感应加热系统的制作方法

文档序号:9691709阅读:673来源:国知局
感应加热系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及感应加热系统,其包括电驱动装置、电感器线圈和电容器布置 (arrangement)。该电感器线圈和电容器布置形成电感器电路,并且该电驱动装置被配置成 驱动感应电路。
【背景技术】
[0002] 已知的感应加热系统通常被采用来例如在感应烹饪领域中使厨房用具变热。热量 的传递常常通过由电感器线圈生成变化的电磁场来实现,其中电磁场在厨房用具中感应出 涡电流,然后该涡电流把厨房用具加热。
[0003] 为了控制烹饪过程,期望改变从感应加热系统传递到厨房用具的功率。通常,这通 过调整电驱动装置用其驱动感应电路的操作频率来完成。在大多数情况下,当感应电路的 谐振频率被用作操作频率时功率传递被最大化。可以通过使用较高操作频率来实施较低功 率水平。
[0004] 为了得到高的最大可传递功率,通常使用具有带有高容量的电容器的电容器布 置。然而,这导致一些问题,因为低功率下的操作导致在驱动装置处的高切换电压以及长脉 冲功率循环。这可以限制感应加热系统在低功率水平下的可操作性并且因此引起升高的最 小连续功率。此外,当同时操作多个烹饪区域时,频率差可能创建干扰噪声。

【发明内容】

[0005] 因此,本发明的目的是创建一种能够容易地以低功率和以高功率两者操作的感应 加热系统。
[0006] 根据本发明,这通过根据权利要求1的感应加热系统来解决。本发明的有利的和 优选配置是其它权利要求的主题并且将在下面更详细地解释。通过显式引用将权利要求的 措辞并入到描述的内容中。
[0007] 本发明涉及一种感应加热系统,其包括: -电驱动装置, -电感器线圈,以及 -包括至少两个电容器的电容器布置, -其中该电感器线圈和电容器布置形成感应电路,并且 -其中该电驱动装置被配置成驱动感应电路。
[0008] 根据本发明,电容器布置具有可调整的容量。利用根据本发明的感应加热系统,根 据期望功率来调整容量是可能的。例如,如果厨房用具需要高功率传递,则可以使用高容 量。如果期望低功率传递,则可以使用低容量。因此,通过剧烈地增加低于谐振频率的操作 频率来设置低功率水平的需求被缓解。这考虑到较低最小连续功率,而同时为高的最大功 率提供电势。
[0009] 根据优选实施例,电容器布置的容量是可切换的。这考虑到使用简单且可靠的开 关以便调整容量。
[0010] 根据实施例,感应电路被形成为单端并联谐振电路。在这样的单端并联谐振电路 中,电容器布置的可调整容量可以例如以下面三种方式来实施。
[0011] 根据实施例,该电容器布置包括第一电容器、第二电容器和开关,其中第二电容器 与开关串联连接以形成与第一电容器并联布置的线路。当开关被打开时,电容器布置的容 量由第一电容器的容量来限定。当开关被闭合时,电容器布置的容量由第一电容器的容量 加上第二电容器的容量的和来限定。
[0012] 根据优选实施例,电容器布置包括第一电容器、第二电容器、第一开关和第二开 关。该第一电容器与第一开关串联连接以形成第一线路,且第二电容器与第二开关串联连 接以形成第二线路,其中第一线路和第二线路是并联布置的。当仅第一开关被闭合时,电容 器布置的容量由第一电容器的容量来限定。当仅第二开关被闭合时,电容器布置的容量由 第二电容器的容量来限定。当两个开关都闭合时,电容器布置的容量由第一电容器的容量 加上第二电容器的容量的和来限定。在该实施例中,可以优选的是第一电容器和第二电容 器具有不同的容量。于是将电容器布置的容量切换到三个不同的容量是可能的。
[0013] 根据更多实施例,电容器布置包括串联布置的第一电容器和第二电容器,其中开 关并联连接到电容器之一(例如第二电容器),以便当闭合时分别对此电容器或第二电容器 加分路(bypass)。当开关被打开时,第一电容器和第二电容器被串联驱动,以使得该电容器 布置的容量低于电容器的最低容量。当开关被闭合时,具有并联开关的电容器被加分路并 且该电容器布置的容量由另一电容器的容量给出。
[0014] 优选地,具有单端并联谐振电路的感应加热系统的电驱动装置包括与感应电路串 联连接的晶体管。这考虑到感应电路的可靠且简单驱动。
[0015] 根据作为对单端谐振电路的替换的实施例,感应电路被配置为串联谐振半桥电 路。利用这样的串联谐振半桥电路,例如可以以以下两种方式来实施电容器布置的可调整 容量。
[0016] 根据第一实施例,电容器布置包括第一电容器、第二电容器、第三电容器和第四电 容器。第一电容器和第二电容器串联布置以形成第一线路。第三电容器和第四电容器串联 布置以形成第二线路。第一线路和第二线路并联布置,并且开关被布置在第一线路和第二 线路之间。
[0017] 优选地,开关的第一端子与第一电容器的端子和第二电容器的端子连接。进一步 优选地,开关的第二端子与第三电容器的端子和第四电容器的端子连接。
[0018] 根据第二实施例,电容器布置包括第一电容器和第二电容器。第一电容器和第二 电容器串联布置,并且开关与第二电容器串联布置以便当打开时使第二电容器停用。
[0019] 在两个实施例实现串联谐振半桥电路的电容器布置中的可调整容量的情况下,可 以通过打开或闭合开关来调整电容器布置的容量,由此选择哪些电容器参与形成电容器布 置的容量。
[0020] 优选地,具有串联谐振半桥电路的感应加热系统的电驱动装置包括第一晶体管和 第二晶体管。第一晶体管和第二晶体管串联布置,并且感应电路的感应线圈的端子与第一 晶体管的端子和第二晶体管的端子连接。这考虑到感应加热系统的感应电路的可靠且容易 驱动。
[0021] 开关、第一开关和/或第二开关优选是继电器、TRIAC、IGBT或M0SFET。这种类型 的开关已经被证明对于这种应用来说是适当且可靠的。
[0022] 根据更多实施例,感应加热系统还包括被配置成设置电容器布置的容量的控制单 J Li 〇
[0023] 进一步优选地,如果感应加热系统以低功率操作则该控制单元被配置成将容量设 置为低值,并且如果感应加热系统以高功率操作则该控制单元被配置成将容量设置为高 值。例如,如果功率小于感应加热系统的最大功率的35%,则可以假设为低功率。作为更多 示例,如果感应加热系统以大于感应加热系统的最大功率的60%的功率操作,则可以假设 为高功率。利用这样的控制单元,根据当前需要的感应加热系统的功率来自动调整电容器 布置的容量是可能的。
[0024] 此外可以在权利要求和描述以及附图中找到这些和其它特征。各个特征可以被单 个地实施或者以本发明实施例中以及其它领域中的子组合的形式几个一起来实施,并且可 以表示这里所要求保护的有利且可保护的实施例。将本申请分成子标题和各个章节不会约 束以其普遍适应性在其中作出的评论。
【附图说明】
[0025] 根据参考附图的几个实施例的以下描述,本发明的更多特征和优点将是显而易见 的。图形示出以下内容: 图1示出根据第一实施例的感应加热系统; 图2 7K出根据第二实施例的感应加热系统; 图3示出根据第三实施例的感应加热系统; 图4示出根据第四实施例的感应加热系统;以及 图5示出根据第五实施例的感应加热系统。
[0026] 根据第一到第三实施例的感应加热系统包括单端并联谐振电路,相应的电容器布 置不同。根据第四和第五实施例的感应加热系统包括串联谐振半桥电路,相应的电容器布 置不同。
【具体实施方式】
[0027] 图1示出根据第一实施例的感应加热系统。该感应加热系统包括感应电路I,其被 形成为单端并联谐振电路。感应电路I包括电容器布置C和电感器线圈L。该电容器布置 C和电感器线圈L彼此并联布置。感应线圈L在感应烹饪领域中被相应地用于加热厨房用 具或壶,并且以传统方式被构建为传统感应加热线圈。
[0028] 此外,感应加热系统包括由晶体管T形成的驱动装置,该晶体管T与感应电路I串 联布置。使用晶体管T,以某频率来驱动感应电路I是可能的。根据频率,电感器线圈L可 以将能量的某个量传递给位于其上的厨房用具。
[0029] 与晶体管T相对地,感应电路I被连接到正供应电压。与感应电路I相对地,晶体 管T被连接到地GND。
[0030] 电容器布置C包括第一电容器C1和第二电容器C2。电容器布置C还包括与第二 电容器C2串联布置以形成线路的开关K。该线路与第一电容器C1并联布置。如果开关K 被闭合,则电容器布置C的容量被给出为第一电容器Cl的容量和第二电容器C2的容量的 和。如果开关K被打开,电容器布置C的容量被给出为第一电容器C1的容量。因此,通过 闭合或打开开关K来调整电容器布置C的容量是可能的。
[0031] 为了控制开关K,感应加热系统包括控制单元CU,其被配置成根据实际预期的电 功率量来设置开关K。如果所预期的功率为低,则控制单元CU打开开关K以便具有电容器 布置C的较低容量。如果所预期的功率为高,则控制单元CU闭合开关K以便具有电容器布 置C的较高容量。这考虑到对
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