%To any pair of adjacent predefined frequencies Fi, Fi + 1 of this set S corresponds to a pair of induced power values Pi, Pi + 1 in the receptacle when the inverter
Les fréquences prédéfinies Fi sont en outre sélectionnées de manière à ce que pour tout couple de fréquences prédéfinies adjacentes Fi, Fi+1, il est possible de balayer l'ensemble des valeurs de puissance induite comprises entre les valeurs de puissance induite Pi et Pi+1, et ceci en faisant varier uniquement le rapport cyclique Δ du signal de commande périodique à l'une des deux fréquences Fi, Fi+1.The predefined frequencies Fi are also selected so that for any pair of adjacent predefined frequencies Fi, Fi + 1, it is possible to scan all of the induced power values between the induced power values Pi and Pi + 1, and this by varying only the duty cycle Δ of the periodic control signal at one of the two frequencies Fi,
Ainsi, le procédé de commande en puissance comprend une étape d'ajustement d'un rapport cyclique Δ du signal de commande périodique à la fréquence choisie Fx pour obtenir une puissance induite dans le récipient.Thus, the power control method comprises a step of adjusting a duty cycle Δ of the periodic control signal at the chosen frequency Fx to obtain a power induced in the container.
On a illustré à la
Pour ce faire, pour chaque couple de fréquences prédéfinies adjacentes Fi, Fi+1, la puissance induite Pi+1 dans le récipient lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur 20 est commandé par un signal de commande périodique à la fréquence la plus élevée Fi+1 du couple de fréquences et un rapport cyclique de 50 % est supérieure à la puissance induite Pi dans le récipient lorsque le dispositif d'alimentation à onduleur 20 est commandé par un signal de commande périodique à la fréquence la plus basse Fi du couple de fréquences et un rapport cyclique égal à un rapport cyclique minimal Δmin.To do this, for each pair of adjacent predefined frequencies Fi, Fi + 1, the induced power Pi + 1 in the container when the inverter
En effet, on notera que les puissances :
- P6 (F6 ; 50%) ≥ P5 min (F5 ; Δmin)
- P5 (F5 ; 50%) ≥ P4 min (F4 ; Δmin)
- P4 (F4 ; 50%) ≥ P3 min (F3 ; Δmin)
- P3 (F3 ; 50%) ≥ P2 min (F2 ; Δmin)
- P2 (F2 ; 50%) ≥ P1 min (F1 ; Δmin)
- P6 (F6; 50%) ≥ P5 min (F5; Δmin)
- P5 (F5; 50%) ≥ P4 min (F4; Δmin)
- P4 (F4; 50%) ≥ P3 min (F3; Δmin)
- P3 (F3; 50%) ≥ P2 min (F2; Δmin)
- P2 (F2; 50%) ≥ P1 min (F1; Δmin)
Dans ce mode de réalisation, lors de l'étape d'ajustement, le rapport cyclique Δ est choisi dans un intervalle compris entre un rapport cyclique minimal Δmin et le rapport cyclique de puissance maximale égal à 50%.In this embodiment, during the adjustment step, the duty cycle Δ is chosen from an interval between a minimum duty cycle Δmin and the maximum power duty cycle equal to 50%.
Il est ainsi possible d'obtenir une puissance induite dans le récipient en ajustant le rapport cyclique Δ.It is thus possible to obtain an induced power in the container by adjusting the duty cycle Δ.
La variation de la puissance et l'obtention d'une puissance de consigne pourrait également se faire en utilisant un rapport cyclique maximal différent du rapport cyclique de puissance maximale égal à 50% . Toutefois, comme indiqué précédemment en référence à la
Il est ainsi avantageux de faire varier la puissance de chauffe dans le récipient en ajustant le rapport cyclique Δ autour de la valeur de 50%.It is thus advantageous to vary the heating power in the container by adjusting the duty cycle Δ around the value of 50%.
Bien entendu, une étape d'ajustement analogue pourrait être mise en oeuvre en choisissant le rapport cyclique Δ dans un intervalle compris entre le rapport cyclique de puissance maximale égal à 50% et un rapport cyclique maximal Δmax.Of course, a similar adjustment step could be implemented by choosing the duty cycle Δ from an interval between the maximum power duty cycle equal to 50% and a maximum duty cycle Δmax.
Ainsi, avec ce procédé de commande en puissance, il est possible, en choisissant judicieusement un ensemble S de fréquences prédéfinies Fi et en ajustant uniquement le rapport cyclique Δ de fonctionnement du dispositif d'alimentation à onduleur 20 de faire varier la puissance de la valeur P6 à P1 sans discontinuité.Thus, with this power control method, it is possible, by judiciously choosing a set S of predefined frequencies Fi and by adjusting only the duty cycle Δ of operation of the inverter
Lorsque la limite de puissance de chauffe qui peut être restituée au récipient est atteinte pour une fréquence donnée du signal de commande périodique, le procédé de commande en puissance choisit une autre fréquence de l'ensemble S et ajuste le rapport cyclique Δ pour obtenir la puissance de consigne demandée pour le récipient.When the limit of the heating power which can be restored to the vessel is reached for a given frequency of the periodic control signal, the power control method chooses another frequency from the set S and adjusts the duty cycle Δ to obtain the power set point requested for the container.
Par ailleurs, lorsque les inducteurs de l'appareil de cuisson à induction sont alimentés simultanément en courant alternatif, chacun par un dispositif d'alimentation à onduleur 20 commandé par un signal de commande périodique, la fréquence pour le signal de commande périodique de chaque dispositif d'alimentation à onduleur 20 est choisie parmi le même ensemble S de N valeurs de fréquences prédéfinies Fi.On the other hand, when the inductors of the induction cooking appliance are simultaneously supplied with alternating current, each by an inverter
Ainsi, chaque dispositif d'alimentation à onduleur est indépendant et peut fonctionner simultanément sans générer de perturbations électromagnétiques dès lors que les fréquences prédéfinies Fi ont été choisies de manière à ne pas générer perturbations électromagnétiques.Thus, each inverter power supply device is independent and can operate simultaneously without generating electromagnetic disturbances since the predefined frequencies Fi have been chosen so as not to generate electromagnetic disturbances.
Ainsi, l'écart ΔF entre deux valeurs d'un couple de fréquences prédéfinies adjacentes Fi, Fi+1 de l'ensemble S est inférieur à une fréquence seuil minimale Fmin ou supérieur à une fréquence seuil maximale Fmax, les fréquences comprises entre la fréquence seuil minimale Fmin et la fréquence seuil maximale Fmax correspondant à des fréquences audibles pour l'oreille humaine.Thus, the difference ΔF between two values of a pair of adjacent predefined frequencies Fi, Fi + 1 of the set S is less than a frequency minimum threshold Fmin or greater than a maximum threshold frequency Fmax, the frequencies between the minimum threshold frequency Fmin and the maximum threshold frequency Fmax corresponding to frequencies audible to the human ear.
En pratique, la fréquence seuil minimale Fmin est égale à 2kHz et la fréquence seuil maximale Fmax est égale à 14 kHz.In practice, the minimum threshold frequency Fmin is equal to 2 kHz and the maximum threshold frequency Fmax is equal to 14 kHz.
L'ensemble S de fréquences prédéfinies Fi est ainsi choisie afin d'éviter l'apparition de bruits audibles et de sifflements lorsque des inducteurs de l'appareil de cuisson à induction 10 sont commandés simultanément respectivement par un dispositif d'alimentation à onduleur 20.The set S of predefined frequencies Fi is thus chosen in order to avoid the appearance of audible noises and whistles when inductors of the
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, dans lequel l'écart ΔF est égal à 17kHz, on s'affranchit des bruits parasites produits lorsque deux inducteurs fonctionnent simultanément dès lors que les fréquences des signaux de commande périodiques sont choisies dans l'ensemble S de fréquences préfinies Fi.In the embodiment described above, in which the difference ΔF is equal to 17 kHz, parasite noises produced when two inductors operate simultaneously are eliminated when the frequencies of the periodic control signals are chosen from the whole. S of pre-finite frequencies Fi.
Le procédé de commande de puissance de l'invention permet ainsi d'obtenir une commande simplifiée en puissance d'un ou plusieurs inducteurs en évitant toute perturbation électromagnétique et/ou tout bruit parasite entre des récipients dès lors qu'il est mis en œuvre à partir d'un nombre limité N de fréquences prédéfinies, et en faisant varier uniquement le rapport cyclique Δ de ou des signaux de commande périodiques.The power control method of the invention thus makes it possible to obtain a simplified power control of one or more inductors while avoiding any electromagnetic disturbance and / or any parasitic noise between receptacles when it is implemented at starting from a limited number N of predefined frequencies, and by varying only the duty cycle Δ of the periodic control signal (s).
Il est en particulier bien adapté à commander simultanément des inducteurs d'une zone de chauffe dans une table de cuisson dite matricielle, sans foyer de cuisson prédéfini dans le plan de cuisson.It is in particular well suited to simultaneously controlling inductors of a heating zone in a so-called matrix hob, without a predefined cooking zone in the hob.
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