專利名稱：感應加熱裝置及其相應操作和烹飪器具檢測方法
感應加熱裝置及其相應操作和烹飪器具檢測方法技術領域和背景技術本發(fā)明涉及根據(jù)權利要求1前序部分的用于操作感應加熱裝置的方法，還涉及根據(jù)權利要求9前序部分的用于感應加熱裝置的烹飪器 具檢測方法，以及根據(jù)權利要求IO前序部分的感應加熱裝置。感應烹飪設備或者感應炊具越來越普及。其較高的效率和對烹飪 階段變化的快速反應，都是很有優(yōu)勢的。與具有輻射加熱器的玻璃陶 瓷炊具相比其缺點在于造價較高。感應烹飪設備一般包括一個或者多個具有感應線圈的相應于各 烹飪位置的感應加熱裝置，感應線圈^f皮施加有交流電壓或者交流電 流，由此可以在與感應線圈磁性耦合的待加熱的烹飪?nèi)萜髦懈袘鰷u 流電流。該渦流電流引起烹飪器具的加熱。已知有不同的電路設置和^!空制方法用于控制感應線圈。所有的電路以及方法變體一般都是為感應線圈而從低頻網(wǎng)絡輸入電壓而產(chǎn)生高頻控制電壓。這種類型的電^各稱之為變流器(Umrichter)。為了進行變流或頻率變換，網(wǎng)絡輸入電壓以及網(wǎng)絡交變電壓一般 首先通過整流器#皮整流成直流電源電壓以及中間電路電壓，隨后為了 產(chǎn)生高頻操作電壓而借助一個或者多個開關元件(通常為絕緣柵極雙 極晶體管(IGBT))來進行處理。 一般在整流器的輸出，即在中間電路電 壓和參考電勢之間，提供一種所謂的中間電路電容器用于緩沖中間電 路電壓。在歐洲普遍采用的變流器變體是通過兩個IGBT而構成的半橋電 路，其中串連耦合(eingeschleift)在中間電路電壓和參考電壓之間的感 應線圈和兩個電容器構成了串連諧振電路。該感應線圏在一端與兩個 電容器的連接點相連接，且在另一端與構成半橋電路的兩個IGBT的連接點相連接。該變流器變體有效率并且可靠，然而由于兩個必需的IGBT所以相對較貴。因此， 一種從成本觀點來看被優(yōu)化過的變體僅僅使用 一個開關元 件或者IGBT，其中該感應線圈和電容器構成并聯(lián)諧振電路。在該整 流器的輸出端之間并聯(lián)于中間電路電容器，由感應線圈和電容器組成 的并聯(lián)諧振電路與IGBT串連耦合。不過，在操作該變流器變體時存 在這種危險，即在不佳的操作條件下，比如使用不佳的烹飪器具時， 會造成組件的過載。 一般地，逸會導致這種感應加熱裝置的使用壽命 縮短。任務與方案因而本發(fā)明的任務在于，4是供一種操作感應加熱裝置的方法、用 于感應加熱裝置的烹飪器具檢測方法以及感應加熱裝置，其中該感應 加熱裝置包括僅具有一個開關元件或IGBT的變流器，并且能夠在變 化的操作條件下以感應加熱裝置的較高壽命實現(xiàn)可靠且具有組件保 護的操作。本發(fā)明通過根據(jù)權利要求1的用于操作感應加熱裝置的方法、根 據(jù)權利要求9的用于感應加熱裝置的烹飪器具檢測方法、以及根據(jù)權 利要求10的感應加熱裝置，來完成上述任務。本發(fā)明的較佳的以及優(yōu)選的實施例是從屬權利要求中的主題，并 且接下來將進行進一步做說明。權利要求書中的表述通過表達引用包 含于本說明書內(nèi)容中。根據(jù)本發(fā)明的方法用于操作感應加熱裝置，該裝置包括感應線 圈、與該感應線圈并聯(lián)連接的電容器，其中該感應線圈和該電容器構 成并聯(lián)諧振電路，該裝置還包括可控開關元件，其與所述并聯(lián)諧振電 路在由網(wǎng)絡交變電壓所產(chǎn)生的中間電路電壓和參考電勢之間串聯(lián)耦 合，并這樣進行控制，從而在加熱操作期間引起所述并聯(lián)諧振電路的 諧振。為了操作該感應加熱裝置，確定并聯(lián)諧振電路與開關元件的連接節(jié)點處的諧振周期的低點(Tiefpunkt),確定諧振周期低點的低點電 壓，以及在諧振周期的低點處導通所述開關元件為導通時間間隔 (Einschaltzeitdauer),該導通時間間隔根據(jù)低點電壓這樣來確定，從而 使得低點電壓在隨后諧振周期中不會超過預定的最大值。最大值最好 小于50V，尤其較佳地小于10V。這能實現(xiàn)尤其是組件保護且低磨損 地操作感應加熱設備，因為如果沒有或只有有限的電壓出現(xiàn)在該并聯(lián) 諧振電路和開關元件的連接節(jié)點處，則開關元件被精確導通。開關元 件的接合因此在開關元件本身或在感應加熱裝置的組件內(nèi)不產(chǎn)生或 產(chǎn)生很少的可忽略的電流峰值。通過選擇合適的導通時間間隔而在充 電階段為諧振電路只注入恰當多的能量，從而使得在并列諧振電路和 開關元件的連接節(jié)點處的電壓在接下來的諧振周期內(nèi)重復直到振蕩 至所要的電壓值，即在低點或者反向點具有所要的電壓級。如果導通 時間間隔選擇地太短，則隨后諧振周期低點處的連接節(jié)點的電壓具有 過高的值，這樣當開關元件接合時會產(chǎn)生電流峰值。如果導通時間間 隔選擇地太長，將超出組件比如開關元件的最大電流負載，這將可能 損害組件。參考電壓最好是接地電勢。原則上所有合適的耐壓開關元 件都可用作開關元件，尤其是耐高壓絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)。開 關元件的導通時間點因而與諧振低點相同步，其中導通點的電壓級用 于確定導通時間間隔。在該方法的進一步的實施例中，確定并設置導通時間間隔，從而 使隨后諧振周期的低點電壓等于參考電壓。這種情況下，開關元件的 導通過程的實現(xiàn)事實上是無電流的。在該方法的進一步的實施例中，如果低點電壓超過預定閾值，則 所述導通時間間隔與先前諧振周期的導通時間間隔相比將增大。通過 這種方式可以實現(xiàn)對低點電壓的逐步匹配和控制。如果諧振周期n的 低點電壓太高，這意味著在諧振周期n-1中諧振電路中饋送的能量 太少，即導通時間間隔太短。因而需增大導通時間間隔，比如通過預 定步長長度。如果諧振周期n+l期間，低點電壓重新超過了閾值，則導通時間間隔將再次提高。該過程將重復多次直到低點電壓達到期望值，在理想情況下為ov。從ov的低點電壓開始，在接下來的震蕩 周期中很明顯導通時間間隔可以縮短直至低點電壓比如高于ov但是 低于可調(diào)整閾值。如果諧振電路參數(shù)比如由于烹飪位置上的烹飪?nèi)萜?發(fā)生移位而變化時，則可以通過這種方式來動態(tài)跟蹤導通時間間隔。 在該方法的進一步的實施例中，諧振或每個諧振周期的低點通過并聯(lián)諧振電路和開關元件的連4妄節(jié)點處的電壓曲線(Spannungsverlauf) 的求導(Ableiten)或微分(Differenzieren)而確定?？赏ㄟ^求導而容易地 確定電壓曲線的或諧振周期的4氐點，因為該處的導數(shù)值為零。在該方法的進一步的實施例中，在導通的開關元件中不會發(fā)生低 點確定。這樣，可以防止由于開關元件的導通而產(chǎn)生的電壓曲線上的 低點抑制，因為一般對于利用來說這并不是必需的，這甚至會造成干 擾。在該方法的進一步的實施例中，低點電壓與參考電壓相比較，并 根據(jù)比較的結果而產(chǎn)生比較信號，表示低點電壓是否大于或者小于參 考電壓。較佳地，參考電壓根據(jù)開關元件的開關狀態(tài)而產(chǎn)生。在該方法的進一步的實施例中，能確定烹飪?nèi)萜魇欠裎挥谙鄳?應加熱裝置上的烹飪表面或者加熱區(qū)域內(nèi)，其中如果在網(wǎng)絡交變電壓 的網(wǎng)絡過零點的范圍內(nèi)不能得到在所述并聯(lián)諧振電路和所述開關元 件的所述連接節(jié)點上的諧振周期的低點，則能檢測出烹飪?nèi)萜?。諧振 電路的衰減很依賴于感應加熱裝置的加熱區(qū)域上是否有烹飪?nèi)萜?。?果磁作用炊具位于烹飪面上，則諧振電路的衰減增加，因為能量流出 諧振電路而被炊具所吸收。這種情況下，中間電路電壓在網(wǎng)絡交變電 壓的過零點范圍內(nèi)急劇下降，從而不再形成具有可檢測低點的諧振。 如果接下來在網(wǎng)絡過零點范圍內(nèi)低點不再可檢測，則可從其推導出有 烹飪?nèi)萜?。即使在動態(tài)加熱操作中這也可以是連續(xù)進行的。根據(jù)本發(fā)明的方法，對于感應加熱裝置的烹飪器具檢測，其對應 于上面所描述的感應加熱裝置，開關元件^皮短時間地閉合，從而激勵并聯(lián)諧振電路的振蕩。所出現(xiàn)的諧振周期的數(shù)量通過對并聯(lián)諧振電路 和開關元件的連接節(jié)點處的諧振低點進行獲取和計數(shù)而確定。烹飪?nèi)?器或者烹飪器具的出現(xiàn)根據(jù)諧振周期的數(shù)量是否低于預定的閾值而 確定。如上文已經(jīng)描述的，諧振衰減取決于烹飪?nèi)萜魇欠裎挥诟袘?熱裝置的加熱區(qū)域內(nèi)。如果磁作用炊具位于烹飪位置或者加熱區(qū)域 內(nèi)，則諧振電路的衰減急劇增加。這種情況下在少數(shù)幾個的諧振周期 或者時段之后已經(jīng)不再有諧振，并且因此諧振的低點不再可檢測。如 果烹飪位置上沒有烹飪?nèi)萜?，振蕩以及振蕩的低點因而仍可被檢測 的，即被計數(shù)的或者可計數(shù)的低點數(shù)量與具有烹飪?nèi)萜鞯母鼜娝p的 諧振相比，實際上要更多。被計數(shù)的低點的數(shù)量因而可以用作烹飪?nèi)?器出現(xiàn)的指示器。根據(jù)本發(fā)明的且適合于執(zhí)4亍上述方法的感應加熱裝置，包括感應 線圈，與感應線圈并聯(lián)連接的電容器，其中感應線圈和電容器構成并 聯(lián)諧振電路，以及可控開關元件，與并聯(lián)諧振電路在中間電路電壓和 參考電壓之間串聯(lián)連接，并這樣進行^皮控制，從而在加熱操作期間引 起并聯(lián)諧振電路的諧振。根據(jù)本發(fā)明設置有用于確定在并聯(lián)諧振電路 和開關元件的連接節(jié)點處的諧振周期的低點的低點確定裝置(Tiefpunktermittlungseinrichtung)、用于確定諧振周期低點處的低點電 壓的4氐點電壓確定裝置(Tie&unktspannungsermittlungseinrichtung)以及 與低點確定裝置和低點電壓確定裝置相耦合的控制裝置，它被這樣設 置，從而使在諧振周期的低點處使開關元件在導通時間間隔內(nèi)導通， 該導通時間間隔根據(jù)低點電壓而確定，從而使得低點電壓在隨后諧振 周期中不會超過預定的最大值。這種控制單元可以是比如微控制器。在感應加熱裝置的進一步的實施例中，該低點確定裝置包括第一 電容器、第一阻抗、過壓抑制器(尤其是齊納二極管)以及第二阻抗， 其中第一電容器、第一阻抗和過壓抑制器在并聯(lián)諧振電路和開關元件的連接節(jié)點與參考電勢之間串^:連接，并且第二阻抗連接于第一阻抗 和過壓抑制器的連接節(jié)點與電源電壓之間，并且表示低點的低點信號壓抑制器的連接節(jié)點處。所提到的組成元件構成微分器(Differenzierglied),其對并聯(lián)諧振電路和開關元件的連接節(jié)點 處的電壓曲線進行微分和求導。這樣，可以直接實現(xiàn)電壓曲線的低點 檢測，因為在電壓曲線從負傾斜到正傾斜的過渡過程中，會產(chǎn)生低點 信號的上升傾斜(Flanke)。第二個阻抗起作用而使得低點信號在連接節(jié) 點處的在恒定電壓情況下4皮-提高為電源電壓水平。在感應加熱裝置的進一步的實施例中，低點電壓確定裝置包括，連接于并聯(lián)諧振電路和開關元件二者的連接節(jié)點和參考電壓之間并 且產(chǎn)生被分壓降低的諧振電路電壓的分壓器、用于產(chǎn)生參考電壓的參 考電壓產(chǎn)生裝置、以及施加有諧振電路電壓和參考電壓并且根據(jù)其而 產(chǎn)生表示諧振電路電壓是否大于或者小于所述參考電壓的比較器信 號的比較器。較佳地，低點電壓確定裝置包括延時器，用于向比較器 輸出被延時的諧振電路電壓。這使得控制單元內(nèi)對比較器信號的利用 變得更加容易。在感應加熱裝置的進一步的實施例中，對參考電壓產(chǎn)生裝置進行 設置，從而根據(jù)開關元件的開關狀態(tài)而產(chǎn)生參考電壓。這些和進一步的特征可以通過權利要求書、說明書以及附圖而得實施，并能表現(xiàn)出所聲明的保護范圍內(nèi)的較佳的、獨立的構造。本申 請所分成的各個子部分和副標題并不限制本發(fā)明的陳述的有效性。
通過附圖而對本發(fā)明的具體實施例進行圖解式描述，并且接下來將進行進一步的詳細描述。其中，圖1示出了感應加熱裝置的一個實施例的電路圖，圖2示出了圖1中感應加熱裝置在加熱操作過程中的信號其信號波形，圖3示出了如果沒有烹飪器具時的烹飪器具檢測過程中圖2中信ii號的信號波形，圖4示出了如果有烹飪器具時的烹飪器具檢測過程中圖2中信號 的信號波形。
具體實施方式
圖1示出了感應加熱裝置的一個實施方式的電路圖，該感應加熱 裝置具有連接元件1以用于接入(例如具有230V和50Hz的網(wǎng)絡頻率 的)網(wǎng)絡交變電壓UN，該電壓凈皮電橋整流器2整流。在電橋整流器2 的輸出具有所謂的中間電路電壓UZ,其被中間電路電容器3緩沖。感應線圈4和電容器25并聯(lián)連接并構成并聯(lián)諧振電路。IGBT形 式的可控開關元件24和電流測量阻抗23與并聯(lián)諧振電路在中間電路 電壓UZ和接地電壓GND形式的參考電勢之間串聯(lián)連接。IGBT 24被 微控制器形式的控制單元19控制，其中為了產(chǎn)生必要的IGBT 24控 制電平，驅(qū)動電路20連接于微控制器19的控制輸出端和IGBT 24的 柵極端?？赵远O管26平行于IGBT 24的集電極-發(fā)射極節(jié)點而連 接。電流測量阻抗23處的測量電壓通過由阻抗22和電容器21而組 成的RC濾波器而濾波，并且被加到微控制器19的輸入。加到網(wǎng)絡交變電壓UN之后，或者如果感應加熱裝置在加熱操作 中沒有被操作，則中間電路電壓電容器3開始充電至網(wǎng)絡交變電壓 UN的峰值，比如對于230V的網(wǎng)絡交換電壓則至325V。如果IGBT 24 從這種狀態(tài)開始導通，在IGBT集電極處的或者并聯(lián)諧振電路與IGBT 的連接節(jié)點N1處的電壓UC大致為參考電壓GND，因為電流阻抗23 被確定為非常低的阻抗。電容器25被充電至中間電路電壓值UZ。因為感應線圏4也同樣 淨皮4是供以中間電路電壓UZ，通過感應線圈4而實現(xiàn)線性電流增加， 這樣而把磁能存儲到線圏中。如果IGBT 24被斷開，諧振電路中會形成振蕩，其幅值在IGBT 24 集電極處會大大超過中間電路UZ的值。該振蕩比如在立于感應線圈4上方的烹飪?nèi)萜?的底部會感應出渦旋電流，該電流會導致加熱。 這樣通過諧振的衰減而使能量/人諧振電路中流出。理想情況下，操作感應加熱裝置或者控制IGBT24，從而在充電 階段或者IGBT接通時為諧振電路沖入適當量的能量，以使得節(jié)點Nl 處以及IGBT24集電極處的電壓UC在接下來的振蕩周期內(nèi)振蕩直至 接地電勢GND。為此，應適當?shù)剡x擇IGBT 24的導通時間間隔。正 好在節(jié)點Nl處電壓UC已達到其最低電勢的時間點上，即諧振周期 的低點處，IGBT 24必須被再次導通，以為下個諧振周期或者下一個 周期而對諧振電路進行再次充電。如果在電壓UC在低點在節(jié)點Nl 處振蕩至接地電勢，那么當IGBT24導通時不會產(chǎn)生導通電流峰值通 過IGBT24或者電容器25，從而保證了元件保護的操作。如果在先前諧振周期內(nèi)向諧振電路傳輸?shù)哪芰刻?，即，所選擇 的導通時間間隔太短，那么在節(jié)點Nl處的電壓UC并不會振蕩至接 地電勢GND，由此在IGBT24導通之前在諧振的低點處，IGBT 24的 集電極和發(fā)射極或者地之間會出現(xiàn)電壓差。當IGBT24導通時，通過 IGBT 24和電容器25會導致電流峰值，因為電容器25對于其端口處 的電壓躍變實際表示短路和極怏地充電。這表示對于IGBT24以及電 容器25是有害的，并且會導致這些組成元件的使用壽命縮短。為了使IGBT 24在振蕩周期的低點處在節(jié)點Nl能導通，提供了 低點確定裝置，該裝置以電容器5、阻抗7、齊納二極管12形式的過 壓抑制器以及阻抗6形式存在，其中電容器5、阻抗7和齊納二極管 12在連接節(jié)點Nl和接地電勢GND之間串聯(lián)連接，并且阻抗6連接 于阻抗7和齊納二極管12的連4妾節(jié)點N2與電源電壓UV之間。在連 接節(jié)點N2存在有信號或電壓TS,其曲線(Verfauf)指示了低點。通過電容器5、阻抗7和阻抗6可以對節(jié)點Nl處的或者IGBT 24 的集電極與發(fā)射極之間的電壓UC進行求導或微分，即在節(jié)點Nl處 緊隨在諧振周期的4氐點之后或其間，電壓TS的傾斜纟皮設為上升。齊 納二極管12將電壓TS所出現(xiàn)的電壓電平限制為這樣一個值，即可以4支微處理器19處理，例如大約0.6V到5.6V。對于節(jié)點Nl處的上升 諧振，電壓TS比如電壓值采取大約為+5V，并且對于下降諧振比如 該值大約為-0.6V。如果節(jié)點Nl處的電壓UC沒有變化，例如如果IGBT 24被導通， 正電勢通過阻抗6被施加到齊納二極管12的陰極上。并因而在齊納 二極管12或者電壓TS上產(chǎn)生正的電壓傾斜，如果節(jié)點Nl處被微分 的電壓從負值變化至正值或者從負值變化至零值的話。電壓TS被通 過二極管13傳輸給微控制器19的輸入端以用于利用。因而微控制器19能夠借助電壓TS的上升傾斜而識別節(jié)點Nl處 的諧振周期的低點，并同步地導通IGBT24至低點。如果在導通時間點時電壓UC在節(jié)點N1處大于0V，那么首先在 節(jié)點N1處通過IGBT 24的導通而產(chǎn)生電壓UC的負傾斜，其引起信 號TS同樣地從正電平再次過渡到低電平，該正電平由之前檢測的低 點而引起。因為在接通的IGBT 24時節(jié)點N1的電壓UC大致恒定保 持為接地電勢，基于阻抗6而產(chǎn)生更新的TS電壓的正傾斜。這會向 微控制器19發(fā)出諧振的更新低點信號。但是，因為低點不是通過諧 振而是通過IGBT在電壓大于0V時的導通而造成的，所以電壓TS的 此第二正傾斜不能傳遞給微控制器19。為此，IGBT 24的控制電壓通過由阻抗8和14構成的分壓器而4支 分降成利用電平(auswertbarenPegel)并反饋。連接于電壓TS和微控制 器19的相應輸入端之間連接的二極管13將反饋的控制電壓施加于連 接點，使得電壓TS的第二上升傾斜被傳輸?shù)轿⒖刂破?9的輸入端。 因而對于導通的IGBT 24不能確定低點。為了確定節(jié)點Nl處的諧振周期低點的電壓UC，其中待確定的低 點的電壓是計算IGBT 24的導通時間間隔的基礎，提供了由阻抗9和 15組成的分壓器形式的低點電壓確定裝置，阻抗9和15連接于節(jié)點 Nl和地GND之間并產(chǎn)生分壓降低的諧振電路電壓US，還提供了具 有阻抗10和11的用于產(chǎn)生參考電壓UR的參考電壓產(chǎn)生裝置，以及加載有諧振電路電壓US和參考電壓UR并根據(jù)這些電壓而產(chǎn)生比較 器信號UK的比較器18，該信號表明諧振電路電壓US是否大于或者 小于參考電壓UR并被施加到銀i控制器19的相應輸入端以供利用。諧振電路電壓US被二極管16限制在大約0.7V， 二極管16位于 諧振電壓US所施加到的比較器18的輸入以及地GND之間。 一個這 種二極管16并聯(lián)于比較器17而起作用，使得節(jié)點Nl處電壓UC的 變化在比較器18的輸入端具有少量延遲時才是有效的。用于產(chǎn)生參考電壓UR的阻抗10和11串聯(lián)連接于用于控制IGBT 24的耀:控制器19的控制輸出端和電源UV之間，其中參考電壓UR 存在于阻抗10和11之間的連4妄節(jié)點上。參考電壓UR因而#>據(jù)開關 元件的導通狀態(tài)或者微控制器MC的控制輸出端的電壓UR的電平而 產(chǎn)生。阻抗IO和11這樣來確定尺寸，即對于導通的IGBT24在參考 電壓UR時小于二極管16的導通電壓，并且在斷開的IGBT 24時參 考電壓UR大于二極管16的導通電壓。因而對于斷開的IGBT 24比較器信號UK總是獨立于節(jié)點Nl電 壓UC #皮信號化，從而使諧振電路電壓US小于參考電壓UR。對于導通的IGBT24,由于比較器17產(chǎn)生的節(jié)點N1的電壓或者 諧振電路電壓US的延遲時間期滿之后，諧振電路電壓US計為OV, 因為對于導通或者閉合的IGBT 24在集電極或者節(jié)點Nl處為大約 0V。因而比較器信號UK總是在延遲時間之后才發(fā)出信號，從而使諧 振電路電壓US小于參考電壓UR。由于被電容器17延遲的諧振電路電壓US凈皮施加到比較器18, 所以相應IGBT 24導通時間點的諧振電路電壓US值，^皮與相應導通 的IGBT 24的參考電壓的值進行比較。因此由于諧振電路電壓US在 IGBT 24導通時的延遲而產(chǎn)生了比較器信號UK的脈沖，如果諧振電 路電壓US在導通時間點大于IGBT 24導通時的參考電壓UR。這個 脈沖向微控制器19顯示，節(jié)點Nl電壓UC在諧振周期的低點時大于 相關與參考電壓值的最大值。這表明，在前述導通時間間隔內(nèi)饋給到諧振電路中的能量并不足夠以允許節(jié)點N1處電壓UC可以振蕩到地電勢GND。因此與上一個 諧振周期相比導通時間間隔將變大。如果節(jié)點Nl處電壓UC在隨后 諧振周期的低點小于參考電壓值相關的最大值，則導通時間間隔保持 為恒定。所述的方法步驟可以周期性重復?？傊镜母袘訜嵫b置可以這樣來描述，即IGBT24的導通 時間點同步于節(jié)點Nl處電壓或者集電極電壓UC的低點。IGBT 24 的導通時間間隔或者斷開時間點由最小諧振電路能量決定，該能量在 IGBT 24斷開時對于節(jié)點Nl處電壓UC能振蕩至接地電勢是必需的。 為了確定相關的導通時間間隔，因此微控制器19提高了 IGBT 24的 導通時間直至導通時間點即諧振低點的電壓UC小于接近于0V的預 定義值。該導通時間間隔或者工作點對應于最小的連續(xù)功率輸出。可 通過使用傳統(tǒng)的所謂1/3或2/3半波操作以及如果需要的話還有附加 的周期性導通或斷開的IGBT24的周期來設定更小的功率。半波內(nèi)的 功率增大可通過延長導通時間間隔超過至上述最小導通時間間隔而 實現(xiàn)。為了表明感應加熱裝置的l喿作，圖2示出了電壓UC、信號或者 電壓TS以及在微控制器19的控制輸出端的電壓UTR，其用于控制驅(qū) 動器20或者IGBT24。電壓UTR的低電平作用使IGBT24導通，并 且高電平導致截止。在IGBT 24導通時電壓UC計為大約OV,電壓 TS計為大約5V。只要IGBT 24被斷開，電壓UC在第 一諧振周期內(nèi)按正弦形狀上 升。電壓TS保持大約5V不變。如果電壓UC過了最高點，則其按正 弦形狀下降至大約OV。電壓TS會慢慢返回大約OV。在第一諧振周期的低點得到了電壓TS的正傾斜，其為微控制器 19示出了4氐點。這因而在其控制輸出端改變了電壓UTR，其中在所 示情形下電壓UTR的OV電平使得IGBT 24導通。IGBT保持導通或 者電壓UTR長時間保持OV電平以使得饋給到諧振電路中的能量足夠，從而使得在隨后第二個諧振周期內(nèi)電壓uc剛好再次振蕩至ov。 對于隨后周期繼續(xù)重復上述方法。為了檢測烹飪器具，即確定烹飪?nèi)萜?是否位于感應線圈4相應 的加熱區(qū)域內(nèi)，將在網(wǎng)絡輸入電壓UN的過零點范圍內(nèi)測試是否可以 確定低點，即在時間間隔內(nèi)是否出現(xiàn)電壓TS的上升傾斜，其中經(jīng)驗 顯示上升傾斜必須出現(xiàn)。如果存在有烹飪?nèi)萜?，則諧振電路將劇烈 衰減，即中間電路電容器3將在網(wǎng)絡過零點范圍內(nèi)幾乎完全;^文電。這 種情形下，中間電路電壓UZ不足以產(chǎn)生網(wǎng)絡過零點范圍內(nèi)的電壓TS 的上升傾斜。這可在動態(tài)加熱操作中用于烹飪器具檢測。在非動態(tài)加熱操作中為了4企測烹飪器具，例如如果用戶要在烹飪 位置設置期望的加熱功率并且為了使能加熱功率產(chǎn)生而測試是否有 烹飪?nèi)萜?確實位于烹飪位置上，則可以應用在圖3和4中所示出的 方法。圖3示出了如果沒有烹飪器具存在情形下烹飪器具4全測的圖2所 示信號的信號曲線，圖4示出了如果有烹飪器具存在情形下烹飪器具 檢測的信號曲線。在烹飪器具檢測的開始，首先通過電壓UTR的短電壓脈沖而使 IGBT24短暫導通，由此激勵并聯(lián)諧振電路的諧振。在電壓UC的諧 振周期的各低點，產(chǎn)生了電壓TS的正傾斜。微控制器19對正傾鈄以 及因此出現(xiàn)的諧振周期的數(shù)量進行計數(shù)。圖3中由于沒有烹飪?nèi)萜?，諧振電路衰減降低，從而可計數(shù)到更 大數(shù)量的傾斜。由于圖4中諧振電路的劇烈衰減，該處僅僅能檢測到 大約5個上升傾斜。如果現(xiàn)在為烹飪器具檢測而確定閾值為比如10個傾斜，那么在 圖3中傾斜或低點數(shù)量將超過所確定的閾值，即根據(jù)定義在加熱區(qū)域 內(nèi)沒有烹飪?nèi)萜?。因為圖4中的傾斜數(shù)量低于閾值，則可以推斷出加 熱區(qū)域內(nèi)具有烹飪?nèi)萜鳌Ｒ虼?，可以利用低點或者應用低點確定裝置而達到用于感應加熱裝置的最佳操作，以及用于在加熱操作過程中進行烹飪器具檢測，并 且用于使能加熱操作的烹飪器具檢測。所示出的實施方式能夠?qū)崿F(xiàn)可靠且具有組件保護性能的感應加熱裝置的操作，其包括僅^^有一個開關元件或者IGBT的變流器。
權利要求
1.一種用于操作感應加熱裝置的方法，所述感應加熱裝置包括-感應線圈(4)；-與所述感應線圈(4)并聯(lián)連接的電容器(25)，其中所述感應線圈(4)和所述電容器(25)構成并聯(lián)諧振電路，以及-可控開關元件(24)，與所述并聯(lián)諧振電路在由網(wǎng)絡交變電壓(UN)所產(chǎn)生的中間電路電壓(UZ)和參考電勢(GND)之間串聯(lián)連接，并被這樣進行控制，從而使得在加熱操作期間引起所述并聯(lián)諧振電路的諧振，其特征在于，-確定所述并聯(lián)諧振電路與所述開關元件(24)的連接節(jié)點(M1)處的諧振周期的低點，-確定所述諧振周期的低點處的低點電壓，以及-所述開關元件(24)在所述諧振周期的低點在導通時間間隔內(nèi)導通，所述導通時間間隔這樣地取決于所述低點電壓而確定，從而使得低點電壓在隨后的諧振周期中不超過預定的最大值。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導通時間間隔這 樣來確定，從而使隨后諧振周期的低點電壓等于所述參考電勢(GND)。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果所述低點電 壓超過了預定閾值，所述導通時間間隔與先前諧振周期的導通時間間 隔相比會增加。
4. 如上述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于，所述諧振 的所述低點通過所述并聯(lián)諧振電路和所述開關元件(24)的所述連接節(jié) 點(N1)處的電壓曲線的導數(shù)而確定。
5. 如上述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于，對于導通 的開關元件(24)不能進行低點確定。
6. 如上述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于，所述低點電壓與參考電壓(UR)相比較，并取決于所述比較的結果而產(chǎn)生比較信 號(UK)，表示所述低點電壓是否大于或者小于所述參考電壓(UR)。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述參考電壓取決于 所述開關元件(24)的開關狀態(tài)而產(chǎn)生。
8. 如上述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于，確定烹飪 容器(5)是否位于與所述感應加熱裝置相應的烹飪面或者加熱區(qū)域上， 其中，如果在所述網(wǎng)絡交變電壓(UN)的網(wǎng)絡過零點的范圍內(nèi)不能確定 所述并聯(lián)諧振電路和所述開關元件的所述連接節(jié)點(N1)處的諧振周期 低點，則能檢測出烹飪?nèi)萜鳌?br>
9. 一種用于感應加熱裝置的烹飪器具檢測方法，所述感應加熱裝 置包括-感應線圏(4),-與所述感應線圈(4)并聯(lián)連接的電容器(25)，其中所述感應線圈(4) 和所述電容器(25)構成并聯(lián)諧振電路，以及-可控開關元件(24),與所述并聯(lián)諧振電路在中間電路電壓(UZ) 和參考電勢(GND)之間串聯(lián)連接， 其特征在于，-所述開關元件(24)一皮短時間閉合，從而激勵所述并聯(lián)諧振電路 的諧振，-所出現(xiàn)的諧振周期的數(shù)量通過對所述并聯(lián)諧振電路和所述開 關元件(24)的連接節(jié)點(Nl)處的所述諧振低點進行確定和計數(shù)而確 定，以及-根據(jù)所述諧振周期的數(shù)量是否低于預定闊值來確定烹飪?nèi)萜?5) 的存在。
10. —種感應加熱裝置，具有 -感應線圏(4);-與所述感應線圈(4)并聯(lián)連接的電容器(25)，其中所述感應線圈 (4)和所述電容器(25)構成并聯(lián)諧振電路，以及-可控開關元件(24),與所述并聯(lián)諧振電路在中間電路電壓(UZ) 和參考電壓(GND)之間串聯(lián)連接，并被這樣進行控制，從而在加熱操 作期間引起所述并聯(lián)諧振電路的諧振，其特征在于，-低點確定裝置(5, 6， 7， 12)，用于確定在所述并聯(lián)諧振電路和 所述開關元件(24)的連接節(jié)點(Nl )處的諧振周期的低點，-低點電壓確定裝置(9, 15， 16， 17)，用于確定所述諧振周期低 點的低點電壓，以及-與所述低點確定裝置(5, 6, 7， 12)和低點電壓確定裝置(9， 15, 16， 17)相耦合的控制裝置(19)，其被這樣設置，從而在所述諧振周期 的低點處在導通時間間隔內(nèi)導通所述開關元件(24),所述導通時間間 隔這樣地取決于所述低點電壓而確定，從而使得低點電壓在隨后諧振 周期中不會超過預定的最大值。
11. 如權利要求IO所述的感應加熱裝置，其特征在于，所述低點 確定裝置包括-笫一電容器(5)， -第一阻抗(7)，-過壓抑制器，尤其是齊納二極管(12),以及-第二阻抗(6)，其中所述第一電容器(5)、所述第一阻抗(7)和所 述過壓抑制器(12)串聯(lián)連接在所述并聯(lián)諧振電路和所述開關元件(24) 的所述連接節(jié)點(N1)與所述參考電勢(GND)之間，并且所述第二阻抗 (6)連接于所述笫一阻抗(7)和所述過壓抑制器(12)的連接節(jié)點(N2)與電 源電壓(UV)之間，并且表示低點的信號(TS)存在于所述第一阻抗(7)和 所述過壓抑制器(12)的連接節(jié)點(N2)處。
12. 如權利要求10或11所述的感應加熱裝置，其特征在于，所 述低點電壓確定裝置包括-分壓器(9， 15)，連接于所述并聯(lián)諧振電路和所述開關元件(24) 的所述連接節(jié)點(N1)和參考電勢之間，并且產(chǎn)生^皮分壓降低的諧振電路電壓(us),-用于產(chǎn)生參考電壓(UR)的參考電壓產(chǎn)生裝置(lO,ll)，以及 -比較器(17),施加有所述諧振電路電壓(US)和所述參考電壓(UR)，并且據(jù)此而產(chǎn)生比較器信號(UK)，表示所述諧振電路電壓(US)是否大于或者小于所述參考電壓(UR)。
13. 如權利要求12所述的感應加熱裝置，其特征在于，所述低點 電壓確定裝置包括延時元件(17)，用于向所述比較器(18)輸出延時的所 述諧振電路電壓(US)。
14. 如權利要求12或13所述的感應加熱裝置，其特征在于，所 述參考電壓產(chǎn)生裝置如此設置，從而取決于所述開關元件(24)的開關 狀態(tài)而產(chǎn)生所述參考電壓(UR)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于操作感應加熱裝置的方法、用于感應加熱裝置的烹飪器具檢測方法、以及感應加熱裝置。在用于操作該感應加熱裝置的方法中，確定并聯(lián)諧振電路和開關元件(24)的連接節(jié)點(N1)處的諧振周期的低點，以及確定在該諧振周期低點處的低點電壓，并且開關元件(24)在諧振周期的低點處導通并持續(xù)一個導通時間，該導通時間間隔根據(jù)低點電壓而確定，從而使得低點電壓在隨后諧振周期中不會超過預定的最大值。
文檔編號H05B6/06GK101326856SQ200680046348
公開日2008年12月17日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權日2005年10月14日
發(fā)明者M·沃爾克, R·多沃思, T·肖恩赫爾, W·施林 申請人:E.G.O.電氣設備制造股份有限公司