Procedimiento para la alimentación de energía de un dispositivo de calentamiento por inducción (L),

estando previsto para la alimentación de energía una tensión de alimentación alterna y un convertidor de frecuencia (15) con elementos conmutadores controlables (T1, T2), en el cual una frecuencia de trabajo (f) de los elementos conmutadores (T1, T2) o del convertidor de frecuencia (15) vista sobre toda la semionda permanece idéntica a lo largo de una semionda de la tensión de alimentación (Ub), caracterizado por el hecho de que una anchura de impulso (G) de la excitación de los elementos conmutadores (T1, T2) o del convertidor de frecuencia (15) se modifica en el curso de una semionda de tal manera que hasta la mitad de tiempo de la semionda una anchura de impulso (G1) de un primer elemento conmutador (T1) es acortada y una anchura de impulso (G2) de otro elemento conmutador (T2) es alargada, volviendo las anchuras de impulso (G1, G2) nuevamente iguales hasta el final de las semiondas

Procedimiento y disposición para la alimentación de energía de un dispositivo de calentamiento por inducción.

La invención se refiere a un procedimiento para la alimentación de energía de un dispositivo de calentamiento por inducción así como un dispositivo para la alimentación de energía de un dispositivo de calentamiento por inducción.

Dichos dispositivos de calentamiento por inducción se utilizan por ejemplo como bobinas de inducción en encimeras de cocción por inducción. En este caso existe el deseo de potencias cada vez más altas, para poder realizar rápidamente particularmente los procesos de cocción de mayores cantidades de líquido, por ejemplo el agua de pasta.

Actualmente, en aprox. 3,2 kW hay un límite, a partir del cual los convertidores de frecuencia necesarios para la alimentación de energía sobrepasan los valores límite prefijados por normas en lo que concierne los armónicos superiores y las interferencias de red. La causa para los efectos intensos de los armónicos o particularmente del tercer armónico radica esencialmente en que se modifica la permeabilidad de los componentes magnéticos en el convertidor de frecuencia con la amplitud de la corriente del inductor que fluye a través de la bobina de inducción. En altas amplitudes de corriente desciende la permeabilidad de los ferritas o similares que se emplean en una bobina de inducción para la dirección del campo, y también la del material de la olla. Por ello se modifica a su vez la inductividad de la bobina de inducción en el transcurso de una semionda de la tensión de alimentación y por consecuencia también la frecuencia de resonancia de un circuito oscilante en serie, como el que se usa en la alimentación de energía. Por ello finalmente se distorsiona la toma de corriente de la red o desvía en su transcurso del transcurso prefijado de la tensión de alimentación.

Las soluciones para dichos dispositivos de calentamiento por inducción o procedimientos para su alimentación están descritos por ejemplo en la patente DE 10 2005 028 829.4 no divulgada del mismo solicitante. En la misma, para evitar interferencias en la red, se aumenta una frecuencia de trabajo de los elementos conmutadores o del convertidor de frecuencia total en el curso de una semionda y luego se vuelve a bajar. Esta modificación de la frecuencia de trabajo es sin embargo costosa referente a la técnica de control.

Objetivo y solución

La invención se basa en la tarea de crear un procedimiento inicialmente citado así como un dispositivo adecuado para ello, con los cuales pueden ser evitados los problemas del estado de la técnica y pueden ser reducidas particularmente las interferencias en la red o las distorsiones del consumo de corriente de la red de alimentación sin modificación de la frecuencia de trabajo en caso de potencias más altas en dispositivos de calentamiento por inducción.

Esta tarea es resuelta mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1, un dispositivo con las características de la reivindicación 9 así como la aplicación del procedimiento citado para una encimera de cocción por inducción o un dispositivo de calentamiento por inducción. Las configuraciones ventajosas así como preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones ulteriores y en lo sucesivo serán detalladamente descritas. Algunas de las características y propiedades sucesivamente enumeradas se ajustan tanto a este procedimiento como también al dispositivo o a la aplicación. Aquellas se describen parcialmente sólo una vez, rigen sin embargo independientemente tanto para el procedimiento como también para el dispositivo así como para la aplicación. El texto de las reivindicaciones se toma como contenido de la descripción haciendo referencia explícita a las mismas.

Para la alimentación de energía del dispositivo de calentamiento por inducción sirve una tensión de alimentación alterna. Además está previsto un convertidor de frecuencia con elementos conmutadores controlables. Una frecuencia de trabajo de estos elementos conmutadores o del convertidor de frecuencia permanece en este caso igual en el curso de una semionda de la tensión de alimentación alterna visto mediante esta semionda. Según la invención, en una primera configuración básica de la invención se modifica una anchura de impulso de la excitación de los elementos conmutadores o del convertidor de frecuencia en el transcurso de una semionda. Esto ocurre de manera que hasta la mitad de tiempo de una semionda una anchura de impulso de un primer elemento de conexión se hace más corta y una anchura de impulso de otro segundo elemento de conexión se hace más larga. En la segunda mitad de tiempo de la semionda se modifican las anchuras de impulso a su vez de manera que hasta el final de la semionda son de nuevo iguales. Preferiblemente, la suma de las anchuras de impulso (G1, G2) permanece igual. La modificación bien puede tener lugar por cierto de manera no simétrica a esta mitad de tiempo. Las anchuras de impulso ventajosamente se modifican sin embargo simétricamente a la mitad de tiempo.

Un convertidor de frecuencia o la alimentación de energía para el dispositivo de calentamiento por inducción puede presentar un circuito oscilante en serie. Este consiste en una bobina de inducción para la transmisión de potencia, condensadores de circuito oscilante y un semipuente con elementos conmutadores conmutables. Dichos circuitos oscilantes en serie son conocidos fundamentalmente para dispositivos calentadores por inducción.

Así es posible contrarrestar la generación de ondas armónicas en dependencia del desarrollo de la semionda, mediante el cambio de la relación de anchuras de impulso. En este sentido puede así ser reducida la potencia en caso de una frecuencia de trabajo invariable, con lo que una corriente que fluye en un circuito oscilante de la alimentación de energía puede ser mantenido proporcional a la tensión alterna de alimentación. Así las interferencias en la red se reducen y en total son posibles unas potencias más altas para el dispositivo de calentamiento por inducción.

En una configuración ventajosa de la invención, las anchuras de impulso pueden ser modificadas entre un 10% y 40%. De manera especialmente ventajosa, las anchuras de impulso se modifican como máximo un 25%, es decir se reducen o se alargan.

En una segunda configuración básica de la invención, se acortan las dos anchuras de impulso en todos o en dos elementos conmutadores existentes en un circuito oscilante en serie, de tal manera que se prolonguen los tiempos inactivos entre las mismas. También ocurre esto en el curso de una semionda, prolongándose los tiempos inactivos hasta la mitad de tiempo de la semionda y luego vuelven a ser más cortos. En estos tiempos inactivos, ninguno de los elementos conmutadores está excitado. Una modificación de los tiempos inactivos ventajosamente es como máximo de 100%, es decir como máximo una duplicación de los tiempos inactivos entre el tiempo inactivo más corto y el tiempo inactivo más largo. En particular, la modificación máxima ventajosamente se encuentra ligeramente por debajo, por ejemplo en 50% a 80%.

También por la prolongación de los tiempos inactivos entre los impulsos para los elementos conmutadores puede ser reducida ligeramente la potencia en la bobina de inducción para la reducción de las ondas armónicas y por consiguiente para la reducción de las interferencias en la red.

Una reducción de los tiempos de conexión o de las anchuras de impulso de los elementos conmutadores ventajosamente tiene lugar igual como la prolongación de los tiempos inactivos de manera simétrica a la mitad de tiempo de la semionda. Así es posible una excitación y una generación de potencia uniforme.

En otra configuración especialmente preferida de la invención está previsto que una modificación de una anchura de impulso o de un tiempo inactivo por una semionda de tensión de red tenga lugar a ser posible uniforme o repartido. En particular, una repartición de este tipo puede ocurrir de manera que la modificación de la anchura de impulso o del tiempo inactivo corresponda esencialmente a un desarrollo de curvas senoidal.

En otra configuración preferida de la invención se prevé únicamente un mando y ninguna regulación para una modificación de los tiempos de conexión, de las anchuras de impulso o de los tiempos inactivos de los elementos conmutadores. Por ello se puede suprimir la retroalimentación para un bucle de regulación y los gastos, particularmente los gastos por conexionado, son considerablemente más reducidos.