DISPOSITIVO DE COCCION DE CALENTAMIENTO POR INDUCCION.
Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción, que comprende:
un inversor (7), que incluye:
un circuito en serie de un primer elemento de conmutación (5) y un segundo elemento de conmutación (6) que están conectados a los extremos de un condensador de suavización;
un primer diodo (5a) conectado al primer elemento de conmutación (5) en antiparalelo;
un segundo diodo (6a) conectado al segundo elemento de conmutación (6) en antiparalelo; y
un circuito resonante (4) que presenta una bobina de calentamiento (1) y un condensador resonante (3), y está conectado a uno de entre el primer elemento de conmutación (5) y el segundo elemento de conmutación (6) en paralelo; y
una parte (8) de control de salida de calentamiento que acciona alternativamente el primer elemento de conmutación (5) y el segundo elemento de conmutación (6), y controla una salida de calentamiento usada cuando la bobina de calentamiento calienta por inducción una carga (2),
caracterizado porque
la parte (8) de control de salida de calentamiento fija la frecuencia de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y el segundo elemento de conmutación (6), de manera que sea sustancialmente 1/n, siendo n un entero de 2 ó mayor, veces mayor que la frecuencia de resonancia del circuito resonante (4) en el calentamiento de la carga (2), y
la parte (8) de control de la salida de calentamiento conmuta repetidamente el régimen de accionamiento definido por proporciones de un periodo de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y un periodo de accionamiento del segundo elemento de conmutación (6), entre un primer régimen de accionamiento y un segundo régimen de accionamiento diferente al primer régimen de accionamiento, y controla el régimen de accionamiento de manera que la temperatura de ambos elementos (5, 6) de conmutación es sustancialmente la misma, y el segundo régimen de accionamiento es el régimen de accionamiento en el que el periodo de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y el periodo de accionamiento del segundo elemento de conmutación (6) se invierten en cuanto a la duración con respecto al primer régimen de accionamiento, y se obtienen una corriente de la bobina de calentamiento y una salida de calentamiento sustancialmente iguales antes y después de la conmutación entre los regímenes de accionamiento
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2004/016360.
Solicitante: PANASONIC CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 1006, OAZA KADOMA,KADOMA-SHI OSAKA 571-8501.
Inventor/es: MIYAUCHI,TAKAHIRO,MATSUSHITA ELEC. IND. CO. LTD, KONDO,SHINJI,MATSUSHITA ELECTRIC IND. CO.,LTD.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 19 de Mayo de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H05B6/06C6
Clasificación PCT:
- H05B6/12 ELECTRICIDAD. › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › H05B CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO EN OTRO LUGAR. › H05B 6/00 Calefacción por campos eléctricos, magnéticos o electromagnéticos (terapia de radiación de microondas A61N 5/02). › Dispositivos para la cocción.
Clasificación antigua:
- H05B6/12 H05B 6/00 […] › Dispositivos para la cocción.
Fragmento de la descripción:
Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de cocción de calentamiento por inducción que presenta un circuito resonante y calienta por inducción una carga particularmente realizada con metal no magnético de baja resistividad. El documento EP-A-0 460 279 da a conocer un dispositivo que refleja el preámbulo de la presente reivindicación 1.
Antecedentes de la técnica
En la publicación de patente japonesa no examinada nº 2002-75620 se da a conocer, por ejemplo, un dispositivo convencional de cocción de calentamiento por inducción que calienta por inducción una carga realizada con metal no magnético de baja resistividad.
La figura 7 es un diagrama de un circuito del dispositivo convencional de cocción de calentamiento por inducción. En la figura 7, la fuente de alimentación 21 es una fuente de alimentación comercial de 200 V, a saber, una fuente de alimentación de corriente alterna y de baja frecuencia, y está conectada a un terminal de entrada del circuito rectificador 22 con un diodo puente. El primer condensador de suavización (al que en lo sucesivo se hará referencia como "condensador") 23 está conectado entre los terminales de salida del circuito rectificador 22. Un cuerpo de conexión en serie de la bobina de choque 24 y un segundo elemento de conmutación (transistor bipolar de puerta aislada (IGBT)) (al que en lo sucesivo se hará referencia como "elemento") 27 está conectado también entre los terminales de salida del circuito rectificador 22. La bobina 29 de calentamiento está encarada a una carga 31 tal como una cacerola realizada con aluminio.
El terminal del lado de bajo potencial (emisor) del segundo condensador de suavización (al que en lo sucesivo se hará referencia como "condensador") 32 está conectado a un terminal de electrodo negativo del circuito rectificador 22. El terminal del lado de alto potencial del condensador 32 está conectado al terminal del lado de alto potencial (colector) del primer elemento de conmutación (IGBT) (al que en lo sucesivo se denominará "elemento") 25. El terminal del lado de bajo potencial del elemento 25 está conectado a un punto de conexión entre el terminal del lado de alto potencial "colector" del elemento 27 y la bobina de choque 24. El circuito resonante en serie de la bobina 29 de calentamiento y el condensador resonante 30 está conectado al elemento 27 en paralelo.
Un primer diodo (al que en lo sucesivo se denominará "diodo") 26 (primer elemento de conducción inversa) está conectado al elemento 25 en antiparalelo. El cátodo del diodo 26 está conectado al colector del elemento 25. Un segundo diodo (al que en lo sucesivo se denominará "diodo") 28 (segundo elemento de conducción inversa) está conectado al elemento 27 en antiparalelo. A saber, el cátodo del diodo 28 está conectado al colector del elemento 27. Los medios 33 de control dan salida a señales hacia las puertas de los elementos 25 y 27 para producir una salida predeterminada.
En el dispositivo de cocción de calentamiento por inducción que presenta esta constitución, la frecuencia de la corriente de resonancia se fija dos veces o más mayor que la frecuencia de accionamiento de los elementos 25 y 27. La bobina de choque 24 hace que aumente el voltaje del condensador 32 de suavización, de manera que una carga no magnética con baja resistividad, tal como aluminio, se calienta por inducción con una potencia de salida elevada.
No obstante, cuando la frecuencia de resonancia se fija a sustancialmente 2N (en donde N es un entero positivo) veces más grande que la frecuencia de accionamiento de los elementos de conmutación en la configuración convencional, el régimen de accionamiento de los elementos de conmutación definido por las proporciones de los periodos de accionamiento del elemento 25 y el elemento 27 para maximizar la salida de calentamiento no es 0,5. La pérdida en estado activo de cada uno de los elementos 25 y 27 de conmutación depende de cada periodo de estado activo, de manera que se produce un desequilibrio entre las pérdidas. De este modo, especialmente cuando la salida de calentamiento es elevada, resulta difícil refrigerar los elementos de conmutación.
Sumario de la invención
En las reivindicaciones adjuntas, se define un dispositivo de cocción de calentamiento por inducción de la presente invención y el mismo tiene un inversor que incluye un circuito resonante, y una parte de control de la salida de calentamiento. El circuito resonante presenta un condensador resonante y una bobina de calentamiento que está acoplada magnéticamente a una carga. El inversor tiene un circuito en serie de un primer elemento de conmutación y un segundo elemento de conmutación, y suministra energía eléctrica al circuito resonante. La parte de control de la salida de calentamiento fija la frecuencia de accionamiento del primer y el segundo elementos de conmutación de manera que sea sustancialmente 1/n (siendo n un entero de 2 o mayor) veces mayor que la frecuencia de resonancia del circuito resonante en el calentamiento de la carga. El régimen de accionamiento definido por las proporciones respectivas del periodo de accionamiento del primer elemento de conmutación y el periodo de accionamiento del segundo elemento de conmutación se conmuta repetidamente entre un primer régimen de accionamiento y un segundo régimen de accionamiento diferente del primer régimen de accionamiento, y el mismo es controlado. El segundo régimen de accionamiento es un régimen de accionamiento en el que las duraciones del periodo de accionamiento del primer elemento de conmutación y el periodo de accionamiento del segundo elemento de conmutación se invierten con respecto al primer régimen de accionamiento, y se obtienen sustancialmente una corriente de la bobina de calentamiento y una salida de calentamiento iguales antes y después de la conmutación entre los regímenes de accionamiento. Gracias a esta configuración, se igualan las pérdidas de los elementos de conmutación, los elementos de conmutación se enfrían fácilmente, y se obtiene una salida de calentamiento elevada en las mismas condiciones de enfriamiento.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de un circuito de un dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según una primera forma de realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama característico de una salida de calentamiento del dispositivo de cocción de calentamiento por inducción mostrado en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama característico que ilustra el régimen de accionamiento del dispositivo de cocción de calentamiento por inducción mostrado en la figura 1.
La figura 4 es un diagrama de circuito de otro ejemplo del dispositivo de cocción de calentamiento por inducción mostrado en la figura 1.
La figura 5 es un diagrama característico de una salida de calentamiento de un dispositivo de cocción de calentamiento por inducción de acuerdo con una segunda forma de realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama de circuito de un dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según una tercera forma de realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 7 es un diagrama de circuito de un dispositivo convencional de cocción de calentamiento por inducción.
Descripción detallada de formas de realización preferidas
Primera forma de realización ejemplificativa
La figura 1 es un diagrama de un circuito de un dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según una primera forma de realización ejemplificativa de la presente invención. La figura 2 es un diagrama característico de una salida de calentamiento del dispositivo de cocción de calentamiento por inducción mostrado en la figura 1. La figura 3 es un diagrama característico que ilustra el régimen de accionamiento del dispositivo de cocción de calentamiento por inducción mostrado en la figura 1.
En la figura 1, la fuente 12 de alimentación es una fuente de alimentación comercial de 200 V. La salida de la fuente 12 de alimentación se convierte a un voltaje de alta frecuencia por medio del inversor 7, y en la bobina de calentamiento 1 se genera un campo magnético de alta frecuencia. La carga 2 queda encarada a la bobina de calentamiento 1 que está acoplada magnéticamente a la carga 2. La carga 2 es una cacerola o similar. El material de una parte calentada de la carga 2 puede incluir por lo menos parcialmente metal no magnético de...
Reivindicaciones:
1. Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción, que comprende:
un inversor (7), que incluye:
un circuito en serie de un primer elemento de conmutación (5) y un segundo elemento de conmutación (6) que están conectados a los extremos de un condensador de suavización;
un primer diodo (5a) conectado al primer elemento de conmutación (5) en antiparalelo;
un segundo diodo (6a) conectado al segundo elemento de conmutación (6) en antiparalelo; y
un circuito resonante (4) que presenta una bobina de calentamiento (1) y un condensador resonante (3), y está conectado a uno de entre el primer elemento de conmutación (5) y el segundo elemento de conmutación (6) en paralelo; y
una parte (8) de control de salida de calentamiento que acciona alternativamente el primer elemento de conmutación (5) y el segundo elemento de conmutación (6), y controla una salida de calentamiento usada cuando la bobina de calentamiento calienta por inducción una carga (2),
caracterizado porque
la parte (8) de control de salida de calentamiento fija la frecuencia de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y el segundo elemento de conmutación (6), de manera que sea sustancialmente 1/n, siendo n un entero de 2 ó mayor, veces mayor que la frecuencia de resonancia del circuito resonante (4) en el calentamiento de la carga (2), y
la parte (8) de control de la salida de calentamiento conmuta repetidamente el régimen de accionamiento definido por proporciones de un periodo de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y un periodo de accionamiento del segundo elemento de conmutación (6), entre un primer régimen de accionamiento y un segundo régimen de accionamiento diferente al primer régimen de accionamiento, y controla el régimen de accionamiento de manera que la temperatura de ambos elementos (5, 6) de conmutación es sustancialmente la misma, y el segundo régimen de accionamiento es el régimen de accionamiento en el que el periodo de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y el periodo de accionamiento del segundo elemento de conmutación (6) se invierten en cuanto a la duración con respecto al primer régimen de accionamiento, y se obtienen una corriente de la bobina de calentamiento y una salida de calentamiento sustancialmente iguales antes y después de la conmutación entre los regímenes de accionamiento.
2. Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según la reivindicación 1, en el que la parte (8) de control de la salida de calentamiento controla el régimen de accionamiento, de manera que el periodo de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y el periodo de accionamiento del segundo elemento de conmutación (6) estén invertidos en cuanto a la duración y se obtenga sustancialmente la misma salida de calentamiento, cambiando el régimen de accionamiento de sustancialmente (2k-1)/2n, siendo k cualquier entero de 1 a n, a sustancialmente 1-((2k-1)/2n), siendo k cualquier entero de 1 a n.
3. Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según la reivindicación 1, en el que la parte (8) de control de la salida de calentamiento controla la salida de calentamiento de la bobina de calentamiento (1) mediante el control de la frecuencia de accionamiento del elemento (5, 6) de conmutación.
4. Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según la reivindicación 1, en el que la parte (8) de control de la salida de calentamiento controla la salida de calentamiento de la bobina de calentamiento (1) mediante el control del voltaje alimentado al inversor (7).
5. Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según la reivindicación 1, que comprende además:
una parte (16, 17) de detección de la temperatura de elementos de conmutación para detectar la temperatura del elemento (5, 6) de conmutación,
en el que la parte (8) de control de la salida de calentamiento, sobre la base de una salida de detección de la parte (16, 17) de detección de temperatura de elementos de conmutación, cambia el régimen de accionamiento, de tal manera que los periodos de accionamiento del primer elemento de conmutación (5) y el segundo elemento de conmutación (6) se inviertan en cuanto a la duración y se obtenga sustancialmente la misma salida de calentamiento.
6. Dispositivo de cocción de calentamiento por inducción según la reivindicación 1, en el que la carga (2) está realizada con metal no magnético de baja resistividad.
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