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WO2011135470A1 - Kochmuldenvorrichtung - Google Patents

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Publication number
WO2011135470A1
WO2011135470A1 PCT/IB2011/051396 IB2011051396W WO2011135470A1 WO 2011135470 A1 WO2011135470 A1 WO 2011135470A1 IB 2011051396 W IB2011051396 W IB 2011051396W WO 2011135470 A1 WO2011135470 A1 WO 2011135470A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
time interval
switching
switching unit
power supply
during
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/IB2011/051396
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Anton Falcon
Carlos Bernal Ruiz
José Miguel Burdio Pinilla
Jose Maria De La Cuerda Ortin
Jose-Ramon Garcia Jimenez
Pablo Jesus Hernandez Blasco
Sergio Llorente Gil
Oscar Lucia Gil
Arturo Mediano Heredia
Ignacio Millan Serrano
Fernando Monterde Aznar
Daniel Moros Sanz
Jose Joaquin Paricio Azcona
Diego Puyal Puente
Jose Ignacio Artigas Maestre
Luis Angel Barragan Perez
Claudio Carretero Chamarro
Oscar Jimenez Navascues
Denis Navarro Tabernero
Isidro Urriza Parroque
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority to CN201180021281.3A priority Critical patent/CN102860124B/zh
Priority to PL11720183T priority patent/PL2564666T3/pl
Priority to US13/643,128 priority patent/US10136478B2/en
Priority to ES11720183.0T priority patent/ES2634946T3/es
Priority to EP11720183.0A priority patent/EP2564666B1/de
Publication of WO2011135470A1 publication Critical patent/WO2011135470A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

Definitions

  • the invention is based on a hob device according to the preamble of claim 1.
  • a cooktop with an inverter known, by means of which a power supply line can be interrupted and produced, flows through the generated during operation of a current generated by a power line voltage and leads to a switching element.
  • the cooktop has a control device, which controls the inverter in the operating process such that the inverter interrupts the power supply line during a total time interval. Further, in the operation, the control device causes the power supply line to be established immediately before and immediately after the time interval. Furthermore, the control device causes switching of the switching element, which starts and ends during the time interval and which brings the switching element in a specific switching position. The switching element remains in the switching position during a cooking process, wherein current flows through the switching element during the cooking process and the current is used for inductive heating of a cookware.
  • a cooktop with an inverter and with two heating elements is known, which are alternately supplied with power in a single operation of a single inverter.
  • a switching position of an SPDT relay determines which of the two heating elements will be supplied with power.
  • a rectified AC voltage is applied to the inverter. During a switching of the relay, the rectified AC voltage has a minimum.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of high efficiency.
  • the task is inventively achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention is based on a cooktop device, in particular an induction cooktop device, with at least one switching unit, by means of which at least one power supply line can be interrupted and produced, through which a current generated by means of a mains voltage flows during at least one operating procedure and which leads to a first switching element, and at least one control device, which controls the switching unit in the operating operation in such a way that the switching unit interrupts the power supply line during at least a first entire time interval, and which causes in the operation that immediately before and immediately after the first time interval, the power supply is established, and which causes a switching of the first switching element, which begins and ends during the first time interval.
  • a “switching unit” is to be understood as meaning in particular a structural unit which is intended to produce and interrupt an electrically conductive connection, the structural unit preferably having a transistor for this purpose. or specially programmed.
  • a “power supply voltage” should be understood to mean, in particular, a periodic voltage with which current generated in a power plant, in particular a nuclear power plant or a coal power plant, after having been supplied from power supply lines by means of power lines Power plant is passed to a consumer household, is delivered to the consumer household, wherein an effective value of the voltage is preferably 230 V and wherein preferably a frequency of the periodic voltage is 50 Hz or 60 Hz.
  • a "current generated by means of a mains voltage” is to be understood as meaning, in particular, a current caused by the action of the mains voltage, the current preferably being a rectified single-phase alternating current and particularly preferably having a frequency of 100 Hz or 120 Hz
  • the switching unit causes the power supply line to be impermeable to electrical current throughout the time interval.
  • a “switching" of the switching element is intended in particular to be understood as meaning a release of an electrically conductive connection which has the switching element in at least one operating state, and / or a manufacture of the electrically conductive connection Switching “during the time interval begins and ends” is to be understood in particular for the case that the switching consists of a release of the electrically conductive connection, that the conductive connection of the switching element during the time interval initially and a state of the switching element during the In the event that the switching "starts and ends during the time interval", in the event that the switching consists of establishing the electrically conductive connection in particular be understood that the conductive connection of the switching element is initially completely interrupted during the time interval and a state of the switching element during the time interval changed such that the conductive connection at least one time of the time interval vollstä In particular, in the case where two contacts of the switching element collide when the conductive connection is made, the collision is completely completed before one end of the time interval.
  • FIGS first conductive connection of the switching element during the time interval initially exists and a state of the switching element during the time interval changed such that the first conductive connection is completely interrupted at least one time of the time interval and that the second conductive connection of the switching element during the time interval initially completely interrupted is and a state of the switching element during the time interval changed such that the second conductive connection at least one time of the time interval is complete, in particular in the case in which be When the second conductive connection is made, two contacts of the switching element collide, the collision being completely completed before one end of the time interval.
  • a high efficiency can be achieved.
  • a cost-effective design can be achieved together with a high heating efficiency.
  • a cost-effective design of the switching element and a high life of the switching element combined with a single operation running power supply of two different heating elements, which each contribute to different cooking processes can be achieved by a single inverter the.
  • the switching element is switched gently in the operation by no current flows through the compounds at a breaking of a first electrically conductive connection and in establishing a second electrically conductive connection through the switching element.
  • the cooktop device has at least one voltage supply unit which, during the operating process, applies a time-dependent voltage, which has a minimum position substantially in the middle of the first time interval, to the switching unit.
  • a “middle” of the first time interval is to be understood in particular as meaning a time which has the same time interval from one end and one beginning of the time interval.
  • "A" minimum point “of the voltage is to be understood as meaning, in particular, a point in time at which the voltage is a minimum having.
  • a “minimum” of the time-dependent voltage is understood in particular to be a voltage value of the voltage at a specific time, which lies within a time interval in which the voltage only assumes values which are greater than or equal to the voltage value, the time being from It should be understood, in particular, that the minimum point is at most 25 percent, preferably at most 10 percent, and most preferably at most 2, as the voltage "substantially" has a minimum point in the middle of the first time interval Percent of a total duration of the time interval is spaced from the center. In this way, a comfortable usability of the cooktop device can be achieved. In particular, a uniform load on the power grid can be achieved during operation of the hob device.
  • the first time interval is at least two milliseconds.
  • a gentle switching during the first time interval can be reliably achieved.
  • the first time interval is at least four milliseconds in size.
  • Variations of a reaction time of the switching element are compensated by a control to a start of a switching operation of a target reaction time.
  • control device causes the switching unit in the operating process to interrupt the power supply periodically for at least a total period of time, which is substantially the same as the first time interval.
  • a time span which is "substantially" the same as the first time interval should be understood to mean, in particular, a time period whose length deviates from a length of the first time interval by at most forty percent, preferably by at most ten percent and particularly preferably by at most two percent.
  • a single inverter in an operation in which two different heating elements are operated to perform two different cooking operations passes power to both heating elements.
  • the cooktop device has the first and at least one second switching element, which is connected in series with the first switching element, and the control device switches the second switching element in a second time interval and the control device interrupts the power supply line by means of the switching unit during the entire second time interval and the control device, by means of the switching unit, causes current to flow through the power supply line immediately before and immediately after the second time interval.
  • the control device switches the second switching element "in a second time interval"
  • the control device causes a switching of the second switching element, which starts and ends during the second time interval be achieved.
  • control device switch the switching unit in a first time period, which immediately precedes the first time interval, with a first set of switching parameters, and the control device switches the switching unit in a second time interval, which immediately follows the first time interval, with a second set of switching parameters, which is different from the first set of switching parameters.
  • the control device switches the switching unit in a second time period with a second set of switching parameters, which is from the first set of switching parameters with which the control device switches the switching unit in the first period
  • a switching frequency of the switching unit is different in the two time periods or, if the switching frequencies are the same, that the switching unit in A period duration in the first time period switches at a certain fraction of the period duration and the switching unit is inactive in a period duration in the second time period at the time of the fraction of the period duration successively emitted power is substantially equal, which in particular the power grid is evenly loaded.
  • the switching unit has at least two inverters, which are provided to influence a current flow through the first switching element. This allows a high degree of flexibility can be achieved.
  • the first switching element is a relay which has at least one coil. This allows a cost-effective design can be achieved.
  • the switching unit has at least one insulated gate bipolar transistor. Thereby, an efficient power control can be achieved.
  • a cooktop control method in which a switching unit interrupts and produces at least one power supply line to a first switching element, through which temporarily a current generated by a power supply voltage is interrupted, and a control device controls the switching unit such that the switching unit controls the power supply line during at least a first entire time interval, and the control device causes the power supply line to be established immediately before and immediately after the first time interval, and the control device causes switching of the first switching element that starts during the time interval and ends, wherein the first time interval is less than half the period of the power grid voltage.
  • Fig. 1 is a plan view of a cooking hob with an inventive
  • 3 is a schematic representation of a switching operation, wherein the time is plotted on an abscissa,
  • Fig. 4 is a representation of a period
  • Fig. 5 shows the circuit in a third state.
  • FIG. 1 shows a plan view of a cooktop with a cooktop device according to the invention, designed as an induction cooktop device, which has a plurality of cooking zones.
  • a circuit 36 (FIG. 2a) of the cooktop device has four heating elements U, L 2 , L 3 , L 4 designed as coils, all of which can be operated simultaneously at different power levels.
  • Each of the heating elements U, L 2 , L 3 , L 4 is assigned to one of the cooking zones 34, so that when using the cooktop each heating element U exactly one cookware element, ie z.
  • the circuit 36 has a switching unit 10, which is formed by a first and a second inverter 28, 30.
  • the first inverter 28 includes a first insulated gate bipolar transistor (hereinafter, the abbreviation "IGBT" is used) 32 and a second IGBT 33. Further, the inverter 30 includes a first IGBT 44 and a second IGBT 46. Furthermore, the circuit 36 has a country-specific AC voltage source U, which supplies a mains voltage with an effective value of 230 V and a frequency of 50 Hz.
  • the cooking hob device described is intended in particular for operation in Europe. For cooktop appliances intended for US operation, a corresponding AC power source provides a 60 Hz power line voltage.
  • the voltage of AC power source U first passes through a filter 40 of circuit 36, which eliminates high frequency noise and is essentially a low pass filter.
  • a voltage filtered by the filter 40 is rectified by a rectifier 42 of the circuit 36, which may be designed as a bridge rectifier, so that at an output of the rectifier 42, a rectified voltage U g ( Figure 3) is delivered between a Collector of the IGBT 32 and an emitter of the IGBT 33 is applied.
  • the rectified voltage U g is also applied between a collector of the IGBT 44 and to an emitter of the IGBT 46.
  • the circuit 36 has two capacitors Ci, C 2 . In each case, a first contact of the capacitors C- 1 , C 2 is conductively connected to the collector of the IGBT 32 and conductively connected to a collector of the IGBT 44.
  • a second contact of the capacitors C 1 , C 2 is conductively connected to the emitter of the IGBT 33 and conductively connected to the emitter of the IGBT 46.
  • An emitter of the IGBT 32 is conductively connected to a collector of the IGBT 33.
  • an emitter of the IGBT 44 is conductively connected to a collector of the IGBT 46.
  • the circuit 36 as a relay S- ⁇ 'trained switching element Si and five other relays S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 on.
  • the relays Si ', S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 are SPDT relays and identical.
  • Each of the relays Si ', S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 has a first, a second and a third contact and a coil, wherein the first contacts by a corresponding control of the coil optionally with the second or the third contact is conductively connected.
  • the first contact of the relay S 3 is conductively connected to the emitter of the IGBT 32. Furthermore, the second contact of the relay S 3 is connected to the first contact of the relay S-1 '. The third contact of the relay S 3 is conductively connected to the first contact of the relay S 2 . The second contact of the relay S-1 'is conductively connected to a first contact of the heating element Li. The third contact of the relay S-1 'is conductively connected to a first contact of the heating element L 2 . The second contact of the relay S 2 is conducting with a first contact of the heating element L 3 connected. The third contact of the relay S 2 is conductively connected to a first contact of the heating element L 4 .
  • the first contact of the relay S 6 is conductively connected to the emitter of the IGBT 44. Further, the second contact of the relay S 6 is connected to the first contact of the relay S 4 .
  • the third contact of the relay S 6 is conductively connected to the first contact of the relay S 5 .
  • the second contact of the relay S 4 is conductively connected to a first contact of the heating element U.
  • the third contact of the relay S 4 is conductively connected to a first contact of the heating element L 2 .
  • the second contact of the relay S 5 is conductively connected to a first contact of the heating element L 3 .
  • the third contact of the relay S 5 is conductively connected to a first contact of the heating element L 4 .
  • a second contact of the heating element U is conductively connected to a second contact of the heating element L 2 . Further, a second contact of the heating element L 3 is conductively connected to a second contact of the heating element L 4 .
  • the circuit 36 also has capacitors C 3 , C 4 , C 5 , C 6 .
  • the second contact of the heating element U is conductively connected to a first contact of the capacitor C 3 and to a first contact of the capacitor C 4 .
  • the second contact of the heating element L 3 is conductively connected to a first contact of the capacitor C 5 and to a first contact of the capacitor C 6 .
  • Second contacts of the capacitors C 3 and C 5 are conductively connected to the collector of the IGBT 32. Further, second contacts of the capacitors C 4 and C 6 are conductively connected to the emitter of the IGBT 46.
  • Both by means of the IGBT 32 and by means of the IGBT 33 is in each case a Stromzulei- direction to the first switching element S- ⁇ , through which in an operating process, a generated by means of the AC voltage source U current flows, producible and interruptible.
  • a control device 14 of the circuit 36 which has two control units 56, 58, controls the switching unit 10 during the operation in such a way that during a total time interval t (FIG. 3) applies to each one of the IGBTs 32, 33, 44, 46 in that a conductive connection between its collector and its emitter is interrupted.
  • the control device 14 is connected to the switching unit 10 and in particular to the gate terminals of the IGBTs 32, 33, 44, 46 (not shown).
  • Immediately before and immediately after the time interval t is at least one of the IGBTs 32, 33 and at least one of the IGBTs 44, 46 in a state in which its collector is conductively connected to its emitter.
  • control device 14 causes, during the entire time interval t only for each of the IGBTs 32, 33, that a conductive connection between its collector and its emitter is interrupted, while the IGBTs 44, 46, for example, in the time interval t can perform switching operations.
  • the relays S 2 , S 3 , S 4 , S 5 and S 6 in the operating process in the following switching states:
  • S 3 , S 4 , S 5 is in each case the first contact with the second Contact senior connected.
  • the relay S 6 the first is conductively connected to the third contact.
  • FIG. 3 illustrates schematically how a switching operation of the relay S-1 is effected, the time being shown on an abscissa 52.
  • a switching position 54 of the relay S- ⁇ ' that is, a position of the first contact of the relay S- ⁇ ' is shown in dashed lines.
  • Temporally before the time interval t is the first relay S- ⁇ 'in a first switching state in which the first contact of the relay S- ⁇ ' with the second contact of the relay S- ⁇ 'forms a conductive connection.
  • the conductive connection is free of current flow.
  • the control device 14 causes the first contact of the relay S to be released during a time period t 2 which is completely within the time interval t and which is spaced from end points of the time interval t, starting from the first switching state (FIG. 2 a) Finally, it is separated from the second contact of the relay S-1 'and subsequently impinges on the third contact and, after impact, the first and the third contact of the relay S-1' form a conductive connection, this conductive connection before a End of the time interval t exists ( Figure 2b) and during the time interval t is free of a current flow.
  • the control device 14 at a time, which from a middle of the period t 2 has a time interval t- ⁇ , which characterizes a reaction time of the relay S- ⁇ ', a voltage U s to the coil of the relay S- ⁇ ', which causes a switching of the relay S- ⁇ ' in the period t 2 .
  • a production of the conductive connection between the first and the third contact of the relay S-1 ' ends at an end time of the time period t 2 .
  • the distance ti may differ by a maximum deviation time.
  • a total duration of the time interval t is the sum of the time period t 2 and twice the amount of the deviation time. Because the conductive connections of the relay S-1 'during the time interval t are de-energized, the switching operation of the relay S- ⁇ ', which takes place during the time interval t, particularly gentle for the relay S- ⁇ 'and allows a long life of the relay S-1 '.
  • the mains voltage has a frequency of 50 Hz.
  • the time interval t is less than half the period of the mains voltage and has a length of eight milliseconds.
  • the AC voltage source U, the filter 40 and the rectifier 42 form a voltage supply unit 18, which applies the voltage U g to the switching unit 10 during the operating process.
  • the voltage U g has a minimum point in a middle of the time interval t.
  • a voltage delivered by the AC voltage source U has a zero crossing in the middle of the time interval t.
  • the capacitors C- 1 and C 2 and the inactivity of the inverters 28, 30 ensure that the voltage U g is constant.
  • the control device 14 causes the switching unit 10 during the operation to interrupt periodically for periods of time t 3 , which are as long as the time interval t, all power supply lines which can be produced and interrupted by the switching unit 10.
  • a period T Mux of the periodic interruption is less than one second (FIG. 4).
  • the period T Mux begins with one of the time periods t 3 , which is followed immediately by a first time period T S i.
  • a switching operation of the switching element S- 1 starts and ends which switches the switching element Si from a state in which the first and third contacts of the switching element Si are conductively connected to a state in which the first and second Contact the switching element Si are conductively connected, transferred.
  • the controller 14 causes each of the IGBTs 32, 33 to switch at a first frequency during the period of time T S i.
  • the time period T S i is followed by one of the time periods t 3 , which is identical to the time interval t, immediately on.
  • the time interval t is immediately followed by a time interval T S 2.
  • the controller 14 causes each of the IGBTs 32, 33 to switch at a second frequency different from the first frequency during the period T S 2.
  • a power is output to the heating element Li (FIG. 2 a), which approximately corresponds to the power which, during the second time interval T S 2, is applied to the heating element L 2 (FIG. 2 b ) by means of the inverter 30 ) is delivered.
  • Lengths of the time segments T S i, T S 2 are determined according to the power levels at which each individual heating element L 1; L 2 is to be operated, set by the control device 14, wherein the power levels of the heating elements L 1; L 2 may differ and the heating elements L 1; Heat L 2 different cookware elements.
  • the inverter 30 supplies the heating element L 3 with power during the periods T S i, T S2 .
  • the voltage U g is in periods that are free of all time intervals t 3 , periodically with a period that is half as large as the period of the power grid voltage.
  • the relay S 3 is a switching element S 3 ', which is connected in series with the switching element S- ⁇ .
  • the control device 14 switches the relay S 3 at a further operating process different from the operating procedure in a second time interval which is seven milliseconds long (FIG. 5).
  • the switching of the relay S 3 starts and ends in the second time interval.
  • the control device 14 causes each of the IGBTs 32, 33, 44, 46 to be in a blocking state during the entire second time interval, that is to say free from a conductive connection between its collector and its emitter.
  • at least one of the IGBTs 32, 33 and at least one of the IGBTs 44, 46 switches.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kochmuldenvorrichtung, insbesondere einer Induktionskochmuldenvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit (10), mittels der wenigstens eine Stromzuleitung unterbrechbar und herstellbar ist, durch die bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fliesst und die zu einem ersten Schaltelement (S1) führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung (14), welche bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit (10) derart steuert, dass die Schalteinheit (10) die Stromzuleitung während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) die Stromzuleitung hergestellt ist, und welche ein Schalten des ersten Schaltelements (S1) veranlasst, das während des ersten Zeitintervalls (t) beginnt und endet. Um eine hohe Effizienz zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass das erste Zeitintervall (t) kleiner ist als eine halbe Periodendauer der Stromnetzspannung.

Description

Kochmuldenvorrichtung
Die Erfindung geht aus von einer Kochmuldenvorrichtung nach dem Oberbegriff des An- Spruchs 1.
Es ist eine Kochmulde mit einem Wechselrichter bekannt, mittels dem eine Stromzuleitung unterbrechbar und herstellbar ist, durch die bei einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und die zu einem Schaltelement führt. Die Kochmulde weist eine Steuervorrichtung auf, welche bei dem Betriebsvorgang den Wechselrichter derart steuert, dass der Wechselrichter die Stromzuleitung während eines gesamten Zeitintervalls unterbricht. Ferner veranlasst die Steuervorrichtung bei dem Betriebsvorgang, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Zeitintervall die Stromzuleitung hergestellt ist. Des Weiteren veranlasst die Steuervorrichtung ein Schalten des Schaltelements, das während des Zeitintervalls beginnt und endet und das das Schaltelement in eine bestimmte Schaltstellung bringt. Das Schaltelement verharrt während eines Kochvorgangs in der Schaltstellung, wobei Strom während des Kochvorgangs durch das Schaltelement fließt und der Strom zu einem induktiven Erhitzen eines Kochgeschirrs dient.
Ferner ist eine Kochmulde mit einem Wechselrichter und mit zwei Heizelementen bekannt, welche bei einem einzigen Betriebsvorgang von einem einzigen Wechselrichter abwechselnd mit Leistung versorgt werden. Eine Schaltstellung eines SPDT-Relais bestimmt, welches der beiden Heizelemente mit Leistung versorgt wird. An dem Wechsel- richter liegt eine gleichgerichtete Wechselspannung an. Während eines Schaltens des Relais weist die gleichgerichtete Wechselspannung ein Minimum auf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Effizienz bereitzustellen. Die Auf- gäbe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. Die Erfindung geht aus von einer Kochmuldenvorrichtung, insbesondere einer Induktions- kochmuldenvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit, mittels der wenigstens eine Stromzuleitung unterbrechbar und herstellbar ist, durch die bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und die zu einem ersten Schaltelement führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung, welche bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit derart steuert, dass die Schalteinheit die Stromzuleitung während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall die Stromzuleitung hergestellt ist, und welche ein Schalten des ersten Schaltelements veranlasst, das während des ersten Zeitintervalls beginnt und endet.
Es wird vorgeschlagen, dass das erste Zeitintervall kleiner ist als eine halbe Periodendauer der Stromnetzspannung. Unter einer„Schalteinheit" soll insbesondere eine Baueinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen und zu unterbrechen, wobei die Baueinheit hierzu vorzugsweise einen Transistor aufweist. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt und/oder speziell programmiert verstanden werden. Unter einer„Stromzuleitung" soll insbesondere eine elektrisch leitende Verbindung verstanden werden. Unter einer„Stromnetzspannung" soll insbesondere eine periodische Spannung verstanden werden, mit welcher in einem Kraftwerk, wie insbesondere einem Kernkraftwerk oder einem Kohlekraftwerk, erzeugter Strom, nachdem er mittels Stromleitungen von dem Kraftwerk zu einem Verbraucherhaushalt geleitet wurde, an den Verbraucherhaushalt abgegeben wird, wobei ein Effektivwert der Spannung vorzugsweise 230 V beträgt und wobei vorzugsweise eine Frequenz der periodischen Spannung 50 Hz oder 60 Hz beträgt. Unter einem„mittels einer Stromnetzspannung generierten Strom" soll insbesondere ein durch ein Wirken der Stromnetzspannung verursachter Strom verstanden werden, wobei der Strom vorzugsweise ein gleichgerichteter Einphasenwechselstrom ist und besonders bevorzugt eine Frequenz von 100 Hz oder 120 Hz aufweist. Darunter, dass die„Schalteinheit die Stromzuleitung während eines gesamten Zeitintervalls unterbricht", soll insbeson- dere verstanden werden, dass die Schalteinheit bewirkt, dass die Stromzuleitung während des gesamten Zeitintervalls undurchlässig für elektrischen Strom ist. Unter einem„Schalten" des Schaltelements soll insbesondere ein Lösen einer elektrisch leitenden Verbindung, welche das Schaltelement in wenigstens einem Betriebszustand aufweist, und/oder ein Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung verstanden werden. Darunter, dass das Schalten„während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für denjenigen Fall, dass das Schalten aus einem Lösen der elektrisch leitenden Verbindung besteht, insbesondere verstanden werden, dass die leitende Verbindung des Schaltelements während des Zeitintervalls zunächst besteht und ein Zustand des Schaltelements sich während des Zeitin- tervalls derart verändert, dass die leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig unterbrochen ist. Darunter, dass das Schalten„während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für denjenigen Fall, dass das Schalten aus einem Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung besteht, insbesondere verstanden werden, dass die leitende Verbindung des Schaltelements während des Zeitintervalls zunächst vollständig unterbrochen ist und ein Zustand des Schaltelements sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig besteht, wobei insbesondere in demjenigen Fall, in welchem bei dem Herstellen der leitende Verbindung zwei Kontakte des Schaltelements aufeinanderprallen, das Aufeinanderprallen vor einem Ende des Zeitintervalls vollständig abgeschlos- sen ist. Darunter, dass das Schalten„während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für den Fall, dass das Schalten aus einem Lösen einer ersten elektrisch leitenden Verbindung des Schaltelements und einem Herstellen einer zweiten elektrisch leitenden Verbindung des Schaltelements besteht, insbesondere verstanden werden, dass die erste leitende Verbindung des Schaltelements während des Zeitintervalls zunächst besteht und ein Zustand des Schaltelements sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die erste leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig unterbrochen ist und dass die zweite leitende Verbindung des Schaltelements während des Zeitintervalls zunächst vollständig unterbrochen ist und ein Zustand des Schaltelements sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die zweite leitende Verbin- dung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig besteht, wobei insbesondere in demjenigen Fall, in welchem bei dem Herstellen der zweiten leitende Verbindung zwei Kontakte des Schaltelements aufeinanderprallen, das Aufeinanderprallen vor einem Ende des Zeitintervalls vollständig abgeschlossen ist. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere kann eine kosten- günstige Bauweise zusammen mit einer hohen Heiz-Effizienz erreicht werden. Im Besonderen können eine kostengünstige Bauweise des Schaltelements und eine hohe Lebensdauer des Schaltelements kombiniert mit einer bei einem einzigen Betriebsablauf stattfindenden Stromversorgung zweier verschiedener Heizelemente, welche jeweils zu verschiedenen Kochvorgängen beitragen, durch einen einzigen Wechselrichter erreicht wer- den. Insbesondere kann erreicht werden, dass das Schaltelement bei dem Betriebsablauf schonend geschaltet wird, indem bei einem Unterbrechen einer ersten elektrisch leitenden Verbindung und bei einem Herstellen einer zweiten elektrisch leitenden Verbindung durch das Schaltelement kein Strom durch die Verbindungen fließt. Außerdem kann insbeson- dere eine zeitlich gleichmäßige Belastung eines Stormnetzes erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kochmuldenvorrichtung wenigstens eine Span- nungsversorgungseinheit aufweist, welche bei dem Betriebsvorgang eine zeitabhängige Spannung, welche im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls eine Mini- mumsstelle aufweist, an die Schalteinheit anlegt. Unter einer„Mitte" des ersten Zeitintervalls soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, der von einem Ende und einem Anfang des Zeitintervalls einen gleichen zeitlichen Abstand besitzt. Unter einer„Minimumsstelle" der Spannung soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, an welchem die Spannung ein Minimum aufweist. Unter einem„Minimum" der zeitabhängigen Spannung soll insbesondere ein Spannungswert der Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt verstanden werden, welcher innerhalb eines Zeitintervalls liegt, in welchem die Spannung nur Werte annimmt, welche größer oder gleich groß sind wie der Spannungswert, wobei sich der Zeitpunkt von einem Anfangspunkt und einem Endpunkt des letztgenannten Zeitintervalls unterscheidet. Darunter, dass die Spannung„im Wesentlichen" in der Mitte des ersten Zeitintervalls eine Minimumsstelle aufweist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Minimumsstelle höchstens 25 Prozent, vorzugsweise höchstens 10 Prozent und besonders bevorzugt höchstens 2 Prozent einer Gesamtdauer des Zeitintervalls von der Mitte beabstandet ist. Hierdurch kann eine komfortable Benutzbar- keit der Kochmuldenvorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann eine gleichmäßige Belastung des Stromnetzes bei einem Betrieb der Kochmuldenvorrichtung erreicht werden.
Vorzugsweise ist das erste Zeitintervall wenigstens zwei Millisekunden groß. Dadurch kann zuverlässig ein schonendes Schalten während des ersten Zeitintervalls erreicht wer- den. Insbesondere kann erreicht werden, dass ein Schaltvorgang des Schaltelements zuverlässig innerhalb des ersten Zeitintervalls anfängt und endet.
Mit Vorteil ist das erste Zeitintervall wenigstens vier Millisekunden groß. Damit kann besonders zuverlässig ein schonendes Schalten erreicht werden. Insbesondere können Ab- weichungen einer Reaktionszeit des Schaltelements von einer Ansteuerung bis zu einem Beginn eines Schaltvorgangs von einer Soll-Reaktionszeit kompensiert werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit dazu veranlasst, die Stromzuleitung periodisch jeweils für wenigstens eine gesamte Zeitspanne, welche im Wesentlichen gleich lang ist wie das erste Zeitintervall, zu unterbrechen. Unter einer Zeitpanne, welche„im Wesentlichen" gleich lang ist wie das erste Zeitintervall, soll insbesondere eine Zeitspanne verstanden werden, deren Länge um höchstens vierzig Prozent, vorzugsweise um höchsten zehn Prozent und besonders bevorzugt um höchstens zwei Prozent von einer Länge des ersten Zeitintervalls abweicht. Hierdurch kann eine effiziente Bauweise erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass ein einziger Wechselrichter bei einem Betriebsvorgang, bei welchem zwei verschiedene Heizelemente zur Durchführung zweier verschiedener Kochvorgänge betrieben werden, Strom zu beiden Heizelementen weiterleitet.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kochmuldenvorrichtung das erste und wenigstens ein zweites Schaltelement aufweist, welches seriell zu dem ersten Schaltelement geschaltet ist, und die Steuervorrichtung das zweite Schaltelement in einem zweiten Zeitintervall schaltet und die Steuervorrichtung während des gesamten zweiten Zeitintervalls die Stromzuleitung mittels der Schalteinheit unterbricht und die Steuervorrichtung mittels der Schalteinheit veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall Strom durch die Stromzuleitung fließt. Darunter, dass die Steuervorrichtung das zweite Schaltelement„in einem zweiten Zeitintervall schaltet", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuervorrichtung ein Schalten des zweiten Schaltelements veran- lasst, welches während des zweiten Zeitintervalls beginnt und endet. Hierdurch kann eine hohe Lebensdauer des zweiten Schaltelements erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem ersten Zeitabschnitt, welcher dem ersten Zeitintervall unmittelbar vorangeht, mit einem ersten Satz von Schaltparametern schaltet und die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem zweiten Zeitabschnitt, welcher unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet, welcher sich von dem ersten Satz von Schaltparametern unterscheidet. Darunter, dass die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem zweiten Zeitabschnitt mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet, welcher sich von dem ersten Satz von Schaltparametern„unterscheidet", mit welchem die Steuervorrichtung die Schalteinheit in dem ersten Zeitabschnitt schaltet, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Schaltfrequenz der Schalteinheit in den beiden Zeitabschnitten verschieden ist oder, falls die Schaltfrequenzen gleich sind, dass die Schalteinheit in einer Periodendauer in dem ersten Zeitabschnitt bei einem bestimmten Bruchteil der Periodendauer schaltet und die Schalteinheit in einer Periodendauer in dem zweiten Zeitabschnitt zum Zeitpunkt des Bruchteils der Periodendauer inaktiv ist. Hierdurch kann eine hohe Flexibilität erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass eine an verschiedene Heizelemente nacheinander abgegebene Leistung im Wesentlichen gleich ist, wodurch insbesondere das Stromnetz gleichmäßig belastet wird.
Vorzugsweise weist die Schalteinheit wenigstens zwei Wechselrichter auf, welche dazu vorgesehen sind, einen Stromfluss durch das erste Schaltelement zu beeinflussen. Dadurch kann eine hohe Flexibilität erreicht werden.
Mit Vorteil ist das erste Schaltelement ein Relais, welches wenigstens eine Spule aufweist. Hierdurch kann eine kostengünstige Bauweise erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit wenigstens einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode aufweist. Dadurch kann eine effiziente Leistungssteuerung erreicht werden.
Außerdem wird eine Kochmulde mit einer Kochmuldenvorrichtung vorgeschlagen, wodurch eine hohe Effizienz erreicht werden kann.
Des Weiteren wird ein Kochmuldensteuerungsverfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Schalteinheit wenigstens eine Stromzuleitung zu einem ersten Schaltelement, durch welche zeitweise ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt, unterbricht und herstellt und eine Steuervorrichtung die Schalteinheit derart steuert, dass die Schalt- einheit die Stromzuleitung während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls unterbricht, und die Steuervorrichtung veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall die Stromzuleitung hergestellt ist, und die Steuervorrichtung ein Schalten des ersten Schaltelements veranlasst, das während des Zeitintervalls beginnt und endet, wobei das erste Zeitintervall kleiner ist als eine halbe Periodendauer der Stromnetzspannung. Hierdurch kann eine hohe Effizienz erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeich- nung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kochmulde mit einer erfindungsgemäßen
Kochmuldenvorrichtung,
Fig. 2a eine Schaltung der Kochmuldenvorrichtung in einem ersten Zu- stand,
Fig. 2b die Schaltung der Kochmuldenvorrichtung in einem zweiten Zustand,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schaltvorgangs, wobei auf einer Abszisse die Zeit aufgetragen ist,
Fig. 4 eine Darstellung einer Periodendauer und
Fig. 5 die Schaltung in einem dritten Zustand.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Kochmulde mit einer erfindungsgemäßen, als Induk- tionskochmuldenvorrichtung ausgebildeten Kochmuldenvorrichtung, welche mehrere Kochzonen 34 aufweist. Eine Schaltung 36 (Figur 2a) der Kochmuldenvorrichtung weist vier als Spulen ausgebildete Heizelemente U, L2, L3, L4 auf, welche alle gleichzeitig auf unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar sind. Jedem der Heizelemente U, L2, L3, L4 ist eine der Kochzonen 34 zugeordnet, so dass bei einer Benutzung der Kochmulde jedes Heizelement U genau ein Kochgeschirrelement, also z. B. einen Topf oder eine Pfanne, erhitzt. Die Schaltung 36 weist eine Schalteinheit 10 auf, welche durch einen ersten und einen zweiten Wechselrichter 28, 30 gebildet ist. Der erste Wechselrichter 28 weist einen ersten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (hierfür wird im Folgenden die Abkürzung„IGBT" verwendet) 32 und einen zweiten IGBT 33 auf. Ferner weist der Wechselrichter 30 einen ersten IGBT 44 und einen zweiten IGBT 46 auf. Des Weiteren weist die Schaltung 36 eine länderspezifische Wechselstromspannungsquelle U auf, welche eine Stromnetzspannung mit einem Effektivwert von 230 V und einer Frequenz von 50 Hz liefert. Die beschriebene Kochmuldenvorrichtung ist insbesondere zu einem Betrieb in Europe vorgesehen. Für Kochmuldenvorrichtungen, welche zu einem Betrieb in den USA vorgesehen sind, liefert eine entsprechende Wechselstromspannungsquelle eine Stromnetzspannung mit 60 Hz. Die Spannung der Wechselstromspannungsquelle U durchläuft zunächst einen Filter 40 der Schaltung 36, der hochfrequentes Rauschen eliminiert und im Wesentlichen ein Tiefpass-Filter ist. Eine von dem Filter 40 gefilterte Spannung wird von einem Gleichrichter 42 der Schaltung 36, welcher als Brü- ckengleichrichter ausgebildet sein kann, gleichgerichtet, so dass an einem Ausgang des Gleichrichters 42 eine gleichgerichtete Spannung Ug (Figur 3) abgegeben wird, die zwischen einem Kollektor des IGBTs 32 und einem Emitter des IGBTs 33 anliegt. Die gleichgerichtete Spannung Ug liegt ferner zwischen einem Kollektor des IGBTs 44 und an einem Emitter des IGBTs 46 an. Des Weiteren weist die Schaltung 36 zwei Kondensatoren C-i , C2 auf. Jeweils ein erster Kontakt der Kondensatoren C-ι, C2 ist leitend mit dem Kollektor des IGBTs 32 und leitend mit einem Kollektor des IGBTs 44 verbunden. Ferner ist jeweils ein zweiter Kontakt der Kondensatoren C-ι, C2 leitend mit dem Emitter des IGBTs 33 und leitend mit dem Emitter des IGBTs 46 verbunden. Ein Emitter des IGBTs 32 ist leitend mit einem Kollektor des IGBTs 33 verbunden. Außerdem ist ein Emitter des IGBTs 44 leitend mit einem Kollektor des IGBTs 46 verbunden.
Des Weiteren weist die Schaltung 36 ein als Relais S-ι' ausgebildetes Schaltelement S-i und fünf weitere Relais S2, S3, S4, S5, S6 auf. Die Relais Si', S2, S3, S4, S5, S6 sind SPDT- Relais und baugleich. Jedes der Relais Si', S2, S3, S4, S5, S6 weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kontakt und eine Spule auf, wobei der erste Kontakte durch eine entsprechende Ansteuerung der Spule wahlweise mit dem zweiten oder dem dritten Kontakt leitend verbindbar ist.
Der erste Kontakt des Relais S3 ist leitend mit dem Emitter des IGBTs 32 verbunden. Fer- ner ist der zweite Kontakt des Relais S3 mit dem ersten Kontakt des Relais S-ι' verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S3 ist leitend mit dem ersten Kontakt des Relais S2 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S-ι' ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements Li verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S-ι' ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L2 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S2 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L3 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S2 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L4 verbunden.
Außerdem ist der erste Kontakt des Relais S6 leitend mit dem Emitter des IGBTs 44 ver- bunden. Ferner ist der zweite Kontakt des Relais S6 mit dem ersten Kontakt des Relais S4 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S6 ist leitend mit dem ersten Kontakt des Relais S5 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S4 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements U verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S4 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L2 verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S5 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L3 verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S5 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L4 verbunden.
Ein zweiter Kontakt des Heizelements U ist leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements L2 verbunden. Ferner ist ein zweiter Kontakt des Heizelements L3 leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements L4 verbunden. Die Schaltung 36 weist ferner Kondensatoren C3, C4, C5, C6 auf. Der zweite Kontakt des Heizelements U ist leitend mit einem ersten Kontakt des Kondensators C3 und mit einem ersten Kontakt des Kondensators C4 verbunden. Der zweite Kontakt des Heizelements L3 ist leitend mit einem ersten Kontakt des Kondensators C5 und mit einem ersten Kontakt des Kondensators C6 ver- bunden. Zweite Kontakte der Kondensatoren C3 und C5 sind leitend mit dem Kollektor des IGBTs 32 verbunden. Ferner sind zweite Kontakte der Kondensatoren C4 und C6 leitend mit dem Emitter des IGBTs 46 verbunden.
Sowohl mittels des IGBTs 32 als auch mittels des IGBTs 33 ist jeweils eine Stromzulei- tung zu dem ersten Schaltelement S-ι, durch welche bei einem Betriebsvorgang ein mittels der Wechselstromspannungsquelle U generierter Strom fließt, herstellbar und unterbrechbar.
Eine Steuervorrichtung 14 der Schaltung 36, welche zwei Steuereinheiten 56, 58 aufweist, steuert während des Betriebsvorgangs die Schalteinheit 10, und zwar derart, dass während eines gesamten Zeitintervalls t (Figur 3) für jeden einzelnen der IGBTs 32, 33, 44, 46 gilt, dass eine leitende Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter unterbrochen ist. Hierzu ist die Steuervorrichtung 14 mit der Schalteinheit 10 und insbesondere mit den Gate-Anschlüssen der IGBTs 32, 33, 44, 46 verbunden (nicht dargestellt). Unmit- telbar vor und unmittelbar nach dem Zeitintervall t ist wenigstens einer der IGBTs 32, 33 und wenigstens einer der IGBTs 44, 46 in einem Zustand, in welchem sein Kollektor mit seinem Emitter leitend verbunden ist. Prinzipiell ist auch denkbar, dass die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des gesamten Zeitintervalls t nur für jeden der IGBTs 32, 33 gilt, dass eine leitende Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter unterbrochen ist, während die IGBTs 44, 46 beispielsweise in dem Zeitintervall t Schaltvorgänge durchführen können.
Zunächst sind die Relais S2, S3, S4, S5 und S6 bei dem Betriebsvorgang in den folgenden Schaltzuständen: Bei den Relais S2, S3, S4, S5 ist jeweils der erste Kontakt mit dem zwei- ten Kontakt leitende verbunden. Bei dem Relais S6 ist der erste mit dem dritten Kontakt leitend verbunden.
In Figur 3 ist schematisch eine Bewerkstelligung eines Schaltvorgangs des Relais S-ι' veranschaulicht, wobei auf einer Abszisse 52 die Zeit dargestellt ist. Eine Schaltstellung 54 des Relais S-ι', also eine Stellung des ersten Kontakts des Relais S-ι', ist gestrichelt dargestellt. Zeitlich vor dem Zeitintervall t ist das erste Relais S-ι ' in einem ersten Schaltzustand, in welchem der erste Kontakt des Relais S-ι' mit dem zweiten Kontakt des Relais S-ι' eine leitende Verbindung bildet. Während des Zeitintervalls t ist die leitende Verbindung frei von einem Stromdurchfluss.
Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während einer Zeitspanne t2, welche vollständig innerhalb des Zeitintervalls t liegt und welche von Endpunkten des Zeitintervalls t beabstandet ist, ausgehend von dem ersten Schaltzustand (Figur 2a) sich die leitende Verbindung löst, der erste Kontakt des Relais S-ι' schließlich getrennt von dem zweiten Kontakt des Relais S-ι' ist und nachfolgend auf den dritten Kontakt aufprallt und nach dem Aufprallen der erste und der dritte Kontakt des Relais S-ι' eine leitende Verbindung bilden, wobei diese leitende Verbindung vor einem Ende des Zeitintervalls t besteht (Figur 2b) und während des Zeitintervalls t frei von einem Stromdurchfluss ist. Dazu legt die Steuervorrichtung 14 zu einem Zeitpunkt, welcher von einer Mitte der Zeitspanne t2 einen zeitli- chen Abstand t-ι besitzt, der eine Reaktionszeit des Relais S-ι' charakterisiert, eine Spannung Us an die Spule des Relais S-ι' an, welche ein Schalten des Relais S-ι' in der Zeitspanne t2 verursacht. Das Lösen der leitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt des Relais S-ι ' beginnt mit einem Anfangszeitpunkt der Zeitspanne t2. Eine Herstellung der leitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Kontakt des Relais S-ι' endet an einem Endzeitpunkt der Zeitspanne t2. Aufgrund einer Abwei- chung einer konkreten Ausbildung des Relais S-ι' von einer Soll-Ausbildung kann der Abstand ti um eine maximale Abweichzeit abweichen. Eine Gesamtdauer des Zeitintervalls t ist die Summe der Zeitspanne t2 und dem zweifachen des Betrags der Abweichzeit. Weil die leitenden Verbindungen des Relais S-ι' während des Zeitintervalls t stromlos sind, ist der Schaltvorgang des Relais S-ι', der während des Zeitintervalls t stattfindet, besonders schonend für das Relais S-ι' und erlaubt eine hohe Lebensdauer des Relais S-ι '. Prinzipiell ist denkbar, dass während des Zeitintervalls t außer dem Relais S-ι' ein weiteres der Relais S2, S3, S4, S5, S6 einen Schaltvorgang durchführt, der während des Zeitintervalls t beginnt und endet.
Die Stromnetzspannung weist eine Frequenz von 50 Hz auf. Das Zeitintervall t ist kleiner als eine halbe Periodendauer der Stromnetzspannung und weist eine Länge von acht Millisekunden auf. Die Wechselstromspannungsquelle U, der Filter 40 und der Gleichrichter 42 bilden eine Spannungsversorgungseinheit 18, die bei dem Betriebsvorgang die Spannung Ug an die Schalteinheit 10 anlegt. Die Spannung Ug weist in einer Mitte des Zeitintervalls t eine Minimumsstelle auf. Ferner weist eine von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t einen Nulldurchgang auf.
Während des Zeitintervalls t sorgen die Kondensatoren C-ι und C2 und die Inaktivität der Wechselrichter 28, 30 dafür, dass die Spannung Ug konstant ist.
Die Steuervorrichtung 14 veranlasst die Schalteinheit 10 bei dem Betriebsvorgang dazu, periodisch für Zeitspannen t3, die so lang sind wie das Zeitintervall t, sämtliche Stromzuleitungen, welche mittels der Schalteinheit 10 herstellbar und unterbrechbar sind, zu unterbrechen. Eine Periodendauer TMux des periodischen Unterbrechens ist kleiner als eine Sekunde (Figur 4). Die Periodendauer TMux beginnt mit einer der Zeitspannen t3, an welche sich unmittelbar ein erster Zeitabschnitt TSi anschließt. Während der Zeitspanne t3 beginnt und endet ein Schaltvorgang des Schaltelements S-ι, welcher das Schaltelement Si von einem Zustand, in dem der erste und der dritte Kontakt des Schaltelements Si leitend verbunden sind, in einen Zustand, in dem der erste und der zweite Kontakt des Schaltelements Si leitend verbunden sind, überführt. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des Zeitabschnitts TSi jeder einzelne der IGBTs 32, 33 mit einer ersten Frequenz schaltet. An den Zeitabschnitt TSi schließt sich eine der Zeitspannen t3, welche mit dem Zeitintervall t identisch ist, unmittelbar an. An das Zeitintervall t schließt sich unmittelbar ein Zeitabschnitt TS2 an. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des Zeitabschnitts TS2 jeder einzelne der IGBTs 32, 33 mit einer zweiten Frequenz, die sich von der ersten Frequenz unterscheidet, schaltet. Während des Zeitabschnitts TSi wird mittels des ersten Wechselrichters 28 eine Leistung an das Heizelement L-i abgegeben (Figur 2a), welche etwa derjenigen Leistung entspricht, die während des zweiten Zeitabschnitts TS2 mittels des Wechselrichters 30 an das Heizelement L2 (Figur 2b) abgegeben wird. Dadurch kann eine gleichmäßige Belastung des Stromnetzes erreicht werden. Längen der Zeitabschnitte TSi , TS2 werden entsprechend den Leistungsstufen, auf denen je- des einzelne Heizelement L1 ; L2 betrieben werden soll, von der Steuervorrichtung 14 eingestellt, wobei die Leistungsstufen der Heizelemente L1 ; L2 sich unterscheiden können und die Heizelemente L1 ; L2 unterschiedliche Kochgeschirrelemente erhitzen. Der Wechselrichter 30 versorgt während der Zeitabschnitte TSi , TS2 das Heizelement L3 mit Leistung. Die Spannung Ug ist in Bereichen, die frei von allen Zeitintervallen t3 sind, periodisch mit einer Periodendauer, die halb so groß ist wie die Periodendauer der Stromnetzspannung.
Das Relais S3 ist ein Schaltelement S3', welches seriell zu dem Schaltelement S-ι geschaltet ist. Die Steuervorrichtung 14 schaltet das Relais S3 bei einem sich von dem Betriebs- Vorgang unterscheidenden weiteren Betriebsvorgang in einem zweiten Zeitintervall, welches sieben Millisekunden lang ist (Figur 5). Das Schalten des Relais S3 beginnt und endet in dem zweiten Zeitintervall. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass jeder der IGBTs 32, 33, 44, 46 während des gesamten zweiten Zeitintervalls in einem Sperrzustand, also frei von einer leitenden Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter ist. Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall schaltet wenigsten einer der IGBTs 32, 33 und wenigstens einer der IGBTs 44, 46. Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall werden alle IGBTs 32, 33, 44, 46 periodisch von der Steuervorrichtung 14 geschaltet. Prinzipiell ist denkbar, dass die Schaltung 36 weitere Relais und weitere Heizelemente aufweist, welche mittels der weiteren Relais an die Wechselrichter 28, 30 angeschlossen sind. Prinzipiell ist denkbar, dass die Relais S^, S2, S3, S4, S5, S6, welche als SPDT Relais ausgebildet sind, jeweils durch zwei SPST Relais ersetzt werden. Bezugszeichen
10 Schalteinheit c6 Kondensator
14 Steuervorrichtung Si Schaltelement
18 Spannungsversorgungseinheit Si' Relais
28 Wechselrichter s2 Relais
30 Wechselrichter s3 Relais
32 Bipolartransistor mit isolierter S3' Schaltelement
Gate-Elektrode s4 Relais
33 IGBT s5 Relais
34 Kochzone s6 Relais
36 Schaltung Li Heizelement
40 Filter L2 Heizelement
42 Gleichrichter L3 Heizelement
44 IGBT L4 Heizelement
46 IGBT t Zeitintervall
52 Abszisse ti Abstand
54 Schaltstellung
t2 Zeitspanne
56 Steuereinheit t3 Zeitspanne
58 Steuereinheit Tsi Zeitabschnitt
U WechselstromspannungsquelTs2 Zeitabschnitt le
TMUX Periodendauer
Ug Spannung
Us Spannung
Ci Kondensator
c2 Kondensator
c3 Kondensator
c4 Kondensator
c5 Kondensator

Claims

Patentansprüche
1. Kochmuldenvorrichtung, insbesondere eine Induktionskochmuldenvornchtung, mit zumindest einer Schalteinheit (10), mittels der wenigstens eine Stromzuleitung unterbrechbar und herstellbar ist, durch die bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und die zu einem ersten Schaltelement (S-ι) führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung (14), welche bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit (10) derart steuert, dass die Schalteinheit (10) die Stromzuleitung während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) die Stromzuleitung hergestellt ist, und welche ein Schalten des ersten Schaltelements (Si) veranlasst, das während des ersten Zeitintervalls (t) beginnt und endet,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Zeitintervall (t) kleiner ist als eine halbe Periodendauer der Stromnetzspannung.
2. Kochmuldenvorrichtung nach Anspruch 1 ,
gekennzeichnet durch
wenigstens eine Spannungsversorgungseinheit (18), welche bei dem Betriebsvorgang eine zeitabhängige Spannung, welche im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls (t) eine Minimumsstelle aufweist, an die Schalteinheit (10) anlegt.
3. Kochmuldenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Zeitintervall (t) wenigstens zwei Millisekunden groß ist.
4. Kochmuldenvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Zeitintervall (t) wenigstens vier Millisekunden groß ist.
Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (14) bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit (10) dazu veranlasst, die Stromzuleitung periodisch jeweils für wenigstens eine gesamte Zeitspanne (t3), welche im Wesentlichen gleich lang ist wie das erste Zeitintervall (t), zu unterbrechen.
Kochmuldenvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Periodendauer (TMux) des periodischen Veranlassene kleiner als eine Sekunde ist.
Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
das erste und wenigstens ein zweites Schaltelement (S'i , S3'), welches seriell zu dem ersten Schaltelement (Si) geschaltet ist, und die Steuervorrichtung (14) das zweite Schaltelement (S3') in einem zweiten Zeitintervall schaltet und die Steuervorrichtung (14) während des gesamten zweiten Zeitintervalls die Stromzuleitung mittels der Schalteinheit (10) unterbricht und die Steuervorrichtung (14) mittels der Schalteinheit (10) veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall Strom durch die Stromzuleitung fließt.
Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) in einem ersten Zeitabschnitt (TSi ), welcher dem ersten Zeitintervall (t) unmittelbar vorangeht, mit einem ersten Satz von Schaltparametern schaltet und die Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) in einem zweiten Zeitabschnitt (TS2), welcher unmittelbar auf das erste Zeitintervall (t) folgt, mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet, welcher sich von dem ersten Satz von Schaltparametern unterscheidet.
9. Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schalteinheit (10) wenigstens zwei Wechselrichter (28, 30) aufweist, welche dazu vorgesehen sind, einen Stromfluss durch das erste Schaltelement (Si) zu beeinflussen.
10. Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Schaltelement (S-ι) ein Relais (S-ι') ist, welches wenigstens eine Spule aufweist.
1 1. Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schalteinheit (10) wenigstens einen Bipolartransistor mit isolierter Gate- Elektrode (32) aufweist.
12. Kochmulde mit einer Kochmuldenvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.
13. Kochmuldensteuerungsverfahren, insbesondere zur Steuerung einer Kochmuldenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , bei welchem eine Schalteinheit (10) wenigstens eine Stromzuleitung zu einem ersten Schaltelement (Si), durch welche zeitweise ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt, unterbricht und herstellt und eine Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) derart steuert, dass die Schalteinheit (10) die Stromzuleitung während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und die Steuervorrichtung (14) veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) die Stromzuleitung hergestellt ist, und die Steuervorrichtung (14) ein Schalten des ersten Schaltelements (Si) veranlasst, das während des Zeitintervalls (t) beginnt und endet,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Zeitintervall (t) kleiner ist als eine halbe Periodendauer der Stromnetzspannung.
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