Procedimiento y dispositivo de determinación de la potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse.

Procedimiento de determinación de la potencia instantánea suministrada por mediosde inducción asociados a un recipiente que va a calentarse,

estando integrados losmedios de inducción en un circuito resonante (L, C, R) alimentado, a partir de unaalimentación de red eléctrica principal que presenta una tensión de red eléctricaprincipal predefinida, mediante un dispositivo de alimentación de ondulador quecomprende un interruptor (IGBT) montado en serie con el circuito resonante (L, C, R)y un diodo de rueda libre (D) montado en paralelo con el interruptor (IGBT), teniendoel interruptor (IGBT) una relación cíclica de conducción (Δ) dada y estando reguladoa una frecuencia de conmutación correspondiente a un periodo de regulación (T),caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- medición de una primera corriente de cresta (It) que circula en dicho interruptor(IGBT);

- medición de una segunda corriente de cresta (Id) que circula en dicho diodo derueda libre (D); y

- determinación de la potencia instantánea suministrada por los medios de inducciónasociados a dicho recipiente que va a calentarse por medio de una función biyectivaque asocia dicha potencia instantánea a un cuádruple de valores de la primeracorriente de cresta (It), de la segunda corriente de cresta (Id), de dicha relacióncíclica (Δ) del interruptor (IGBT) y del periodo de regulación (T).

Procedimiento y dispositivo de determinación de la potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse

La presente invención se refiere a un procedimiento de determinación de la potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse.

Se refiere de manera general al campo del calentamiento por inducción, y concretamente a las placas de cocción por inducción que comprenden uno o varios focos de inducción adaptados para calentar un recipiente colocado sobre un foco.

Se sitúa más particularmente en el campo de las placas de cocción en las que cada zona o foco de cocción está controlado por un único elemento de potencia integrado en un dispositivo de alimentación de ondulador.

Un dispositivo de alimentación de ondulador de este tipo se describe concretamente en el documento WO 2007/042315 en el que los medios de inducción integrados en un circuito resonante se alimentan a partir de un dispositivo de alimentación de ondulador que comprende un interruptor, del tipo de un transistor de tensión regulada, conocido con el nombre IGBT (acrónimo del término inglés “Insulated Gate Bipolar Transistor”) , montado en serie con el circuito resonante.

Este interruptor está a su vez montado en paralelo con un diodo de rueda libre.

Un dispositivo de alimentación de ondulador de este tipo funciona según una frecuencia de conmutación del interruptor, correspondiente a un periodo de regulación T.

Este interruptor también está asociado a una relación cíclica de conducción º, º inferior a 1, definida de tal manera que el interruptor se conmuta en posición de encendido durante una duración ºT del periodo de regulación T. Esta duración ºT corresponde por tanto al periodo de conducción del interruptor y del diodo de rueda libre para cada periodo de regulación T.

Al modificar la frecuencia de conmutación y/o la alternancia de los periodos de funcionamiento o no del dispositivo de alimentación de ondulador, es posible ajustar la potencia suministrada por los medios de inducción, concretamente para satisfacer una potencia de consigna demandada por un usuario de la placa de cocción por inducción.

Esta regulación de la potencia suministrada por los medios de inducción a un recipiente que va a calentarse necesita que se conozca la potencia suministrada por los medios de inducción.

El documento WO 2007/042315 propone un dispositivo de calentamiento por inducción en el que la potencia suministrada por los medios de inducción se calcula a partir de una media en el tiempo de la corriente medida al nivel del interruptor y del diodo de rueda libre, multiplicando el valor medio de esta corriente por un valor eficaz de la tensión alterna de la alimentación de red eléctrica principal.

Sin embargo, este documento sólo describe la determinación de una potencia media suministrada por los medios de inducción al recipiente.

La presente invención tiene como objetivo proponer un procedimiento de determinación de una potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse, que permite conocer de manera permanente la potencia instantánea suministrada por los medios de inducción.

Para ello, la presente invención se refiere a un procedimiento de determinación de la potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse, estando integrados los medios de inducción en un circuito resonante alimentado, a partir de una alimentación de red eléctrica principal que presenta una tensión de red eléctrica principal predefinida, mediante un dispositivo de alimentación de ondulador que comprende un interruptor montado en serie con el circuito resonante y un diodo de rueda libre montado en paralelo con el interruptor, teniendo el interruptor una relación cíclica de conducción dada y estando regulado a una frecuencia de conmutación correspondiente a un periodo de regulación.

Según la invención, el procedimiento de determinación de la potencia instantánea comprende las siguientes etapas:

- medición de una primera corriente de cresta que circula en el interruptor;

- medición de una segunda corriente de cresta que circula en el diodo de rueda libre; y

- determinación de la potencia instantánea suministrada por los medios de inducción asociados al recipiente que va a calentarse por medio de una función biyectiva que asocia la potencia instantánea a un cuádruple de valores de la primera corriente de cresta, de la segunda corriente de cresta, de la relación cíclica del interruptor y del periodo de regulación.

El solicitante ha podido demostrar que en el caso de la alimentación de medios de inducción mediante un único elemento de potencia integrado en el dispositivo de alimentación de ondulador, era posible obtener la potencia instantánea suministrada por los medios de inducción mediante el conocimiento de dos valores de la corriente en instantes precisos.

Por tanto es posible mediante sencillas mediciones de la corriente que circula durante un periodo de conducción del interruptor y del diodo de rueda libre del dispositivo de alimentación de ondulador determinar de manera directa la potencia instantánea suministrada por los medios de inducción.

Este valor de potencia instantánea puede utilizarse a continuación de manera óptima en un bucle de regulación con el fin de determinar la potencia media suministrada por estos medios de inducción a un recipiente que va a calentarse y subordinar esta potencia media a una potencia de consigna asociada a estos medios de inducción para el calentamiento del recipiente.

En la práctica, la primera corriente de cresta es igual a la corriente que circula en el interruptor al final de un periodo de conducción del interruptor, y la segunda corriente de cresta es igual a la corriente que circula en el diodo de rueda libre al principio de un periodo de conducción del diodo de rueda libre.

Por tanto, la determinación de la potencia instantánea puede realizarse mediante la medición del valor de la corriente al poner en posición de encendido el interruptor y del valor de la corriente al poner en posición de apagado este interruptor.

Según un modo de realización de la invención, las etapas de medir una primera y una segunda corriente de cresta comprenden las siguientes subetapas:

- medición de una corriente que circula en el interruptor y en el diodo de rueda libre; y

- detección del valor de cresta de la primera corriente que circula en el interruptor y de la segunda corriente que circula en el diodo de rueda libre.

Por tanto, esta medición puede ponerse en práctica mediante la adición simple de detectores de valor de cresta en un sistema de mediciones de corriente que circula en el interruptor y el diodo de rueda libre.

Alternativamente, según otro modo de realización, las etapas de medir una primera y una segunda corriente de cresta comprenden las siguientes subetapas:

- medición de una corriente que circula en los medios de inducción;

- determinación del valor de la corriente que circula en los medios de inducción al final del periodo de conducción del interruptor con el fin de determinar el valor de la primera corriente de cresta; y

- determinación del valor de la corriente que circula en los medios de inducción al principio del periodo de conducción del diodo de rueda libre con el fin de determinar el valor de la segunda corriente de cresta.

Correlativamente, la presente invención también se refiere a un dispositivo de determinación de la potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse, estando integrados los medios de inducción en un circuito resonante alimentado, a partir de una alimentación de red eléctrica principal que presenta una tensión de red eléctrica principal predefinida, mediante un dispositivo de alimentación de ondulador que comprende un interruptor montado en serie con el circuito resonante y un diodo de rueda libre montado en paralelo con el interruptor, teniendo el interruptor una relación cíclica de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de determinación de la potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse, estando integrados los medios de inducción en un circuito resonante (L, C, R) alimentado, a partir de una alimentación de red eléctrica principal que presenta una tensión de red eléctrica principal predefinida, mediante un dispositivo de alimentación de ondulador que comprende un interruptor (IGBT) montado en serie con el circuito resonante (L, C, R) y un diodo de rueda libre (D) montado en paralelo con el interruptor (IGBT) , teniendo el interruptor (IGBT) una relación cíclica de conducción ( ) dada y estando regulado a una frecuencia de conmutación correspondiente a un periodo de regulación (T) , caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- medición de una primera corriente de cresta (It) que circula en dicho interruptor (IGBT) ;

- medición de una segunda corriente de cresta (Id) que circula en dicho diodo de rueda libre (D) ; y

- determinación de la potencia instantánea suministrada por los medios de inducción asociados a dicho recipiente que va a calentarse por medio de una función biyectiva que asocia dicha potencia instantánea a un cuádruple de valores de la primera corriente de cresta (It) , de la segunda corriente de cresta (Id) , de dicha relación cíclica ( ) del interruptor (IGBT) y del periodo de regulación (T) .

2. Procedimiento de determinación de la potencia instantánea según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera corriente de cresta (It) es igual a la corriente que circula en el interruptor (IGBT) al final de un periodo de conducción ( T) del interruptor (IGBT) .

3. Procedimiento de determinación de la potencia instantánea según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicha segunda corriente de cresta (Id) es igual a la corriente que circula en dicho diodo de rueda libre (D) al principio de un periodo de conducción ( T) de dicho diodo de rueda libre (D) .

4. Procedimiento de determinación de la potencia instantánea según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichas etapas de medir una primera y una segunda corriente de cresta comprenden las siguientes subetapas:

- medición de una corriente (iIGBT, iD) que circula en dicho interruptor (IGBT) y en dicho diodo de rueda libre (D) ; y

- detección del valor de cresta (It, Id) de dicha primera corriente que circula en el interruptor (IGBT) y de dicha segunda corriente que circula en dicho diodo de rueda libre (D) .

5. Procedimiento de determinación de la potencia instantánea según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichas etapas de medir una primera y una segunda corriente de cresta comprenden las siguientes subetapas:

- medición de una corriente (iL) que circula en dichos medios de inducción;

- determinación del valor de dicha corriente (iL) que circula en los medios de inducción al final del periodo de conducción ( T) de dicho interruptor (IGBT) con el fin de determinar el valor de dicha primera corriente de cresta (It) ; y

- determinación del valor de la corriente (iL) que circula en los medios de inducción al principio del periodo de conducción ( T) de dicho diodo de rueda libre (D) con el fin

de determinar el valor de dicha segunda corriente de cresta (Id) .

6. Procedimiento de determinación de la potencia instantánea según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha etapa de determinar la potencia instantánea se pone en práctica seleccionando un valor de potencia instantánea en una tabla de cuatro dimensiones que asocia cada cuádruple de valores de la primera corriente de cresta (It) , de la segunda corriente de cresta (Id) , de la relación cíclica ( ) del interruptor (IGBT) y del periodo de regulación (T) a un valor único de potencia instantánea.

7. Dispositivo de determinación de la potencia instantánea suministrada por medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse, estando integrados los medios de inducción en un circuito resonante (L, C, R) alimentado, a partir de una alimentación de red eléctrica principal que presenta una tensión de red eléctrica principal predefinida, mediante un dispositivo de alimentación de ondulador que comprende un interruptor (IGBT) montado en serie con el circuito resonante (L, C, R) y un diodo de rueda libre (D) montado en paralelo con el interruptor (IGBT) , teniendo el interruptor (IGBT) una relación cíclica de conducción ( ) dada y estando regulado a una frecuencia de conmutación correspondiente a un periodo de regulación (T) , caracterizado porque comprende:

- medios de medición (41) de una primera corriente de cresta (It) que circula en dicho interruptor (IGBT) ;

- medios de medición (41) de una segunda corriente de cresta (Id) que circula en dicho diodo de rueda libre (D) ; y

- medios de determinación de la potencia instantánea (42) suministrada por los medios de inducción asociados a dicho recipiente que va a calentarse por medio de una función biyectiva que asocia dicha potencia instantánea a un cuádruple de valor de la primera corriente de cresta (It) , de la segunda corriente de cresta (Id) , de dicha relación cíclica ( ) del interruptor (IGBT) y del periodo de regulación (T) .

8. Dispositivo de determinación de la potencia instantánea según la reivindicación 7, caracterizado porque los medios de medición (41) de una primera y de una segunda corriente de cresta (it, id) comprenden medios de medición (60) de una corriente (iIGBT, iD) que circula en dicho interruptor (IGBT) y el diodo de rueda libre (D) y medios de detección (61, 62) de un valor de cresta de dicha corriente (iIGBT, iD) .

9. Dispositivo de determinación de la potencia instantánea según la reivindicación 7, caracterizado porque dichos medios de medición (41) de una primera y de una segunda corriente de cresta (it, id) comprenden medios de medición (50) de una corriente (iL) que circula en los medios de inducción, estando asociados dichos medios de medición (50) a medios de sincronización con medios de regulación (43) de dicho interruptor (IGBT) y estando adaptados para memorizar el valor de dicha corriente (iL) al principio y al final del periodo de conducción ( T) del interruptor (IGBT) y del diodo de rueda libre (D) .

10. Aparato de cocción por inducción, que comprende al menos un foco de cocción (F1, F2, F3, F4) asociado a medios de inducción, caracterizado porque comprende un dispositivo de determinación de la potencia instantánea (40) según una de las reivindicaciones 7 a 9.

11. Aparato de cocción por inducción según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende medios de regulación (43) del dispositivo de alimentación de ondulador adaptados para controlar el funcionamiento de dicho dispositivo de alimentación

ondulador en función de la potencia instantánea suministrada por dichos medios de inducción asociados a un recipiente que va a calentarse y de una potencia de consigna asociada a dicho foco de cocción (F1, F2, F3, F4) .