Procedimiento y dispositivo de determinación de una potencia mínima continua inducida, en particular en un aparato de cocción por inducción.

Procedimiento de determinación de una potencia mínima continua inducida en un recipiente asociado a mediosde inducción,

estando dichos medios de inducción integrados en un circuito resonante (L, C, R) alimentado porun dispositivo inversor de alimentación que comprende un interruptor (IGBT) montado en serie con el circuitoresonante (L, C, R) y un diodo de rueda libre (D) montado en paralelo con el interruptor (IGBT), controlándoseel interruptor (IGBT) a una frecuencia de conmutación, caracterizado porque comprende las siguientesetapas:

- medir una corriente (i) que circula en dicho interruptor (IGBT) y dicho diodo de rueda libre (D);

- variar la frecuencia de conmutación dentro de un rango de frecuencias predeterminado; y

- seleccionar una frecuencia de conmutación máxima cuando el valor de la corriente (i) medida al comienzo deun periodo de conmutación del interruptor (IGBT) es sustancialmente igual a un valor umbral máximopredeterminado admisible en dicho interruptor (IGBT).

Procedimiento y dispositivo de determinación de una potencia mínima continua inducida, en particular en un aparato de cocción por inducción La presente invención se refiere a un procedimiento de determinación de una potencia mínima continua inducida en un recipiente asociado a medios de inducción.

También se refiere a un dispositivo de determinación adaptado para poner en práctica el procedimiento de determinación, así como a un aparato de cocción por inducción adaptado para integrar un dispositivo de este tipo de determinación de una potencia mínima continua.

Más particularmente, la presente invención se refiere al campo de los aparatos de cocción por inducción en los que cada zona o área de cocción se dirige por un sólo elemento de potencia integrado en un dispositivo inversor de alimentación.

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

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

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

Este interruptor también está asociado a una relación cíclica de conducción L, L inferior a 1, definida de tal manera que el interruptor se conmuta a la posición de encendido ON durante una duración LT del periodo de control T. Esta duración LT corresponde así al periodo de conducción del interruptor y del diodo de rueda libre para cada periodo de control T.

Al modificar la frecuencia de conmutación del dispositivo inversor de alimentación, es posible ajustar la potencia instantánea suministrada por los medios de inducción a un recipiente de cocción.

En un aparato de cocción por inducción de este tipo, la potencia instantánea inducida en un recipiente está limitada por una potencia máxima continua y una potencia mínima continua relacionadas con el funcionamiento del interruptor de potencia, de tipo IGBT.

En particular, la potencia máxima continua que puede inducirse en un recipiente dado está limitada por la tensión máxima admisible entre los bornes del interruptor.

Por otro lado, la potencia mínima continua que puede inducirse en el recipiente también está limitada por la topología del interruptor.

En efecto, al final del periodo de conducción del interruptor, la corriente que circula en el circuito resonante alimentado por el dispositivo inversor de alimentación oscila libremente hasta el próximo encendido del interruptor, es decir hasta el comienzo del próximo periodo de conmutación.

Mientras que esta corriente sea suficientemente importante, la tensión en los bornes del interruptor se anula y el diodo de rueda libre se vuelve pasante al comienzo del periodo de conmutación.

A la inversa, si la corriente es demasiado pequeña, la tensión en los bornes del interruptor permanece positiva y el diodo de rueda libre se bloquea al comienzo del periodo de conmutación.

En este caso, se observa un pico de corriente en el interruptor, debido a la descarga del condensador de resonancia previsto en el circuito resonante.

Los métodos actuales que permiten determinar la potencia mínima continua que puede inducirse en un recipiente asociado a medios de inducción consisten en determinar la frecuencia de conmutación a la que la corriente que circula en el diodo de rueda libre es sustancialmente nula al comienzo de un periodo de conmutación del interruptor.

Así, la potencia mínima continua corresponde a una frecuencia de conmutación a la que el diodo de rueda libre ya no conduce o lo hace muy débilmente durante el periodo de conducción del interruptor.

No obstante, si esta potencia mínima continua es superior al valor de potencia de consigna demandada, la alimentación de potencia del recipiente debe recortarse en el tiempo con el fin de lograr de media la potencia de consigna demandada.

Este recorte en el tiempo de la alimentación de potencia del recipiente lo percibe mal el usuario que constata un calentamiento a trompicones del contenido del recipiente.

Por otro lado, este recorte genera un nivel de ruido importante a nivel del control de funcionamiento del dispositivo inversor de alimentación.

La presente invención tiene como objetivo de resolver los inconvenientes citados anteriormente y proponer un procedimiento de determinación de una potencia mínima continua inducida en un recipiente, que permita reducir el valor de la potencia mínima continua que puede inducirse en un recipiente asociado a medios de inducción.

Para ello, la presente invención se refiere a un procedimiento de determinación de una potencia mínima continua inducida en un recipiente asociado a medios de inducción, estando los medios de inducción integrados en un circuito resonante alimentado por un dispositivo inversor de alimentación que comprende un interruptor montado en serie con el circuito resonante y un diodo de rueda libre montado en paralelo con el interruptor, controlándose el interruptor a una frecuencia de conmutación.

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

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

-variar la frecuencia de conmutación dentro de un rango de frecuencias predeterminado; y

-seleccionar una frecuencia de conmutación máxima cuando el valor de la corriente medida al comienzo de un periodo de conmutación del interruptor es sustancialmente igual a un valor umbral máximo predeterminado, admisible en el interruptor.

Este procedimiento de determinación de la potencia mínima continua permite aprovechar la capacidad que tiene el interruptor de potencia, de tipo IGBT, para soportar picos de corriente importantes, mientras que estos picos de corriente que circulan en el interruptor y el diodo de rueda libre están limitados en el tiempo.

Así, el valor umbral máximo elegido corresponde a un pico de corriente admisible en el interruptor, es decir que no provoca la destrucción de los componentes electrónicos. Tolerando que el valor de la corriente medida al comienzo de un periodo de conmutación del interruptor pueda alcanzar este valor umbral máximo predeterminado, puede seleccionarse así una frecuencia de conmutación máxima, correspondiente a una potencia mínima continua inducida en un recipiente.

Este periodo mínimo continuo será más pequeño que las potencias mínimas continuas inducidas en el estado de la técnica.

En la práctica, el valor umbral máximo admisible es superior o igual a 40 A, y preferiblemente superior a 60 A.

Estos valores de pico de corriente admisible en el interruptor están bien adaptados a la topología de los interruptores de tipo IGBT puestos en práctica en un dispositivo inversor de alimentación asociado a medios de inducción para calentar un recipiente.

Más precisamente, al comienzo de un periodo de conmutación del interruptor, la corriente que circula en el diodo de rueda libre es sustancialmente nula para una primera frecuencia de conmutación, y la frecuencia de conmutación máxima es superior a la primera frecuencia de conmutación.

Así, la frecuencia de conmutación máxima es superior a la primera frecuencia de conmutación para la que la corriente que circula en el diodo de rueda libre es sustancialmente nula.

La potencia mínima continua es así más pequeña que la potencia mínima continua admitida en el estado de la técnica, correspondiente a la primera frecuencia de conmutación.

Correlativamente, la presente invención también se refiere a un dispositivo de determinación de una potencia mínima continua inducida en un recipiente asociado a medios de inducción, estando los medios de inducción integrados en un circuito resonante alimentado por un dispositivo inversor de alimentación que comprende un interruptor montado en serie con el circuito resonante y un diodo de rueda libre montado en paralelo con el interruptor, controlándose el interruptor a una frecuencia de conmutación.

Según la invención, este dispositivo de determinación comprende:

-medios para medir una corriente que circula en el interruptor y el diodo de rueda libre;

-medios para variar la frecuencia... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de determinación de una potencia mínima continua inducida en un recipiente asociado a medios de inducción, estando dichos medios de inducción integrados en un circuito resonante (L, C, R) alimentado por un dispositivo inversor de alimentación 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) , controlándose el interruptor (IGBT) a una frecuencia de conmutación, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

-medir una corriente (i) que circula en dicho interruptor (IGBT) y dicho diodo de rueda libre (D) ;

-variar la frecuencia de conmutación dentro de un rango de frecuencias predeterminado; y

-seleccionar una frecuencia de conmutación máxima cuando el valor de la corriente (i) medida al comienzo de un periodo de conmutación del interruptor (IGBT) es sustancialmente igual a un valor umbral máximo predeterminado admisible en dicho interruptor (IGBT) .

2. Procedimiento de determinación según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho valor umbral máximo predeterminado es estrictamente positivo, preferiblemente superior o igual a 10 A.

3. Procedimiento de determinación según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicho valor umbral máximo predeterminado es superior o igual a 40 A, y preferiblemente superior a 60 A.

4. Procedimiento de determinación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al comienzo de un periodo de conmutación del interruptor (IGBT) , la corriente (i) que circula en dicho diodo de rueda libre (D) es sustancialmente nula para una primera frecuencia de conmutación, y porque dicha frecuencia de conmutación máxima es superior a dicha primera frecuencia de conmutación.

5. Procedimiento de determinación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la etapa de variación, dicha frecuencia de conmutación se aumenta progresivamente por encima de dicha primera frecuencia de conmutación hasta dicha frecuencia de conmutación máxima.

6. Procedimiento de determinación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende además una etapa de memorización de dicha frecuencia de conmutación máxima que se corresponde con una potencia mínima continua inducida en dicho recipiente asociado a dichos medios de inducción, teniéndose en cuenta dicha frecuencia de conmutación máxima en un procedimiento de control de la potencia proporcionada por dichos medios de inducción al recipiente en función de una potencia de consigna.

7. Dispositivo de determinación de una potencia mínima continua inducida en un recipiente asociado a medios de inducción, estando dichos medios de inducción integrados en un circuito resonante (L, C, R) alimentado por un dispositivo inversor de alimentación 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) , controlándose el interruptor (IGBT) a una frecuencia de conmutación, caracterizado porque comprende:

-medios (50) para medir una corriente (i) que circula en dicho interruptor (IGBT) y dicho diodo de rueda libre (D) ;

-medios (70) para variar la frecuencia de conmutación dentro de un rango de frecuencias predeterminado; y

-medios (70) para seleccionar una frecuencia de conmutación máxima cuando el valor de la corriente (i) medida al comienzo de un periodo de conmutación del interruptor (IGBT) es sustancialmente igual a un valor umbral máximo predeterminado admisible en dicho interruptor (IGBT) .

8. Dispositivo de determinación según la reivindicación 7, caracterizado porque dichos medios (50) para medir la corriente (i) están asociados a medios (60) para detectar un pico de dicha corriente (i) .

9. Dispositivo de determinación según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de detección (60) comprenden un diodo Zener (D1) montado en paralelo a un transformador de corriente (50) , siendo la tensión en la salida de dicho transformador de corriente (50) representativa del valor de la corriente (i) que circula en el interruptor (IGBT) y el diodo de rueda libre (D) .

10. Dispositivo de determinación según la reivindicación 9, caracterizado porque la tensión de avalancha del diodo Zener (D1) es sustancialmente igual al valor de la tensión en la salida del transformador de corriente (50) para una corriente sustancialmente igual al valor umbral máximo predeterminado admisible en dicho interruptor (IGBT) .

11. Aparato de cocción por inducción, que comprende al menos un área de cocción (F1, F2, F3, F4) asociada a medios de inducción, caracterizado porque comprende un dispositivo de determinación según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.

12. Aparato de cocción por inducción según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende medios (12) para controlar el dispositivo inversor de alimentación adaptado para controlar la frecuencia de conmutación dentro de un rango de funcionamiento comprendido entre una frecuencia de conmutación mínima, correspondiente a una tensión máxima aplicable en los bornes del interruptor, y dicha frecuencia de conmutación máxima.