Gargerätevorrichtung

Abstract

 Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit (10), mittels der wenigstens ein Leitungspfad unterbrechbar und herstellbar ist, durch die bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und die zu einem ersten Schalter (S₁) führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung (14), welche bei dem Betriebsvorgang mittels der Schalteinheit (10) den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters (S₁) während des ersten Zeitintervalls (t) beginnt und endet.
Um eine hohe Flexibilität und/oder Effizienz zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass das erste Zeitintervall (t) zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Es ist ein Gargerät mit einem Wechselrichter bekannt, mittels dem ein Leitungspfad unterbrechbar und herstellbar ist, durch den bei einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und der zu einem Schalter führt. Das Gargerät weist eine Steuervorrichtung auf, welche bei dem Betriebsvorgang den Wechselrichter derart steuert, dass der Wechselrichter den Leitungspfad während eines gesamten Zeitintervalls unterbricht. Ferner veranlasst die Steuervorrichtung bei dem Betriebsvorgang, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Zeitintervall der Leitungspfad hergestellt ist. Des Weiteren veranlasst die Steuervorrichtung ein Schalten des Schalters, das während des Zeitintervalls beginnt und endet und das den Schalter in eine bestimmte Schaltstellung bringt. Der Schalter verharrt während eines Kochvorgangs in der Schaltstellung, wobei Strom während des Kochvorgangs durch den Schalter fließt und der Strom zu einem induktiven Erhitzen eines Kochgeschirrs dient.

[0003] Ferner ist ein Gargerät mit einem Wechselrichter und mit zwei Heizelementen bekannt, welche bei einem einzigen Betriebsvorgang von einem einzigen Wechselrichter abwechselnd mit Leistung versorgt werden. Eine Schaltstellung eines SPDT-Relais bestimmt, welches der beiden Heizelemente mit Leistung versorgt wird. An dem Wechselrichter liegt eine gleichgerichtete Wechselspannung an. Während eines Schaltens des Relais weist die gleichgerichtete Wechselspannung ein Minimum auf.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Flexibilität und/oder Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

[0005] Die Erfindung geht aus von einer Gargerätevorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit, mittels der wenigstens ein Leitungspfad unterbrechbar und herstellbar ist, durch den bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und der zu einem ersten Schalter führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung, welche bei dem Betriebsvorgang mittels der Schalteinheit den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters während des ersten Zeitintervalls beginnt und endet.

[0006] Es wird vorgeschlagen, dass das erste Zeitintervall zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht. Unter einer "Schalteinheit" soll insbesondere eine Baueinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine elektrisch leitende Verbindung herzustellen und zu unterbrechen, wobei die Baueinheit hierzu vorzugsweise einen Transistor aufweist. Vorteilhaft weist die Schalteinheit zumindest einen und vorteilhaft wenigstens zwei Wechselrichter auf. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit wenigstens einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode aufweist. Hierdurch kann eine effiziente Leistungssteuerung erreicht werden. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt und/oder speziell programmiert verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem "Leitungspfad" soll insbesondere eine elektrisch leitende Verbindung zwischen wenigstens zwei Punkten verstanden werden. Insbesondere soll unter einem Leitungspfad eine Stromzuleitung verstanden werden. Unter einer "Stromnetzspannung" soll insbesondere eine von einem Stromversorgungsnetz bereitgestellte elektrische Spannung, insbesondere eine periodische Wechselspannung, verstanden werden, wobei ein Effektivwert der Spannung vorzugsweise 230 V beträgt und wobei vorzugsweise eine Frequenz der periodischen Spannung zwischen 48 Hz und 62 Hz liegt und besonders vorteilhaft 50 Hz oder 60 Hz beträgt. Unter einem "mittels einer Stromnetzspannung generierten Strom" soll insbesondere ein durch ein Wirken der Stromnetzspannung verursachter Strom verstanden werden, wobei der Strom vorzugsweise ein gleichgerichteter Einphasenwechselstrom ist und besonders bevorzugt eine Frequenz zwischen 96 Hz und 124 Hz, vorzugsweise von 100 Hz oder 120 Hz, aufweist. Darunter, dass die "Schalteinheit den Leitungspfad während eines gesamten Zeitintervalls unterbricht", soll insbesondere verstanden werden, dass die Schalteinheit bewirkt, dass der Leitungspfad während des gesamten Zeitintervalls undurchlässig für elektrischen Strom ist. Unter einem "Schalten" des Schalters soll insbesondere ein Lösen einer elektrisch leitenden Verbindung, welche der Schalter in wenigstens einem Betriebszustand aufweist, und/oder ein Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung verstanden werden. Darunter, dass das Schalten "während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für denjenigen Fall, dass das Schalten aus einem Lösen der elektrisch leitenden Verbindung besteht, insbesondere verstanden werden, dass die leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst besteht und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig unterbrochen ist. Darunter, dass das Schalten "während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für denjenigen Fall, dass das Schalten aus einem Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung besteht, insbesondere verstanden werden, dass die leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst vollständig unterbrochen ist und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig besteht, wobei insbesondere in demjenigen Fall, in welchem bei dem Herstellen der leitenden Verbindung zwei Kontakte des Schalters aufeinanderprallen, das Aufeinanderprallen vor einem Ende des Zeitintervalls vollständig abgeschlossen ist. Darunter, dass das Schalten "während des Zeitintervalls beginnt und endet", soll für den Fall, dass das Schalten aus einem Lösen einer ersten elektrisch leitenden Verbindung des Schalters und einem Herstellen einer zweiten elektrisch leitenden Verbindung des Schalters besteht, insbesondere verstanden werden, dass die erste leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst besteht und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die erste leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig unterbrochen ist und dass die zweite leitende Verbindung des Schalters während des Zeitintervalls zunächst vollständig unterbrochen ist und ein Zustand des Schalters sich während des Zeitintervalls derart verändert, dass die zweite leitende Verbindung zu wenigstens einem Zeitpunkt des Zeitintervalls vollständig besteht. Insbesondere soll ein mögliches Aufeinanderprallen zweier Kontakte des Schalters vor einem Ende des Zeitintervalls vollständig abgeschlossen sein. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine hohe Flexibilität und/oder Effizienz erreicht werden. Insbesondere kann eine kostengünstige Bauweise zusammen mit einer hohen Heiz-Effizienz erreicht werden. Im Besonderen können eine kostengünstige Bauweise des Schalters und eine hohe Lebensdauer des Schalters kombiniert mit einer bei einem einzigen Betriebsablauf stattfindenden Stromversorgung zweier verschiedener Heizelemente, welche jeweils zu verschiedenen Kochvorgängen beitragen, durch einen einzigen Wechselrichter erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Schalter bei dem Betriebsablauf schonend geschaltet wird, indem bei einem Unterbrechen einer ersten elektrisch leitenden Verbindung und bei einem Herstellen einer zweiten elektrisch leitenden Verbindung durch den Schalter kein Strom durch die Verbindungen fließt. Ferner können insbesondere Abweichungen einer Reaktionszeit des Schalters von einer Ansteuerung bis zu einem Beginn eines Schaltvorgangs von einer Soll-Reaktionszeit kompensiert werden. Demnach können mögliche Fluktuationen der Schaltzeiten, insbesondere durch Temperaturschwankungen und/oder durch Alterungserscheinungen der Schalter und/oder durch unterschiedliche Hersteller, berücksichtigt werden.

[0007] Vorzugsweise entspricht das erste Zeitintervall höchstens einer ganzen Periodendauer der Stromnetzspannung. Bei einem Betrieb in Europa entspricht das erste Zeitintervall insbesondere höchstens 20 ms. Bei einem Betrieb in Nord- und Mittelamerika entspricht das erste Zeitintervall insbesondere höchstens 16,33 ms. Hierdurch kann Flicker reduziert werden.

[0008] Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls eine Minimumstelle aufweist. Unter einer "Mitte" des ersten Zeitintervalls soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, der von einem Ende und einem Anfang des Zeitintervalls einen gleichen zeitlichen Abstand besitzt. Unter einer "Minimumstelle" der Spannung soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, an welchem die Spannung ein Minimum aufweist. Unter einem "Minimum" der zeitabhängigen Spannung soll insbesondere ein Spannungswert der Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt verstanden werden, welcher innerhalb eines Zeitintervalls liegt, in welchem die Spannung nur Werte annimmt, welche größer oder gleich groß sind wie der Spannungswert, wobei sich der Zeitpunkt von einem Anfangspunkt und einem Endpunkt des letztgenannten Zeitintervalls unterscheidet. Darunter, dass die Spannung "zumindest im Wesentlichen" in der Mitte des ersten Zeitintervalls eine Minimumstelle aufweist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Minimumstelle höchstens 25 %, vorzugsweise höchstens 10 % und besonders bevorzugt höchstens 2 % einer Gesamtdauer des Zeitintervalls von der Mitte beabstandet ist. Hierdurch kann eine komfortable Benutzbarkeit der Gargerätevorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann eine gleichmäßige Belastung des Stromnetzes bei einem Betrieb der Gargerätevorrichtung erreicht werden.

[0009] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls eine Maximalstelle aufweist. Unter einer "Maximalstelle" der Spannung soll insbesondere ein Zeitpunkt verstanden werden, an welchem die Spannung ein Maximum aufweist. Unter einem "Maximum" der zeitabhängigen Spannung soll insbesondere ein Spannungswert der Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt verstanden werden, welcher innerhalb eines Zeitintervalls liegt, in welchem die Spannung nur Werte annimmt, welche kleiner oder gleich groß sind wie der Spannungswert, wobei sich der Zeitpunkt von einem Anfangspunkt und einem Endpunkt des letztgenannten Zeitintervalls unterscheidet. Darunter, dass die Spannung "zumindest im Wesentlichen" in der Mitte des ersten Zeitintervalls eine Maximalstelle aufweist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Maximalstelle höchstens 25 %, vorzugsweise höchstens 10 % und besonders bevorzugt höchstens 2 % einer Gesamtdauer des Zeitintervalls von der Mitte beabstandet ist. Hierdurch kann eine komfortable Benutzbarkeit der Gargerätevorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann eine noch gleichmäßigere Belastung des Stromnetzes bei einem Betrieb der Gargerätevorrichtung erreicht werden. Ferner kann das Zeitintervall vorteilhaft an ein mögliches Flicker angepasst werden.

[0010] Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit dazu veranlasst, den Leitungspfad periodisch jeweils für wenigstens eine gesamte Zeitspanne, welche zumindest im Wesentlichen gleich lang ist wie das erste Zeitintervall, zu unterbrechen. Unter einer Zeitpanne, welche "zumindest im Wesentlichen" gleich lang ist wie das erste Zeitintervall, soll insbesondere eine Zeitspanne verstanden werden, deren Länge um höchstens 20 %, vorzugsweise um höchstens 10 % und besonders bevorzugt um höchstens 5 % von einer Länge des ersten Zeitintervalls abweicht. Hierdurch kann eine effiziente Bauweise erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass ein einziger Wechselrichter bei einem Betriebsvorgang, bei welchem zwei verschiedene Heizelemente zur Durchführung zweier verschiedener Kochvorgänge betrieben werden, Strom zu beiden Heizelementen weiterleitet.

[0011] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Periodendauer des periodischen Veranlassens kleiner als 2 s, insbesondere kleiner als 1 s und vorzugsweise kleiner als 0,5 s ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein einziger Wechselrichter bei einem Betriebsvorgang, bei welchem zwei verschiedene Heizelemente zur Durchführung zweier verschiedener Kochvorgänge betrieben werden, Strom zu beiden Heizelementen weiterleiten.

[0012] Ferner wird vorgeschlagen, dass die Gargerätevorrichtung wenigstens einen zweiten Schalter aufweist, welcher seriell zu dem ersten Schalter geschaltet ist, wobei die Steuervorrichtung dazu vorgesehen ist, den zweiten Schalter in einem zweiten Zeitintervall zu schalten und während des gesamten zweiten Zeitintervalls den Leitungspfad mittels der Schalteinheit zu unterbrechen, so dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall Strom durch den Leitungspfad fließt. Darunter, dass die Steuervorrichtung den zweiten Schalter "in einem zweiten Zeitintervall schaltet", soll insbesondere verstanden werden, dass die Steuervorrichtung ein Schalten des zweiten Schalters veranlasst, welches während des zweiten Zeitintervalls beginnt und endet. Hierdurch kann eine hohe Lebensdauer des zweiten Schalters erreicht werden.

[0013] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem ersten Zeitabschnitt, welcher dem ersten Zeitintervall unmittelbar vorangeht, mit einem ersten Satz von Schaltparametern schaltet und die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem zweiten Zeitabschnitt, welcher unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet. Insbesondere kann sich der zweite Satz von Schaltparametern von dem ersten Satz von Schaltparametern unterscheiden. Darunter, dass die Steuervorrichtung die Schalteinheit in einem zweiten Zeitabschnitt mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet, welcher sich von dem ersten Satz von Schaltparametern "unterscheidet", mit welchem die Steuervorrichtung die Schalteinheit in dem ersten Zeitabschnitt schaltet, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Schaltfrequenz der Schalteinheit in den beiden Zeitabschnitten verschieden ist oder, falls die Schaltfrequenzen gleich sind, dass die Schalteinheit in einer Periodendauer in dem ersten Zeitabschnitt bei einem bestimmten Bruchteil der Periodendauer schaltet und die Schalteinheit in einer Periodendauer in dem zweiten Zeitabschnitt zum Zeitpunkt des Bruchteils der Periodendauer inaktiv ist. Hierdurch kann eine hohe Flexibilität erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass eine an verschiedene Heizelemente nacheinander abgegebene Leistung zumindest im Wesentlichen gleich ist, wodurch insbesondere das Stromnetz gleichmäßig belastet wird.

[0014] Mit Vorteil ist der erste Schalter ein Relais, wodurch eine kostengünstige Bauweise erreicht werden kann.

[0015] Außerdem wird ein Gargerät, insbesondere ein Kochfeld, mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung vorgeschlagen, wodurch eine hohe Effizienz erreicht werden kann.

[0016] Des Weiteren wird ein Gargerätesteuerverfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Schalteinheit wenigstens einen Leitungspfad zu einem ersten Schalter, durch welchen zeitweise ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt, unterbricht und herstellt und eine Steuervorrichtung die Schalteinheit derart steuert, dass die Schalteinheit den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls unterbricht, und dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters während des Zeitintervalls beginnt und endet, wobei das erste Zeitintervall zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht. Hierdurch kann eine hohe Flexibilität und Effizienz erreicht werden.

[0017] 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.

[0018] Es zeigen:

Fig. 1

eine Draufsicht auf ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Gargerätevorrichtung,

Fig. 2a

eine Schaltung der Gargerätevorrichtung in einem ersten Zustand,

Fig. 2b

die Schaltung der Gargerätevorrichtung in einem zweiten Zustand,

Fig. 3

eine schematische Darstellung eines Schaltvorgangs, wobei auf einer Abszisse die Zeit aufgetragen ist,

Fig. 4

eine Darstellung einer Periodendauer und

Fig. 5

mögliche Anordnungen des Zeitintervalls.

[0019] Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen, als Kochfeldvorrichtung ausgebildeten Gargerätevorrichtung, welche mehrere Kochzonen 34 aufweist.

[0020] Die Figuren 2a und 2b zeigen eine Schaltung der Gargerätevorrichtung in einem ersten und einem zweiten Schaltzustand. Eine Schaltung 36 der Gargerätevorrichtung weist vier als Spulen ausgebildete Heizelemente L₁, L₂, L₃, L₄ auf, welche alle gleichzeitig auf unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar sind. Jedem der Heizelemente L₁, L₂, L₃, L₄ ist eine der Kochzonen 34 zugeordnet, so dass bei einer Benutzung der Kochmulde jedes Heizelement L₁ genau ein Kochgeschirrelement, also z. B. einen Topf oder eine Pfanne, erhitzt. Die Schaltung 36 weist eine Schalteinheit 10 auf, welche durch einen ersten und einen zweiten Wechselrichter 28, 30 gebildet ist. Der erste Wechselrichter 28 weist einen ersten Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (hierfür wird im Folgenden die Abkürzung "IGBT" verwendet) 32 und einen zweiten IGBT 33 auf. Ferner weist der Wechselrichter 30 einen ersten IGBT 44 und einen zweiten IGBT 46 auf.

[0021] Des Weiteren weist die Schaltung 36 eine länderspezifische Wechselstromspannungsquelle U auf, welche eine Stromnetzspannung mit einem Effektivwert von 230 V und einer Frequenz von 50 Hz liefert. Die beschriebene Gargerätevorrichtung ist insbesondere zu einem Betrieb in Deutschland vorgesehen. Für Gargerätevorrichtungen, welche zu einem Betrieb in den USA vorgesehen sind, liefert eine entsprechende Wechselstromspannungsquelle eine Stromnetzspannung mit 60 Hz. Die Spannung der Wechselstromspannungsquelle U durchläuft zunächst einen Filter 40 der Schaltung 36, der hochfrequentes Rauschen eliminiert. Der Filter 40 ist zumindest im Wesentlichen ein Tiefpass-Filter. Eine von dem Filter 40 gefilterte Spannung wird von einem Gleichrichter 42 der Schaltung 36, welcher als Brückengleichrichter ausgebildet sein kann, gleichgerichtet. Hierdurch wird an einem Ausgang des Gleichrichters 42 eine gleichgerichtete Spannung U_g (Figur 3) abgegeben, die zwischen einem Kollektor des IGBTs 32 und einem Emitter des IGBTs 33 anliegt. Die gleichgerichtete Spannung U_g liegt ferner zwischen einem Kollektor des IGBTs 44 und an einem Emitter des IGBTs 46 an. Des Weiteren weist die Schaltung 36 zwei Kondensatoren C₁, C₂ auf. Jeweils ein erster Kontakt der Kondensatoren C₁, C₂ ist leitend mit dem Kollektor des IGBTs 32 und leitend mit einem Kollektor des IGBTs 44 verbunden. Ferner ist jeweils ein zweiter Kontakt der Kondensatoren C₁, C₂ leitend mit dem Emitter des IGBTs 33 und leitend mit dem Emitter des IGBTs 46 verbunden. Ein Emitter des IGBTs 32 ist leitend mit einem Kollektor des IGBTs 33 verbunden. Außerdem ist ein Emitter des IGBTs 44 leitend mit einem Kollektor des IGBTs 46 verbunden.

[0022] Des Weiteren weist die Schaltung 36 einen als Relais S₁' ausgebildeten Schalter S₁ und fünf weitere Relais S₂, S₃, S₄, S₅, S₆ auf. Die Relais S₁', S₂, S₃, S₄, S₅, S₆ sind SPDT-Relais und baugleich. Jedes der Relais S₁', S₂, S₃, S₄, S₅, S₆ weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kontakt und eine Spule auf. Der erste Kontakt ist durch eine entsprechende Ansteuerung der Spule wahlweise mit dem zweiten oder dem dritten Kontakt leitend verbindbar.

[0023] Der erste Kontakt des Relais S₃ ist leitend mit dem Emitter des IGBTs 32 verbunden. Ferner ist der zweite Kontakt des Relais S₃ mit dem ersten Kontakt des Relais S₁' verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S₃ ist leitend mit dem ersten Kontakt des Relais S₂ verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S₁' ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₁ verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S₁' ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₂ verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S₂ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₃ verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S₂ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₄ verbunden.

[0024] Außerdem ist der erste Kontakt des Relais S₆ leitend mit dem Emitter des IGBTs 44 verbunden. Ferner ist der zweite Kontakt des Relais S₆ mit dem ersten Kontakt des Relais S₄ verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S₆ ist leitend mit dem ersten Kontakt des Relais S₅ verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S₄ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₁ verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S₄ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₂ verbunden. Der zweite Kontakt des Relais S₅ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₃ verbunden. Der dritte Kontakt des Relais S₅ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Heizelements L₄ verbunden.

[0025] Ein zweiter Kontakt des Heizelements L₁ ist leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements L₂ verbunden. Ferner ist ein zweiter Kontakt des Heizelements L₃ leitend mit einem zweiten Kontakt des Heizelements L₄ verbunden. Die Schaltung 36 weist ferner Kondensatoren C₃, C₄, C₅, C₆ auf. Der zweite Kontakt des Heizelements L₁ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Kondensators C₃ und mit einem ersten Kontakt des Kondensators C₄ verbunden. Der zweite Kontakt des Heizelements L₃ ist leitend mit einem ersten Kontakt des Kondensators C₅ und mit einem ersten Kontakt des Kondensators C₆ verbunden. Zweite Kontakte der Kondensatoren C₃ und C₅ sind leitend mit dem Kollektor des IGBTs 32 verbunden. Ferner sind zweite Kontakte der Kondensatoren C₄ und C₆ leitend mit dem Emitter des IGBTs 46 verbunden.

[0026] Sowohl mittels des IGBTs 32 als auch mittels des IGBTs 33 ist jeweils ein Leitungspfad zu dem ersten Schalter S₁, durch welchen bei einem Betriebsvorgang ein mittels der Wechselstromspannungsquelle U generierter Strom fließt, herstellbar und unterbrechbar.

[0027] Eine Steuervorrichtung 14 der Schaltung 36, welche zwei Steuereinheiten 56, 58 aufweist, steuert während des Betriebsvorgangs die Schalteinheit 10, und zwar derart, dass während eines gesamten Zeitintervalls t (Figur 3) für jeden einzelnen der IGBTs 32, 33, 44, 46 gilt, dass eine leitende Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter unterbrochen ist. Hierzu ist die Steuervorrichtung 14 mit der Schalteinheit 10 und insbesondere mit den Gate-Anschlüssen der IGBTs 32, 33, 44, 46 verbunden (nicht dargestellt). Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Zeitintervall t ist wenigstens einer der IGBTs 32, 33 und wenigstens einer der IGBTs 44, 46 in einem Zustand, in welchem sein Kollektor mit seinem Emitter leitend verbunden ist. Prinzipiell ist auch denkbar, dass die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des gesamten Zeitintervalls t nur für jeden der IGBTs 32, 33 gilt, dass eine leitende Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter unterbrochen ist, während die IGBTs 44, 46 beispielsweise in dem Zeitintervall t Schaltvorgänge durchführen können.

[0028] Zunächst sind die Relais S₂, S₃, S₄, S₅ und S₆ bei dem Betriebsvorgang in den folgenden Schaltzuständen: Bei den Relais S₂, S₃, S₄, S₅ ist jeweils der erste Kontakt mit dem zweiten Kontakt leitend verbunden. Bei dem Relais S₆ ist der erste mit dem dritten Kontakt leitend verbunden (Figur 2a).

[0029] In Figur 3 ist schematisch eine Bewerkstelligung eines Schaltvorgangs des Relais S₁' veranschaulicht, wobei auf einer Abszisse 52 die Zeit dargestellt ist. Eine Schaltstellung 54 des Relais S₁', also eine Stellung des ersten Kontakts des Relais S₁', ist gestrichelt dargestellt. Zeitlich vor dem Zeitintervall t ist das erste Relais S₁' in einem ersten Schaltzustand, in welchem der erste Kontakt des Relais S₁' mit dem zweiten Kontakt des Relais S₁' eine leitende Verbindung bildet. Während des Zeitintervalls t ist die leitende Verbindung frei von einem Stromdurchfluss.

[0030] Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während einer Zeitspanne t₂, ausgehend von dem ersten Schaltzustand (Figur 2a) sich die leitende Verbindung löst, der erste Kontakt des Relais S₁' schließlich getrennt von dem zweiten Kontakt des Relais S₁' ist und nachfolgend auf den dritten Kontakt aufprallt. Nach dem Aufprallen bilden der erste und der dritte Kontakt des Relais S₁' eine leitende Verbindung. Diese leitende Verbindung besteht dabei vor einem Ende des Zeitintervalls t (Figur 2b) und ist während des Zeitintervalls t frei von einem Stromdurchfluss. Die Zeitspanne t₂ liegt dabei vollständig innerhalb des Zeitintervalls t. Die Zeitspanne t₂ beträgt dabei zumindest im Wesentlichen zwischen 2 ms und 10 ms. Ferner ist die Zeitspanne t₂ von Endpunkten des Zeitintervalls t beabstandet. Dazu legt die Steuervorrichtung 14 zu einem Zeitpunkt, welcher von einer Mitte der Zeitspanne t₂ einen zeitlichen Abstand t₁ besitzt, eine Spannung U_s an die Spule des Relais S₁' an. Hierdurch wird ein Schalten des Relais S₁' in der Zeitspanne t₂ verursacht. Der Zeitpunkt, welcher von einer Mitte der Zeitspanne t₂ einen zeitlichen Abstand t₁ besitzt, charakterisiert eine Reaktionszeit des Relais S₁'. Der zeitliche Abstand t₁ liegt zumindest im Wesentlichen zwischen 2 ms und 15 ms. Das Lösen der leitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt des Relais S₁' beginnt mit einem Anfangszeitpunkt der Zeitspanne t₂. Eine Herstellung der leitenden Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Kontakt des Relais S₁' endet an einem Endzeitpunkt der Zeitspanne t₂. Aufgrund einer Abweichung einer konkreten Ausbildung des Relais S₁' von einer Soll-Ausbildung kann der Abstand t₁ um eine maximale Abweichzeit abweichen. Eine Gesamtdauer des Zeitintervalls t ist die Summe der Zeitspanne t₂ und dem Zweifachen des Betrags der Abweichzeit. Weil die leitenden Verbindungen des Relais S₁' während des Zeitintervalls t stromlos sind, ist der Schaltvorgang des Relais S₁', der während des Zeitintervalls t stattfindet, besonders schonend für das Relais S₁' und erlaubt eine hohe Lebensdauer des Relais S₁'. Prinzipiell ist denkbar, dass während des Zeitintervalls t außer dem Relais S₁' ein weiteres der Relais S₂, S₃, S₄, S₅, S₆ einen Schaltvorgang durchführt, der während des Zeitintervalls t beginnt und endet.

[0031] Die Stromnetzspannung weist eine Frequenz von 50 Hz auf. Das Zeitintervall t entspricht zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung und weist eine Länge von 12 ms auf.

[0032] Die Wechselstromspannungsquelle U, der Filter 40 und der Gleichrichter 42 bilden eine Spannungsversorgungseinheit 18, die bei dem Betriebsvorgang die Spannung U_g an die Schalteinheit 10 anlegt. Die Spannung U_g weist in einer Mitte des Zeitintervalls t eine Minimumstelle auf. Ferner weist eine von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t einen Nulldurchgang auf.

[0033] Während des Zeitintervalls t sorgen die Kondensatoren C₁ und C₂ und die Inaktivität der Wechselrichter 28, 30 dafür, dass die Spannung U_g nicht sinkt. Gegen Ende des Zeitintervalls t steigt die Spannung U_g wieder auf ihren Maximalwert, da ein weiteres Maximum der Spannung U_g innerhalb des Zeitintervalls t liegt.

[0034] Die unterste Kurve zeigt eine Hüllkurve eines Stroms, der vor dem Zeitintervall t durch das Heizelement L₁ fließt und nach dem Zeitintervall t durch das Heizelement L₂ fließt. Während des Zeitintervalls t fließt kein Strom durch die Heizelemente L₁ und L₂.

[0035] Figur 4 zeigt eine Darstellung einer Periodendauer T_Mux. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst die Schalteinheit 10 bei dem Betriebsvorgang dazu, periodisch für Zeitspannen t₃, sämtliche Stromzuleitungen, welche mittels der Schalteinheit 10 herstellbar und unterbrechbar sind, zu unterbrechen. Die Zeitspannen t₃ sind so lang wie das Zeitintervall t. Eine Periodendauer T_Mux des periodischen Unterbrechens ist kleiner als eine Sekunde. Die Periodendauer T_Mux beginnt mit einer der Zeitspannen t₃, an welche sich unmittelbar ein erster Zeitabschnitt T_S1 anschließt. Während der Zeitspanne t₃ beginnt und endet ein Schaltvorgang des Schalters S₁, welcher den Schalter S₁ von einem Zustand, in dem der erste und der dritte Kontakt des Schalters S₁ leitend verbunden sind, in einen Zustand, in dem der erste und der zweite Kontakt des Schalters S₁ leitend verbunden sind, überführt.

[0036] Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des Zeitabschnitts T_S1 jeder einzelne der IGBTs 32, 33 mit einer ersten Frequenz schaltet. An den Zeitabschnitt T_S1 schließt sich eine der Zeitspannen t₃ an. An das Zeitintervall t schließt sich unmittelbar ein Zeitabschnitt T_S2 an. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass während des Zeitabschnitts T_S2 jeder einzelne der IGBTs 32, 33 mit einer zweiten Frequenz, die sich insbesondere von der ersten Frequenz unterscheidet, schaltet. Während des Zeitabschnitts T_S1 wird mittels des ersten Wechselrichters 28 eine Leistung an das Heizelement L₁ abgegeben (Figur 2a). Die Leistung, die während des Zeitabschnitts T_S1 an das Heizelement L₁ abgegeben wird, entspricht in etwa derjenigen Leistung, die während des zweiten Zeitabschnitts T_S2 mittels des Wechselrichters 30 an das Heizelement L₂ (Figur 2b) abgegeben wird. Dadurch kann eine gleichmäßige Belastung des Stromnetzes erreicht werden. Längen der Zeitabschnitte T_S1, T_S2 werden entsprechend den Leistungsstufen, auf denen jedes einzelne Heizelement L₁, L₂ betrieben werden soll, von der Steuervorrichtung 14 eingestellt. Die Leistungsstufen der Heizelemente L₁, L₂ können sich unterscheiden und die Heizelemente L₁, L₂ unterschiedliche Kochgeschirrelemente erhitzen. Der Wechselrichter 30 versorgt während der Zeitabschnitte T_S1, T_S2 das Heizelement L₃ mit Leistung. Die Spannung U_g ist in Bereichen, die frei von allen Zeitintervallen t₃ sind, periodisch mit einer Periodendauer, die zumindest halb so groß ist wie die Periodendauer der Stromnetzspannung. Dabei entspricht das erste Zeitintervall (t) höchstens einer ganzen Periodendauer der Stromnetzspannung.

[0037] Das Relais S₃ ist ein Schalter S₃', welcher seriell zu dem Schalter S₁ geschaltet ist. Die Steuervorrichtung 14 schaltet das Relais S₃ bei einem sich von dem Betriebsvorgang unterscheidenden weiteren Betriebsvorgang in einem zweiten Zeitintervall, welches 11 ms lang ist. Das Schalten des Relais S₃ beginnt und endet in dem zweiten Zeitintervall. Die Steuervorrichtung 14 veranlasst, dass jeder der IGBTs 32, 33, 44, 46 während des gesamten zweiten Zeitintervalls in einem Sperrzustand, also frei von einer leitenden Verbindung zwischen seinem Kollektor und seinem Emitter ist. Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall schaltet wenigstens einer der IGBTs 32, 33 und wenigstens einer der IGBTs 44, 46. Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall werden alle IGBTs 32, 33, 44, 46 periodisch von der Steuervorrichtung 14 geschaltet.

[0038] Figur 5 zeigt mögliche Anordnungen des Zeitintervalls t. Links weist die Spannung U_g in der Mitte des Zeitintervalls t eine Minimumstelle auf. Ferner weist die von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t einen Nulldurchgang auf. Rechts weist die Spannung U_g in der Mitte des Zeitintervalls t eine Maximalstelle auf. Ferner weist die von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t ein Extremum, insbesondere ein Maximum und/oder Minimum, auf. Die mittlere Figur der Figur 5 zeigt einen Zwischenfall. In diesem Fall weist die Spannung U_g in der Mitte des Zeitintervalls t weder eine Maximalstelle noch eine Minimumstelle auf. Die Maximalstelle und/oder die Minimumstelle sind bezüglich der Mitte des Zeitintervalls verschoben. Ferner weist die von der Wechselstromspannungsquelle U abgegebene Spannung in der Mitte des Zeitintervalls t ebenfalls weder ein Maximum noch ein Minimum auf. Durch die unterschiedliche Anordnung des Zeitintervalls t kann ein mögliches Flicker weitestgehend vermieden werden.

[0039] Prinzipiell ist denkbar, dass die Schaltung 36 weitere Relais und weitere Heizelemente aufweist, welche mittels der weiteren Relais an die Wechselrichter 28, 30 angeschlossen sind. Prinzipiell ist denkbar, dass die Relais S₁', S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, welche als SPDT Relais ausgebildet sind, jeweils durch zwei SPST Relais ersetzt werden.

Bezugszeichen

10	Schalteinheit	C6	Kondensator
14	Steuervorrichtung	S1	Schalter
18	Spannungsversorgungseinheit	S1'	Relais
28	Wechselrichter	S2	Relais
30	Wechselrichter	S3	Relais
32	Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode	S3'	Schalter
		S4	Relais
33	IGBT	S5	Relais
34	Kochzone	S6	Relais
36	Schaltung	L1	Heizelement
40	Filter	L2	Heizelement
42	Gleichrichter	L3	Heizelement
44	IGBT	L4	Heizelement
46	IGBT	t	Zeitintervall
52	Abszisse	t1	Abstand
54	Schaltstellung	t2	Zeitspanne
56	Steuereinheit	t3	Zeitspanne
58	Steuereinheit	TS1	Zeitabschnitt
U	Wechselstromspannungsquelle	TS2	Zeitabschnitt
		TMux	Periodendauer
Ug	Spannung
Us	Spannung
C1	Kondensator
C2	Kondensator
C3	Kondensator
C4	Kondensator
C5	Kondensator

Ansprüche

1. Gargerätevorrichtung, insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit (10), mittels der wenigstens ein Leitungspfad unterbrechbar und herstellbar ist, durch den bei wenigstens einem Betriebsvorgang ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt und der zu einem ersten Schalter (S₁) führt, und mit zumindest einer Steuervorrichtung (14), welche bei dem Betriebsvorgang mittels der Schalteinheit (10) den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und welche bei dem Betriebsvorgang veranlasst, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters (S₁) während des ersten Zeitintervalls (t) beginnt und endet, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitintervall (t) zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht.

2. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitintervall (t) zumindest im Wesentlichen höchstens einer ganzen Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht.

3. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Steuervorrichtung (14) dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall (t) derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit (18) zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls (t) eine Minimumstelle aufweist.

4. Gargerätevorrichtung zumindest nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Steuervorrichtung (14), dazu vorgesehen ist, das erste Zeitintervall (t) derart zu wählen, dass eine zeitabhängige Spannung einer Spannungsversorgungseinheit (18) zumindest im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Zeitintervalls (t) eine Maximalstelle aufweist.

5. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (14) bei dem Betriebsvorgang die Schalteinheit (10) dazu veranlasst, den Leitungspfad periodisch jeweils für wenigstens eine gesamte Zeitspanne (t₃), welche zumindest im Wesentlichen gleich lang ist wie das erste Zeitintervall (t), zu unterbrechen.

6. Gargerätevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Periodendauer (T_Mux) des periodischen Veranlassens kleiner als 2 s ist.

7. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen zweiten Schalter (S₃'), welcher seriell zu dem ersten Schalter (S₁) geschaltet ist, wobei die Steuervorrichtung (14) dazu vorgesehen ist, den zweiten Schalter (S₃') in einem zweiten Zeitintervall zu schalten und während des gesamten zweiten Zeitintervalls den Leitungspfad mittels der Schalteinheit (10) zu unterbrechen, so dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem zweiten Zeitintervall Strom durch den Leitungspfad fließt.

8. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) in einem ersten Zeitabschnitt (T_S1), welcher dem ersten Zeitintervall (t) unmittelbar vorangeht, mit einem ersten Satz von Schaltparametern schaltet und die Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) in einem zweiten Zeitabschnitt (T_S2), welcher unmittelbar auf das erste Zeitintervall (t) folgt, mit einem zweiten Satz von Schaltparametern schaltet.

9. Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (S₁) ein Relais (S₁') ist.

10. Gargerät, insbesondere Kochfeld, mit einer Gargerätevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.

11. Gargerätesteuerverfahren, insbesondere zur Steuerung einer Gargerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem eine Schalteinheit (10) wenigstens einen Leitungspfad zu einem ersten Schalter (S₁), durch welchen zeitweise ein mittels einer Stromnetzspannung generierter Strom fließt, unterbricht und herstellt und eine Steuervorrichtung (14) die Schalteinheit (10) derart steuert, dass die Schalteinheit (10) den Leitungspfad während wenigstens eines ersten gesamten Zeitintervalls (t) unterbricht, und, dass unmittelbar vor und unmittelbar nach dem ersten Zeitintervall (t) der Leitungspfad hergestellt ist, wobei ein Schalten des ersten Schalters (S₁) während des Zeitintervalls (t) beginnt und endet, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitintervall (t) zumindest einer halben Periodendauer der Stromnetzspannung entspricht.

Zeichnung