ES2201937B1 - Procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor. - Google Patents
Procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor que tenga por lo menos dos salidas, cada una de las cuales está unida a una carga, en particular cada una a una bobina de inducción (I1, I2), donde una primera de las salidas (I1) trabaja con una primera, frecuencia de conmutación (f1) y al mismo tiempo una segunda de las salidas (I2) trabaja con una segunda frecuencia de conmutación (f2) distinta de la primera, de manera que se produce un sonido interferente a una frecuencia (fS) que es el resultado de la superposición de la primera frecuencia de conmutación (f1) con la segunda frecuencia de conmutación (f2). El circuito convertidor trabaja de tal manera que la frecuencia (fS) del sonido interferente es inferior a una primera frecuencia límite (g1) y/o superior a una segunda frecuencia límite (g2).
Description
Procedimiento para el funcionamiento de un
circuito convertidor.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor que
tenga por lo menos dos salidas, cada una de las cuales está unida a
sendas cargas, en particular cada una a una bobina de inducción,
donde una primera de las salidas trabaja con una primera frecuencia
de conmutación y al mismo tiempo una segunda de las salidas trabaja
con una segunda frecuencia de conmutación distinta de la primera,
de manera que se genera un sonido interferente a una frecuencia que
es el resultado de la superposición de la primera frecuencia de
conmutación con la segunda frecuencia de conmutación.
Las modernas placas de cocina de inducción están
provistas generalmente con dos o cuatro fuegos de inducción. Estos
fuegos de inducción llevan unas bobinas de inducción que se
alimentan con unas corrientes de trabajo de alta frecuencia a través
de circuitos convertidores. Es conocido el sistema de que dos
bobinas de inducción trabajen conjuntamente alimentadas por un
mismo circuito convertidor con dos salidas, estando unida cada una
de las salidas a una bobina de inducción. Con el fin de evitar o de
reducir los ruidos interferentes cuando funcionen simultáneamente
las dos salidas se han propuesto diversas formas de proceder.
Por la patente DE 196 54 268 C2 se conoce un
procedimiento para el funcionamiento del circuito convertidor en el
que las dos salidas del circuito convertidor trabajan en múltiplex
de tiempo, de manera que no se pueden producir ruidos
interferentes. El inconveniente de este procedimiento estriba en que
se necesita un sistema de control complejo y que es necesario
sobredimensionar el sistema electrónico de potencia.
Si se renuncia a que las salidas funcionen en
multiplaxsación en el tiempo y se alimentan las dos bobinas de
inducción simultáneamente con corrientes de trabajo de distinta
frecuencia se producen ruidos interferentes. Se conoce el sistema de
reducir estos ruidos interferentes mediante bobinas de inductancia
conectadas en serie con el circuito de inducción. El inconveniente
de este procedimiento estriba en que el procedimiento no es siempre
estable. Además solamente se pueden amortiguar los ruidos
interferentes y se necesitan las bobinas de inductancia como
componentes adicionales, lo que encarece el circuito
convertidor.
La invención tiene como objetivo facilitar un
procedimiento mejorado y económico para el funcionamiento del
circuito convertidor que tenga por lo menos dos salidas, en
particular para una placa de cocina de inducción.
Este objetivo se resuelve mediante un
procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor con
las características de la reivindicación 1.
En un circuito convertidor que tenga por lo menos
dos salidas, cada una de las cuales esté conectada a una carga, en
particular cada una a una bobina de inducción, una primera de las
salidas trabaja con una primera frecuencia de conmutación y al
mismo tiempo una segunda de las salidas trabaja con una segunda
frecuencia de conmutación distinta de la primera. De esta manera se
genera un sonido interferente con una frecuencia que es el
resultado de la superposición de la primera frecuencia de
conmutación con la segunda frecuencia de conmutación. El circuito
convertidor trabaja de tal manera que la frecuencia del sonido
interferente sea menor que una primera frecuencia límite y/o mayor
que una segunda frecuencia límite. Esta forma de proceder ofrece la
ventaja de que se puede generar un sonido interferente a una
frecuencia que esté situada fuera del campo de audición humano,
eligiendo para ello debidamente la primera frecuencia límite y la
segunda frecuencia límite. Por otra parte, las bobinas de inducción
pueden trabajar con unas frecuencias con las que se puede obtener
un alto grado de rendimiento. Además, para la reducción del sonido
interferente se puede renunciar a componentes adicionales tales como
bobinas de inductancia.
De acuerdo con una forma de realización preferida
está previsto que la primera frecuencia de conmutación y/o la
segunda frecuencia de conmutación trabajen de tal manera que la
frecuencia del sonido interferente sea inferior a la primera
frecuencia límite y/o superior a la segunda frecuencia límite. Las
frecuencias de conmutación de las salidas se pueden adaptar de
forma sencilla por medio de interruptores de potencia
inteligentes.
Convenientemente se regula una potencia eléctrica
de por lo menos una de las salidas por medio de un tiempo de
conexión relativo y/o por la frecuencia de conmutación. De esta
manera, el circuito convertidor puede trabajar con las bobinas de
inducción de tal manera que se obtenga un alto grado de
rendimiento.
De acuerdo con una forma de realización preferida
está previsto que la primera frecuencia límite y/o la segunda
frecuencia límite se determinen en función de un nivel del sonido
interferente. De esta manera se pueden adaptar las frecuencias
límites al umbral auditivo humano, de manera que no sea perceptible
el sonido interferente.
La primera frecuencia límite y/o la segunda
frecuencia límite se determinan en particular en función de la
potencia eléctrica total de las salidas. El nivel del sonido
interferente depende de la potencia eléctrica total de las salidas y
la potencia eléctrica total se puede determinar con facilidad. De
esta manera, las frecuencias límites se pueden adaptar de forma
especialmente sencilla al umbral auditivo humano.
De acuerdo con una forma de realización preferida
está previsto que la primera frecuencia límite sea de 0
kilohertzios y/o la segunda frecuencia límite de 17 kilohertzios.
Para estas frecuencias límites el umbral auditivo humano es muy
alto, de manera que el nivel del sonido interferente no alcanza el
umbral auditivo humano o sólo lo rebasa de un modo irrelevante.
La invención se refiere en particular a un
aparato de cocción o inducción, como por ejemplo, una placa de
cocina de inducción o una cocina con un elemento calentador por
inducción.
La invención y sus perfeccionamientos se
describen a continuación con mayor detalle sirviéndose de los
dibujos.
Estos muestran:
Figura 1a.- una primera forma de realización de
un circuito convertidor,
Figura 1b.- una segunda forma de realización de
un circuito convertidor,
Figura 2.- una representación esquemática de las
posibles frecuencias de un sonido interferente al trabajar los
circuitos convertidores de acuerdo con la figura 1,
Figura 3.- una variación esquemática del umbral
auditivo humano,
Figura 4.- una variación esquemática en función
del tiempo de un período de una tensión de salida de los circuitos
convertidores según la figura 1, y
Figura 5.- una representación esquemática de una
adaptación de potencias eléctricas de salida para los circuitos
convertidores según la figura 1, teniendo en cuenta una primera y
una segunda frecuencia límite.
Las figuras 1a y 1b muestran en una
representación esquemática dos formas de realización diferentes de
un circuito convertidor con dos salidas o bobinas de inducción.
Aquí se designa por V a una fuente de tensión, I1 una primera bobina
de inducción e I2 una segunda bobina de inducción, S1, S2, S3 y S4
son conmutadores de alta frecuencia, CF1 y CF2 son filtros de
entrada capacitivos y C1+, C1-, C2+ y C2- son condensadores. La
segunda forma de realización (figura 1 b) se diferencia de la
primera forma de realización (figura 1a) porque están previstos dos
conmutadores R1, R2 para la reconfiguración de la topología, para
el caso de que no estén conectadas las dos bobinas de inducción I1,
I2, o no estén activas las dos salidas.
La figura 2 muestra una representación
esquemática de posibles frecuencias de un sonido interferente
durante el funcionamiento de los circuitos convertidores según la
figura 1a o 1b. La primera bobina de inducción I1 se alimenta con
una primera frecuencia de conmutación f1 y la segunda bobina de
inducción I2 con una segunda frecuencia de conmutación f2, que es
mayor que la primera frecuencia de conmutación f1. Ambas
frecuencias de conmutación f1, f2 están por encima de una
frecuencia máxima f_{\max} que puede ser percibida por el oído
humano. De esta manera el sonido interferente que se produce con
las frecuencias de conmutación f1 y f2 no puede ser oído por el
hombre. Debido a la superposición de las dos frecuencias de
conmutación f1, f2 se forma otro sonido interferente que tenga, por
ejemplo, una frecuencia fS, que corresponda a una diferencia entre
la primera frecuencia de conmutación f2 menos la segunda frecuencia
de conmutación f1. Esta frecuencia fS puede estar situada dentro de
una banda de frecuencias B donde estén las frecuencias que puede
percibir el hombre. El sonido interferente puede tener diferentes
niveles L1, L2, LS para distintas frecuencias f1, f2, fS, lo que se
indica en la figura 2 mediante flechas de diferente longitud en las
frecuencias f1, f2 y fS.
La figura 3 muestra la variación esquemática del
umbral auditivo humano H. Según la frecuencia f, el oído humano
puede percibir un nivel acústico mínimo L diferente, que viene dado
por la variación del umbral acústico H en la figura 3. Sirviéndose
del nivel LS del sonido interferente y de sus intersecciones con el
trazado del umbral acústico H se determinan una primera frecuencia
límite g1 y una segunda frecuencia límite g2, siendo la primera
frecuencia límite g1 menor que la segunda frecuencia límite g2. Los
circuitos convertidores según las figuras 1a y 1b trabajan de
acuerdo con la invención de tal manera que la frecuencia fS del
sonido interferente sea menor que la primera frecuencia límite g1 o
mayor que la segunda frecuencia límite g2. De esta manera el sonido
interferente queda fuera del alcance auditivo humano, y por lo
tanto no se puede percibir. El nivel LS del sonido interferente
previsto se puede estimar, por ejemplo, sirviéndose de las
frecuencias de conmutación f1, f2 y de las potencias eléctricas P1
y P2 que alimentan las bobinas de inducción I1, I2.
Alternativamente se pueden determinar unas frecuencias límites
experimentales g1, g2, por ejemplo, la primera frecuencia límite g1
a 0 kilohertzios y la segunda frecuencia límite g2 a 17
kilohertzios.
Los parámetros para la adaptación de las
potencias eléctricas P1, P2 que alimentan las bobinas de inducción
I1, I2 son de una parte las frecuencias de conmutación f1, f2 y por
otra parte el tiempo de conexión relativo D. En la figura 4 está
representada de manera esquemática la variación en función del
tiempo de un período de una tensión de salida UA de los circuitos
convertidores según las figuras 1a y 1 b. El período 1/f está
normalizado en la figura 4 como unidad. La tensión de salida UA
aumenta durante el período de conexión relativo D, y luego vuelve a
ir disminuyendo lentamente. Las potencias eléctricas P1, P2 que
alimentan las bobinas de inducción I1, I2, son máximas para los
períodos de conexión relativos D de 0,5.
La figura 5 muestra una representación
esquemática de una adaptación de las potencias eléctricas de salida
P1 y P2 para las dos bobinas de inducción I1, I2 de acuerdo con los
circuitos convertidores de las figuras 1a y 1b, teniendo en cuenta
las dos frecuencias límites g1 y g2. Por ejemplo, para la primera
bobina de inducción I1, que es de las dos bobinas de inducción I1,
I2 la que necesita una potencia eléctrica mayor P1, se establece la
frecuencia de conmutación f1, por ejemplo, en 21 kilohertzios y el
período de conexión relativo D de 0,5. La potencia eléctrica P2 para
la segunda bobina de inducción I2 se ajusta ahora por medio del
período de conexión relativo D y la frecuencia de conmutación f2,
teniendo en cuenta las dos frecuencias límites g1 y g2. La segunda
frecuencia de conmutación f2 puede estar situada dentro del campo
entre la primera frecuencia de conmutación f1 (en este caso 21
kilohertzios) y la suma de la primera frecuencia de conmutación f1 y
la primera frecuencia límite g1 (en este caso 23 kilohertzios) y
por encima de la suma de la primera frecuencia de conmutación f1 y
de la segunda frecuencia límite g2 (en este caso 35 kilohertzios).
De esta manera se tiene la seguridad de que el sonido interferente
de frecuencia fS, resultado de la diferencia entre la segunda
frecuencia de conmutación f2 y la primera frecuencia de conmutación
f1, no puede ser percibida por el oído humano.
- B
- Banda de frecuencias
- C1+
- Condensador
- C1-
- Condensador
- C2+
- Condensador
- C2-
- Condensador
- CF1
- Filtro de entrada capacitivo
- CF2
- Filtro de entrada capacitivo
- D
- Período de conexión relativo
- f
- Frecuencia
- f_{\max.}
- Frecuencia máxima que puede ser percibida por el oído humano
- f1
- Frecuencia de conmutación de la primera bobina de inducción
- f2
- Frecuencia de conmutación de la segunda bobina de inducción
- fS
- Frecuencia del sonido interferente
- g1
- Primera frecuencia límite
- g2
- Segunda frecuencia límite
- H
- Umbral de audición
- I1
- Primera bobina de inducción
- I2
- Segunda bobina de inducción
- L
- Nivel acústico
- L1
- Nivel acústico para la primera frecuencia de conmutación
- L2
- Nivel acústico para la segunda frecuencia de conmutación
- LS
- Nivel del sonido interferente para fS
- P
- Potencia eléctrica
- P1
- Potencia eléctrica de la primera bobina de inducción
- P2
- Potencia eléctrica de la segunda bobina de inducción
- R1
- Conmutador
- R2
- Conmutador
- t
- Tiempo
- U
- Tensión
- UA
- Tensión de salida
- V
- Fuente de tensión
Claims (6)
1. Procedimiento para el funcionamiento de un
circuito convertidor que tenga por lo menos dos salidas, cada una
de las cuales está unida a una carga, en particular cada una a una
bobina de inducción (I1, I2), donde una primera de las salidas (I1)
trabaja con una primera frecuencia de conmutación (f1) y al mismo
tiempo una segunda de las salidas (I2) trabaja con una segunda
frecuencia de conmutación (f2) distinta de la primera, de manera que
se genera un sonido interferente a una frecuencia (fS) que es el
resultado de la superposición de la primera frecuencia de
conmutación (f1) con la segunda frecuencia de conmutación (f2),
caracterizado porque el circuito conmutador trabaja de tal
manera que la frecuencia (fS) del sonido interferente es menor que
una primera frecuencia límite (g1) y/o mayor que una segunda
frecuencia límite (g2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la primera frecuencia de conmutación
(f1) y/o la segunda frecuencia de conmutación (f2) funcionan de tal
manera que la frecuencia (fS) del sonido interferente es menor que
la primera frecuencia límite (g1) y/o mayor que la segunda
frecuencia límite (g2).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque una potencia eléctrica (P1, P2) de por
lo menos una de las salidas (I1, I2) se regula por medio del
período de conexión relativo (D) y/o por la frecuencia de
conmutación (f1, f2).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera
frecuencia límite (g1) y/o la segunda frecuencia límite (g2) se
determinan en función de un nivel (LS) del sonido interferente.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera
frecuencia límite (g1) y/o la segunda frecuencia límite (g2) se
determinan en función de la potencia eléctrica total (P1, P2) de las
salidas (I1, I2).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera
frecuencia límite (g1) es de 0 kilohertzios y/o la segunda
frecuencia límite (g2) es de 17 kilohertzios.
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