专利名称：用于对感应加热装置进行功率供给的方法和装置的制作方法
技术领域：
和
背景技术：
本发明涉及一种用于对感应加热装置进行功率供给的方法和一种 用于对感应加热装置进行功率供给的装置。
这种感应加热装置例如用作感应烹调区中的感应线圏。其中存在对 于越来越大的功率的希望，以便能够快速地进行特别是对更大量的液体 例如面条水的煮沸过程。
当前的极限约为3.2kW,从该极限起，对于功率供给所必需的变频 器就会超过按照规定预先设定的、有关谐波的极限值和电网反作用的极 限值。谐波的强烈作用或者特别是三次谐波的强烈作用的原因主要在 于，变频器中的磁部件的磁导率随着流经感应线圈的感应电流的幅度而 改变。在电流幅度较大时，在感应线圏中用于磁场导向的铁氧体等的磁 导率降低，并且罐形材料的磁导率也降低。由此在供电电压的半波的曲 线内感应线圏的电感也由此改变，因此串联振荡回路的谐振频率也改 变，该串联振荡回路例如在功率供给中使用。最后，来自电网的耗用电 流由此失真，或者其曲线偏离于预先设定的供电电压曲线。
这种感应加热装置的解决方案或者其供电方法例如在同一申请人 的未公开的DE 10 2005 028 829.4中有所记载。其中，为了避免对电网 的反作用，开关装置或整个变频器的工作频率在半波的曲线内被提高， 然后又降低。但对工作频率的这种改变在控制技术上代价较大。
目的和解决方案
本发明的目的在于，提出一种开头部分所述的方法以及一种适合于 该方法的装置，利用它们能够避免现有技术的问题，特别是在感应加热 装置的功率较大的情况下无需改变工作频率即可减小来自电源网络的 耗用电流的失真或对电网的反作用。
所述目的通过一种具有权利要求1的特征的方法、 一种具有权利要 求9的特征的装置以及所述方法用于感应烹调区或感应加热装置的用途 得以实现。本发明的有利的以及优选的改进是其它权利要求的主题，下 面对其予以详细说明。下述的某些特征既适用于方法又适用于装置或者用途。这些特征部分地仅仅:故说明一次，但可相互独立地既适用于方法 又适用于装置以及用途。权利要求书的内容通过明确的引用成为说明书 的内容。
交流供电电压用于对感应加热装置进行功率供给。此外变频器设有 可切换的开关装置。在此，该开关装置或变频器的工作频率在交流供电 电压的半波的曲线内沿着该半波观察保持不变。根据本发明，在对本发 明的第 一种基本设计中，开关装置或变频器的控制的脉冲宽度在半波的 变化曲线内改变。这种改变如下进行，即直至半波的一半时间，第一开 关装置的脉沖宽度变短，而另一第二开关装置的脉冲宽度变长。在半波 的第二半时间内，脉沖宽度又如下改变，即直至半波的末端，脉冲宽度 又保持等长。优选脉冲宽度(G1、 G2)的总和保持相同。虽然这种改 变可以关于 一半时间非对称地进行，但优选关于 一半时间对称地进行改 变
变频器或者感应加热装置的功率供给装置可以具有串联振荡回路。 该串联振荡回路由用于功率传输的感应线圈、振荡回路电容器和带有可 切换的开关装置的半桥构成。对于感应加热装置而言，这种串联振荡回 路原则上是已知的。
这样可以通过根据半波的曲线(Verlauf)对脉沖宽度比例进行改变 来抑制高次谐波的产生。就此而言，由此可以在工作频率不改变的情况 下减小功率，因此可以使得在功率供给振荡回路中流动的电流保持与交 流供电电压成比例。因此减小了对电网的反作用，且可以实现对于感应 加热装置的整体上更大的功率。
根据对本发明的有利设计，脉冲宽度改变可以为10%至40%。特 别有利的是，脉冲宽度最多改变、即缩短或延长25%。
在本发明的第二种基本设计中，对于所有的或者两个存在于串联振 荡回路中的开关装置而言，两个脉沖宽度缩短，从而位于其间的时滞 (Totzeit)延长。这也在半波的曲线内进行，其中直至半波的一半时间， 时滞变长，然后又缩短。在这些时滞中没有开关装置被控制。时滞改变 优选最多在100%,即最多为在最短的时滞和最长的时滞之间的时滞的 两倍。特别有利的是，最大改变略低于这个，例如为50%至80%。
通过延长在开关装置的脉冲之间的时滞也可以略微减小感应线圏 上的功率，以便减少高次谐波，进而减小对电网的反作用。如同对时滞的延长 一 样，对开关装置的接通时间或脉沖宽,度的缩短 同样最好关于半波的一半时间对称地进行。因此可以实现均匀的控制和 功率产生。
在本发明的另一特别优选的设计中规定，在电网电压半波上的、脉 冲宽度或时滞的改变尽可能均匀地或分布地进行。特别是可以如下分 布，即脉冲宽度或时滞的改变基本上相应于正弦状的曲线走向。
在本发明的另一优选的设计中，为了改变开关装置的接通时间、脉 沖宽度或时滞，仅设有控制装置，而没有调节装置。由此可以省去用于 调节回路的反馈，并明显地减小了代价，特别是布线代价。
前述装置因此具有带有振荡回路的变频器，该振荡回路由感应线 圏、振荡回路电容器和带有可切换的开关装置的半桥构成。此外，设有 用于开关装置的控制装置，其中可以影响开关装置的工作频率或接通时 间。特别是由此可以如前所述那样改变脉沖宽度或时滞，其中工作频率 保持不变，而脉沖宽度缩短或者时滞延长。
这些特征和其它特征除了可由权利要求书得到外，还可以由说明书 和附图得到，其中在本发明的实施方式中，各个特征可以分别单独地或 者多个地以子组合的形式实现，和在其它领域实现，以及有利地产生本 身能够获得保护的设计，这些设计在此要求权利保护。将本申请划分成 各个段落以及其间的小标题并不限制在其下所做的说明的通用性。
对附图的简短说明
本发明的实施例在附图中大致示意性地示出，下面对其予以详细说
明。图中示出
图1 根据现有技术的感应线圏阻抗、工作电压、感应器电流幅
度、脉冲宽度和时滞关于时间的曲线图2 根据本发明的用于感应线圏的功率供给的装置的电路图； 图3 在没有改变的情况下，靠近过零点的脉沖宽度和时滞的曲
线图4 类似于图3的、靠近半波的最高点的曲线图，其中脉冲宽 度改变；
图5 类似于图3的、靠近半波的最高点的曲线图，其中时滞改 变；和图6 根据本发明的感应线圈阻抗、工作电压、感应器电流幅度、
脉沖宽度和时滞的时间曲线图。
对实施例的详细说明
图1中针对已知的方法示出工作电压Ub、感应线圈L的阻抗Z二wL、 感应器电流k、例如为20kHz的工作频率f、脉沖宽度G和时滞H关于 时间的曲线图。可见，在工作频率f恒定不变的情况下，感应器电流IL 的曲线图偏离工作电压Ub的曲线图，特别是它偏离正弦形状。这导致 所述的不利的对电网的反作用。
图2中示出本发明的装置或电路装置11。控制装置13借助两个开 关装置T!和丁2例如晶体管来控制变频器15。这些开关装置与中间回路 电容器Czw和振荡回路电容器Cs—起形成对感应线圈L的控制。通过 控制装置13特别是预先设定开关装置T,和T2的工作频率，进而预先设 定变频器15。因此也预先设定了脉沖宽度G和时滞H。
如果感应线圏L被装设在感应加热装置或用于感应烹调区的加热装 置中，则由此可以实现甚至超过3kW或3.2kW的功率，例如为3.5kW 至3.7kW，或者甚至为4kW。因此可以建立更强的感应烹调区，用于更 快速地蒸煮或者传递更大的功率。其中对变频器15或开关装置T!和丁2 的脉冲宽度G和时滞H的控制成本并非特别高。特别是在其曲线被固定 地预先设定或者通过控制过程控制地被预先设定时，所迷成本保持在极 限范围内，因为可以以预先设定的曲线工作。
在图3的曲线图中示出在电网过零点附近的时刻或者在该电网过零 点时刻根据图2的晶体管Tl和T2的时滞Hl和H2以及脉冲宽度Gl和 G2。由此可见，无论脉沖宽度Gl还是G2都持续相同的时间。同样， 位于它们之间的时滞H1和H2在该时刻也持续相同的时间。
在图4中根据对本发明的所述第一种基本设计改变脉冲宽度。这意 味着，在时滞Hl和H2相同的情况下，晶体管Tl上的脉沖宽度即Gl 变短，更确切地说，这里在靠近电网半波的最高点缩短约25%。晶体管 T2上的脉沖宽度G2延长了约25。/。。通过这些不同的脉沖宽度，在工作 频率f不改变的情况下，感应线圏上的功率也略微减小。如由图6可见， 脉冲宽度G1的变化本身又为正弦形曲线或者为正弦形状。最小的脉沖 宽度G1分别位于电网半波的中点或最高点。未示出的曲线G2由Gl的曲线以如下直线为基准的镜像对称得到，该直线水平这样地穿过G1的
最大值，使得总和(Gl+G2)始终恒定不变。
不同于图4，根据对本发明的第二种基本设计，在图5中示出，脉 冲宽度G1和G2保持不变，而位于其间的时滞H1和H2改变。时滞H1 和H2、即在相应的脉沖宽度G1和G2之前，相比于图3延长了约60% 。 在此，Hl的示意性的曲线也可以由图6得到，并且H2的曲线也是同样 的。
在工作频率恒定不变的情况下，采用改变时滞H的这种方法还可以 实现较正弦形的耗用电流IL或者正好实现正弦的耗用电流。该效果也可 以由图6得到。
不言而喻，也可以共同地采用本发明的两种基本设计。在两种情况 下，在电网电压半波内对脉沖宽度或时滞的改变应尽可能类似地或者镜 像对称地或者以小的步骤来进行。由此 一 方面可以减少或避免高次谐波 的产生，另一方面可以避免由所产生的功率突变所引起的噪声。
如已在开头部分所述，可以省去对脉冲宽度G和时滞H的调节，而 这仅仅通过控制装置来调节。因此可以将代价保持较小。
权利要求
1. 一种用于对感应加热装置(L)进行功率供给的方法，其中为了功率供给设置有交流供电电压和带有可切换的开关装置(T1、T2)的变频器(15)，其中所述开关装置(T1、T2)或所述变频器(15)的工作频率(f)在供电电压(Ub)的半波的曲线中、在该半波上看保持不变，其特征在于，所述开关装置(T1、T2)或所述变频器(15)的控制的脉冲宽度(G)在半波的曲线中以如下方式改变直至半波的一半时间，使第一开关装置(T1)的脉冲宽度(G1)变短，而另一开关装置(T2)的脉冲宽度(G2)变长，其中直至所述半波的末端，所述脉冲宽度(G1、G2)又成为等长。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉沖宽度(G)的 改变最多为10%至40%,优选最多为25%。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在脉沖宽度(G) 之间的时滞(H)保持不变，其中优选所述脉沖宽度(Gl、 G2)的总和 保持相同。
4. 如权利要求1的前序部分所述的方法，其特征在于，所有的或者 对于两个开关装置(T" T2)而言两个脉沖宽度(G1、 G2)缩短，而位 于其间的时滞(H1、 H2)延长，其中在这些时滞中没有开关装置被控制。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述开关装置(T" T2) 的接通时间或脉沖宽度(Gl、 G2)直至所述半波的一半时间被缩短， 然后对称地关于所述半波的一半时间又被延长，直至所述半波的末端。
6. 如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述时滞(Hl、 H2)最多改变10%至100%，优选最多改变80%。
7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述开关装 置(T,、 T2)的接通时间、时滞(Hl、 H2)或脉冲宽度(Gl、 G2)的 改变没有调节而仅通过控制来进行。
8. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在电网电压 半波上，脉冲宽度(Gl、 G2)或时滞(Hl、 H2)的改变尽可能均匀地 或分布地进行。
9. 一种用于对感应加热装置进行功率供给的装置，带有具有振荡回 路的变频器(15),所述振荡回路具有感应线圈(L)、振荡回路电容器(Cs)和带有可切换的开关装置(TV T2)的半桥，其中设有用于控 制分别具有工作频率(f)的所述开关装置(T!、 T2)的控制装置(13)， 其中所述控制装置(13)被构造用于如下地改变脉沖宽度(Gl、 G2) 或时滞(Hl、 H2):使得在工作频率(f)保持不变的情况下至少暂时 地缩短脉沖宽度或者延长时滞。
10.如权利要求1至8中任一项所述的方法的应用，用于带有至少 一个感应加热装置的感应烹调区，或者用于感应加热装置(L)。
全文摘要
为了提高感应加热装置(L)的功率，或者为了避免在控制该感应加热装置时对电网的反作用，在半桥控制中，直至半波的一半时间，可以使得两个开关装置(T<sub>1</sub>、T<sub>2</sub>)的脉冲宽度(G1、G2)不对称。替代地可以延长在这些脉冲宽度(G1、G2)之间的时滞(H1、H2)。此点有利地无级地且连续地进行。因此在半波的曲线内，在工作频率不改变的情况下使得功率减小，且感应器电流(I<sub>L</sub>)具有几乎理想的正弦形状。
文档编号H05B6/06GK101507351SQ200780031641
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年8月25日
发明者J·博格尔 申请人:E.G.O.电气设备制造股份有限公司