ES2354093A1 - Aparato domestico con al menos un inversor. - Google Patents
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Abstract
Aparato doméstico con al menos un inversor.La invención parte de un aparato doméstico con al menos un inversor (10), que comprende al menos dos interruptores semiconductores (14, 16) conectados con diferentes polos de una fuente de tensión continua (12), y al menos dos disposiciones de atenuación (18, 20), cada una de las cuales está dispuesta en paralelo con respecto a uno de los interruptores semiconductores (14, 16).Para reducir las pérdidas por dispersión a través de procesos de conmutación del inversor (10), se propone proveer el aparato doméstico de al menos un medio (22) para ajustar una constante de atenuación de al menos una de las disposiciones de atenuación (18, 20).
Description
Aparato doméstico con al menos un inversor.
La invención se refiere a un aparato doméstico
con al menos un inversor según el concepto general de la
reivindicación 1.
A partir de la JP 2007 012490 A, es conocido un
campo de cocción por inducción con varios inversores, que comprenden
dos interruptores semiconductores conectados con un polo de una
fuente de tensión continua. En paralelo con respecto a cada
interruptor semiconductor está dispuesto un condensador de
atenuación que, tras procesos de conmutación de los interruptores
semiconductores, evita una oscilación después del impulso indeseada
de un circuito oscilante resonante que comprende los inductores del
campo de cocción. La oscilación después del impulso conduce a
pérdidas por dispersión que, en conjunto, pueden influenciar
negativamente el grado de eficacia del campo de
cocción.
cocción.
Para mantener escasas las pérdidas de potencia
y, simultáneamente, posibilitar procesos de conexión rápidos, el
condensador de atenuación debe estar dimensionado correctamente. El
dimensionamiento del condensador de atenuación depende en especial
de la potencia esperable, que es transmitida antes o después de los
procesos de conexión a través de los interruptores semiconductores.
En especial en campos de cocción por inducción del tipo matriz,
muchos inductores del mismo tipo son reunidos flexiblemente en zonas
de calentamiento, que son formadas de manera dependiente de una
posición y/o tamaño de un elemento de batería de cocción detectado,
colocado sobre el campo de cocción. Una potencia de calentamiento
teórica determinada de manera dependiente de un grado de potencia
ajustado por el usuario es entonces distribuida entre los diferentes
inductores de la zona de calentamiento. Un inversor puede entonces
suministrar una corriente de calentamiento apropiada a un inductor o
varios inductores. Por lo tanto, la potencia total a generar por un
inversor es mucho más dependiente de la situación que en campos de
cocción por inducción tradicionales en los que un inductor es
alimentado continuamente por un único inversor.
La invención se basa en especial en la tarea de
poner a disposición un aparato doméstico con un inversor, que pueda
ser puesto en funcionamiento con un grado de eficacia especialmente
elevado.
La tarea se resuelve mediante un aparato
doméstico con las características de la reivindicación 1
independiente. De las reivindicaciones secundarias se extraen
configuraciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La invención parte en especial de un aparato
doméstico con al menos un inversor, que comprende al menos dos
interruptores semiconductores conectados con diferentes polos de una
fuente de tensión continua. A cada uno de los interruptores
semiconductores está asignada una disposición de atenuación, que
está dispuesta en paralelo con respecto a uno de los interruptores
semiconductores.
Se propone proveer el aparato doméstico de al
menos un medio para ajustar una constante de atenuación de al menos
una de las disposiciones de atenuación. De este modo, se abre la
posibilidad de una adaptación de las constantes de atenuación a una
situación del funcionamiento, de modo que la constante de atenuación
puede ser ajustada siempre en un valor óptimo. Esto conduce a una
reducción de las pérdidas por dispersión, de modo que se puede
mejorar en conjunto un grado de eficacia del aparato doméstico.
Los polos de la fuente de tensión continua
pueden ser, dependiendo de la configuración de la invención, un polo
positivo y uno negativo, o una puesta a tierra y un polo con un
valor de tensión que disminuya desde cero. La fuente de tensión
continua puede comprender en especial un rectificador para
rectificar una tensión de red de una red de corriente doméstica.
Como "constante de atenuación" ha de denominarse en este
contexto una constante de atenuación de valor complejo.
La disposición de atenuación puede comprender en
especial uno o varios condensadores.
Según una configuración ventajosa de la
invención, la disposición de atenuación comprende un sistema de
condensadores de atenuación, donde el medio está configurado para
ajustar una capacitancia total del sistema de condensadores de
atenuación. En este caso, el sistema de condensadores de atenuación
puede comprender un condensador con una capacitancia ajustable, a
modo de ejemplo, un condensador giratorio, o varios condensadores
conectables y desconectables. Se puede garantizar una atenuación
simétrica de ambos interruptores semiconductores si el medio está
configurado para modificar simultáneamente, en especial,
simétricamente, las constantes de atenuación de las disposiciones de
atenuación de ambos interruptores semiconductores.
En una configuración de la invención flexible y
de construcción sencilla, se propone que la disposición de
atenuación comprenda varios elementos de conexión y varios
condensadores, cada uno de los cuales sea conectable mediante el
cierre de un elemento de conexión.
Si los condensadores tienen diferentes
capacitancias, y son conectables de manera independiente uno de
otro, mediante la elección de combinaciones apropiadas de
condensadores se puede conseguir una diversidad especialmente grande
de valores posibles de las capacitancias.
Tal y como ya se ha explicado arriba, las
ventajas de la invención son efectivas en especial en relación con
aparatos domésticos que estén configurados como campos de cocción
por inducción. Debido a las cargas que varían en gran medida, la
idea de la invención es utilizable de manera especialmente
beneficiosa en campos de cocción del tipo matriz.
Se puede hacer posible una adaptación automática
de la disposición de atenuación si el aparato doméstico comprende
una unidad de mando que ajuste la capacitancia total, o bien, la
constante de atenuación, de manera dependiente de una potencia
teórica transmitida a través de los interruptores semiconductores.
Otros parámetros pueden ser una amplitud de la tensión alterna
generada por el inversor, un ángulo de pérdida dieléctrica de un
sistema de consumidor alimentado por el inversor, y/o una
inductancia total de este sistema.
En este caso, no es imprescindiblemente
necesaria una modificación continua de las constantes de atenuación.
En configuraciones más sencillas de la invención, la constante de
atenuación puede ser modificada gradualmente si los parámetros
relevantes alcanzan valores umbral determinados.
Otras ventajas se extraen de la siguiente
descripción del dibujo. En el dibujo están representados ejemplos de
realización de la invención. El dibujo, la descripción y las
reivindicaciones contienen numerosas características en combinación.
El experto en la materia considerará las características
ventajosamente también por separado, y las reunirá en otras
combinaciones razonables.
Muestran:
Fig. 1 un campo de cocción con un rectificador y
varios inversores.
Fig. 2 una representación esquemática de un
circuito con un inversor y disposiciones de atenuación,
Fig. 3 un circuito con un inversor y una
disposición de atenuación según una configuración alternativa de la
invención,
Fig. 4 un circuito con un inversor según otra
configuración alternativa de la invención, y
Fig. 5 una representación de potencias perdidas
para diferentes valores de una capacitancia total de una disposición
de atenuación.
La figura 1 muestra un campo de cocción por
inducción con una matriz de inductores 30 y una unidad de mando 32,
que puede detectar un elemento de batería de cocción 34 colocado
sobre el campo de cocción, y determinar el tamaño y forma de la base
del elemento de batería de cocción 34 o de varios elementos de
batería de cocción. De manera dependiente del tamaño, forma y
posición del elemento de batería de cocción 34, la unidad de mando
32 reúne varios inductores 30 en una zona de calentamiento 36
definible de manera flexible.
A través de una interfaz de usuario 38, un
usuario puede ajustar un grado de potencia para la zona de
calentamiento 36 o para varias zonas de calentamiento 36. La unidad
de mando 32 interconecta varios inversores 10 de una unidad de
suministro de corriente 40 con los inductores 30 de la zona de
calentamiento 36 de tal modo que los inductores 30 de la zona de
calentamiento 36 acoplan al elemento de batería de cocción 34 una
potencia de calentamiento total dependiente del grado de potencia
ajustado. Para ello, los inversores 10, o bien, un inversor 10,
generan una corriente alterna de alta frecuencia con una frecuencia
en el orden de magnitud de 50 - 100 kHz, que fluye a través de los
inductores 30, y genera un campo magnético cambiante con la misma
frecuencia. El campo magnético genera por su parte corrientes
alternas en la base ferromagnética del elemento de batería de
cocción 34, a través de lo cual esta base es calentada.
La unidad de suministro de corriente 40
comprende una fuente de tensión continua 12, que comprende un
rectificador 42 y un circuito de filtraje 44. El rectificador 42
está conectado a una fase de una red de corriente doméstica 46.
También si en la figura 1 sólo está representada una unidad de
suministro de corriente 40, el campo de cocción es alimentado en la
práctica por dos unidades de suministro de corriente, que están
conectadas a dos fases de la red de corriente doméstica 46.
Entre la unidad de suministro de corriente 40 y
los inductores 30 está prevista una disposición de conexiones 48
dirigida igualmente por la unidad de mando 32, a través de la cual
pueden ser establecidas y separadas las conexiones configurables
flexiblemente entre los inversores 10 y los inductores 30.
La figura 2 muestra un circuito con un inversor
10, que comprende dos interruptores semiconductores 14, 16. Cada uno
de los interruptores semiconductores 14, 16 está compuesto de un
transistor 50, en especial un transistor bipolar con electrodo de
puerta aislada (IGBT), y un diodo 52.
El inversor 10 está estructurado con los dos
interruptores semiconductores 14, 16 en una topología de semipuente.
Un punto de contacto 54 superior está conectado con una salida
positiva de la fuente de tensión continua 12, y un punto de contacto
56 inferior del circuito está conectado con el potencial base.
Para generar en el inductor 30 una tensión
alterna, los interruptores semiconductores 14, 16 son conectados y
desconectados alternando mediante el accionamiento de los
transistores 50. El inductor 30 es complementado mediante
condensadores de resonancia 58 en un circuito oscilante. En el
esquema de conexiones de la figura 2 están simbolizadas pérdidas por
dispersión mediante un resistor 60. Para atenuar una oscilación
después del impulso de este circuito oscilante en el orden de un
proceso de conexión de uno de los interruptores semiconductores 14,
16, en paralelo a cada uno de los interruptores semiconductores 14,
16 está prevista una disposición de atenuación 18, 20. En el ejemplo
de realización representado en la figura 2, cada una de las
disposiciones de atenuación 18, 20 comprende dos condensadores 28a,
28b. Un primer condensador 28a está cableado de manera fija con el
interruptor semiconductor 14, 16 correspondiente. Los dos
condensadores 28a del interruptor semiconductor 14, 16 superior e
inferior están conectados cada uno con un punto medio del inversor
10, con el que también está conectado el inductor 30.
Cada una de las disposiciones de atenuación 18,
20 comprende además otro condensador 28b. Los dos condensadores 28b
están conectados de manera conjunta con una entrada de un elemento
de conexión 26, que puede estar configurado, a modo de ejemplo, como
relé electromecánico. Cerrándose el elemento de conexión 26, los dos
condensadores 28b pueden ser conectados igualmente con el punto
medio del inversor 10, de modo que los condensadores 28b son
conectados en paralelo con respecto al interruptor semiconductor 14,
16 correspondiente. Por lo tanto, el elemento de conexión 26 forma
en interacción con los condensadores 28a, 28b un medio 22 para
modificar una constante de atenuación de las disposiciones de
atenuación 18, 20.
Mediante el cierre del elemento de conexión 26,
las constantes de atenuación de ambas disposiciones de atenuación
18, 20 son modificadas simultáneamente del mismo modo. Los
condensadores 28a, 28b forman juntos un sistema de condensadores de
atenuación 24 configurable flexiblemente.
La unidad de mando 32 (figura 1) puede dirigir
el elemento de conexión 26 a través de una línea de mando no
representada aquí. Para adaptar la capacitancia total de las
disposiciones de atenuación 18, 20 a una carga del inductor 30, la
unidad de mando 32 cierra el elemento de conexión 26 si una carga
del inductor, o bien, una potencia transmitida a través de los
interruptores semiconductores 14, 16, supera un valor umbral.
Las figuras 3 y 4 muestran ejemplos de
realización alternativos de la invención. La siguiente descripción
se limita esencialmente a diferencias con respecto al ejemplo de
realización de la invención representado en las figuras 1 y 2, para
evitar repeticiones. En lo que respecta a características que no
varían, se remite a la descripción de las figuras 1 y 2.
La figura 3 muestra un circuito con tres pares
de condensadores 28a, 28b, 28c, donde cada vez una parte del par
está asignada a uno de los interruptores semiconductores 14,16, o
bien, a una de las disposiciones de atenuación 18, 20. Los
condensadores 28a están cableados de manera fija con los
interruptores semiconductores 14, 16, y los condensadores 28b y 28c
pueden cada uno ser conectados o desconectados mediante elementos de
conexión 26a, 26b. La unidad de mando 32 puede escoger de este modo
entre tres valores posibles de la capacitancia total de las
disposiciones de atenuación 18, 20 y, de hecho, entre la
capacitancia de los condensadores 28a, entre la suma de las
capacitancias de los condensadores 28a y 28b, y entre la suma de las
capacitancias de todos de los tres condensadores 28a, 28b, 28c. En
el ejemplo de realización representado en la figura 3, las
capacitancias de los condensadores 28b y 28c tienen el mismo valor,
de modo que la capacitancia total del sistema de condensadores de
atenuación puede ser aumentada partiendo de un valor base en dos
etapas con igual intervalo.
La figura 4 muestra otro ejemplo de realización
alternativo de la invención, en el que elementos de conexión 26a,
26b para conectar condensadores 28b, 28c del sistema de
condensadores de atenuación 24 no están conectados en serie uno
detrás de otro, como en el ejemplo de realización según la figura 3,
sino que están conectados en paralelo con el punto medio del
inversor 10. Los condensadores 28b, 28c tienen preferiblemente
diferentes capacitancias, de modo que, mediante el cierre del
elemento de conexión 26a con elemento de conexión 26b abierto, se
puede conseguir una capacitancia total diferente a mediante el
cierre del elemento de conexión 26b con elemento de conexión 26a
abierto. Con ello, en conjunto son ajustables cuatro valores
diferentes de la capacitancia total.
Mediante la adaptación de la capacitancia total
de las disposiciones de atenuación 18, 20, la unidad de mando 32
puede evitar pérdidas por dispersión en el funcionamiento. La
capacitancia total y, con ello, la constante de atenuación de las
disposiciones de atenuación 18, 20, puede ser adaptada a la carga,
de modo que se puede evitar una fuerte oscilación después del
impulso de los circuitos oscilantes formados por los condensadores
de resonancia 58 y el inductor 10, y una descarga de condensadores
de atenuación sobredimensionados de una disposición de atenuación a
través del transistor 50 de otro circuito semiconductor.
Simultáneamente, se puede evitar una inercia demasiado grande del
circuito mediante un condensador de atenuación sobredimensionado en
caso de potencias escasas.
La figura 5 muestra potencias perdidas en un
ejemplo de realización ejemplar. Las potencias perdidas se componen
de pérdidas de conducción, que están representadas con un rayado
horizontal, y de pérdidas de conexión, que están representadas con
un rayado vertical. La columna izquierda en la figura 5 muestra las
pérdidas en caso de una potencia elevada en comparación con elemento
de conexión 26 abierto en el ejemplo de realización según la figura
2, y la columna derecha en la figura 5 muestra las pérdidas con la
misma potencia con elemento de conexión 26 cerrado, y condensadores
28b conectados. Es reconocible que las pérdidas de conexión pueden
ser reducidas
notablemente.
notablemente.
- 10
- Inversor
- 12
- Fuente de tensión continua
- 14
- Interruptor semiconductor
- 16
- Interruptor semiconductor
- 18
- Disposición de atenuación
- 20
- Disposición de atenuación
- 22
- Medio
- 24
- Sistema de condensadores de atenuación
- 26
- Elemento de conexión
- 28a
- Condensador
- 28b
- Condensador
- 28c
- Condensador
- 30
- Inductor
- 32
- Unidad de mando
- 34
- Elemento de batería de cocción
- 36
- Zona de calentamiento
- 38
- Interfaz de usuario
- 40
- Unidad de suministro de corriente
- 42
- Rectificador
- 44
- Circuito de filtraje
- 46
- Red de corriente doméstica
- 48
- Disposición de conexiones
- 50
- Transistor
- 52
- Diodo
- 54
- Punto de contacto
- 56
- Punto de contacto
- 58
- Condensador de resonancia
- 60
- Resistor.
Claims (8)
1. Aparato doméstico con al menos un inversor
(10), dicho inversor comprende al menos dos interruptores
semiconductores (14, 16) conectados con diferentes polos de una
fuente de tensión continua (12), y al menos dos disposiciones de
atenuación (18, 20), cada una de las cuales está dispuesta en
paralelo con respecto a uno de los interruptores semiconductores
(14, 16),
caracterizado por
al menos un medio (22) para ajustar una
constante de atenuación de al menos una de las disposiciones de
atenuación (18, 20).
2. Aparato doméstico según la reivindicación 1,
caracterizado porque la disposición de atenuación (18, 20)
comprende al menos un sistema de condensadores de atenuación (24),
donde el medio (22) está configurado para ajustar una capacitancia
total del sistema de condensadores de atenuación (24).
3. Aparato doméstico según una de las
reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque el medio (22) está configurado para modificar simultáneamente
las constantes de atenuación de la disposiciones de atenuación (18,
20) de ambos interruptores semiconductores (14, 16).
4. Aparato doméstico según una de las
reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque la disposición de atenuación (18, 20) comprende varios
elementos de conexión (26) y varios condensadores (28), cada uno de
los cuales es conectable mediante el cierre de un elemento de
conexión (26).
5. Aparato doméstico según la reivindicación 4,
caracterizado porque los condensadores (28) tienen diferentes
capacitancias, y son conectables independientemente uno de otro.
6. Aparato doméstico según una de las
reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque el aparato doméstico es un campo de cocción por inducción, y
porque el inversor (10) genera una corriente de calentamiento para
alimentar inductores (30).
7. Aparato doméstico según una de las
reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado por
una unidad de mando (32) que está configurada para ajustar la
capacitancia total de manera dependiente de una potencia teórica
transmitida a través de los interruptores semiconductores (14,
16).
8. Aparato doméstico según una de las
reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque la unidad de mando (32) aumenta la capacitancia total
gradualmente si la potencia teórica o una corriente teórica supera
un valor umbral.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2354093 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20120126 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20170612 |