ES2557329T3 - Método de calentamiento por inducción - Google Patents

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ES2557329T3
ES2557329T3 ES10780453.6T ES10780453T ES2557329T3 ES 2557329 T3 ES2557329 T3 ES 2557329T3 ES 10780453 T ES10780453 T ES 10780453T ES 2557329 T3 ES2557329 T3 ES 2557329T3
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Takashi Shindoi
Masahiro Shikai
Hajime Nakajima
Kazuhiko Sumi
Miyuki Takeshita
Kenji Shimohata
Hirokazu Kinoshita
Kazuhiro Kameoka
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Un procedimiento para operar un calentador de inducción LCR (20) que tiene una bobina calefactora (22) y un condensador de resonancia (24) conectados en serie entre sí, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas: - suministrar una corriente de alta frecuencia de una frecuencia de excitación dada a la bobina calefactora (22); - detectar una tensión de excitación (V) a través de dicho calentador de inducción LCR (20); y - detectar una corriente de excitación (I) a través de dicho calentador de inducción LCR (20); caracterizado por - extraer una tensión de excitación de orden enésimo, siendo n un número natural, que compone un componente enésimo de la tensión de excitación (V) detectada de la misma, teniendo la tensión de excitación de orden enésimo una frecuencia igual a n veces la frecuencia de excitación; - extraer una corriente de excitación de orden enésimo que compone un componente enésimo de la corriente de excitación (I) detectada de la misma, teniendo la corriente de excitación de orden enésimo una frecuencia igualan veces la frecuencia de excitación; - calcular un conjunto de una frecuencia de resonancia (Fr) y una resistencia de carga (R) o un conjunto de una inductancia (L) y la resistencia de carga (R) del calentador de inducción (20) basándose en la tensión de excitación de orden enésimo y la corriente de excitación de orden enésimo; y - determinar si se ha suministrado o se ha interrumpido una potencia eléctrica al calentador de inducción LCR (20) de acuerdo con el conjunto de la frecuencia de resonancia (Fr) calculada y la resistencia de carga (R) calculada o el conjunto de la inductancia (L) calculada y la resistencia (R) calculada.

Description

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DESCRIPCION
Metodo de calentamiento por induccion Campo tecnico
La presente invention se refiere a un sistema de coccion por induccion y a una coccion por induccion del mismo, y en particular, al sistema de coccion por induccion y al procedimiento de coccion por induccion, que se puede operar para determinar instantaneamente el material y la situation de position de un cuerpo calentado y capaz de optimizar el estado de excitation del mismo.
Estado de la tecnica anterior
Se han propuesto diversos sistemas de coccion por induccion, en los que cuando un cuerpo calentado tal como una cacerola se desplaza del centro de una region de calentamiento, se interrumpe un suministro de potencia a una bobina de induccion para evitar un consumo de potencia en vaclo, es decir, un consumo de potencia indeseado que no contribuye a calentar la cacerola. Asimismo, se han sugerido algunos sistemas de coccion por induccion, en los que, cuando un pequeno objeto metalico tal como una cuchara o un cucharon se colocan sobre la bobina de induccion, la bobina de induccion no es alimentada con potencia electrica para evitar el calentamiento de estos objetos pequenos.
Por ejemplo, el documento de patente 1 (JP 61-029117 B) da a conocer un horno de coccion por induccion que incluye un dispositivo de detection de pequenas cargas que se adapta para medir parametros tales como una corriente de entrada a un circuito inversor y una tension de colector de un elemento de conmutacion de semiconductor de potencia, y detectar si el cuerpo calentado es un objeto pequeno determinando si aquellos parametros se encuentran en una region predeterminada de un grafico o mapa (fig. 2 del documento de patente 1) entre la corriente de entrada y la tension de colector. Igualmente, el documento de patente 1 ensena a detectar si el cuerpo calentado es un objeto pequeno comparando una corriente de entrada a la bobina de induccion con la corriente de entrada.
Asimismo, el documento de patente 2 (JP 2882060 B) sugiere un procedimiento para detectar una excitacion sin carga (consumo de potencia en vaclo) del inversor para la induccion, que se puede operar para medir parametros tales como corriente de entrada y corriente de salida del inversor, y para determinar si el parametro medido se encuentra dentro de una region ampliada de deteccion de una excitacion sin carga de un grafico o mapa entre aquellos parametros (fig. 2 del documento de patente 2) para evitar la excitacion sin carga del inversor.
Ademas, el documento de patente 3 (JP 2745247 B) da a conocer una cocina de induccion electromagnetica, que mide una frecuencia de excitacion y un angulo de fase de un circuito inversor y detecta el material de la cacerola por medio de una matriz o un grafico (fig. 2 del documento de patente 3). Igualmente, esto sugiere que la cocina puede determinar con precision cualquier material intermedio entre materiales magneticos y no magneticos tales como acero inoxidable basandose en la medicion de la frecuencia y la corriente de excitacion a traves de la bobina de induccion.
El documento EP 2 034 801 A1 da a conocer un dispositivo de coccion por induccion que proporciona a un usuario un conjunto mejorado de instrucciones de coccion en relation a las capacidades de los utensilios de coccion que se van a utilizar con el dispositivo.
Sumario de la invencion
Problemas que resuelve la invencion
De acuerdo con el calentador de coccion por induccion del documento de patente 1, la corriente de entrada al inversor tiene que ser medida durante un tiempo que corresponde a por lo menos medio ciclo de un suministro de potencia comercial. Ademas, con el fin de eliminar un efecto de ruidos o artefactos que aparecen en la corriente de entrada, se requiere mucho mas tiempo para medir la corriente de entrada en promedio. As! pues, en el calentador de coccion por induccion del documento de patente 1, el cuerpo calentado debe ser calentado durante un tiempo sustancial de al menos varias decimas de milisegundos para determinar si el cuerpo calentado es un objeto pequeno, lo que puede conducir a un calentamiento sustancial del objeto pequeno.
Igualmente, de acuerdo con el procedimiento del documento de patente 2 para detectar una excitacion sin carga del inversor para el calentador de induccion, la corriente de entrada al inversor debe ser recogida asimismo durante un tiempo sustancial que corresponde a por lo menos medio ciclo de suministro de potencia comercial, y asl, se requieren al menos varias decenas de milisegundos hasta determinar la excitacion sin carga del inversor.
Ademas, de acuerdo con la cocina de induccion electromagnetica del documento de patente 3, aunque se usa el grafico que muestra la relacion entre la frecuencia de excitacion y el angulo de fase del circuito inversor que son unicos para el material de la cacerola, el grafico requiere un barrido en frecuencias realizado en un intervalo de, por ejemplo, 1 kHz a 70 kHz, lo que de nuevo requiere un tiempo sustancial. Durante el barrido en frecuencias para medir la
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frecuencia de excitacion y el angulo de fase de circuito inversor, el cuerpo calentado se puede calentar bajo la misma potencia de excitacion independientemente del material de la cacerola, conduciendo asi posiblemente a un calentamiento sustancial del cuerpo calentado.
Por consiguiente, permanece un requerimiento para desarrollar una tecnica avanzada para determinar la existencia, situacion de posicion, y material del cuerpo calentado y/o la existencia del pequeno objeto sobre la bobina calefactora, de un modo mas inmediato que los sistemas de coccion por induction convencionales. Asimismo, son altamente esperados un sistema de coccion por induccion y un procedimiento de coccion por induccion que optimicen un estado de excitacion basandose en la determination instantanea de la existencia, situacion de posicion, y material del cuerpo individual calentado.
Medios para resolver los problemas
Para abordar los anteriores inconvenientes, la presente invention proporciona un procedimiento para operar un calentador de induccion LCR que tiene una bobina calefactora y un condensador de resonancia conectados en serie de acuerdo con la revindication dependiente 1. Modos de realization adicionales de la invencion se pueden llevar a cabo de acuerdo con las reivindicaciones dependientes. Un calentador de induccion LCR ejemplar incluye asimismo un circuito excitador adaptado para suministrar una corriente de alta frecuencia de una frecuencia de excitacion dada a la bobina calefactora, un detector de tension de excitacion adaptado para detectar una tension de excitacion a traves del calentador de induccion LCR, y un detector de corriente de excitacion adaptado para detectar una corriente de excitacion a traves del calentador de induccion LCR. Ademas, este incluye un extractor de componentes primarios adaptado para extraer una tension de excitacion primaria y una corriente de excitacion primaria de la tension de excitacion detectada y la corriente de excitacion detectada, teniendo cada una de la tension de excitacion primaria y la corriente de excitacion primaria una frecuencia igual a la frecuencia de excitacion.
Un sistema de coccion por induccion ejemplar incluye un controlador adaptado para calcular una frecuencia (o inductancia) de resonancia y una resistencia de carga basandose en la tension de excitacion primaria y la corriente de excitacion primaria, y para determinar si se va a suministrar o se va a interrumpir una potencia electrica al calentador de induccion LCR de acuerdo con la frecuencia (o la inductancia) de resonancia y la resistencia de carga. Ademas, el sistema de coccion por induccion determina el estado de excitacion optimizado de acuerdo con la frecuencia de resonancia (o la inductancia) y la resistencia de carga.
Ventaja de la invencion
De acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion, el sistema de coccion por induccion se puede operar para determinar el material y la situacion de posicion de un cuerpo calentado de un modo instantaneo (dentro de alrededor de varias decenas de microsegundos) y capaz de determinar rapidamente si el cuerpo calentado esta caliente o no, y el estado de excitacion optimizado para cada uno de los cuerpos calentados que se van a calentar.
Breve descripcion de los dibujos
La fig. 1 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito de un sistema de coccion por induccion de acuerdo con el ejemplo 1 de la presente invencion.
La fig. 2 es un grafico de forma de onda que muestra una tension de excitacion detectada por un detector de tension de excitacion y una corriente de excitacion detectada por un detector de corriente de excitacion.
Las figs. 3A, 3B y 3C son vistas en planta superior de discos (una pseudo-cacerola) fabricados de diversos materiales sobre una bobina calefactora.
Las figs. 4A y 4B son mapas (graficos) que muestran una relation entre frecuencia de resonancia y resistencia de carga de discos fabricados de diversos materiales que se apoyan en distintas posiciones sobre la bobina calefactora.
Las figs. 5A y 5B son mapas (graficos) que muestran una relacion entre inductancia y resistencia de carga de discos fabricados de diversos materiales que se apoyan en distintas posiciones sobre la bobina calefactora.
La fig. 6 es un diagrama de bloques del circuito del sistema de coccion por induccion de acuerdo con el ejemplo 2 de la presente invencion.
La fig. 7 es una vista superior en planta de multiples bobinas calefactoras del sistema de coccion por induccion de acuerdo con el ejemplo 4 de la presente invencion.
La fig. 8 es un diagrama de bloques del circuito del sistema de coccion por induccion que tiene un corrector de fase de acuerdo con el modo de realizacion 6 de la presente invencion.
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La fig. 9 es un diagrama de forma de onda de salida de tension variable de un circuito rectificador de onda completa.
La fig. 10 es un diagrama conceptual que muestra un proceso de muestreo de baja velocidad que permite que el detector de tension de excitacion y el detector de corriente de excitacion detecten la tension de excitacion y la corriente de excitacion, respectivamente.
La fig. 11 es un grafico de forma de onda de una serial de control de excitacion para un circuito excitador de puente completo.
La fig. 12 es un grafico que muestra una relacion entre una anchura de fase y un coeficiente de componente de primer orden de la tension de excitacion para el circuito excitador de puente completo.
La fig. 13 es un grafico de forma de onda de una serial de control de excitacion para un circuito excitador de semipuente.
La fig. 14 es un grafico que muestra una relacion entre una anchura de fase y un coeficiente de componente de primer orden de la tension de excitacion para el circuito excitador de semipuente.
Descripcion de modos de realizacion
En referencia a los dibujos adjuntos, se describiran en lo que sigue modos de realizacion de un sistema de coccion por induccion segun la presente invencion. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion y los dibujos.
Ejemplo 1
Con referencia a las figs. 1 a 5, se describira en lo que sigue el ejemplo 1 del sistema de coccion por induccion. La fig. 1 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito de un sistema de coccion por induccion de acuerdo con el ejemplo 1. El sistema de coccion por induccion 1 incluye generalmente un circuito rectificador 12, un circuito excitador 14, un calentador de induccion LCR 20, un detector de tension de excitacion 30, y un detector de corriente de excitacion 32. El circuito rectificador 12 se puede operar para rectificar corriente alterna bifasica o trifasica de una fuente de suministro de potencia comercial 10 a corriente continua.
El circuito excitador 14 esta adaptado para suministrar corriente de alta frecuencia de una frecuencia de excitacion dada a una bobina calefactora 22. El calentador de induccion LCR 20 esta compuesto de la bobina calefactora 22 y un condensador de resonancia 24 conectados en serie entre si. El detector de tension de excitacion 30 esta adaptado para detectar tension de excitacion a traves del calentador de induccion LCR 20, y el detector de corriente de excitacion 32 esta adaptado para detectar corriente de excitacion a traves del calentador de induccion LCR 20.
Mas concretamente, el circuito rectificador 12 se puede adaptar para la rectificacion de onda completa o de semionda, y puede incluir un circuito de filtrado que tiene una inductancia para formar un componente directo y un condensador (no mostrado). Igualmente, el circuito excitador 14 puede estar compuesto de un inversor que tiene una pluralidad de elementos de conmutacion tales como IGBTs (no mostrados), que puede ser cualquier tipo de inversor, por ejemplo, un circuito inversor de semipuente y un circuito inversor de puente completo.
Como se explico anteriormente, el calentador de induccion LCR 20 esta compuesto de la bobina calefactora 22 y el condensador de resonancia 24 conectados entre si en serie, y la bobina calefactora 22 se denota en la fig. 1 como circuitos equivalentes de inductancia L y resistencia de carga R. En este dibujo, ilustrado anteriormente la inductancia L es el cuerpo calentado P tal como una cacerola P. Cuando se suministra una corriente de alta frecuencia, la bobina calefactora 22 genera un campo magnetico alternante que se acopla magneticamente con el cuerpo calentado P fabricada de material conductor, y provoca corrientes de Foucault en el cuerpo calentado P, calentando as! el propio cuerpo calentado P.
En general, la resistencia de carga R del calentador de induccion LCR 20 varla junto con la existencia y/o situacion de posicion (tamano y posicion de ajuste) del cuerpo calentado P, es decir, junto con el campo magnetico alternante que se acopla magneticamente con el cuerpo calentado P. As! pues, la resistencia de carga R del calentador de induccion LCR 20 es equivalente a la resistencia Rc de la bobina calefactora 22 cuando no se apoya ninguna cacerola P sobre la bobina calefactora, ademas de una resistencia aparente Rl de la bobina calefactora 22 que aparece cuando la cacerola P se situa sobre la bobina calefactora (es decir, R = RC + RL).
Se debe apreciar que cualquier tipo de detectores de tension comunmente conocidos en la tecnica se pueden utilizar como el detector de tension de excitacion 30 para detectar la tension de excitacion (tension de salida) V a traves del calentador de induccion LCR 20. Igualmente, cualquier tipo de detectores de corriente se puede utilizar como el detector de corriente de excitacion 32 para detectar la corriente de excitacion (corriente de salida) I a traves del calentador de induccion LCR 20, para lo cual se utiliza un transformador de corriente en el ejemplo 1.
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El sistema de coccion por induction 1 de la presente invention incluye ademas un extractor de componentes primarios 40 conectado electricamente con el detector de tension de excitation 30 y el detector de corriente de excitation 32. Como se describio anteriormente, aunque el circuito excitador 14 es un inversor que tiene elementos de conmutacion tales como IGBTs (transistores bipolares de puerta aislada), cada uno de los IGBTs del circuito excitador 14 es excitado por la senal de control (senal de puerta) que tiene una frecuencia de excitacion dada (30 kHz, por ejemplo), el detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32 detectan la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I moduladas en alta frecuencia, como se muestra en la fig. 2, que contienen una pluralidad de ordenes de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I, respectivamente.
La tension de excitacion V y la corriente de excitacion I moduladas en alta frecuencia se expresan generalmente como una forma de onda compuesta que contiene multiples ordenes de formas de onda de tension de excitacion y formas de onda de corriente de excitacion, respectivamente. El extractor de componentes primarios 40 de acuerdo con el presente ejemplo esta adaptado para extraer solo los componentes primarios de la tension de excitacion V detectada y la corriente de excitacion I detectada (como se muestra en la fig. 2), cada una de las cuales tiene la misma frecuencia que la frecuencia de excitacion.
El extractor de componentes primarios 40 esta adaptado para extraerlos, mediante un muestreo de datos de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I con una frecuencia de muestreo igual a varias veces (un multiplo entero) la frecuencia de excitacion, y realizar una transformation de Fourier discreta con los datos muestreados de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I. Se debe apreciar que el extractor de componentes primarios 40 puede utilizar cualquier tipo de algoritmo comercialmente disponible para extraer los componentes primarios (primer orden de datos muestreados) de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I a partir de los multiples ordenes de datos muestreados.
Mientras tanto, el extractor de componentes primarios 40 se disena para procesar los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I como se expresa mediante una notation compleja como sigue:
v1=v1 +jxv1
1 J 1T
I, — I, + j X I
1 1Re J 1 Im
(1)
donde V1, I1 denotan los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I, respectivamente; V1Re, I1Re denotan partes reales de V1, I1; V1Im, I1Im denotan partes imaginarias de V1, I1; y j representa una unidad imaginaria.
La impedancia Z del calentador de induccion LCR 20 y el desplazamiento de fase 0 entre la tension de excitacion V1 y la corriente de excitacion I1 (la fase de la tension de excitacion V1 sobre la corriente de excitacion I1, o la fase de la impedancia Z) se expresan como sigue:
Z — VJI
0 — arctan(Im( Z ) / Re( Z )) (2)
donde Im(Z) y Re(Z) denotan la parte real y la parte imaginaria de la impedancia Z, respectivamente. El desplazamiento de fase 0 se puede expresar con el “arco seno” o el “arco coseno” en lugar del “arco tangente”, lo que puede ser mas beneficioso ya que el “arco tangente” diverge probablemente y contiene muchos errores de calculo en el desplazamiento de fase 0 proximo a 90°.
El sistema de coccion por induccion 1 de la presente invencion incluye ademas un controlador 50 conectado electricamente tanto al circuito excitador 14 como al extractor de componentes primarios 40, como se ilustra en la fig. 1. El controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular la impedancia Z del calentador de induccion LCR 20 y el desplazamiento de fase (argumento) 0 entre la tension de excitacion V1 y la corriente de excitacion I1 basandose en la formula (2) anterior, y para aplicar en consecuencia una serie de senales de control de excitacion (senales de puerta) apropiadas al circuito excitador 14.
Ademas, el controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular la potencia electrica efectiva We y la corriente efectiva IE como sigue:
WE — Re(V XI1*)/2
IE /2 (3)
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donde Ii*es una conjugation compleja de la corriente de excitation Ii.
Como en lo anterior, basandose en la tension de excitacion primaria Vi y la corriente de excitacion primaria Ii, el controlador 50 de la presente invention esta adaptado para calcular la impedancia Z del calentador de induction LCR 20, el desplazamiento de fase (argumento) 0 entre la tension de excitacion primaria V1 y la corriente de excitacion primaria Ii, la potencia electrica efectiva We y la corriente efectiva Ie.
Por otro lado, en un circuito LCR tlpico que incluye el calentador de induccion LCR 20, parametros tales como la resistencia de carga R, la impedancia Z, la inductancia L, y la frecuencia de resonancia Fr de la bobina calefactora 22 se pueden expresar como sigue:
R = WE / IE
Z = R + j x (aL -1/ aC)
L = (R tan0 +1/aC )/a (4)
Fr = 1/ 2p LC
donde a es la frecuencia f de los componentes primarios (la misma que la frecuencia de excitacion por definition, a = 2pf), y C es la capacidad del condensador de resonancia 24, como es conocido. El controlador 50 de la presente invencion es capaz de calcular ademas la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R (= Rc + Rl) basandose en la formula (4) con la fase 0 calculada mediante la formula (2).
De modo similar, se puede utilizar otra aproximacion para el calculo de la frecuencia de resonancia Fr como se discute en lo que sigue. Como anteriormente, la resistencia de carga R y la impedancia Z se replican como sigue:
z = V/1
Z = R + j x (aL - 1/aC)
Modificando la formula (5), la inductancia L se puede expresar como sigue:
R = Re( Z)
L = (Im( Z) + 1/aC)/a
As! pues, el controlador 50 es capaz de calcular la frecuencia de resonancia Fr basandose en la formula (7) con la inductancia L calculada mediante la formula (6) y la capacidad C conocida del condensador de resonancia 24.
Fr = 1/2 pflC (7)
Como se discutira en lo que sigue en detalle, tras calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L de la bobina calefactora 22) y la resistencia de carga R a partir de los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I, el controlador 50 de la presente invencion es capaz de determinar instantaneamente la situation de position del cuerpo calentado P (incluyendo si la cacerola P se apoya o no sobre la bobina calefactora), as! como el material del cuerpo calentado P, y controlar si se debe aplicar o interrumpir potencia electrica al calentador de induccion LCR 50.
As! pues, el controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L de la bobina calefactora 22) y la resistencia de carga R a partir de los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I moduladas en alta frecuencia detectadas en un ciclo individual de excitacion de la bobina, como se muestra en la fig. 2 (dentro de aproximadamente 33 microsegundos a la frecuencia de excitacion de 30 kHz), de modo que se determina rapidamente si suministrar o desconectar la potencia electrica.
Aqul, se realizara una description detallada con algunos ejemplos en relation a como determina o controla el controlador 50 de la presente invencion si suministra o desconecta la potencia electrica tras el calculo de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R. Las figs. 3A, 3B y 3C son vistas superiores en planta de la bobina calefactora 22 y una pluralidad de discos 26 dispuestos sobre la bobina calefactora. Se preparan cuatro discos 26 y se fabrican de hierro, acero inoxidable magnetico, acero inoxidable no magnetico, y aluminio. Cada uno de los discos 26 se considera una pseudo-cacerola. Los diametros de la bobina calefactora 22 y de los discos 26 son de aproximadamente 180 mm y aproximadamente 200 millmetros, respectivamente, y el grosor de cada disco 26 es de aproximadamente 1,5 mm.
En la fig. 3A, el disco 26 se situa sobre un centro (denotado como centro O) de la bobina calefactora 22, situacion de posicion que se denomina como “tasa de solapamiento del 100%”. Igualmente, en las figs. 3B, 3C los discos 26 se
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desplazan del centro de modo que los extremos perifericos E de los mismos se situen a un 75% y a un 50% del diametro de la bobina calefactora 22, situaciones de posicion que se denominan como “tasa de solapamiento del 75%” y “tasa de solapamiento del 50%”, respectivamente. As! pues, la situacion de posicion con la tasa de solapamiento del 50% significa que el disco 26 tiene el extremo periferico E del disco 26 situado sobre el centro O de la bobina calefactora 22.
Una vez que cada uno de los discos 26 fabricados de hierro, acero inoxidable magnetico, acero inoxidable no magnetico, y aluminio se situa sobre la bobina calefactora 22 de modo que la tasa de solapamiento es el 100%, el 75%, y el 50% (lo que corresponde a las figs. 3A, 3B y 3C, respectivamente), la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se calculan a partir de los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I como se explico anteriormente, y se representa graficamente sobre un mapa (grafico) como se muestra en la fig. 4A. Igualmente, cuando no se situa ningun disco sobre la bobina calefactora 22 (esto es, la situacion de posicion sin carga), la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se calculan en un punto marcado por un doble clrculo en las figs. 4A, 4B.
En el presente ejemplo, para cada uno de los discos 26 fabricados de distintos materiales, los puntos representados (Fr, R) que tienen las tasas de solapamiento del 100%, el 75% y el 50% se pueden alinear continuamente, de modo que definan una “region de supresion de excitacion” que tiene la tasa de solapamiento del 50% o menos, como se muestra mediante el sombreado en la fig. 4B.
As! pues, cuando se detecta el punto de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R que cae dentro de la region de supresion de excitacion predeterminada que tiene la tasa de solapamiento del 50% o menos, el controlador 50 de la presente invention se puede operar para controlar el circuito excitador 14 para que no alimente el calentador de induction LCR 20 con la potencia electrica ya que se considera que la cacerola P esta situada de modo insuficiente sobre la bobina calefactora 22 o meramente se situa sobre la misma un pequeno objeto. Aparentemente, el umbral para la tasa de solapamiento para determinar la supresion del suministro de potencia electrica no se limita al 50%, lo que puede ser el 40% o menos, o el 60% o menos.
Como anteriormente, el controlador 50 de la presente invencion incluye una memoria que almacena la region de supresion de excitacion predeterminada lo que prohlbe suministrar al calentador de induccion LCR 20 la corriente de alta frecuencia, y esta adaptado para controlar el circuito excitador 14 permitiendo la corriente de alta frecuencia al calentador de induccion LCR 20 solo cuando los parametros detectados de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se encuentran fuera de la region de supresion de excitacion. Igualmente, la region de supresion de excitacion se puede extender sobre una region de baja resistencia de carga R, como se muestra en la fig. 4B para no calentar la cacerola fabricada de aluminio. As! pues, la region de supresion de excitacion se puede ajustar o seleccionar arbitrariamente de acuerdo con su especificacion.
El controlador 50 de la presente invencion esta adaptado para calcular rapidamente la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R a partir de los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I moduladas en alta frecuencia detectadas en un ciclo individual (dentro de aproximadamente 33 microsegundos a la frecuencia de excitacion de 30 kHz), de modo que se evite calentar el pequeno objeto que no debe ser calentado. Esto garantiza un sistema seguro y ahorra potencia electrica al eliminar un consumo indeseado de potencia. Dicho de otro modo, de acuerdo con la presente invencion, el calculo de la frecuencia de resonancia Fr y de la resistencia de carga R contribuye a la determination rapida del material y la situacion de posicion de la cacerola P (esto es, cuanta parte de la cacerola P esta situada sobre la bobina calefactora 22), de modo que se facilite el calentamiento de la cacerola P bajo una condition de calentamiento optimizada para el material y la situacion de posicion de la cacerola P.
En lo anterior, el controlador 50 esta adaptado para detectar la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R. Alternativamente, el controlador 50 se puede disenar para calcular la inductancia L de la bobina calefactora 22 y la resistencia de carga R, con el fin de controlar el circuito excitador 14. Las figs. 5A y 5B son mapas (graficos) que muestran una relation entre la inductancia L de la bobina calefactora 22 y la resistencia de carga R calculada a partir de los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I, que son similares a las figs. 4A y 4B. Cuando no se situa ningun disco (esto es, la situacion de posicion sin carga), la inductancia L y la resistencia de carga R se obtienen en un punto marcado por un doble clrculo en las figs. 5A y 5B.
El controlador 50 se puede operar para controlar el circuito excitador 14 permitiendo la corriente de alta frecuencia al calentador de induccion LCR 20 solo cuando los parametros detectados de la inductancia L y la resistencia de carga R se encuentran fuera de la region de supresion de excitacion (como se muestra por el sombreado en la fig. 5B). El umbral de la tasa de solapamiento para determinar la supresion del suministro de potencia electrica se puede ajustar para que sea el 40% o menos. Igualmente, la region de supresion de excitacion se puede definir para no calentar la cacerola P fabricada de aluminio.
En general, es bien conocido que la cacerola P se puede calentar de un modo lo mas eficiente cuando la frecuencia de
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excitacion es igual a la frecuencia de resonancia unica para la cacerola P. El controlador 50 identifica la frecuencia de resonancia Fr, de modo que se elige la frecuencia de excitacion igual que la frecuencia de resonancia Fr. Igualmente, la frecuencia de excitacion menor que la frecuencia de resonancia Fr produce un efecto adverso en los elementos de conmutacion tales como IGBTs, as! pues, si la frecuencia de resonancia Fr no estuviera exactamente identificada en el estado de la tecnica convencional, la frecuencia de excitacion se ha elegido a menudo mucho mas elevada que la frecuencia real de resonancia.
As! pues, convencionalmente la corriente es menor de lo que se podrla suministrar a la bobina calefactora, as! pues, la eficiencia de calentamiento del sistema de coccion esta sustancialmente limitada. Sin embargo, la frecuencia de resonancia Fr de la cacerola P se puede determinar de modo que el controlador 50 puede elegir la frecuencia de excitacion optimizada para que la cacerola P se caliente eficientemente.
Ejemplo 2
En referencia a la fig. 6, se describira en lo que sigue el ejemplo 2 del sistema de coccion por induction. El sistema de coccion por induccion 2 del ejemplo 2 es similar a uno del ejemplo 1, excepto porque se utiliza un detector de tension del condensador 34 para detectar la corriente de excitacion a traves del calentador de induccion LCR 20, en lugar del detector de corriente de excitacion 32 tal como el transformador de corriente. As! pues, se eliminara la description duplicada en detalle de los elementos comunes. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion.
El sistema de coccion por induccion 2 del ejemplo 2 incluye un detector de tension del condensador 34 conectado electricamente con el extractor de componentes primarios 40, para medir una tension del condensador Vc a traves del condensador de resonancia 24. De modo similar a la tension de excitacion V, la tension del condensador Vc contiene multiples ordenes de formas de onda de tension del condensador. As! pues, el extractor de componentes primarios 40 puede operarse para extraer el componente primario (o componente de primer orden que tiene la misma frecuencia que la frecuencia de excitacion) de la tension del condensador Vc, realizando la transformation de Fourier discreta con los datos muestreados de la tension del condensador Vc, lo que se puede expresar igualmente mediante una notation compleja. Existe una relation entre el componente primario de la tension del condensador Vc, y la corriente de excitacion I, como sigue:
Vci = V jwC
Ii = jwCVci (8)
donde w es la frecuencia f de los componentes primarios (la misma que la frecuencia de excitacion por definition, w = 2pf), y C es la capacidad del condensador de resonancia 24, que son conocidas . Como se observa aparentemente de la formula (8), la corriente de excitacion Ii tiene una fase que avanza sobre la tension del condensador Vc en p/2, esto es, 90°. As! pues, como la tension del condensador Vc se expresa mediante una notacion compleja, el componente primario de la corriente de excitacion Ii se puede calcular bastante facilmente, como sigue:
Vci = a + j x b
I1 = (-b + j x a) xwC (9)
Basandose en la corriente de excitacion I1, la frecuencia de resonancia Fr (o la inductancia L de la bobina calefactora 22) y la resistencia de carga R se calculan como en el modo de realization 1, de modo que se determina el material de la cacerola y la situation de position (incluyendo si la cacerola P esta situada sobre la bobina calefactora 22 o no), controlando as! instantaneamente si se suministra o se desconecta la potencia electrica al calentador de induccion LCR 20. Asimismo, como se puede sustituir el transformador de corriente relativamente caro del modo de realizacion 1 con el detector de tension del condensador 34 para detectar la corriente de excitacion con un coste mas razonable de acuerdo con el ejemplo 2, los costes de fabrication de los sistemas de coccion por induccion se pueden reducir.
Ejemplo 3
En referencia a la fig. 6, se describira en lo que sigue el ejemplo 3 del sistema de coccion por induccion. En el sistema de coccion por induccion convencional, la corriente se aumenta gradualmente antes de calentar practicamente la cacerola, para un control realimentado y a continuation la cacerola se calienta realmente en el estado de excitacion optimo. As! pues, el sistema de coccion por induccion convencional necesita algo de tiempo para el control realimentado con el fin de identificar el estado de excitacion optimo. En este contexto, cuando se utiliza en un modo de coccion particular tal como al agregar los ingredientes con la cacerola, el sistema de coccion por induccion convencional no puede mantener el estado de excitacion optimo debido al salto en resistencia de carga R de acuerdo con la situacion de posicion indeseada.
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Sin embargo, se conoce la capacidad C del condensador de resonancia 24, e igualmente se puede calcular instantaneamente cada uno de los parametros, incluyendo la inductancia L de la bobina calefactora 22 y la resistencia de carga R, como se discutio en el modo de realization 1 de la presente invention (vease las formulas (4), (6), y (7) anteriores).
El controlador puede ajustar la forma de onda optima de la senal de control que se va a aplicar al circuito excitador. La expansion de series de Fourier para la forma de onda de la senal de control da un porcentaje (factor de marcha) de la forma de onda optima del primer orden de la tension de excitation. Asimismo, dado que se conocen la inductancia L, la resistencia de carga R, y la capacidad C del calentador de induction LCR 20, la impedancia Zl del calentador de induction LCR 20 se obtiene como sigue:
Zl = R2 + \aL —— |
V v w J (10)
Como se menciono anteriormente, la potencia electrica efectiva W suministrada a la cacerola se obtiene a partir de la corriente de excitacion efectiva I y la resistencia de carga R, por lo tanto, la corriente de excitacion efectiva I se puede calcular para conseguir la potencia electrica efectiva W deseada.
Cuando la impedancia Zl es tan baja que la corriente de excitacion esta mas alla de lo que se puede suministrar, la potencia electrica efectiva W deseada no puede ser suministrada a la cacerola. En este caso, es necesario una etapa para reducir la potencia suministrada.
Con la impedancia Zl obtenida mediante la formula (10) anterior, la tension de excitacion se puede calcular multiplicando la corriente de excitacion I por la impedancia Zl. La frecuencia de excitacion se puede elegir junto con la frecuencia de resonancia Fr de la cacerola P, que se determina como se discutio anteriormente.
El controlador 50 puede ajustar la forma de onda optima de la senal de control de excitacion aplicada al circuito excitador 14. Como se describira en lo que sigue, el controlador puede determinar la forma de onda optima del primer orden de la tension de excitacion realizando una expansion de series de Fourier para la tension de excitacion. As! pues, el valor efectivo del primer orden de la tension de excitacion se puede determinar de acuerdo con un factor de marcha de la misma para el circuito excitador de semipuente, o con una anchura de fase de la misma para el circuito excitador de puente completo, de modo que el factor de marcha por la anchura de fase se pueda determinar con prontitud para conseguir el valor deseado del primer orden de la tension de excitacion.
En el caso en el que el valor efectivo del primer orden de la tension de excitacion sea mayor de lo que se puede suministrar, no es posible controlar el circuito excitador con la senal de control para conseguir la potencia electrica deseada. Entonces, el controlador intenta otra senal de control de una frecuencia de excitacion mayor para calcular el valor efectivo del componente primario de la tension de excitacion. Esto permite una determination instantanea de la tension de excitacion necesaria para conseguir la potencia electrica deseada, aumentando as! rapidamente la potencia electrica hasta la deseada, incluso en el control realimentado. As! pues, un usuario puede disfrutar de un calentamiento rapido como en un sistema de coccion por gas.
As! pues, de acuerdo con el ejemplo 3, el sistema de coccion por induccion puede calcular la frecuencia de resonancia Fr, la inductancia L, y la resistencia de carga R del calentador de induccion LCR 20 en un periodo de tiempo muy corto (aproximadamente 33 microsegundos a la frecuencia de excitacion de 30 kHz), as! pues, el estado de excitacion se puede mantener de modo optimo independientemente de la variation drastica de la resistencia de carga R debida a la situation de position indeseada, incluso si se utiliza para agregar los ingredientes con la cacerola.
Ejemplo 4
En referencia a la fig. 7, se describira en lo que sigue el ejemplo 4 del sistema de coccion por induccion. El sistema de coccion por induccion 4 del ejemplo 4 es similar al del ejemplo 1 excepto porque incluye una pluralidad de bobinas calefactoras 22 y el circuito excitador que se puede operar para excitar individualmente cada una de las bobinas calefactoras. As! pues, se eliminara la description duplicada en detalle de los elementos comunes. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion.
Aunque no se limita a esto, el sistema de coccion por induccion 4 del modo de realizacion 4 por puede incluir una bobina central 28 y cuatro bobinas satelites 29a- 29d. Cada una de la bobina central 28 y las bobinas satelites 29a-29d se conecta separadamente al circuito excitador similar a uno del ejemplo 1.
As! pues, en el sistema de coccion por induccion 4 del ejemplo 4, tras calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L de la bobina calefactora 22) y la resistencia de carga R a partir de los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I, el controlador 50 del ejemplo 4 es capaz de determinar
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instantaneamente la situation de position del cuerpo calentado P (incluyendo si la cacerola P esta o no sobre cada una de las bobinas calefactoras) as! como el material del cuerpo calentado P en un corto periodo (aproximadamente 33 microsegundos a la frecuencia de excitation de 30 kHz), y controlar si se debe suministrar o interrumpir la potencia electrica a cada una de las bobinas calefactoras 28, 29.
Por ejemplo, cuando la cacerola P es pequena y se situa solo sobre la bobina central 28, el controlador 50 no detecta que una cacerola P esta colocada sobre las bobinas satelites 29a-29d e interrumpe inmediatamente el suministro de potencia electrica las mismas, de modo que se minimice un consumo indeseado de potencia. Igualmente, cuando la cacerola P se separa del centro de la bobina central 28 y se situa solo sobre la bobina central 28 y las bobinas satelites 29a, 29d, el controlador 50 puede evitar un consumo innecesario de potencia deteniendo la potencia electrica a las bobinas satelites 29b, 29c.
Ejemplo 5
A continuation se describira en lo que sigue el modo de realization 5 del sistema de coccion por induction de acuerdo con la presente invention. El sistema de coccion por induccion 5 del modo de realizacion 5 es similar a los de los ejemplos 1, 2 excepto porque incluye un extractor de componentes de orden enesimo que se puede operar para extraer componentes de orden enesimo de la tension de excitacion y la corriente de excitacion. As! pues, se eliminara la description duplicada en detalle de los elementos comunes. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion.
El extractor de componentes enesimo del modo de realizacion 5 se puede adaptar para extraer no solo los componentes de primer orden sino igualmente los componentes de orden enesimo (donde “enesimo” es un numero natural) de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I detectadas por el detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32, cada uno de los cuales tiene la frecuencia sustancialmente igual a n veces la frecuencia de excitacion. El extractor de componentes de orden enesimo se puede operar para extraerlos, mediante el muestreo de datos de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I con una frecuencia de muestreo igual a n veces la frecuencia de excitacion, y realizar la transformation discreta de Fourier con los datos muestreados de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I.
En general, cuando se calienta por induccion el cuerpo calentado P de aluminio, se necesita suministrar a la bobina calefactora la corriente modulada en alta frecuencia que tiene una frecuencia superior a la que es necesaria para calentar por induccion del cuerpo calentado P de hierro. Se ha propuesto (por ejemplo, por la patente japonesa 3 460 997 B) y se encuentra disponible comercialmente un sistema de coccion por induccion denominado “para cualquier metal” que esta adaptado para calentar sartenes de cualquier metal que tenga tal conductividad electronica y permeabilidad magnetica elevadas como el aluminio. La presente invencion puede ser incorporada igualmente al sistema de coccion por induccion “para cualquier metal”.
Al calentar el cuerpo calentado P de aluminio con la corriente de excitacion I de frecuencia igual a n veces la frecuencia de excitacion, esta se controla a menudo de tal modo que el componente primario de la corriente de excitacion se reduzca y el componente de orden enesimo de la corriente de excitacion I se aumente. En el caso en el que los componentes de orden enesimo (por ejemplo, componentes terceros) de la corriente de excitacion I y la tension de excitacion V sean mayores que el componente primario de las mismas, el extractor de componentes de orden enesimo del modo de realizacion 5 puede seleccionar los componentes de orden enesimo para calcular instantaneamente la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R, de modo similar al discutido anteriormente. En este ejemplo, este calculo con los componentes de orden enesimo elimina ventajosamente la necesidad de aumentar la resolution del convertidor A/D.
Aunque no se ilustra en detalle, se puede obtener un mapa (grafico) que muestra una relation entre la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R calculada a partir de los componentes enesimos de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I, que es similar a la fig. 4A. Aun asl, la resistencia de carga del disco de aluminio es mayor que la de la fig. 4A ya que la frecuencia de resonancia del mismo es mayor. Asl pues, el controlador 50 se puede operar para calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L) y la resistencia de carga R a partir de los componentes de orden enesimo de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I, y a continuacion determinar instantaneamente si la potencia electrica se debe suministrar o interrumpir al calentador de induccion LCR 20 tras calcular la frecuencia de resonancia Fr (o inductancia L) y la resistencia de carga R. Asl pues, el sistema de coccion por induccion 5 del modo de realizacion 5 puede detectar el material y la tasa de solapamiento del cuerpo calentado P sobre la bobina calefactora 22, e interrumpir el suministro de potencia electrica a la bobina calefactora 22 cuando aquellos parametros caen dentro de la region de supresion de excitacion.
Modo de realizacion 6
En referencia a la fig. 8, se describira en lo que sigue el modo de realizacion 6 del sistema de coccion por induccion de
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acuerdo con la presente invention. El sistema de coccion por induction 6 del modo de realization 6 es similar a los de los anteriores ejemplos y modos de realizacion (especialmente los ejemplos 1, 2) excepto porque incluye un corrector de desplazamiento de fase 42 para detectar un desplazamiento de fase estatico (j) entre la tension de excitation V y la corriente de excitacion I detectada por el detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32 (detector de tension del condensador 34), que esta provocado por aquellos detectores 30, 32. As! pues, se eliminara la description duplicada en detalle de los elementos comunes. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion.
La fig. 8 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito de un sistema de coccion por induccion 6 del modo de realizacion 6, en el que se incorpora el corrector de desplazamiento de fase 42. Como es aparente para los expertos en la tecnica, el corrector de desplazamiento de fase 42 se puede adaptar igualmente en el sistema de coccion por induccion 2 del ejemplo 2. En el sistema de coccion por induccion 6 de la fig. 8, como se expuso anteriormente, el desplazamiento de fase estatico (j) puede estar provocado por una configuration de circuito del detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32, entre la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I detectadas por los mismos. Tal desplazamiento de fase estatico (j) puede dar posiblemente un impacto adverso en el calculo de la inductancia L, la frecuencia de resonancia Fr, o la resistencia de carga R, a partir de los componentes primarios de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I. As! pues, el corrector de desplazamiento de fase 42 puede estar previsto preferiblemente para corregir el desplazamiento de fase (j).
En una situation sin carga en la que la cacerola P no esta situada sobre la bobina calefactora, el calentador de induccion LCR 20 tiene la resistencia de carga R que depende tan solo de la resistencia del cableado, y la inductancia L que es igual a una de la propia bobina calefactora 22 sin que este acoplada magneticamente con la cacerola P. La capacidad C del condensador de resonancia es fija y conocida. As! pues, dado que aquellos parametros del calentador de induccion LCR 20 son conocidos, se puede calcular teoricamente el desplazamiento de fase (0) en la situacion sin carga entre la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I.
Mientras tanto, el desplazamiento de fase real entre la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I se puede calcular por el extractor de componentes primarios 40, con el calentador de induccion LCR 20 alimentado con la potencia electrica en la situacion sin carga. Cuando el extractor de componentes primarios 40 calcula realmente el desplazamiento de fase como (0 - j) en la situacion sin carga, se puede identificar el desplazamiento de fase estatico (j) provocado por la configuracion del circuito del detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32. As! pues, se evalua que la corriente de excitacion I se detecta por un retraso temporal que corresponde al desplazamiento de fase estatico (j) respecto al desplazamiento de fase real. As! pues, el desplazamiento de fase detectado de la corriente de excitacion I se puede corregir anadiendo el desplazamiento de fase estatico (j) para aproximarse al desplazamiento de fase real.
Mas concretamente, cuando se envla el sistema de coccion por induccion por el fabricante del mismo, el desplazamiento de fase estatico (j) se predetermina mediante la alimentation con potencia electrica en la situacion sin carga como anteriormente, y se memoriza en una memoria (no mostrada) del corrector de desplazamiento de fase 42. A continuation, cuando se utiliza el sistema en el usuario, el corrector de desplazamiento de fase 42 se adapta para proporcionar al controlador 50 el desplazamiento de fase (j) memorizado de modo que el controlador 50 calcula los parametros tales como la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R con el desplazamiento de fase corregido de la corriente de excitacion I sobre la tension de excitacion V.
Se debe apreciar que la corriente de excitacion Ia corregida mediante la adicion del desplazamiento de fase (j) a la corriente de excitacion I detectada realmente se puede obtener mediante un coeficiente complejo C de un modo sencillo, como sigue:
Ia = C x I (11)
C = cosf + jsenf
Ademas, en el caso en el que el desplazamiento de fase (j) de la corriente de excitacion I sobre la tension de excitacion V dependa de la frecuencia de excitacion, es preferible obtener de antemano el desplazamiento de fase (j) para cada una de las frecuencias de excitacion que se van a usar, y almacenarlos en la memoria del corrector de desplazamiento de fase 42.
As! pues, de acuerdo con el modo de realizacion 6, el corrector de desplazamiento de fase 42 se utiliza para corregir el desplazamiento de fase (j) de la corriente de excitacion I sobre la tension de excitacion V, y a continuacion los parametros tales como la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R se calculan basandose en la corriente de excitacion I sobre la tension de excitacion V corregida o detectada de modo mas preciso, de modo que se determina instantaneamente el material y la situacion de position de la cacerola P para calentarla bajo el estado de excitacion optimizado.
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Modo de realizacion 7
En referencia a la fig. 9, se describira en lo que sigue el modo de realizacion 7 del sistema de coccion por induccion de acuerdo con la presente invention. El sistema de coccion por induccion 7 del modo de realizacion 7 es similar a los de los anteriores ejemplos y modos de realizacion excepto porque esta adaptado para detectar la potencia electrica del calentador de induccion LCR 20 a partir de los componentes primarios de la tension de excitation V y la corriente de excitation I de un modo mas efectivo y sencillo. As! pues, se eliminara la description duplicada en detalle de los elementos comunes. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion.
En general, una potencia electrica se puede calcular integrando el producto de la tension y corriente de una fuente de potencia comercial a lo largo de una duracion temporal dada y dividiendola por la duracion temporal, y en particular, la potencia electrica consumida por el calentador de induccion LCR 20 se obtiene como el producto de la tension a traves del circuito rectificador 12 y la salida de corriente del mismo.
En el caso en el que el condensador de filtrado (no mostrado) que compone el circuito rectificador 12 tenga una capacidad sustancial de modo que la tension Vc a traves del circuito rectificador 12 (o el condensador de filtrado) se pueda considerar como un valor constante y la salida de corriente del mismo se pueda tratar como una corriente sustancialmente continua, la potencia electrica consumida por el calentador de induccion LCR 20 se debe calcular simplemente como el producto de la tension Vc a traves del circuito rectificador 12 y la salida de corriente Ic del mismo, que se mide igualmente en cualquier momento.
Sin embargo, en la practica, se requiere el condensador de filtrado de gran capacidad para rectificar la salida de tension del circuito rectificador 12 de modo que se obtenga la forma de onda directa o plana, lo que aumenta indeseablemente la potencia reactiva y reduce el factor de potencia. Dicho de otro modo, cuando la carga del calentador de induccion LCR 20 es baja, la tension Vc a traves del circuito rectificador 12 se puede asumir que es constante, sin embargo, cuando la carga del calentador de induccion LCR 20 es sustancial, la tension Vc tiene una forma de onda similar tras haber sido rectificada tan solo en onda completa, como se ilustra en la fig. 9, que varla a junto con el suministro de potencia comercial. A medida que varla la tension Vc a traves del circuito rectificador 12, la corriente de salida Ic varla igualmente, y por tanto la potencia electrica consumida por el calentador de induccion LCR 20 no puede ser calculada ya como el producto de la tension Vc y la corriente Ic.
Cuando la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I se pueden obtener, la potencia electrica efectiva We se puede calcular igualmente mediante la formula (3). Asimismo, podrla ser posible calcular un promedio de potencia electrica efectiva We sobre un ciclo de frecuencia de excitacion para la bobina calefactora (denominado como “ciclo de excitacion de la bobina”) como se muestra en la fig. 2, sumando la potencia electrica efectiva We para multiples ciclos de excitacion de la bobina que cubran un ciclo de suministro de potencia comercial (denominado como “ciclo de suministro de potencia”). Aunque la tension de excitacion V varla junto con la tension Vc a traves del circuito rectificador 12, la potencia electrica consumida por el calentador de induccion LCR 20 se podrla determinar de modo preciso mediante un calculo continuo de la potencia electrica efectiva We para los multiples ciclos de excitacion de la bobina con un ciclo de suministro de potencia.
Aun asl, suponiendo que el ciclo de suministro de potencia es 1/60 segundos (60 herzios) y el ciclo de excitacion de la bobina es 1/30.000 segundos (30 kHz), se necesitarla un tiempo que corresponde a por lo menos la mitad del ciclo de suministro de potencia (asl pues, 250 ciclos de excitacion de la bobina) para mantener el calculo de la potencia electrica efectiva We, obteniendo asl el promedio de la potencia electrica efectiva We sobre un ciclo de suministro de potencia. Sin embargo, una serie de procesos de calculo requiere un muestreo continuo de datos de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I y la conversion A/D de los mismos, lo que finalmente impone una gran carga sobre la CPU para recuperar y procesar enormes cantidades de datos.
Para abordar este problema, el modo de realizacion 7 propone detectar la tension promedio y la tension pico VP de la tension Vc a traves del circuito rectificador 12 mediante el uso de cualquier medio adecuado, y detectar la potencia electrica efectiva Wc durante el ciclo de excitacion de la bobina que tiene la tension pico VP. Como se menciono anteriormente, dado que uno de los ciclos de excitacion de la bobina es relativamente mas corto que los ciclos de suministro de potencia, se puede asumir que la potencia electrica efectiva We no cambia independientemente de la tension VC fluctuante.
La potencia electrica efectiva Wc durante el ciclo de excitacion de la bobina es proporcional al cuadrado de la tension pico Vp y la potencia electrica efectiva promedio es proporcionar igualmente al cuadrado de la tension promedio de la tension VC, asl pues, los coeficientes entre las potencias electricas efectivas y el cuadrado de las tensiones son los mismos entre si a pesar de la tension fluctuante. Esto es, incluso cuando la tension Vc a traves del circuito rectificador 12 fluctua durante el ciclo de suministro de potencia como en la fig. 9, el cociente de la potencia electrica efectiva Wc sobre el cuadrado de la tension Vp durante el ciclo de excitacion de la bobina es el mismo que uno de la potencia
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electrica efectiva promedio sobre el cuadrado de la tension Vc durante el ciclo de suministro de potencia.
As! pues, el controlador 50 esta disenado para calcular la potencia electrica efectiva promedio consumida por el circuito rectificador 12 durante el ciclo de suministro de potencia del suministro de potencia como sigue:
(Potencia electrica promedio) = (cuadrado de la tension Vc promedio)/(cuadrado de la tension Vp) x (potencia electrica Wc)
Cuando el circuito rectificador 12 se puede operar para realizar la rectification de onda completa, la tension Vc se puede medir solo para un semiciclo en lugar de para un ciclo completo del suministro de potencia comercial. As! pues, de acuerdo con el modo de realization 7, la potencia electrica del calentador de induction LCR 20 se puede detectar a partir de los componentes primarios de la tension de excitation V y la corriente de excitation I de un modo mas efectivo y sencillo.
Modo de realizacion 8
En referencia a la fig. 10, se describira en lo que sigue el modo de realizacion 8 del sistema de coccion por induccion de acuerdo con la presente invention. El sistema de coccion por induccion 8 del modo de realizacion 8 es similar a los de los anteriores ejemplos y modos de realizacion excepto porque esta adaptado para utilizar una menor velocidad de muestreo para muestrear los datos de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I. As! pues, se eliminara la description duplicada en detalle de los elementos comunes. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion.
Como se discutio anteriormente, con el fin de calcular la frecuencia de resonancia Fr (o la inductancia L) y la resistencia de carga R, son necesarios los datos muestreados de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I para uno de los ciclos de excitacion de la bobina. Tlpicamente, el detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32 se adaptan para coger los datos muestreados de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I en todo momento (punto de muestreo) divididos por la frecuencia de muestreo, y para convertirlos en datos digitales mediante el convertidor A/D para el calculo de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R.
Cuando uno de los ciclos de excitacion de la bobina se divide en tiempo en treinta y dos (32) puntos de muestreo, para uno de los ciclos de suministro de potencia, la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I tienen que ser muestreadas en 960000 puntos de muestreo y convertidos en los datos digitales, en los que se basa el calculo de la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R. Sin embargo, tal proceso de calculo requiere un convertidor A/D de alta velocidad, pero muchos de los convertidores A/D incorporados en CPUs funcionan a baja velocidad. As! pues, se puede incorporar un convertidor A/D externo dedicado para la conversion A/D de alta velocidad, lo que eleva sustancialmente el coste.
Para abordar esto, el modo de realizacion 8 de la presente invencion propone una aproximacion para recoger datos muestreados de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I a una velocidad de muestreo mas baja. En este modo de realizacion, se asume que las formas de onda de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I permanecen invariables en cada uno de los ciclos de suministro de potencia. Tlpicamente, cada uno de los ciclos de excitacion de la bobina se divide en tiempo en cada intervalo de muestreo de “s” en una pluralidad (n) de puntos de muestreo (por ejemplo, cinco (5) puntos de muestreo en la fig. 10), se recogen datos de n muestras de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I.
Como se muestra por la “muestra (n + 1)” de la fig. 10, el detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32 del modo de realizacion 8 recogen datos muestreados de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I en cada intervalo de muestreo de {s ■ (n + 1)} siendo el intervalo de muestreo de “s” el mismo, de modo que se cubran datos en cada intervalo de muestreo de “s” de la forma de onda de las mismas a traves de distintos ciclos de excitacion de la bobina en orden ascendente. Alternativamente, como se muestra por la “muestra (n - 1)” en la fig. 10, el detector de tension de excitacion 30 y el detector de corriente de excitacion 32 del modo de realizacion 8 recogen datos muestreados de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I en cada intervalo de muestreo de {s ■ (n - 1)} siendo el intervalo de muestreo de “s” el mismo, de modo que se cubran datos en cada intervalo de muestreo de “s” de la forma de onda de las mismas a traves de distintos ciclos de excitacion de la bobina en orden descendente. Como se asume que las formas de onda de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I permanecen invariables en cada uno de los ciclos de suministro de potencia, se puede obtener un conjunto completo de datos de la muestra enesima de la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I para una unica forma de onda de las mismas recogiendo los datos muestreados mas o menos n veces a traves de distintos ciclos de excitacion de la bobina.
Como se discute en el modo de realizacion 7, la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I pueden fluctuar igualmente en multiples ciclos de excitacion de la bobina junto con la tension Vc variable a traves del circuito rectificador 12, pero de modo relativamente estable o constante en varios ciclos de excitacion de la bobina que tienen la tension pico Vp, as! pues, tales datos muestreados de baja velocidad de la tension de excitacion V y la corriente de
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excitacion I se recogen preferiblemente cuando la tension Vc a traves del circuito rectificador 12 es relativamente constante. Alternativamente, tras revisar la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I con la tension Vc variable, se puede obtener un conjunto completo de datos muestreados de las mismas a traves de un ciclo individual de excitacion de la bobina.
Modo de realizacion 9
En referencia a las figs. 11-14, se describira en lo que sigue el modo de realizacion 9 del sistema de coccion por induccion de acuerdo con la presente invencion. El sistema de coccion por induccion 9 del modo de realizacion 9 es similar a los de los anteriores ejemplos y modos de realizacion, y en particular se describe en detalle como se determina instantaneamente la potencia electrica deseada de acuerdo con la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R del cuerpo calentado P. As! pues, se eliminara la description duplicada en detalle de los elementos comunes. Componentes similares se denotan con numeros de referencia similares a lo largo de la descripcion.
Como se expuso en los anteriores ejemplos y modos de realizacion, el extractor de componentes primarios 40 de la presente invencion se utiliza para detectar la frecuencia de resonancia Fr (o la inductancia L) y la resistencia de carga R del cuerpo calentado P. Cuando la potencia electrica deseada W se selecciona por un usuario, la corriente I para conseguir la potencia electrica W deseada se obtiene como sigue:

I = V W / R (12)
Asimismo, utilizando la frecuencia de excitacion f, la velocidad angular w (=2pf), la inductancia L del calentador de induccion LCR 20, la frecuencia de resonancia Fr, y la capacidad C del condensador de resonancia 24, la impedancia Z se expresa como sigue:

Z = ^ R2 + (wL - 1/wC)2 (13)
As! pues, la tension V para la corriente I a traves de la impedancia Z para conseguir la potencia electrica W deseada se expresa como sigue:

V = Z • I (14)
En primer lugar, se hara en lo que sigue una descripcion del circuito excitador 14 que esta compuesto por un circuito excitador de puente completo. La fig. 11 muestra una forma de onda de un componente primario de una senal de control de excitacion para un ciclo, utilizada para controlar el circuito excitador de puente completo. En general, la potencia electrica del calentador de induccion LCR 20 se puede controlar ajustando una anchura de fase a mostrada en la fig. 11. Mientras tanto, esta forma de onda de la senal de control de excitacion se puede expresar con la expansion de serie de Fourier v(x) como sigue:
v(x) = V • — V ( 1)— sem (2m +1) • — | • sen((2m +1)x)
p m=o 2m +1 l 2) (15)
donde 0 < a < p, y el primer orden de v(x) tiene un coeficiente c1 que se puede expresar como sigue:
4
c1(a) = V----sen
p
a
2
(16)
La fig. 12 es un grafico que muestra una relation entre la anchura de fase a y el coeficiente de primer orden c1(a). A continuation, se determina la tension Vd para conseguir la potencia electrica W deseada, la anchura de fase a se puede obtener como sigue:
Vd = V •- • sen[^—)
_ (p Vd
a = 2arcsen\--------
l 4 V
(17)
Como anteriormente, de acuerdo con la presente invencion, una vez que se ajusta la tension Vd para conseguir la potencia electrica W deseada, el controlador 50 se puede operar en cooperacion con el extractor de componentes primarios 40, para determinar instantaneamente la forma de onda de la senal de control de excitacion que tiene la anchura de fase a para conseguir la potencia electrica W deseada.
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40
A continuacion se describira el circuito excitador 14 que se forma con un circuito excitador de semipuente. La fig. 13 muestra una forma de onda de un componente primario de una serial de control de excitacion para un ciclo, utilizada para controlar el circuito excitador de semipuente. La potencia electrica del calentador de induction LCR 20 se puede controlar generalmente ajustando una anchura de fase a mostrada en la fig. 13. Asimismo, esta forma de onda de la serial de control de excitacion se puede expresar con la expansion de serie de Fourier v(x) como sigue:
v(x) = V • -—- + V •-2 V sen\ n • — I • cos(nx) 2p np n=i V 2.
(18)
donde 0 < a < p, y el primer orden de v(x) tiene un coeficiente c1 que se puede expresar como sigue: c\(a) = V • — • sen{—] (19)
p v 2
La fig. 14 es un grafico que muestra una relacion entre la anchura de fase a y el coeficiente de primer orden c1(a). La anchura de fase a se denomina a menudo como factor de marcha d (%), que se puede obtener como sigue:
a
d = —x 100 (%) (20)
2p
A continuacion, se ajusta la tension Vd para conseguir la potencia electrica W deseada, la anchura de fase a se puede obtener como sigue:
Vd = V •- • sen^—J
_ ( p Vd
a = 2arcsen\--------
V 2 V
(21)
Sustituyendo la anchura de fase a en la formula (20), se puede calcular el factor de marcha d. As! pues, con el uso igualmente del circuito excitador de semipuente, el controlador 50 se puede operar en cooperation con el extractor de componentes primarios 40 para determinar instantaneamente la forma de onda de la serial de control de excitacion que tiene la anchura de fase a para conseguir la potencia electrica W deseada. Se debe apreciar que como es aparente de la fig. 14, el factor de marcha d se controla para que sea menor del 50% ya que la tension es maxima en el factor de marcha d del 50%.
Como se describio anteriormente, cuando se utiliza el extractor de componentes primarios 40 de la presente invention para detectar la frecuencia de resonancia Fr y la resistencia de carga R del cuerpo calentado P, se requiere que la tension de excitacion V y la corriente de excitacion I se muestreen durante al menos uno de los ciclos de excitacion de la bobina. Aunque no se muestra en detalle, el convertidor A/D del extractor de componentes primarios 40 muestrea preferiblemente datos de las mismas a una frecuencia de muestreo igual a n veces (n es un entero de dos o mas) la frecuencia de excitacion (frecuencia de reloj).
Alternativamente, el convertidor A/D tiene la frecuencia de muestreo igual a 1/n veces (n es un entero de dos o mas) la frecuencia de excitacion (frecuencia de reloj). En cualquier caso, la fuente de oscilacion del reloj es compartida preferiblemente tanto por la frecuencia de excitacion (frecuencia de reloj) como por la frecuencia de muestreo del convertidor A/D.
Denotation de numeros de referencia
1-4
sistema de coccion por induccion
10
suministro de potencia comercial
12
circuito rectificador
14
circuito excitador
20
calentador de induccion LCR
22
bobina calefactora
24
26
28
29
30
32
34
40
42
50
condensador de resonancia disco (pseudo-cacerola) bobina central bobina satelite
detector de tension de excitacion detector de corriente de excitacion detector de tension del condensador extractor de componentes primarios corrector de desplazamiento de fase controlador

Claims (9)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para operar un calentador de induccion LCR (20) que tiene una bobina calefactora (22) y un condensador de resonancia (24) conectados en serie entre si, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:
    - suministrar una corriente de alta frecuencia de una frecuencia de excitacion dada a la bobina calefactora (22);
    - detectar una tension de excitacion (V) a traves de dicho calentador de induccion LCR (20); y
    - detectar una corriente de excitacion (I) a traves de dicho calentador de induccion LCR (20); caracterizado por
    - extraer una tension de excitacion de orden enesimo, siendo n un numero natural, que compone un componente enesimo de la tension de excitacion (V) detectada de la misma, teniendo la tension de excitacion de orden enesimo una frecuencia igual a n veces la frecuencia de excitacion;
    - extraer una corriente de excitacion de orden enesimo que compone un componente enesimo de la corriente de excitacion (I) detectada de la misma, teniendo la corriente de excitacion de orden enesimo una frecuencia igual a n veces la frecuencia de excitacion;
    - calcular un conjunto de una frecuencia de resonancia (Fr) y una resistencia de carga (R) o un conjunto de una inductancia (L) y la resistencia de carga (R) del calentador de induccion (20) basandose en la tension de excitacion de orden enesimo y la corriente de excitacion de orden enesimo; y
    - determinar si se ha suministrado o se ha interrumpido una potencia electrica al calentador de induccion LCR (20) de acuerdo con el conjunto de la frecuencia de resonancia (Fr) calculada y la resistencia de carga (R) calculada o el conjunto de la inductancia (L) calculada y la resistencia (R) calculada.
  2. 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1,
    en el que la etapa de extraer la corriente de excitacion de orden enesimo incluye:
    - detectar una tension del condensador a traves del condensador de resonancia (24),
    - extraer una tension del condensador de orden enesimo que compone un componente de orden enesimo de la tension del condensador de la misma, teniendo la tension del condensador de orden enesimo una frecuencia igual a n veces la frecuencia de excitacion, y
    - calcular la corriente de excitacion de orden enesimo a traves del calentador de induccion LCR (20) a partir de la tension del condensador de orden enesimo, teniendo la corriente de excitacion de orden enesimo una frecuencia igual a n veces la frecuencia de excitacion.
  3. 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2,
    en el que la tension de excitacion de orden primario y la corriente de excitacion de orden enesimo se extraen en un periodo de tiempo que corresponde a un ciclo individual de la frecuencia de excitacion.
  4. 4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:
    - memorizar un grafico que muestra una relacion entre la frecuencia de resonancia (Fr) y la resistencia de carga (R), o entre la inductancia (L) y la resistencia de carga (R), junto con una region de supresion de excitacion en el grafico donde se debe interrumpir la potencia electrica al calentador de induccion LCR (20); y
    - controlar la interrupcion de la potencia electrica al mencionado calentador de induccion LCR (20) cuando un conjunto de la frecuencia de resonancia (Fr) y la resistencia de carga (R) o un conjunto de la inductancia (L) y la resistencia de carga (R) se encuentra dentro de la region de supresion de excitacion en el grafico.
  5. 5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:
    - proporcionar una pluralidad de los calentadores de induccion LCR (20), cada uno de los cuales tiene una bobina calefactora (22) y un condensador de resonancia (24) conectados en serie entre si; y
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    - suministrar una corriente de alta frecuencia de una frecuencia dada a cada una de las bobinas calefactoras (22).
  6. 6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:
    - detectar un desplazamiento de fase de la corriente de excitacion (I) sobre la tension de excitacion (V); y
    - corregir la fase de la corriente de excitacion (I) basandose en el desplazamiento de fase.
  7. 7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:
    - rectificar una tension alterna de una fuente de potencia comercial a una tension continua;
    - detectar un promedio de una tension (Vc) emitida del circuito rectificador y una tension pico (Vp) del mismo; y
    - calcular una potencia electrica efectiva (WC) basandose en la tension de excitacion de orden enesimo y la corriente de excitacion de orden enesimo as! como una potencia electrica promedio consumida por dicho circuito rectificador como se expresa a continuacion:
    (Potencia electrica promedio) = (cuadrado de la tension promedio Vc)/(cuadrado de la tension Vp) X (potencia electrica Wc)
  8. 8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:
    - recoger datos de la tension de excitacion (V) y la corriente de excitacion (I) en una pluralidad de intervalos de muestreo (s) en un ciclo individual de excitacion de la bobina, mediante la recogida de datos de las mismas en cada intervalo de muestreo de {s ■ (n + 1)} o {s ■ (n - 1)} a traves de diferentes ciclos de excitacion de la bobina, donde n es un numero natural de 2 o mas.
  9. 9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:
    - calcular la corriente de excitacion necesaria para la potencia electrica deseada consumida por el calentador de induccion LCR (20), basandose en la frecuencia de resonancia (Fr) calculada la resistencia de carga (R) calculada, y la impedancia (Zl) calculada del calentador de induccion LCR (20),
    - calcular un factor de marcha de una forma de onda de la senal de control del circuito excitador para conseguir la corriente de excitacion deseada, basandose en una anchura de fase de la expansion de serie de Fourier de la senal de control; y
    - controlar el circuito excitador con una senal de control que tiene el factor de marcha calculado.
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2678069T3 (es) * 2010-11-16 2018-08-08 Mitsubishi Electric Corporation Sistema de cocina de calentamiento por inducción y proceso para controlarlo
JP5517962B2 (ja) * 2011-02-10 2014-06-11 三菱電機株式会社 加熱調理器およびその制御方法
JP5832179B2 (ja) * 2011-07-13 2015-12-16 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器
JP5808240B2 (ja) * 2011-12-21 2015-11-10 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器
JP5839979B2 (ja) * 2011-12-21 2016-01-06 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器
JP5854874B2 (ja) * 2012-02-21 2016-02-09 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器
JP5651626B2 (ja) * 2012-03-22 2015-01-14 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器およびその入力電源電力の検出方法
DE102012207847A1 (de) * 2012-05-10 2013-11-14 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Heizkörpers
EP2713675B1 (de) * 2012-10-01 2018-11-14 BSH Hausgeräte GmbH Induktionskochfeldvorrichtung
CN103841679B (zh) * 2012-11-26 2017-09-05 松下电器产业株式会社 感应加热装置和使用该感应加热装置的煮饭器
CN105230120B (zh) * 2012-12-11 2017-05-03 阿塞里克股份有限公司 感应加热炉灶面
WO2014090864A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-19 Arcelik Anonim Sirketi An induction heating cooktop
EP2779787B1 (en) * 2013-03-11 2015-06-17 Electrolux Appliances Aktiebolag Method of detecting cookware on an induction hob, induction hob and cooking appliance
DE102013212588B4 (de) 2013-06-28 2023-10-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Fremdobjekterkennung bei einer Induktionsladevorrichtung
EP2854477B1 (en) * 2013-09-30 2020-11-11 Electrolux Appliances Aktiebolag A method and device for determining the suitability of a cookware for the corresponding induction coil of an induction cooking hob
EP2876973B1 (en) 2013-11-25 2018-11-14 Electrolux Appliances Aktiebolag A method and a device for checking an ideal position of a cooking pot above an induction coil of an induction cooking hob
DE102014001935B4 (de) * 2014-02-12 2016-08-11 Emag Holding Gmbh Verfahren zum Überwachen einer Einrichtung zum induktiven Erwärmen
EP3758443B1 (en) * 2014-11-07 2023-06-07 Breville PTY Limited Cooktop
ES2573144B1 (es) * 2014-12-03 2017-03-16 Bsh Electrodomésticos España, S.A. Dispositivo de campo de cocción por inducción con una o varias capacidades resonantes
CN106153683A (zh) * 2015-04-10 2016-11-23 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 用于烹饪器具的锅具材质的检测装置、方法和烹饪器具
JP2016200570A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の電流検出方法および半導体装置
WO2017149055A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 Arcelik Anonim Sirketi Induction heating cooker power control circuit
KR101852609B1 (ko) * 2016-10-12 2018-06-07 주식회사 하영테크놀로지 유도 가열 장치
ES2673100B1 (es) * 2016-12-13 2019-03-28 Bsh Electrodomesticos Espana Sa Dispositivo de aparato de cocción y procedimiento para la puesta en funcionamiento de un dispositivo de aparato de cocción
KR101904642B1 (ko) 2017-02-07 2018-10-04 엘지전자 주식회사 유도 가열 조리기기
CN108633117B (zh) * 2017-03-23 2024-08-27 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 检测被加热装置的电路以及电磁加热设备和家用电器
EP3432683B1 (en) * 2017-07-20 2020-05-13 Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. Induction cooker, method of operation and computer program
KR102172413B1 (ko) * 2017-10-11 2020-10-30 엘지전자 주식회사 유도 가열 장치
CN112912739B (zh) * 2018-06-29 2024-06-11 布鲁萨电子公司 用于测量当前作用功率的初级测量装置
CN111928969B (zh) * 2019-05-13 2022-06-03 惠州拓邦电气技术有限公司 锅具温度检测装置、电磁加热装置及锅具温度检测方法
KR102707031B1 (ko) * 2019-09-17 2024-09-12 엘지전자 주식회사 피가열체 재질 감지 정확도가 개선된 유도 가열 장치
CN114424674B (zh) * 2019-09-30 2023-12-22 伊莱克斯家用电器股份公司 用于确定提供给感应加热元件的电流的特性的方法
KR102945798B1 (ko) 2020-02-18 2026-03-27 엘지전자 주식회사 조리기기 및 그의 동작방법
CN116419442B (zh) * 2021-12-30 2025-09-12 台达电子工业股份有限公司 加热装置及其适用的检测方法
CN119485818B (zh) * 2023-08-10 2025-10-10 台达电子工业股份有限公司 加热装置及其适用的检测方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5699992A (en) 1980-01-09 1981-08-11 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Induction heating cooking oven
JP2882060B2 (ja) 1990-08-16 1999-04-12 富士電機株式会社 誘導加熱用インバータの空運転検出方法
JP2745247B2 (ja) 1991-02-26 1998-04-28 シャープ株式会社 電磁誘導加熱調理器
KR950007600A (ko) * 1993-08-10 1995-03-21 문정환 전자조리기의 소물감지회로
JP2003272822A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Mitsubishi Electric Corp 誘導加熱調理器
JP3460997B2 (ja) 2002-09-18 2003-10-27 松下電器産業株式会社 誘導加熱装置
KR100600754B1 (ko) * 2004-09-08 2006-07-19 엘지전자 주식회사 용기 편심에 따라 동작이 차단되는 유도가열 조리기기
JP4384085B2 (ja) * 2005-06-15 2009-12-16 日立アプライアンス株式会社 誘導加熱調理器
DE102005050035A1 (de) * 2005-10-14 2007-07-19 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zur Topferkennung und Induktionsheizeinrichtung
WO2007132674A1 (ja) * 2006-05-11 2007-11-22 Panasonic Corporation 誘導加熱調理器、誘導加熱調理方法、誘導加熱調理プログラム、共振音検知装置、共振音検知方法及び共振音検知プログラム
EP2034801B1 (en) * 2007-09-05 2012-10-31 Whirlpool Corporation An improved induction cooking appliance and a method for checking the cooking capabilities of a piece of cookware
KR20090048789A (ko) * 2007-11-12 2009-05-15 삼성전자주식회사 유도가열조리기
JP4948388B2 (ja) * 2007-12-28 2012-06-06 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器

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