KR20210151711A - 인덕션 호브를 동작시키기 위한 방법 및 인덕션 호브 - Google Patents

Abstract

인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법으로서,
- 인덕션 호브 (100) 는:
- 공급 전압 (US) 이 공급되는 인버터 (1),
- 적어도 하나의 커패시터 (2, 3), 및
- 인덕션 가열 코일 (4) 로서,
- 적어도 하나의 커패시터 (2, 3) 및 인덕션 가열 코일 (4) 은, 그들이 발진 회로 (5) 를 구성하도록 상호연결되고, 그리고
- 인버터 (1) 는 공급 전압 (US) 으로부터 발진 회로 (5) 에 대한 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 을 생성하도록 구성되는, 상기 인덕션 가열 코일 (4) 을 포함하고,
- 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
a) 미리 정의된 전압 특성을 갖는 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 생성,
b) 특히 인덕션 가열 코일 (4) 에 의한, 결과의 발진 회로 전류 (iS) 의 측정,
c) 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 전압 특성 및 측정된 발진 회로 전류 (iS) 에 따른, 전기 발진 회로 파라미터들의 결정,
d) 전기 전압 특성-의존적 발진 회로 파라미터들의 결정을 위해 여기 전압 (UA) 의 상이한 전압 특성을 사용한 단계 a) 내지 단계 c) 의 n 회 반복, 및
e) 전압 특성-의존적 전기 발진 회로 파라미터들로부터의 인덕션 호브 (100) 의 동작 변수들의 결정.

Description

인덕션 호브를 동작시키기 위한 방법 및 인덕션 호브{Method for operating an induction hob and induction hob}

본 발명은 인덕션 호브 (induction hob) 를 동작시키기 위한 방법, 및 인덕션 호브에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 인덕션 호브를 동작시키기 위한 방법의 제공, 및 상기 인덕션 호브에 대한 동작 변수 (operating variable) 들의 가능한 가장 신뢰가능한 정의를 허용하는 인덕션 호브의 제공이다.

방법은 인덕션 호브를 동작시키기 위해 채용된다.

인덕션 호브는, 공급 전압이 공급되는 적어도 하나의 기존의 인버터를 포함한다. 공급 전압은 바람직하게는 DC 전압이다. 인버터는, 예를 들어, 2 개의 반도체 스위칭 수단을 갖는 기존방식으로 연결된 인버터 브랜치 회로를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 관련 전문 문헌을 또한 참조해야 한다.

인덕션 호브는 적어도 하나의 커패시터를 더 포함한다.

인덕션 호브는, 호브 플레이트에 할당되고 가열될 팬의 베이스에서의 교류 자기장의 생성을 위해 제공되는, 적어도 하나의 인덕션 가열 코일 또는 인덕터를 더 포함한다. 이와 관련하여, 관련 전문 문헌을 또한 참조해야 한다.

적어도 하나의 커패시터 및 인덕션 가열 코일은, 그들이 발진 회로, 예를 들어, 병렬 또는 직렬 발진 회로를 구성하도록 상호연결된다.

인버터는, 공급 전압으로부터, 발진 회로에 대한 펄스-폭 변조된 여기 전압의 생성을 위해 제공된다. 펄스-폭 변조된 여기 전압은 통상적으로, 일정한 또는 가변적인 펄스 듀티 팩터 또는 펄스 듀티 비, 및 일정한 또는 가변적인 발진 주기 또는 주파수를 갖는 구형파 전압이다. 이와 관련하여, 관련 전문 문헌을 또한 참조해야 한다.

방법은 다음의 단계들을 포함한다:

단계 a), 미리 정의된 전압 특성을 갖는 펄스-폭 변조된 여기 전압의 생성.

단계 b), 특히 인덕션 가열 코일에 의한, 결과의 또는 구성된 발진 회로 전류의 측정.

단계 c), 펄스-폭 변조된 여기 전압의 전압 특성 및 측정된 발진 회로 전류에 따른, 특히 발진 회로 임피던스의 형태의, 전기 발진 회로 파라미터들의 결정. 전기 발진 회로 파라미터들 또는 발진 회로 임피던스는, 예를 들어, 조리 용기가 위에 위치되어 있는 인덕션 가열 코일의 등가의 전기적 파라미터들 (R 및 L), 또는 그들로부터 추론될 수 있는 전기적 임피던스들, 또는 예를 들어, 적합 품질 (quality of conformance) 또는 댐핑 (damping), 또는 고유 주파수 (natural frequency) 와 같은 발진 미분 방정식에서의 변수들을 기술할 수 있다. 특히, 예를 들어, 전기 발진 회로 파라미터들의 결정을 위해, 잘 알려진 벡터 계산 방법이 채용될 수 있으며, 즉 전압의 크기와 위상, 및 전류의 크기와 위상이 서로에 관하여 고려된다.

단계 d), 전압 특성-의존적 발진 회로 파라미터들의 결정을 위해 여기 전압의 상이한 전압 특성을 사용한 단계 a) 내지 단계 c) 의 n 회 반복. 여기 전압의 전압 특성의 변화를 위해, 바람직하게는 오직 펄스-폭 변조된 여기 전압의 로우 레벨과 펄스-폭 변조된 여기 전압의 하이 레벨 사이의 전압 차이만이 변화된다. 펄스-폭 변조된 여기 전압의 주파수 및 펄스 듀티 팩터는 바람직하게는 변하지 않고 유지된다. 수 n 은 정수 (whole number) 이고 예를 들어 1 과 400 사이의 수치 범위 내에 있다. 수 n 은, 예를 들어, 펄스-폭 변조의 발진 주기에 의존할 수 있거나, 또는 수 n 은, 단계들이 전체 네트워크 반파 (half-wave) 의 지속기간 동안 반복되도록 선택될 수 있다.

단계 e), 전압 특성-의존적 발진 회로 파라미터들에 기초한 인덕션 호브의 동작 변수들의 결정 (측정).

일 형태의 실시형태에 따르면, 여기 전압의 전압 특성의 변화를 위해, 특히 배타적으로, 인버터의 공급 전압이 변화되고, 그 결과로서, 예를 들어, 펄스-폭 변조된 여기 전압의 하이 레벨과 로우 레벨 사이의 전압 차이가 대응하여 변화한다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 펄스-폭 변조된 여기 전압의 펄스 듀티 팩터 및/또는 펄스-폭 변조된 여기 전압의 발진 주기는 단계 a) 내지 단계 e) 동안 일정하게 유지된다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 결정될 동작 변수들은 다음으로부터 선택된다: 특히 강자성 베이스를 갖는, 가열될 조리 용기에 의한 인덕션 가열 코일의 커버리지 정도 (degree of coverage), 인덕션 가열 코일을 커버하는 조리 용기의 재료, 또는 조리 용기의 베이스의 재료, 및 인덕션 가열 코일을 커버하는 조리 용기의 베이스의 온도. 커버리지 정도는, 예를 들어, 조리 용기에 의한 인덕션 가열 코일의 커버리지가 전체인지, 부분인지 또는 전혀 존재하지 않는지에 의존할 수 있다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 인덕션 호브는 다음을 더 포함한다: 메인 AC 전압으로부터 공급 전압을 생성하도록 구성되는 정류기, 및 공급 전압을 버퍼링하고 인버터에서 비롯되는 디스터번스 (disturbance) 들을 필터링하도록 구성되는 중간 회로 커패시터. 방법은 그러면 다음의 추가 단계들을 포함할 것이다: 단계 a) 이전에, 메인 AC 전압의 크기가 감소함에 따라, 즉 감쇠하는 반파 동안, 중간 회로 커패시터가 순간 메인 AC 전압의 값에 관한 미리 정의된 전압 범위 내에 있는 전압으로 점진적으로 방전되고, 여기서 인버터는 적절히 작동된다. 미리 정의된 전압 범위는, 예를 들어, 순간 메인 AC 전압의 값을 초과하는 수 볼트, 예를 들어 3V 와 10V 사이에 있을 수 있다. 이 단계는 메인 AC 전압이 제로-크로싱을 통과하고 및/또는 공급 전압이 10V 미만, 및 특히 5V 미만의 값을 가정할 때까지 실행된다. 단계 a) 내지 단계 c) 는 그 후 메인 AC 전압의 값이 증가함에 따라 반복된다. 단계 a) 내지 단계 c) 는 예를 들어, 대략 5V 와 80V 사이, 및 특히 10V 와 50V 사이의 메인 AC 전압의 전압 범위에서 반복될 수 있다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 인버터는, 단계 a) 내지 단계 e) 동안은, 가열 전력 설정-독립적 방식으로 작동되고, 단계 a) 내지 단계 e) 이전에 및/또는 이들 다음에는, 가열 전력 설정-의존적 방식으로 작동되고, 여기서, 예를 들어, 여기 전압의 펄스-폭 변조의 펄스 듀티 팩터 및/또는 펄스-폭 변조의 발진 주기는 대응 가열 전력-의존적 방식으로 설정된다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 단계 a) 에서, 추가적으로, 펄스-폭 변조된 여기 전압의, 또는 그에 의존하는 전압의 제 1 고조파 및/또는 더 높은 고조파가 결정되고, 단계 b) 에서, 추가적으로, 측정된 발진 회로 전류의 제 1 고조파 및/또는 더 높은 고조파가 결정되고, 그리고 단계 c) 에서, 발진 회로 파라미터들이 펄스-폭 변조된 여기 전압, 또는 그에 의존하는 전압의 결정된 제 1 고조파 및/또는 결정된 더 높은 고조파에 따라, 그리고 측정된 발진 회로 전류의 결정된 제 1 고조파 및/또는 결정된 더 높은 고조파에 따라 결정된다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 제 1 고조파들 및/또는 더 높은 고조파들은 저역 통과 필터들에 의해 및/또는 푸리에 분석에 의해 결정된다.

필요할 경우, 더 높은 고조파 전류들 및 전압들이 또한 푸리에 분석에 의해 결정될 수 있고, 대응하는 더 높은 고조파 임피던스들이 계산될 수 있다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 펄스-폭 변조된 여기 전압의 발진 주기는, 발진 회로의 자기-공진 발진의 발진 주기보다 짧도록 선택될 수 있다. 다시 말해서, 펄스-폭 변조된 여기 전압의 주파수는, 대부분의 기존의 독점적 조리도구에서, 발진 회로의 공진 주파수보다 높다. 선택된 여기 전압의 발진 주기가 고유 공진 (natural resonance) 에 지나치게 가깝다면, 발진 주기는, 발진 회로 전류를 적절한 레벨로 제한하기 위하여, 단축될 수 있다.

일 형태의 실시형태에 따르면, 인덕션 호브는, 연관된 정류기들의 개재 (interposition) 에 의해, 마찬가지로 정류된 메인 AC 전압이 공급되는 추가의 인덕션 가열 코일들을 포함하고, 단계 a) 내지 단계 e) 동안, 메인 AC 전압의 제로-크로싱에 관한 시간 인터벌에서, 추가의 인덕션 가열 코일들에는 정류된 메인 AC 전압이 공급되지 않는다. 제로-크로싱에 관한 시간 인터벌은, 예를 들어, 제로-크로싱보다 1ms 전에 시작하고 제로-크로싱 2ms 후에 종료할 수 있다.

인덕션 호브는 상기 언급된 방법의 실행을 위해 구성되고, 다음을 포함한다: 공급 전압이 공급되는 적어도 하나의 인버터, 적어도 하나의 커패시터, 인덕션 가열 코일로서, 적어도 하나의 커패시터 및 인덕션 가열 코일은, 그들이 발진 회로를 구성하도록 상호연결되고, 인버터는 공급 전압으로부터 발진 회로에 대한 펄스-폭 변조된 여기 전압을 생성하도록 구성되는, 상기 인덕션 가열 코일, 및 상기 언급된 방법이 실행되도록 인버터를 작동하도록 구성되는 제어 유닛.

기존방식으로, 용기 검출 기능에 의해, 적절한 조리 용기가 호브 플레이트 위에 위치되는지 여부가 확립된다. 다시 말해서, 인덕션 가열 코일 위에, 용기가 없는지, 부적절한 용기가 있는지, 또는 지나치게 작은 용기가 있는지에 대한 검사가 실행된다.

평면 호브들에서, 또는 조리 용기 사이즈의 검출을 위해, 호브 플레이트의 커버리지는 추가적으로 동작 변수로서 요구되고, 바람직하게는 인덕션 가열 코일의 활성 표면의 0% 와 100% 커버리지의 마진 사이에서 계속해서 해결된다. 커버리지의 결정을 위해, 예를 들어, 조리 용기가 위에 위치되어 있는 인덕션 가열 코일의 임피던스 또는 (등가의) 전기적 파라미터들 (R 및 L) 은, 이들이 실질적으로 커버리지의 변화에 응답하여 변화함에 따라, 측정될 수 있다.

그러나, 이들 등가의 파라미터들은 - 호브 플레이트의 커버리지에 대한 의존성에 더하여 - 또한 채용된 조리 용기 재료들에, 그리고 조리 용기의 베이스의 온도에 의존한다. 이들 파라미터들은 자기 여기, 또는 인덕터에 흐르는 전류, 및 여기 주파수에 추가로 의존하며, 그 결과, 기존방식으로, 측정은 일정한 여기로 실행되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 발진 회로 파라미터들의 결정은, 상이한 크기들의 여기들에서, 즉, 예를 들어, 직렬 발진 회로의 하프-브리지에 대한 상이한 공급 전압들에서, 또는 병렬 발진 회로에서의 상이한 전류 강도들에서 실행된다.

바람직하게는, 발진 회로 파라미터들의 측정은 메인 AC 공급 전압의 메인 제로-크로싱 전에 또는 후에 실행될 수 있고, 여기서 상승하는 또는 감쇠하는 메인 AC 전압이 가변적인 여기를 위해 채용될 수 있고, 발진 회로 파라미터들에서의 전압 특성-의존적 또는 입력 전압-의존적 차이가 조리 용기 검출을 위한 추가 정보로서 사용될 수 있어, 조리 용기 재료들의 구별 (distinction) 을 개선할 수 있다. 특히, 여기 동안 또는 80V 미만의 공급 전압에서, 발진 회로 파라미터들의 상이한 변화들은 조리 용기 재료에 의존하여 검출가능하다. 이 전압 이상에서는, 발진 회로 파라미터 측정 동작으로부터 전력 출력 동작으로 스위치오버가 실행될 수 있어, 동작 동안 측정이 실행될 수 있고, 측정의 목적들을 위해 전력 출력에서 어떠한 유효 간섭 (significant interruption) 도 요구되지 않는다. 가열 동작으로의 스위치오버를 위한 전압 임계치는, 인덕션 가열 엘리먼트에 흐르는 전류에 따라, 가변적인 방식으로 결정될 수 있다.

기존의 방법들에서, 임피던스 또는 발진 회로 파라미터들에 대한 값들이 (감소된) 커버리지와 연관되는지 또는 조리 용기 재료의 (더 낮은 저항) 전도율과 연관되는지에 대한 오직 제한된 구별만이 가능하고, 즉 특히 호브 위에 있는 조리 용기의 온도의 추가의 변화의 이유로, 다수의 측정 결과들은 다중 의미 (multiple significance) 를 갖는다.

본 발명에 따르면, 조리 용기의 확장된 검출을 위해, 조리 용기가 (적어도 부분적으로) 제자리에 있는 임피던스 또는 발진 회로 파라미터들이 결정되고, 여기서 인덕션 가열 코일 및 적어도 하나의 발진 회로 커패시터로 구성된 전기 발진 회로는 정의된 방식으로 여기되고, 겉보기 저항 (Z), 활성 저항 (R), 반응 저항 (X), 발진 회로 인덕턴스 (L) 또는 R 과 X 사이의 위상 각과 같은 전기 발진 회로 파라미터들이 인덕션 가열 코일에 흐르는 전류 및 여기 전압의 측정으로부터 결정된다. 기본 계산 공식이 예시적인 목적들을 위해, 이하에 제시되고, 여기서:

는 인버터의 동작 주파수 (working frequency) 를 나타내고

는 작동 전압의 시간 특성을 나타내고

는 인덕션 가열 코일에 흐르는 전류의 시간 특성을 나타내어,

가 되고

는 제 1 전압 고조파이고

는 제 1 전류 고조파이고

여기서

이어서,

가 되고,

여기서

이고

이다.

바람직하게는, 인버터의 출력 여기 전압이 측정되지만, 대안으로서, 인덕션 가열 코일에 걸리는 전압이 직접 측정되는 것 또한 가능하다. 적합 품질 (Q), 댐핑 (

), 고유 주파수 (fr) 또는 발진 주기 (Tr) 와 같은 발진 회로 파라미터들은, 그들로부터의, 조리 용기에 의한 인덕터의 커버리지의 결정을 허용하기 위하여, 또한 결정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 입력 변수로서, 전압 (또는, 일반적으로, 인덕션 가열 코일에 흐르는 전류) 이 변화되어, 위에 위치되는 부하의 결정을 위한 적어도 하나의 추가 변수가 획득된다 (조리 용기의 검출), 예를 들어, 여기 전압 또는 전류의 변화에 관한 하나 이상의 발진 회로 파라미터들의 변화. 가변 여기 전압에 관한, 발진 회로 파라미터의 최대 값의 위치가 또한 기준으로서 채용될 수 있다. 대안적으로, 발진 회로 파라미터들은 그렇지 않으면 가변 여기 전압을 참조하여, 또는 가변적인 방식으로, 인덕션 가열 코일에 흐르는 전류를 참조하여, 평가될 수 있다.

전압의 변화와 연관된 발진 회로 파라미터들의 변화들은 추가 변수들을 제공하며, 이는 용기에 의한 인덕션 가열 코일의 가변적인 커버리지에도 불구하고, 조리 용기 재료들의 카테고리들의 보다 정확한 구별을 허용한다.

가변 공급 전압 또는 여기 전압의 제공은, 본 발명에 따르면, 메인 AC 전압이 가변 전압으로서 채용될 수 있다는 이유로, 복잡할 수 있으며, 즉 발진 회로 파라미터들의 측정은 메인 AC 전압의 제로-크로싱에 선행 또는 후행하는 시간 인터벌에서 실행될 수 있다. 측정은 메인 전압의 제로-크로싱에 후속하여 실행되는 것이 바람직하며, 여기서 그러면 중간 회로의 방전은, 임피던스가 최소 값으로 감소되고 인버터에 대한 제어 파라미터들이 대응하여 (=> 발진 회로의 공진 주파수보다 수 kHz 높은 작동 주파수로 및/또는 50% 의 최대 값에 가까운 펄스 듀티 팩터로) 선택되도록 사전에 신뢰가능하게 확인되어야 한다.

발진 회로 파라미터들의 계산을 위해, 여기 전압 및 전류의 제 1 고조파가 바람직하게 채용된다. 이것을 위해, 저역 통과 필터가 제공될 수 있거나, 또는 대안적으로, 데이터를 측정하는 대응하는 푸리에 분석이 알고리즘에 의해 실행될 수 있다.

측정은 예를 들어, 메인 전압의 제로-크로싱 직후에, 예를 들어, 8V 의 메인 AC 전압에서 시작하고, 40-50V 에서 종료되고, 그 후, 인버터는 기존의 가열 전력 출력 모드에서의 동작으로 스위치 오버한다. 조리 용기 검출을 위한 이 전압 범위는 조리 용기 재료들과 연관된 다양한 투과성 커브들로부터 발생하는 차이들 간이 구별되게 하지만, 가열 동작으로의 신속한 스위치오버를 또한 허용하여, 큰 가열 용량들이 또한 송신될 수 있고, 메인 전류 고조파들의 제한을 위한 요건이 관측될 수 있다.

일단 조리 용기 분류가 실행되었다면, 동작 변수들의 전압 특성-의존적 결정 또는 델타 결정이 생략될 수 있고, 가열 동작으로의 스위치오버는, 더 낮은 전압들에서도, 실행될 수 있다. 이러한 형태의 동작에서는, 오직 커버리지의 변화의 확립만이 요구된다.

가변 여기 전압으로의 조리 용기 검출 기능의 구현을 위한 본 발명에 따른 접근법은, 특히, 다양한 조리 용기 재료들에 대한 상이한 특성 투과성 곡선들과 연관되는, 조리 용기 검출을 위한 추가 발진 회로 파라미터들 또는 측정 변수들의 생성을 허용하며, 그 결과로서 다중 의미를 갖는 결과들 간을 구별할 수 있다. 전압 특성-의존적 분석 또는 델타 분석은 조리 용기 재료들의 우수한 구별을 허용하고, 그 결과로서, 그 후의 제 2 단계에서, 인덕션 가열 코일의 커버리지의 조리 용기 재료-특정 결정이 허용된다.

제로-크로싱에 덧붙여 상승하는 메인 AC 전압의 활용은 인버터의 가변 공급 전압의 비용-효과적인 구현을 허용하고, 조리 용기 검출 기능의 차동 여기를 위한 상이한 출력 전압들을 갖는 전력 공급 유닛들의 필요성을 제거한다.

오직 최대 80V 까지의, 작은 상승하는 전압들에 대한 관련 동작 변수들의 측정을 위한 인버터의 스위치오버의 제한은, 가열 동작을 실시하는 동안 정규 조리 용기 검출의 실행을 허용하고, 그 결과로서 메인 전류 고조파들의 EMC-준수 제한을 위한 요건이 또한 관측될 수 있다.

제 1 단계에서, 예를 들어, 조리 용기 카테고리가 결정될 수 있고, 제 2 단계에서, 이 조리 용기 카테고리의 조리 용기 재료에 특정적인 커버리지 정도가 결정될 수 있다.

본 발명은 도면들을 참조하여 이하에 상세히 설명된다. 도면들에서:
도 1 은 본 발명에 따른 방법의 실행을 위해 구성되는 인덕션 호브를 도시한다;
도 2 는 도 1 에 나타낸 인덕션 호브에 대한 시간에 따른 전압 특성들 및 전류 특성들을 도시한다;
도 3 은 도 1 에 따라 나타낸 인덕션 호브에서 측정된 인덕션 가열 코일의 커버리지에 따른, 다양한 기존의 독점적 조리 용기 재료들에 대한 발진 회로 인덕턴스를 도시한다, 그리고
도 4 는 도 1 에 따라 나타낸 인덕션 호브에서 측정된, 인덕션 가열 코일에 흐르는 전류에 따른, 다양한 기존의 독점적 조리 용기 재료들에 대한 발진 회로 인덕턴스를 도시한다.

도 1 은 본 발명에 따른 방법의 실행을 위해 구성되는 인덕션 호브 (100) 의 블록 회로 다이어그램의 개략적인 표현을 도시한다.

인덕션 호브 (100) 는, 공급 전압 (US) 이 공급되는 기존의 인버터 (1) 를 포함한다. 인버터 (1) 는, 공급 전압 (US) 사이에 직렬로 루프-인되는 (looped-in) 2 개의 기존의 반도체 스위칭 수단 (10 및 11) 을 포함한다. 2 개의 반도체 스위칭 수단 (10 및 11) 의 연결 노드 지점에서, 여기 전압 출력 (UA) 이 전달된다.

인덕션 호브 (100) 는, 공급 전압 (US) 사이에 직렬로 로프-인되는 (lopped-in) 2 개의 커패시터들 (2 및 3) 을 더 포함한다.

인덕션 호브 (100) 는 인덕션 가열 코일 (4) (인덕터로서 또한 설명됨) 을 더 포함한다. 인덕션 가열 코일 (4) 은 2 개의 커패시터들 (2 및 3) 의 연결 노드 지점과 2 개의 반도체 스위칭 수단 (10 및 11) 의 연결 노드 지점 사이에 루프-인된다. 2 개의 커패시터들 (2, 3) 및 인덕션 가열 코일 (4) 은 직렬 발진 회로 (5) 를 구성한다.

인버터 (1) 는 공급 전압 (US) 으로부터 발진 회로 (5) 에 대한 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 을 생성하도록 구성된다. 인버터 (1) 는 이하에 도 2 를 참조하여 상세히 설명된 바와 같이, 다운-회로 구동기 유닛 (12) 을 갖는 마이크로프로세서-기반 제어 유닛 (9) 에 의해 작동된다.

인덕션 호브 (100) 는, 메인 AC 전압 (UN), 예를 들어, 230V/AC 및 50Hz 로부터 공급 전압 (US) 을 생성하도록 구성되는 정류기 (7) 를 더 포함한다.

인덕션 호브 (100) 는, 공급 전압 (US) 의 버퍼링을 위해 구성되는 중간 회로 커패시터 (8) 를 더 포함한다.

도 2 는 도 1 에 나타낸 인덕션 호브 (100) 에 대한, 시간에 따른, 전압 특성들 및 전류 특성들을 도시한다. US 는 공급 전압을 나타내고, UA 는 여기 전압을 나타내고, UN 은 메인 AC 전압을 나타내고 iS 는 발진 회로 전류를 나타낸다.

본 발명에 따른 방법의 4 개의 시간 순차적인 위상들 (P1, P2, P3 및 P4) 이 표현된다.

위상 (P1) 동안, 여기 전압 (UA) 은 미리 정의된, 및 본 경우에서는, 낮은 가열 용량의 설정을 위해, 펄스-폭 변조로 생성된다. 메인 AC 전압 (UN) 은 사인곡선 파형으로 감소한다. 중간 회로 커패시터 (8) 및 낮은 전력 출력에 의한 버퍼링의 이유로, 정류에 의한 메인 AC 전압 (UN) 으로부터 생성되는 공급 전압 (US) 은 메인 AC 전압 (UN) 이상으로 유지된다.

위상 (P1) 다음에 위상 (P2) 이 후속되고, 그 동안, 인버터 (1) 의 적절한 작동에 의해, 중간 회로 커패시터 (8) 는, 순간 메인 전압 (UN) 의 크기로 방전된다.

메인 AC 전압의 제로-크로싱에 관한 시간 인터벌에서, 위상 (P2) 이 종료되고 위상 (P3) 이 시작된다, 즉 확립될 인덕션 호브 (100) 의 동작 변수들이 결정 또는 측정되는 실제 측정 동작이 시작된다.

동작 변수들은, 가열될 조리 용기 (6) 에 의한 인덕션 가열 코일 (4) 의 커버리지 정도, 인덕션 가열 코일 (4) 을 커버하는 조리 용기 (6) 의 베이스의 재료 또는 재료 카테고리, 및 인덕션 가열 코일 (4) 을 커버하는 조리 용기 (6) 의 베이스의 온도를 포함한다.

이것을 위해, 미리 정의된 전압 특성을 갖는 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 이 생성되고, 예를 들어, 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 하나 또는 2 개의 주기들은 미리 정의된 발진 주기, 미리 정의된 펄스 듀티 팩터 및 순간 공급 전압 (US) 에 대략 대응하는 펄스-폭 변조의 로우 레벨과 하이 레벨 사이의 전압 차이로 생성된다. 순간 공급 전압 (US) 은, 차례로, 메인 AC 전압 (UN) 의 순간 크기에 대략 대응한다.

결과의 발진 회로 전류 (iS) 는 그 후 인덕션 가열 코일 (4) 에 의해 측정되고, 여기서 전기 발진 회로 파라미터들은 공급 전압 (US) 의 순간 값, 즉 여기 전압 (US) 의 순간 전압 특성, 및 측정된 발진 회로 전류 (iS) 에 따라 계산된다.

메인 AC 전압 (UN) 의 크기가 증가함에 따라, 공급 전압 (US) 은, 펄스-폭 변조의 대응하는 주기들 동안, 로우 레벨과 하이 레벨 사이의 전압 차이가 대응하여 증가하고, 즉 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 전압 특성이 그에 따라 변화하도록 대응하여 상승한다. 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 펄스 듀티 팩터 및 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 발진 주기는 일정하게 유지된다.

펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 시간 순차적인 전압 특성들의 수 n 에 대해, 결과의 발진 회로 전류들 (iS) 이 측정되고, n 개의 상이한 전압 특성들의 각각의 전압 특성에 대해, 연관된 전기 전압 특성-의존적 발진 회로 파라미터들이 결정 또는 계산되어, n 개의 전압 특성-의존적 발진 회로 파라미터들이 결정된다. 다시 말해서, n 개의 상이한 발진 회로 파라미터들은 n 개의 상이한 전압 특성들에 대해 결정된다.

마지막으로, 인덕션 호브 (100) 의 동작 변수들은 n 개의 상이한 전압 특성-의존적 전기 발진 회로 파라미터들 중 적어도 2 개의 발진 회로 파라미터들로부터 결정된다.

개별의 전압 특성-의존적 전기 발진 회로 파라미터의 계산을 위해, 개별의 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA), 또는 그에 의존하는 전압의 제 1 고조파가 결정될 수 있고, 개별적으로 측정된 발진 회로 전류 (iS) 의 제 1 고조파가 결정되고, 그리고 개별의 전기 발진 회로 파라미터가 그 후 그렇게 결정된 펄스-폭 변조된 여기 전압, 또는 그에 의존하는 전압의 제 1 고조파, 및 측정된 발진 회로 전류의 제 1 고조파에 따라 결정된다. 제 1 고조파들은, 예를 들어, 저역 통과 필터들에 의해 및/또는 푸리에 분석에 의해, 결정될 수 있다.

위상 (P3) 동안, 인버터 (1) 는 가열 전력 설정-독립적 방식으로 작동되고, 여기서 펄스-폭 변조의 주파수는 바람직하게는 발진 회로 (5) 의 고유 공진 주파수보다 높다.

위상 (P3) 은 대략 10V 내지 50V 의 메인 AC 전압 (UN) 의 전압 크기 범위에 걸쳐 있다.

위상 (P3) 다음에 위상 (P4) 이 후속되고, 그 동안 인버터 (1) 는 다시 가열 전력 설정-의존적 방식으로 작동된다.

인덕션 호브 (100) 는 추가의 인덕션 가열 코일들을 포함할 수 있고, 여기서 추가의 인덕션 가열 코일들에는 마찬가지로 정류된 메인 AC 전압 (UN) 이 공급되고, 추가의 인덕션 가열 코일들에는, 위상 (P3) 동안, 임의의 크로스토크를 방지하기 위하여, 정류된 메인 AC 전압 (UN) 이 공급되지 않는다.

도 3 은 조리도구의 아이템에 의한 그 커버리지에 따른, 인덕션 가열 코일의 가변 인덕턴스 또는 가변 발진 회로 인덕턴스의 예시적인 표현을 도시한다. 인덕턴스 뿐만 아니라 커버리지에 관한 인덕턴스의 변화는, 조리도구의 베이스를 위해 채용된 다양한 재료들에 따라, 상이하다.

인덕션 가열에 적합한 조리도구의 베이스에 대한 기존의 독점적 재료들은, 예를 들어, 페라이트계 (ferritic) 특수강 또는 강철을 포함한다. 특별한 경우는 인덕션 가열의 목적들을 위해, 프레스-피트 (press-fit) 페라이트계 특수강 베이스를 갖는 알루미늄 바디로 구성되는 조리도구에 의해 구성된다. 본 발명에 따르면, 단일-계층 페라이트계 특수강과 다중-계층 특수강 적층물들 간을 또한 구별할 수 있다.

도 4 는 인덕션 가열 코일에 흐르는 전류에 따른, 기존의 독점적 조리도구의 비-선형 인덕턴스 특성을 나타낸다. 인덕션 가열 코일의 자기장 강도는 인덕션 가열 코일에 흐르는 전류에 비례하고, 조리 용기 재료의 자기 변조를 구성한다.

낮은 전류들에서, 인덕턴스는 조리 용기 베이스의 증가하는 영역들이 페라이트 포화의 상태를 달성할 때까지, 페라이트계 재료들의 증가하는 투과성과 함께 상승하고, 인덕턴스는, 변조가 증가함에 따라 다양한 정도로 감쇠한다.

본 발명에 따르면, 변조의 적어도 2 개의 작업 지점들이 측정되고 서로에 관하여 고려되어, 추가 측정 변수가 그 후 동작 변수들의 결정을 위해 채용될 수 있다.

Claims (11)

1. 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법으로서,
   - 상기 인덕션 호브 (100) 는:
   - 공급 전압 (US) 이 공급되는 인버터 (1),
   - 적어도 하나의 커패시터 (2, 3), 및
   - 인덕션 가열 코일 (4) 로서,
   - 상기 적어도 하나의 커패시터 (2, 3) 및 상기 인덕션 가열 코일 (4) 은, 그들이 발진 회로 (5) 를 구성하도록 상호연결되고, 그리고
   - 상기 인버터 (1) 는 상기 공급 전압 (US) 으로부터 상기 발진 회로 (5) 에 대한 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 을 생성하도록 구성되는, 상기 인덕션 가열 코일 (4) 을 포함하고,
   - 상기 방법은, 다음의 단계들:
   a) 미리 정의된 전압 특성을 갖는 상기 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 생성 단계,
   b) 특히, 상기 인덕션 가열 코일 (4) 에 의한, 결과의 발진 회로 전류 (iS) 의 측정 단계,
   c) 상기 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 상기 전압 특성 및 측정된 상기 발진 회로 전류 (iS) 에 따른, 전기 발진 회로 파라미터들의 결정 단계,
   d) 전기 전압 특성-의존적 발진 회로 파라미터들의 상기 결정을 위해 상기 여기 전압 (UA) 의 상이한 전압 특성을 사용한 단계 a) 내지 단계 c) 의 n 회 반복 단계, 및
   e) 상기 전기 전압 특성-의존적 발진 회로 파라미터들에 기초한 상기 인덕션 호브 (100) 의 동작 변수들의 결정 단계를 포함하는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   - 상기 여기 전압 (UA) 의 상기 전압 특성의 변화를 위해, 상기 인버터 (1) 의 상기 공급 전압 (US) 이 변화되는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   - 상기 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 펄스 듀티 팩터 및/또는 상기 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 발진 주기는 단계 a) 내지 단계 e) 동안 일정하게 유지되는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 동작 변수들은, 다음:
   - 가열될 조리 용기 (6) 에 의한 상기 인덕션 가열 코일 (4) 의 커버리지 정도,
   - 상기 인덕션 가열 코일 (4) 을 커버하는 상기 조리 용기 (6) 의 재료,
   - 상기 인덕션 가열 코일 (4) 을 커버하는 상기 조리 용기 (6) 의 베이스의 온도로부터 선택되는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 인덕션 호브 (100) 는 다음:
   - 메인 AC 전압 (UN) 으로부터 상기 공급 전압 (US) 을 생성하도록 구성되는 정류기 (7), 및
   - 상기 공급 전압 (US) 을 버퍼링하도록 구성되는 중간 회로 커패시터 (8) 를 더 포함하고,
   - 상기 방법은 다음 단계들:
   - 단계 a) 이전에, 상기 메인 AC 전압 (UN) 의 크기가 감소함에 따라, 상기 중간 회로 커패시터 (8) 가, 상기 메인 AC 전압 (UN) 이 제로-크로싱을 통과하고 및/또는 상기 공급 전압 (US) 이 10V 미만, 및 특히 5V 미만의 값을 가정할 때까지, 상기 인버터 (1) 를 적절히 작동함으로써, 순간 메인 AC 전압 (UN) 의 값에 관한 미리 정의된 전압 범위 내에 있는 전압으로 점진적으로 방전되는 단계, 및
   - 상기 메인 AC 전압 (UN) 의 값이 증가함에 따른, 단계 a) 내지 단계 c) 의 후속 반복 단계를 더 포함하는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 a) 내지 단계 e) 동안, 상기 인버터 (1) 는 가열 전력 설정-독립적 방식으로 작동되고, 단계 a) 내지 단계 e) 이전에 및/또는 이들 다음에, 상기 인버터 (1) 는 가열 전력 설정-의존적 방식으로 작동되는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 단계 a) 에서, 추가적으로, 상기 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의, 또는 그에 의존하는 전압의 제 1 고조파 및/또는 더 높은 고조파가 결정되고,
   - 단계 b) 에서, 추가적으로, 상기 측정된 발진 회로 전류 (iS) 의 제 1 고조파 및/또는 더 높은 고조파가 결정되고, 그리고
   - 단계 c) 에서, 발진 회로 파라미터들은 상기 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA), 또는 그에 의존하는 상기 전압의 결정된 상기 제 1 고조파 및/또는 결정된 상기 더 높은 고조파에 따라, 그리고 상기 측정된 발진 회로 전류 (iS) 의 결정된 상기 제 1 고조파 및/또는 결정된 상기 더 높은 고조파에 따라 결정되는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   - 상기 제 1 고조파들 및/또는 상기 더 높은 고조파들은 저역 통과 필터들에 의해 및/또는 푸리에 분석에 의해 결정되는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 의 발진 주기는, 상기 발진 회로 (5) 의 자기-공진 발진의 발진 주기보다 짧도록 선택되는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 인덕션 호브 (100) 는 추가의 인덕션 가열 코일들을 포함하고, 상기 추가의 인덕션 가열 코일들에는, 마찬가지로 정류된 메인 AC 전압 (UN) 이 공급되고, 그리고 단계 a) 내지 단계 e) 동안, 상기 메인 AC 전압 (UN) 의 상기 제로-크로싱에 관한 시간 인터벌에서, 상기 추가의 인덕션 가열 코일들에는, 상기 정류된 메인 AC 전압 (UN) 이 공급되지 않는, 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법의 실행을 위해 구성되는 인덕션 호브 (100) 로서,
    - 공급 전압 (US) 이 공급되는 인버터 (1),
    - 적어도 하나의 커패시터 (2, 3),
    - 인덕션 가열 코일 (4) 로서,
    - 상기 적어도 하나의 커패시터 (2, 3) 및 상기 인덕션 가열 코일 (4) 은, 그들이 발진 회로 (5) 를 구성하도록 상호연결되고, 그리고
    - 상기 인버터 (1) 는 상기 공급 전압 (US) 으로부터 상기 발진 회로 (5) 에 대한 펄스-폭 변조된 여기 전압 (UA) 을 생성하도록 구성되는, 상기 인덕션 가열 코일 (4), 및
    - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 인덕션 호브 (100) 를 동작시키기 위한 방법이 실행되도록 상기 인버터 (1) 를 작동하도록 구성되는 제어 유닛 (9) 을 포함하는, 인덕션 호브 (100).

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