ES2964022T3 - Método de funcionamiento de una encimera de cocción de inducción y encimera de cocción de inducción - Google Patents
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Abstract
- en el que la placa de inducción (100) tiene: - un inversor (1), que se alimenta desde una tensión de alimentación (US), - al menos un condensador (2, 3), y - una bobina de calentamiento por inducción (4), - el al menos un condensador (2, 3) y la bobina de calentamiento por inducción (4) están conectados de tal manera que forman un circuito resonante (5), y - el inversor (1) está diseñado para generar una excitación modulada en ancho de pulso voltaje (UA) del voltaje de suministro (US) para generar un circuito resonante (5), - el método que tiene los pasos: a) generar el voltaje de excitación modulado en ancho de pulso (UA) con una curva de voltaje predeterminada, b) medir una corriente de circuito resonante resultante (iS), en particular a través de la bobina de calentamiento por inducción (4), c) Determinación de parámetros eléctricos del circuito resonante dependiendo del perfil de tensión de la tensión de excitación modulada en ancho de impulso (UA) y de la corriente del circuito resonante medida (iS), d) repetir los pasos a) ac) n veces con un perfil de voltaje cambiado del voltaje de excitación (UA) para determinar los parámetros del circuito resonante dependiente del voltaje eléctrico, ye) determinar las variables operativas de la placa de inducción (100) a partir de la Parámetros del circuito resonante eléctrico dependientes del voltaje. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método de funcionamiento de una encimera de cocción de inducción y encimera de cocción de inducción [0001] La invención se refiere a un método para hacer funcionar una encimera de cocción de inducción y a una encimera de cocción de inducción.
[0002] La EP 3291643 A1 da a conocer un método para hacer funcionar una encimera de cocción de inducción, en el que el material de un recipiente de cocción que cubre una bobina de calentamiento por inducción se determina evaluando una diferencia de fase entre una tensión de excitación y una corriente emergente, donde esta medición se repite en diferentes ciclos de trabajo de la tensión de excitación.
[0003] La EP 2645814 A1 da a conocer un método para hacer funcionar una encimera de cocción de inducción, en el que el material de un recipiente de cocción que cubre una bobina de calentamiento por inducción se determina determinando una frecuencia de resonancia de un circuito oscilante.
[0004] La EP 2360989 A1 da a conocer un método para hacer funcionar una encimera de cocción de inducción, en el que un grado de cobertura de una bobina de calentamiento por inducción por parte de un recipiente de cocción que se va a calentar se determina determinando una diferencia de fase entre una tensión de excitación y una corriente de circuito oscilante.
[0005] La invención se basa en el objeto de proporcionar un método para hacer funcionar una encimera de cocción de inducción y una encimera de cocción de inducción, que permiten determinar de la forma más fiable posible las variables de funcionamiento de la encimera de cocción de inducción.
[0006] El método sirve para hacer funcionar una encimera de cocción de inducción.
[0007] La encimera de cocción de inducción tiene al menos un inversor convencional, que se alimenta a partir de una tensión de alimentación. La tensión de alimentación es preferiblemente una tensión continua. El inversor puede tener, por ejemplo, un ramal de inversor interconectado de forma convencional con dos elementos de conmutación de semiconductores. A este respecto también se hace referencia a la literatura especializada pertinente.
[0008] La encimera de cocción de inducción tiene, además, al menos un condensador.
[0009] La encimera de cocción de inducción tiene, además, al menos una bobina de calentamiento por inducción o un inductor, que está asignado a una zona de cocción y está destinado a generar un campo magnético alterno en una base de olla que se va a calentar. A este respecto también se hace referencia a la literatura especializada pertinente.
[0010] El al menos un condensador y la bobina de calentamiento por inducción están conectados de tal manera que forman un circuito oscilante, por ejemplo, un circuito oscilante paralelo o en serie.
[0011] El inversor está destinado, además, para generar una tensión de excitación modulada por ancho de pulsos para el circuito oscilante a partir de la tensión de alimentación. La tensión de excitación modulada por ancho de pulsos es normalmente una tensión de onda cuadrada con un ciclo de trabajo o factor de trabajo constante o variable y una duración de periodo o frecuencia constante o variable. A este respecto también se hace referencia a la literatura especializada pertinente.
[0012] El método tiene los siguientes pasos.
[0013] Paso A), concretamente generar la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos con un perfil de tensión predeterminado.
[0014] Paso b), concretamente medir una corriente de circuito oscilante resultante o establecida, en particular a través de la bobina de calentamiento por inducción.
[0015] Paso c), concretamente determinar los parámetros del circuito oscilante eléctrico, en particular en forma de una impedancia del circuito oscilante, dependiendo del perfil de tensión de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos y la corriente del circuito oscilante medida. Los parámetros eléctricos del circuito oscilante o la impedancia del circuito oscilante pueden designar, por ejemplo, los parámetros eléctricos de reemplazo R y L de la bobina de calentamiento por inducción con la olla colocada encima o impedancias eléctricas o variables de la ecuación diferencial de vibración que se pueden derivar de los mismos, como, por ejemplo, la calidad o el amortiguamiento o la frecuencia natural. Para determinar los parámetros eléctricos del circuito oscilante se puede utilizar, por ejemplo, el conocido cálculo vectorial, es decir, la cantidad y fase de la tensión y la cantidad y fase de la corriente están relacionadas entre sí.
[0016] Paso d), concretamente repetir los pasos a) a c) n veces con un perfil de tensión modificado de la tensión de excitación para determinar los parámetros del circuito oscilante dependientes del perfil de tensión. Para cambiar el perfil de tensión de la tensión de excitación, preferiblemente solo se cambia una diferencia de tensión entre un nivel bajo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos y un nivel alto de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos. Preferiblemente, una frecuencia y un factor de trabajo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos permanecen sin cambios. El número n es un número natural y se encuentra, por ejemplo, en un rango numérico entre 1 y 400. El número n puede depender, por ejemplo, de una duración de periodo de la modulación de ancho de pulsos o el número n se puede elegir de modo que los pasos se repitan durante toda una media onda de la red.
[0017] Paso e), concretamente determinar (medir) las variables de funcionamiento de la encimera de cocción de inducción de los parámetros del circuito oscilante dependientes del perfil de tensión.
[0018] Para cambiar el perfil de tensión de la tensión de excitación, se modifica la tensión de alimentación del inversor, en particular exclusivamente, por lo que, por ejemplo, la diferencia de tensión entre el nivel alto y el nivel bajo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos se modifica en consecuencia.
[0019] Según una forma de realización, un ciclo de trabajo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos y/o una duración de periodo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos permanece constante durante los pasos a) a e).
[0020] Según una forma de realización, las variables de funcionamiento que se van a determinar se seleccionan de: grado de cobertura de la bobina de calentamiento por inducción por parte de un recipiente de cocción que se va a calentar, en particular con un fondo ferromagnético, material del recipiente de cocción que cubre la bobina de calentamiento por inducción o material del fondo del recipiente de cocción y temperatura del fondo del recipiente de cocción que cubre la bobina de calentamiento por inducción. El grado de cobertura puede depender, por ejemplo, de si el recipiente de cocción cubre completamente la bobina de calentamiento por inducción, la cubre parcialmente o no la cubre en absoluto.
[0021] Según una forma de realización, la encimera de cocción de inducción tiene, además: un rectificador, que está diseñado para generar una tensión de alimentación a partir de una tensión de red de CA, y un condensador de circuito intermedio, que está diseñado para amortiguar la tensión de alimentación y filtrar la retroalimentación del inversor. El método tiene entonces los siguientes pasos: antes del paso a), a medida que disminuye una cantidad de la tensión de red de CA, es decir, media onda decreciente, descargar continuamente el condensador de circuito intermedio hasta un valor de tensión que se encuentra en un rango de tensión predeterminado alrededor de la cantidad de la tensión de red de CA instantánea controlando adecuadamente el inversor. El rango de tensión predeterminado puede ser, por ejemplo, pocos voltios, por ejemplo, entre 3 V y 10 V por encima de la cantidad de tensión de red de CA instantánea. Esto se lleva a cabo hasta que la tensión de red de CA tenga un cruce por cero y/o la tensión de alimentación tenga un valor inferior a 10 V, en particular inferior a 5 V. A continuación, se repiten los pasos a) a c) a medida que aumenta la cantidad de la tensión de red de CA. Los pasos a) a c) se pueden repetir, por ejemplo, en un rango de tensión de la tensión de red de CA entre aproximadamente 5 V y 80 V, en particular entre 10 V y 50 V.
[0022] Según una forma de realización, el inversor se controla independientemente del ajuste de la potencia de calentamiento durante los pasos a) a e) y se controla dependiendo del ajuste de la potencia de calentamiento antes y/o después de los pasos a) a e), por ejemplo ajustando, por ejemplo, un factor de trabajo de la modulación de ancho de pulsos y/o una duración de periodo de la modulación de ancho de pulsos de la tensión de excitación dependiendo de la potencia de calentamiento.
[0023] Según una forma de realización en el paso a) se determina adicionalmente el primer armónico y/o el armónico superior de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos o una tensión dependiente de la misma, en el paso b) se determina adicionalmente el primer armónico y/o el armónico superior de la corriente de circuito oscilante medida, y en el paso c) se determinan los parámetros del circuito oscilante en función del primer armónico determinado y/o de los armónicos superiores determinados de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos o de la tensión dependiente de la misma y del primer armónico determinado y/o de los armónicos superiores determinados de la corriente de circuito oscilante medida.
[0024] Según una forma de realización, los primeros armónicos y/o los armónicos superiores se determinan mediante filtros de paso bajo y/o el análisis de Fourier.
[0025] Si es necesario, las tensiones y corrientes armónicas superiores también se pueden determinar mediante el análisis de Fourier y se pueden calcular las correspondientes impedancias armónicas superiores.
[0026] Según una forma de realización, una duración de periodo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos se selecciona de modo que sea menor que una duración de periodo de una oscilación con resonancia natural del circuito oscilante. En otras palabras, la frecuencia de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos es mayor que la frecuencia de resonancia del circuito oscilante para la mayoría de los utensilios de cocina disponibles en el mercado. Si la duración de periodo de la tensión de excitación seleccionada está demasiado cerca de la resonancia natural, la duración de periodo se puede acortar para limitar la corriente de circuito oscilante a un nivel relevante.
[0027] Según una forma de realización, la encimera de cocción de inducción tiene bobinas de calentamiento por inducción adicionales, donde las bobinas de calentamiento por inducción adicionales también se alimentan a partir de la tensión de red de CA rectificada con la interposición de inversores asociados, donde, durante los pasos a) a e) en un intervalo de tiempo alrededor del cruce por cero de la tensión de red de CA, las bobinas de calentamiento por inducción no se alimentan a partir de la tensión de red de CA rectificada. El intervalo de tiempo alrededor del cruce por cero puede comenzar, por ejemplo, 1 ms antes del cruce por cero y finalizar 2 ms después del cruce por cero.
[0028] La encimera de cocción de inducción está diseñada para llevar a cabo el método descrito anteriormente: al menos un inversor, que se alimenta a partir de una tensión de alimentación, al menos un condensador, una bobina de calentamiento por inducción, donde el al menos un condensador y la bobina de calentamiento por inducción están interconectados de tal manera que forman un circuito oscilante, y donde el inversor está diseñado para generar una tensión de excitación modulada por ancho de pulsos para el circuito oscilante a partir de la tensión de alimentación, y una unidad de control, que está diseñada para controlar el inversor de tal manera que se lleve a cabo un método descrito anteriormente.
[0029] Convencionalmente, al detectar una olla, se comprueba si hay una olla adecuada sobre un lugar de cocción o no, es decir, se comprueba si sobre la bobina de calentamiento por inducción no hay ninguna olla, si hay una olla inadecuada o es demasiado pequeña.
[0030] En el caso de encimeras de cocción de superficie o para la detección del tamaño de la olla, la cobertura del lugar de cocción también se requiere como variable de funcionamiento, preferiblemente resuelta continuamente del 0 % al 100 % de cobertura de la superficie activa de la bobina de calentamiento por inducción. Para determinar la cobertura, se pueden medir, por ejemplo, la impedancia o los parámetros eléctricos (de reemplazo) R y L de la bobina de calentamiento por inducción con la olla colocada encima, ya que estos cambian significativamente cuando cambia la cobertura.
[0031] Sin embargo, estos parámetros de reemplazo dependen, además de la cobertura de la zona de cocción, también de los materiales de la olla utilizados y de la temperatura del fondo de la olla. Estos parámetros dependen, además, de la excitación magnética o de la corriente a través del inductor y de la frecuencia de excitación, por lo que la medición se realiza habitualmente de manera preferible con excitación constante.
[0032] Según la invención, los parámetros del circuito oscilante se determinan con diferentes niveles de excitación, por ejemplo, con diferentes tensiones de alimentación de un semipuente de un circuito oscilante en serie o con diferentes niveles de corriente en un circuito oscilante en paralelo.
[0033] Preferiblemente, la medición de los parámetros del circuito oscilante puede tener lugar antes o después del cruce por cero de la red de alimentación después de una tensión de red de CA, donde se puede usar la tensión de red de CA creciente o decreciente para la excitación variable y se puede usar la diferencia dependiente del perfil de tensión o dependiente de la tensión de entrada en los parámetros del circuito oscilante como información adicional para la detección de la olla, lo que permite distinguir mejor los materiales de la olla. Especialmente en excitaciones o tensiones de alimentación inferiores a 80 V se pueden observar diferentes variaciones de los parámetros del circuito oscilante en función del material de la olla. Por encima de esta tensión, los parámetros del circuito oscilante se pueden cambiar del modo de medición al modo de salida de potencia, de manera que la medición se pueda realizar durante todo el funcionamiento y no sea necesario interrumpir significativamente la salida de potencia para la medición. El límite de tensión para cambiar al modo de calentamiento se puede determinar de forma variable, dependiendo de la corriente que pasa a través del elemento de calentamiento por inducción.
[0034] En los métodos convencionales, solo es posible distinguir de forma limitada si los valores de la impedancia o los parámetros del circuito oscilante son causados por una cobertura (menor) o por una conductividad (impedancia más baja) del material de la olla, es decir, algunos casos de medición son ambiguos, especialmente porque la temperatura de la olla colocada encima también cambia.
[0035] Según la invención, para una mejor detección de la olla, la impedancia o los parámetros del circuito oscilante se determinan con la olla colocada encima (al menos parcialmente) excitando el circuito oscilante eléctrico que consta de una bobina de calentamiento por inducción y al menos un condensador de circuito oscilante de una manera definida y obteniendo parámetros del circuito oscilante eléctrico, como la resistencia aparente Z, la resistencia efectiva R, la reactancia X, la inductividad del circuito oscilante L o el ángulo de fase entre R y X a partir de la medición de la corriente a través de la bobina de calentamiento por inducción y la tensión de excitación. Los siguientes son ejemplos de las fórmulas de cálculo básicas:
fopdenota la frecuencia de trabajo del inversor
u(t) denota el perfil temporal de la tensión de control
i(t) denota el perfil temporal de la corriente a través de la bobina de calentamiento por inducción
[0036] Se aplica lo siguiente Wop = 2 ■ n ■fop
u1 = u ^ ‘sin (coop• t) es el primer armónico de la tensión
sin (o)0p •t+(p)es el primer armónico de la corriente
con 0 = <(ui,h)
[0037] Se aplica lo siguiente:
ui
R1=Yr ' cos <P
h
uí
X1 = j r - s i n < p = XLÍ+XC1
h
con
[0038] Preferiblemente se mide la tensión de salida de excitación del inversor, pero también se puede medir directamente la tensión a través de la bobina de calentamiento por inducción. Los parámetros del circuito oscilante, como la calidad Q, la amortiguación 5, la frecuencia natural fr o el periodo de duración Tr también se pueden determinar para poder determinar la cobertura de la olla sobre el inductor.
[0039] Según la invención, la tensión variable de entrada (o generalmente la corriente a través de la bobina de calentamiento por inducción), se modifica para obtener al menos una variable adicional para determinar la carga colocada encima (detección de la olla), por ejemplo, el delta de uno o más parámetros del circuito oscilante basados en un delta de la tensión de excitación o de la corriente. También se pueden utilizar como criterio la posición de un máximo de un parámetro del circuito oscilante con respecto a la tensión de excitación variable. Alternativamente, los parámetros del circuito oscilante también se pueden evaluar como cambios en la corriente a través de la bobina de calentamiento por inducción de excitación en lugar de la tensión de excitación variable.
[0040] Los cambios en los parámetros del circuito oscilante causados por el cambio de tensión proporcionan variables adicionales que permiten una mejor distinción de las clases de materiales de la olla a pesar de la cobertura variable de la olla sobre la bobina de calentamiento por inducción.
[0041] Proporcionar una tensión de alimentación variable o una tensión de excitación puede ser complejo, por lo que, según la invención, la tensión de red de CA se puede utilizar como tensión variable, es decir, la medición de los parámetros del circuito oscilante puede tener lugar en un intervalo de tiempo después o antes de un cruce por cero de la tensión de red de CA. La medición se realiza preferiblemente después del cruce por cero de la red, donde se debe tener cuidado de que el circuito intermedio se descargue de forma segura reduciendo la impedancia a un valor mínimo seleccionando los parámetros de control para el inversor en consecuencia (=> frecuencia de control unos pocos kHz por encima de la frecuencia de resonancia del circuito oscilante y/o el ciclo de trabajo cercano al valor máximo del 50 %).
[0042] Preferiblemente, el primer armónico de la tensión de excitación y la corriente se utiliza para calcular los parámetros del circuito oscilante. Para ello se puede prever un paso bajo o, alternativamente, se puede realizar un correspondiente análisis de Fourier de los datos de medición mediante un algoritmo.
[0043] La medición se inicia, por ejemplo, poco después del cruce por cero de la red, por ejemplo, con una tensión de red de CA de 8 V y finaliza de nuevo con 40-50 V y el inversor cambia al modo de potencia de calentamiento convencional. Este rango de tensión para la detección de la olla permite distinguir las diferencias resultantes de diferentes curvas de permeabilidad de los materiales de la olla, pero, por otro lado, también permite cambiar oportunamente al modo de calentamiento, de modo que también se pueden transmitir grandes potencias y se puede cumplir con la especificación de limitación de los armónicos de la corriente de red.
[0044] Una vez realizada una clasificación de la olla, entonces se puede prescindir de la determinación en función del perfil de tensión o de la determinación de delta de las magnitudes de funcionamiento y se puede realizar el cambio al modo de calentamiento incluso con tensiones más bajas. En este caso de funcionamiento solo es necesario detectar un cambio de la cobertura.
[0045] El enfoque según la invención de implementar una detección de olla con una tensión de excitación variable permite generar parámetros del circuito oscilante adicionales o variables de medición para una detección de olla (con medición de cobertura), que son causados, en particular, por diferentes características de permeabilidad de diferentes materiales de la olla, por lo que se pueden distinguir las ambigüedades. El análisis que depende del perfil de tensión o el análisis de delta permite una mejor distinción de los materiales de la olla, lo que permite determinar a continuación en un segundo paso la cobertura de la bobina de calentamiento por inducción en función del material de la olla.
[0046] El aprovechamiento del aumento de la tensión de red de CA después un cruce por cero permite una implementación rentable de una tensión de alimentación variable del inversor y evita la necesidad de fuentes de alimentación con diferentes tensiones de salida para diferentes excitaciones de la detección de la olla.
[0047] La conmutación del inversor para medir las variables de funcionamiento relevantes con solo tensiones pequeñas y crecientes hasta un máximo de 80 V permite realizar una detección regular de la olla durante el modo de calentamiento en curso, donde, de esta manera, también se pueden cumplir los requisitos para la limitación de CEM de los armónicos de la corriente de red.
[0048] En un primer paso, se puede determinar, por ejemplo, una clase de olla y en un siguiente paso, se puede determinar entonces un grado de cobertura específicamente para el material de la olla de esta clase de olla.
[0049] La invención se describe en detalle a continuación con referencia a los dibujos. En este caso se muestra: Figura 1 una encimera de cocción de inducción, que está diseñada para llevar a cabo el método según la invención,
Figura 2 perfiles de tensión y perfiles de corriente de la encimera de cocción de inducción mostrada en la figura 1 a lo largo del tiempo,
Figura 3 una inductividad de circuito oscilante con diversos materiales de olla habituales en el mercado dependiendo de la cobertura de una bobina de calentamiento por inducción medida con la encimera de cocción de inducción mostrada en la figura 1, y
Figura 4 una inductividad de circuito oscilante con diversos materiales de olla habituales en el mercado dependiendo de la corriente a través de la bobina de calentamiento por inducción medida con la encimera de cocción de inducción mostrada en la figura 1.
[0050] La figura 1 muestra esquemáticamente un diagrama de bloques de una encimera de cocción de inducción 100, que está diseñada para llevar a cabo el método según la invención.
[0051] La encimera de cocción de inducción 100 tiene un inversor convencional 1, que se alimenta a partir de una tensión de alimentación US. El inversor 1 tiene dos medios de conmutación de semiconductores convencionales 10 y 11, que están conectados en serie entre la tensión de alimentación US. En un nodo de conexión de los dos medios de conmutación de semiconductores 10 y 11 se emite una tensión de excitación UA.
[0052] La encimera de cocción de inducción 100 tiene, además, dos condensadores 2 y 3, que están conectados en serie entre la tensión de alimentación US.
[0053] La encimera de cocción de inducción 100 tiene, además, una bobina de calentamiento por inducción 4 (también denominada inductor). La bobina de calentamiento por inducción 4 está conectada entre un nodo de conexión de los dos condensadores 2 y 3 y el nodo de conexión de los dos medios de conmutación de semiconductores 10 y 11. Los dos condensadores 2, 3 y la bobina de calentamiento por inducción 4 forman un circuito oscilante en serie 5.
[0054] El inversor 1 está diseñado, además, para generar tensión de excitación modulada por ancho de pulsos UA para el circuito oscilante 5 a partir de la tensión de alimentación US. El inversor 1 se controla mediante una unidad de control 9 basada en microprocesador con una unidad de accionamiento 12 conectada aguas abajo, que se describirá en detalle a continuación con referencia a la figura 2.
[0055] La encimera de cocción de inducción 100 tiene, además, un rectificador 7, que está diseñado, además, para generar la tensión de alimentación US a partir de una tensión de red de CA UN, por ejemplo, con 230 V/CA y 50 Hz.
[0056] La encimera de cocción de inducción 100 tiene, además, un condensador de circuito intermedio 8, que está diseñado, además, para amortiguar la tensión de alimentación US.
[0057] La figura 2 muestra perfiles de tensión y perfiles de corriente de la encimera de cocción de inducción 100 mostrada en la figura 1 a lo largo del tiempo. Aquí US denota la tensión de alimentación, UA denota la tensión de excitación, UN denota la tensión de red de CA e iS denota la corriente del circuito oscilante.
[0058] Están representadas 4 fases P1, P2, P3 y P4 temporalmente sucesivas del método según la invención.
[0059] Durante la fase P1 se genera la tensión de excitación UA con modulación de ancho de pulsos de tal manera que se logra una potencia de calentamiento predeterminada, en este caso baja. La tensión de red de CA UN disminuye de forma sinusoidal. La tensión de alimentación US generada a partir de la tensión de red de CA UN permanece por encima de la tensión de red de CA UN debido a la amortiguación mediante el condensador de circuito intermedio 8 y la baja potencia de salida.
[0060] A la fase P1 le sigue la fase P2, durante la cual el condensador de circuito intermedio 8 se descarga hasta la cantidad de la tensión de red UN instantánea controlando adecuadamente el inversor 1.
[0061] En el rango de tiempo alrededor del cruce por cero de la tensión de red de CA UN finaliza la fase P2 y comienza la fase P3, es decir, el modo de medición real, durante el cual se determinan o miden las variables de funcionamiento de la encimera de cocción de inducción 100 que se van a determinar.
[0062] Las variables de funcionamiento son un grado de cobertura de la bobina de calentamiento por inducción 4 por un recipiente de cocción 6 que se va a calentar, un material o una clase de material de un fondo de olla del recipiente de cocción 6 que cubre la bobina de calentamiento por inducción 4 y una temperatura del fondo del recipiente de cocción 6 que cubre la bobina de calentamiento por inducción 4.
[0063] Para ello, la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos UA se genera con un perfil de tensión predeterminado, por ejemplo, generando uno o dos periodos de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos UA con una duración de periodo predeterminada, un factor de trabajo predeterminado y una diferencia de tensión entre el nivel bajo y el nivel alto de la modulación por ancho de pulsos, que corresponde aproximadamente a la tensión de alimentación US instantánea. La tensión de alimentación US actual corresponde, a su vez, aproximadamente a la cantidad instantánea de la tensión de red de CA UN.
[0064] A continuación se mide una corriente de circuito oscilante iS resultante a través de la bobina de calentamiento por inducción 4, donde los parámetros eléctricos del circuito oscilante se calculan en función del valor instantáneo de la tensión de alimentación US, es decir, el perfil de tensión instantáneo de la tensión de excitación US, y la corriente de circuito oscilante iS medida.
[0065] A medida que aumenta la cantidad de la tensión de red de CA UN, la tensión de alimentación US aumenta en consecuencia, de modo que, para los periodos correspondientes de la modulación por ancho de pulsos, la diferencia de tensión entre el nivel bajo y nivel alto aumenta en consecuencia, es decir, el perfil de tensión de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos UA cambia en consecuencia. Un ciclo de trabajo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos UA y una duración de periodo de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos UA permanecen constantes.
[0066] Para un número n de perfiles de tensión consecutivos de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos UA, se miden las corrientes de circuito oscilante iS resultantes y, para cada perfil de tensión de los n perfiles de tensión diferentes se determina o calcula el respectivo parámetro del circuito oscilante dependiente del perfil de tensión eléctrico, de modo que se determinen n parámetros del circuito oscilante dependientes del perfil de tensión. En otras palabras, se determinan n parámetros del circuito oscilante diferentes con n perfiles de tensión diferentes.
[0067] Finalmente, las variables de funcionamiento de la encimera de cocción de inducción 100 se determinan a partir de al menos dos parámetros del circuito oscilante de los n parámetros del circuito oscilante eléctricos dependientes del perfil de tensión diferentes.
[0068] Para calcular un parámetro del circuito oscilante eléctrico dependiente del perfil de tensión respectivo, se puede determinar el primer armónico de la tensión de excitación UA modulada por ancho de pulsos respectiva o una tensión dependiente de la misma, se puede determinar el primer armónico de la corriente del circuito oscilante medida respectiva iS, y a continuación se pueden determinar los respectivos parámetros eléctricos del circuito oscilante en función del primer armónico determinado de la tensión de excitación modulada por ancho de pulsos o de la tensión dependiente de la misma y el primer armónico de la corriente de circuito oscilante medida. Los primeros armónicos se pueden determinar, por ejemplo, mediante filtros de paso bajo y/o el análisis de Fourier.
[0069] Durante la fase P3, el inversor 1 se controla independientemente del ajuste de la potencia de calentamiento, donde una frecuencia de la modulación por ancho de pulsos es preferiblemente mayor que una frecuencia de resonancia natural del circuito oscilante 5.
[0070] La fase P3 se extiende a lo largo de un rango de cantidad de tensión de la tensión de red de CA UN entre aproximadamente 10 V y 50 V.
[0071] A la fase P3 le sigue la fase P4, durante la cual el inversor 1 se controla nuevamente en función del ajuste de la potencia de calentamiento.
[0072] La encimera de cocción de inducción 100 puede tener bobinas de calentamiento por inducción adicionales, donde las bobinas de calentamiento por inducción adicionales también se alimentan a partir de la tensión de red de CA UN rectificada, donde las bobinas de calentamiento por inducción adicionales no se alimentan a partir de la tensión de red de CA UN rectificada durante la fase P3 para evitar interferencias.
[0073] La figura 3 muestra, a modo de ejemplo, una inductividad de circuito oscilante cambiante o una inductividad cambiante de una bobina de calentamiento por inducción dependiendo de la cobertura por un utensilio de cocina. La inductividad y también el cambio de la inductividad sobre la cobertura son diferentes para diferentes materiales de la base del utensilio de cocina.
[0074] Los materiales habituales en el mercado para la placa de base de un utensilio de cocina apto para inducción son, por ejemplo, acero inoxidable o acero ferrítico. Una característica especial son los utensilios de cocina que constan de un cuerpo de aluminio, en los que se presiona acero inoxidable ferrítico en la base para el calentamiento por inducción. Según la invención, también se pueden distinguir las laminaciones de acero inoxidable multicapa del acero inoxidable ferrítico de una sola capa.
[0075] La figura 4 muestra el perfil de inductividad no lineal de utensilios de cocina habituales en el mercado dependiendo de la corriente a través de la bobina de calentamiento por inducción. La intensidad del campo magnético de la bobina de calentamiento por inducción es proporcional a la corriente a través de la bobina de calentamiento por inducción y forma la modulación magnética del material de la olla.
[0076] La inductividad aumenta con pequeñas corrientes debido a la creciente permeabilidad de los materiales ferríticos hasta que zonas cada vez mayores del fondo de la olla alcanzan la saturación ferrítica y la inductividad disminuye en mayor o menor medida al aumentar la modulación.
[0077] Según la invención, se miden al menos dos puntos de funcionamiento de la modulación y se colocan uno frente al otro para poder utilizar una magnitud de medición adicional para determinar las variables de funcionamiento.
Claims (10)
1. Método para hacer funcionar una encimera de cocción de inducción (100),
- donde la encimera de cocción de inducción (100) tiene:
- un inversor (1), que se alimenta a partir de una tensión de alimentación (US),
- al menos un condensador (2, 3), y
- una bobina de calentamiento por inducción (4),
- donde el al menos un condensador (2, 3) y la bobina de calentamiento por inducción (4) están interconectados de tal manera que forman un circuito oscilante (5), y
- donde el inversor (1) está diseñado para generar una tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos para el circuito oscilante (5) a partir de la tensión de alimentación (US),
- donde el método tiene los siguientes pasos:
a) generar la tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos con un perfil de tensión predeterminado,
b) medir una corriente de circuito oscilante (iS) resultante, en particular a través de la bobina de calentamiento por inducción (4),
c) determinar los parámetros eléctricos del circuito oscilante en función del perfil de tensión de la tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos y la corriente de circuito oscilante medida (iS), d) repetir n veces los pasos a) a c) con un perfil de tensión cambiado de la tensión de excitación (UA) para determinar parámetros eléctricos del circuito oscilante dependientes del perfil de tensión, y e) determinar variables de funcionamiento de la encimera de cocción de inducción (100) a partir de los parámetros eléctricos del circuito oscilante dependientes del perfil de tensión,
caracterizado por el hecho de que
- para cambiar el perfil de tensión de la tensión de excitación (UA) se modifica la tensión de alimentación (US) del inversor (1).
2. Método según la reivindicación 1,caracterizado por el hecho de que
- un ciclo de trabajo de la tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos y/o una duración de periodo de la tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos permanece/permanecen constante(s) durante los pasos a) a e).
3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por el hecho de que
- las variables de funcionamiento se seleccionan de:
- grado de cobertura de la bobina de calentamiento por inducción (4) a través de un recipiente de cocción (6) que se va a calentar,
- material del recipiente de cocción (6) que cubre la bobina de calentamiento por inducción (4),
- temperatura de un fondo del recipiente de cocción (6) que cubre la bobina de calentamiento por inducción (4).
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por el hecho de que
- la encimera de cocción de inducción (100) tiene, además:
- un rectificador (7), que está diseñado, además, para generar la tensión de alimentación (US) a partir de una tensión de red de CA (UN), y
- un condensador de circuito intermedio (8), que está diseñado, además, para amortiguar la tensión de alimentación (US),
- donde el método tiene los siguientes pasos:
- antes del paso a), a medida que disminuye la cantidad de la tensión de red de CA (UN), descargar continuamente el condensador de circuito intermedio (8) hasta un valor de tensión que se encuentra en un rango de tensión predeterminado alrededor de la cantidad de la tensión de red de CA (UN) instantánea controlando adecuadamente el inversor (1) hasta que la tensión de red de CA (UN) tenga un cruce por cero y/o la tensión de alimentación (US) tenga un valor inferior a 10 V, en particular inferior a 5 V, y - repetir posteriormente los pasos a) a c) a medida que aumenta la cantidad de la tensión de red de CA (UN).
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por el hecho de que
- durante los pasos a) a e) el inversor (1) se controla independientemente del ajuste de la potencia de calentamiento y antes y/o después de los pasos a) a e) el inversor (1) se controla dependiendo del ajuste de la potencia de calentamiento.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por el hecho de que
- en el paso a) se determina(n) adicionalmente el primer armónico y/o un armónico superior de la tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos o una tensión dependiente de la misma,
- en el paso b) se determina(n) adicionalmente el primer armónico y/o un armónico superior de la corriente de circuito oscilante (iS) medida, y
- en el paso c), los parámetros del circuito oscilante se determinan en función del primer armónico determinado y/o los armónicos superiores determinados de la tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos o de la tensión dependiente de la misma y del primer armónico determinado y/o de los armónicos superiores determinados de la corriente de circuito oscilante (iS) medida.
7. Método según la reivindicación 6,caracterizado por el hecho de que
- los primeros armónicos y/o los armónicos superiores se determinan mediante filtros de paso bajo y/o el análisis de Fourier.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por el hecho de que
- se selecciona una duración de periodo de la tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos de manera que sea menor que una duración de periodo de una oscilación con resonancia natural del circuito oscilante (5).
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8,caracterizado por el hecho de que
- la encimera de cocción de inducción (100) tiene bobinas de calentamiento por inducción adicionales, donde las bobinas de calentamiento por inducción adicionales también se alimentan a partir de la tensión de red de CA (UN) rectificada, donde, durante los pasos a) a e) en un rango de tiempo alrededor del cruce por cero de la tensión de red de CA (UN), las bobinas de calentamiento por inducción adicionales no se alimentan a partir de la tensión de red de CA (UN) rectificada.
10. Encimera de cocción de inducción (100), que está diseñada para llevar a cabo un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene:
- un inversor (1), que se alimenta a partir de una tensión de alimentación (US),
- al menos un condensador (2, 3),
- una bobina de calentamiento por inducción (4),
- donde el al menos un condensador (2, 3) y la bobina de calentamiento por inducción (4) están interconectados de manera que forman un circuito oscilante (5), y
- donde el inversor (1) está diseñado para generar una tensión de excitación (UA) modulada por ancho de pulsos para el circuito oscilante (5) a partir de la tensión de alimentación (US), y
- una unidad de control (9), que está diseñada, además, para controlar el inversor (1) de tal manera que se lleve a cabo un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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