ES2358819A1 - Campo de cocción por inducción con varios inductores. - Google Patents
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Abstract
La invención parte de un campo de cocción por inducción con varios inductores (10, 10a, 10b) y una unidad de mando (18) para activar y desactivar los inductores (10, 10a, 10b) y un elemento de conexión (68) para poner a tierra al menos uno de los inductores (10, 10a, 10b).Para evitar una acumulación de carga en un condensador (56) conectado con un inductor (10, 10a, 10b) inactivo, se propone en especial que la unidad de mando (18) cierre el elemento de conexión (68) y ponga a tierra el inductor (10, 10a, 10b) si el inductor (10, 10a, 10b) está desactivado.
Description
Campo de cocción por inducción con varios
inductores.
La invención se refiere a un campo de cocción
por inducción con varios inductores según el concepto general de la
reivindicación 1, y a un procedimiento para accionar un campo de
cocción por inducción según el concepto general de la reivindicación
9.
A partir de la EP 1 951 003 A1 es conocido un
campo de cocción por inducción con varios inductores y una unidad de
mando para activar y desactivar los inductores. Un inversor en
semipuente genera una corriente de calentamiento para accionar los
inductores, y comprende dos elementos de conexión semiconductores,
que pueden establecer y separar una conexión entre uno de los
inductores y un polo positivo de un rectificador, o bien, un
potencial base. Los dos elementos de conexión semiconductores- son
abiertos y cerrados de manera alternante por la unidad de mando con
la frecuencia de la corriente de calentamiento. Por lo tanto, uno de
los elementos de conexión semiconductores puede utilizarse para
poner a tierra al menos uno de los inductores, lo cual, no obstante,
sólo sucede durante las fases activas del inductor, para generar la
tensión alterna. Los interruptores semiconductores están compuestos
de un transistor con un diodo de recuperación dispuesto en
paralelo.
Las líneas de entrada de los inversores en
semipuente, o bien, las líneas de salida del rectificador están
conectadas a través de un condensador de atenuación. Si, por
ejemplo, mediante la puesta en funcionamiento de un inductor
adyacente es inducido un campo magnético alterno en un inductor
inactivo, es inducida una corriente que puede fluir a través del
diodo de recuperación a la línea de bus del inversor conectada con
el polo positivo del rectificador. Se evita un flujo de salida de la
carga a través del diodo de recuperación, de modo que la carga se
puede acumular en el condensador de atenuación. Esto puede conducir
a una descarga descontrolada en caso de una nueva activación del
inductor. Esta descarga descontrolada puede conducir finalmente a
daños en componentes electrónicos del campo de cocción por
inducción.
La tarea de la invención consiste en especial en
poner a disposición un campo de cocción por inducción en el que se
puedan evitar acumulaciones de carga incontroladas en la línea de
bus.
Según la invención, la tarea se resuelve
mediante las características de las reivindicaciones independientes,
mientras que de las reivindicaciones secundarias se pueden extraer
configuraciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La invención parte en especial de un campo de
cocción por inducción con varios inductores, una unidad de mando
para activar y desactivar los inductores, y un elemento de conexión
para poner a tierra al menos uno de los inductores.
Se propone que la unidad de mando cierre el
elemento de conexión y ponga a tierra el inductor si el inductor
está desactivado. De este modo, se pueden evitar una acumulación de
carga en la línea de bus y descargas incontroladas, a través de lo
cual, finalmente, se vuelven más improbables deterioros de
componentes electrónicos, y se puede aumentar la vida útil del campo
de cocción por inducción.
Se puede evitar un elemento de conexión separado
si el elemento de conexión es un interruptor semiconductor de un
inversor conectado con el inductor, que puede ser en especial un
transistor con electrodo de puerta aislada.
Una interacción entre inductores adyacentes es
en los llamados campos de cocción por inducción de matriz
especialmente fuerte, en los que los inductores son de igual
construcción y están dispuestos en una retícula bidimensional. Por
lo tanto, en tales campos de cocción por inducción las ventajas de
la invención son especialmente efec-
tivas.
tivas.
El peligro de una acumulación de carga
incontrolada existe en especial entonces si el campo de cocción por
inducción comprende varios grupos constructivos de la electrónica de
la potencia, cada uno con al menos un rectificador y al menos un
inversor, puesto que entonces pueden estar inactivas líneas de
alimentación particulares, aunque inductores adyacentes estén en
funcionamiento.
Puesto que el cierre del elemento de conexión
requiere la aplicación de una tensión de puerta y, con ello, un
cierto consumo de corriente, se puede evitar un gasto innecesario si
la unidad de mando cierra el elemento de conexión y pone a tierra el
inductor sólo entonces si un inductor adyacente al inductor puesto a
tierra está activo. Sólo en este caso existe efectivamente el
peligro de la aparición de una tensión inducida reseñable en el
inductor inactivo. Esto es aplicable en especial entonces si al
menos un inductor adyacente al inductor puesto a tierra está
asignado a un rectificador diferente y a un inversor diferente que
el inductor puesto a tierra.
El peligro de una acumulación de cargas existe
en especial entonces si el elemento de conexión comprende un
transistor y un diodo dispuesto en paralelo con respecto al
transistor. En la utilización de un MOSFET (transistor de efecto de
campo metal-óxido semiconductor), el diodo de base puede actuar en
este sentido. Un elemento de conexión económico puede realizarse
mediante un transistor IGBT (transistor bipolar de puerta aislada),
en el cual el transistor tiene un electrodo de puerta aislada.
Otro aspecto de la invención se refiere a un
procedimiento para accionar un campo de cocción por inducción con
varios inductores y una unidad de mando para activar y desactivar
los inductores, y un elemento de conexión para poner a tierra al
menos uno de los inductores.
Para la mejora del procedimiento según la
invención, se propone que el elemento de conexión sea cerrado y el
inductor sea puesto a tierra si el inductor está desactivado. De
este modo, se puede evitar, tal y como se ha descrito arriba, la
acumulación de carga en la línea de alimentación de un inversor.
En un perfeccionamiento del procedimiento, se
propone que el inductor sea puesto a tierra sólo entonces si al
menos un inductor adyacente al inductor puesto a tierra está
activo.
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 por inducción con una
pluralidad de inductores y una unidad de mando en una representación
esquemática,
Fig. 2 un esquema de conexiones de la
interconexión de dos rectificadores con cada uno dos inversores e
inductores,
Fig. 3 la tensión de la línea de bus en un
inductor inactivo según el estado de la técnica,
Fig. 4a y Fig. 4b una representación esquemática
de la carga de la línea de bus según el estado de la técnica,
Fig. 5 una representación esquemática de la
puesta a tierra de inductores inactivos y
Fig. 6 la tensión de la línea de bus en un
inductor inactivo en un campo de cocción por inducción según la
invención.
La figura 1 muestra un campo de cocción por
inducción con una pluralidad de inductores 10 y una unidad de mando
18. Los inductores 10 están distribuidos en una retícula
bidimensional regular por toda la superficie del campo de cocción
por inducción.
Los inductores 10 están cubiertos por una placa
de cubierta 12 de vidrio o vitrocerámica, sobre la cual pueden ser
colocados elementos de batería de cocción 14, 16, como ollas de
cocción o sartenes. Para detectar los elementos de batería de
cocción 14, 16, la unidad de mando 18 genera corrientes de medición
de baja tensión, que fluyen a través de los inductores 10, o bien,
de circuitos oscilantes que comprenden los inductores 10. Si un
elemento de batería de cocción 14, 16 solapa uno de los inductores
10 por completo o parcialmente, esto influencia la inductancia de
este inductor 10. Al suceder esto, un grado del cambio de la
inductancia está en relación con el grado de solapamiento. Asimismo,
también las pérdidas de corrientes en remolino en la base del
elemento de batería de cocción 14, 16 influencian la atenuación del
circuito oscilante. Por lo tanto, la unidad de mando 18 puede
determinar a partir de las propiedades de oscilación del circuito
oscilante la presencia y el grado de solapamiento del inductor 10 en
cuestión a través del elemento de batería de cocción 14, 16, y
además extraer conclusiones sobre propiedades del material del
elemento de batería de cocción 14, 16, o sea, sobre propiedades del
material de su base.
Tras la detección de un elemento de batería de
cocción 14, 16, la unidad de mando 18 reúne aquellos inductores 10
que estén solapados por la base del elemento de batería de cocción
14, 16 con al menos un grado de solapamiento determinado en una zona
de calentamiento 20, 22 adaptada en su tamaño, forma y posición al
elemento de batería de cocción 14,16.
El campo de cocción por inducción comprende una
interfaz de usuario 26 con varios elementos de ajuste 28 y un
visualizador 24. La zona de calentamiento 20, 22 determinada del
modo descrito arriba es representada en el visualizador 24 como
pictograma, dependiendo de la forma del elemento de batería de
cocción 14, 16, a modo de ejemplo, como círculo, óvalo o rectángulo,
de modo que el usuario tiene una visión general sobre las zonas de
calentamiento 20, 22 activas.
A través de los elementos de ajuste 28 de la
interfaz de usuario 26, el usuario puede por último ajustar una
potencia de calentamiento para cada una de las zonas de
calentamiento 20, 22. Para ello, el usuario ajusta un grado de
potencia que puede adoptar, por ejemplo, valores enteros y
semienteros entre 0 y 9. La unidad de mando 18 convierte el grado de
potencia en una potencia de calentamiento, y acciona los inductores
10 de tal modo que en los inductores 10 de la zona de calentamiento
20, 22 en cuestión se genera en conjunto la potencia de
calentamiento
deseada.
deseada.
Para ello, la unidad de mano 18 conecta mediante
el accionamiento de una disposición de conexiones 30 los inductores
10 de la zona de calentamiento 20, 22 con uno o varios inversores 32
de dos grupos constructivos de la electrónica de la potencia 44, 46
del campo de cocción por inducción. Los inversores 32 comprenden
interruptores semiconductores 34 unipolares, que en el ejemplo de
realización están configurados como transistores 64, 66 con
electrodo de puerta aislada (IGBT) con diodo 60, 62 conectado en
paralelo (véase también la figura 2).
Los interruptores semiconductores 34 dispuestos
en una configuración de semipuente están conectados cada uno a
través de una línea de bus 48, 50 (figura 2) con un polo de un
rectificador 36 de uno de los grupos constructivos de la electrónica
de la potencia 44, 46, que está en conexión a través de un circuito
de filtraje 38 con una fase 40, 42 de una red de corriente
doméstica. Los dos grupos constructivos de la electrónica de la
potencia 44, 46 son alimentados por dos fases 40, 42 de la red de
corriente trifásica.
En la salida de los rectificadores 36 de ambos
grupos constructivos de la electrónica de la potencia entre la línea
de bus 48, 50 y una puesta a tierra 52, 54 está dispuesto cada vez
un condensador de atenuación 56, 58.
La corriente de calentamiento generada por los
inversores 32 con una frecuencia, que se encuentra aproximadamente
en el intervalo entre 75 kHz y 100 kHz, genera en el funcionamiento
en los inductores 10 un campo magnético alternante rápidamente, que
provoca corrientes en remolino en la base ferromagnética del
elemento de batería de cocción 14, 16. Las corrientes en remolino
generan finalmente calor en esta base. La frecuencia de la corriente
de calentamiento se encuentra por encima de una frecuencia de
resonancia del sistema completo que comprende el inductor 10, un
condensador de resonancia no representado aquí, y la base del
elemento de batería de cocción 14, 16. Con frecuencia creciente,
cada vez menos dominios de Weiss en la base ferromagnética del
elemento de batería de cocción 14, 16 pueden seguir el campo
magnético alterno, de modo que la disipación de potencia y, con
ello, la potencia de calentamiento, disminuye. Por lo tanto,
mediante la variación de la frecuencia de la corriente de
calentamiento, la potencia de calentamiento acoplada por los
inductores 10 en la base del elemento de batería de cocción 14, 16
puede ser ajustada por la unidad de mando 18. Asimismo, la unidad de
mando 18 puede conectar y desconectar los inductores 10
periódicamente para alcanzar por término medio temporal una potencia
de calentamiento deseada determinada.
La figura 2 muestra un esquema de conexiones de
la interconexión de dos rectificadores 36a, 36b, cada uno con dos
inversores 32a, 32a', 32b, 32b' e inductores 10a, 10b, donde la
disposición de conexiones 30 (figura 1) entre los inversores 32a,
32a', 32b, 32b' y los inductores 10a, 10b no está representada por
motivos de claridad. En el campo de cocción por inducción están
asignados grupos de inductores 10a, 10b cada vez a uno de los
rectificadores 36a, 36b, y por lo general les es suministrada
corriente por este rectificador 36a, 36b. Los inductores 10a, 10b de
ambos grupos están distribuidos por toda la superficie del campo de
cocción, y están dispuestos de manera alternante, de modo que, por
lo general, cada inductor 10a, 10b tiene en sus alrededores directos
varios inductores 10a, 10b del otro grupo en cada caso, lo cual está
representado en la figura 2 mediante la estructura intercalada. Si
uno de los inductores 10b es accionado, o sea, le es suministrada la
corriente de calentamiento, este inductor 10b induce por lo tanto de
manera continua un campo alterno en los inductores 10a adyacentes
del otro grupo.
La figura 3 muestra la tensión de la línea de
bus en un inductor 10a, 10b inactivo en una disposición similar
según el estado de la técnica, si uno de los inductores 10a está
inactivo, y un inductor 10b adyacente está activo. La curva
inferior, en negrita muestra la tensión de salida del rectificador
36b activo, y la curva superior, discontinua muestra la tensión en
la línea de bus 48 del rectificador 36a inactivo. Se puede reconocer
que se acumula carga en la línea de bus 48.
El motivo para esta acumulación de carga está
representado esquemáticamente en la figura 4a y la figura 4b. Está
representado un inductor 10a inactivo con un inversor 32a, donde las
líneas conductoras de corriente están señaladas en negrita, y las
direcciones de las corrientes están ilustradas mediante flechas. La
figura 4a muestra una fase en la que una tensión positiva es
inducida en el inductor 10a. La corriente inducida puede salir
fluyendo a través del diodo 60 superior del inversor 32a a la línea
de bus 48, y acumularse en el condensador de atenuación 56.
La figura 4a muestra una fase en la que es
inducida una tensión negativa en el inductor 10a, 10b. La carga
acumulada en la línea de bus 48 no puede salir fluyendo, de modo que
se acumula en conjunto una carga creciente en la línea de bus 48, o
bien, en el condensador de atenuación 56 conectado con esta línea de
bus.
La figura 5 muestra una representación
esquemática de la puesta a tierra de un inductor 10a inactivo. El
inductor 10b superior es accionado por el primer rectificador 36b, y
genera un campo magnético que induce una tensión en el inductor 10a
representado abajo en la figura 5.
Según el estado de la técnica, los transistores
64 con electrodo de puerta aislada del inversor 32a asignado al
inductor 10a inferior estarían ambos bloqueados en el estado
inactivo del inversor, de modo que no pueda fluir corriente a través
de los transistores 64.
No obstante, según la invención se propone que
la unidad de mando cierre el elemento de conexión 68, conectando
éste en paso ("CONECTADO") el transistor 64 inferior del
inversor 32a inferior y, así, poniendo a tierra el inductor 10a,
aunque el inductor 10a inferior esté desactivado. El inductor 10a
forma entonces con el condensador 72, que está conectado en serie
con el inductor 10a, un circuito oscilante cerrado, y la tensión
inducida en el inductor 10a puede salir fluyendo sin más. Puesto que
el diodo 60 en el elemento de conexión 70 superior del inversor 32a
tiene un valor de resistencia intrínseca más elevado que el
transistor 64 conectado en paso del elemento de conexión 68
inferior, la corriente no puede fluir a la línea de bus 48.
La figura 6 muestra la tensión de la línea de
bus en un inductor 10a, 10b inactivo en un campo de cocción por
inducción según la invención. La comparación con la figura 3 muestra
que la tensión en la línea de bus 48 no aumenta superando la tensión
generada por el rectificador, de modo que también se pueden evitar
descargas incontroladas de la línea de bus 48, o bien, del
condensador de atenuación 56.
La unidad de mando 18 es una unidad de cálculo
universalmente programable, en la que está implementado un
procedimiento para accionar un campo de cocción por inducción con
varios inductores 10a, 10b. La unidad de mando 18 activa y desactiva
inductores 10a, 10b del campo de cocción por inducción, y acciona a
través de señales de mando, mediante líneas de mando no
representadas aquí, diferentes elementos de conexión, en especial
elementos de conexión de la disposición de conexiones 30 y los
inversores 32.
- 10
- Inductor
- 10a
- Inductor
- 10b
- Inductor
- 12
- Placa de cubierta
- 14
- Elemento de batería de cocción
- 16
- Elemento de batería de cocción
- 18
- Unidad de mando
- 20
- Zona de calentamiento
- 22
- Zona de calentamiento
- 24
- Visualizador
- 26
- Interfaz de usuario
- 28
- Elemento de ajuste
- 30
- Disposición de conexiones
- 32
- Inversor
- 32a
- Inversor
- 32a'
- Inversor
- 32b
- Inversor
- 32b'
- Inversor
- 34
- Interruptor semiconductor
- 36
- Rectificador
- 36a
- Rectificador
- 36b
- Rectificador
- 38
- Circuito de filtraje
- 40
- Fase
- 42
- Fase
- 44
- Grupo constructivo de la electrónica de la potencia
- 46
- Grupo constructivo de la electrónica de la potencia
- 48
- Línea de bus
- 50
- Línea de bus
- 52
- Puesta a tierra
- 54
- Puesta a tierra
- 56
- Condensador de atenuación
- 58
- Condensador de atenuación
- 60
- Diodo
- 62
- Diodo
- 64
- Transistor
- 66
- Transistor
- 68
- Elemento de conexión
- 70
- Elemento de conexión
Claims (10)
1. Campo de cocción por inducción con vahos
inductores (10, 10a, 10b) y una unidad de mando (18) para activar y
desactivar los inductores (10, 10a, 10b) y un elemento de conexión
(68) para poner a tierra al menos uno de los inductores (10, 10a,
10b), caracterizado porque la unidad de mando (18) cierra el
elemento de conexión (68) y pone a tierra el inductor (10, 10a, 10b)
si el inductor (10, 10a, 10b) está desactivado.
2. Campo de cocción por inducción según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de
conexión (68) es un interruptor semiconductor de un inversor (32,
32a, 32b) conectado con el inductor (10, 10a, 10b).
3. Campo de cocción por inducción según una de
las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque los inductores (10, 10a, 10b) son de igual construcción, y
están dispuestos en una retícula bidimensional.
4. Campo de cocción por inducción según una de
las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
por varios grupos constructivos de la electrónica de la potencia
(44, 46), cada uno con al menos un rectificador (36, 36a, 36b) y al
menos un inversor (32, 32a, 32b).
5. Campo de cocción por inducción según una de
las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque la unidad de mando (18) cierra el elemento de conexión (68) y
pone a tierra el inductor (10, 10a, 10b) sólo entonces si un
inductor (10, 10a, 10b) adyacente al inductor (10, 10a, 10b) puesto
a tierra está activo.
6. Campo de cocción por inducción según una de
las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque al menos un inductor (10, 10a, 10b) adyacente al inductor
(10, 10a, 10b) puesto a tierra está asignado a un rectificador
diferente y a un inversor (32, 32a, 32b) diferente que el inductor
(10, 10a, 10b) puesto a tierra.
7. Campo de cocción por inducción según una de
las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado
porque el elemento de conexión (68) comprende un transistor (64) y
un diodo (60) dispuesto en paralelo con respecto al transistor
(64).
8. Campo de cocción por inducción según la
reivindicación 6, caracterizado porque el transistor (64, 66)
tiene un electrodo de puerta aislada.
9. Procedimiento para accionar un campo de
cocción por inducción con varios inductores (10, 10a, 10b) y una
unidad de mando (18) para activar y desactivar los inductores (10,
10a, 10b) y un elemento de conexión (68) para poner a tierra al
menos uno de los inductores (10, 10a, 10b), caracterizado
porque el elemento de conexión (68) es cerrado y el inductor (10,
10a, 10b) es puesto a tierra si el inductor (10, 10a, 10b) está
desactivado.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque el inductor (10, 10a, 10b) es puesto a
tierra sólo entonces si al menos un inductor (10, 10a, 10b)
adyacente al inductor (10, 10a, 10b) puesto a tierra está
activo.
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