MULTIPLEXACIÓN DE CARGAS DE CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN.

Multiplexación de cargas de calentamiento por inducción.

Se prevé un método para multiplexar al menos dos cargas de calentamiento por inducción a través de un dispositivo electrónico de conexión utilizado para cada carga,

donde las al menos dos cargas de calentamiento por inducción están inactivas durante un intervalo de tiempo predeterminado desconectándose los dispositivos electrónicos de conexión respectivos, siendo dispuesto dicho intervalo de tiempo predeterminado en un intervalo de supresión con respecto a dicha multiplexación. Además, se propone un circuito acorde y un dispositivo doméstico de calentamiento que comprende tal circuito.

Multiplexación de cargas de calentamiento por inducción.

La invención se refiere a un método para multiplexar cargas de calentamiento por inducción, a un circuito acorde, y a un dispositivo doméstico de calentamiento que comprende tal circuito.

Se puede conseguir multiplexar temporalmente cargas domésticas de calentamiento por inducción usándose interruptores unipolares bidireccionales, o usándose interruptores bipolares bidireccionales. Por ejemplo, se puede usar cualquier tipo de transistor con un diodo intrínseco o con un diodo en antiparalelo externo. Además, se pueden usar dispositivos electrónicos o electromecánicos para fines de conexión. Por ejemplo, se puede utilizar un triac (triodo para corriente alterna) , en lo que los triacs son usados a frecuencias de conmutación bajas (hasta 1 kHz) , por ejemplo, para el control motriz o para fines de reducción luminosa.

La figura 1 muestra un grupo ejemplar de interruptores compuestos, por ejemplo, IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) , que proporcionan frecuencias de conmutación de hasta decenas de kHz. Una disposición 101 muestra un enfoque convencional que comprende dos IGBT y dos diodos, una implementación 102 representa dos IGBT de bloqueo inverso, y un ejemplo 103 muestra cuatro diodos y una implementación de IGBT único.

Además, la conexión puede ser llevada a cabo a través de relés electromagnéticos, los cuales pueden estar incorporados en configuraciones unipolares de tiro único (SPST, o Single Pole Single Throw) o unipolares de doble tiro (SPDT, o Single Pole Double Throw) . La configuración de SPDT permite directamente multiplexar dos cargas como se muestra, por ejemplo, en la EP 0 971 562.

La figura 2 muestra una implementación de configuraciones de SPST y SPDT que utilizan triacs y relés. Una columna 201 muestra símbolos esquemáticos, una columna 202 muestra una implementación de relé, y una columna 203 muestra una implementación de triac de configuraciones de SPST y SPDT.

Ha de señalarse que cualquier funcionalidad de multiplexación o cualquier matriz de enrutamiento de complejidad aumentada puede ser implementada usándose dispositivos de SPST. La figura 3 muestra un símbolo 301 de un multiplexor (una entrada y N salidas) y una implementación 302 correspondiente que usa triacs.

La multiplexación temporal requiere que las cargas y los inversores sean dispuestos usándose una matriz de enrutamiento que esté configurada para valores de baja frecuencia (por debajo de 1 kHz) para que un dispositivo bipolar como dicho triac funcione adecuadamente. El dispositivo bipolar, no obstante, al conectar a frecuencias bajas, necesita permitir que corrientes de alta frecuencia (en el orden de decenas de kHz) sean pasadas a través de dicho dispositivo. Además, una tensión a través del triac puede variar con rapidez (en el orden de decenas de kHz) durante el estado de bloqueo del triac; en tal caso, el triac necesita bloquear las tensiones oscilantes sin fuga significativa alguna.

La figura 4A muestra una aplicación de baja frecuencia de un triac 401, que está dispuesto en serie con una carga inductiva que comprende un inductor 402 y un resistor 403. La carga inductiva está conectada a una tensión AC de frecuencia de conmutación de 50/60 Hz a través de dicho triac 401, donde el triac 401 lleva a cabo un control de fase. La frecuencia de la corriente que fluye a través del triac y la frecuencia de conmutación del dispositivo son la misma.

La figura 4B muestra un comportamiento del circuito de la figura 4A en caso de una carga principalmente resistiva (R >> ωL) . Un funcionamiento del triac 401 es retrasado basándose en un retraso Δθ introducido en forma de onda de control de puerta con respecto al paso por cero de la corriente. Una desconexión del triac 401 tiene lugar en el siguiente paso por cero de la corriente después de que la señal de puerta vG del triac haya sido desactivada. El triac permanece desconectado hasta que dicha señal de puerta vG sea activada de nuevo.

La figura 4C muestra un comportamiento del circuito de la figura 4A en caso de una carga principalmente inductiva (R << ωL) . Aquí, tiene lugar un desfase entre la tensión a través del inductor vL y la corriente iL, y una oscilación transitoria de la tensión dvL/dt significativa puede ser evidente en el momento en el que la corriente es retirada del circuito. Tal oscilación transitoria de la tensión dvL/dt puede conducir a una activación deficiente del triac 401. Para evitar este problema, un circuito amortiguador RC es dispuesto en paralelo con el triac para reducir cualquiera de tales oscilaciones transitorias de la tensión. Además, los fabricantes introdujeron triacs sin amortiguador que hacen frente a valores dv/dt elevados.

El problema a resolver es superar las desventajas mencionadas arriba y, en particular, proporcionar un enfoque eficaz para controlar dispositivos de conexión, en particular, triacs, cuando son utilizados para multiplexación temporal de cargas domésticas de calentamiento por inducción.

Este problema es resuelto de conformidad con las características de las reivindicaciones independientes. Otras formas de realización resultan de las reivindicaciones dependientes.

Con el fin de superar este problema, se prevé un método para multiplexar al menos dos cargas de calentamiento por inducción a través de un dispositivo electrónico de conexión utilizado para cada carga,

- donde las al menos dos cargas de calentamiento por inducción están inactivas durante un intervalo de tiempo predeterminado desconectándose los dispositivos electrónicos de conexión respectivos,

- siendo dispuesto dicho intervalo de tiempo predeterminado en un intervalo de supresión con respecto a dicha multiplexación.

Por lo tanto, el intervalo de supresión es previsto entre las cargas de calentamiento por inducción que están activas (por ejemplo, de manera alternante) . Por ejemplo, si una carga de calentamiento por inducción está desactivada, y otra carga de calentamiento por inducción está activada utilizándose dicha multiplexación, dicho intervalo de supresión no determina una duración para ninguna de las cargas de calentamiento por inducción que estén activadas. Los dispositivos electrónicos de conexión pueden ser desactivados durante todo el periodo de tiempo de este intervalo de supresión o durante una parte del mismo.

Esto evita o reduce ventajosamente cualquier oscilación transitoria que pueda conducir a una activación errónea del dispositivo electrónico de conexión, y reduce o elimina de manera eficaz la corriente de la carga de calentamiento por inducción.

Dicha multiplexación puede proporcionar una activación alternante de una o más cargas de calentamiento por inducción. En particular, si al menos una carga de calentamiento por inducción está activa, al menos otra carga de calentamiento por inducción puede estar inactiva (por ejemplo, todas las cargas de calentamiento por inducción restantes pueden estar inactivas) . A este respecto, "inactivo" significa que no hay activación a través del dispositivo electrónico de conexión dispuesto para esta carga de calentamiento por inducción respectiva. Por consiguiente, "activo" significa que el dispositivo de conexión activa su carga de calentamiento por inducción asociada.

Tal y como se ha indicado, se puede prever un dispositivo electrónico de conexión para cada carga de calentamiento por inducción. Así, este dispositivo electrónico de conexión puede activar/desactivar su carga de calentamiento por inducción y permitir así multiplexar entre varias cargas de calentamiento por inducción. La multiplexación puede ser controlada por una unidad de control central que active y/o desactive los dispositivos electrónicos de conexión de manera correspondiente.

También es una opción que más de una carga de calentamiento por inducción esté asociada con un dispositivo electrónico de conexión.

En una forma de realización, un convertidor que accione las al menos dos cargas de calentamiento por inducción es desconectado al menos parcialmente durante el intervalo de tiempo predeterminado.

Dicho convertidor puede controlar la carga de calentamiento por inducción y el dispositivo electrónico de conexión, donde el dispositivo electrónico de conexión y la carga de calentamiento por inducción están conectados en serie. El convertidor puede controlar varias de tales cargas de calentamiento por inducción con...

1. Método para multiplexar al menos dos cargas de calentamiento por inducción a través de un dispositivo electrónico de conexión utilizado para cada carga;

- donde las al menos dos cargas de calentamiento por inducción están inactivas durante un intervalo de tiempo predeterminado desconectándose los dispositivos electrónicos de conexión respectivos,

- siendo dispuesto dicho intervalo de tiempo predeterminado en un intervalo de supresión con respecto a dicha multiplexación.

2. Método según la reivindicación 1, donde un convertidor que acciona las al menos dos cargas de calentamiento por inducción es desconectado al menos parcialmente durante el intervalo de tiempo predeterminado.

3. Método según la reivindicación 2, donde dicho convertidor es desconectado durante la duración del intervalo de supresión.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, donde dicho convertidor es un inversor resonante de semipuente o un inversor resonante de puente completo, donde las cargas de calentamiento por inducción son, en particular, conectadas a la salida de dicho convertidor.

5. Método según la reivindicación 4, donde la al menos una carga de calentamiento por inducción es conectada a una toma central entre interruptores de dicho convertidor.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, donde dicho dispositivo electrónico de conexión comprende al menos uno de los siguientes componentes:

- un triac (triodo para corriente alterna) ;

- un triac sin amortiguador;

- un transistor;

- un MOSFET (transistor de efecto de campo metal-óxido semiconductor) ;

- un IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) .

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, donde el intervalo de tiempo predeterminado es dimensionado de tal modo que un capacitor que está dispuesto en la entrada del inversor puede ser descargado sustancialmente durante dicho intervalo de tiempo predeterminado.

8. Circuito que comprende

- al menos dos cargas de calentamiento por inducción que son controladas por un dispositivo electrónico de conexión, donde dichas al menos dos cargas de calentamiento por inducción están siendo multiplexadas;

- una unidad de control para accionar dichos dispositivos electrónicos de conexión de tal modo que las al menos dos cargas de calentamiento están inactivas durante un intervalo de tiempo predeterminado desconectándose los dispositivos electrónicos de conexión respectivos, donde dicho intervalo de tiempo predeterminado es dispuesto en un intervalo de supresión con respecto a dicha multiplexación.

9. Circuito según la reivindicación 8, que comprende un convertidor para accionar las al menos dos cargas de calentamiento por inducción, donde el convertidor es desconectado al menos parcialmente durante el intervalo de tiempo predeterminado, en particular, durante la duración del intervalo de supresión.

10. Circuito según cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, donde dicho convertidor es un inversor resonante de puente completo o un inversor resonante de semipuente.

11. Dispositivo doméstico de calentamiento que comprende el circuito según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10.