ES2253286T3

ES2253286T3 - PROCEDURE AND SYSTEM FOR THE CONTROL OR REGULATION OF THE POWER OF HEATING RESISTORS OF LOW OHMIC VALUE.

Info

Publication number: ES2253286T3
Application number: ES01100929T
Authority: ES
Inventors: Winfried Schneider
Original assignee: Jumo & Co KG GmbH
Current assignee: Jumo & Co KG GmbH
Priority date: 2000-01-22
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: DE10102124A1; ATE312429T1; SI1126591T1; EP1126591B1; EP1126591A2; EP1126591A3; DE50108270D1

Abstract

The power regulation method uses an IGBT-module (10) and a choke coil (L) in series with the heating resistance (R), a capacitor (C) across the mains voltage rectifier (11) and a regulation device (16) supplied with the operating current and voltage for the current circuit of the heating resistance via a sensor device (14), for providing a control frequency for the IGBT-module. The output of the sensor device is supplied via a current limiter (18) to a driver (20) for controlling the IGBT-module. Also included are Independent claims for the following: (a) a power regulation device for a low-ohmic heating resistance; (b) an application of a power regulation device for metal, molybdenum silicide and silicon carbide heating resistance elements; (c) an application of a power regulation device for low-ohmic heating resistances for workpiece warming, paint drying, soldering, or a food cooking or clothes pressing appliance.

Description

Procedimiento y sistema para el mando o regulación de la potencia de resistencias calefactoras de bajo valor óhmico.Procedure and system for command or power regulation of low heating resistors Ohmic value

La presente invención se refiere a un procedimiento para el mando o regulación de la potencia de consumidores de baja resistencia óhmica, según el preámbulo de la reivindicación 1, y a una disposición para ello, según el preámbulo de la reivindicación 5.The present invention relates to a procedure for the control or regulation of the power of low ohmic resistance consumers, according to the preamble of the claim 1, and to an arrangement for this, according to the preamble of claim 5.

En la conexión y/o regulación de la potencia de consumidores con resistencias óhmicas se presentan reacciones sobre la red de alimentación, tales como oscilaciones de intensidad fuertes únicas y/o periódicas, que a través de la red, provocan perturbaciones en otros consumidores.In the connection and / or regulation of the power of consumers with ohmic resistances reactions on the power supply network, such as intensity oscillations strong unique and / or periodic, which through the network, cause disturbances in other consumers.

Esto es particularmente molesto con cargas óhmicas con un coeficiente de temperatura positivo. Un ejemplo simple para ello son las lámparas de incandescencia que presentan una resistencia muy reducida en estado frío. Puesto que la temperatura del hilo incandescente, sin embargo, sube muy rápidamente y con ello aumenta la resistencia, la perturbación de red es sólo reducida y de una duración extremadamente corta. Sin embargo, es más desagradable este comportamiento con una regulación permanente de la luminosidad mediante un llamado control por corte de fase, como el que se utiliza con un Dimmer, por ejemplo, un TRIAC. Con ello se origina un llamado "zumbido de red", que debe contrarrestarse mediante elementos de amortiguación, que por ejemplo, comprenden un núcleo magnético, que está rodeado por un conductor por el que circula la intensidad. Con ello se origina, sin embargo, una pérdida de potencia con la generación de calor.This is particularly annoying with charges. Ohmic with a positive temperature coefficient. An example simple for this are the incandescent lamps that present a very low resistance in cold state. Since the incandescent thread temperature, however, rises very quickly and with it increases the resistance, the disturbance of Network is only reduced and of an extremely short duration. Without However, this behavior is more unpleasant with regulation permanent brightness through a so-called cut control phase, such as that used with a Dimmer, for example, a TRIAC. This results in a so-called "network buzz", which must be counteracted by means of damping elements, which by example, they comprise a magnetic core, which is surrounded by a conductor through which the intensity circulates. With that originates, However, a loss of power with heat generation.

Sin embargo, es más difícil y costoso esto con los aparatos electrodomésticos e industriales de potencias mayores, por ejemplo, placas de cocción, planchas y máquinas planchadoras, radiadores de infrarrojos y hornos de cocción o industriales con elementos de resistencia.However, this is more difficult and expensive with appliances and industrial appliances of major powers, for example, hobs, irons and ironing machines, infrared radiators and cooking or industrial ovens with resistance elements.

También las resistencias calefactoras metálicas de hornos de tratamiento térmico tienen un coeficiente de temperatura positivo. Sin embargo, para ello existe el problema de un calentamiento lento, que puede durar muchos minutos, de tal manera que se debe limitar la intensidad durante el calentamiento. El período de calentamiento aumenta, sin embargo, con la temperatura final predeterminada, que puede alcanzar hasta 2000ºC.Also the metal heating resistors of heat treatment furnaces have a coefficient of positive temperature However, for this there is the problem of a slow heating, which can last many minutes, of such so you should limit the intensity during heating. The warm-up period increases, however, with the default final temperature, which can reach up to 2000 ° C

Las resistencias calefactoras conocidas de carburo de silicio tienen otra característica: en éstas se puede representar un coeficiente de temperatura por un haz de curvas en forma de U, en las cuales la resistencia específica se representa mediante la temperatura. Su mínimo se encuentra aproximadamente a 1020ºC. Además, el trazado de estas curvas cambia con el envejecimiento de las resistencias calefactoras y concretamente aproximadamente en un factor 4 en el sentido de un aumento.The known heating resistors of Silicon carbide have another feature: in these you can represent a temperature coefficient by a beam of curves in U shape, in which the specific resistance is represented through temperature Its minimum is approximately at 1020 ° C. In addition, the layout of these curves changes with the aging of heating resistors and specifically approximately by a factor 4 in the sense of an increase.

Estas modificaciones de resistencia ocurren en cada proceso de calentamiento, de tal manera que la potencia en las fases debe limitar resistencias específicas menores.These resistance modifications occur in each heating process, so that the power in the phases should limit minor specific resistances.

Una posibilidad conocida para la regulación o limitación de la potencia consiste en la utilización de transformadores de regulación, que son pesados y caros (en función de la potencia).A known possibility for regulation or power limitation involves the use of regulation transformers, which are heavy and expensive (depending on of power).

Otra posibilidad conocida para la regulación de la potencia consiste en la utilización de tiristores, que trabajan según el principio de corte de fase o por grupos de impulsos. En este caso, se exteriorizan las perturbaciones de red descritas por los efectos de parpadeo, ondas armónicas, potencia aparente y potencia reactiva.Another known possibility for the regulation of the power consists in the use of thyristors, which work according to the phase cutting principle or by pulse groups. In In this case, the network disturbances described by the effects of flickering, harmonic waves, apparent power and reactive power.

Se conocen, además, los llamados módulos IGBT (Insulated Gate Bipolar Modules), que se utilizan como elementos de conmutación, pero en sí mismos no son adecuados como amplificadores lineales (Manual de la casa SEMIKRON, "Power Electronics/Leis- tungselektronik '99", páginas A-182 a A-194, cifra 6. "SEMITRANS® IGBT-Module"). Las aplicaciones actuales se limitan a:In addition, the so-called IGBT modules are known (Insulated Gate Bipolar Modules), which are used as elements of switching, but in themselves are not suitable as amplifiers Linear (SEMIKRON House Manual, "Power Electronics / Leis-tungselektronik '99 ", pages A-182 to A-194, figure 6. "SEMITRANS® IGBT-Module"). The applications Current are limited to:

**: convertidores de frecuencia, frequency converters,

**: alimentación ininterrumpida de corriente, uninterruptible power supply,

**: hornos de microondas, Microwaves,

**: calefacciones inductivas (hornos de inducción), inductive heaters (induction furnaces),

**: encendido de automóviles. car ignition

Mediante las memorias de las patentes US
3 913 002, 4 472 672, 5 006 975 y 5 942 882 se conoce que los consumidores funcionan con la tensión de alimentación rectificada, para evitar transformadores de regulación caros y perturbaciones en la red por ondas armónicas, que se pueden generar en los mandos por corte de fase por la conexión periódica de la intensidad dentro de cada semionda, y se puede generar en los mandos de corte de fase por la conexión periódica de intensidad dentro de cada semionda. Además, se deben reducir con ello el tamaño de los medios antiparasitarios, tales como inductancias y
capacidades.Through the US patent reports
3 913 002, 4 472 672, 5 006 975 and 5 942 882 it is known that consumers operate with the rectified supply voltage, to avoid expensive regulation transformers and disturbances in the network by harmonic waves, which can be generated at the controls by phase cutting by the periodic connection of the intensity within each half-wave, and it can be generated in the phase-cutting controls by the periodic connection of intensity within each half-wave. In addition, the size of antiparasitic media, such as inductances and
capacities

En todos los casos se trata de una regulación del factor de potencia (High Power Factor) mediante la distribución de cortos impulsos periódicos de corriente, que presentan una frecuencia varias veces más elevada de la tensión de alimentación, a través de todas las semiondas. Para esta finalidad se obtienen impulsos de mando de la tensión de alimentación según la alta frecuencia, que se compara con valores nominales. En los circuitos de los consumidores se encuentran los sensores de intensidad, cuyas señales de salida se comparan con los valores nominales para activar los elementos de mando por corte de fase conocidos, de acuerdo con las necesidades de potencia. Las tensiones que se encuentran en los consumidores no se registran en ningún caso y se emplean para fines de regulación, ya que los consumidores se han diseñado para la tensión de alimentación.In all cases it is a regulation of power factor (High Power Factor) by distributing short periodic impulses of current, which present a several times higher frequency of the supply voltage, through all half waves. For this purpose they are obtained control impulses of the supply voltage according to the high frequency, which is compared to nominal values. In the circuits of consumers are the intensity sensors, whose output signals are compared with the nominal values for activate the known phase cut control elements of according to the power needs. The tensions that are found in consumers are not registered under any circumstances and used for regulatory purposes, since consumers have Designed for supply voltage.

El documento EP 0 588 569 A2 da a conocer, entre otros, un dispositivo para la carga de una batería. El mando de potencia se basa en un controlador PWM situado en el lado primario de un transformador (pág. 1, figura 1, así como figura 5). Además del transformador, se pueden utilizar también otros interruptores de potencia (figura 1, 104, figura 2, SW 32 y SW 38). El documento EP 0 588 569 da a conocer un dispositivo y procedimiento para el mando o regulación de un aparato electrónico, mediante corriente alterna rectificada a través de semiconductores, en el que:EP 0 588 569 A2 discloses, between others, a device for charging a battery. The command of power is based on a PWM controller located on the primary side of a transformer (p. 1, figure 1, as well as figure 5). further of the transformer, other switches of power (figure 1, 104, figure 2, SW 32 and SW 38). EP document 0 588 569 discloses a device and procedure for the command or regulation of an electronic device, by alternating current rectified through semiconductors, in which:

- se dispone un filtro en conexión en paralelo para el rectificador utilizado para la rectificación de la tensión de alimentación;- a filter is arranged in parallel connection for the rectifier used for voltage rectification of feeding;

- en el circuito de carga se captan los factores de potencia, intensidad y tensión de servicio, y se conducen a una disposición de regulación;- the factors are captured in the load circuit of power, intensity and operating voltage, and are conducted at a regulation provision;

- en la disposición de regulación, mediante un amplificador se realiza una comparación con un valor nominal, tanto para la intensidad de servicio como para la tensión de servicio, en el que la señal de entrada de un "PWM Controller" se descompone en una secuencia de impulsos, cuya frecuencia se utiliza como frecuencia de mando para el semiconductor, tomándose en el circuitos del semiconductor y de la carga, por unidades sensoras, de la intensidad de servicio y, además, la tensión de servicio de carga y se realimenta a la disposición de regulación.- in the regulation provision, by means of a amplifier a comparison is made with a nominal value both for the service intensity as for the service voltage, in which the input signal of a "PWM Controller" is decomposes in a sequence of impulses, whose frequency is used as a control frequency for the semiconductor, taken in the semiconductor and load circuits, by sensor units, of the operating intensity and, in addition, the operating voltage of load and feed back to regulation provision.

- en la disposición de regulación se determinan las desviaciones, incluso su signo, entre el valor nominal y las secuencias de impulsos, influyendo la salida de la disposición de regulación, a través del controlador, al semiconductor para su mando.- in the regulation provision are determined the deviations, including their sign, between the nominal value and the pulse sequences, influencing the output of the arrangement of regulation, through the controller, to the semiconductor for its I send.

Para la regulación de la potencia de las resistencias calefactoras de bajo valor óhmico, su tensión nominal es claramente menor que la tensión de alimentación, no se han previsto ni son adecuadas las disposiciones conocidas, pues en este caso se debe controlar una transformación intensidad-tensión. Con estas resistencias calefactoras, que pueden tener una elevada potencia, se trata, por ejemplo, de barras de siliciuro de molibdeno o de carburo de silicio, que funcionan con tensiones nominales a partir, por ejemplo, de 10 voltios y su resistencia óhmica posee un coeficiente de temperatura positivo de mucha pendiente o durante el funcionamiento de forma alternativa se cuadriplica sus resistencias óhmica. Así, por ejemplo, los superelementos calefactores de la casa Kanthal de siliciuro de molibdeno tienen en estado frío un valor de resistencia, que sólo representa aproximadamente 1/16 del valor de resistencia a la temperatura de servicio. La conexión de la tensión de alimentación a un tal elemento de resistencia fría se parece prácticamente a un cortocircuito, lo que puede provocar la destrucción de los elementos de conmutación y tener como consecuencia perturbaciones de red considerables debido a las puntas de intensidad y armónicos.For the regulation of the power of the heating resistors of low ohmic value, their nominal voltage It is clearly less than the supply voltage, have not nor are the known provisions adequate, since in this case a transformation must be controlled intensity-tension With these resistances heaters, which may have high power, are treated, by example of molybdenum silicon bars or carbide silicon, which operate with nominal voltages from, for example of 10 volts and its ohmic resistance has a coefficient positive temperature of much slope or during the functioning alternately quadruples its resistance Ohmic Thus, for example, the super heating elements of the Kanthal house of molybdenum silicide have a cold state resistance value, which only represents approximately 1/16 of the Resistance temperature at service temperature. The connection of the supply voltage to such a cold resistance element is it looks almost like a short circuit, which can cause destruction of the switching elements and have as consequence considerable network disturbances due to intensity and harmonic points.

Los medios competentes se han preocupado muchas veces, sin éxito, de ahorrarse los transformadores usuales y realizar la regulación a través de un regulador de tiristores con mandos por corte de fase en las calefacciones de alta potencia de barras de carburo de silicio. Para poder compensar un envejecimiento de las barras calefactoras con un factor alrededor de 4 de la resistencia nominal frente al estado nuevo, se debe disponer de una reserva de tensión del orden de magnitud del factor 2. Esto significa que en el estado nuevo de las barras calefactoras se necesita sólo la mitad de tensión. Para poder llegar a la tensión exigida, fluye, sin embargo, la intensidad efectiva doble en comparación con un elemento calefactor envejecido. El curso de la amplitud de intensidad, sin embargo, es mayor, con un factor alrededor de 4. Con una barra calefactora envejecida, con la misma cesión de potencia, se encuentra entonces la completa tensión de abastecimiento, y fluye la intensidad nominal simple. Si, por consiguiente, en estado envejecido de las barras calefactoras se indica la tensión de abastecimiento de 230 voltios, esto significa que las barras calefactoras en estado nuevo deben funcionar sólo con una intensidad nominal doble, con un máximo de 115 voltios.The competent media have worried many times, without success, of saving the usual transformers and carry out the regulation through a thyristor regulator with phase cut controls in high power heaters of silicon carbide bars. In order to compensate for aging of the heating bars with a factor around 4 of the nominal resistance against the new state, a voltage reserve of the order of magnitude of factor 2. This means that in the new state of the heating bars It needs only half the tension. To be able to reach the tension required, however, the effective double intensity flows in comparison with an aged heating element. The course of the amplitude of intensity, however, is greater, with a factor around 4. With an aged heating bar, with the same transfer of power, then there is the complete tension of supply, and simple nominal current flows. Yes, for consequently, in the aged state of the heating bars indicates the supply voltage of 230 volts, this means that the heating bars in the new state should only work with a nominal double current, with a maximum of 115 volts.

El funcionamiento descrito anteriormente requiere, sin embargo, un ángulo de excitación muy grande durante el funcionamiento con mandos por corte de fase, mediante reguladores de tiristores. Lo que un ángulo de excitación grande en ondas armónicas lleva consigo se puede determinar mediante el análisis de Fourier: es evidente que mediante el gran desplazamiento de fase del primer armónico se necesita considerables potencias reactivas de mando. Estas potencias reactivas de mando originan costes corrientes adicionales durante el funcionamiento de tales instalaciones. Para ello hay que observar, además, que con la intervención de la regulación se modifican continuamente el ángulo de corte por fase y de este modo también el espectro de las ondas armónicas. Sin embargo, es extremadamente difícil una compensación.The operation described above it requires, however, a very large excitation angle during operation with phase cut controls, by means of regulators of thyristors. What a large wave excitation angle harmonics carries with it can be determined by analyzing Fourier: it is evident that through the large phase shift considerable reactive powers are needed from the first harmonic of command. These reactive control powers cause costs additional currents during the operation of such installations. For this we must also observe that with the regulation intervention continuously modify the angle cutting per phase and thus also the spectrum of the waves harmonics However, it is extremely difficult to compensation.

Para ello en los medios competentes se ha vuelto a la solución convencional de transformadores de regulación con varias derivaciones.To do this in the competent media has become to the conventional solution of regulating transformers with Several leads.

La presente invención tiene por ello como objetivo proponer un procedimiento de regulación y una disposición compacta, con los cuales se pueda regular la potencia de resistencias calefactoras de bajo valor óhmico, cuya tensión nominal sea menor que la tensión de alimentación y sean susceptibles de envejecimiento, renunciando a transformadores, y con un coste y pérdidas de energía lo más pequeños posibles que se puedan regular de forma continua o casi continua, sin que para ello se presenten perturbaciones de red inadmisibles y en las que la regulación y el funcionamiento de la disposición, se posibilite con elevada flexibilidad y capacidad de potencia.The present invention therefore has as objective to propose a regulation procedure and a provision compact, with which the power of heating resistors of low ohmic value, whose voltage Nominal is less than the supply voltage and are susceptible of aging, giving up transformers, and with a cost and energy losses as small as possible that can be regulated continuously or almost continuously, without this being presented inadmissible network disturbances and in which regulation and operation of the arrangement, is possible with high flexibility and power capacity.

La solución del objetivo propuesto tiene lugar con el procedimiento indicado al principio, mediante las propiedades de las características de la reivindicación 1 y con la disposición indicada al principio, mediante las propiedades de las características de la reivindicación 5.The solution of the proposed objective takes place with the procedure indicated at the beginning, through the properties of the characteristics of claim 1 and with the arrangement indicated at the beginning, through the properties of the characteristics of claim 5.

De este modo, se consigue por entero el objetivo propuesto, es decir, se indica un procedimiento de regulación y una disposición para ello, con los cuales se puede regular la potencia de resistencias calefactoras de bajo valor óhmico, cuya tensión nominal sea menor que la tensión de alimentación.In this way, the goal is achieved entirely proposed, that is, a regulation procedure and a provision for this, with which the power can be regulated of heating resistors of low ohmic value, whose voltage Nominal is less than the supply voltage.

Se ha constatado de forma sorprendente, y en contra de la opinión de círculos técnicos competentes, que esto es realmente posible en la práctica.It has been surprisingly noted, and in against the opinion of competent technical circles, that this is Really possible in practice.

Especialmente, se pueden limitar y/o regular la potencia calefactora o la absorción de potencia de resistencias calefactoras de bajo valor óhmico para las tensiones de servicio comprendidas entre 10 y 230 voltios, sin transformadores de regulación. En vez de ello, se puede utilizar como semiconductor de potencia un IGBT, que presente una tensión de saturación más baja que un transistor bipolar y pérdidas de conmutación aceptables con frecuencias de servicio por encima de 10 kHz, especialmente de 20, 50 kHz y mayores. Además, se obtiene una posibilidad de mando simple, como con componentes MOS. La intensidad tomada de la red se desvía por lo menos, no de manera esencial, de la forma senoidal.Especially, they can limit and / or regulate the heating power or resistance power absorption low ohmic value heaters for operating voltages between 10 and 230 volts, without transformers regulation. Instead, it can be used as a semiconductor of IGBT power, which has a lower saturation voltage that a bipolar transistor and acceptable switching losses with operating frequencies above 10 kHz, especially 20, 50 kHz and greater. In addition, a command possibility is obtained Simple, as with MOS components. The intensity taken from the network is deviates at least, not essentially, from the way sine.

Con la integración de las funciones de mando, protección y diagnosis en un chip o en una platina es posible producir interruptores de potencia semiconductores, que prácticamente son indestructibles. De este modo se pueden sustituir GTOs de forma satisfactoria, cuyo mando es más difícil y costoso. El objeto de la invención posee una alta resistencia a la tensión, permite una elevada densidad de intensidad, fácil posibilidad de activación y una buena resistencia al cortocircuito. Los condensadores de alisado se pueden diseñar claramente más pequeños, ya que estos no están fuertemente solicitados por las intensidades de carga en forma de impulsos. No se deben utilizar ningún filtro antiparasitario sobredimensionado. Las pérdidas de potencia son claramente menores, lo que lleva a cargas térmicas reducidas de los componentes semiconductores. Un llamado PFC (Power-Factor-Control) se convierte en superfluo por el es objeto de la invención; esto se realiza automáticamente.With the integration of command functions, protection and diagnosis on a chip or on a stage is possible produce semiconductor power switches, which They are practically indestructible. In this way they can be replaced GTOs satisfactorily, whose command is more difficult and expensive. He object of the invention has a high tensile strength, It allows a high intensity density, easy possibility of activation and good short circuit resistance. The Smoothing capacitors can be clearly designed smaller, since these are not strongly requested by the intensities of load in the form of impulses. No filters should be used. oversized antiparasitic. The power losses are clearly lower, leading to reduced thermal loads of semiconductor components. A so-called PFC (Power-Factor-Control) becomes superfluous for which it is the object of the invention; this is done automatically.

En caso de elementos calefactores de resistencia eléctricos se puede excluir un cortocircuito durante la conexión. La intensidad de cortocircuito es directamente proporcional a la potencia requerida. Con los elementos calefactores de carburo de silicio se puede conseguir una compensación adicional del proceso de envejecimiento a lo largo de los años (!). Durante la conexión, no se origina ninguna potencia reactiva de mando inductiva en el estado nuevo de los elementos calefactores. De este modo es posible una considerable reducción de los costes de explotación de una instalación de esta clase. En los cuerpos calefactores planos infrarrojos de ondas cortas, por ejemplo, en las instalaciones de lacado y termoconformación de plástico y en el procedimiento de soldadura no se origina ninguna amplitud de corriente sobreelevada durante la conexión.In case of resistance heating elements electrical short circuit can be excluded during connection. The short circuit intensity is directly proportional to the required power With the carbide heating elements of silicon you can get additional compensation from the process of aging over the years (!). During connection, no no inductive control reactive power in the state originates new heating elements. In this way a considerable reduction of operating costs of a Installation of this class. In flat heating bodies shortwave infrared, for example, in the facilities of lacquered and thermoforming of plastic and in the procedure of welding does not originate any amplitude of high current during connection.

Incluso si la tensión nominal de los elementos calefactores es de sólo una fracción de la tensión de alimentación, resulta la tensión nominal senoidal siempre de la potencia necesaria dividida por la tensión nominal del abastecimiento de corriente. Si, por ejemplo, los elementos calefactores funcionan con una tensión de servicio de 115 voltios, pueden funcionar estos elementos calefactores sin transformadores, directamente desde la red. Si con ello la intensidad nominal de los elementos calefactores citados es de 50 A, entonces se toman de la red sólo 25 A de intensidad senoidal. La característica de resistencia de los elementos no juega ningún papel. El objeto de la invención no está sujeto a ningún desgaste, tiene una alta velocidad de regulación, un mejor rendimiento, pequeñas dimensiones y un reducido peso, si se compara éste con elementos de regulación clásicos, tales como transductores y transformadores de regulación.Even if the nominal voltage of the elements heaters is only a fraction of the supply voltage, the nominal sinusoidal voltage is always the necessary power divided by the nominal voltage of the current supply. If, for example, heating elements work with a 115 volt service voltage, these can work heating elements without transformers, directly from the net. If with it the nominal intensity of the elements quoted heaters is 50 A, then only 25 are taken from the network A of sinusoidal intensity. The resistance characteristic of Elements does not play any role. The object of the invention is not subject to no wear, has a high speed of regulation, a better performance, small dimensions and reduced weight, if compare this with classic regulatory elements, such as regulation transducers and transformers.

Esto se fundamenta todavía en detalle cómo se indica a continuación: la regulación tiene lugar mediante la captación, tanto de las intensidades que fluyen a través de las citadas resistencias calefactoras, como también a través de las tensiones que se encuentran en las resistencias calefactoras, es, por consiguiente, esencialmente una regulación de potencia, y no de intensidad.This is still based in detail on how to indicates below: regulation takes place through uptake of both the intensities that flow through the said heating resistors, as well as through the stresses found in heating resistors, is, therefore, essentially a power regulation, and not of intensity.

Se trata de una comparación valor nominal-valor real a través de un integrador. Para ello se compara un valor nominal "w" externo determinado, por ejemplo, de la salida de un regulador de temperatura, con el valor real a regular de la potencia. De este modo se puede conseguir una regulación en cascada. La totalidad de las medidas y de los medios son en última instancia responsables, por lo menos, de un recorrido de intensidad, aproximadamente senoidal, dentro de la red. Para minimizar las puntas de intensidad en la intensidad de alimentación en la zona del paso por cero de la tensión de alimentación, tiene lugar una corrección de la intensidad de entrada senoidal. La reducción de las puntas de intensidad en la zona de los pasos por cero se consigue mediante el ocultamiento controlado de los impulsos de mando del IGBT, sin tomar para ello (al contrario de lo que ocurre con el estado de la técnica actual) la forma de curvas de la tensión de alimentación como magnitud de guía. El mando del controlador IGBT tiene lugar a través de un comparador, que compara una tensión triangular, de por ejemplo, 20 kHz con la tensión del integrador.It is a value comparison nominal-real value through an integrator. For this compares a determined external nominal value "w", by example, of the output of a temperature regulator, with the value real to regular power. In this way you can get a cascade regulation. The totality of the measures and the means they are ultimately responsible for at least one tour of intensity, approximately sinusoidal, within the network. For minimize the intensity points in the feeding intensity in the area of zero crossing of the supply voltage, it has place a correction of the sinusoidal input intensity. The reduction of intensity points in the area of the steps by zero is achieved by controlled concealment of IGBT command impulses, without taking it (contrary to what happens with the state of the art) curves shape of the supply voltage as guide magnitude. The command of IGBT controller takes place through a comparator, which compares a triangular voltage, for example, 20 kHz with the voltage of integrator.

Con ello se pone de relieve que el recorrido de intensidad senoidal de la intensidad de entrada se ajuste automáticamente, sin que la tensión de entrada de la red se necesite como magnitud de guía. Como consecuencia de ello desaparecen también los pequeños transformadores y rectificadores que se encuentran a la entrada con el estado actual de la técnica.This highlights that the route of sinusoidal intensity of the input intensity is adjusted automatically, without the network input voltage being needed as guide magnitude. As a result they disappear also the small transformers and rectifiers that they find at the entrance with the current state of the art.

Mediante la construcción de una regulación en cascada (regulación de los valores punta de la intensidad, regulación del valor efectivo de la intensidad y, por último, regulación de la potencia) se constituye, por ejemplo, en los superelementos calefactores Kanthal una resistencia óhmica. Es decir, cuanto más tiempo fluya una intensidad limitada a un valor máximo, tanto más se calienta el elemento calefactor y de este modo es mayor su resistencia.By building a regulation in cascade (regulation of peak intensity values, regulation of the effective value of the intensity and, finally, power regulation) is constituted, for example, in the Kanthal heating super elements an ohmic resistance. Is say, the longer a limited intensity flows to a value maximum, the more the heating element is heated and thus its resistance is greater.

Puesto que la potencia es P = I^{2} x R, formalmente aumenta sólo con el incremento del valor de la resistencia R también la potencia del horno. Para que la potencia del horno no aumente inconmensurablemente y finalmente se destruyan los elementos calefactores, es de gran ventaja el paso de una regulación de intensidad a una regulación de potencia.Since the power is P = I2 x R, formally increases only with the increase in the value of the resistance R also the power of the oven. So that the power from the oven do not increase immeasurably and finally be destroyed the heating elements, it is of great advantage the passage of a intensity regulation to a power regulation.

Las puntas de intensidad en la red, como éstas se constatan en los mandos por corte de fase convencionales, ya no se presentan en el objeto de la invención. Más bien se encuentran también durante la fase de arranque en frío las puntas de intensidad siempre muy por debajo de la intensidad nominal, de tal manera que es posible un funcionamiento de red
cuidadoso.The intensity points in the network, as these are found in the conventional phase cutting controls, are no longer presented in the object of the invention. Rather, the intensity points are always too low during the cold start phase, so that network operation is possible
careful.

Resulta una ventaja especial, respecto a los mandos por corte de fase con tiristores, gracias al ahorro de los costes de explotación para la potencia de mando reactiva. Puesto que la corriente de entrada es por lo menos esencialmente senoidal y se encuentra en fase con la tensión de entrada, se toma de la red, por lo menos en gran parte, sólo potencia activa.It is a special advantage, compared to knobs for phase cutting with thyristors, thanks to the savings of operating costs for reactive control power. Since the input current is at least essentially sinusoidal and it is in phase with the input voltage, it is taken from the network, by At least in large part, only active power.

El objeto de la invención tiene una velocidad de regulación enormemente alta, un mejor rendimiento, dimensiones lo más pequeñas posibles y un reducido peso, si se comparan estos criterios con los elementos de regulación clásicos. Mediante la aplicación del objeto de la invención es posible, con los elementos calefactores susceptibles de envejecimiento, tomar de la red, tanto en el estado nuevo como en estado envejecido, siempre la misma intensidad. La intensidad de red permanece con la carga de salida constante, tanto en cuanto a la forma, como también a la amplitud, por lo menos aproximadamente igual y senoidal.The object of the invention has a speed of hugely high regulation, better performance, dimensions what smallest possible and a reduced weight, if you compare these criteria with the classic regulatory elements. By means of the Application of the object of the invention is possible, with the elements heaters susceptible to aging, take from the network, both in the new state as in the aged state, always the same intensity. The network intensity remains with the output load constant, both in terms of shape, as well as amplitude, at least approximately equal and sine.

Puesto que las amplitudes de la intensidad de red se da tanto por la potencia de la carga, como también por la tensión en la carga, es adecuado también el objeto de la invención para radiadores infrarrojos de ondas cortas. No se originan durante la conexión ni durante el funcionamiento en la zona baja de regulación amplitudes de intensidad sobreelevadas en la red. En todos los casos la corriente de alimentación es siempre senoidal y la potencia tomada directamente proporcional.Since the amplitudes of the network intensity it is given both by the power of the load, as well as by the tension in the load, the object of the invention is also suitable for shortwave infrared radiators. They do not originate during connection or during operation in the lower zone of regulation of high amplitudes of intensity in the network. In In all cases, the supply current is always sinusoidal and the power taken directly proportional.

Es especialmente ventajoso si, como continuación de otras configuraciones de la invención, por sí solas o en combinación:It is especially advantageous if, as a continuation of other configurations of the invention, alone or in combination:

**: se elige la frecuencia de mando comprendida entre 10 y 100 kHz, be choose the command frequency between 10 and 100 kHz,

**: se garantiza la inductancia de la reactancia entre 0,2 y 1,0 mH, be guarantees the reactance inductance between 0.2 and 1.0 mH,

**: la capacidad del condensador se elige entre 10 y 100 \muF, the Capacitor capacity is chosen between 10 and 100 µF,

**: el IGBT presenta una toma de tensión, que está conectada a través de un conductor al controlador para la limitación de tensión y/o si he IGBT features a power outlet, which is connected through a conductor to controller for voltage limitation and / or yes

**: el comparador de la disposición de regulación posee un generador de frecuencia para la generación de una frecuencia de mando comprendida entre 10 y 100 kHz con impulsos triangulares. he comparator of the regulation arrangement has a generator frequency for generating a command frequency comprised between 10 and 100 kHz with triangular impulses.

La presente invención se utiliza para la regulación de potencia de consumidores óhmicos del grupo de elementos calefactores de resistencia de metales y de carburos de silicio, y para la regulación de potencia de consumidores óhmicos para las finalidades de calentamiento de piezas de trabajo en hornos industriales, para el secado de placas, para la conformación de productos plásticos, para la soldadura, para los aparatos electrodomésticos e industriales para la cocción de comidas y para el planchado de productos textiles.The present invention is used for the power regulation of ohmic consumers of the group of heating elements of resistance of metals and carbides of silicon, and for the power regulation of ohmic consumers for the purposes of heating work pieces in ovens industrial, for drying plates, for shaping plastic products, for welding, for appliances electrical and industrial appliances for cooking meals and for the ironing of textile products.

Un ejemplo de realización del objeto de la invención se explicará a continuación con mayor detalle mediante las figuras 1 a 5. En las figuras muestran:An example of realization of the object of the invention will be explained in more detail below by Figures 1 to 5. In the figures show:

la figura 1, el circuito consumidor con los dispositivos correspondientes sensor-regulación,Figure 1, the consumer circuit with the corresponding sensor-regulation devices,

la figura 2, la curva de la tensión de alimentación después de la rectificación mediante tres semiondas,Figure 2, the voltage curve of feeding after rectification by three half-waves,

la figura 3, la curva de principio de la intensidad de alimentación a través de una semionda de la tensión de alimentación,Figure 3, the principle curve of the power intensity through a half-wave of voltage feeding,

la figura 4, la función del comparador, yFigure 4, the function of the comparator, and

la figura 5, un diagrama con un haz de curvas para la curva de intensidad de alimentación, en función de la temperatura para fines de comparación, como se presenta en una barra de siliciuro de molibdeno, si su potencia calefactora se manda mediante un mando por corte de fase clásico por un tiristor.Figure 5, a diagram with a curved beam for the power intensity curve, depending on the temperature for comparison purposes, as presented in a bar of molybdenum silicide, if its heating power is sent by a classic phase cut control by a thyristor.

En la figura 1 se ha representado como pieza central de la disposición de regulación, un módulo IGBT 10, usual en el comercio, del tipo descrito al principio, que posee una entrada de corriente 1, dos salidas de corriente 2 y 3, y dos bornes de tensión de mando 6 (para la tensión de puerta) y 7 (para la tensión de emisor). En el circuito del consumidor se encuentran - en conexión en serie - el consumidor óhmico, que puede estar formado también por una tensión en paralelo de varios consumidores, y una reactancia inductiva L. Las entradas de la tensión de alimentación se han designado con L1, N y PE. Las entradas de tensión L1 y N se han conectado a un rectificador 11 con un borne positivo 12 y un borne negativo 13. En paralelo al rectificador 11 se ha conectado un condensador C. El circuito de carga, en el que se encuentra, a título de ejemplo, una tensión de 230 V, está destacado con una línea más gruesa. Por el efecto de la reactancia L, la intensidad de carga I no puede incrementarse bruscamente y tampoco bajar bruscamente a cero.In figure 1 it has been represented as a piece central of the regulation arrangement, an IGBT 10 module, usual in commerce, of the type described at the beginning, which has a current input 1, two current outputs 2 and 3, and two control voltage terminals 6 (for door voltage) and 7 (for emitter voltage). In the consumer circuit are - in series connection - the ohmic consumer, who may be also formed by a parallel voltage of several consumers, and an inductive reactance L. The voltage inputs of Power have been designated with L1, N and PE. The entries of voltage L1 and N have been connected to a rectifier 11 with a terminal positive 12 and a negative terminal 13. In parallel to rectifier 11 a capacitor C has been connected. The charging circuit, in which there is, for example, a voltage of 230 V, it is highlighted with a thicker line. Because of the reactance effect L, the load intensity I cannot be sharply increased and neither drop sharply to zero.

La reactancia L y el condensador C se diseñan según la medida máxima posible de la corriente del consumidor, resistente a la tensión alterna, pero diseñada lo más pequeña posible, por ejemplo, la reactancia L entre 0,2 y 1,0 mH, preferentemente 0,5 mH, y el condensador C entre 10 y 100 \muF, preferentemente 50 \muF. Los valores preferentes son válidos para un horno de inducción con una absorción de intensidad de 70 A.The reactance L and the capacitor C are designed according to the maximum possible measure of consumer current, resistant to alternating voltage, but designed the smallest possible, for example, reactance L between 0.2 and 1.0 mH, preferably 0.5 mH, and capacitor C between 10 and 100 µF, preferably 50 µF. Preferred values are valid for an induction furnace with an intensity absorption of 70 A.

A la entrada de corriente 1 se ha intercalado una unidad sensora 14 para la captación de la intensidad del consumidor; en ella se transforma la intensidad medida I en una tensión proporcional U, que está conectada a través de un conductor de retorno 15 a una disposición de regulación 16. Una toma de intensidad 17 conduce, a través de un indicador de intensidad 18 y de un conductor 19, a un controlador 20 con separación de potencial. En el limitador de corriente 18 se puede ajustar la intensidad máxima de servicio a un valor predeterminado.A current has been inserted at current input 1 sensor unit 14 for capturing the intensity of the consumer; in it the measured intensity I is transformed into a proportional voltage U, which is connected through a conductor return 15 to a regulation provision 16. An outlet of intensity 17 leads, through an intensity indicator 18 and from a conductor 19, to a controller 20 with potential separation. In the current limiter 18 the intensity can be adjusted maximum service at a predetermined value.

La tensión que se encuentra en el consumidor R se toma a través de los conductores 21 y 22 y se alimenta a un separador de potencial 23, que, por ejemplo, contiene un acoplador óptico. Desde éste otro conductor de retorno 24 lleva a la disposición de regulación 16. Además, la disposición de regulación 16 está conectada, mediante un emisor de valor nominal no representado, a un valor nominal ajustable w.The voltage found in consumer R is takes through conductors 21 and 22 and feeds a potential separator 23, which, for example, contains a coupler optical. From this another return conductor 24 leads to the regulation provision 16. In addition, the regulation provision 16 is connected, by means of a transmitter of nominal value not represented, at an adjustable nominal value w.

Forma parte de la disposición de regulación 16 un integrador 25, en cuyo salida 26 se encuentra una tensión variable u1, u2, ..., que está conectada a un comparador. Esta salida 28 está conectada a su vez al controlador 20. Desde ésta llevan dos conductores 29 y 30 a los bornes de tensión de mando 6 y 7 del módulo IGBT 10. La función de la disposición de regulación 16 se explicará a continuación con mayor detalle mediante las figuras 3 y 4. El controlador 20 se utiliza como amplificador con separación de potencial. En el conductor 29 - referido al conductor 30 - puede haber una tensión comprendida entre +18 voltios y -5 voltios.It is part of regulation provision 16 a integrator 25, whose output 26 is a variable voltage u1, u2, ..., which is connected to a comparator. This exit 28 is connected in turn to controller 20. From this they have been two conductors 29 and 30 to the control voltage terminals 6 and 7 of the IGBT module 10. The function of the regulation arrangement 16 is will explain in more detail below by means of figures 3 and 4. The controller 20 is used as an amplifier with separation of potential. In driver 29 - referred to driver 30 - you can have a voltage between +18 volts and -5 volts.

Desde el conductor 22 lleva un conducto de derivación 31 al controlador 20. Esta medida, que no es obligatoria pero es ventajosa, se utiliza para una función de seguridad, y concretamente para el control de la tensión del colector. Así tiene lugar, por ejemplo, una desconexión si la tensión del conector sobrepasa un valor límite predeterminado, por ejemplo, 7 voltios (control de cortocircuito).Since conductor 22 carries a conduit of bypass 31 to controller 20. This measure, which is not mandatory but it is advantageous, it is used for a safety function, and specifically for the control of the collector voltage. So you have place, for example, a disconnection if the connector voltage exceeds a predetermined limit value, for example, 7 volts (short circuit control).

La figura 2 muestra la curva de la tensión de alimentación con una frecuencia, por ejemplo, de 50 o 60 Hz después del rectificado mediante tres semiondas, indicando el trazo de curva rayado la segunda semionda de la curva de tensión sin rectificado. Mediante el rectificado se "pliega" esta semionda al otro lado de las abscisas (con el tiempo t). Las zonas redondeadas 31 se deben al efecto del condensador C.Figure 2 shows the voltage curve of power with a frequency, for example, 50 or 60 Hz after of the grinding by three half-waves, indicating the curve line scratched the second half wave of the tension curve without grinding. By grinding it is "folded" this half-wave on the other side of the abscissa (with time t). The rounded areas 31 are due to the effect of capacitor C.

La figura 3 muestra el principio de la regulación a través de una semionda de la tensión de alimentación U (50 o 60 Hz) y la correspondiente intensidad i. En el comparador 27 se genera un trazado de curva en forma de zigzag, según la figura 4, con una frecuencia, por ejemplo, de 20 kHz. Esta llamada tensión triangular se compara con la tensión variable del integrador 25. Con ello se ajusta a la salida del comparador 27 unas condiciones de conexión y desconexión para el IGBT 10. La curva ondulada muestra el trazado real de la intensidad con la frecuencia indicada de 20 kHz (frecuencia de mando) entre las curvas de intensidad io y iu con una escala muy ampliada. Primeramente, aumenta la curva de intensidad, según la medida de la tensión y de la resistencia del consumidor R, con una pendiente R, hasta que desconecta de nuevo el módulo IGBT 10, con lo cual se aproxima la curva de intensidad real nuevamente a la curva de intensidad inferior. Al alcanzarla conecta nuevamente el módulo IGBT 10 y la curva de intensidad se incrementa realmente, con lo cual el juego, según la medida de frecuencia de mando, se repite a voluntad. Las curvas de intensidad io y iu dependen, en primera línea, de la frecuencia de mando y de la inductancia de la reactancia
L.Figure 3 shows the principle of regulation through a half-wave of the supply voltage U (50 or 60 Hz) and the corresponding intensity i. In the comparator 27, a zigzag-shaped curve plot is generated, according to Figure 4, with a frequency, for example, of 20 kHz. This so-called triangular voltage is compared with the variable voltage of the integrator 25. In this way, connection and disconnection conditions for the IGBT 10 are adjusted to the output of comparator 27. The wavy curve shows the actual intensity plot with the indicated frequency of 20 kHz (command frequency) between curves of intensity io and iu with a very enlarged scale. Firstly, the intensity curve increases, according to the measure of the voltage and resistance of the consumer R, with a slope R, until the IGBT module 10 is disconnected again, whereby the real intensity curve is approached again to the lower intensity curve. Upon reaching it, it reconnects the IGBT 10 module and the intensity curve is really increased, whereby the game, according to the command frequency measurement, is repeated at will. The curves of intensity io and iu depend, in the first line, on the control frequency and the inductance of the reactance
L.

La figura 4 muestra la curva de la tensión U según la función del comparador 27 con la ya citada frecuencia de mando, por ejemplo, de 20 kHz. U1 y U2 son las tensiones de mando predeterminables a la salida 26 del integrador 25 en representación a trazos. Los segmentos de las líneas, que se encuentran por debajo del triángulo, es decir, entre t0 y t2 señalizan el estado de desconexión del módulo IGBT 10, los segmentos que se encuentran entre ellos (por encima del triángulo) su estado de conexión. Los momentos de desconexión se han señalado con "a", los momentos de conexión con "e". Las relaciones de estos segmentos señalizan las potencias proporcionales correspondientes en el consumidor R, que puede variar entre 0% (en los vértices del triángulo) y 100% (en las bases del triángulo).Figure 4 shows the voltage curve U according to the function of comparator 27 with the aforementioned frequency of command, for example, 20 kHz. U1 and U2 are the control voltages predetermined at output 26 of integrator 25 in representation in strokes The segments of the lines, which are below of the triangle, that is, between t0 and t2 they indicate the state of disconnection of the IGBT 10 module, the segments that are between them (above the triangle) their connection status. The disconnection moments have been marked with "a", the moments of connection with "e". The relationships of these segments signal the corresponding proportional powers in the consumer R, which can vary between 0% (at the vertices of the triangle) and 100% (at the bases of the triangle).

El diseño de la reactancia L depende de la frecuencia de mando del comparador 27: cuanto más elevado sea ésta, tanto menor se puede elegir L. Puede ser deseable, que la frecuencia de mando del compensador 27 suba por encima de 20 kHz, por ejemplo hacia 100 kHz, aumentando correspondientemente la frecuencia de conmutación del módulo IGBT 10.The design of the reactance L depends on the comparator control frequency 27: the higher this is, so much less can be chosen L. It may be desirable, that the frequency of control of the compensator 27 rise above 20 kHz, for example towards 100 kHz, correspondingly increasing the frequency of IGBT module switching 10.

Con el módulo IGTB 10 conectado fluye la intensidad desde el polo positivo del rectificador 11 a través de la reactancia L y del consumidor R hacia la entrada de corriente 1 del módulo IGBT 10 a la salida de intensidad 2 y al polo negativo del rectificador 1. Con el módulo IGBT 10 desconectado continua fluyendo la intensidad a través de la salida de corriente 3 y asimismo a través de la reactancia L y el consumidor R. De la manera descrita es posible regular el flujo de intensidad a través del consumidor R y regular la tensión existente de manera casi sin pérdidas, pero en todo caso exento de retornos (a la red). Con una potencia del horno de 10 a 20 kW se origina, por ejemplo, una potencia de pérdidas de aproximadamente 0,3 kW, que se evacúa través de un bloque de refrigeración. El condensador y la reactancia tienen dimensiones muy pequeños, en total son marcadamente más reducidos que los valores comparables de un transformador de regulación. Correspondientemente menor es el coste. De esta manera es posible, por ejemplo, hacer funcionar elementos calefactores de baja tensión, que pueden funcionar con una tensión baja de 10 a 120 V frente a una tensión de alimentación, por ejemplo, de 230 V, con las ventajas
citadas.With the IGTB module 10 connected, the current flows from the positive pole of the rectifier 11 through the reactance L and the consumer R to the current input 1 of the IGBT module 10 to the intensity output 2 and to the negative pole of the rectifier 1. With the IGBT module 10 disconnected, the intensity continues to flow through the current output 3 and also through the reactance L and the consumer R. In the manner described, it is possible to regulate the intensity flow through the consumer R and regulate the Existing voltage almost without losses, but in any case free of returns (to the network). With a kiln power of 10 to 20 kW, for example, a loss power of approximately 0.3 kW originates, which is evacuated through a cooling block. The capacitor and the reactance have very small dimensions, in total they are markedly smaller than the comparable values of a regulating transformer. Correspondingly lower is the cost. In this way it is possible, for example, to operate low-voltage heating elements, which can operate with a low voltage of 10 to 120 V versus a supply voltage, for example, 230 V, with the advantages
cited.

La figura 5 muestra un diagrama en comparación con la curva de la red, como la que se presenta en una barra calefactora de siliciuro de molibdeno, si su potencia calefactora se manda mediante un mando por corte de fase clásico por un tiristor. Las abscisas llega hasta una semionda y en las ordenadas se encuentran los factores "F" de 0 a 16 para la función de intensidad en comparación a la intensidad nominal a la temperatura de servicio, encontrándose el factor 1 para esta intensidad nominal.Figure 5 shows a diagram in comparison with the network curve, like the one presented in a bar molybdenum silicide heater, if its heating power is sends by means of a command by cutting of classic phase by a thyristor The abscissa reaches a half-wave and in the ordinates it find the "F" factors from 0 to 16 for the function of intensity compared to the nominal intensity at the temperature of service, finding factor 1 for this intensity nominal.

Se ha representado un haz de curvas senoidales, de las cuales la superior (F = 15) es para la curva de la absorción de intensidad en estado frío y la más inferior para la curva de la absorción de intensidad a la temperatura de servicio. Las curvas que se encuentran entre ellas - de abajo hacia arriba - muestran las curvas de absorción de temperatura con temperaturas intermedias crecientes. Los puntos en las curvas caracterizan los puntos de conexión, que señalizan las dos zonas rayadas a la derecha, los normales sobre las abscisas, la alimentación de potencia es proporcional en dos casos. Se puede reconocer que el punto de conexión con temperatura creciente se desplaza permanentemente, pero que, sin embargo, todas las semiondas sólo alcanzan la temperatura de servicio (curva más inferior, F = 1) puede pasar toda la zona de regulación. En todos los demás casos resultan partes de armónicos elevados y potencias de mando reactivos elevadas.A beam of sinusoidal curves has been represented, of which the upper one (F = 15) is for the absorption curve of intensity in cold state and the lowest for the curve of the intensity absorption at service temperature. The curves found between them - from the bottom up - show the temperature absorption curves with intermediate temperatures growing The points in the curves characterize the points of connection, which signal the two striped areas on the right, the normal over abscissa, the power supply is proportional in two cases. It can be recognized that the point of connection with rising temperature moves permanently, but that, however, all half-waves only reach the operating temperature (lower curve, F = 1) can pass all The regulation zone. In all other cases they are parts of high harmonics and high reactive control powers.

Reference List

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1 \+ entrada de intensidad\cr  2 \+ salida de intensidad\cr  3 \+
salida de intensidad\cr  6 \+ borne de tensión de mando\cr  7 \+
borne de tensión de mando\cr  10 \+ módulo IGBT\cr  11 \+
rectificador\cr  12 \+ borne positivo\cr  13 \+ borne negativo\cr 
14 \+ unidad sensora\cr  15 \+ conductor de retorno\cr  16 \+
disposición de regulación\cr  17 \+ toma de tensión\cr  18 \+
limitador de intensidad\cr  19 \+ conductor\cr  20 \+ controlador\cr
 21 \+ conductor\cr  22 \+ conductor\cr  23 \+ separador de
potencial\cr  24 \+ conductor de retorno\cr  25 \+ integrador\cr  26
\+ salida\cr  27 \+ comparador\cr  28 \+ salida\cr  29 \+
conductor\cr  30 \+ conductor\cr  31  \+ zonas\cr  a \+ puntos de
desconexión\cr  C \+ condensador\cr  e \+ puntos de conexión\cr  i
\+ intensidad\cr  io \+ curva superior de intensidad\cr  iu \+ curva
inferior de intensidad\cr  L \+ reactancia\cr  L1 \+ entrada tensión
de alimentación\cr  N \+ entrada tensión de alimentación (fase 0)\cr
 PE \+ entrada tensión de alimentación (masa)\cr  R \+ resistencia
del consumidor\cr  t \+ tiempo\cr  t0, t1, t2 \+ momentos\cr  w \+
valor
nominal.\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 1 \ + intensity input \ cr 2 \ + intensity output \ cr 3 \ +
current output \ cr 6 \ + control voltage terminal \ cr 7 \ +
control voltage terminal \ cr 10 \ + IGBT module \ cr 11 \ +
rectifier \ cr 12 \ + positive terminal \ cr 13 \ + negative terminal \ cr
14 \ + sensor unit \ cr 15 \ + return conductor \ cr 16 \ +
regulation arrangement \ cr 17 \ + voltage socket \ cr 18 \ +
current limiter \ cr 19 \ + driver \ cr 20 \ + controller \ cr
 21 \ + driver \ cr 22 \ + driver \ cr 23 \ + separator
potential \ cr 24 \ + return driver \ cr 25 \ + integrator \ cr 26
\ + output \ cr 27 \ + comparator \ cr 28 \ + output \ cr 29 \ +
driver \ cr 30 \ + driver \ cr 31 \ + zones \ cr a \ + points of
disconnection \ cr C \ + capacitor \ cr e \ + connection points \ cr i
\ + intensity \ cr io \ + upper intensity curve \ cr iu \ + curve
lower intensity \ cr L \ + reactance \ cr L1 \ + voltage input
supply \ cr N \ + input voltage supply (phase 0) \ cr
 PE \ + input voltage supply (ground) \ cr R \ + resistance
of the consumer \ cr t \ + time \ cr t0, t1, t2 \ + moments \ cr w \ +
value
nominal. \ cr}

Claims

1. Procedure for the command or regulation of heating resistor power (R) by current rectified alternating, by semiconductor components, in which

a) as semiconductor components a IGBT module (10)

b) has been arranged in the circuit of the heating resistance and in series with this one reactance (L),

c) a capacitor (C) has been arranged, in parallel connection, a rectifier (11) used for the rectifying the supply voltage

in which for the command or regulation of the power of heating elements of low value resistors Ohmic metal group, molybdenum silicide, carbide silicide and shortwave infrared heating bodies for heating purposes of workpieces in industrial furnaces for drying lacquers, for forming plastics, for welding and for household appliances and industrial appliances for cooking food and for ironing textiles, being its rated voltage less than the supply voltage,

d) in the heating resistor circuit (R) the factors of power, intensity (i) and voltage are captured (U) service and feed into a regulation arrangement (16),

e) in the regulation provision (16) it is carried conducted a comparison of a nominal value (w), both for the intensity (i) as well as for the operating voltage (U), decomposing the input signal of a comparator (27) in a pulse sequence, whose frequency is used as the frequency of command for the IGBT module (10), and amounts to a multiple of mains frequency, arranged in the resistance circuit heater (R) a sensor unit (14) for the intensity of service (i) and, in addition, the service voltage (U) of the heating resistors (R) and can be returned to the disposal of regulation (16), and connecting the output of the sensor unit (14) through the current limiter (18) to a controller (20) to the command of the IGBT module (10), and why

f) in the regulation provision (16) verify the deviations, including their sign, between the value nominal (w) and a sequence of the impulses, the output being influenced of the regulation arrangement through the controller (20) the IGBT module (10) for your command.

2. Method according to claim 1, characterized in that the command frequency is selected between 10 and 100 kHz.

3. Method according to claim 1, characterized in that the reactance inductance (L) is guaranteed between 0.2 and 1.0 mH.

Method according to claim 1, characterized in that the capacitor capacity (C) is selected between 10 and 100 µF.

5. Provision for the command or regulation of heating element power of heating resistors (R) with a rectifier (11) for the generation of alternating current rectified by means of an IGBT module (10), and being arranged in the heating resistor circuit (R) and in series connection with it a reactance (L), as well as in parallel connection a rectifier (11) for the voltage rectifier power a capacitor (C), in which the arrangement of heating resistors (R) of the group of metals, silicide of molybdenum, silicide carbide and infrared heating bodies shortwave for the purpose of heating work pieces in industrial furnaces for drying lacquers, for shaping plastics, for welding and for appliances and appliances industrial for cooking food and for ironing textile products, its nominal tension being less than the tension feeding, in which

a) in the heating resistance circuit (R) a sensor unit (14) has been arranged for the collection of the power factors operating intensity (i) and the voltage of service (U), at whose output a provision of regulation (16) for him activated from the IGBT module (10),

b) the regulation provision (16) has arranged an integrator (25) and a comparator connected to continuation (27), through whose regulation provision (16) a comparison of a nominal value (w) can be made both for the operating intensity (i) as well as for the voltage of service (U), being able to decompose the input signal of the comparator (27) in a pulse sequence, whose frequency is a multiple of the network frequency, and is connected as frequency command to the IGBT module (3) through a controller (20),

c) the output of the sensor unit (14) is connected through a current limiter (18) to a controller (20) for the control of the IGBT module (10), and in which

d) in the regulation arrangement (16) you can verify deviations, including their sign, between the nominal value (w) and the pulse sequence, the output of the arrangement of the regulator (16) through the controller (20) to IGBT module (10) for your command.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the regulation arrangement is designed for a control frequency between 10 and 100 kH.

7. An arrangement according to claim 5, characterized in that the reactance inductance (L) is designed between 0.2 and 1.0 mH.

8. An arrangement according to claim 5, characterized in that the capacitor capacity (C) is designed between 10 and 100 µF.

9. An arrangement according to claim 5, characterized in that the IGBT (10) has a voltage outlet, which is connected through a conductor (31) to the controller (20) for voltage limitation.

10. An arrangement according to claim 5, characterized in that the comparator (27) of the regulation arrangement (16) has a frequency generator for generating the control frequency between 10 and 100 kHz with triangular pulses.