ES2226021T3

ES2226021T3 - ACTIVATION PROCEDURE WITH MINIMIZATION OF THE "FLIICKER" FOR A MINIMUM HEATING ELEMENT OF A HEATING EQUIPMENT SUPPLIED BY THE NETWORK.

Info

Publication number: ES2226021T3
Application number: ES98105522T
Authority: ES
Inventors: Werner Fertig; Peter Anthes; Martin Liebeck
Original assignee: Wella GmbH
Current assignee: Procter and Gamble Deutschland GmbH
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: DE59811729D1; EP0868110A1; EP0868110B1; DE19813421A1

Abstract

PROCEDIMIENTO DE CONTROL DE POTENCIA CON ARREGLOS MINIMOS POR MEDIO DE UN CONMUTADOR ELECTRONICO PARA AL MENOS UN ELEMENTO CALEFACTOR DE UN APARATO CALEFACTOR ALIMENTADO POR RED, CONTROLANDOSE LA POTENCIA POR PERIODO (T) A TRAVES DEL TAMAÑO DE LOS PAQUETES DE IMPULSOS (1 -21 ), Y ESTANDO COMPUESTOS LOS PAQUETES DE IMPULSOS (1 -21 ) POR UNA SERIE DE SEMIONDAS DE RED (D, E), ESTANDO DISPUESTAS CONSECUTIVAMENTE LAS SEMIONDAS (D) DE UNA PRIMERA POLARIDAD POR EL LADO INICIAL DEL PERIODO (T) Y LAS SEMIONDAS (E) DE UNA SEGUNDA POLARIDAD POR EL LADO FINAL DEL PERIODO (T), EN UNA MISMA CANTIDAD DEPENDIENDO DE LA POTENCIA.POWER CONTROL PROCEDURE WITH MINIMUM ARRANGEMENTS THROUGH AN ELECTRONIC SWITCH FOR AT LEAST ONE HEATING ELEMENT OF A NETWORKED HEATING DEVICE, CONTROLLING THE POWER PER PERIOD (T) THROUGH THE SIZE OF PULSE PACKAGES (1 -21) , AND THE PULSE PACKAGES (1 -21) BEING COMPOSED BY A SERIES OF NETWORK SEMITIONS (D, E), THE SEMI-DUTY (D) OF A FIRST POLARITY BEING CONSEQUENTLY AVAILABLE BY THE INITIAL SIDE OF THE PERIOD (T) AND THE SEMITIONS (E) OF A SECOND POLARITY ON THE FINAL SIDE OF THE PERIOD (T), IN A SAME AMOUNT DEPENDING ON THE POWER.

Description

Procedimiento de activación con minimización del "Flicker" para como mínimo un elemento calentador de un aparato de calentamiento alimentado por la red.Activation procedure with minimization of "Flicker" for at least one heating element of a heating apparatus powered by the network.

La invención se refiere a un procedimiento de activación de la clase indicada en el preámbulo de la reivindicación 1 o la reivindicación 3.The invention relates to a method of activation of the class indicated in the preamble of the claim 1 or claim 3.

En aparatos de calentamiento conocidos, mediante un conmutador conectado en serie con una resistencia de calefacción se puede influir de forma sensible en la temperatura del aire caliente desprendido en función de un valor nominal regulable. Para ello, el conmutador se controla de forma conocida mediante un control de paquetes de impulsos. La potencia calorífica desprendida por la resistencia de calefacción se ajusta mediante activación por impulsos del conmutador, en general un triac (tiristor bidireccional de corriente alterna), en el pasaje por tensión cero. De este modo, dado que la relación entre las longitudes de impulso y los intervalos entre impulsos se puede elegir a voluntad, la potencia calorífica se puede variar prácticamente a voluntad entre cero y la potencia máxima del elemento calentador.In known heating devices, by a switch connected in series with a heating resistor air temperature can be sensitively influenced hot detached depending on an adjustable nominal value. For this, the switch is controlled in a known way by means of a pulse packet control. The heat output released by heating resistance is adjusted by activation by commutator pulses, generally a triac (bidirectional thyristor alternating current), in the zero voltage passage. In this way, since the relationship between the pulse lengths and the Pulse intervals can be chosen at will, the power calorific can be varied practically at will between zero and the maximum power of the heating element.

Últimamente se imponen requisitos más estrictos a la reacción de tensión en redes eléctricas (Norma Flicker EN 61000-3-3). Por ejemplo, en el caso de los secadores de pelo eléctricos de mano o los cascos secadores, que normalmente se conectan con una potencia > 1.000 W, de acuerdo con el reglamento se requieren intervalos de conexión tan grandes que se superan claramente las constantes de tiempo de los sistemas de elementos calentadores rápidos y, en consecuencia, en el aire de salida se producen fluctuaciones de temperatura demasiado grandes. Los tiempos de conexión permitidos sólo son aceptablemente pequeños a partir de potencias nominales claramente muy bajas para secadores de pelo eléctricos de mano y cascos secadores. Una solución propuesta en el documento DE 40 23 250 A1, consiste en dividir el elemento calentador en dos o más resistencias parciales de menor potencia e impedir de forma adecuada una conexión simultánea de las resistencias parciales en sucesión rápida. Sin embargo, este procedimiento es costoso desde el punto de vista técnico/constructivo y sólo es limitadamente adecuado para utilizarlo en la modernización de aparatos existentes.Lately stricter requirements are imposed on the voltage reaction in electrical networks (Flicker Standard EN 61000-3-3). For example, in the case of handheld electric hair dryers or drying helmets, which normally connect with a power> 1,000 W, of according to the regulation, connection intervals are required so large that the time constants of the rapid heating element systems and, consequently, in the outlet air temperature fluctuations occur too big. The allowed connection times are only acceptably small from clearly very low nominal powers for Electric hand dryers and drying helmets. A solution proposed in document DE 40 23 250 A1, consists of divide the heating element into two or more partial resistors of lower power and properly prevent a connection Simultaneous partial resistance in rapid succession. Without However, this procedure is costly from the point of view. technical / constructive and is only limitedly suitable for use it in the modernization of existing devices.

En consecuencia, el objetivo de la presente invención consiste en crear un procedimiento de activación con minimización del "flicker" (fluctuaciones de tensión), que permita conservar a través de medidas sencillas un elemento calentador no dividido, pero que opcionalmente también se pueda utilizar en sistemas con secciones de calentamiento divididas.Consequently, the objective of this invention consists in creating an activation procedure with minimization of "flicker" (voltage fluctuations), which allow to keep an element through simple measures heater not divided, but optionally can also be Use in systems with split heating sections.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la parte característica de la reivindicación 1 o la reivindicación 3. Las subreivindicaciones indican perfeccionamientos ventajosos.This objective is resolved according to the part characteristic of claim 1 or claim 3. The Subclaims indicate advantageous improvements.

La invención se describe más detalladamente mediante varios ejemplos de realización.The invention is described in more detail. by several embodiments.

Los dibujos muestran:The drawings show:

La figura 1: Un diagrama de bloques de un control de potencia.Figure 1: A block diagram of a control of power

La figura 2: Un diagrama de bloques de una regulación de temperatura.Figure 2: A block diagram of a temperature regulation

La figura 3: Diferentes paquetes de impulsos de un primer ejemplo de realización.Figure 3: Different impulse packages of A first embodiment.

La figura 4: Diferentes paquetes de impulsos de un segundo ejemplo de realización.Figure 4: Different impulse packages of A second embodiment.

Las figuras 5 a 7: En cada caso dos paquetes de impulsos sucesivos.Figures 5 to 7: In each case two packages of successive impulses.

La figura 1, muestra un diagrama de bloques de principio de un control de potencia con minimización del
"flicker" mediante conmutadores electrónicos para como mínimo un elemento calentador de un aparato de calentamiento alimentado por la red. Un microcontrolador reconoce semiondas positivas y negativas mediante un reconocimiento de pasaje por cero de las semiondas de red y activa un conmutador de potencia con paquetes de impulsos de semionda correspondientes. A través de un dispositivo de regulación de potencia se puede prefijar una potencia determinada.Figure 1 shows a block diagram of the principle of a power control with minimization of the
"flicker" by electronic switches for at least one heating element of a heating apparatus powered by the network. A microcontroller recognizes positive and negative half-waves through a zero-pass recognition of the network half-waves and activates a power switch with corresponding half-wave pulse packets. A specific power can be preset through a power regulation device.

La figura 2, muestra un diagrama de bloques de principio de un control de potencia (regulado) en función de la temperatura, en el que se predetermina un valor nominal de temperatura que es comparado por el microcontrolador con un valor de temperatura real registrado mediante un sensor de temperatura acoplado térmicamente con el elemento calentador y activa el conmutador de potencia con paquetes de impulsos correspondientes.Figure 2 shows a block diagram of principle of a power control (regulated) depending on the temperature, in which a nominal value of temperature that is compared by the microcontroller with a value of actual temperature recorded by a temperature sensor thermally coupled with the heating element and activates the power switch with pulse packets corresponding.

En la figura 3, se describe más detalladamente el procedimiento de control de potencia en un primer ejemplo de realización mediante, por ejemplo, siete paquetes de impulsos 2, 3, 11-14, 21. La potencia por período T se controla a través del tamaño de los paquetes de impulsos 1-21. Los paquetes de impulsos 1-21 consisten en una serie de semiondas de red A, B, C, estando dispuestas sucesivamente las semiondas A, B de una primera polaridad en la misma cantidad en función de la potencia al comienzo y al final del período T. Con un control de potencia superior al 50%, al paquete de impulsos 12-21 se le asignan sucesivamente en función de otra potencia otras semiondas C de una segunda polaridad, cambiándose las polaridades de las semiondas de red A, B, C cíclicamente después de cada período. El cambio cíclico tiene la ventaja de cargar la red con pocas componentes de corriente continua. Para simplificar la representación, aquí (y también en la figura 4) se ha elegido una duración de período T correspondiente a 20 ondas de red completas (= 40 semiondas de red). En la práctica podría ser habitual una duración de período T correspondiente a 50 ondas de red completas (= 50 Hz = 1 s). De acuerdo con el período T elegido son posibles 21 etapas de potencia desde el 0% hasta el 100%, como muestra la siguiente tabla.In Figure 3, the power control procedure in a first example of realization by, for example, seven pulse packets 2, 3, 11-14, 21. The power per period T is controlled at through the size of the pulse packets 1-21. Pulse packages 1-21 consist of a series of network half-waves A, B, C, the successively arranged half-waves A, B of a first polarity in the same amount in function of power at the beginning and end of period T. With a power control greater than 50%, to the pulse pack 12-21 are assigned successively based on another power other C-waves of a second polarity, changing the polarities of the network half-waves A, B, C cyclically after each period. Cyclic change has the advantage of loading the network with few components of direct current. To simplify the representation, here (and also in figure 4) a duration of period T corresponding to 20 complete network waves (= 40 network half-waves). In practice, a duration of period T corresponding to 50 complete network waves (= 50 Hz = 1 s). According to the chosen period T, 21 are possible power stages from 0% to 100%, as the following table.

1one

Tal como está representado, las semiondas C pueden estar dispuestas tanto en medio del período T como al comienzo o al final del mismo.As represented, the half-waves C they can be arranged both in the middle of period T and at beginning or end of it.

En la figura 4 se describe más detalladamente el procedimiento de control de potencia en un segundo ejemplo de realización mediante, por ejemplo, siete paquetes de impulsos 2', 3', 11'-14', 21'. La potencia por período T se controla a través del tamaño de los paquetes de impulsos 1'-21'. Los paquetes de impulsos 1'-21' consisten en una serie de semiondas de red D, E, estando dispuestas sucesivamente las semiondas D de una primera polaridad en el comienzo del período T y las semiondas E de una segunda polaridad en el final del período T, en la misma cantidad en función de la potencia. También en este caso, de los 21 paquetes de impulsos 1'-21' (correspondientes a 21 etapas de potencia) sólo están representados los paquetes de impulsos 2', 3', 11'-14' y 21'. Las 21 etapas de potencia correspondientes se pueden controlar manualmente a través de un microcontrolador mediante un conmutador graduado correspondiente o similar, u opcionalmente se puede prever una regulación de temperatura según la figura 2. De acuerdo con el período T elegido, las 21 etapas de potencia (del 0% al 100%) están formadas en pasos de potencia de un 5%, tal como muestra la siguiente tabla.Figure 4 describes in more detail the power control procedure in a second example of realization by, for example, seven 2 'pulse packets, 3 ', 11'-14', 21 '. The power per period T is controls through the size of the pulse packets 1'-21 '. The impulse packages 1'-21 'consist of a series of half-waves of network D, E, the half-waves D of a first being arranged successively polarity at the beginning of period T and the half-waves E of a second polarity at the end of period T, in the same amount in power function. Also in this case, of the 21 packages of pulses 1'-21 '(corresponding to 21 stages of power) only the 2 ', 3' pulse packets are represented, 11'-14 'and 21'. The 21 power stages corresponding can be controlled manually through a microcontroller using a corresponding graduated switch or similar, or optionally a regulation of temperature according to figure 2. According to the chosen period T, the 21 power stages (from 0% to 100%) are formed in steps 5% power, as shown in the following table.

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A partir de una potencia de un 55%, las semiondas D, E se transforman en ondas completas correspondientes dependiendo de la mayor magnitud de potencia. La componente continua resultante está incorporada en su valor máximo admisible en la norma EN 61000-3-2 y sólo puede ser como máximo de aproximadamente 1.160 W con activación pura de semiondas. Para descargar aun más la red eléctrica se propone cambiar cíclicamente la polaridad de los paquetes de impulsos en los intervalos de tiempo no perjudiciales para la norma "Flicker", con el fin de reducir el valor medio de la componente continua (figura 6). De este modo se reduce además la carga de corriente continua de contactos y similares. Tal como muestran las mediciones, con una buena calidad de regulación y un sistema rápido de elementos calentadores no dividido de más de 1.000 W, con este procedimiento se puede reducir una potencia de corta duración Pst (Power short time/tiempo de medición = 10 minutos) a valores muy inferiores al valor límite 1, manteniendo los valores límites de la norma EN 6100-3-2.From a power of 55%, the half-waves D, E are transformed into corresponding full waves depending of the greatest magnitude of power. The resulting component continues It is incorporated in its maximum admissible value in the EN standard 61000-3-2 and it can only be like maximum of approximately 1,160 W with pure half-wave activation. To further download the power grid, it is proposed to change cyclically the polarity of the pulse packets in the time intervals not detrimental to the "Flicker" standard, in order to reduce the average value of the continuous component (figure 6). This also reduces the current load Continuous contacts and the like. As the measurements show, with a good regulation quality and a quick system of elements non-split heaters of more than 1,000 W, with this procedure a short duration power Pst (Power short can be reduced time / measurement time = 10 minutes) at values much lower than limit value 1, maintaining the limit values of the EN standard 6100-3-2.

En la figura 5 están representados dos períodos sucesivos T_{1} y T_{2} con dos paquetes de impulsos iguales 13', 13' (figura 4), produciéndose en este caso en el cambio de período un salto de onda completa X que, en un perfeccionamiento de la invención según la figura 6, se evita (al igual que la duración de semiondas de la misma polaridad) cambiando cíclicamente las polaridades de las semiondas D', E' después de cada período T_{1} (T_{1}, T_{2}, etc.).In figure 5 two periods are represented successive T_ {1} and T_ {2} with two equal pulse packets 13 ', 13' (figure 4), occurring in this case in the change of period a full wave jump X which, in a refinement of the invention according to figure 6 is avoided (as well as the duration of half-waves of the same polarity) by cyclically changing the polarities of the half-waves D ', E' after each period T_ {1} (T_ {1}, T_ {2}, etc.).

En la figura 7 están representados dos paquetes de impulsos 13, 13 (figura 3). Las polaridades de las semiondas A, B, C del período T_{1} se cambian cíclicamente (T_{2} = A', B', C'/T_{1} = A, B, C), con lo que se minimiza la componente continua.In Figure 7 two packages are represented of pulses 13, 13 (figure 3). The polarities of the half-waves A, B, C of the period T_ {1} are changed cyclically (T_ {2} = A ', B', C '/ T_ {1} = A, B, C), which minimizes the component keep going.

Para la activación de más de un elemento calentador se propone activar un primer elemento calentador con la primera polaridad y un segundo elemento calentador con la segunda polaridad de las semiondas A, B, C, o D, E, o activar cíclicamente un primer elemento calentador con el primer período T_{1} y un segundo elemento calentador con el segundo período T_{2}. En un perfeccionamiento, el procedimiento de potencia está integrado en una regulación de temperatura, pudiendo preverse como aparato de calentamiento un aparato de tratamiento térmico para el cabello.For the activation of more than one element heater is proposed to activate a first heater element with the first polarity and a second heating element with the second polarity of half-waves A, B, C, or D, E, or activate cyclically a first heating element with the first period T_ {1} and a second heating element with the second period T2. In a improvement, the power procedure is integrated in a temperature regulation, which can be provided as a device for heating a heat treatment apparatus for hair.

Claims

1. Power control procedure with minimization of the "flicker" by electronic switches for at least one heating element of a heating apparatus powered by the network, characterized

- because the power per period (T) is controlled by pulse packet size (1-21),

- because the impulse packages (1-21) consist of a series of network half-waves (A, B, C), the half-waves (A, B) of successively being arranged a first polarity in the same amount depending on the power at the beginning and end of the period (T),

- because with a power control greater than 50%, the impulse package (12-21) is assigned successively as a function of another power other half-waves (C) of a second polarity, and

- because the polarities of the network half-waves (A, B, C) are changed cyclically after each period (T).

2. Method according to claim 1, characterized in that the half-waves (C) of the second polarity are arranged essentially in the middle of the period (T).

3. Power control procedure with minimization of the "flicker" by electronic switches for at least one heating element of a heating apparatus powered by the network, characterized

- because the power per period (T) is controlled by the size of pulse packets (1'-21 '), Y

- because the impulse packages (1'-21 ') consist of a series of network half-waves (D, E), the half-waves (D) of a first polarity at the beginning of the period (T) and the half-waves (E) of a second polarity at the end of the period (T), in the same quantity depending on the power.

Method according to claim 3, characterized in that the polarities of the half-waves (D, E) change cyclically after each period (T).

Method according to claim 1 or 3, characterized in that a first heating element is activated with the first polarity and a second heating element is activated with the second half-wave polarity (A, B, C) or (D, E).

Method according to claim 1 or 3, characterized in that a first heating element with the first period (T1) and a second heating element with the second period (T2) are cyclically activated.

7. Method according to claim 1 or 3, characterized in that the power control method is integrated in a temperature control.

A method according to claim 1 or 3, characterized in that a heat treatment apparatus for the hair is provided as a heating apparatus.