ES2609584T3 - Método y dispositivo de calentamiento por inducción para la determinación de una temperatura de la base de un recipiente de cocción calentado mediante una bobina de calentamiento por inducción - Google Patents

Método y dispositivo de calentamiento por inducción para la determinación de una temperatura de la base de un recipiente de cocción calentado mediante una bobina de calentamiento por inducción Download PDF

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Wilfried Schilling
Tobias SCHÖNHERR
Werner Kappes
Martin Volk
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Abstract

Método para la determinación de una temperatura de la base de un recipiente de cocción (24) calentado mediante una bobina de calentamiento por inducción (10), con las etapas: -Generación de una tensión de circuito intermedio (UZK) al menos temporalmente dependiente de una tensión de red alterna (UN), -Generación de una tensión de transmisión (UA) de alta frecuencia a partir de la tensión de circuito intermedio y -Aplicación de un circuito oscilante (10, 11,12) que comprende la bobina de calentamiento por inducción con la tensión de la unidad de control, Caracterizado por los pasos: -Generación de una tensión de circuito intermedio con un nivel constante (UK), durante periodos de tiempo predeterminados (TN), -Generación de una tensión de transmisión durante los periodos de tiempo predeterminados de tal manera que el circuito oscilante oscila esencialmente sin atenuación con su frecuencia de resonancia natural (1/TR) -Medición de al menos un parámetro de oscilación (TR) de una oscilación del circuito oscilante (10, 11,12) durante los periodos de tiempo predeterminados y -Evaluación del al menos un parámetro de oscilación medido para la determinación de la temperatura.

Description

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Metodo y dispositivo de calentamiento por induccion para la determinacion de una temperatura de la base de un recipiente de coccion calentado mediante una bobina de calentamiento por induccion
[0001] La invencion se refiere a un metodo y un dispositivo de calentamiento por induccion para la determinacion de una temperatura de la base de un recipiente de coccion calentado mediante una bobina de calentamiento por induccion.
[0002] En los dispositivos de calentamiento por induccion, se genera mediante una bobina de calentamiento por induccion un campo magnetico alterno que induce corrientes parasitas y provoca perdidas de cambio de magnetization en un recipiente de coccion con una base de material ferromagnetico, mediante los que se calienta el recipiente de coccion.
[0003] La bobina de calentamiento por induccion forma parte de un circuito oscilante, que comprende la bobina de calentamiento por induccion y uno o varios condensadores. La bobina de calentamiento por induccion es habitualmente una bobina llana, y enrollada helicoidalmente, con los correspondientes nucleos de ferrita y dispuesta, por ejemplo, debajo de una superficie vitroceramica de una encimera de coccion por induccion. En este caso la bobina de calentamiento por induccion, en conexion con la bateria de cocina a calentar, forma un elemento inductivo y un elemento resistivo del circuito oscilante.
[0004] Para el accionamiento o la estimulacion del circuito oscilante, en primer lugar se rectifica una tension alterna de red de baja frecuencia con una frecuencia de red de por ejemplo 50Hz o 60Hz y a continuation se transforma mediante interruptores semiconductores en una senal de accionamiento o de estimulo con una frecuencia mas alta. La senal estimulante o la tension de transmision es habitualmente una tension de onda cuadrada con una frecuencia en una zona entre 20kHz y 50kHz. Un circuito para la production de la senal de estimulacion tambien se denomina convertidor de frecuencia.
[0005] Se conocen diversos metodos para la regulation de la potencia termica suministrada por el dispositivo de calentamiento por induccion.
[0006] En el primer metodo se modifica una frecuencia de la senal de estimulacion o de la tension rectangular dependiendo de la capacidad termica que se quiera emitir o del volumen de potencia convertida deseado. Este procedimiento para el ajuste de la potencia calorifica suministrada aprovecha el hecho de que una estimulacion del circuito oscilante con su frecuencia de resonancia resulta en un suministro maximo de potencia termica. Cuanto mayor es la diferencia entre la frecuencia de la senal de estimulacion y la frecuencia de resonancia del circuito oscilante, tanto menor es la capacidad termica suministrada.
[0007] Sin embargo cuando el dispositivo de calentamiento por induccion presenta varios circuitos oscilantes, por ejemplo, cuando el dispositivo de calentamiento por induccion forma una encimera de coccion de induccion con diferentes placas de coccion por induccion, y se ajustan diferentes potencias termicas para los circuitos oscilantes, la superposition de las diferentes frecuencias de las senales de estimulacion puede producir pulsaciones, que pueden causar sonidos molestos.
[0008] Un metodo para el ajuste de la potencia de calefaccion, que evita sonidos molestos debido a este tipo de batimientos, es la modulation por anchura de pulsos de la senal de estimulacion con frecuencia de excitation constante, donde se ajusta un valor efectivo de una capacidad termica mediante la modification de la amplitud del pulso de la senal de estimulacion. Sin embargo con un control de valor efectivo de este tipo, mediante el cambio de la amplitud de pulso con frecuencia de estimulacion constante, surgen corrientes altas de encendido y apagado en los interruptores semiconductores, produciendo un amplio espectro de interferencias ricas en energia.
[0009] Frecuentemente es deseable determinar una temperatura de la base del recipiente de coccion calentado por induccion de esta manera, para, por ejemplo, poder crear perfiles temporales de calentamiento especificos.
[0010] El documento WO 1997/016943 divulga un metodo, en el que se miden cambios en las caracteristicas ferromagneticas de la base del recipiente de coccion dependientes de la temperatura y se evaluan para la determinacion de la temperatura de la base del recipiente de coccion.
[0011] El documento DE 10 2004 033 115 A1 muestra un metodo y un dispositivo regulacion y para la medicion de la temperatura de una base ferromagnetica de una bateria de cocina, donde se desconecta brevemente una potencia de coccion para la medicion y durante la pausa de conmutacion se mide la frecuencia propia de un circuito oscilante.
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[0012] La invencion tiene por objeto poner a disposicion un metodo y un dispositivo de calentamiento por induccion para la determinacion de una temperatura de la base de un recipiente de coccion calentado mediante una bobina de calentamiento por induccion, que permiten averiguar la temperatura de manera fiable y sin interferencias.
[0013] La invencion resuelve esta tarea a traves de un metodo con las caracteristicas de la reivindicacion 1 y un dispositivo de calentamiento por induccion con las caracteristicas de la reivindicacion 11.
[0014] El metodo sirve para la determinacion de una temperatura de la base de un recipiente de coccion calentado mediante una bobina de calentamiento por induccion. Esto comprende los pasos: Generacion de una tension de circuito intermedio que se produce, al menos temporalmente, en dependencia de una tension de red alterna monofasica o polifasica, particularmente trifasica; produccion de una tension de transmision de alta frecuencia (o corriente de la unidad de control) a partir de la tension de circuito intermedio, con una frecuencia en una zona de, por ejemplo, 20kHz a 50kHz, y aplicacion de un circuito oscilante que comprende la bobina de calentamiento por induccion a la tension de transmision. De este modo se realiza convencionalmente un calentamiento inductivo de la base del recipiente de coccion. Para la medicion de la temperatura se realizan los siguientes pasos: produccion de la tension de circuito intermedio durante periodos de tiempo predeterminados, particularmente de forma periodica, con un nivel de tension constante, donde es preferible que durante estos periodos de tiempo la tension de circuito intermedio se produzca independientemente de la tension alterna de red, produccion de la tension de transmision durante los periodos de tiempo prefijados de tal manera que el circuito oscilante esencialmente oscila en su frecuencia de resonancia natural sin atenuacion, medir al menos un parametro de oscilacion de la oscilacion durante los periodos de tiempo prefijados y evaluacion del parametro de oscilacion medido para la determinacion de la temperatura. Puesto que la tension de circuito intermedio se mantiene constante durante la medicion de la temperatura, se pueden eliminar influencias en la senal debidas a una tension de circuito intermedio variable, lo cual permite una determinacion de la temperatura fiable y sin interferencias.
[0015] En un perfeccionamiento el metodo comprende los pasos: determinacion de pasos por cero de la tension alterna de red y eleccion de los periodos de tiempo en el area de los pasos por cero.
En el area de los pasos por cero con tension alterna de red monofasica la tension de circuito intermedio habitualmente aumenta en una cantidad significativa. Preferiblemente el nivel de tension constante se elige de tal manera, que sea mayor que el nivel de tension resultante de forma habitual en el area de los pasos por cero, de manera que la tension de circuito intermedio en el area de los pasos por cero disminuya al nivel de la tension constante.
Entonces prevalecen los coeficientes de tension constantes en el area de los pasos por cero, lo que permite una medicion fiable de la temperatura.
[0016] En un perfeccionamiento los periodos de tiempo esencialmente estan centrados respecto a los pasos por cero, es decir un periodo de tiempo parcial de los periodos de tiempo anterior al paso por cero presenta aproximadamente la misma duracion que un periodo de tiempo parcial de los periodos de tiempo despues del paso por cero.
[0017] En un perfeccionamiento los periodos de tiempo presentan una duracion de entre 50ps y 1000ps, particularmente de entre 400ps y 600ps.
[0018] En un perfeccionamiento el al menos un parametro de oscilacion comprende la frecuencia de resonancia natural, una amplitud de una tension de circuito oscilante, por ejemplo una tension sobre la bobina de calentamiento por induccion, una amplitud de una corriente del circuito oscilante y/o un desplazamiento de fase entre la tension de circuito oscilante y la corriente de circuito oscilante.
[0019] En un perfeccionamiento la tension de circuito intermedio durante los periodos de tiempo se genera con un nivel en una zona de 10V a 50V, particularmente de 15V a 25V.
[0020] En un perfeccionamiento se modifica/modifican una frecuencia de la tension de transmision y/o un factor de duracion de impulsos de la tension de transmision, para ajustar la capacidad termica que la bobina de calentamiento por induccion emite en momentos fuera de los periodos de tiempo .
[0021] En un perfeccionamiento el metodo comprende los siguientes pasos: medir una curva de corriente que pasa por la bobina de calentamiento por induccion y/o una curva de tension en la bobina de calentamiento por induccion y la generacion de la tension de transmision sincronizada con la curva de corriente medida o a la curva de tension medida, de manera que en los periodos de tiempo el circuito oscilante oscila esencialmente sin atenuacion, con su frecuencia de resonancia natural.
[0022] En un perfeccionamiento el metodo comprende los siguientes pasos: generacion de la tension de transmision mediante un circuito de medio puente que incluye dos transistores IGB, donde los transistores IGB se accionan con una senal de control, generacion de una senal de regulation de potencia dependiendo de una capacidad termica a emitir,
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generacion de una senal de desatenuacion dependiendo de la curva de corriente medida o de la curva de tension medida y seleccion de la senal de ajuste de potencia como la senal de control en momentos fuera de los periodos de tiempo y seleccion de la senal de desatenuacion como la senal de control en momentos dentro de los periodos de tiempo.
[0023] En un perfeccionamiento la senal de control se genera en los limites de los periodos de tiempo mediante un enlace logico de la senal de regulation de potencia y de la senal de desatenuacion.
Esto sincroniza la senal de regulacion de potencia y la senal de desatenuacion, evitando puntas de conmutacion en los limites de los periodos de tiempo.
[0024] El dispositivo de calentamiento por induction segun la invention esta configurado para llevar a cabo el procedimiento anteriormente mencionado. El dispositivo de calentamiento por induccion comprende un convertidor de frecuencia, configurado para generar una tension de transmision de alta frecuencia, a partir de una tension de circuito intermedio, que se produce al menos temporalmente en dependencia de una tension de red alterna; un circuito oscilante con una bobina de calentamiento por induccion, donde el circuito oscilante esta sometido a la tension de transmision y un dispositivo de medicion de temperatura, configurado para determinar una temperatura de la base de un recipiente de coccion calentado por la bobina de calentamiento por induccion. Ademas se preve una fuente de tension auxiliar, configurada para generar la tension de circuito intermedio con un nivel constante durante periodos de tiempo predeterminados. El convertidor de frecuencia esta configurado para generar la tension de transmision durante los periodos de tiempo de manera que el circuito oscilante esencialmente oscile sin atenuacion con su frecuencia de resonancia natural. El dispositivo de medicion de temperatura esta configurado para medir al menos un parametros de oscilacion de la oscilacion durante los periodos de tiempo y evaluar al menos el parametro de oscilacion medido, para la determination de la temperatura.
[0025] En un perfeccionamiento se preve un detector de paso por cero, configurado para, medir pasos por cero de la tension de red alterna, y un dispositivo de control configurado para elegir los periodos de tiempo en el area de los pasos por cero.
[0026] En un perfeccionamiento la fuente de tension auxiliar esta configurada para generar una tension auxiliar con un nivel en una zona de 10V a 50V, particularmente 15V a 25V.
[0027] En un perfeccionamiento, el dispositivo de calentamiento por induccion comprende ademas elementos de medicion, configurados para medir una curva de corriente a traves de la bobina de calentamiento por induccion y/o una curva de tension en la bobina de calentamiento por induccion, donde el convertidor de frecuencia esta configurado para generar la tension de transmision de forma sincronizada con la curva de corriente medida o a la curva de tension medida de forma que durante los periodos de tiempo el circuito oscilante esencialmente oscila sin atenuacion con su frecuencia de resonancia natural.
[0028] En un perfeccionamiento el dispositivo de calentamiento por induccion ademas comprende un circuito de medio puente con dos transistores IGB, que se accionan con una senal de control, donde los convertidores de frecuencia estan configurados para emitir una senal de regulacion de potencia dependiendo de una capacidad termica a emitir y generar una senal de desatenuacion dependiendo de la curva de corriente medida o de la curva de tension medida. Un medio de seleccion del dispositivo de calentamiento por induccion o del convertidor de frecuencia esta configurado para seleccionar la senal de control como la senal de regulacion de potencia en los momentos fuera de los periodos de tiempo y seleccionar la senal de desatenuacion en los momentos durante los periodos de tiempo.
[0029] En un perfeccionamiento se preve un circuito de excitation de puerta para los transistores IGB, en cuyo caso la fuente de tension auxiliar esta configurada para que alimente al circuito de excitacion de puerta con una tension de alimentation. Alternativamente se puede prever un dispositivo de tension de alimentation propio para alimentar el circuito de excitacion de puerta con una tension de alimentacion, donde este ademas conforma la fuente de tension auxiliar.
[0030] A continuation se describe la invencion, haciendo referencia a las imagenes, que muestran formas de realization preferidas de la invencion. Se muestra esquematicamente:
Fig. 1
Un diagrama de bloques de una primera forma de realizacion de un dispositivo de calentamiento por induccion segun la invencion,
Fig. 2
Un transcurso temporal de una tension de circuito intermedio del dispositivo de calentamiento por induccion mostrado en la Fig. 1,
Fig. 3
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un oscilograma de diferentes senales del dispositivo de calentamiento por induccion mostrado en la Fig. 1 y Fig. 4
un diagrama de bloques de otra forma de realization de un dispositivo de calentamiento por induccion segun la invencion.
[0031] Fig. 1 muestra un diagrama de bloques de una primera forma de realizacion de un dispositivo de calentamiento por induccion segun la invention.
[0032] El dispositivo de calentamiento por induccion comprende un convertidor de frecuencia 100, configurado para generar una tension de transmision de alta frecuencia UA para el accionamiento de un circuito oscilante, a partir de una tension de circuito intermedio UZK, generada dependiendo de una tension de red alterna UN y dependiendo de una tension auxiliar UK generada mediante una fuente de tension auxiliar 23.
[0033] Para ello el convertidor de frecuencia 100 comprende un rectificador de puente completo convencional 15 para la rectification de la tension alterna de red UN. Se proporciona un condensador del circuito intermedio 16 para el filtrado previo de una corriente de convertidor de frecuencia, al que se aplica la tension de circuito intermedio UZK. La fuente de tension auxiliar 23 esta acoplada a la salida del rectificador de puente completo 15 a traves de un diodo de desacoplamiento 21.
[0034] Cuando se descarga el condensador del circuito intermedio 16 con suministro de potencia correspondiente al dispositivo de calentamiento por induccion, con decreciente voltaje de alimentation UN, la tension de circuito intermedio UZK decrece a lo largo del voltaje de alimentacion UN, hasta ser menor que la tension UK, menos una tension de umbral del diodo 21. A continuation se impide que el condensador del circuito intermedio 16 siga descargandose mediante la fuente de tension auxiliar 23 en conexion con el diodo 21, es decir la tension de circuito intermedio UZK se limita hacia abajo hasta la tension auxiliar UK. Esta conexion se representa en la Fig. 2 como curva de la tension de circuito intermedio UZK a lo largo del tiempo t. La tension auxiliar UK tipicamente es de aprox. 20V.
[0035] El convertidor de frecuencia 100 comprende ademas un circuito de medio puente con dos transistores IGB 13 y 14, insertados en serie entre salidas del rectificador de puente completo 15 y que se accionan con una senal de control SS o SS'. Las senales de control SS y SS' presentan niveles complementarios.
[0036] La tension de transmision de alta frecuencia UA generada mediante los transistores IGB 13 y 14, sirve para controlar el circuito oscilante, que comprende una bobina de calentamiento por induccion 10 y dos condensadores 11 y 12. Los condensadores 11 y 12 se insertan en serie entre salidas del rectificador de puente completo 15. Un nodo de conexion de los condensadores 11 y 12 esta conectado electricamente a una conexion de la bobina de calentamiento por induccion 10. La otra conexion de la bobina de calentamiento por induccion 10 esta conectada electricamente a un nodo de conexion de los dos transistores IGB 13 y 14.
[0037] Un circuito de excitation de puerta 26 de los transistores IGB 13 y 14 se alimenta opcionalmente a traves de la fuente de tension auxiliar 23 o se le suministra una tension de alimentacion. El circuito de excitacion de puerta 26 produce las senales de control SS o SS' para las conexiones de puerta de los transistores IGB 13 y 14 con un nivel de tension adecuado.
[0038] El convertidor de frecuencia comprende ademas un detector de paso a nivel cero 22, configurado para determinar pasos por cero, un importe y/o una relation de fases de la tension de red alterna UN, un procesador de senal digital 18, acoplado con el detector de paso a nivel cero 22 y que emite una senal de regulation de potencia SL en forma de una tension de onda cuadrada con factor de duration de impulsos variable dependiendo de una capacidad termica a generar, un elemento de medicion en forma de un sensor de corriente 20, que mide una curva de corriente a traves de la bobina de calentamiento por induccion 10, un conformador de impulsos 19 acoplado con el sensor de corriente 20, que produce una senal de desatenuacion SE mediante la senal de corriente del sensor de corriente 20, y un medio de selection 17, configurado para generar las senales de control SS y SS' a partir de la senal de regulacion de la potencia SL, y/o generar las senales de control SS y SS' a partir de la senal desatenuacion; dependiendo de una senal de seleccion ST, que se emite a traves del procesador de senal 18. En caso de que las senales de control SS y SS' presenten niveles identicos, la generation se limita a una seleccion de las senales SL o SE, de lo contrario una de las senales SS o SS' se genera por una seleccion sencilla y la otra de las senales SS o SS' se genera mediante la formation del complemento de la senal seleccionada SL o SE.
[0039] El procesador de senal 18 asi como el sensor de corriente 20 forman o son parte de un dispositivo de medicion de temperatura, configurado para determinar una temperatura de la base de un recipiente de coccion 24 calentado mediante la bobina de calentamiento por induccion 10.
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[0040] A continuacion se describe en detalle el proceso para la evaluacion y el manejo correspondiente, con referencia a la Fig. 3, donde la Fig. 3 muestra un oscilograma de diferentes senales del dispositivo de calentamiento por induction mostrado en la Fig. 1.
[0041] En la Fig. 3 se representan las curvas a lo largo del tiempo de la tension de circuito intermedio UZK, de una corriente del circuito oscilante o una corriente IL a traves de la bobina de calentamiento por induccion 10 y de la senal de selection ST en un periodo de tiempo TN, a modo de ejemplo de varios periodos de tiempo similares. Las curvas representadas se repiten periodicamente con la tension de red alterna UN.
[0042] Convencionalmente el convertidor de frecuencia 100 genera la senal de regulation de potencia rectangular SL en dependencia de una capacidad termica, modificando por ejemplo una frecuencia y/o un factor de duration de impulsos de la senal de regulacion de potencia SL en dependencia de la potencia de calefaccion.
[0043] Cuando la senal de seleccion ST presenta un nivel alto, el medio de seleccion 17 produce las senales de control SS o SS' de tal manera, que la senal de control SS es igual a la senal de regulacion de potencia SL y que la senal de control SS' es igual a la senal de regulacion de potencia complementaria SL.
[0044] Cuando la senal de seleccion ST presenta un nivel bajo, el medio de seleccion 17 produce las senales de control SS o SS' de tal manera, que la senal de control SS es igual a la senal de desatenuacion SE y la senal de control SS' es igual a la senal desatenuacion complementaria SE.
[0045] La senal de seleccion ST se produce a traves del procesador de senal 18 en dependencia de una senal emitida por el detector de paso por cero 22, que por ejemplo reproduce un valor y/o una relation de fases de la tension de red alterna UN. En un periodo de tiempo TN, centrado respecto al paso por cero de la tension de red alterna UN y que muestra una duracion de aprox. 500 ps, la senal de seleccion ST es emitida con un nivel bajo. Fuera del periodo de tiempo TN la senal de seleccion ST se produce con un nivel alto.
[0046] Durante todo el periodo de tiempo TN se realiza la determination de la temperatura de la base del recipiente de coccion 24 calentado mediante la bobina de calentamiento por induccion 10, con tension de circuito intermedio UZK esencialmente constante, gracias a lo que se evitan la distorsiones del valor medido debido a un cambio de la tension de circuito intermedio.
[0047] Para la medicion de la temperatura la tension de transmision UA durante todo el periodo de tiempo TN se produce de tal manera que el circuito oscilante esencialmente oscila sin atenuacion con su frecuencia de resonancia natural de 1/TR. El procesador de senal 18 mide los periodos de tiempo TR entre impulsos consecutivos de la senal provista por el sensor de corriente 20 y evalua los periodos de tiempo TR medidos para la medicion de la temperatura.
[0048] Este principio de medicion aprovecha el hecho, de que las propiedades ferromagneticas de la base del recipiente 24 son dependientes de la temperatura. Debido a efectos de acoplamiento magneticos con la base del recipiente, una inductividad eficaz de la bobina de calentamiento por induccion 10 por lo tanto es igualmente dependiente de la temperatura, es decir una frecuencia de resonancia del circuito oscilante se modifica dependiendo de la temperatura de la base del recipiente. Por ejemplo se puede guardar en el procesador de senal 18 una curva caracteristica determinada de forma empirica, que asigna una frecuencia de resonancia a una temperatura del fondo de olla, es decir que una relacion matematica entre la temperatura de la base del recipiente y el valor medido puede ser analizada y guardada en forma de una ecuacion funcional en el procesador de senal 18. Se pueden guardar ecuaciones funcionales especificas para los diferentes materiales de la base de los recipientes y antes de una medicion pueden ser activadas por un usuario o automaticamente, por ejemplo mediante el uso tecnologia de identification por radiofrecuencia.
[0049] Para la medicion exacta de la temperatura se pueden considerar otros parametros adicionales.
Asi por ejemplo en cierta medida las caracteristicas electricas y magneticas de la misma bobina de calentamiento por induccion 13 son dependientes de la temperatura. La causa es por ejemplo la dependencia de la temperatura de la permeabilidad de una ferrita utilizada en un lado inferior de la bobina de calentamiento por induccion y una resistencia de una bobina de cable. Por lo tanto para el registro preciso de la temperatura de la base del recipiente adicionalmente se puede tener en cuenta una temperatura del fogon. Para ello se puede prever un sensor de temperatura adicional en la bobina de calentamiento por induccion 10.
[0050] Para que el circuito oscilante esencialmente oscile sin atenuacion en el periodo de tiempo TN, la senal de desatenuacion SE se produce en dependencia de la curva de corriente medida, por lo que las senales de control SS y SS' derivadas de la senal desatenuacion SE del periodo de tiempo TN se producen en concordancia de fase con la oscilacion resonante. Por lo tanto la tension de transmision UA se produce a modo sincronico a la curva de corriente medida de tal manera, que el circuito oscilante oscila esencialmente sin atenuacion con su frecuencia de resonancia
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natural. Esto aumenta la precision de medicion.
[0051] Despues de una conmutacion a la funcion de resonancia en el periodo de tiempo TN se pueden esperar algunas oscilaciones, por ejemplo de 1 a 5, para garantizar una oscilacion transitoria a un estado estable. Es entonces cuando se mide el periodo de duracion TR de una oscilacion.
[0052] Para prevenir sonidos no deseados la conmutacion a la funcion de control ajeno tambien deberia efectuarse a modo sincronico, es decir con la misma polaridad que la senal de control SS y SS', que se prefija en el momento de conmutacion a traves de la funcion de resonancia. En otras palabras la senal de regulacion de potencia y la senal de desatenuacion se pueden enlazar logicamente de forma adecuada, para evitar saltos de tension en los limites de los periodos de tiempo TN debido a los llamados glitches de las senales de control SS y SS'.
[0053] Alternativamente tambien puede ocurrir una desconexion del convertidor de frecuencia con rearranque sucesivo durante 1-3 periodos de oscilacion, como se muestra en la Fig. 3. Esto hace que una sincronizacion no sea necesaria e igualmente evita sonidos indeseados por modificaciones de corriente bruscas en la bobina de calentamiento por induction.
[0054] Resumiendo la temperatura de la base del recipiente se determina a traves de la evaluation de las caracteristicas magneticas y electricas dependientes de la temperatura del material de la base del recipiente, que a su vez influyen en parametros de oscilacion del circuito oscilante, que comprende la bobina de calentamiento por induccion 10.
[0055] Los parametros risp. valores medidos se obtienen en momentos de capacidad suministrada mas baja, tomandolos proximos a los pasos por cero de la tension alterna de red. Para ello se predetermina un punto de funcionamiento definido antes de la captation.
[0056] La tension de funcionamiento del convertidor de frecuencia durante la medicion se mantiene constante y el convertidor de frecuencia se conmuta a la funcion de resonancia propia para la medicion.
A continuation se puede esperar, hasta que se haya estabilizado la funcion de resonancia, o se puede medir si el periodo de duracion es constante.
[0057] La conmutacion del funcionamiento controlado al funcionamiento de resonancia propia se realiza en sincronizacion de fase. En el funcionamiento de resonancia propia se realiza una desamortiguacion, reenviando la corriente IL en concordancia de fase y la senal de control UA se produce correspondientemente en concordancia de fase.
[0058] Alternativa o adicionalmente a la medicion del periodo de duracion TR se puede/pueden medir una amplitud de la corriente IL, 10 una tension en la bobina de calentamiento por induccion, un desfase entre los valores citados y/o cualquier otra corriente y tension del circuito oscilante, siempre que dependan de la temperatura de la base del recipiente 24.
[0059] Fig. 4 muestra un diagrama de bloques de otra forma de realization de un dispositivo de calentamiento por induccion segun la invention, alimentada por una red electrica de corriente alterna trifasica con fases UN1, UN2 y UN3. Marcas de referencia iguales a la designation en Fig. 1 identifican elementos identicos.
[0060] En el caso de la forma de realizacion mostrada en Fig. 4 la tension de alimentation generada por un rectificador 15' se desconecta periodicamente, por ejemplo cada 1 a 10 segundos, para un tiempo corto, de por ejemplo 500ps. Durante este tiempo se puede aplicar el procedimiento de medicion descrito con referencia a las figuras 1 a 3 .
[0061] La desconexion se puede realizar, como se muestra en el ejemplo, mediante un IGBT 25 entre el rectificador 15' y el condensador del circuito intermedio 16. En caso de que el dispositivo de calentamiento por induccion disponga de una unidad de correction del factor de potencia (Power Factor Correction/PFC), se pueden usar interruptores de la unidad de PFC para disminuir la tension para la medicion. En este caso no se requieren interruptores adicionales.
[0062] En las formas de realizacion mostradas el convertidor de frecuencia comprende un circuito de medio puente con dos transistores IGB. Se entiende, que la invencion tambien se puede utilizar en el contexto de convertidores con un circuito en puente completo con cuatro transistores IGB o en el contexto de un convertidor de solo un transistor con unicamente un transistor-IGB.
[0063] Las formas de realizacion mostradas permiten una detection fiable y sin interferencias de la temperatura de la base del recipiente con gasto tecnico de conexion reducido.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
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    40
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    60
    REIVINDICACIONES
    1. Metodo para la determinacion de una temperatura de la base de un recipiente de coccion (24) calentado mediante una bobina de calentamiento por induccion (10), con las etapas:
    -Generation de una tension de circuito intermedio (UZK) al menos temporalmente dependiente de una tension de red alterna (UN),
    -Generacion de una tension de transmision (UA) de alta frecuencia a partir de la tension de circuito intermedio y -Aplicacion de un circuito oscilante (10, 11,12) que comprende la bobina de calentamiento por induccion con la tension de la unidad de control,
    Caracterizado por los pasos:
    -Generacion de una tension de circuito intermedio con un nivel constante (UK), durante periodos de tiempo predeterminados (TN),
    -Generacion de una tension de transmision durante los periodos de tiempo predeterminados de tal manera que el circuito oscilante oscila esencialmente sin atenuacion con su frecuencia de resonancia natural (1/TR)
    -Medicion de al menos un parametro de oscilacion (TR) de una oscilacion del circuito oscilante (10, 11,12) durante los periodos de tiempo predeterminados y
    -Evaluation del al menos un parametro de oscilacion medido para la determinacion de la temperatura.
  2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por los pasos:
    -Determinacion de los pasos por cero de la tension alterna de red y -Election de los periodos de tiempo en el area de los pasos por cero.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por el hecho de que los periodos de tiempo estan centrados respecto a los pasos por cero.
  4. 4. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los periodos de tiempo presentan una duration de entre 50ps y 1000ps, particularmente entre 400ps y 600ps.
  5. 5. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el al menos un parametro de oscilacion incluye la frecuencia de resonancia natural (1/TR), una amplitud de una tension de circuito oscilante, una amplitud de una corriente del circuito oscilante (IL) y/o un desplazamiento de fase entre la tension de circuito oscilante y la corriente de circuito oscilante.
  6. 6. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que durante los periodos de tiempo la tension de circuito intermedio se genera con un nivel de entre de 10V a 50V, y particularmente de 15V a 25V.
  7. 7. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que para ajustar la capacidad termica emitida a traves de la bobina de calentamiento por induccion en momentos fuera de los periodos de tiempo, se modifica una frecuencia de la tension de transmision y/o un factor de duracion de impulsos de la tension de transmision.
  8. 8. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por los pasos:
    -Medicion de una curva de corriente (IL) a traves de la bobina de calentamiento por induccion y/o una curva de tension en la bobina de calentamiento por induccion y
    -Generacion de una tension de transmision a modo sincronico con la curva de corriente medida o a la curva de tension medida de tal manera que durante los periodos de tiempo el circuito oscilante oscila esencialmente sin atenuacion con su frecuencia de resonancia natural.
  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por los pasos:
    -Generacion de una tension de transmision mediante un circuito de medio puente incluyendo dos transistores IGB (13,14), donde los transistores IGB se accionan mediante una senal de control (SS; SS'),
    -Generacion de una senal de regulation de potencia (SL) dependiendo de una capacidad termica a emitir,
    -Production de una senal de desatenuacion (SE) dependiendo de la curva de corriente medida o de la curva de tension medida y
    -Selection de la senal de regulacion de potencia como la senal de control en momentos fuera de los periodos de tiempo y seleccion de la senal de desatenuacion como la senal de control en momentos durante los periodos de tiempo.
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por el hecho de que la senal de control se produce en los
    5
    10
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    45
    limites de los periodos de tiempo por conexion logica entre la senal de regulation de potencia y de la senal de desatenuacion.
  11. 11. Dispositivo de calentamiento por induction, configurado para llevar a cabo el procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 hasta 10, incluyendo:
    - un convertidor de frecuencia (100), configurado para generar una tension de transmision de alta frecuencia (UA) a partir de una tension de circuito intermedio (UZK), que se genera al menos temporalmente en dependencia de una tension de red alterna (UN).
    - un circuito oscilante (10, 11, 12) con una bobina de calentamiento por induccion (10), donde el circuito oscilante esta expuesto a la tension de transmision, y
    -un dispositivo de captation de temperatura (18, 20), configurado para determinar una temperatura de una base del recipiente de coccion (24) calentado mediante la bobina de calentamiento por induccion, caracterizado por
    - una fuente de tension auxiliar (23), configurada para generar la tension de circuito intermedio durante periodos de tiempo predeterminados (TN) con un nivel constante (UK),
    - donde el convertidor de frecuencia esta configurado para generar la tension de transmision durante los periodos de tiempo de forma que el circuito oscilante oscila esencialmente sin atenuacion con su frecuencia de resonancia natural, y -el dispositivo de captacion de temperatura esta configurado para medir al menos uno de los parametros de oscilacion (TR) de la oscilacion durante los periodos de tiempo y evaluar este al menos un parametros de oscilacion medido para la determination de la temperatura.
  12. 12. Dispositivo de calentamiento por induccion segun la reivindicacion 11, caracterizado por
    -un detector de paso por cero (22), configurado para determinar pasos por cero de la tension alterna de red, y -un dispositivo de control (18), configurado para seleccionar periodos de tiempo en el area de los pasos por cero.
  13. 13. Dispositivo de calentamiento por induccion segun la reivindicacion 11 o 12, caracterizado por el hecho de que la fuente de tension auxiliar esta configurada para generar una tension auxiliar con un nivel entre 10V y 50V, particularmente de entre 15V y 25V.
  14. 14. Dispositivo de calentamiento por induccion segun una de las reivindicaciones 11 hasta 13, caracterizado por
    - elementos de medicion (20), configurados para medir una curva de corriente a traves de la bobina de calentamiento por induccion y/o una curva de tension en la bobina de calentamiento por induccion,
    - donde el convertidor de frecuencia esta configurado para generar la tension de transmision de modo sincronico a la curva de corriente medida o a la curva de tension medida de manera que durante los periodos de tiempo el circuito oscilante oscila esencialmente sin atenuacion con su frecuencia de resonancia natural.
  15. 15. Dispositivo de calentamiento por induccion segun una de las reivindicaciones 11 hasta 14, caracterizado por
    - un circuito de medio puente incluyendo dos transistores IGB (13,14), que se accionan mediante una senal de control (SS; SS'), donde
    -el convertidor de frecuencia esta configurado para generar una senal de regulacion de potencia (SL) en dependencia de una capacidad termica a emitir y una senal de desatenuacion (SE) en dependencia de la curva de corriente medida o la curva de tension medida, y
    - un medio de selection (17), configurado para seleccionar la senal de regulacion de potencia como la senal de control en momentos fuera de los periodos de tiempo y la senal de desatenuacion como la senal de control en momentos durante los periodos de tiempo.
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