JPH04218289A - 負荷の電力制御方法および装置 - Google Patents

負荷の電力制御方法および装置

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JPH04218289A
JPH04218289A JP1881191A JP1881191A JPH04218289A JP H04218289 A JPH04218289 A JP H04218289A JP 1881191 A JP1881191 A JP 1881191A JP 1881191 A JP1881191 A JP 1881191A JP H04218289 A JPH04218289 A JP H04218289A
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JP
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time
power
load
switching
control
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JP1881191A
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English (en)
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Blanquet Georg Von
ゲオルク　フォン　ブランケット
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Gaggenau Werke Haus und Lufttechnik GmbH
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Gaggenau Werke Haus und Lufttechnik GmbH
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/009—Heating devices using lamps heating devices not specially adapted for a particular application

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つのオー
ム性負荷、例えば調理装置の加熱フィールドの電力制御
方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】加熱フィールド、例えばハロゲン加熱フ
ィールド等の電気的負荷では、全電力中の小さな段階、
特に比較的低電力まで切り換え可能であることが所望さ
れる。従来の加熱プレートでは電力制御を次のようにし
て行うことができる。すなわち、供給される電力をかな
り長時間、例えば数秒の範囲で遮断するのである。これ
はサーモスタット制御または時間回路による制御で行う
ことができる。
【０００３】このような切り換えは、その切り換え状態
が通常光学的に可視である、慣性の少ない加熱フィール
ド、例えばハロゲンまたは赤外線加熱フィールドでは望
ましいことではない。ＧＢ−Ａ−２１３２０６０号明細
書では、複数の切り換え段階を得るために、複数の赤外
線ランプを直列および／または並列に接続する。さらに
安価で、高範囲の電力値、例えば低電力値までを達成す
るために、ＥＰ−Ａ−１８８８８６号明細書では、複数
の発熱体の直列および／または並列接続が、１／３また
は２／３クロック制御期間の形式の対称性振動パケット
制御と共に組み合わされて使用される。
【０００４】この方法の欠点は、加熱フィールドの比較
的低い電力消費（および電力放出）を得るためには複数
の個別加熱体を設けなければならないことである。この
ことはコストの上昇につながり、またその明細書によれ
ば、最小出力電力は通常の全電力の１５％でしかない（
完全な遮断を別として）。これは比較的高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の欠点を無くした、オーム性負荷に対する電力制御方法
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明により
、負荷の最大電力に対して小さな電力領域では、対称性
振動パケット制御を休止時間、遮断時間と組み合わせる
ことにより解決される。ここで前記休止時間は、同じ方
向の複数の過程が１つの変化と見なされる時間以下の時
間、例えば１／３クロック制御期間または１／５クロッ
ク制御期間であり、前記遮断時間は、フリッカを生ぜし
める切り換え時間よりも長い時間である。
【０００７】遮断時間は前記の振動パケット制御の際に
、（時間平均での）平均電力と関連する。本発明の枠内
でオーム性負荷とは、容量性および誘導性のインピーダ
ンス成分が無いか、または無視できるほどの負荷をいう
。しかしこの負荷は完全に非線形の抵抗特性を有するこ
とができる。従い本発明は、スイッチング時間をヨーロ
ッパ規格第３部（ＤＩＮ　　ＶＤＥ　　８３８，第３部
）により規定される“待機時間”（当該規格による。特
に図４ｂ参照）よりも上に設定することによってフリッ
カの発生しないことを保証するものである。
【０００８】有利な実施例では、中央電力領域および負
荷の最大電力以下である高電力領域において、対称性振
動パケット制御を、休止時間、付加的遮断時間と組み合
わせる。ここで前記休止時間は、同じ方向の複数の過程
が１つの変化と見なされる時間以下の時間、例えば１／
３クロック制御期間または１／５クロック制御期間であ
り、前記遮断時間も同様に、同じ方向の複数の過程が１
つの変化と見なされる時間以下の時間である。短い遮断
時間は本発明の構成では、同じ方向の２つの変化（前記
規格の第４項の意味で）を１つの変化として見なし得る
ような時間領域内にある。またこれは振動パケット制御
により、遮断時間に関して考慮すべき相対電圧変化が、
規格のフリッカ曲線がもはや規定していないような領域
（規格の図４ａ，ｂでの０．３％以下の相対電圧変化）
に来るようにして達成される。さらに、２つの同じ方向
の変化がただ１つの変化として見なし得るような時間は
、規格のフリッカ曲線の下側最終点の待機時間にちょう
ど相応することがわかった。これは基本的に高範囲の電
力領域にわたって、調理オーブン装置の場合、約６０ｍ
ｓｅｃであり、既に３０ｍｓｅｃからということはない
。これは規格が第４項に規定している。これはフリッカ
曲線が６０ｍｓｅｃ以下の過度に短い待機時間を規定し
ていない理由かもしれない。
【０００９】有利には、直流成分の無い半波制御を高電
力領域で行う。
【００１０】別の有利な構成では、複数の負荷を、同時
にスイッチング過程が生じないように、例えば一方の負
荷の出力時間が他方の負荷の遮断時間となる様に同期化
する。
【００１１】本発明により、最大電力の高い唯１つの負
荷、例えばビーム式加熱体等のような１つの負荷を有す
る調理フィールドを全電力の１０％以下の比較的低い電
力まで制御することができる。これにより調理フィール
ドを従来の場合よりも少ない１つまたは数個の個別負荷
により構成することができる。高い最大電力を有する１
つの負荷は、その合わせた全電力が大きな１つの個別負
荷に相応するような（並列回路）複数の小さな加熱体よ
りも安価である。さらに本発明は安価な制御電子回路を
可能にする。
【００１２】本発明の方法を実施するための装置は、負
荷の最大電力に対して小さな種々の電力領域に対して、
対称型振動パケット制御を休止時間、遮断時間と組み合
わせる。休止時間とはその時間内ならば同じ方向の複数
の過程が１つの変化と見なされるような時間以下であり
、例えば１／３または１／５クロック制御期間である。 遮断時間はフリッカを生ぜしめるようなスイッチ時間よ
りも長い。
【００１３】有利な実施例では、電気負荷に対してトラ
イアックの形の電力部がそれぞれ設けられている。その
際、トライアックはホトカプラを介して電子制御部から
制御される。ホトカプラは電力部電子回路と制御部電子
回路との導電的分離を保証する。
【００１４】本発明の有利な実施例および特徴は従属請
求項に記載されており、以下図面に基づき詳細に説明す
る。
【００１５】
【実施例】図１の線図は、約１８００Ｗの総電力を有す
る調理フィールドの切り換え可能電力段階を示す。この
調理フィールドには周波数５０Ｈｚの交流電流が供給さ
れる。１００％のフル電力である段階９では、交流電圧
が永続的に印加され、そのため波形として交流電流の完
全なサインカーブが示されている。
【００１６】図２はヨーロッパ規格ＥＮ６０５５５、第
３部（ＤＩＮ　　ＶＤＥ８３８、第３部に相当）による
待機時間である。これは少なくとも２つの相対的スイッ
チ電圧変化間で、いわゆるフリッカ作用を回避するため
に維持すべきである。従い曲線のそれぞれ下側の領域は
許容領域である。一方曲線の上側領域は禁止されている
。 というのはフリッカ作用が生じ得るからである。
【００１７】６６％の段階８は２／３クロック制御期間
により達成される。このクロック制御期間では３つの半
波のうち１つの半波が抑圧される。これにより、それぞ
れ３つの半波から正の全波が１つと負の全波が１つ残り
、直流成分が回避される。
【００１８】５０％電力の段階は図示されていない。と
いうのはこの段階は例示された調理フィールドの通常の
段階では必要ないからである。しかしこの段階は基本的
に全波制御により得ることができる。この段階ではそれ
ぞれ交互に１つの全波が抑圧され、後続の全波が導通さ
れる。
【００１９】４０％電力の段階７は、それぞれ後続の全
波の別の半波を抑圧する１／３クロック制御期間により
得られる。休止時間は１０ｍｓｅｃおよび２０ｍｓｅｃ
であり、これは２つの同じ方向の変化が１つの変化とし
て見なされる時間内にある。この電力段階は３／５半波
制御によっても実現される。この制御ではそれぞれ連続
する１つの全波が導通され、３つの半波が抑圧される。
【００２０】３３％の段階６は１／３クロック制御期間
により達成される。このクロック制御期間では３つの半
波のうち１つの半波だけが導通される。この制御でも図
１からわかるように直流成分がない。
【００２１】２５％の段階５は本発明により、全波の付
加的抑圧を伴う１／３クロック制御期間により達成され
る。その際２つの１／３クロック制御期間全波期間（交
流電圧の６つの半波期間）後に交流電圧の１つの全波期
間が抑圧される。その際直流成分のないことが確実とな
る。出力周波数の１つの全波期間が付加的に抑圧される
ことにより、複数の同じ方向のスイッチング過程が１つ
の変化として見なされる時間領域内にあるスイッチ間隔
が生じる。　　１７％電力の段階４は１／５クロック制
御期間と付加的遮断時間との組み合わせにより達成され
る。１／５クロック制御期間自体の作用による、交流電
圧半波の抑圧時間は、複数変化が１つの変化と見なされ
る時間内にある。一方付加的遮断時間は８０ｍｓｅｃの
遮断時間となり、これは規格ＥＮ６０５５５のフリッカ
曲線の上側となる。１／５クロック制御期間は１／５×
１８００Ｗ＝３６０Ｗの電力となり、これにより２３０
Ｖの際に１．５７Ａの電流が生じる。この回路での電源
電圧の変化は、０．４オームの電源の内部抵抗のため０
．６２８Ｖとなり、従い０．２７％の相対電圧変化が生
じる。これはフリッカ曲線がもはや定めていない領域内
である。従いこれは基本的に考慮する必要がない。フリ
ッカ曲線は０．３％の相対電圧変化まで定めており、こ
の場合“待機時間”は６０ｍｓｅｃ以上でなければなら
ない。これは上記の値では十分に満たしている。さらに
６０ｍｓｅｃの限界“待機時間”は実質的に、２つの同
じ方向の変化が１つのものとして感じられる時間内であ
り、その時間内では規格に記載された値は実際過度に短
く選択されている。
【００２２】電力１０％の段階３では、１／３クロック
制御期間の３つの全波期間が引き続く２２０ｍｓｅｃの
遮断時間と組み合わされている。１／３クロック制御期
間は６００Ｗ（最大電力の１／３）の出力電力を生じる
。これは２．６Ａの電流に相応する。従い、０．４オー
ムの電源網内部抵抗による１．０４Ｖの絶対電圧変化な
いし０．４５％の電圧変化に相応する。これは規格ＥＮ
６０５５５第３部の曲線４ｂでは、１１０〜１２０ｍｓ
ｅｃの待機時間を生ぜしめる。実際の待機時間はこれよ
りも上であり、従い規格は守られる。
【００２３】約６．６％電力の段階２では、相応の２つ
の２／３クロック制御期間全波期間が付加的に２４０ｍ
ｓ遮断時間と組み合わされる。出力電力は前記の例とほ
ぼ同じであるから、ここでもフリッカの問題は除外され
る。
【００２４】３％電力の段階１は通常の約３３００Ｗ（
最大電力）のハロゲン加熱体では５４Ｗないし１００Ｗ
に相応する。これは１／５クロック制御期間を基にこれ
を６００ｍｓｅｃの遮断時間と組み合わせて得る。６０
０ｍｓｅｃの遮断時間は容易に判るように、いずれのフ
リッカも問題とならない。さらに、加熱体でのスイッチ
過程が、加熱ないし冷却の際のその赤色および減色によ
り知覚され得るような時間よりも下にある。従いこのよ
うな不利な印象が回避される。段階０は調理フィールド
の完全な遮断である。
【００２５】図２はブロック回路図を示す。１により、
トライアックの形の電力部が示されている。この電力部
は、接続された負荷３、例えば調理フィールドの給電部
２のスイッチングに用いる。電力部１は制御部４により
ホトカプラ６を介して制御される。制御部４は種々異な
る電力部毎に相応のホトカプラへの相応の複数出力側を
有する。そのため制御部４により複数の負荷、例えば調
理フィールドを制御することができる。
【００２６】制御部４は、（図示しない）スイッチ、例
えばＢＣＤスイッチのそれぞれの調理フィールド毎に所
望のスイッチ段階に関する情報を得る。
【００２７】それぞれの電力段階のスイッチイングパタ
ーンはビットパターンとして、パラメータメモリ、例え
ばＲＯＭ，ＰＲＯＭ等にファイルすることができる。さ
らにシフトレジスタが設けられており、これにより、１
つの調理レンジの２つの調理台を同じ電力段階で駆動す
べきである場合、スイッチングパターン（ビットパター
ン）により行なわれる（入り切り）スイッチング過程が
相互に所定の時間（例えば１０ｍｓ、これは１００Ｈｚ
に相応）、すなわち電源電圧の半波の時間ないしその倍
数だけずらされるようになる（これは図４に示されてい
る）。このようにして、同じ電力段階の２つの調理台の
スイッチング過程が同時に行なわれないようになり、従
い相応の電流交番ないし電圧交番が相互に加算されない
。このようなことが起きると場合によっては、フリッカ
回避の条件がもはや保証されないようになる。従い図４
では、調理台Ｆ１に対するシフトレジスタは、所望の電
力段階５に相応する制御ビットパターンを受け取り、こ
れを遅延せずに所属のトライアック１．１にさらに送出
する。調理台Ｆ２に対するシフトレジスタは同じビット
パターンを受け取るが、しかしこれを１０ｍｓｅｃ遅延
させて所属のトライアック１．２にさらに送出する。 これにより調理台Ｆ２の電力印加過程は、経過において
調理台Ｆ１のそれに相応するが、しかしちょうど半波だ
けずらされている（すなわち、符号極性に関しては反転
されている）。これは図４の右側に示されている。同様
のことが図４に示された別の調理台Ｆ３およびＦ４（こ
れらは電力段階６に調整される）にもあてはまる。それ
らの電力印加過程も同様にそれぞれ１０ｍｓｅｃだけず
らすことができる。所定の時間で異なる電力段階のスイ
ッチング過程が同時に行われるかぎり、これは規格で許
容されることである。というのは、このスイッチング過
程は規則的かつシステマチックに重なるのではなく、時
折偶然的に重なるだけだからである。
【００２８】種々異なる加熱体のシフトレジスタを、加
熱体毎に異なるスイッチング遅延を常に実行するように
構成することもできる。また、監視装置を設けて、既に
１つまたは複数の加熱体が、別の加熱体に対して選択さ
れた電力段階で動作しており、適切な遅延を実行してい
るか否かを監視することができる。
【００２９】図４は（簡単な２相式）交流電圧源を示す
。さらに複数の調理台を有する調理装置の場合、これら
の調理台を有利には次のように多相電源網（３相電源）
に接続する。すなわち、調理台が種々異なる相に分配さ
れ、それによりスイッチ時点がさらに等化されるように
接続するのである。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、最大電力の高い唯１つの
負荷、例えばビーム式加熱体等のような１つの負荷を有
する調理フィールドを全電力の１０％以下の比較的低い
電力まで制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を説明するための線図である。
【図２】規格ＥＮ６０５５５第３部による、フリッカ効
果回避のための、相対的電圧変化に対する“待機時間”
の線図である。
【図３】本発明の実施例のブロック図である。
【図４】種々異なる調理台でのスイッチング過程遅延を
説明するための図である。
【符号の説明】
１　　電力部、　　２　　給電部、　　３　　負荷、　
　４　　制御部、　　６　　ホトカプラ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　少なくとも１つのオーム性負荷の電力
    制御方法において、負荷の最大電力に比して小さな電力
    領域では、対称性振動パケット制御を休止時間、遮断時
    間と組み合わせ、ここで前記休止時間は、同じ方向の複
    数の過程が１つの変化と見なされる時間以下の時間、例
    えば１／３クロック制御期間または１／５クロック制御
    期間であり、前記遮断時間は、フリッカを生ぜしめる切
    り換え時間よりも長い時間である、ことを特徴とする少
    なくとも１つのオーム性負荷の電力制御方法。
  2. 【請求項２】　　中央電力領域および負荷の最大電力以
    下である高電力領域では、対称性振動パケット制御を、
    休止時間、付加的遮断時間と組み合わせ、ここで前記休
    止時間は、同じ方向の複数の過程が１つの変化と見なさ
    れる時間以下の時間、例えば１／３クロック制御期間ま
    たは１／５クロック制御期間であり、前記遮断時間も同
    様に、同じ方向の複数の過程が１つの変化と見なされる
    時間以下の時間である請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】　　高電力領域では直流成分のない半波制
    御を行う請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】　　複数の負荷を、それらが規則的な同時
    のスイッチング過程とならないように同期化する請求項
    １から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】　　一方の負荷の出力時間は、他方の負荷
    の遮断時間である請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】　　２つの負荷が同じ電力段階である場合
    、一方の負荷のスイッチングを他方の負荷のスイッチン
    グに対して所定遅延時間後に行う請求項４または５記載
    の方法。
  7. 【請求項７】　　遅延時間を、実効電圧周波数の２倍の
    周波数に相当する周波数のクロック制御期間により定め
    る請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】　　複数の負荷を有する装置の全部の負荷
    に対して種々異なる遅延時間を配属する請求項１から７
    までのいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】　　一方の負荷の投入接続時に、他方の負
    荷も同じ電力段階に投入接続されているか否かを検査し
    、投入接続されている場合には、新たに投入接続された
    負荷を適切な遅延により接続する請求項６または７記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】　　負荷の種々の切り換え出力段階に対
    して種々のビットパターンを呼び出すための制御ユニッ
    トと、負荷（３）に対する制御可能な電力スイッチと、
    電力配分スイッチ（２）と、制御ユニット（４）とが設
    けられていることを特徴とする、オーム性負荷の電力制
    御装置。
  11. 【請求項１１】　　制御部（４）と電力部（１）とは導
    電的に分離されている請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】　　電力部（１）は制御部（４）からホ
    トカプラによって制御可能である請求項１１記載の装置
    。
  13. 【請求項１３】　　電力スイッチ（１）のスイッチング
    過程の遅延を予調整または調整するためにシフトレジス
    タが設けられている請求項１０から１２までのいずれか
    １項記載の装置。
  14. 【請求項１４】　　種々の負荷（３）に対して投入接続
    された電力の監視および同じ電力段階に調整された少な
    くとも１つの負荷（３）の所属の電力部をスイッチング
    過程の相応の遅延を監視するために監視ユニットが設け
    られている請求項１０から１３までのいずれか１項記載
    の装置。
  15. 【請求項１５】　　多相電源網の種々の相で負荷が接続
    されている請求項１０から１４までのいずれか１項記載
    の装置。
JP1881191A 1990-02-14 1991-02-12 負荷の電力制御方法および装置 Pending JPH04218289A (ja)

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DE19904004508 DE4004508A1 (de) 1990-02-14 1990-02-14 Verfahren und vorrichtung zur steuerung der leistung mindestens eines verbrauchers
DE4004508.0 1990-02-14

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