[0001] Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
[0002] Es sind Induktionskochfelder mit einem ersten und einem zweiten Wechselrichter, zwei
Induktoren, die der ersten Heizfrequenzeinheit zugeordnet sind und zwei Induktoren,
die der zweiten Heizfrequenzeinheit zugeordnet sind, bekannt.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung
mit verbessertem Komfort bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
[0004] Die Erfindung geht aus von einer Induktionsheizvorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung,
mit zumindest einer ersten und einer zweiten Heizfrequenzeinheit, zumindest einer
ersten Induktionsheizeinheit, die der ersten Heizfrequenzeinheit zugeordnet ist und
zumindest einer zweiten Induktionsheizeinheit, die der zweiten Heizfrequenzeinheit
zugeordnet ist.
[0005] Es wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung eine Resonanzeinheit aufweist,
der die beiden Induktionsheizeinheiten zugeordnet sind. Unter einer "Heizfrequenzeinheit"
soll insbesondere eine elektrische Einheit verstanden werden, die ein oszillierendes
elektrisches Signal, vorzugsweise mit einer Frequenz von zumindest 1 kHz, insbesondere
von wenigstens 10 kHz, vorteilhaft von mindestens 20 kHz und insbesondere von maximal
100 kHz für eine Induktionsheizeinheit erzeugt. Insbesondere ist die Heizfrequenzeinheit
dazu vorgesehen, eine, von der Induktionsheizeinheit geforderte, maximale elektrische
Leistung von zumindest 1000 W, insbesondere zumindest 2000 W, vorteilhaft zumindest
3000 W und vorzugsweise zumindest 3500 W bereitzustellen. Die Heizfrequenzeinheit
umfasst insbesondere zumindest einen Wechselrichter, der vorzugsweise zumindest zwei,
vorzugsweise in Reihe geschaltete, bidirektionale unipolare Schalter, die insbesondere
von einem Transistor und einer parallel geschalteten Diode gebildet sind, und besonders
vorteilhaft zumindest jeweils einen parallel zu den bidirektionalen unipolaren Schaltern
geschaltete Dämpfungskapazität, die insbesondere von zumindest einem Kondensator gebildet
ist, aufweist. Hierdurch kann eine hochfrequente Energieversorgung der Induktionsheizeinheit
bereitgestellt werden. Ein Spannungsabgriff der Hochfrequenzeinheit ist insbesondere
an einer gemeinsamen Kontaktstelle zweier bidirektionaler unipolarer Schalter angeordnet.
Unter einer "Induktionsheizeinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem
Induktionsheizelement verstanden werden. Insbesondere werden in einem Betriebszustand,
in dem die Induktionsheizeinheit mit hochfrequentem Wechselstrom versorgt wird, alle
Induktionsheizelemente der Induktionsheizeinheit, vorzugsweise gleichzeitig, mit hochfrequentem
Wechselstrom versorgt. Unter einem "Induktionsheizelement" soll insbesondere ein gewickelter
elektrischer Leiter verstanden werden, vorzugsweise in Form einer Kreisscheibe, der
in zumindest einem Betriebszustand von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen wird.
Das Induktionsheizelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, elektrische Energie in
ein magnetisches Wechselfeld umzuwandeln, das dazu vorgesehen ist, in einem metallischen,
vorzugsweise zumindest teilweise ferromagnetischen, Heizmittel, insbesondere einem
Gargeschirr, Wirbelströme und/oder Ummagnetisierungseffekte hervorzurufen, die in
Wärme umgewandelt werden. Darunter, dass eine Induktionseinheit einer Heizfrequenzeinheit
"zugeordnet" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass in jedem Betriebszustand,
in dem die Induktionsheizeinheit von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen wird,
die Induktionsheizeinheit direkt mit der Heizfrequenzeinheit, insbesondere einem Leistungsabgriff
der Heizfrequenzeinheit, verbunden ist und sich insbesondere von einer Induktionsheizeinheit
unterscheidet, die mit mehr als einer Heizfrequenzeinheit direkt verbunden ist. Unter
einer "direkten Verbindung" soll insbesondere eine elektrische Verbindung verstanden
werden, die, zumindest in einem Betriebszustand mit einem Stromfluss von Wechselstrom
über die Verbindung mit einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz, eine Impedanz aufweist,
die von ihrem Betrag her kleiner ist als 10 V/A, insbesondere kleiner ist als 1 V/A,
vorzugsweise kleiner ist als 0,1 V/A und deren Betrag insbesondere über einen Frequenzbereich
von 1 kHz bis 100 kHz um maximal 100 %, insbesondere maximal 40 %, vorteilhaft maximal
10 % und vorzugsweise maximal 3 % schwankt. Unter einer "Resonanzeinheit" soll insbesondere
eine Einheit verstanden werden, die zumindest eine Resonanzkapazität, die vorzugsweise
von zumindest einem Kondensator gebildet ist, umfasst, der vorzugsweise von einer
Dämpfungskapazität und/oder einer Kapazität, die zu einem Schaltelement parallelgeschaltet
ist, verschieden ist. Insbesondere ist eine Resonanzkapazität von einer Kombination
aus Reihen- und Parallelschaltungen von mehreren Kondensatoren gebildet. Die Resonanzkapazität
ist insbesondere Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises, insbesondere eines
elektrischen Reihenschwingkreises. Vorzugsweise ist die Resonanzkapazität in zumindest
einem Betriebszustand, insbesondere über ein Schaltelement, in Reihe mit der Induktionsheizeinheit
geschaltet und ist besonders vorteilhaft dazu vorgesehen, über die Induktionsheizeinheit
durch zumindest eine Heizfrequenzeinheit aufgeladen zu werden, insbesondere wenn die
Induktionsheizeinheit durch die Schaltanordnung auf ein höheres elektrisches Potential
gelegt wird. Die Resonanzkapazität ist insbesondere auf einer, in Richtung eines Leitungspfads
gesehen, von der Frequenzeinheit abgewandten Seite der Induktionsheizeinheit angeordnet.
Insbesondere wird eine Induktionsheizeinheit in einer Vollbrückenschaltung betrieben.
In einer Vollbrückenschaltung ist die Induktionsheizeinheit gemeinsam mit einer, vorzugsweise
in Reihe zur Induktionsheizeinheit geschalteten, Resonanzkapazität zwischen zwei von
Heizfrequenzeinheiten gebildeten Spannungsteilern im Brückenzweig angeordnet. Vorzugsweise
wird eine Induktionsheizeinheit in einer Halbbrückenschaltung betrieben. In einer
Halbbrückenschaltung ist die Induktionsheizeinheit zwischen einem von der Heizfrequenzeinheit
gebildeten Spannungsteiler und einem, von zwei Resonanzkapazitäten gebildeten, Spannungsteiler
im Brückenzweig angeordnet. Darunter, dass eine Induktionsheizeinheit einer Resonanzeinheit
"zugeordnet" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Induktionsheizeinheit
in jedem Betriebszustand, in dem sie von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen
wird, mit der Resonanzeinheit direkt verbunden ist. Insbesondere weist die Induktionsheizvorrichtung
eine Steuereinheit auf, die dazu vorgesehen ist, die Induktionsheizeinheiten in einem
Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung gleichzeitig zu betreiben. Unter einer "Steuereinheit"
soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, die vorzugsweise in
einer Steuer- und/oder Regeleinheit einer Induktionsheizvorrichtung zumindest teilweise
integriert ist und die vorzugsweise dazu vorgesehen ist, zumindest die Heizfrequenzeinheiten
zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit
und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin
gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit
ausgeführt zu werden. Unter einem "Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung" soll insbesondere
ein Modus verstanden werden, in dem zwei Induktionsheizeinheiten gleichzeitig mit
unterschiedlichen Heizfrequenzeinheiten direkt verbunden sind und in dem die Heizfrequenzeinheiten
über die beiden Induktionsheizeinheiten miteinander verbunden sind. In diesem Modus
arbeiten die Heizfrequenzeinheiten vorzugsweise bei gleicher eingestellter Frequenz
und eine über die Induktionsheizeinheiten abgegebene Leistung ist insbesondere von
der eingestellten Frequenz, einer Phasenverschiebung der Schaltzeitpunkte der Heizfrequenzeinheiten
gegeneinander und/oder einem Tastverhältnis der erzeugten hochfrequenten Wechselströme
abhängig. Es kann insbesondere ein verbesserter Komfort erreicht werden, da in einem
Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung die Heizfrequenzeinheiten mit gleicher Frequenz
betrieben werden, und so hörbare, akustische Phänomene, die auf der Differenz zwischen
den Frequenzen der Heizfrequenzeinheiten beruhen, vermieden werden können.
[0006] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Heizfrequenzeinheiten dazu vorgesehen sind,
über eine einzelne Phase betrieben zu werden. Insbesondere ist ein einzelner, an die
Phase angeschlossener Gleichrichter vorgesehen, von dem die Heizfrequenzeinheiten
mit pulsierender Gleichspannung versorgt werden. Es können insbesondere Kosten und/oder
Bauteile gespart werden.
[0007] In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung
zumindest eine dritte Induktionsheizeinheit, die der ersten Heizfrequenzeinheit zugeordnet
ist, zumindest eine vierte Induktionsheizeinheit, die der zweiten Heizfrequenzeinheit
zugeordnet ist und eine weitere Resonanzeinheit, der die dritte und vierte Induktionsheizeinheit
zugeordnet sind, aufweist. Es kann insbesondere eine Komforterhöhung erreicht werden.
[0008] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung jeweils eine Schalteinheit
aufweist, die zwischen der Heizfrequenzeinheit und den zumindest zwei zugeordneten
Induktionsheizeinheiten angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, jeweils eine direkte
Verbindung zwischen der Heizfrequenzeinheit und einer der zugeordneten Induktionsheizeinheiten
herzustellen. Unter einer "Schalteinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest
einem Schaltelement verstanden werden. Insbesondere weist die Schalteinheit zumindest
einen Eingang, insbesondere genau einen Eingang, und zumindest einen ersten und einen
zweiten Ausgang auf. Insbesondere weist die Schalteinheit zumindest zwei Schaltzustände
auf. In einem ersten Schaltzustand ist der Eingang mit dem ersten Ausgang direkt verbunden
und in einem zweiten Schaltzustand ist der Eingang mit dem zweiten Ausgang direkt
verbunden. Insbesondere ist der Eingang mit maximal einem Ausgang gleichzeitig direkt
verbunden. Vorzugsweise ist der Eingang mit der Heizfrequenzeinheit direkt verbunden
und die Ausgänge sind jeweils mit unterschiedlichen Heizfrequenzeinheiten direkt verbunden.
Es kann insbesondere eine gute Flexibilität erreicht werden.
[0009] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Induktionsheizvorrichtung zumindest eine Steuereinheit
aufweist, die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus eine der Induktionsheizeinheiten
abwechselnd in zumindest zwei unterschiedlichen Betriebsarten zu betreiben. Darunter,
dass eine Induktionsheizeinheit "abwechselnd" in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben
wird, soll insbesondere verstanden werden, dass zwischen zwei Betriebsabschnitten
der gleichen Betriebsart zumindest ein Betriebsabschnitt einer anderen Betriebsart
liegt. Insbesondere sind direkt aufeinanderfolgende Betriebsabschnitte unterschiedlicher
Betriebsarten mit maximal 2s, insbesondere maximal 0,5 s, vorteilhaft maximal 100
ms, vorzugsweise maximal 10 ms beabstandet. Vorzugsweise sind Startpunkte von Betriebsabschnitten
der gleichen Betriebsart mit maximal 10 s, insbesondere maximal 7 s, vorteilhaft maximal
5 s und vorzugsweise maximal 3 s beabstandet. Insbesondere beträgt ein Abstand zweier
Startpunkte direkt aufeinanderfolgender Betriebsabschnitte beliebiger Betriebsarten
ein Vielfaches von 50 ms bzw. ein Vielfaches von 100 ms. Unter einem "Betriebabschnitt"
einer Betriebsart soll insbesondere ein Zeitraum verstanden werden, in dem die Induktionsheizeinheit
kontinuierlich mit einem hochfrequenten Wechselstrom betrieben wird, der insbesondere
zumindest eine Heizfrequenz aufweist, die größer als 1 kHz ist, und in dem die Induktionsheizeinheit
eine Leistung bezieht, die insbesondere größer als 50 W und vorzugsweise größer als
100 W ist. Unter einer "Betriebsart" soll insbesondere ein Standardmodus, ein Modus
mit phasenverzögerter Ansteuerung oder ein Modus mit abwechselndem Rückfluss verstanden
werden. Unter einem "Standardmodus" soll insbesondere ein Modus einer Induktionsheizeinheit
verstanden werden, in dem die Induktionsheizeinheit mit hochfrequentem Wechselstrom
durchflossen wird und sich von einer Induktionsheizeinheit unterscheidet, die direkt
mit einer weiteren Induktionsheizeinheit verbunden ist, die gleichzeitig von hochfrequentem
Wechselstrom durchflossen wird. Unter einem "Modus mit abwechselndem Rückfluss" einer
Induktionsheizeinheit soll insbesondere ein Modus verstanden werden, bei dem die,
der Induktionsheizeinheit zugeordnete, Heizfrequenzeinheit über die Induktionsheizeinheit
und eine weitere Induktionsheizeinheit mit einer weiteren Heizfrequenzeinheit verbunden
ist und bei dem die Heizfrequenzeinheiten abwechselnd betrieben werden, also insbesondere
innerhalb von 2 s zumindest jeweils 1 mal, insbesondere zumindest 2 mal, vorteilhaft
zumindest 4 mal und vorzugsweise zumindest 10 mal, aktiv sind. Vorzugsweise ist dabei
gleichzeitig maximal eine der Induktionsheizeinheiten aktiv. Es kann insbesondere
eine hohe Flexibilität erreicht werden.
[0010] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung
ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung
und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren
Kombinationen zusammenfassen.
[0011] Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Induktionskochfeld in einer schematischen Ansicht von oben und
- Fig. 2
- eine erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung in einer schematischen Ansicht.
[0012] Figur 1 zeigt ein als Induktionskochfeld ausgebildetes Hausgerät 10 mit einer als
Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildeten Induktionsheizvorrichtung 12 mit vier
Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26, die jeweils ein als Induktor ausgebildetes
Induktionsheizelement aufweisen. Die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 sind unter
einer Kochfeldplatte 14 angeordnet. Weiterhin weist die Induktionsheizvorrichtung
12 ein von einer einzelnen Phase 16 eines Drei-Phasen-Hausanschlusses betriebenes
Leistungsmodul 18 auf, das dazu vorgesehen ist, die Induktionsheizeinheiten 20, 22,
24, 26 mit hochfrequentem Wechselstrom mit einer Schaltfrequenz zwischen 20 kHz und
100 kHz zu versorgen. Dazu weist das Leistungsmodul 18 zwei Heizfrequenzeinheiten
30, 32 auf, die dazu vorgesehen sind, über die einzelne Phase 16 betrieben zu werden
und die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 zu versorgen (Fig. 2). Die Schaltfrequenz
der Heizfrequenzeinheiten 30, 32 ist unter anderem abhängig von einer für die Induktionsheizeinheit
20, 22, 24, 26 über eine Bedieneinheit 28 angeforderten Heizleistung und einem Gargeschirr,
das in einer Kochzone auf der Kochfeldplatte 14 über der Induktionsheizeinheit 20,
22, 24, 26 angeordnet ist, und wird durch eine Steuereinheit 34 der Induktionsheizvorrichtung
12 bestimmt. Die Steuereinheit 34 weist eine Recheneinheit, eine Speichereinheit und
ein in der Speichereinheit hinterlegtes Betriebsprogramm auf, das dazu vorgesehen
ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden.
[0013] Figur 2 zeigt eine Schaltung für die Induktionsheizvorrichtung 12. Eine an einer
Phase 16 anliegende Netzspannung zwischen 220 V und 230 V mit einer Netzfrequenz zwischen
49 Hz und 51 Hz wird in einem Gleichrichter 36 gleichgerichtet und in einer Pufferkapazität
38 teilweise gespeichert. Die Pole der Pufferkapazität 38 bilden zwei Außenkontakte
40, 42 zwischen denen eine pulsierende Gleichspannung anliegt. Die Heizfrequenzeinheiten
30, 32 sind zwischen den Außenkontakten 40, 42 angeordnet und wandeln die pulsierende
Gleichspannung in hochfrequenten Wechselstrom um. Die Heizfrequenzeinheiten 30, 32
weisen dazu jeweils zwei zwischen den Außenkontakten 40, 42 in Reihe geschaltete,
als bidirektionale unipolare Schalter ausgebildete, Schaltelemente 44, 46 mit jeweils
einem parallelgeschalteten Dämpfungskondensator 48, 50 auf. Die Schaltelemente 44,
46 sind jeweils von einem IGBT 52, 54 (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode)
und einer parallelgeschalteten Diode 56, 58 gebildet. Ein Spannungsabgriff 60, 62
ist jeweils an einem gemeinsamen Kontakt der beiden IGBTs 52, 54 angeordnet. Die Steuereinheit
34 verursacht durch abwechselnde, hochfrequente Ansteuerung der beiden IGBTs 52, 54
am Spannungsabgriff 60 eine hochfrequente Wechselspannung mit pulsierender Amplitude,
der bei Anschluss einer Induktionsheizeinheit 20, 22, 24, 26 ein hochfrequenter Wechselstrom
folgt. Die Spannungsabgriffe 60, 62 der Heizfrequenzeinheiten 30, 32 sind jeweils
mit einer Schalteinheit 64, 65, die jeweils ein, von einem Relais gebildetes, Schaltelement
aufweisen, direkt verbunden. Die Schaltelemente sind als zweipolige Wechselschalter
ausgebildet und dazu vorgesehen, eine der Induktionsheizeinheiten 20, 22, bzw. 24,
26 mit der Heizfrequenzeinheit 30 bzw. 32 direkt zu verbinden. Die Schalteinheiten
64, 65 weisen jeweils einen Eingang und zwei Ausgänge und zwei Schaltzustände auf.
In einem ersten Schaltzustand ist der Eingang mit dem ersten Ausgang direkt verbunden
und in einem zweiten Schaltzustand sind der Eingang und der zweite Ausgang direkt
verbunden (in der Darstellung ist der Eingang jeweils links und der erste Ausgang
rechts oben angeordnet). Ein Eingang der Schalteinheit 64, 65 ist jeweils mit dem
Spannungsabgriff 60, 62 der Heizfrequenzeinheit 30, 32 direkt verbunden. Die Induktionsheizeinheiten
20, 22 sind mit Ausgängen der Schalteinheit 64 direkt verbunden und somit der Heizfrequenzeinheit
30 zugeordnet. Die Induktionsheizeinheiten 24, 26 sind mit Ausgängen der Schalteinheit
65 direkt verbunden und somit der Heizfrequenzeinheit 32 zugeordnet. Die Induktionsheizeinheiten
20, 24 bzw. 22, 26 weisen jeweils einen gemeinsamen Kontakt 78, 79 auf, der jeweils
direkt mit einer Resonanzeinheit 80, 81 verbunden ist, die von zwei, aus einzelnen
Kondensatoren gebildeten, Resonanzkapazitäten 82, 84 und 83, 85 gebildet ist. Die
Resonanzkapazitäten 82, 84 bzw. 83, 85 sind jeweils in Reihe geschaltet und eine der
Resonanzkapazitäten 82, 83 ist direkt mit einem der Außenkontakte 40 verbunden und
die andere der Resonanzkapazitäten 84, 85 ist direkt mit dem anderen Außenkontakt
42 verbunden. Beide der Resonanzkapazitäten 82, 84 bzw. 83, 85 sind jeweils direkt
mit den zwei Induktionsheizeinheiten 20, 22 bzw. 24, 26 verbunden. Die Resonanzeinheiten
80, 81 weisen identische Kapazitäten auf.
[0014] Die Induktionsheizvorrichtung 12 weist somit eine erste und eine zweite Heizfrequenzeinheit
30, 32, eine erste Induktionsheizeinheit 20, die der ersten Heizfrequenzeinheit 30
zugeordnet ist und eine zweite Induktionsheizeinheit 24, die der zweiten Heizfrequenzeinheit
32 zugeordnet ist auf und beide Induktionsheizeinheiten 20, 24 sind der Resonanzeinheit
80 zugeordnet. Ebenso weist die Induktionsheizvorrichtung eine dritte Induktionsheizeinheit
22, die der ersten Heizfrequenzeinheit 30 zugeordnet ist, eine vierte Induktionsheizeinheit
26, die der zweiten Heizfrequenzeinheit 32 zugeordnet ist und eine weitere Resonanzeinheit
81 auf, der die dritte und vierte Induktionsheizeinheit 22, 26 zugeordnet sind. Weiterhin
weist sie jeweils eine Schalteinheit 64, 65 auf, die zwischen der Heizfrequenzeinheit
30, 32 und den jeweils zwei zugeordneten Induktionsheizeinheiten 20, 22 bzw. 24, 26
angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, jeweils eine direkte Verbindung zwischen der
Heizfrequenzeinheit 30, 32 und einer der zugeordneten Induktionsheizeinheiten 20,
22 bzw. 24, 26 herzustellen.
[0015] Die Steuereinheit 34 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebsmodus eine der
Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 abwechselnd in zumindest zwei unterschiedlichen
Betriebsarten zu betreiben. In einigen Betriebsmodi, in denen eine einzelne Induktionsheizeinheit
20, 22, 24, 26 betrieben wird, wird diese im Standardmodus oder bei geringen Leistungen
abschnittsweise im Standardmodus, also abwechselnd mit aktiver und inaktiver Heizfrequenzeinheit
30, 32, betrieben. Die Schalteinheiten 64, 65 sind dabei gegensätzlich geschaltet,
so dass die Heizfrequenzeinheiten 30, 32 nicht über zwei der Induktionsheizeinheiten
20, 22, 24, 26 verbunden sind. Die Schaltzustände der Schalteinheiten 64, 65 bleiben
konstant.
[0016] In weiteren Betriebsmodi werden zwei der Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 betrieben.
Werden die Induktionsheizeinheiten 20 und 22 bzw. 24 und 26 betrieben, werden diese
abwechselnd im Standardmodus betrieben. Werden die Induktionsheizeinheiten 20 und
24 bzw. 22 und 26 betrieben, werden diese in einem Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung
betrieben. Werden die Induktionsheizeinheiten 20 und 26 bzw. 22 und 24 betrieben,
werden diese jeweils im Standardmodus oder im abschnittsweisen Standardmodus betrieben,
wobei sich die Schaltzustände der Schalteinheiten im Takt der Abschnitte verändern.
[0017] Werden drei der Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 gleichzeitig betrieben, werden
in einem ersten Betriebsabschnitt die beiden der drei Induktionsheizeinheiten 20,
22, 24, 26, die sich keine Resonanzeinheit gemeinsam teilen, im Standardmodus betrieben
und in einem zweiten Betriebsabschnitt entweder die beiden der drei Induktionsheizeinheiten
20 und 24 bzw. 22 und 26, die sich eine Resonanzeinheit gemeinsam teilen, im Modus
mit phasenverzögerter Ansteuerung oder die übrige der drei Induktionsheizeinheiten
20, 22, 24, 26 im Standardmodus betrieben. In jedem dieser Modi wechselt zumindest
eine der Schalteinheiten 64, 65 regelmäßig ihren Schaltzustand.
[0018] Werden vier der Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 gleichzeitig betrieben, werden
die Induktionsheizeinheiten 20 und 24 bzw. 22 und 26 abschnittsweise im Modus mit
phasenverzögerter Ansteuerung betrieben oder die Induktionsheizeinheiten 20 und 26
bzw. 22 und 24 abschnittsweise im Standardmodus betrieben. Beide der Schalteinheiten
64, 65 ändern regelmäßig ihren Schaltzustand.
[0019] In Betriebsmodi, in denen eine Heizfrequenzeinheit 30, 32 abwechselnd in unterschiedlichen
Betriebsabschnitten unterschiedliche Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 betreibt,
und/oder in Betriebsmodi, in denen eine Heizfrequenzeinheit 30, 32 eine Induktionsheizeinheit
20, 22, 24, 26 abwechselnd in unterschiedlichen Betriebsarten betreibt, sind Startpunkte
von aufeinanderfolgenden Betriebsabschnitten unterschiedlicher Betriebsarten, in Abhängigkeit
von für die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 angeforderten Leistungen, mit 100
ms bis 1,9 s zueinander beabstandet. Zeiträume zwischen Betriebsabschnitten unterschiedlicher
Betriebsarten und/oder unterschiedlicher Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26, in
denen weder die erste noch die zweite Heizfrequenzeinheit 30, 32 aktiv ist, sind mindestens
7 ms lang, um eine sichere Umschaltung der Schaltzustände der Schalteinheiten 64,
65 zu gewährleisten. Die Betriebsabschnitte bilden eine zyklische Folge mit einer
Periodendauer von 2 s. Die Steuereinheit 34 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von
für die Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 angeforderten Leistungen, Längen von
Betriebsabschnitten, Frequenzen der Heizfrequenzeinheiten 30, 32 in Betriebsabschnitten
und einen Betriebsmodus zu bestimmen.
[0020] Alternativ, insbesondere bei Fällen mit stark unterschiedlichen Leistungen oder geringen
Leistungen, kann anstatt des Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung der Modus mit
abwechselnder Rückströmung genutzt werden.
[0021] Weiterhin ist eine Ausgestaltung der Erfindung denkbar, in der alle Induktionsheizeinheiten
20, 22, 24, 26 einen gemeinsamen Kontakt aufweisen, mit dem eine einzelne Resonanzeinheit
direkt verbunden ist. In einer derartigen Ausgestaltung sind die Schalteinheiten 64,
65 durch Schalteinheiten ersetzt, die jeweils einen Eingang, zwei Ausgänge, zwei zweipolige
Einschalter und somit vier Schaltzustände aufweisen. In einem ersten Schaltzustand
ist der Eingang direkt mit dem ersten Ausgang verbunden, in einem zweiten Schaltzustand
ist der Eingang direkt mit dem zweiten Ausgang verbunden, in einem dritten Schaltzustand
ist der Eingang mit beiden Ausgängen direkt verbunden und in einem vierten Schaltzustand
ist der Eingang mit keinem der Ausgänge direkt verbunden. In einer derartigen Konfiguration
kann jede der Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 alleine im Standardmodus betrieben
werden oder eine beliebige Anzahl an Induktionsheizeinheiten 20, 22, 24, 26 abwechselnd
im abschnittsweisen Standardmodus und/oder eine beliebige Anzahl an Induktionsheizeinheiten
20, 22, 24, 26 paarweise abschnittsweise im Modus mit phasenverzögerter Ansteuerung
und/oder im Modus mit abwechselndem Rückstrom und/oder in einer Kombination der Betriebsmodi
betrieben werden. Es können insbesondere Bauteile gespart werden und weiterhin kann
erreicht werden, dass in jedem möglichen Betriebsmodus hörbare, akustische Phänomene,
die auf der Differenz zwischen den Frequenzen der Heizfrequenzeinheiten beruhen, vermieden
werden.
Bezugszeichen
[0022]
- 10
- Hausgerät
- 12
- Induktionsheizvorrichtung
- 14
- Kochfeldplatte
- 16
- Phase
- 18
- Leistungsmodul
- 20
- Induktionsheizeinheit
- 22
- Induktionsheizeinheit
- 24
- Induktionsheizeinheit
- 26
- Induktionsheizeinheit
- 28
- Bedieneinheit
- 30
- Heizfrequenzeinheit
- 32
- Heizfrequenzeinheit
- 34
- Steuereinheit
- 36
- Gleichrichter
- 38
- Pufferkapazität
- 40
- Außenkontakt
- 42
- Außenkontakt
- 44
- Schaltelement
- 46
- Schaltelement
- 48
- Dämpfungskondensator
- 50
- Dämpfungskondensator
- 52
- IGBT
- 54
- IGBT
- 56
- Diode
- 58
- Diode
- 60
- Spannungsabgriff
- 62
- Spannungsabgriff
- 64
- Schalteinheit
- 65
- Schalteinheit
- 78
- gemeinsamer Kontakt
- 79
- gemeinsamer Kontakt
- 80
- Resonanzeinheit
- 81
- Resonanzeinheit
- 82
- Resonanzkapazität
- 83
- Resonanzkapazität
- 84
- Resonanzkapazität
- 85
- Resonanzkapazität
1. Induktionsheizvorrichtung, insbesondere Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest
einer ersten und einer zweiten Heizfrequenzeinheit (30, 32), zumindest einer ersten
Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26), die der ersten Heizfrequenzeinheit (30, 32)
zugeordnet ist und zumindest einer zweiten Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26),
die der zweiten Heizfrequenzeinheit (30, 32) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Resonanzeinheit (80, 81), der die beiden Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24,
26) zugeordnet sind.
2. Induktionsheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizfrequenzeinheiten (30, 32) dazu vorgesehen sind, über eine einzelne Phase
(16) betrieben zu werden.
3. Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine dritte Induktionsheizeinheit (20, 22, 24, 26), die der ersten Heizfrequenzeinheit
(30, 32) zugeordnet ist, zumindest eine vierte Induktionsheizeinheit (20, 22, 24,
26), die der zweiten Heizfrequenzeinheit (30, 32) zugeordnet ist und eine weitere
Resonanzeinheit (80, 81), der die dritte und vierte Induktionsheizeinheit (20, 22,
24, 26) zugeordnet sind.
4. Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und insbesondere
nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Schalteinheit (64, 65), die zwischen der Heizfrequenzeinheit (30, 32) und zumindest
zwei zugeordneten Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) angeordnet ist und dazu
vorgesehen ist, jeweils eine direkte Verbindung zwischen der Heizfrequenzeinheit (30,
32) und einer der zugeordneten Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) herzustellen.
5. Induktionsheizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Steuereinheit (34), die dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus
eine der Induktionsheizeinheiten (20, 22, 24, 26) abwechselnd in zumindest zwei unterschiedlichen
Betriebsarten zu betreiben.
6. Hausgerät mit einer Induktionsheizvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
7. Verfahren zum Betrieb einer Induktionsheizvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche
1-5.