ES2626252T3 - Sistema de cocción de calentamiento por inducción y proceso para controlar un sistema de cocción de calentamiento por inducción - Google Patents

Abstract

Un sistema de cocción de calentamiento por inducción, que comprende: - una pluralidad de bobinas de calentamiento (22) dispuestas de manera cercana para calentar un único sujeto calentado (P) en cooperación entre sí; - una pluralidad de circuitos de accionamiento (14), suministrando cada uno de los circuitos de accionamiento (14) una corriente de alta frecuencia de la misma frecuencia individualmente a una de las bobinas de calentamiento (22); caracterizado porque comprende, además: - una pluralidad de extractores de componentes de orden n, siendo n un número natural, extrayendo cada uno de los extractores de componentes de orden n un componente de corriente de accionamiento de orden n de la corriente de accionamiento a través de cada una de las bobinas de calentamiento (22) y un componente de tensión de accionamiento de orden n de la tensión de accionamiento a través de cada una de las bobinas de calentamiento (22); y - un controlador (50) que calcula una resistencia de carga y una frecuencia de resonancia de cada una de las bobinas de calentamiento (22) basándose en el componente de corriente de accionamiento de orden n y en el componente de tensión de accionamiento de orden n extraídos por los correspondientes extractores de componentes de orden n; en el que el controlador (50) está adaptado para: a) determinar si el sujeto calentado (P) está colocado o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (22) de acuerdo con la resistencia de carga calculada (Ri) y la frecuencia de resonancia calculada (Fri) de cada una de las bobinas de calentamiento (22) cuando se controla cada uno de los circuitos de accionamiento (14) para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene una primera frecuencia de detección (FS1), b) definir una frecuencia de accionamiento (FD) como la más alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fri) de las bobinas de calentamiento (22) más una frecuencia aditiva predeterminada (ΔF), y c) controlar cada uno de los circuitos de accionamiento (14) de las bobinas de calentamiento (22) en las que se determina que está dispuesto el sujeto calentado (P), para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene la frecuencia de accionamiento (FD).

Description

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DESCRIPCION

Sistema de coccion de calentamiento por induccion y proceso para controlar un sistema de coccion de calentamiento por induccion

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un sistema de coccion de calentamiento por induccion que calienta inductivamente un unico sujeto calentado en cooperacion con una pluralidad de bobinas de calentamiento estrechamente dispuestas y un proceso de control del mismo y, en particular, se refiere a un sistema de coccion mediante calentamiento por induccion que es operable para determinar instantaneamente el material y la situacion de colocacion del sujeto calentado y capaz de proporcionar a las bobinas de calentamiento una corriente de alta frecuencia de frecuencia de accionamiento optima, y un proceso de control del mismo.

Antecedentes de la tecnica

Hasta ahora se han propuesto varios sistemas de coccion mediante calentamiento por induccion, por ejemplo, el Documento de Patente 1 (JP 2009-238 575 A) divulga una cocina de calentamiento por induccion que incluye una pluralidad de bobinas de calentamiento pequenas o compactas dispuestas en un patron de rejilla y una pluralidad de sensores dispuestos correspondientes a una de las bobinas de calentamiento para detectar si el sujeto calentado, tal como un hervidor o sarten, que determina un area sobre una placa superior ocupada por el sujeto calentado en base a las salidas de los sensores, de manera que se seleccionan unas de las bobinas de calentamiento alrededor del area ocupada.

Otro Documento de Patente 2 (JP 2008-293 871 A) divulga una cocina de calentamiento por induccion que incluye una pluralidad de bobinas de calentamiento pequenas o compactas dispuestas tambien en un patron de rejilla, una pluralidad de circuitos de accionamiento de medio puente (que tienen elementos de conmutacion emparejados) para proporcionar individualmente a cada una de las bobinas de calentamiento corriente de alta frecuencia, y un circuito de control para controlar cada uno de los circuitos de accionamiento.

El circuito de control del Documento de Patente 2 detecta las cantidades de corriente que se extienden a traves de cada una de las bobinas de calentamiento y las compara con un valor de umbral dado para determinar si la sarten esta sobre cada una de las bobinas de calentamiento, controlando de este modo por separado cada uno de los circuitos de accionamiento para las bobinas de calentamiento sobre las que se coloca la sarten.

El documento WO 2009/090152 es una tecnica relacionada que divulga un sistema y un proceso de acuerdo con los preambulos de las reivindicaciones 1 y 6, respectivamente.

Sumario de la invencion

Problemas a resolver por la invencion

Sin embargo, los sensores utilizados para la cocina de calentamiento por induccion descrita en el Documento de Patente 1 son, por ejemplo, sensores opticos, cada uno de los cuales detecta la sarten que esta sobre la bobina correspondiente cuando recibe la reflexion desde la misma y no determina ninguna sarten sobre la bobina al no recibir ninguna reflexion y, por lo tanto, esos sensores se limitan a determinar si la sarten esta o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (existencia o no existencia de la sarten).

Asimismo, el Documento de Patente 2 menciona que la cantidad de corriente a traves de cada una de las bobinas de calentamiento se detecta y se compara con el valor de umbral dado y la sarten se determina sobre la bobina de calentamiento cuando la corriente detectada es menor que la corriente umbral predeterminada, y no cuando la corriente detectada es mayor que la misma. Del mismo modo, el Documento de Patente 2 simplemente sugiere determinar si la sarten esta o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (existencia o no existencia de la sarten).

Por lo tanto, tales cocinas convencionales de calentamiento por induccion pueden determinar simplemente si la sarten esta colocada sobre las bobinas de calentamiento por medio de los sensores opticos, pero no puede determinar como esta la sarten sobre la placa superior de la cocina de calentamiento por induccion (area de colocacion de la sarten).

Ademas, dado que las cocinas de calentamiento por induccion del Documento de Patente 1 y 2 suministran una cantidad dada de corriente de alta frecuencia a las bobinas de calentamiento para las que los sensores detectan la sarten sobre las mismas, el fondo de la sarten puede calentarse de manera desigual de acuerdo con la situacion de colocacion de la sarten, lo que provoca una variacion de la temperatura de la superficie del fondo de la sarten (o la potencia electrica aplicada al area de la unidad desde las bobinas de calentamiento), que a su vez puede generar cargas de alimento en la sarten y/o un golpeo parcial sobre el fondo de la sarten.

Es bien sabido que la sarten puede estar formada de diversos materiales, tales como SUS (acero inoxidable usado) magnetico o no magnetico, hierro, aluminio y que una condicion de accionamiento optimizada de la bobina de

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calentamiento, tal como la frecuencia de accionamiento de la corriente de alta frecuencia aplicada a la bobina de calentamiento, puede variarse en base al material de la sarten. No obstante, el Documento de Patente 2 divulga detectar cantidades de corriente que atraviesan cada una de las bobinas de calentamiento de la cocina de calentamiento por induccion, pero no divulga ni incluso sugiere la deteccion del material de la sarten que esta dispuesto sobre las bobinas de calentamiento. De este modo, el horno de calentamiento por induccion del Documento de Patente 2 proporciona la corriente de alta frecuencia de frecuencia de accionamiento constante o fija con las bobinas de calentamiento, lo que puede impedir su alta eficiencia de calentamiento.

Medios para resolver los problemas

Para abordar los inconvenientes anteriores, una realizacion de la presente invencion es proporcionar un sistema de coccion de calentamiento por induccion, que comprende: una pluralidad (i = 2, 3... ) de bobinas de calentamiento dispuestas de manera cercana para calentar un solo sujeto calentado en cooperacion entre sf; una pluralidad de circuitos de accionamiento, suministrando cada uno de los circuitos de accionamiento corriente de alta frecuencia de la misma frecuencia individualmente a una de las bobinas de calentamiento;

una pluralidad de extractores de componentes de orden n (n: numero natural), extrayendo cada uno de los extractores de componentes de orden n un componente de corriente de accionamiento de orden n de la corriente de accionamiento a traves de cada una de las bobinas de calentamiento y un componente de tension de accionamiento de orden n de la tension de accionamiento a traves de cada una de las bobinas de calentamiento; y

un controlador que calcula una resistencia de carga y una frecuencia de resonancia de cada una de las bobinas de calentamiento basandose en el componente de corriente de accionamiento de orden n y en el componente de tension de accionamiento de orden n extrafdos por los correspondientes extractores de componentes de orden n.

El controlador de acuerdo con la presente invencion esta adaptado para

a) determinar si el sujeto calentado esta colocado o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento de acuerdo con la resistencia de carga calculada (Ri) y la frecuencia de resonancia calculada (Fn) de cada una de las bobinas de calentamiento cuando se controla cada uno de los circuitos de accionamiento para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene una primera frecuencia de deteccion (Fsi),

b) definir una frecuencia de accionamiento (Fd) como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fn) de las bobinas de calentamiento mas una frecuencia aditiva predeterminada (AF), y

c) controlar cada uno de los circuitos de accionamiento de las bobinas de calentamiento en las que se determina que esta dispuesto el sujeto calentado, para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene la frecuencia de accionamiento (Fd).

Ventaja de la invencion

De acuerdo con el sistema de coccion de calentamiento por induccion de la presente invencion, cada una de las bobinas de calentamiento puede estar provista de una corriente de alta frecuencia que tiene una frecuencia de accionamiento (Fd) que es la frecuencia de resonancia (Fn) mas una frecuencia aditiva predeterminada (AF), es decir, la frecuencia de accionamiento optima para mejorar la eficiencia de calentamiento sin riesgo del impacto adverso sobre los elementos de conmutacion de los circuitos de accionamiento, es decir, de forma segura y fiable.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques esquematico del circuito de un sistema de coccion de calentamiento por induccion que tiene una unica bobina de calentamiento.

La figura 2 es una forma de onda de la tension de accionamiento detectada por un detector de tension de accionamiento, y una corriente de accionamiento detectada por un detector de corriente de accionamiento.

Las figuras 3A-3C son vistas en planta desde arriba de discos hechos de diversos materiales que estan dispuestos sobre una bobina de calentamiento.

Las figuras 4A-4B son mapas que muestran la relacion entre la frecuencia de resonancia y la resistencia de carga de los discos hechos de diversos materiales colocados en diferentes posiciones de colocacion.

Las figuras 5A-5B son mapas que muestran la relacion entre la inductancia y la resistencia de carga de los discos hechos de diversos materiales colocados en diferentes posiciones de colocacion.

La figura 6 es un diagrama de bloques esquematico del circuito de un sistema de coccion de calentamiento por induccion alternativo que tiene una unica bobina de calentamiento.

La figura 7 es una vista en planta desde arriba de la bobina de calentamiento de la Realizacion 1 de acuerdo con la presente invencion.

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La figura 8 es un diagrama de bloques esquematico del circuito de un sistema de coccion de calentamiento por induccion de la Realizacion 1.

La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de la Realizacion 1;

La figura 10 es un diagrama de temporizacion que ilustra esquematicamente un periodo de deteccion de carga y un periodo de accionamiento en el proceso de control de la Realizacion 1.

La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de la Realizacion 2.

Las figuras 12A y 12B son diagramas de flujo que ilustran un proceso de control de la Realizacion 2.

La figura 13 es una vista en planta desde arriba de la bobina de calentamiento de la Realizacion 3.

La figura 14 es una vista en planta desde arriba de la bobina de calentamiento modificada de la Realizacion 3.

La figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de la Realizacion 3.

La figura 16 es un diagrama de temporizacion que ilustra esquematicamente un periodo de deteccion de carga y un periodo de accionamiento en el proceso de control de la Realizacion 3.

Descripcion de realizaciones

Antes de la descripcion detallada de varias realizaciones de un sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion, se describira un principio teorico para detectar no solo la existencia o no existencia de un sujeto calentado, tal como una sarten, sobre una bobina de calentamiento electromagnetica (a la que se hace referencia aqrn simplemente como "bobina de calentamiento"), sino tambien situacion de posicion (area de posicion) y el material del sujeto calentado, asf como una frecuencia de accionamiento optima de la corriente de alta frecuencia suministrada a las bobinas de calentamiento cuando el sujeto calentado se calienta, de una manera instantanea o dentro de una fraccion de segundo. El proceso para detectar instantaneamente lo anterior puede citarse aqrn simplemente como "deteccion de carga" o "deteccion de sarten".

Principio teorico de la deteccion de carga

Con referencia a las figuras 1 a 6, se describira en detalle el principio teorico de la deteccion de carga (deteccion de la sarten). La figura 1 es un diagrama de bloques esquematico del circuito de un sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 que tiene una unica bobina de calentamiento. El sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 incluye generalmente un circuito de rectificacion 12, un circuito de accionamiento 14, un calentador de induccion LCR 20, un detector de tension de accionamiento 30 y un detector de corriente de accionamiento 32. El circuito de rectificacion 12 es operable para rectificar la corriente alterna monofasica o trifasica de una fuente de alimentacion comercial 10 en corriente continua.

El circuito de accionamiento 14 esta adaptado para suministrar corriente de alta frecuencia de una frecuencia de accionamiento dada a una bobina de calentamiento 22. El calentador de induccion LCR 20 esta compuesto por la bobina de calentamiento 22 y un condensador de resonancia 24 conectados en serie entre sf. El detector de tension de accionamiento 30 esta adaptado para detectar la tension de accionamiento a traves del calentador de induccion LCR 20 y el detector de corriente de accionamiento 32 esta adaptado para detectar la corriente de accionamiento a traves del calentador de induccion LCR 20.

Mas espedficamente, el circuito de rectificacion 12 puede estar adaptado para rectificacion de onda completa o de media onda, y puede incluir un circuito de filtrado que tiene una inductancia para formar un componente directo y un condensador (no mostrado). Ademas, el circuito de accionamiento 14 puede estar compuesto por un inversor que tiene una pluralidad de elementos de conmutacion tales como IGBTs (no mostrados), que pueden ser cualquier tipo de inversor, por ejemplo, un circuito de inversor de medio puente y un circuito de inversor de puente completo.

Como se ha explicado anteriormente, el calentador de induccion LCR 20 esta compuesto por la bobina de calentamiento 22 y el condensador de resonancia 24 conectados en serie entre sf, y la bobina de calentamiento 22 se denomina en la figura 1, como circuitos equivalentes de inductancia L y resistencia de carga R. En este dibujo, ilustrado anteriormente, la inductancia L es el sujeto calentado P tal como una sarten. Cuando se suministra con corriente de alta frecuencia, la bobina de calentamiento 22 genera un campo magnetico alternativo que enlaza magneticamente con el sujeto calentado P hecho de material conductor, y provoca corrientes parasitas dentro del sujeto calentado P, calentando de este modo el propio sujeto calentado.

En general, la resistencia de carga R del calentador de induccion LCR 20 vana de acuerdo con la existencia y/o situacion de posicion (area y posicion de ajuste) de la sarten P, es decir, con campo magnetico alterno que se enlaza magneticamente con la sarten P. Asf, la resistencia de carga R del calentador de induccion LCR 20 es equivalente a la resistencia de cableado Rc de la bobina de calentamiento 22 cuando no hay ninguna sarten P sobre la bobina de calentamiento P, ademas de una resistencia aparente Rl de la sarten P aparecida cuando la sarten P se coloca sobre la bobina de calentamiento (es decir, R = Rc + Rl).

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Debe observarse que cualquier tipo de detectores de tension comunmente conocidos en la tecnica pueden usarse como el detector de tension de accionamiento 30 para detectar la tension de accionamiento (tension de salida) V a traves del calentador de induccion LCR 20. Ademas, se puede utilizar cualquier tipo de detectores de corriente como el detector de corriente de accionamiento 32 para detectar la corriente de accionamiento (corriente de salida) I a traves del calentador de induccion LCR 20, tal como un transformador de corriente.

El sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 de la presente invention incluye ademas un extractor 40 de componente primario conectado electricamente con el detector 30 de tension de accionamiento y el detector 32 de corriente de accionamiento. Como se ha descrito anteriormente, aunque el circuito de accionamiento 14 es un inversor que tiene elementos de conmutacion tales como IGBTs (transistores bipolares de puerta aislada), cada uno de los IGBTs del circuito de accionamiento 14 es accionado por una senal de control (senal de puerta) que tiene una frecuencia de accionamiento dada (30 kHz, por ejemplo), el detector de tension de accionamiento 30 y el detector de corriente de accionamiento 32 detectan la tension de accionamiento modulada de alta frecuencia V y la corriente de accionamiento I, como se muestra en la figura 2, que contienen una pluralidad de componentes de orden de la tension de accionamiento V y de la corriente de accionamiento I, respectivamente.

La tension de accionamiento modulada de alta frecuencia V y la corriente de accionamiento I se expresan generalmente como una forma de onda compuesta que contiene multiples componentes de orden de formas de onda de tension de accionamiento y formas de onda de corriente de accionamiento que tienen componentes de orden superior de multiple integral de la frecuencia de accionamiento, respectivamente.

El extractor de componentes primarios 40 de acuerdo con la presente invencion esta adaptado para extraer solamente los componentes primarios de la tension de accionamiento detectada V y la corriente de accionamiento detectada I, cada una de los cuales tiene la misma frecuencia que la frecuencia de accionamiento. El extractor de componentes primarios 40 esta adaptado para extraerlos, muestreando datos de la tension de accionamiento V y de la corriente de accionamiento I a una frecuencia de muestreo igual a dos o mas veces (multiple integral) de la frecuencia de accionamiento, y realizando una transformation discreta de Fourier con los datos muestreados de la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I.

De manera mas tangible, el extractor de componentes primarios 40 incluye un convertidor A/D (no mostrado) para convertir la tension de accionamiento analogica V y la corriente de accionamiento I en multiples datos digitales a la frecuencia de muestreo superior a la frecuencia de accionamiento para extraer los componentes primarios de la tension de accionamiento de muestreo V y la corriente de accionamiento I a partir de los multiples componentes de orden de datos muestreados de la tension de accionamiento V y de la corriente de accionamiento I. Debe tenerse en cuenta que el extractor de componentes primarios 40 puede utilizar cualquier tipo de algoritmos comercialmente disponibles para extraer los componentes primarios (componentes de primer orden de datos muestreados) de la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I de los componentes de orden multiple de los datos muestreados.

Mientras tanto, el extractor de componentes primarios 40 esta disenado para procesar los componentes primarios de la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I expresada mediante una notation compleja como sigue:

s\ ~ h Re + 7 X h fm ^

en el que V1, I1 indican los componentes primarios de la tension de accionamiento V y de la corriente de accionamiento I. Ademas, ViRe, IiRe indican partes reales de V1, Ii; mientras que Viim, Iiim indican partes imaginarias de Vi, Ii, respectivamente; y j es una unidad imaginaria.

La impedancia Z del calentador de induccion LCR 20 y el desplazamiento de fase 0 entre la tension de accionamiento V1 y la corriente de accionamiento I1 (la fase de la tension de accionamiento V1 sobre la corriente de accionamiento I1, o la fase de la impedancia Z) se expresan como sigue:

z = v/i,

9 = arctan (im (Z)/ Re(Z)) ,j,

en el que Im(Z) y Re(Z) indican la parte real y la parte imaginaria de la impedancia Z, respectivamente. El desplazamiento de fase 0 puede expresarse con el "arcoseno" o el "arcocoseno" en lugar del "arcotangente", lo cual puede ser mas beneficioso porque el "arcotangente" probablemente diverge y contiene muchos errores de calculo en el desplazamiento de fase 0 cercano a 90°.

El sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 de la presente invencion incluye ademas un controlador 50

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conectado electricamente tanto al circuito de accionamiento 14 como al extractor de componente primario 40, como se ilustra en la figura 1. El controlador 50 de la presente invention esta adaptado para calcular la impedancia Z del calentador de induction LCR 20 y el desplazamiento de fase 0 entre la tension de accionamiento V1 y la corriente de accionamiento I1 basandose en la Formula (2) anterior, y para aplicar una serie de senales de control de accionamiento apropiadas (senales de puerta) al circuito de accionamiento 14 en consecuencia.

Ademas, el controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular la potencia electrica efectiva WE y la corriente efectiva IE como sigue:

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en el que I1* es una conjugation compleja de la corriente de accionamiento I1.

Como se ha explicado anteriormente, basandose en la tension de accionamiento primaria V1 y la corriente de accionamiento primaria I1, el controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular la impedancia Z del calentador de induccion LCR 20, el desplazamiento de fase (argumento) 0 entre la tension de accionamiento primaria V1 y la corriente de accionamiento primaria I1, la potencia electrica efectiva WE y la corriente efectiva IE.

Por otro lado, en un circuito LCR tipico que incluye el calentador de induccion LCR 20, parametros tales como la resistencia de carga R, la impedancia Z, la inductancia L y la frecuencia de resonancia Fr de la bobina de calentamiento 22 se pueden expresar como sigue:

r = we/ie2

Z = R + jx(coL-\/a)C)

L = (R tan 6 +1/coC)/ co

Fr = \/2k4~LC '.-(4),

en el que w es la frecuencia f de los componentes primarios (igual que la frecuencia de accionamiento por definition, w = 2nf), y C es la capacitancia del condensador de resonancia 24, ambos conocidos. El controlador 50 de la presente invencion es capaz de calcular adicionalmente la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R (= RC + Rl) basada en la Formula (4) con la fase 0 calculada por la Formula (2).

Similarmente, se puede usar otro enfoque para el calculo de la frecuencia de resonancia Fr tal como se describe en el presente documento. Como se ha explicado anteriormente, la resistencia de carga R y la impedancia Z se replican como sigue:

Z - Vx/lx

Z - R + jx(mL~ 1/mC)

Mediante la modification de la Formula (5), la inductancia L puede expresarse como sigue:

R = R e(z)

L = (lra(z)+ 1/coC)/ CO ^

Por lo tanto, el controlador 50 es capaz de calcular la frecuencia de resonancia Fr con la inductancia L calculada por la Formula (6) y la capacitancia C conocida del condensador de resonancia 24.

Fr = x/lnJEc (7)

Como se describira aqm en detalle, para cada una de las bobinas de calentamiento, al calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L) y la resistencia de carga R de los componentes primarios de la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I, el controlador 50 de la presente invencion es capaz de determinar instantaneamente la situation de colocation del sujeto calentado P (incluyendo si la sarten P esta o no sobre la bobina de calentamiento) asi como el material del sujeto calentado P, y controlar la potencia electrica de los circuitos de accionamiento 14 segun una relation de la resistencia de carga R influenciada por la sarten P para cada una de

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las bobinas de calentamiento.

Debe observarse que el controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L de la bobina de calentamiento 22) y la resistencia de carga R, de los componentes primarios de la tension de accionamiento modulado de alta frecuencia V y la corriente de accionamiento I detectada dentro de un solo "ciclo de accionamiento de la bobina" como se muestra en la figura 2 (en aproximadamente 33 microsegundos a la frecuencia de accionamiento de 30 kHz), en un periodo de tiempo bastante corto.

En este caso, se hara una descripcion detallada con algunos ejemplos de como el controlador 50 de la presente invencion determina la situacion de colocacion (area de colocacion sobre la bobina de calentamiento) de la sarten P tras el calculo de la frecuencia de resonancia Fr y de la resistencia de carga R.

Las figuras 3A, 3B y 3C son vistas en planta desde arriba de la bobina de calentamiento 22 y una pluralidad de discos 26 dispuestos sobre la bobina de calentamiento.

Se preparan cuatro discos 26 que estan hechos de hierro, acero inoxidable magnetico, acero inoxidable no magnetico y aluminio. Cada uno de los discos 26 se considera una pseudo-sarten P. Los diametros de la bobina de calentamiento 22 y el disco 26 son de aproximadamente 180 mm y aproximadamente 200 mm, respectivamente, y el espesor de cada disco 26 es de aproximadamente 1,5 mm. En la figura 3A, el disco 26 esta dispuesto sobre un centro (denominado centro O) de la bobina de calentamiento 22, cuya situacion de colocacion se denomina "tasa de superposicion del 100 %".

Ademas, en las figuras 3B y 3C, los discos 26 estan separados del centro, de modo que los extremos perifericos E de los mismos se situan en un 75 % y un 50 % del diametro de la bobina de calentamiento 22, cuyas situaciones de colocacion se denominan "tasa de superposicion del 75 %" y "tasa de superposicion del 50 %", respectivamente. Por lo tanto, la situacion de colocacion con la tasa de superposicion del 50 % significa que el disco 26 tiene el extremo periferico E del disco 26 situado en el centro O de la bobina de calentamiento 22.

Despues de que cada uno de los discos 26 hechos de hierro, acero inoxidable magnetico, acero inoxidable no magnetico y aluminio se coloque sobre la bobina de calentamiento 22 de manera que la tasa de superposicion sea del 100 %, 75 % y 50 % (correspondiente a las figuras 3A, 3B y 3C, respectivamente), la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se calculan a partir de los componentes primarios de la tension de accionamiento V y de la corriente de accionamiento I como se ha explicado anteriormente, y se representan en un mapa (diagrama) como se muestra en la figura 4A. Ademas, cuando no se coloca ningun disco sobre la bobina de calentamiento 22 (por lo tanto, la situacion de colocacion sin carga), la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se calculan en un punto marcado por un doble cfrculo en las figuras 4A y 4B.

En la presente invencion, para cada uno de los discos 26 hechos de materiales diferentes, los puntos trazados (Fr, R) que tienen las tasas de superposicion de 100 %, 75 % y 50 % pueden alinearse continuamente, para definir una "region de supresion de accionamiento" que tiene la tasa de superposicion inferior al 50 %, como se muestra mediante un sombreado en la figura 4B. Por lo tanto, cuando se detecta el punto de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R que cae dentro de la region de supresion de accionamiento predeterminada que tiene la tasa de superposicion inferior al 50 %, el controlador 50 de la presente invencion puede operar para controlar el circuito de accionamiento 14 para no suministrar la energfa electrica al calentador de induccion LCR 20, puesto que determina que la sarten P esta insuficientemente colocada sobre la bobina de calentamiento 22 o simplemente hay un objeto pequeno sobre la misma.

Aparentemente, el umbral de la tasa de superposicion para determinar la supresion de la fuente de alimentacion electrica no esta limitado al 50 %, que puede ser inferior al 40 % o inferior al 60 %.

Como se ha explicado anteriormente, el controlador 50 de la presente invencion incluye una memoria que almacena la region predeterminada de supresion de accionamiento que protube el suministro de la corriente de alta frecuencia al calentador de induccion LCR 20 y esta adaptada para controlar el circuito de accionamiento 14, permitiendo la corriente de alta frecuencia al calentador de induccion LCR 20 solo cuando los parametros detectados de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se situan fuera de la region de supresion de accionamiento. Ademas, la region de supresion de accionamiento puede extenderse sobre una region de menor resistencia de carga R, como se muestra en la figura 4B para no calentar la sarten P hecha de aluminio. De este modo, la region de supresion de accionamiento puede ajustarse arbitrariamente o seleccionarse de acuerdo con su especificacion.

Alternativamente, la memoria del controlador 50 puede almacenar una expresion de funcion que define la region predeterminada de supresion de accionamiento con la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R. Por ejemplo, varios puntos (Fr, R) que tienen la tasa de superposicion minima predeterminada, por ejemplo, 50 %, para cuatro discos 26 de material diferente, tal como acero inoxidable magnetico, estan conectados continuamente mediante un conjunto de lmeas rectas o curvas, y el controlador 50 puede definir y almacenar funciones de supresion de accionamiento que pueden ser funciones de orden n lineales, cuadricas o superiores (n indica un numero natural mayor que dos) siguiendo las lmeas rectas o curvas que definen la region de supresion de accionamiento.

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Las funciones de supresion de accionamiento pueden expresarse como R < pi x Fr + qi, donde pi y qi son coeficientes para i = 1, 2, 3, ■■■. De este modo, el controlador 50 esta adaptado para controlar el circuito de accionamiento 14, permitiendo la corriente de alta frecuencia al calentador de induccion LCR 20 solo cuando los parametros calculados de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se encuentran fuera de la region de supresion de accionamiento definida por las funciones de supresion de accionamiento.

Tambien mientras se conectan continuamente puntos que muestran las tasas de superposicion del 100 %, 75 % y 50 %, la tasa de superposicion del disco 26 hecha de cualquier material se puede estimar basandose en la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R, como se muestra en la figura 4B. Por ejemplo, cuando la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R representadas por un signo de estrella en la figura 4B, el controlador 50 de la presente invencion determina que la sarten P esta sobre la bobina de calentamiento 55 a la tasa de superposicion del 75 %, puesto que el punto trazado se situa en la lmea discontinua que conecta continuamente la tasa de superposicion del 75 %.

Ademas, dado que el controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular rapidamente la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R de los componentes primarios de la tension de accionamiento modulada de alta frecuencia V y la corriente de accionamiento I detectada dentro de un unico ciclo (dentro de unos 33 microsegundos a la frecuencia de accionamiento de 30 kHz), para evitar el calentamiento del objeto pequeno que no se ha de calentar. Esto asegura un sistema mas seguro y ahorra energfa electrica eliminando el consumo indeseado de energfa en ninguna carga de la bobina de calentamiento.

En otras palabras, de acuerdo con la presente invencion, el calculo de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R contribuyen a determinaciones rapidas del material y la situacion de colocacion de la sarten P (es decir, cuanta area de la sarten P esta colocada sobre la bobina de calentamiento 22) para facilitar el calentamiento de la sarten P bajo la condicion de calentamiento optimo para el material y la situacion de colocacion de la sarten P.

En lo anterior, el controlador 50 esta adaptado para detectar la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R. Alternativamente, el controlador 50 puede estar disenado para calcular la inductancia L de la bobina de calentamiento 22 y la resistencia de carga R, para controlar el circuito de accionamiento 14. Las figuras 5A y 5B son mapas (diagramas) que muestran una relacion entre la inductancia L de la bobina de calentamiento 22 y la resistencia de carga R calculada a partir de los componentes primarios de la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I, que son similares a las figuras 4A y 4b. Cuando no se coloca ningun disco (es decir, la situacion de colocacion sin carga), la inductancia L y la resistencia de carga R se obtienen en un punto marcado por un doble cfrculo en las figuras 5A y 5B.

El controlador 50 puede operar para controlar el circuito de accionamiento 14, permitiendo la corriente de alta frecuencia al calentador de induccion LCR 20 solamente cuando los parametros detectados de la inductancia L y la resistencia de carga R estan fuera de la region de supresion de accionamiento (mostrada mediante un sombreado en la figura 5B). El umbral de la tasa de superposicion para determinar la supresion de la fuente de alimentacion electrica se puede fijar como inferior al 40 %. Ademas, la region de supresion de accionamiento puede estar definida para no calentar la sarten P hecha de aluminio.

Alternativamente, el controlador 50 puede estar adaptado para almacenar una expresion de funcion, por avanzado, que define la region predeterminada de supresion de accionamiento con la inductancia L y la resistencia de carga R. Por ejemplo, varios puntos (L, R) que tienen la tasa de superposicion minima predeterminada, por ejemplo, 50 %, para cuatro discos 26 de material diferente, tal como acero inoxidable magnetico, estan conectados continuamente mediante un conjunto de lmeas rectas o curvas, y el controlador 50 puede definir y almacenar funciones de supresion de accionamiento que pueden ser funciones de orden n lineales, cuadricas o superiores (n indica un numero natural mayor que dos) siguiendo las lmeas rectas o curvas que definen la region de supresion de accionamiento.

Las funciones de supresion de accionamiento pueden expresarse como R < pi x L + qi, donde pi y qi son coeficientes para i = 1, 2, 3, ■■■. De este modo, el controlador 50 esta adaptado para controlar el circuito de accionamiento 14, permitiendo la corriente de alta frecuencia al calentador de induccion LCR 20 solo cuando los parametros calculados de la inductancia L y la resistencia de carga R se encuentran fuera de la region de supresion de accionamiento definida por las funciones de supresion de accionamiento.

Tambien mientras se conectan continuamente puntos que muestran las tasas de superposicion del 100 %, 70 % y 40 % como se muestra en la figura 5B, se puede estimar la tasa de superposicion del disco 26 hecho de cualquier material basandose en la inductancia L y en la resistencia de carga R. Por ejemplo, cuando la inductancia L y la resistencia de carga R representadas por un signo de estrella en la figura 5b, el controlador 50 de la presente invencion determina que la sarten P se apoya sobre la bobina de calentamiento 55 a una velocidad de superposicion del 70%, puesto que el punto trazado se situa en la lmea discontinua que conecta continuamente la tasa de superposicion del 70 %.

En general, es bien conocido que la sarten P puede calentarse de la manera mas eficaz cuando la frecuencia de accionamiento es igual a la frecuencia de resonancia unica para la sarten P. El controlador 50 de la presente

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invention encuentra la frecuencia de resonancia Fr, para elegir la frecuencia de accionamiento igual a la frecuencia de resonancia Fr. Ademas, la frecuencia de accionamiento menor que la frecuencia de resonancia Fr proporciona un efecto adverso sobre los elementos de conmutacion, tales como IGBTs, por lo tanto, si la frecuencia de resonancia Fr no se identifico exactamente en la tecnica convencional, la frecuencia de accionamiento se ha elegido a menudo mucho mas alta que la frecuencia de resonancia real.

Por ejemplo, la sarten P de aluminio tiene la frecuencia de resonancia Fr sustancialmente mayor que la del acero inoxidable magnetico y el sistema de coccion de calentamiento por induction 1 puede estar disenado para calentar la sarten P tanto de aluminio como de acero inoxidable magnetico. En este caso, la sarten P de acero inoxidable magnetico debe calentarse a una frecuencia de accionamiento superior, incluso a la frecuencia de resonancia Fr de la sarten P de aluminio, lo que limitaria la corriente de Foucault generada en la sarten P de acero inoxidable magnetico y, por lo tanto, la sarten P de acero inoxidable magnetico no podria suministrarse con potencia tanto como aquella, que de otro modo podria suministrarse a la frecuencia de resonancia Fr de la sarten P de acero inoxidable magnetico.

Esto reduciria sustancialmente el rendimiento del sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 para proporcionar a la bobina de calentamiento potencia suficiente. Sin embargo, de acuerdo con la detection de carga de la presente invencion, la frecuencia de resonancia Fr de la sarten P puede detectarse instantaneamente como se ha descrito anteriormente, por lo que la frecuencia de accionamiento para optimizar la potencia de calentamiento deseada puede determinarse rapidamente, de manera que el rendimiento el sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 se puede maximizar.

Aunque se utiliza un transformador de corriente para el detector de corriente de accionamiento 32 en la description anterior, alternativamente, se puede usar un detector de tension de condensador 34 para determinar la corriente de accionamiento a traves del calentador de induccion LCR 20 detectando la tension de la capacitancia a traves de la capacitancia de resonancia 24. La figura 6 es un diagrama de bloques de circuito esquematico alternativo similar a la figura 1.

Como se ilustra en la figura 6, el sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 incluye el detector de tension de condensador 34 conectado electricamente con el extractor de componentes primarios 40, para medir una tension de capacitancia VC a traves de la capacitancia de resonancia 24. Similar a la tension de accionamiento V, la tension de capacitancia VC contiene componentes de orden superior de multiplo integral de la frecuencia de accionamiento. De este modo, el extractor de componentes primarios 40 puede operar para extraer el componente primario (o componente de primer orden que tiene la frecuencia igual que la frecuencia de accionamiento) de la tension de capacitancia VC, realizando la transformation discreta de Fourier con los datos muestreados de la tension de capacitancia Vc, que tambien puede expresarse mediante una notation compleja. Existe una relation entre el componente primario de la tension de capacitancia Vc, y la corriente de accionamiento I, como sigue:

Vcx = Ix /jcoC

h — jcoCVC] ...(8),

en el que w es la frecuencia f de los componentes primarios (igual que la frecuencia de accionamiento por definition, w = 2nf), y C es la capacitancia del condensador de resonancia 24, que son conocidos. Como se ve claramente a partir de la Formula (8), la corriente de accionamiento I1 tiene una fase que avanza por delante de la tension de capacitancia VC mediante n/2, es decir, 90°. Por lo tanto, cuando la tension de capacitancia VC1 se expresa mediante una notacion compleja, el componente primario de la corriente de accionamiento I1 se puede calcular facilmente, como sigue:

VCi =a +/xb

Ji = (~b + 7 x a) X coC (9)

Basandose en la corriente de accionamiento I1, la frecuencia de resonancia Fr (o la inductancia L de la bobina de calentamiento 22) y la resistencia de carga R se calculan como se ha descrito anteriormente para determinar el material de la sarten y la situation de colocation (incluyendo si la sarten P se coloca o no sobre la bobina de calentamiento 22). Ademas, dado que el transformador de corriente relativamente caro puede ser reemplazado por el detector de tension de condensador 34 para detectar la corriente de accionamiento a un coste mas razonable, de manera que se puede reducir el coste de fabrication de los sistemas de coccion de calentamiento por induccion.

En la descripcion anterior, el extractor de componentes primarios 40 se utiliza para extraer los componentes primarios de la tension de accionamiento V detectada por el detector de tension de accionamiento 30 y la corriente de accionamiento I detectada por el detector de corriente de accionamiento 32, se puede utilizar extractor de componentes de orden n para extraer n-esimos componentes de la tension de accionamiento V y de la corriente de accionamiento I para calcular la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R.

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En general, cuando se calienta por induccion el sujeto calentado P de aluminio, se requiere suministrar a la bobina de calentamiento, la corriente modulada de alta frecuencia que tiene una frecuencia mayor que la requerida para calentar por induccion el sujeto calentado P de hierro. Se ha propuesto el denominado sistema de coccion de calentamiento por induccion "totalmente metalico" que esta adaptado para calentar sartenes de cualquier metal que tenga esta conductividad electronica y permeabilidad magnetica, tal como aluminio (por ejemplo, patente japonesa JP 3 460 997 B), y ahora esta disponible comercialmente. La presente invencion se puede incorporar tambien en el sistema de coccion de calentamiento por induccion "totalmente metalico".

Al calentar la sarten P de aluminio con la corriente de accionamiento I de frecuencia igual a n veces de la frecuencia de accionamiento, a menudo se controla de tal manera que se reduce el componente primario de la corriente de accionamiento y el componente de orden n de la corriente de accionamiento aumenta.

En el caso en que los componentes de orden n (por ejemplo, terceros componentes) de la corriente de accionamiento I y de la tension de accionamiento V sean mayores que su componente primario, el extractor de componentes de orden n puede seleccionar los componentes de orden n para el calculo instantaneo de la frecuencia de resonancia Fr y de la resistencia de carga R de una manera similar a la descrita anteriormente. En este ejemplo, este calculo con los componentes de orden n elimina ventajosamente la necesidad de aumentar la resolucion del convertidor A/D.

Aunque no se ilustra en detalle, se puede obtener un mapa (diagrama) que muestra una relacion entre la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R calculada a partir de los n-esimos componentes de la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I, que es similar a la figura 4A. Sin embargo, la resistencia de carga del disco de aluminio es mayor que la de la figura 4A, ya que la frecuencia de resonancia es mayor. De este modo, el controlador 50 es operable para calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L) y la resistencia de carga R de los componentes de orden n de la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I.

Mientras tanto, como la tension aplicada a traves del calentador de induccion LCR 20 da impacto directo sobre la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I como se muestra en la figura 2, es preferible conformar su forma de onda como completamente plana. Aunque la tension de la fuente de alimentacion comercial 10 se rectifica mediante el circuito de rectificacion 12 como se muestra en la figura 1, se requiere un condensador de alisado con una capacitancia bastante grande para rectificar completamente en corriente continua sin ninguna pulsacion.

Por otra parte, como el condensador de alisado con esta gran capacidad reduce la eficiencia de la potencia, no es practico usarlo. Mas bien, en realidad, especialmente cuando la potencia suministrada a la bobina de calentamiento 20 es sustancial, incluso despues de que la tension a traves del calentador de induccion LCR 20 se rectifica mediante el circuito de rectificacion 12, tiene una forma de onda similar a una serie de medias ondas.

De este modo, aunque es ventajoso utilizar eficientemente el intervalo dinamico de la salida de tension desde el extractor de componentes primarios 40 (convertidor A/D), como la variacion de la forma de onda de la tension rectificada es relativamente menor cerca del pico de tension, el controlador 50 esta preferiblemente adaptado para realizar la deteccion de carga cerca del pico de la forma de onda de la tension.

Por ejemplo, cuando una forma de onda de la tension rectificada que es similar a una serie de medias ondas tiene un ciclo Ca (ciclo de suministro de energfa) de aproximadamente 16,6 milisegundos a una frecuencia de CA de 60 Hz y un ciclo de accionamiento de la bobina de aproximadamente 40 microsegundos a una frecuencia de accionamiento de 25 kHz, el controlador 50 esta preferiblemente adaptado para realizar la deteccion de carga en uno de los ciclos de CA cerca del pico de forma de onda y durante un ciclo de accionamiento de bobina de 40 microsegundos.

Como se ha explicado anteriormente, el proceso de la deteccion de carga de acuerdo con la presente invencion se utiliza para determinar instantaneamente la situacion de colocacion (area de colocacion) y el material de composicion del sujeto calentado P, asf como la frecuencia de accionamiento optima de la corriente de alta frecuencia suministrada al calentar el sujeto calentado P.

Realizacion 1

Ahora, al considerar el proceso de deteccion de carga como se ha descrito anteriormente, la realizacion 1 del sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 se describira aqrn en detalle con referencia a las figuras 7-10. La figura 7 es una vista en planta desde arriba de la bobina de calentamiento 22 de la realizacion 1, que incluye una bobina central 22a formada enrollando un alambre conductor en un plano y una bobina periferica 22b formada enrollando otro alambre conductor concentricamente alrededor de la bobina central 22a. La bobina central 22a y la bobina periferica 22b estan situadas cerca y estan adaptadas para calentar una sola sarten P en cooperacion entre sf. Sin limitacion, dos de las sub-bobinas (la bobina central 22a y la bobina periferica 22b), la bobina de calentamiento 22 de la presente invencion puede incluir tres o mas sub-bobinas mientras calienten de una unica sarten P en cooperacion entre sf.

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La figura 8 es un diagrama de bloques de circuito esquematico del sistema de coccion de calentamiento por induccion 1, que incluye generalmente dos circuitos rectificadores 12a, 12b adaptados para rectificar corriente alterna bifasica o trifasica de la fuente de alimentacion comercial 10 a circuitos de accionamiento de corriente continua 14a, 14b adaptados para suministrar corriente de alta frecuencia de una frecuencia de accionamiento dada a las bobinas de calentamiento 22a, 22b, calentadores de induccion LCR 20a, 20b compuestos de bobinas de calentamiento 22a, 22b y condensadores de resonancia 24a, 24b conectados en serie entre su Ademas, el sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 incluye detectores de tension de accionamiento 30a, 30b adaptados para detectar la tension de accionamiento a traves del calentador de induccion LCR 20a, 20b, y detectores de corriente de accionamiento 32a, 32b adaptados para detectar la corriente de accionamiento a traves del calentador de induccion LCR 20a, 20b.

Ademas, incluye extractores de componentes primarios 40a, 40b conectados con los detectores de tension de accionamiento 30a, 30b y con los detectores de corriente de accionamiento 32a, 32b, y un controlador 50 conectado con los circuitos de accionamiento 14a, 14b y con extractores de componentes primarios 40a, 40b. Como cada uno de los componentes mostrados en la figura 8 tiene una estructura y una caractenstica iguales a las descritas anteriormente con la figura 1, no se eliminara ninguna descripcion duplicada de los componentes comunes.

A continuacion, haciendo referencia a la figura 9, se describira en detalle un proceso de control del controlador 50 de la Realizacion 1. La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de control de la Realizacion 1. Se describira un ejemplo en el que el controlador 50 controla los circuitos de accionamiento 14a, 14b para suministrar corriente de alta frecuencia de una frecuencia de accionamiento dada a las bobinas de calentamiento 22a, 22b, despues de que un usuario opere un interruptor de inicio (no mostrado) para empezar a cocinar.

En la etapa ST11 (periodo de deteccion de carga), el controlador 50 realiza la deteccion de carga para la bobina central 22a y la bobina periferica 22b. De este modo, el controlador 50 controla en primer lugar los circuitos de accionamiento 14a, 14b para suministrar corriente de alta frecuencia de una frecuencia de deteccion dada Fsi a las bobinas de calentamiento 22a, 22b. A continuacion, el controlador 50 controla los detectores de tension de accionamiento 30a, 30b y los detectores de corriente de accionamiento 32a, 32b para detectar la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I, y los extractores de componentes primarios 40a, 40b para extraer los componentes primarios de la tension de accionamiento V detectada y la corriente de accionamiento I detectada para calcular la resistencia de carga Ri, R2 y la frecuencia de resonancia Fri, Fr2 de las bobinas de calentamiento 22a, 22b, respectivamente.

Como se ha indicado anteriormente, como la frecuencia de accionamiento inferior a la frecuencia de resonancia Fr de la sarten P proporciona un efecto adverso a los elementos de conmutacion tales como IGBTs de los circuitos de accionamiento 14a, 14b, la frecuencia de deteccion Fsi en el penodo de deteccion de carga en el inicio de la coccion se selecciona preferiblemente como el mismo o suficientemente alto para que la frecuencia maxima de resonancia Fr entre las sartenes P pueda utilizarse posiblemente para el calentamiento por induccion. Por lo tanto, la sarten P de aluminio tiene la frecuencia de resonancia Fr mas alta entre las sartenes P usadas para cocinar, y la frecuencia de resonancia Fr de la sarten P de aluminio es de 30 kHz, donde la sarten P cubre una totalidad de las bobinas de calentamiento (tasa de superposicion del 100 % en el mapa de la figura 4A), entonces la frecuencia de deteccion Fsi se selecciona preferiblemente como, por ejemplo, 35 kHz (Fsi = 35 kHz).

Cuando se asume un material que tiene incluso una frecuencia de resonancia Fr mas alta, es mas preferible seleccionar la frecuencia de deteccion Fsi en el periodo de deteccion de carga mucho mas alta que la anterior. Debe tenerse en cuenta que a medida que la frecuencia de deteccion Fsi se ajusta mas alta, los convertidores A/D utilizados para los extractores de componentes primarios 40a, 40b tambien deben tener una frecuencia de muestreo mas alta. Sin embargo, dado que los convertidores A/D que operan a una frecuencia de muestreo mas alta (por ejemplo, convertidores A/D de tipo de super alta velocidad) son mas caros y, por lo tanto, para minimizar el coste de fabricacion, la frecuencia de deteccion Fsi se selecciona preferiblemente como la mas baja posible.

Ademas del material de la sarten P, la frecuencia de resonancia Fr vana dependiendo de una especificacion de diseno, tal como el tamano, la forma, la disposicion de las bobinas de calentamiento 22a, 22b y la capacitancia del condensador de resonancia 24, por lo tanto, la frecuencia de resonancia Fr preferiblemente se selecciona para cada producto del sistema de coccion de calentamiento por induccion 1.

Tambien debe observarse que especialmente cuando la deteccion de la carga se realiza simultaneamente para la bobina central 22a y para la bobina periferica 22b, si la corriente de alta frecuencia suministrada a las bobinas de calentamiento tiene una frecuencia diferente entre sf, puede generarse un ruido de golpeo audible correspondiente a la diferencia de frecuencia, lo que hace que un usuario este bastante incomodo. Por lo tanto, con la deteccion de carga simultanea para la bobina central 22a y para la bobina periferica 22b, la frecuencia de deteccion Fsi de la corriente de alta frecuencia debe ser la misma, mientras que, con la deteccion de carga no simultanea, la frecuencia de deteccion Fsi puede ser diferente entre sf.

En la etapa ST12, el controlador 50 compara la frecuencia de resonancia calculada Fri y la resistencia de carga calculada Ri con el mapa mostrado en la figura 4B y almacenada previamente en la memoria (no mostrada), determinando de este modo si la sarten P esta sobre la bobina central 22a, es decir, si el punto calculado (Fri, Ri)

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esta situado dentro o fuera de la region de supresion de accionamiento en el mapa. Cuando el controlador 50 determina que la sarten P esta sobre la bobina central 22a (en el caso de "SP'), similarmente en la etapa ST13, el controlador 50 compara la frecuencia de resonancia Fr2 calculada y la resistencia de carga R2 calculada con el mapa mostrado en la figura 4B y almacenado previamente en la memoria (no mostrada), para determinar de este modo si la sarten P esta sobre la bobina periferica 22b.

Cuando el controlador 50 determina que la sarten P no esta sobre la bobina central 22a (en el caso de "No" en la etapa ST12), puede controlar cada uno de los circuitos de accionamiento 14a, 14b para detener el suministro de corriente de alta frecuencia a la bobina de calentamiento 22, con la suposicion de que se coloca un objeto metalico pequeno, tal como una cuchara, pero la sarten P esta colocada.

Cuando el controlador 50 determina que la sarten P esta sobre la bobina central 22a y sobre la bobina periferica 22b, en la etapa ST14, el controlador 50 ajusta o define la frecuencia de accionamiento Fd como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada Fri, Fr2 de las bobinas de calentamiento 22a, 22b mas una frecuencia aditiva AF predeterminada.

Fp ~'Fti +.AF en el que Ff\ > Fr%

F0 = Frz+AF enelque Fr}<Fr2 (10)

La frecuencia aditiva AF puede ser un valor fijo predeterminado (una frecuencia constante) tal como 3 kHz o un valor ponderado de acuerdo con el material de la sarten P detectado en la deteccion de carga. La frecuencia aditiva AF puede seleccionarse como 2 kHz, 2,5 kHz y 3 kHz, de acuerdo con la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R calculada en la deteccion de carga que estan proximas a las de la sarten P de acero inoxidable magnetico, acero inoxidable no magnetico y hierro, respectivamente. De este modo, la frecuencia aditiva AF puede ponderarse sobre el material que compone la sarten P.

Tambien la frecuencia aditiva AF puede ponderarse dependiendo de la frecuencia de resonancia calculada Fr y, por ejemplo, la frecuencia aditiva aF puede seleccionarse como 2 kHz o 3 kHz de acuerdo con la frecuencia de resonancia calculada Fr que es inferior o superior a 23 kHz. De este modo, la frecuencia aditiva AF puede ponderarse dependiendo de la frecuencia de resonancia calculada Fr de la sarten P.

En la etapa ST15 (periodo de accionamiento), el controlador 50 controla los circuitos de accionamiento 14a, 14b para suministrar corriente de alta frecuencia de la frecuencia de accionamiento Fd como se definio anteriormente, a la bobina central 22a y a la bobina periferica 22b. Cuando los circuitos de accionamiento 14a, 14b estan disenados para operar a una frecuencia discreta (por ejemplo, frecuencia discreta con un incremento de 1 kHz en un intervalo entre 20 kHz a 35 kHz), el controlador 50 controla los circuitos de accionamiento 14a, 14b, que pueden seleccionar una de la frecuencia de accionamiento discreta como la mas proxima y mas alta que la frecuencia de accionamiento Fd definida.

Las figuras 10A y 10B son diagramas de temporizacion que ilustran esquematicamente el periodo de deteccion de carga (o el periodo de deteccion de la sarten) y el periodo de accionamiento del proceso de control mencionado anteriormente. En las figuras 10A y 10B, la longitud lateral (t) de un cuadrado corresponde a un semiciclo de la fuente de energfa comercial. En el periodo de deteccion de carga, la corriente de alta frecuencia de la frecuencia de deteccion Fsi se suministra durante ventanas de tiempo mostradas por un sombreado transversal, y en el periodo de accionamiento, la corriente de alta frecuencia de la frecuencia de accionamiento definida Fd se suministra para una coccion real durante las duraciones de tiempo mostradas mediante un sombreado simple. Las ventanas de tiempo en blanco en el grafico indican que no se suministra corriente de alta frecuencia.

Como se ha explicado anteriormente, incluso despues de que se haya rectificado la tension de la fuente de alimentacion comercial 10, la forma de onda de la tension rectificada no puede ser completamente plana, sino que es similar a una serie de medias ondas. Dado que la variacion de la forma de onda de la tension rectificada es relativamente menor a medida que la forma de onda esta mas proxima al pico de tension, el controlador 50 realiza preferiblemente la deteccion de carga en una fase particular mas proxima al pico de la forma de onda de tension.

Aunque el controlador 50 puede realizar la deteccion de carga extrayendo los componentes primarios de la tension de accionamiento detectada V y la corriente de accionamiento detectada I solamente dentro de un unico ciclo de la frecuencia de deteccion Fsi (aproximadamente 40 microsegundos a 25 kHz), el controlador 50 puede realizar repetidamente la deteccion de carga durante todo el medio ciclo de la fuente de alimentacion comercial 10 (aproximadamente 8,3 milisegundos a 60 Hz), especialmente cuando la tension rectificada necesita algun tiempo para ser estable.

Como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 9 y en el diagrama de temporizacion de la figura 10A, el controlador 50 realiza preferentemente la deteccion de carga para la bobina central 22a y la bobina periferica 22b en secuencia, para evitar un efecto adverso debido a la induccion mutua de esas bobinas. Alternativamente, el controlador 50 puede realizar la deteccion de carga simultaneamente para las bobinas cuando ninguna induccion

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mutua da un impacto adverso sobre la deteccion de carga. Dicha deteccion simultanea de carga para multiples bobinas requiere un circuito de retencion de muestras mediante multiples convertidores A/D, o un unico convertidor A/D de alta velocidad capaz de conmutar a alta velocidad con costes mas elevados.

Tambien en la deteccion de carga, aunque son necesarios los componentes primarios de la tension de accionamiento detectada V y la corriente de accionamiento detectada I dentro de al menos un ciclo de la frecuencia de deteccion Fsi, puesto que la frecuencia de deteccion Fsi es sustancialmente mas alta que la frecuencia de la fuente de alimentacion comercial 10, se utiliza un multiplexor para conmutar multiples bobinas alternativamente, cada una en los ciclos de accionamiento de la bobina.

Cuando se realiza la deteccion de carga de las bobinas en secuencia, si la tension de accionamiento necesita poco tiempo para ser estable, la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I se pueden muestrear en una temporizacion proxima al pico de la tension rectificada, sin embargo, si la tension de accionamiento necesita algun tiempo para la estabilizacion despues de la conmutacion a cada una de las bobinas, se puede muestrear la tension de accionamiento V y la corriente de accionamiento I despues de la conmutacion para accionar las bobinas en cada pico de la tension rectificada.

Haciendo referencia de nuevo al diagrama de flujo de la figura 9, en la etapa ST13, cuando el controlador 50 determina que la sarten P no esta sobre la bobina periferica 22b (en el caso de "No"), en la etapa ST16, el controlador 50 ajusta o define de forma similar la frecuencia de accionamiento Fd como la frecuencia de resonancia calculada Fri de la bobina de calentamiento 22a mas la frecuencia de aditivo AF predeterminada. Entonces, el controlador 50 controla el circuito de accionamiento 14a para suministrar la corriente de alta frecuencia solamente a la bobina central 22a. La figura 10B es otro diagrama de temporizacion en el que ninguna sarten P esta sobre la bobina periferica 22b, de manera que solamente la bobina de calentamiento 22a se alimenta con energfa.

Como se ha explicado anteriormente, el controlador 50 de acuerdo con la presente invencion controla los circuitos de accionamiento 14a, 14b para suministrar a cada una de las bobinas de calentamiento 22 una corriente de alta frecuencia que tiene la frecuencia de accionamiento Fd mayor que la frecuencia de resonancia Fr mediante la frecuencia aditiva AF, que es optima para conseguir la potencia de calentamiento deseada con una eficiencia de calentamiento bastante alta y eliminar el riesgo del impacto adverso sobre los elementos de conmutacion, logrando asf un proceso de control seguro y fiable de los circuitos de accionamiento 14a, 14b.

Realizacion 2

Haciendo referencia a las figuras 11 y 12, se describira la realizacion 2 del sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion. El controlador 50 de la Realizacion 2 es similar al de las Realizaciones 1 excepto que despues de la primera deteccion de carga con la corriente de alta frecuencia de la frecuencia de deteccion Fsi se suministre a cada una de las bobinas de calentamiento 22 para definir la frecuencia de accionamiento Fd como la mayor de la frecuencia de resonancia calculada Fr, el controlador 50 realiza la segunda deteccion de carga con la corriente de alta frecuencia de la frecuencia de deteccion Fs2 que es la misma que la frecuencia de accionamiento definida Fd para definir una frecuencia de resonancia Fr precisa. Por lo tanto, se eliminara la descripcion duplicada en detalle para las caractensticas comunes.

De acuerdo con la Realizacion 1, la frecuencia de deteccion Fsi de la corriente de alta frecuencia suministrada a las bobinas de calentamiento 22 se selecciona como la misma frecuencia o la frecuencia maxima de resonancia Fr entre las sartenes P que pueden utilizarse posiblemente para calentamiento por induccion, por ejemplo, 35 kHz. Sin embargo, la frecuencia de resonancia Fr calculada por la deteccion de carga puede ser sustancialmente inferior a la frecuencia de deteccion Fsi, es decir, la frecuencia de resonancia real Fr de cada una de las bobinas de calentamiento 22 puede ser sustancialmente inferior a la frecuencia de deteccion Fsi. En este caso, puesto que la fase entre la corriente de accionamiento I y la tension de accionamiento V extrafda por el extractor 40 de componentes primarios esta proxima a -90°, un error aritmetico en la frecuencia de resonancia calculada Fr puede aumentar y deteriorar la precision de deteccion de carga.

Por lo tanto, de acuerdo con el sistema de coccion de calentamiento por induccion 1, el controlador 50 realiza la primera deteccion de carga con la corriente de alta frecuencia de la primera frecuencia de deteccion Fsi para calcular la frecuencia de resonancia Fr para cada una de las bobinas de calentamiento 22, y seleccionar una de las frecuencias de resonancia mas altas Fr para definir la segunda frecuencia de deteccion Fs2 de la corriente de alta frecuencia para la segunda deteccion de carga, mejorando asf la precision de deteccion de la carga.

Las figuras 11 y 12 son diagramas de flujo que ilustran el proceso de control de la Realizacion 2. Cuando un usuario comienza a cocinar, en el primer periodo de deteccion de carga (etapa ST21), el controlador 50 realiza la primera deteccion de carga para la bobina central 22a y la bobina periferica 22b a la frecuencia de deteccion Fsi. De este modo, el controlador 50 controla los circuitos de accionamiento 14a, 14b para suministrar corriente de alta frecuencia que tiene la primera frecuencia de deteccion Fsi (por ejemplo, 35 kHz) a cada una de la bobina central 22a y la bobina periferica 22b, y determina la resistencia de carga Ri, R2 y la frecuencia de resonancia Fri, Fr2 de la bobina central 22a y de la bobina periferica 22b.

En las etapas ST22, ST23, el controlador 50 determina si la sarten P esta sobre la bobina central 22a y la bobina

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periferica 22b, haciendo referencia al mapa mostrado en la figura 4B de acuerdo con la resistencia de carga calculada Ri, R2 y la frecuencia de resonancia Fri, Fr2 de las bobinas de calentamiento 22a, 22b. Al determinar que la sarten P esta sobre la bobina central 22a y la bobina periferica 22b (en el caso de "SP' en ambas etapas ST22, ST23), el controlador 50 pasa a la etapa ST24.

Al determinar que la sarten P no esta colocada sobre la bobina central 22a (en el caso de "No" en la etapa ST22), el controlador 50 controla ambos circuitos de accionamiento 14a, 14b para dejar de suministrar la corriente de alta frecuencia a la bobina central 22a y la bobina periferica 22b. Al determinar que la sarten P esta solamente sobre la bobina central 22a (en el caso de "No" en la etapa ST23), el controlador 50 pasa a la etapa "A" mostrada en otro diagrama de flujo de la figura 12A.

Como se ha explicado anteriormente, puesto que la frecuencia de deteccion Fsi para la primera deteccion de carga se selecciona como la frecuencia de resonancia maxima Fr entre las sartenes P que se puede utilizar posiblemente para el calentamiento por induccion, la frecuencia de deteccion Fr sena inferior a la frecuencia de deteccion Fsi.

En el segundo periodo de deteccion de carga (etapa ST24), el controlador 50 define la segunda frecuencia de deteccion Fs2 como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada Fri, Fr2 de la bobina central 22a y la bobina periferica 22b mas una frecuencia de aditivo AF predeterminada. Ademas, en las etapas ST25, ST26, el controlador 50 realiza la segunda deteccion de carga a la frecuencia de deteccion Fs2 para la bobina central 22a y la bobina periferica 22b para calcular la resistencia de carga Ri', R2' y la frecuencia de resonancia Fri', Fr2' de la bobina central 22a y la bobina periferica 22b.

En las etapas ST25, ST26, el controlador 50 determina si la sarten P esta sobre la bobina central 22a y la bobina periferica 22b, haciendo referencia al mapa mostrado en la figura 4B de acuerdo con la resistencia de carga Ri, R2 y la frecuencia de resonancia Fri, Fr2 de las bobinas de calentamiento 22a, 22b, que se calculan de nuevo en la etapa ST24.

Al determinar que la sarten P esta sobre la bobina central 22a y la bobina periferica 22b (en el caso de "SP' en ambas etapas ST25, ST26), el controlador 50 pasa a la etapa ST27. Al determinar que la sarten P no esta colocada sobre la bobina central 22a (en el caso de "No" en la etapa ST25), el controlador 50 controla ambos circuitos de accionamiento 14a, 14b para dejar de suministrar la corriente de alta frecuencia a la bobina central 22a y la bobina periferica 22b. Al determinar que la sarten P esta solamente sobre la bobina central 22a (en el caso de "No" en la etapa ST26), el controlador 50 pasa a la etapa "B" mostrada en otro diagrama de flujo mostrado en la figura 12B.

Dado que la segunda frecuencia de deteccion Fs2 es inferior a la primera frecuencia de deteccion Fsi y mas proxima a la frecuencia real de resonancia Fri, Fr2 de la bobina central 22a y la bobina periferica 22b, los errores aritmeticos en la frecuencia de resonancia Fri', Fr2' de la bobina central 22a y de la bobina periferica 22b calculada en la segunda deteccion de carga pueden reducirse para mejorar la precision de la deteccion de la carga.

En la etapa ST27, similar a la Realizacion 1, el controlador 50 define la segunda frecuencia de accionamiento Fd' como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada Fri', Fr2' de la bobina central 22a y la bobina periferica 22b mas una frecuencia de aditivo AF predeterminada. Ademas, en el periodo de accionamiento (etapa ST28), el controlador 50 controla los circuitos de accionamiento 14a, 14b para suministrar corriente de alta frecuencia que tiene la segunda frecuencia de accionamiento Fd' a la bobina central 22a y a la bobina periferica 22b.

Mientras tanto, el controlador 50 pasa a la etapa "A" mostrada en otro diagrama de flujo de la figura 12A cuando se determina que la sarten P esta sobre la bobina central 22a, pero no sobre la bobina periferica 22b.

En el segundo periodo de deteccion de carga (etapa ST31), el controlador 50 define la segunda frecuencia de deteccion Fs2 como la frecuencia de resonancia calculada Fri de la bobina central 22a mas una frecuencia aditiva AF predeterminada. Ademas, en la etapa ST31, el controlador 50 realiza la segunda deteccion de carga a la frecuencia de deteccion Fs2 para la bobina central 22a para calcular la resistencia de carga Ri' y la frecuencia de resonancia Fri' de la bobina central 22a.

En la etapa ST32, el controlador 50 determina si la sarten P esta sobre la bobina central 22a con referencia al mapa mostrado en la figura 4B, de acuerdo con la resistencia de carga Ri' y la frecuencia de resonancia Fri' de la bobina central 22a, que se calculan nuevamente en la etapa ST31.

Al determinar que la sarten P esta sobre la bobina central 22a (en el caso de "SP' en la etapa ST32), el controlador 50 continua a la etapa ST33. Al determinar que la sarten P no esta colocada sobre la bobina central 22a (en el caso de "No" en la etapa ST32), el controlador 50 controla el circuito de accionamiento 14a para dejar de suministrar la corriente de alta frecuencia a la bobina central 22a.

En la etapa ST33, el controlador 50 define la segunda frecuencia de accionamiento Fd' como la frecuencia de resonancia calculada Fri' de la bobina central 22a mas una frecuencia de aditivo predeterminada AF. Ademas, en el periodo de accionamiento (etapa ST34), el controlador 50 controla solamente el circuito de accionamiento 14a para suministrar corriente de alta frecuencia que tiene la segunda frecuencia de accionamiento Fd' a la bobina central 22a.

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Cuando se determina que la sarten P esta sobre la bobina central 22a, pero no sobre la bobina periferica 22b en las etapas ST25, ST26, en el segundo penodo de deteccion de carga (etapa ST35) de la figura 12B, el controlador 50 define la segunda frecuencia de accionamiento Fd' como la frecuencia de resonancia calculada Fri' de la bobina central 22a mas una frecuencia aditiva AF predeterminada. Ademas, en el periodo de accionamiento (etapa ST36), el controlador 50 controla solamente el circuito de accionamiento 14a para suministrar corriente de alta frecuencia que tiene la segunda frecuencia de accionamiento Fd' a la bobina central 22a.

Como se ha explicado anteriormente, puesto que la segunda frecuencia de deteccion Fs2 utilizada en la segunda deteccion de carga es inferior a la primera frecuencia de deteccion Fsi y mas proxima a la frecuencia de resonancia real de la bobina de calentamiento, los errores aritmeticos en la frecuencia de resonancia Fr' de la bobina de calentamiento calculada en la segunda deteccion de carga pueden reducirse para aumentar la precision de la deteccion de la carga y permitir calentar la sarten P a una frecuencia de accionamiento Fd aun mas eficaz.

Realizacion 3

Haciendo referencia a las figuras 13-16, se describira la realizacion 3 del sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion. El sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 de la Realizacion 3 es similar a las Realizaciones 1, excepto que incluye tres o mas bobinas de calentamiento secundarias. Por lo tanto, se eliminara la descripcion duplicada en detalle para las caractensticas comunes.

El sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 incluye una bobina central 22a y cuatro de las bobinas perifericas 22b-22e formadas en forma de un arco de un cuarto de cfrculo (como un platano o pepino). Aunque no se muestra en detalle, cada una de las bobinas secundarias de calentamiento, es decir, la bobina central 22a y las bobinas perifericas 22b-22e, incluye un calentador de induccion LCR 20, un detector de tension de accionamiento 30 y un detector 32 de corriente de accionamiento, un extractor de componentes primarios 40, y un solo controlador 50 para controlar esos componentes. Alternativamente, el sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 puede incluir una pluralidad de bobinas de calentamiento secundarias 22 dispuestas en una matriz, por lo que la presente invencion no se limita a la forma y a la disposicion descritas e ilustradas en el presente documento.

La figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de la realizacion 3, y la figura 16 es un diagrama de temporizacion que ilustra esquematicamente el periodo de deteccion de carga y el periodo de accionamiento. Cuando un usuario comienza a cocinar, en el primer periodo de deteccion de carga (en la etapa ST41), el controlador 50 suministra a cada una de las bobinas de calentamiento secundarias 22, corriente de alta frecuencia de la primera frecuencia de deteccion preestablecida (o predeterminada) Fsi para realizar la primera deteccion de carga, para calcular la resistencia de carga Ri y la frecuencia de resonancia Fri de las bobinas de calentamiento secundarias 22 (i = 1,2, 3, ...).

A continuacion, en la etapa ST42, el controlador 50 determina si la sarten P esta colocada sobre al menos una de las bobinas de calentamiento secundarias 22 de acuerdo con la resistencia de carga Ri calculada y la frecuencia de resonancia Fri de las bobinas de calentamiento secundarias 22. Cuando se determina que la sarten P no se encuentra sobre ninguna de las bobinas de calentamiento secundarias 22 (en el caso de "No" en la etapa ST42), entonces el controlador 50 controla cada uno de los circuitos de accionamiento 14 para dejar de suministrar la corriente de alta frecuencia a las bobinas secundarias 22.

Cuando se determina que la sarten P se apoya sobre al menos una de las bobinas secundarias de calentamiento 22 (en el caso de "SP' en la etapa ST42), el controlador 50 selecciona una de la frecuencia de resonancia mas alta Fr para definir la segunda frecuencia de deteccion Fs2 de la corriente de alta frecuencia para la segunda deteccion de carga como la frecuencia de resonancia mas alta Fr mas una frecuencia aditiva predeterminada AF y realiza la segunda deteccion de cargada que se suministra a cada una de las bobinas de calentamiento secundarias 22, la corriente de alta frecuencia de la segunda frecuencia de deteccion Fs2 para realizar la segunda deteccion de carga, para calcular la resistencia de carga Ri' y la frecuencia de resonancia Fri' de las bobinas de calentamiento secundarias 22 (i = 1, 2, 3, ... ).

En la etapa ST45, similar a la Realizacion 1, el controlador 50 define la segunda frecuencia de accionamiento Fd' como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada Fri' de las bobinas de calentamiento secundarias 22 mas una frecuencia aditiva predeterminada AF. En el periodo de accionamiento (en la etapa ST46), el controlador 50 controla cada uno de los circuitos de accionamiento 14 para suministrar la corriente de alta frecuencia a cada una de las bobinas de calentamiento secundarias 22. Por lo tanto, el sistema de coccion de calentamiento por induccion de la Realizacion 3 puede detectar instantaneamente la frecuencia de accionamiento optima Fd' para suministrar la corriente de alta frecuencia de la frecuencia de accionamiento optima Fd' a las bobinas de calentamiento secundarias 22 para calentar la sarten P de una manera eficiente.

Supongamos que si la sarten P esta colocada sobre la placa superior fuera del centro de la bobina de calentamiento central 22a como se muestra en una lmea discontinua de la figura 13, el controlador 50 determina que la sarten P esta sobre la bobina central 22a y las bobinas perifericas 22b, 22c, y realiza la segunda deteccion de carga (etapa ST41) para definir la frecuencia de accionamiento optima Fd' para controlar cada uno de los circuitos de accionamiento 14 para suministrar la corriente de alta frecuencia a las bobinas secundarias de calentamiento 22. De

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este modo, el sistema de coccion de calentamiento por induccion 1 de acuerdo con la Realizacion 3 puede detectar instantaneamente la frecuencia de accionamiento optima Fd' para calentar la sarten P a la frecuencia de accionamiento optima Fd'.

Como se ha explicado anteriormente, puesto que la segunda frecuencia de deteccion Fs2 utilizada en la segunda deteccion de carga es inferior a la primera frecuencia de deteccion Fsi y mas proxima a la frecuencia de resonancia real Fr de la bobina de calentamiento, los errores aritmeticos en la frecuencia de resonancia Fr' de la bobina de calentamiento calculada en la segunda deteccion de carga pueden reducirse para aumentar la precision de la deteccion de la carga y permitir calentar la sarten P a una frecuencia de accionamiento Fd' aun mas eficaz.

Si se desea, la tercera o posterior deteccion de carga puede realizarse repetidamente para suministrar la corriente de alta frecuencia a las bobinas de calentamiento secundarias 22 a la frecuencia de accionamiento Fd', que esta mas proxima a la frecuencia de resonancia real Fr de la sarten P, aumentando asf la eficiencia de calentamiento. Asumiendo tambien que la frecuencia de accionamiento optima Fd puede variarse, por ejemplo, cuando un usuario coloca los ingredientes en la sarten P, la deteccion de carga puede realizarse de forma regular a cada tiempo constante transcurrido despues de la coccion.

Indicacion de los numeros de referencia

1 sistema de coccion por induccion 10 fuente de energfa comercial 12 circuitos rectificadores 14 circuito de accionamiento 20 calentador por induccion LCR 22 bobina de calentamiento 24 condensador de resonancia 30 detector de tension de accionamiento 32 detector de corriente de accionamiento 40 extractor de componentes primarios 50 controlador P sarten

Claims (10)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema de coccion de calentamiento por induccion, que comprende:

   - una pluralidad de bobinas de calentamiento (22) dispuestas de manera cercana para calentar un unico sujeto calentado (P) en cooperacion entre s^

   - una pluralidad de circuitos de accionamiento (14), suministrando cada uno de los circuitos de accionamiento (14) una corriente de alta frecuencia de la misma frecuencia individualmente a una de las bobinas de calentamiento (22);

   caracterizado porque comprende, ademas:

   - una pluralidad de extractores de componentes de orden n, siendo n un numero natural, extrayendo cada uno de los extractores de componentes de orden n un componente de corriente de accionamiento de orden n de la corriente de accionamiento a traves de cada una de las bobinas de calentamiento (22) y un componente de tension de accionamiento de orden n de la tension de accionamiento a traves de cada una de las bobinas de calentamiento (22); y

   - un controlador (50) que calcula una resistencia de carga y una frecuencia de resonancia de cada una de las bobinas de calentamiento (22) basandose en el componente de corriente de accionamiento de orden n y en el componente de tension de accionamiento de orden n extrafdos por los correspondientes extractores de componentes de orden n;

   en el que el controlador (50) esta adaptado para:

   a) determinar si el sujeto calentado (P) esta colocado o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (22) de acuerdo con la resistencia de carga calculada (Ri) y la frecuencia de resonancia calculada (Fn) de cada una de las bobinas de calentamiento (22) cuando se controla cada uno de los circuitos de accionamiento (14) para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene una primera frecuencia de deteccion (Fs1),

   b) definir una frecuencia de accionamiento (Fd) como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fn) de las bobinas de calentamiento (22) mas una frecuencia aditiva predeterminada (AF), y

   c) controlar cada uno de los circuitos de accionamiento (14) de las bobinas de calentamiento (22) en las que se determina que esta dispuesto el sujeto calentado (P), para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene la frecuencia de accionamiento (Fd).
2. 2. El sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el controlador (50) esta adaptado para:

   b-1) definir una segunda frecuencia de deteccion (Fs2) como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fri) de las bobinas de calentamiento (22) mas una frecuencia aditiva predeterminada (AF), y

   b-2) determinar si el sujeto calentado (P) esta colocado o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (22) de acuerdo con la resistencia de carga calculada (Ri') y la frecuencia de resonancia calculada (Fri') de cada una de las bobinas de calentamiento (22) cuando se controla cada uno de los circuitos de accionamiento (14) para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene una segunda frecuencia de deteccion (Fs2) definida por la etapa b-1) anterior, y

   b-3) definir una frecuencia de accionamiento (Fd) como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fri') de las bobinas de calentamiento (22) mas la frecuencia aditiva predeterminada (AF).
3. 3. El sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la frecuencia aditiva predeterminada (AF) es una frecuencia constante o una frecuencia ponderada que depende del material que compone el sujeto calentado (P).
4. 4. El sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el controlador (50) esta adaptado para determinar si el sujeto calentado (P) esta situado o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (22) al mismo tiempo o secuencialmente.
5. 5. El sistema de coccion de calentamiento por induccion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las bobinas de calentamiento (22) incluyen una bobina central (22a) enrollada en un plano y al menos una bobina periferica (22b) enrollada alrededor de la bobina central (22a), y

   en el que el controlador (50) esta adaptado para controlar cada uno de los circuitos de accionamiento (14) para detener el suministro de la corriente de alta frecuencia a cada una de las bobinas de calentamiento

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   (22) cuando el sujeto calentado (P) no esta dispuesto sobre la bobina central (22a).
6. 6. Un proceso para controlar un sistema de coccion de calentamiento por induccion, que comprende

   - una pluralidad de bobinas de calentamiento (22) dispuestas de manera cercana para calentar un solo sujeto calentado (P) en cooperacion entre sf, y una pluralidad de circuitos de accionamiento (14), suministrando cada uno de los circuitos de accionamiento (14) una corriente de alta frecuencia de la misma frecuencia individualmente a una de las bobinas de calentamiento (22), incluyendo el proceso para controlar un sistema de coccion de calentamiento por induccion:

   caracterizado por:

   - extraer un componente de corriente de accionamiento de orden n, siendo n un numero natural, de una corriente de accionamiento a traves de cada una de las bobinas de calentamiento (22) y un componente de tension de accionamiento de orden n de una tension de accionamiento a traves de cada una de las bobinas de calentamiento (22);

   - calcular una resistencia de carga y una frecuencia de resonancia de cada una de las bobinas de calentamiento (22) basandose en el componente de corriente de accionamiento de orden n y en el componente de tension de accionamiento de orden n extrafdos en la etapa de extraccion;

   a) determinar si el sujeto calentado (P) esta colocado o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (22) de acuerdo con la resistencia de carga calculada (Ri) y la frecuencia de resonancia calculada (Fn) de cada una de las bobinas de calentamiento (22) cuando se controla cada uno de los circuitos de accionamiento (14) para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene una primera frecuencia de deteccion (Fsi),

   b) definir una frecuencia de accionamiento (Fd) como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fn) de las bobinas de calentamiento (22) mas una frecuencia aditiva predeterminada (AF), y

   c) controlar cada uno de los circuitos de accionamiento (14) de las bobinas de calentamiento (22) en las que se determina que esta dispuesto el sujeto calentado (P), para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene la frecuencia de accionamiento (Fd).
7. 7. El proceso para controlar un sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con la reivindicacion 6,

   b-1) definir una segunda frecuencia de deteccion (Fs2) como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fn) de las bobinas de calentamiento (22) mas una frecuencia aditiva predeterminada (AF), y

   b-2) determinar si el sujeto calentado (P) esta colocado o no sobre cada una de las bobinas de calentamiento (22) de acuerdo con la resistencia de carga calculada (Ri') y la frecuencia de resonancia calculada (Fn') de cada una de las bobinas de calentamiento (22) cuando se controla cada uno de los circuitos de accionamiento (14) para suministrar la corriente de alta frecuencia que tiene una segunda frecuencia de deteccion (Fs2) definida por la etapa b-1) anterior, y

   b-3) definir una frecuencia de accionamiento (Fd) como la mas alta de la frecuencia de resonancia calculada (Fn') de las bobinas de calentamiento (22) mas la frecuencia aditiva predeterminada (AF).
8. 8. El proceso para controlar un sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7, en el que la frecuencia aditiva predeterminada (AF) es una frecuencia constante o una frecuencia ponderada que depende del material que compone el sujeto calentado (P).
9. 9. El proceso para controlar un sistema de coccion de calentamiento por induccion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la etapa de determinacion se realiza determinando si el sujeto calentado (P) esta situado sobre cada una de las bobinas de calentamiento (22) al mismo tiempo o secuencialmente.
10. 10. El proceso para controlar un sistema de coccion de calentamiento por induccion segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que las bobinas de calentamiento (22) incluyen una bobina central (22a) enrollada en un plano y al menos una bobina periferica (22b) enrollada alrededor de la bobina central (22a), e incluyendo ademas el proceso el control de cada uno de los circuitos de accionamiento (14) para detener el suministro de la corriente de alta frecuencia a cada una de las bobinas de calentamiento (22) cuando el sujeto calentado (P) no esta colocado sobre la bobina central (22a).