WO2021244860A1 - Haushaltsgerätevorrichtung - Google Patents
Haushaltsgerätevorrichtung Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021244860A1 WO2021244860A1 PCT/EP2021/063457 EP2021063457W WO2021244860A1 WO 2021244860 A1 WO2021244860 A1 WO 2021244860A1 EP 2021063457 W EP2021063457 W EP 2021063457W WO 2021244860 A1 WO2021244860 A1 WO 2021244860A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- modulation
- household appliance
- appliance device
- period
- control unit
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
- H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
-
- 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
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/04—Sources of current
-
- 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
- H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
- H05B2213/03—Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate
Definitions
- the invention is based on a household appliance device, in particular a cooking appliance device, with at least one control unit which is provided to control at least one induction target repetitively with a switching frequency and to provide it with energy.
- flicker according to a flicker standard in particular according to DIN EN 61000-3-3 standard and / or IEC standard 1000-3-3, in particular by advantageous control of individual or multiple induction targets, at least largely, in particular in Essentially, completely, to be avoided.
- an unfavorable acoustic stress on an operator can be avoided, whereby in particular a high level of operating comfort and, in particular, a positive operating impression for the operator, in particular with regard to acoustic quality, can be achieved.
- the requirements for an EMC filter can be reduced before geous, whereby material costs can be reduced.
- the receiving element could be designed, for example, as a cookware and at least one Secondary coil as a receiving element for receiving the energy provided by the inductor.
- the receiving element could also be designed as a metallic heating means, in particular as an at least partially ferromagnetic heating means, for example as a ferromagnetic base of cooking utensils, in which eddy currents and / or magnetic reversal effects are caused by the inductor in the operating state, which at least can be partially converted into heat.
- the plurality of inductors can be arranged in a matrix-like manner, the inductors arranged in a matrix-like manner being able to form a variable cooking surface.
- At least one inverter unit is preferably assigned to each of the induction targets.
- the modulation period comprises at least two, in particular different from one another, modulation intervals which correspond to an integral multiple of half a period of an AC mains voltage. In this way, particularly precise frequency modulation can advantageously be achieved.
- the modulation period preferably comprises a multiplicity of modulation intervals, in particular differing from one another, which each correspond to an integral multiple of half a period of an AC mains voltage.
- control unit modulates the switching frequency “using at least one predefined modulation profile” is to be understood as meaning that the control unit at least takes into account the predefined modulation profile for the frequency modulation.
- the predefined modulation profile can be provided as a template for the frequency modulation to be carried out by the control unit, the control unit changing the frequency modulation based on the predefined modulation profile and in particular to an individual operating situation, for example to a certain operating mode and / or to a number simultaneously to be operated induction targets and / or to a desired output selected by a user or the like.
- the modulation profile could, for example, be a rectangular or sawtooth-shaped profile and have points of discontinuity with larger jumps in the switching frequency.
- the modulation profile can be described by an essentially continuous mathematical function. In this way, the occurrence of flicker can advantageously be reduced, preferably minimized. Since a change in switching frequencies in electrical components is discrete and therefore cannot take place in infinitesimally small steps, as would be required according to a strict mathematical definition of continuity, the at least essentially constant modulation profile in this context should be used as part of a resolution of the switching frequency, i.e. a minimum level of change between two immediately successive switching frequencies, can be regarded as continuous.
- FIG. 3 shows a schematic diagram to illustrate a modulation period within which the control unit modulates a switching frequency
- FIG. 5 shows a diagram to show a modulation profile 28b which is used by a control unit 12b of a household appliance device 10b for frequency modulation of a switching frequency 16b.
- a time is plotted on an abscissa 62b of the diagram.
- a switching frequency 16b is plotted on an ordinate 64b of the diagram.
- the modulation profile 28b can be described by an at least essentially continuous mathematical function.
- the modulation profile 28b has an at least partially linear course within the modulation period 18b.
- the modulation profile 28b has a linear and essentially steady course with an increasing switching frequency 16b.
- the modulation profile 28b has a linear and essentially steady course with a flatter increase in the switching frequency 16b compared to the first subsection 72b.
- the modulation profile 28c is at least partially mirror-symmetrical.
- the modulation profile 28c is mirror-symmetrical with respect to an axis of symmetry 66c, so that the course of the modulation profile 28c in the first section 68c by mirroring on the axis of symmetry 66c results in a course of the modulation profile 28c in a second section 70c.
- FIG. 7 shows two diagrams for the representation of a modulation profile 28d, which is used by a control unit 12d of a household appliance device 10d for a frequency modulation of a switching frequency 16d.
- a time is plotted on an abscissa 62d of a lower diagram.
- a switching frequency 16d is plotted on an ordinate 64d of the lower diagram.
- a time is plotted on an abscissa 78d of an upper diagram.
- a power 82d is plotted on an ordinate 80d of the upper diagram.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Induction Heating Cooking Devices (AREA)
Abstract
Die Erfindung geht aus von einer Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e), insbesondere Gargerätevorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit (12a-e), welche dazu vorgesehen ist, zumindest ein Induktionsziel (14a-e) repetitiv mit einer Schaltfrequenz (16a-e) anzusteuern und mit Energie zu versorgen. Um eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserter Effizienz bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (12a-e) in einem Betriebszustand die Schaltfrequenz (16a-e) innerhalb einer Modulationsperiode (18a-e), welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer (20a-e) einer Netzwechselspannung (22a-e) entspricht, mittels zumindest einer Frequenzmodulation moduliert.
Description
Haushaltsgerätevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Haushaltsgerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Haushaltsgerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Haushaltsgerätevorrichtung mit einer Steuer einheit bekannt, welche dazu vorgesehen ist, ein Induktionsziel repetitiv mit einer Schalt frequenz anzusteuern und mit Energie zu versorgen. Zu einer Minimierung von elektro magnetischen Störeinflüssen moduliert die Steuereinheit in einem Betriebszustand die Schaltfrequenz innerhalb einer Modulationsperiode, welche maximal einer halben Perio dendauer einer Netzwechselspannung entspricht, mittels einer Frequenzmodulation. Be dingt durch die sehr kurze Zeitdauer der Modulationsperiode ist eine Durchführung der Frequenzmodulation mit einem hohen Rechenaufwand verbunden, was einen Einsatz hochleistungsfähiger anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen erforderlich macht und somit mit einem erhöhten Kostenaufwand verbunden ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effi zienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der An sprüche 1 und 12 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Haushaltsgerätevorrichtung, insbesondere Gargeräte vorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit, welche dazu vorgesehen ist, zumindest ein Induktionsziel repetitiv mit einer Schaltfrequenz anzusteuern und mit Energie zu ver sorgen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in einem Betriebszustand die Schaltfre quenz innerhalb einer Modulationsperiode, welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer einer Netzwechselspannung entspricht, mittels zumindest einer Frequenzmodulation moduliert.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Haushaltsgerätevorrich tung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines sicheren und/oder komfortablen Betriebs, insbesondere eines geräuscharmen Betriebs und/oder insbesondere hinsichtlich einer Einhaltung von EMC-Standards und/oder einer Flicker-Konformität, bei einer gestei gerten Effizienz bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann eine spektrale Leistungsdichte der Schaltfrequenz mittels der Frequenzmodulation reduziert werden. Vorzugsweise kön nen Flicker nach einer Flicker-Norm, insbesondere nach der DIN EN 61000-3-3-Norm und/oder dem IEC Standard 1000-3-3, insbesondere durch eine vorteilhafte Steuerung von einzelnen oder mehreren Induktionszielen, zumindest weitgehend, insbesondere im Wesentlichen vollständig, vermieden werden. Weiterhin kann eine unvorteilhafte akusti sche Belastung eines Bedieners vermieden werden, wodurch insbesondere ein hoher Bedienkomfort sowie insbesondere ein positiver Bedieneindruck bei dem Bediener insbe sondere hinsichtlich einer akustischen Qualität erreicht werden kann. Ferner können vor teilhaft die Anforderungen an einen EMV-Filter reduziert werden, wodurch Materialkosten reduziert werden können. Indem die Modulationsperiode, gegenüber dem Stand der Technik, vergrößert wird und einem ganzzahligen Vielfachen der halben Periodendauer der Netzwechselspannung entspricht, kann zudem vorteilhaft ein temporärer Rechenauf wand zur Durchführung der Frequenzmodulation reduziert werden. Hierdurch ist für viele Anwendungsfälle von Haushaltsgeräten denkbar, dass eine anwendungsspezifische inte grierte Schaltung (ASIC-Chip) durch einfachere und kostengünstigere Schaltungen ersetzt werden kann. Durch die Kostenersparnisse können Nutzern wiederum vorteilhaft beson ders preiswerte Haushaltsgerätevorrichtungen mit den vorgenannten vorteilhaften Eigen schaften hinsichtlich Sicherheit und/oder Komfort bereitgestellt werden.
Unter einer „Haushaltsgerätevorrichtung“, insbesondere unter einer „Gargerätevorrich tung“, vorteilhaft unter einer „Kochfeldvorrichtung“ und besonders vorteilhaft unter einer „Induktionskochfeldvorrichtung“ soll zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugrup pe, eines Haushaltsgeräts, insbesondere eines Gargeräts, vorteilhaft Kochfelds und be sonders vorteilhaft eines Induktionskochfelds, verstanden werden. Vorteilhaft handelt es sich bei einem die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgerät um ein Gar gerät. Ein als Gargerät ausgebildetes Haushaltsgerät könnte beispielsweise ein Backofen und/oder eine Mikrowelle und/oder ein Grillgerät und/oder ein Dampfgargerät sein. Vor zugsweise ist ein als Gargerät ausgebildetes Haushaltsgerät ein Kochfeld und besonders bevorzugt ein Induktionskochfeld.
Unter einer „Steuereinheit“ soll eine elektronische Einheit verstanden werden, welche in der Haushaltsgerätevorrichtung zumindest teilweise integriert ist und die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Induktionsziel repetitiv mit einer Schaltfrequenz anzusteuern und mit Energie zu versorgen. Vorzugsweise weist die Steuereinheit zu der Steuerung und Ener gieversorgung des zumindest einen Induktionsziels zumindest eine Wechselrichtereinheit auf, welche insbesondere als ein Resonanzinverter und/oder als ein dualer Halbbrü ckeninverter ausgebildet sein kann. Die Wechselrichtereinheit umfasst bevorzugt zumin dest zwei Schaltelemente, welche durch die Steuereinheit einzeln ansteuerbar sind. Unter einem „Schaltelement“ soll ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zwischen zwei Punkten, insbesondere Kontakten des Schaltelements, eine elektrisch lei tende Verbindung herzustellen und/oder zu trennen. Vorzugsweise weist das Schaltele ment zumindest einen Steuerkontakt auf, über den es geschaltet werden kann. Vorzugs weise ist das Schaltelement als Halbleiterschaltelement, insbesondere als Transistor, bei spielsweise als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder Organischer Feldeffekttransistor (OFET), vorteilhaft als Bipolartransistor mit vorzugsweise isolierter Gate-Elektrode (IGBT), ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass das Schaltelement als mechanisches und/oder elektromechanisches Schaltelement, insbesondere als ein Re lais, ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und ins besondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit zumindest einem darin gespeicherten Steuerprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausge führt zu werden.
Unter einem „Induktionsziel“ soll ein Induktor oder eine Mehrzahl von Induktoren, wel cher/welche Teil der Haushaltsgerätevorrichtung ist/sind und welcher/welche durch die Steuereinheit gemeinsam ansteuerbar ist/sind, mit zumindest einem, über dem Induktor und/oder der Mehrzahl an Induktoren aufgestellten Empfangselement, welches insbeson dere Teil einer externen Einheit sein kann, verstanden werden. Unter einem „Induktor“ soll hierbei ein Element verstanden werden, welches zumindest eine Induktionsspule aufweist und welches dazu vorgesehen ist, in dem Betriebszustand dem zumindest einen Emp fangselement eine Energie, insbesondere in Form eines magnetischen Wechselfelds, zuzuführen. Im Falle einer als Induktionsgargerätevorrichtung ausgebildeten Haushaltsge rätevorrichtung kann ein Induktionsziel dazu vorgesehen sein, dem Empfangselement eine Energie zum Zwecke einer Beheizung zuzuführen. In diesem Falle könnte das Emp fangselement beispielsweise als ein Gargeschirr ausgebildet sein und zumindest eine
Sekundärspule als ein Empfangselement zu einem Empfang der durch den Induktor be reitgestellten Energie aufweisen. Alternativ oder zusätzlich könnte das Empfangselement auch als ein metallisches Heizmittel, insbesondere als ein zumindest teilweise ferromag netisches Heizmittel, beispielsweise als ein ferromagnetischer Boden eines Gargeschirrs, ausgebildet sein, in welchem in dem Betriebszustand durch den Induktor Wirbelströme und/oder Ummagnetisierungseffekte hervorgerufen werden, die zumindest teilweise in Wärme umgewandelt werden. Die Vielzahl an Induktoren kann matrixartig angeordnet sein, wobei die matrixartig angeordneten Induktoren eine variable Kochfläche bilden kön nen. Jedem der Induktionsziele ist vorzugsweise zumindest eine Wechselrichtereinheit zugeordnet.
Vorzugsweise moduliert die Steuereinheit in dem Betriebszustand die Schaltfrequenz durchgehend innerhalb einer Betriebsperiode, welche zumindest einer Modulationsperio de, bevorzugt einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Modulationsperioden entspricht.
Es ist denkbar, dass die Betriebsperiode des Induktionsziels einer gesamten Betriebs dauer der Haushaltsgerätevorrichtung, also einem Zeitraum, in welchem die Haushaltsge rätevorrichtung durchgängig betrieben wird, entspricht. Ebenfalls ist denkbar, dass die Steuereinheit mehrere Induktionsziele und/oder mehrere Induktoren des Induktionsziels abwechselnd, in einem Zeit-Multiplex-Betrieb, betreibt. In dem Zeit-Multiplex-Betrieb ent spricht die Betriebsperiode der Zeitdauer, innerhalb welcher die Steuereinheit ohne Un terbrechung ein bestimmtes Induktionsziel oder eine Mehrzahl von bestimmten Indukti onszielen gleichzeitig mit der Schaltfrequenz ansteuert und mit Energie versorgt.
Vorzugsweise steuert die Steuereinheit zumindest einen Induktor des Induktionsziels, zu einer Erzeugung eines magnetischen Wechselfelds und zu einer Versorgung mit elektri scher Energie, mit einem elektrischen Wechselstrom an, dessen Schaltfrequenz bevor zugt in einem Bereich von 20 kHz bis150 kHz und besonders bevorzugt in einem Bereich von 30 kHz bis 75 kHz liegt.
Unter einer „Modulationsperiode“ soll ein Zeitraum verstanden werden, in welchem die Steuereinheit die Schaltfrequenz unter Anwendung der zumindest einen Frequenzmodu lation moduliert. Die Modulationsperiode entspricht einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer einer Netzwechselspannung, wobei die Periodendauer der Netz wechselspannung dem Kehrwert der Netzfrequenz entspricht. In Europa wird eine Netz wechselspannung typischerweise bei einer Netzfrequenz von 50 Hz bereitgestellt, so dass
eine halbe Periodendauer der Netzwechselspannung in diesem Fall 10 ms beträgt. In Fällen, in welchen die Haushaltsgerätevorrichtung mit einer Netzwechselspannung bei einer Netzfrequenz, welche von 50 Hz abweicht, versorgt wird, ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Dauer der Modulationsperiode an die entsprechend veränderte Perio dendauer der Netzwechselspannung anzupassen und als ein entsprechendes ganzzahli ges Vielfaches der halben veränderten Periodendauer zu wählen.
Unter einer „Frequenzmodulation“ soll ein Modulationsverfahren verstanden werden, auf Basis dessen die Steuereinheit die Schaltfrequenz variiert. Vorzugsweise umfasst die Frequenzmodulation zumindest ein Verfahren, welches unter dem Begriff „Frequenzsprei zung“ oder unter den englischen Begriffen „spread spectrum“ oder „spread spectrum clo- cking“ bekannt ist. Die Frequenzmodulation ist dazu vorgesehen, Störeinflüsse, welche in einem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung beispielsweise durch einzelne Peaks der Schaltfrequenz hervorgerufen werden können, zu reduzieren, vorzugsweise zu minimieren. Störeinflüsse können durch einen Nutzer wahrnehmbare und als unerwünscht empfundene Einflüsse und/oder durch gesetzliche Vorschriften unerlaubte Einflüsse sein. Beispielsweise könnten Störeinflüsse als Flicker ausgebildet sein. Alternativ oder zusätz lich könnte es sich bei Störeinflüssen um unerwünschte akustische Einflüsse, insbesonde re in einem für ein durchschnittliches menschliches Ohr wahrnehmbaren Frequenzbereich zwischen 20 Hz und 20 kHz, handeln. Störeinflüsse könnten insbesondere durch Intermo dulationen hervorgerufen sein und sich in akustischen wahrnehmbaren Störgeräuschen äußern. Unter „Intermodulationen“ sollen Summen- und/oder Differenzprodukte einzelner Wechselstromfrequenzen bzw. deren n-ten Harmonischen, wobei n für eine ganze Zahl größer Null steht, verstanden werden. Störeinflüsse können ferner, alternativ oder zusätz lich, durch ein Auftreten eines Rippelstroms, also eines Wechselstroms beliebiger Fre quenz und Kurvenform, welcher einem Gleichstrom überlagert ist und sich in einem uner wünschten Brummton äußert, hervorgerufen sein. Störeinflüsse beinhalten in diesem Zu sammenhang keine technischen Störungen, Defekte und/oder sonstige unerwünschte Phänomene, wie beispielsweise eine ungleichmäßige Wärmeverteilung.
Unter „vorgesehen“ soll speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstan den werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem An- wendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Modulationsperiode zumindest zwei, sich insbeson dere voneinander unterscheidende, Modulationsintervalle umfasst, welche jeweils einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer einer Netzwechselspannung ent sprechen. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders präzise Frequenzmodulation erreicht werden. Vorzugsweise umfasst die Modulationsperiode eine Vielzahl von, sich insbeson dere voneinander unterscheidenden, Modulationsintervallen, welche jeweils einem ganz zahligen Vielfachen einer halben Periodendauer einer Netzwechselspannung entspre chen. Es wäre denkbar, dass die zumindest zwei Modulationsintervalle verschiedenen Vielfachen der halben Periodendauer der Netzwechselspannung entsprechen. Beispiels weise könnte ein erstes Modulationsintervall dem Doppelten und ein weiteres Modulati onsintervall dem Vierfachen der halben Periodendauer der Netzwechselspannung ent sprechen. Vorzugsweise entsprechen alle Modulationsintervalle innerhalb einer Modulati onsperiode jeweils demselben Vielfachen, besonders bevorzugt dem Doppelten, der hal ben Periodendauer der Netzwechselspannung. Die Modulationsintervalle können sich voneinander beispielsweise hinsichtlich eines Betrags und/oder hinsichtlich eines Vorzei chens einer Variation der Schaltfrequenz unterscheiden. Beispielsweise könnte die Steu ereinheit in dem ersten Modulationsintervall die Schaltfrequenz um einen bestimmten ers ten Betrag variieren und in einem weiteren Modulationsintervall die Schaltfrequenz um einen weiteren Betrag, welcher beispielsweise größer oder kleiner ist als der erste Betrag und/oder ein gegenüber dem ersten Betrag entgegengesetztes Vorzeichen aufweist, vari ieren.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in dem Betriebszustand die Schaltfre quenz anhand zumindest eines vordefinierten Modulationsprofils moduliert. Hierdurch können vorteilhaft Störeinflüsse besonders gezielt reduziert werden. Ferner kann vorteil haft ein Rechenaufwand für die Steuereinheit reduziert werden. Das vordefinierte Modula tionsprofil kann dabei als ein grundsätzlicher zeitlicher Verlauf der Frequenzmodulation innerhalb einer Modulationsperiode verstanden werden, welcher insbesondere in der Speichereinheit der Steuereinheit gespeichert ist. Das vordefinierte Modulationsprofil könnte beispielsweise einen Frequenzwertbereich der Schaltfrequenz definieren, in wel chem die Steuereinheit die Schaltfrequenz innerhalb der Modulationsperiode moduliert. Beispielsweise könnte das vordefinierte Modulationsprofil eine maximale und/oder eine minimale Schaltfrequenz umfassen, welche durch die Steuereinheit nicht überschritten oder unterschritten werden kann. Alternativ oder zusätzlich könnte das Modulationsprofil
beispielsweise eine maximale und/oder minimale prozentuale Variation einer Ausgangs schaltfrequenz beinhalten. Zudem ist denkbar, dass das Modulationsprofil, insbesondere experimentell ermittelte, konkrete Schaltfrequenzwerte, insbesondere konkrete Schaltfre quenzwerte einzelner, insbesondere aller, Modulationsintervalle, der Modulationsperiode umfasst. Vorzugsweise sind in der Speichereinheit der Steuereinheit eine Mehrzahl unter schiedlicher vordefinierter Modulationsprofile gespeichert, welche durch die Steuereinheit, insbesondere basierend auf einer durch einen Nutzer getroffenen Auswahl eines be stimmten Betriebsmodus und/oder einer über das Induktionsziel bereitgestellten Sollleis tung, automatisch abrufbar sind. Darunter, dass die Steuereinheit die Schaltfrequenz „an hand zumindest eines vordefinierten Modulationsprofils moduliert“ soll verstanden wer den, dass die Steuereinheit das vordefinierte Modulationsprofil zu der Frequenzmodulati on zumindest berücksichtigt. Das vordefinierte Modulationsprofil kann dabei als eine Vor lage für die durch die Steuereinheit durchzuführende Frequenzmodulation vorgesehen sein, wobei die Steuereinheit die Frequenzmodulation ausgehend von dem vordefinierten Modulationsprofil verändern und insbesondere an eine individuelle Betriebssituation, bei spielsweise an einen bestimmten Betriebsmodus und/oder an eine Anzahl gleichzeitig zu betreibender Induktionsziele und/oder an eine von einem Nutzer gewählte Solleistung oder dergleichen, anpassen kann.
Das Modulationsprofil könnte beispielsweise ein rechteckförmiges oder sägezahnförmiges Profil sein und Unstetigkeitsstellen mit größeren Sprüngen der Schaltfrequenz aufweisen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Modulationsprofil durch eine im Wesentlichen stetige mathematische Funktion beschreibbar ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein Auftreten von Flicker reduziert, vorzugsweise minimiert, werden. Da eine Veränderung von Schaltfrequenzen in elektrischen Bauteilen diskret ist und daher nicht in infinitesimal kleinen Stufen erfolgen kann, wie dies gemäß einer strengen mathemati schen Definition für Stetigkeit erforderlich wäre, soll das zumindest im Wesentlichen steti ge Modulationsprofil in diesem Zusammenhang im Rahmen einer Auflösung der Schalt frequenz, also einer minimalen Stufe der Veränderung zwischen zwei unmittelbar aufei nanderfolgenden Schaltfrequenzen, als stetig betrachtet werden. Vorzugsweise beträgt die minimale Stufe zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schaltfrequenzen des Modulationsprofils, welches durch eine im Wesentlichen stetige Schaltfrequenz be schreibbar ist, zumindest 1 Hz, vorteilhaft zumindest 2 Hz, besonders vorteilhaft zumin dest 4 Hz, und maximal 8 Hz.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Modulationsprofil innerhalb der Modulationsperiode einen zumindest abschnittsweise linearen Verlauf aufweist. Durch ein zumindest ab schnittsweise lineares Modulationsprofil können vorteilhaft Störeinflüsse bei einem Betrieb der Haushaltsgerätevorrichtung, wie etwa akustische Störgeräusche oder dergleichen, besonders zuverlässig reduziert, vorzugsweise minimiert werden. Unter einem „zumindest abschnittsweise linearen Verlauf“ soll hierbei verstanden werden, dass das Modulations profil zumindest einen Abschnitt aus einer Mehrzahl von zumindest drei aufeinanderfol genden Modulationsintervallen aufweist, in welchem die Schaltfrequenz durch die Steuer einheit jeweils um einen gleichen Betrag verändert wird. Beispielsweise könnte die Modu lationsperiode einen Abschnitt aufweisen, welcher aus zumindest drei aufeinanderfolgen den Modulationsintervallen besteht, in welchen die Steuereinheit die Schaltfrequenz je weils um einen Betrag von 1 Hz anhebt. Das Modulationsprofil kann mehrere Abschnitte aufweisen, welche jeweils einen linearen Verlauf aufweisen, wobei die linearen Abschnitte zueinander unterschiedliche Steigungen aufweisen könnten. Beispielsweise könnte die Steuereinheit die Schaltfrequenz in einem ersten linearen Abschnitt des Modulationspro fils, aus zumindest drei aufeinanderfolgenden Modulationsintervallen, in jedem der Modu lationsintervalle um 1 Hz anheben und in einem anschließenden zweiten linearen Ab schnitt des Modulationsprofils aus zumindest drei weiteren aufeinanderfolgenden Modula tionsintervallen jeweils um 2 Hz anheben.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Modulationsprofil innerhalb der Modulations periode einen zumindest abschnittsweise exponentiellen Verlauf aufweist. Durch ein zu mindest abschnittsweise exponentielles Modulationsprofil können vorteilhaft Störeinflüsse bei einem Betrieb der Haushaltsgerätevorrichtung, wie etwa akustische Störgeräusche oder dergleichen, besonders effizient reduziert, vorzugsweise minimiert werden. Unter einem „zumindest abschnittsweise exponentiellen Verlauf“ soll hierbei verstanden werden, dass das Modulationsprofil eine Mehrzahl von zumindest drei aufeinanderfolgenden Mo dulationsintervallen aufweist, in welchen die Schaltfrequenz durch die Steuereinheit je weils um einen Betrag verändert wird, welcher durch eine exponentielle Funktion be schreibbar ist. Beispielsweise könnte die Modulationsperiode einen Abschnitt aufweisen, welcher aus zumindest drei aufeinanderfolgenden Modulationsintervallen besteht, in wel chen die Steuereinheit die Schaltfrequenz in dem ersten der aufeinanderfolgenden Modu lationsintervalle um 2 Hz, in dem zweiten der aufeinanderfolgenden Modulationsintervalle
um 4 Hz und in dem dritten der aufeinanderfolgenden Modulationsintervalle um 8 Hz an hebt.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Modulationsprofil innerhalb der Modulati onsperiode zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrisch ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein Auftreten von Störeffekten, insbesondere Flicker, weiter verringert werden. Zudem kann vorteilhaft eine gewünschte Sollleistung des Induktionsziels besonders präzise ein gestellt werden. Das zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrische Modulationsprofil könnte beispielsweise einen ersten Abschnitt aufweisen, in welchem die Schaltfrequenz einen, beispielsweise linearen oder exponentiellen, Verlauf aufweist, welcher durch eine erste mathematische Funktion beschreibbar ist, und einen sich dem ersten Abschnitt un mittelbar anschließenden zweiten Abschnitt, welcher durch eine zweite mathematische Funktion beschreibbar ist, welche durch Spiegelung an einer Symmetrieachse darstellbar ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, das Modulations profil anhand zumindest eines das Induktionsziel betreffenden Parameters zu variieren. Hierdurch kann vorteilhaft die Frequenzmodulation an eine individuelle Betriebssituation angepasst werden. Es ist denkbar, dass die Steuereinheit zumindest eine Sensoreinheit zu einer Detektion des das Induktionsziel betreffenden Parameters aufweist. Der das In duktionsziel betreffende Parameter könnte beispielsweise eine Temperatur des Indukti onsziels und/oder eines Nahbereichs des Induktionsziels und/oder eine Betriebsdauer des Induktionsziels oder dergleichen umfassen. Im Falle einer als Induktionskochfeldvorrich tung ausgebildeten Haushaltsgerätevorrichtung wäre beispielsweise denkbar, dass die Steuereinheit das Modulationsprofil anhand einer gemessenen Temperatur in einem Nah bereich des Induktionsziels, beispielsweise auf eine Kochfeldplatte, variiert. Vorzugsweise handelt es sich bei dem das Induktionsziel betreffenden Parameter um einen elektrischen Parameter des Induktionsziels und/oder zumindest eines mit dem Induktionsziel in zumin dest einem elektrischen Schaltkreis verbundenen Bauteils. Der das Induktionsziel betref fende elektrische Parameter könnte beispielsweise eine Induktivität und/oder einen elektrischen Widerstand und/oder eine Impedanz und/oder eine Kapazität und/oder elekt rische Spannung und/oder Stromstärke und/oder eine elektrische Leistung und/oder eine Resonanzfrequenz oder dergleichen umfassen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Parameter zumindest einen elektrischen Leitwert des Indukti-
onsziels umfasst. Hierdurch kann vorteilhaft eine gewünschte Zielleistung des Induktions ziels besonders präzise eingestellt werden. Vorzugsweise variiert die Steuereinheit das Modulationsprofil derart, dass der elektrische Leitwert des Induktionsziels über die Modu lationsperiode gemittelt konstant ist. Der elektrische Leitwert des Induktionsziels kann dabei ein realer Leitwert und/oder ein komplexer Leitwert des Induktionsziels sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in dem Betriebszustand die Schaltfrequenz zusätzlich innerhalb einer Zwischenmodulationsperiode, welche maximal der halben Periodendauer der Netzwechselspannung entspricht, mittels zumindest einer weiteren Frequenzmodulation moduliert. Hierdurch kann vorteilhaft ein Auftreten von Stö reffekten, welche insbesondere durch Oberschwingungen eines Wechselstroms des Ver sorgungsnetzes hervorgerufen werden können, verringert und vorzugsweise minimiert werden.
Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Haushaltsgeräte vorrichtung, insbesondere einer Gargerätevorrichtung, mit zumindest einem mit einer Schaltfrequenz ansteuerbaren Induktionsziel.
Es wird vorgeschlagen, dass die Schaltfrequenz innerhalb einer Modulationsperiode, wel che einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer einer Netzwechselspan nung entspricht, mittels zumindest einer Frequenzmodulation moduliert wird. Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Haushaltsgerätevorrichtung vorteilhaft besonders effi zient betrieben werden. Zudem kann die Haushaltsgerätevorrichtung vorteilhaft besonders sicher und/oder komfortabel, insbesondere geräuscharm und unter Einhaltung von EMC- und Flicker-Standards, betrieben werden.
Die Haushaltsgerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Haushaltsgerätevorrich tung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende An zahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeich nung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Be schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fach-
mann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Haushaltsgeräts mit einer Haus haltsgerätevorrichtung umfassend ein Induktionsziel und eine Steuer einheit,
Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild des Haushaltsgeräts mit der Haushaltsgerätevorrichtung,
Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Modulationsperiode, innerhalb derer die Steuereinheit eine Schaltfrequenz moduliert,
Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Modulationsprofils, anhand dessen die Steuereinheit die Schaltfrequenz moduliert,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Modulationsprofils, anhand des sen eine Steuereinheit einer Haushaltsgerätevorrichtung eine Schaltfre quenz moduliert, in einem schematischen Diagramm,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Modulationsprofils, anhand des sen eine Steuereinheit einer Haushaltsgerätevorrichtung eine Schaltfre quenz moduliert, in einem schematischen Diagramm,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Modulationsprofils, anhand des sen eine Steuereinheit einer Haushaltsgerätevorrichtung eine Schaltfre quenz moduliert, in zwei schematischen Diagrammen und Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Modulationsprofils, anhand des sen eine Steuereinheit einer Haushaltsgerätevorrichtung eine Schaltfre quenz moduliert, in zwei schematischen Diagrammen.
Figur 1 zeigt ein Haushaltsgerät 40a mit einer Haushaltsgerätevorrichtung 10a. Das Haushaltsgerät 40a ist als ein Induktionskochfeld ausgebildet. Die Haushaltsgerätevor richtung 10a weist eine Steuereinheit 12a und ein Induktionsziel 14a auf.
Die Steuereinheit 12a ist dazu vorgesehen, das Induktionsziel 14a repetitiv mit einer Schaltfrequenz 16a (vgl. Fig 3) anzusteuern und mit Energie zu versorgen.
Figur 2 zeigt ein schematisches elektrisches Schaltbild des Haushaltsgeräts 40a. Das Haushaltsgerät 40a ist an eine Netzwechselspannungsquelle 34a angeschlossen. Die Netzwechselspannungsquelle 34a stellt eine Netzwechselspannung 22a bzw. einen Netzwechselstrom 36a mit einer Periodendauer 46a bereit. Das Haushaltsgerät 40a weist eine EMV-Filtereinheit 38a auf, welche elektrisch leitend mit der Netzwechselspannungs quelle 34a verbunden ist. Die Haushaltsgerätevorrichtung weist eine Gleichrichtereinheit 42a auf, welche über die EMC-Filtereinheit 38a elektrisch leitend mit der Netzwechsel spannungsquelle 34a verbunden ist. Die Gleichrichtereinheit 42a ist dazu vorgesehen, die Netzwechselspannung 22a in eine periodisch pulsierende Gleichspannung 44a zu wan deln, deren Periodendauer einer halben Periodendauer 20a der Netzwechselspannung 22a entspricht.
Die Steuereinheit 12a ist dazu vorgesehen, das Induktionsziel 14a repetitiv mit einer Schaltfrequenz 16a anzusteuern und mit Energie zu versorgen. Die Steuereinheit 12a umfasst eine Wechselrichtereinheit 48a. Die Wechselrichtereinheit 48a ist elektrisch lei tend mit der Gleichrichtereinheit 42a des Haushaltsgeräts 40a verbunden. In einem Be triebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung 10a wandelt die Wechselrichtereinheit 48a der Steuereinheit 12a die von der Gleichrichtereinheit 12a des Haushaltsgeräts 40a be reitgestellte Gleichspannung 44a, innerhalb einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Schaltvorgängen, welche jeweils eine Schaltperiode 52a andauern, in eine Versorgungs pannung 50a mit der Schaltfrequenz 16a um. Die Steuereinheit 12a versorgt in einem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung 10a das Induktionsziel 14a mit einer elektrischen Energie in Form eines Versorgungsstroms 54a.
In Figur 3 ist ein Diagramm zu einer schematischen Darstellung einer Modulationsperiode 18a dargestellt. Auf einer Abszisse 56a des Diagramms ist eine Zeit aufgetragen. Auf ei ner Ordinate 58a sind die Schaltfrequenz 16a und der Versorgungsstrom 54a aufgetra gen. Die Steuereinheit 12a moduliert in dem Betriebszustand die Schaltfrequenz 16a in nerhalb einer Modulationsperiode 18a mittels einer Frequenzmodulation. Die Modulati onsperiode 18a entspricht einem ganzzahligen Vielfachen der halben Periodendauer 20a der Netzwechselspannung 22a. Über die Modulationsperiode 28a gemittelt entspricht die Schaltfrequenz 16a einer mittleren Schaltfrequenz 60a.
Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Modulationsprofils 28a innerhalb der Modulationsperiode 18a. Auf einer Abszisse 62a des Diagramms ist eine Zeit aufgetra gen. Auf einer Ordinate 64a ist die Schaltfrequenz 16a aufgetragen.
Die Modulationsperiode 18a umfasst eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Modulati onsintervallen 24a, 26a, welche jeweils einem ganzzahligen Vielfachen der halben Perio dendauer 20a der Netzwechselspannung 22a entsprechen. In der Figur 4 sind beispielhaft zwei der Modulationsintervalle 24a, 26a eingezeichnet. Innerhalb des Modulationsinter valls 24a steigt die Schaltfrequenz 16a an. Innerhalb des Modulationsintervalls 26a fällt die Schaltfrequenz 16a ab.
Die Steuereinheit 12a moduliert in dem Betriebszustand die Schaltfrequenz 16a anhand des vordefinierten Modulationsprofils 28a. Das Modulationsprofil 28a ist durch eine im Wesentlichen stetige mathematische Funktion beschreibbar. Das Modulationsprofil 28a weist innerhalb der Modulationsperiode 18a einen zumindest abschnittsweise linearen Verlauf auf. Innerhalb eines ersten Abschnitts 68a der Modulationsperiode 18a weist das Modulationsprofil 28a einen linearen und im Wesentlichen stetigen Verlauf mit einer zu nehmenden Schaltfrequenz 16a auf. Innerhalb eines zweiten Abschnitts 70a weist das Modulationsprofil 28a einen linearen und im Wesentlichen stetigen Verlauf mit abneh mender Schaltfrequenz 16a auf. Das Modulationsprofil 28a ist zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrisch. Vorliegend ist das Modulationsprofil 28a bezüglich einer Symmetrie achse 66a spiegelsymmetrisch, so dass der Verlauf des Modulationsprofils 28a in dem ersten Abschnitt 68a durch Spiegelung an der Symmetrieachse 66a den Verlauf des Mo dulationsprofils 28a in dem zweiten Abschnitt 70a ergibt.
Nach Ablauf der Modulationsperiode 18a wiederholt sich diese erneut und die Steuerein heit 12a moduliert die Schaltfrequenz 16a erneut anhand des Modulationsprofils 28a.
In einem Verfahren zum Betrieb der Haushaltsgerätevorrichtung 10a wird die Schaltfre quenz 16a innerhalb der Modulationsperiode 18a, welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer 20a der Netzwechselspannung 22a entspricht, mittels der Frequenzmodulation moduliert.
In den Figuren 5 bis 8 sind vier weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merk-
male und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 4 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 4 durch die Buch staben b bis e in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der Figuren 5 bis 8 er setzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Be schreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 4 verwiesen werden.
Figur 5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Modulationsprofils 28b, welches von einer Steuereinheit 12b einer Haushaltsgerätevorrichtung 10b zu einer Frequenzmodula tion einer Schaltfrequenz 16b herangezogen wird. Auf einer Abszisse 62b des Diagramms ist eine Zeit aufgetragen. Auf einer Ordinate 64b des Diagramms ist eine Schaltfrequenz 16b aufgetragen.
Die Haushaltsgerätevorrichtung 10b unterscheidet sich von der Haushaltsgerätevorrich tung 10a des vorhergehenden Ausführungsbeispiels im Wesentlichen hinsichtlich des von der Steuereinheit 12b zu der Frequenzmodulation herangezogenen Modulationsprofils 28b. In einem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung 10b moduliert die Steuer einheit 12b die Schaltfrequenz 16b anhand des Modulationsprofils 28b mittels der Fre quenzmodulation innerhalb einer Modulationsperiode 18b, welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer 20b einer Netzwechselspannung 22b entspricht.
Das Modulationsprofil 28b ist durch eine zumindest im Wesentlichen stetige mathemati sche Funktion beschreibbar. Das Modulationsprofil 28b weist innerhalb der Modulations periode 18b einen zumindest abschnittsweise linearen Verlauf auf. Innerhalb eines ersten Teilabschnitts 72b eines ersten Abschnitts 68b der Modulationsperiode 18b weist das Modulationsprofil 28b einen linearen und im Wesentlichen stetigen Verlauf mit zuneh menden Schaltfrequenz 16b auf. Innerhalb eines zweiten Teilabschnitts 74b des ersten Abschnitts 68b der Modulationsperiode 18b weist das Modulationsprofil 28b einen linea ren und im Wesentlichen stetigen Verlauf mit einem gegenüber dem ersten Teilabschnitt 72b flacheren Anstieg der Schaltfrequenz 16b auf. Innerhalb eines dritten Teilabschnitts 76b des ersten Abschnitts 68b der Modulationsperiode 18b weist das Modulationsprofil 28b einen linearen und im Wesentlichen stetigen Verlauf mit einem gegenüber dem zwei ten Teilabschnitt 74b flacheren Anstieg der Schaltfrequenz 16b auf.
Das Modulationsprofil 28b ist zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrisch. Vorliegend ist das Modulationsprofil 28b bezüglich einer Symmetrieachse 66b spiegelsymmetrisch, so dass der Verlauf des Modulationsprofils 28b in dem ersten Abschnitt 68b durch Spie gelung an der Symmetrieachse 66b einen Verlauf des Modulationsprofils 28b in einem zweiten Abschnitt 70b ergibt.
Figur 6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Modulationsprofils 28c, welches von einer Steuereinheit 12c einer Haushaltsgerätevorrichtung 10c zu einer Frequenzmodulati on einer Schaltfrequenz 16c herangezogen wird. Auf einer Abszisse 62c des Diagramms ist eine Zeit aufgetragen. Auf einer Ordinate 64c des Diagramms ist eine Schaltfrequenz 16c aufgetragen.
Die Haushaltsgerätevorrichtung 10c unterscheidet sich von den Haushaltsgerätevorrich tungen 10a und 10b der vorhergehenden Ausführungsbeispiele im Wesentlichen hinsicht lich des von der Steuereinheit 12c zu der Frequenzmodulation herangezogenen Modulati onsprofils 28c. In einem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung 10c moduliert die Steuereinheit 12c die Schaltfrequenz 16c anhand des Modulationsprofils 28c mittels der Frequenzmodulation innerhalb einer Modulationsperiode 18c, welche einem ganzzah ligen Vielfachen einer halben Periodendauer 20c einer Netzwechselspannung 22c ent spricht.
Das Modulationsprofil 28c ist durch eine zumindest im Wesentlichen stetige mathemati sche Funktion beschreibbar. Das Modulationsprofil 28c weist innerhalb der Modulations periode 18c einen zumindest abschnittsweise exponentiellen Verlauf auf. Innerhalb eines ersten Abschnitts 68c der Modulationsperiode 18c weist das Modulationsprofil 28c einen im Wesentlichen stetigen Verlauf mit einer exponentiell zunehmenden Schaltfrequenz 16b auf. Innerhalb eines zweiten Abschnitts 70c der Modulationsperiode 18c weist das Modu lationsprofil 28c einen im Wesentlichen stetigen Verlauf mit einer exponentiell abnehmen den Schaltfrequenz 16c auf.
Das Modulationsprofil 28c ist zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrisch. Vorliegend ist das Modulationsprofil 28c bezüglich einer Symmetrieachse 66c spiegelsymmetrisch, so dass der Verlauf des Modulationsprofils 28c in dem ersten Abschnitt 68c durch Spiege lung an der Symmetrieachse 66c einen Verlauf des Modulationsprofils 28c in einem zwei ten Abschnitt 70c ergibt.
Figur 7 zeigt zwei Diagramme zur Darstellung eines Modulationsprofils 28d, welches von einer Steuereinheit 12d einer Haushaltsgerätevorrichtung 10d zu einer Frequenzmodula tion einer Schaltfrequenz 16d herangezogen wird. Auf einer Abszisse 62d eines unteren Diagramms ist eine Zeit aufgetragen. Auf einer Ordinate 64d des unteren Diagramms ist eine Schaltfrequenz 16d aufgetragen. Auf einer Abszisse 78d eines oberen Diagramms ist eine Zeit aufgetragen. Auf einer Ordinate 80d des oberen Diagramms ist eine Leistung 82d aufgetragen.
Die Haushaltsgerätevorrichtung 10d unterscheidet sich von den Haushaltsgerätevorrich tungen 10a-c der vorhergehenden Ausführungsbeispiele im Wesentlichen hinsichtlich des von der Steuereinheit 12d zu der Frequenzmodulation herangezogenen Modulationspro fils 28d. In einem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung 10b steuert die Steuer einheit 12d ein Induktionsziel 14d der Haushaltsgerätevorrichtung 10d mit der Schaltfre quenz 16d an und moduliert diese anhand des Modulationsprofils 28d mittels der Fre quenzmodulation innerhalb einer Modulationsperiode 18d, welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer 20d einer Netzwechselspannung 22d entspricht.
Die Steuereinheit 12d ist dazu vorgesehen, das Modulationsprofil 28d anhand zumindest eines das Induktionsziel 14d betreffenden Parameters 30d zu variieren. In dem vorliegen den Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem das Induktionsziel 14d betreffenden Parameter 30d um eine von einem Nutzer eingestellte Zielleistung, welche durch das In duktionsziel 14d bereitgestellt werden soll. Ein genereller Verlauf des Modulationsprofils 28d ist zumindest im Wesentlichen stetig, abschnittsweise linear und kann als eine Inver se eines generellen Verlaufs des Modulationsprofils 28b betrachtet werden (vgl. Fig. 5). Anhand des das Induktionsziel 14d betreffenden Parameters 30d variiert die Steuereinheit 12d in einem Betriebszustand einen Frequenzwertbereich 84d des Modulationsprofils 28d derart, dass sich der in dem oberen Diagramm gezeigte Verlauf der Leistung 82d ergibt. Aufgrund der Frequenzmodulation der Schaltfrequenz 16d verändert sich die Leistung 82d und weist abschnittsweise einen Überschuss 86d und abschnittsweise ein Defizit 88d auf, so dass die Leistung 82d über die Modulationsperiode 18d betrachtet im Mittel der von dem Nutzer eingestellten Zielleistung entspricht.
Figur 8 zeigt zwei Diagramme zur Darstellung eines Modulationsprofils 28e, welches von einer Steuereinheit 12e einer Haushaltsgerätevorrichtung 10e zu einer Frequenzmodula tion einer Schaltfrequenz 16e herangezogen wird. Auf einer Abszisse 62e eines unteren
Diagramms ist eine Zeit aufgetragen. Auf einer Ordinate 64e des unteren Diagramms ist die Schaltfrequenz 16e aufgetragen. Auf einer Abszisse 78e eines oberen Diagramms ist eine Zeit aufgetragen. Auf einer Ordinate 80e des oberen Diagramms ist ein elektrischer Leitwert 90e aufgetragen.
Die Haushaltsgerätevorrichtung 10e unterscheidet sich von der Haushaltsgerätevorrich tung 10d des vorhergehenden Ausführungsbeispiels hinsichtlich eines ein Induktionsziel 14e betreffenden Parameters 30e, welchen die Steuereinheit 12e zu einer Variation des Modulationsprofils 28e zu Grunde legt. Der Parameter 30e umfasst zumindest einen elektrischen Leitwert des Induktionsziels 14e. Vorliegend handelt es sich bei dem das Induktionsziel 14e betreffenden Parameter 30e um einen mittleren realen Leitwert des Induktionsziels 14e. Anhand des das Induktionsziel 14e betreffenden Parameters 30e variiert die Steuereinheit 12e in einem Betriebszustand das Modulationsprofil 28e derart, dass sich der in dem oberen Diagramm gezeigte Verlauf des elektrischen Leitwerts 90e ergibt. Aufgrund der Frequenzmodulation der Schaltfrequenz 16e verändert sich der elekt rische Leitwert 90e und weist abschnittsweise einen Überschuss 86e und abschnittsweise ein Defizit 88e auf. Die Steuereinheit 12d variiert das Modulationsprofil 28e derart, dass der elektrische Leitwert 90e im Mittel über die Modulationsperiode 18e betrachtet konstant ist.
In einem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung 10e steuert die Steuereinheit 12e ein Induktionsziel 14e der Haushaltsgerätevorrichtung 10e mit der Schaltfrequenz 16e an und moduliert diese anhand des Modulationsprofils 28e mittels der Frequenzmo dulation innerhalb einer Modulationsperiode 18e, welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer 20e einer Netzwechselspannung 22e entspricht.
Die Haushaltsgerätevorrichtung 10e unterscheidet sich von den Haushaltsgerätevorrich tung 10a-d zudem dadurch, dass die Steuereinheit 12e in dem Betriebszustand die Schaltfrequenz 16e zusätzlich innerhalb einer Zwischenmodulationsperiode 32e, welche maximal der halben Periodendauer 20e der Netzwechselspannung 22e entspricht, mittels zumindest einer weiteren Frequenzmodulation moduliert. Die Steuereinheit 12e variiert in einem Betriebszustand, zusätzlich zu der oben beschriebenen Frequenzmodulation an hand des Modulationsprofils 28e, innerhalb der Zwischenmodulationsperiode 32e die Schaltfrequenz 16e kurzfristig und zwar innerhalb der halben Periodendauer 20e der
Netzwechselspannung 22e, anhand des in der Figur 8 dargestellten Zwischenmodulati onsprofils 92e, um ein Auftreten von Flicker zu unterbinden.
Bezugszeichen
10 Haushaltsgerätevorrichtung 12 Steuereinheit 14 Induktionsziel 16 Schaltfrequenz 18 Modulationsperiode 20 halbe Periodendauer 22 Netzwechselspannung 24 Modulationsintervall 26 weiteres Modulationsintervall 28 Modulationsprofil 30 Parameter
32 Zwischenmodulationsperiode 34 Netzwechselspannungsquelle 36 Netzwechselstrom 38 EMV-Filtereinheit 40 Haushaltsgerät 42 Gleichrichtereinheit 44 Gleichspannung 46 Periodendauer 48 Wechselrichtereinheit 50 Versorgungsspannung 52 Schaltperiode 54 Versorgungsstrom 56 Abszisse 58 Ordinate 60 mittlere Schaltfrequenz 62 Abszisse 64 Ordinate
Symmetrieachse erster Abschnitt zweiter Abschnitt erster Teilabschnitt zweiter Teilabschnitt dritter Teilabschnitt Abszisse Ordinate Leistung Frequenzwertbereich Überschuss Defizit elektrischer Leitwert Zwischenmodulationsprofil
Claims
1. Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e), insbesondere Gargerätevorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit (12a-e), welche dazu vorgesehen ist, zumindest ein Induktionsziel (14a-e) repetitiv mit einer Schaltfrequenz (16a-e) anzusteuern und mit Energie zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12a-e) in einem Betriebszustand die Schaltfrequenz (16a-e) innerhalb einer Mo dulationsperiode (18a-e), welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer (20a-e) einer Netzwechselspannung (22a-e) entspricht, mittels zumindest einer Frequenzmodulation moduliert.
2. Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsperiode (18a-e) zumindest zwei, sich insbesondere vonei nander unterscheidende, Modulationsintervalle (24a-e, 26a-e) umfasst, welche jeweils einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer (20a-e) einer Netzwechselspannung (22a-e) entsprechen.
3. Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12a-e) in dem Betriebszu stand die Schaltfrequenz (16a-e) anhand zumindest eines vordefinierten Modula tionsprofils (28a-e) moduliert.
4. Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsprofil (28a-e) durch eine im Wesentlichen stetige mathe matische Funktion beschreibbar ist.
5. Haushaltsgerätevorrichtung (10a; 10b; 10d; 10e) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsprofil (28a; 28b; 28d; 28e) in nerhalb der Modulationsperiode (18a; 18b; 18d; 18e) einen zumindest ab schnittsweise linearen Verlauf aufweist.
6. Haushaltsgerätevorrichtung (10c) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsprofil (28c) innerhalb der Modulationspe riode (18c) einen zumindest abschnittsweise exponentiellen Verlauf aufweist.
7. Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsprofil (28a-e) innerhalb der Modulations- periode(18a-e) zumindest abschnittsweise spiegelsymmetrisch ist.
8. Haushaltsgerätevorrichtung (10d; 10e) nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12d; 12e) dazu vorgesehen ist, das Modulati onsprofil (28d; 28e) anhand zumindest eines das Induktionsziel (14d; 14e) betref- fenden Parameters (30d; 30e) zu variieren.
9. Haushaltsgerätevorrichtung (10e) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter (30e) zumindest einen elektrischen Leitwert (90e) des In duktionsziels (14e) umfasst.
10. Haushaltsgerätevorrichtung (10e) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12e) in dem Betriebszustand die Schaltfrequenz (16e) zusätzlich innerhalb einer Zwischenmodulationsperiode (32e), welche maximal der halben Periodendauer (20e) der Netzwechselspan nung (22e) entspricht, mittels zumindest einer weiteren Frequenzmodulation mo duliert.
11. Haushaltsgerät (40a-e) mit einer Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e), insbeson dere Gargerätevorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Verfahren zum Betrieb einer Haushaltsgerätevorrichtung (10a-e), insbesondere einer Gargerätevorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit zumindest einem mit einer Schaltfrequenz (16a-e) ansteuerbaren Induktions ziel (14a-e), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfrequenz (16a-e) inner- halb einer Modulationsperiode (18a-e), welche einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Periodendauer (20a-e) einer Netzwechselspannung (22a-e) ent spricht, mittels zumindest einer Frequenzmodulation moduliert wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/924,124 US20230232504A1 (en) | 2020-06-02 | 2021-05-20 | Domestic appliance device |
EP21726660.0A EP4159003A1 (de) | 2020-06-02 | 2021-05-20 | Haushaltsgerätevorrichtung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP20382471 | 2020-06-02 | ||
EP20382471.9 | 2020-06-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021244860A1 true WO2021244860A1 (de) | 2021-12-09 |
Family
ID=70977911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2021/063457 WO2021244860A1 (de) | 2020-06-02 | 2021-05-20 | Haushaltsgerätevorrichtung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230232504A1 (de) |
EP (1) | EP4159003A1 (de) |
WO (1) | WO2021244860A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023198342A1 (de) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur erzeugung von ansteuersignalen für leistungsschalter in einem resonanten dc/dc-wandler |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2726704A1 (fr) * | 1994-11-07 | 1996-05-10 | Breda Jean Pierre | Generateur haute frequence a resonance pour un appareil de chauffage a induction |
EP0926926A1 (de) * | 1997-12-23 | 1999-06-30 | Compagnie Europeenne Pour L'equipement Menager "Cepem" | Gerät zur Versorgung einer Vielzahl von Schwingkreisen durch einen Wechselrichter-Stromgenerator |
JP2010080359A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Hitachi Appliances Inc | 電磁誘導加熱装置 |
US20100237065A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Delta Electronics, Inc. | Heating device |
CN101848566B (zh) * | 2009-03-23 | 2013-02-20 | 台达电子工业股份有限公司 | 加热装置 |
WO2018116050A1 (de) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | BSH Hausgeräte GmbH | Haushaltsgerätevorrichtung |
-
2021
- 2021-05-20 WO PCT/EP2021/063457 patent/WO2021244860A1/de unknown
- 2021-05-20 US US17/924,124 patent/US20230232504A1/en active Pending
- 2021-05-20 EP EP21726660.0A patent/EP4159003A1/de active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2726704A1 (fr) * | 1994-11-07 | 1996-05-10 | Breda Jean Pierre | Generateur haute frequence a resonance pour un appareil de chauffage a induction |
EP0926926A1 (de) * | 1997-12-23 | 1999-06-30 | Compagnie Europeenne Pour L'equipement Menager "Cepem" | Gerät zur Versorgung einer Vielzahl von Schwingkreisen durch einen Wechselrichter-Stromgenerator |
JP2010080359A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Hitachi Appliances Inc | 電磁誘導加熱装置 |
US20100237065A1 (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Delta Electronics, Inc. | Heating device |
CN101848566B (zh) * | 2009-03-23 | 2013-02-20 | 台达电子工业股份有限公司 | 加热装置 |
WO2018116050A1 (de) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | BSH Hausgeräte GmbH | Haushaltsgerätevorrichtung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023198342A1 (de) * | 2022-04-13 | 2023-10-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur erzeugung von ansteuersignalen für leistungsschalter in einem resonanten dc/dc-wandler |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230232504A1 (en) | 2023-07-20 |
EP4159003A1 (de) | 2023-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1878309B1 (de) | Verfahren und anordnung zur leistungsversorgung mehrerer induktionsspulen bei einem induktionsgerät | |
EP3560276B1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP2236004A1 (de) | Induktionskochfeld mit einer mehrzahl von induktionsheizkörpern | |
EP2506663A1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP2469970B1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
WO2021244860A1 (de) | Haushaltsgerätevorrichtung | |
WO2016071803A1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP2506666B1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
DE102008015036A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung von Induktionsheizeinrichtungen eines Induktionskochfeldes | |
DE19708335A1 (de) | Heizleistungsregulierung für Induktionskochherd | |
EP3967108A1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP2469972B1 (de) | Gargerätevorrichtung sowie Verfahren zum Steuern der Gargerätevorrichtung bei dem eine Flickerkenngrösse iterativ verkleinert wird. | |
DE4004508A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur steuerung der leistung mindestens eines verbrauchers | |
EP2469971B1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP4327627A1 (de) | Induktionsenergieübertragungssystem | |
WO2011036168A1 (de) | Verfahren zum einstellen einer heizleistungsabgabe einer induktionsheizeinrichtung sowie zugehörige induktionsheizeinrichtung | |
EP3967107A1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP3484242B1 (de) | Induktionsgargerätevorrichtung | |
EP2506664B1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP3641497A1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
EP1494505B1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Leistungsregulierung von Induktionskochherden | |
EP4413832A1 (de) | Induktionsenergieübertragungssystem | |
EP3664578B1 (de) | Gargerätevorrichtung | |
DE102012206940A1 (de) | Induktionsheizvorrichtung | |
EP4074142A1 (de) | Induktionsvorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21726660 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2021726660 Country of ref document: EP Effective date: 20230102 |